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1、矿矿 井井 通通 风风 实实 用用 技技 术术v空气在矿井中源源不断地流动，须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。v通风机风压和自然风压均是矿井通风的动力。v本章将就对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、特性进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。 问 题v自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风压？v何谓通风机的工况点？如何用图解法求单一工作或联合运转通风机的工况点，举例说明。v描述主要通风机特性的主要参数有哪些？其物理意义是什么？v轴流式和离心式通风机的风压和功率特性曲线各
2、有什么特点？在启动时应注意什么问题？学习情境学习情境 四四 矿井通风动力矿井通风动力任务一任务一 自然风压的测算自然风压的测算任务二任务二 通风机性能测定通风机性能测定任务一任务一 自然风压的测算自然风压的测算知识目标：知识目标：1.解释自然风压产生的原因解释自然风压产生的原因2.解释自然风压的特性解释自然风压的特性能力目标：能力目标：1.能测算自然风压能测算自然风压基 本 概 念v机械风压空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间存在着能量差，由通风机造成的能量差v自然风压由矿井自然条件产生的能量差v机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动。 一、自然风压的产
3、生v一种现象 在非机械通风的矿井常观测到：风流从气温较低的井筒经工作面流到气温较高的井筒。v基本原因 由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换，使得进、回风井内的气温出现差异，回风井里面的空气密度比进风井里的空气密度较小，因而两个井筒底部的空气压力不相等，其压差就是自然风压。v自然通风 在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象。p为井口的大气压，为井口的大气压，Pa；Z为井深，为井深，m；为空气密度，为空气密度，kg/m3，则自然风压为：，则自然风压为：)gZ(ppH432- 121n二、自然风压的特性1、自然风压的变化规律 v自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。2、自然风压影响
4、因素v两侧空气柱的温度差 矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素（地面入风气温和风流与围岩的热交换）。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。v矿井深度 当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。深1000 m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30 %。v主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。由于风流与围岩的热交换，冬季回风井气温高于进风井，风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时期内仍存在温差，从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作。v地面大气压、空气成分和湿度影响空气的密
5、度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。三、自然风压的控制和利用自然风压作用的两面性积极和消极措施：v新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应使在全年大部分时间内自然风压方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。例如，在山区要尽量增大进、回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。v适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。例如在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小叶片角度或转速方法降低机械风压。v在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。四、自然风压的测定直接测定法：直接测定法：在矿井中任一地点制做临
6、时密闭，堵截风流，在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即主要通风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即为该矿的为该矿的Hn。要求是密闭不漏风，否则测值不准。要求是密闭不漏风，否则测值不准。任务二任务二 通风机性能测定通风机性能测定知识目标：知识目标：1.解释通风机的种类、构造、原理解释通风机的种类、构造、原理2.解释通风机附属装置的种类及作用解释通风机附属装置的种类及作用3.解释矿井反风的原因、方法及要求解释矿井反风的原因、方法及要求4.解释通风机的特性解释通风机的特性能力目标：能力目标：1.能测定通风机性能参数能测定通风机性能参数2
7、.能绘制通风机实际运转特性曲线能绘制通风机实际运转特性曲线3.能填写通风机性能参数记录表能填写通风机性能参数记录表通风机类型通风机类型v 按服务范围分：主要通风机、辅助通风机与局部通风机。按服务范围分：主要通风机、辅助通风机与局部通风机。按构造矿用通风机可分为离心式和轴流式通风机。按构造矿用通风机可分为离心式和轴流式通风机。v主要通风机 担负整个矿井或矿井的一翼或一个较大区域通风的通风机必须昼夜运转，它对矿井安全生产和井下工作人员的身体健康、生命安全关系极大。一般安装在地面上，也是矿井的重要耗电设备。所以对主要通风机的选用，必须从安全、技术、经济等方面进行综合考虑。v辅助通风机 用来帮助矿井主
8、要通风机对一翼或一个较大区域克服通风阻力，增加风量的通风机。辅助通风机大多安装在井下，目前已很少使用。v局部通风机 为满足井下某一局部地点通风需要而使用的通风机。局部通风机主要用作井巷掘进通风，将在后续章节中讨论。v离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图。离心式通风机主要由动轮（工作轮）、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等部件构成。（一）离心式通风机v当叶轮转动时，靠离心力作用，空气由吸风口12进入，经前导器进入叶轮的中心部分，然后折转90沿径向离开叶轮而流入机壳2中，再经扩散器3排出.v空气经过主要通风机后获得能量，使出风侧的压力高于入风侧，造成了压差以克服井巷的通风阻
9、力促使空气流动，达到了通风的目的。v 根据通风机的叶片角度的不同，离心式通风机可分为径向式、后倾式和前倾式三种，2为叶片出口的构造角，即为风流沿叶片移动的切线W2与圆周速度u2的夹角。对于径向式2为90，后倾式2大于90，而前倾式的2则小于90。 v 由动轮由动轮l，圆筒形机壳，圆筒形机壳3、集风器集风器4、整流器、整流器5、流线、流线体体6和环形扩散器和环形扩散器7所组成所组成。集风器是外壳呈曲线形。集风器是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线且断面收缩的风筒。流线体是一个遮盖动轮轮毂部体是一个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩，它与分的曲面圆锥形罩，它与集风器构成环形入风口，集风器构成环形入风口
10、，以减少入口对风流的阻力以减少入口对风流的阻力。（二） 轴流式通风机动轮由固定在轮上动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安的轮毂和等间距安装的叶片装的叶片2 2组成。组成。v 叶片的安装角叶片的安装角可以根据需要来调整，国产轴流式通风可以根据需要来调整，国产轴流式通风机的叶片安装角一般可调为机的叶片安装角一般可调为15、25、30、35、40和和45七种，使用时可以每隔七种，使用时可以每隔2.5调一次。调一次。v 叶片按等间距叶片按等间距t安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，给空气气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，
11、给空气以能量，产生正压，将空气从叶道压出，叶片的凸面牵以能量，产生正压，将空气从叶道压出，叶片的凸面牵动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此一压一吸便动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。造成空气流动。 v 一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整理动轮流出的旋转气流，以减少涡流损失。为流器用来整理动轮流出的旋转气流，以减少涡流损失。为了提高通风机的风压，有些轴流式通风机安装两段动轮。了提高通风机的风压，有些轴流式通风机安装两段动轮。v 环形扩散器是轴流式通风机特有的部件，其作用是使环状环形扩散器是轴
12、流式通风机特有的部件，其作用是使环状气流过渡到柱状气流时，速压逐渐减少，以减少冲击损失气流过渡到柱状气流时，速压逐渐减少，以减少冲击损失，同时使静压逐渐增加。，同时使静压逐渐增加。（三） 矿井主要通风机附属装置通风机的附属装置包括：反风装置防爆门风硐扩散器消音装置消音装置1. 反风装置反风装置v 反风就是使正常风流反向。当进风井筒附近和井底车场发反风就是使正常风流反向。当进风井筒附近和井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，会产生大量的一氧化碳和二氧生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，会产生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害气体。为了避免灾害扩大，就得利用主要通风化碳等有害气体。为了避免灾害扩大，就得利用主要通风机
13、机s的反风装置迅速将风流方向反转过来。的反风装置迅速将风流方向反转过来。v 规程规定：要求在规程规定：要求在10 min内能把矿井风流方向反转过内能把矿井风流方向反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的40 %。 v 利用反风道反风是一种常利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反用的可靠方法，能满足反风的时间和风量要求。下风的时间和风量要求。下图为轴流式主要通风机抽图为轴流式主要通风机抽出式通风时的反风示意图出式通风时的反风示意图，图，图A为正常通风时反风为正常通风时反风门门1和和2的位置，通风机由的位置，通风机由井下吸风，然后排至大气井下吸风
14、，然后排至大气，若将反风门，若将反风门1、2改变为改变为图图B中的位置，风流从大中的位置，风流从大气吸入通风机内，再经反气吸入通风机内，再经反风道压入井下，使井下风风道压入井下，使井下风流的方向改变。流的方向改变。 v 离心式通风机的反离心式通风机的反风情况如图所示，风情况如图所示，正常通风时，反风正常通风时，反风门门1和和2为实线位置为实线位置，反风时，反风门，反风时，反风门1提起，而将反风提起，而将反风门门2放下，风流自放下，风流自反风门反风门2进入通风进入通风机，再从反风门机，再从反风门1进入反风道进入反风道3，经，经风井压入井下。风井压入井下。v 规程规程规定：装有主要通风机规定：装有
15、主要通风机的出风井口，应安装防爆门。的出风井口，应安装防爆门。v 防爆门不得小于出风井口的断面防爆门不得小于出风井口的断面积，并正对出风口的风流方向。积，并正对出风口的风流方向。v 当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护浪将防爆门掀起，从而起到保护主要通风机的作用。主要通风机的作用。2.防爆门防爆门3.风风硐v 风风硐是主要通风机和出风井之间的一段联络巷道。由于通是主要通风机和出风井之间的一段联络巷道。由于通过风过风硐的风量很大，内外的压力差较大，因此应特别注意的风量很大，内外的压力差较大，因此应特别注意降低风降低风硐阻力和减少漏风。风阻力和减少漏
16、风。风硐设计时应满足：设计时应满足：风风硐的断面不宜太小，其风速以的断面不宜太小，其风速以10 ms为宜，最大不应超为宜，最大不应超过过15 m/s;风风硐的阻力不大于的阻力不大于100200Pa。因此，风。因此，风硐不宜过长，与井不宜过长，与井筒的夹角为筒的夹角为6090之间，转弯部分要呈圆弧形，内壁光滑之间，转弯部分要呈圆弧形，内壁光滑，拐弯平缓，并保持无堆积物，以减少其阻力。，拐弯平缓，并保持无堆积物，以减少其阻力。风风硐及其闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。及其闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。4.扩散器扩散器v 在通风机出风口外，联接一段断面逐渐扩大的风道称为扩在通风机出风口外，
17、联接一段断面逐渐扩大的风道称为扩散器。其作用是减少出风口的速压损失，以提高通风机的散器。其作用是减少出风口的速压损失，以提高通风机的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构成的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩散器环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道，出风口为长方形相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道，出风口为长方形断面。离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取断面。离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取810，出风口断面，出风口断面(S3)与入风口断面与入风口断面(S2)之比约为之
18、比约为34。5.消音装置消音装置v 通风机在运转时产生噪音，特别是大直径轴流式通风机的通风机在运转时产生噪音，特别是大直径轴流式通风机的噪音更大，以致影响工业场地和居民区的工作和休息，为噪音更大，以致影响工业场地和居民区的工作和休息，为了保护环境，需要采取有效措施，把噪音降低到人们感觉了保护环境，需要采取有效措施，把噪音降低到人们感觉正常的程度。我国规定通风机的噪音不得超过正常的程度。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。v 速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲击，产生空气动力噪音，同时机件振动产生机械噪音。当击，产生空气动力噪音
19、，同时机件振动产生机械噪音。当通风机的圆周速度大于通风机的圆周速度大于20m/s时，空气动力噪音占主要地时，空气动力噪音占主要地位。正对通风机出口方向的噪音最大，侧向逐渐减少。位。正对通风机出口方向的噪音最大，侧向逐渐减少。v 消音装置分为主动式与反射式，前者的作用是吸收声音的消音装置分为主动式与反射式，前者的作用是吸收声音的能量，后者是把声能反射回声源。通风机多采用主动式消能量，后者是把声能反射回声源。通风机多采用主动式消音装置，风流通过多孔性材料装成的通道时，其噪音被吸音装置，风流通过多孔性材料装成的通道时，其噪音被吸收。对不同频率的噪音消音器，消音效果不同。为了更有收。对不同频率的噪音消
20、音器，消音效果不同。为了更有效地降低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可制效地降低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可制成空心消音板，以节省材料。成空心消音板，以节省材料。（一） 通风机工作的基本参数（二）通风机的个体特性曲线及工作范围二、通风机的特性v通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。用这四个参数可以描述通风机的整个特性。1、主要通风机的工作风量v单位时间内通过通风机的空气体积，称为通风机的流量，Qf，其单位为m3/s、 m3/min或m3/h 。在矿井通风中，通过通风机的流量，也就是通风机送入井下或从井下排出的空气量。因此，通风机的流量是一个重要参数。（一）通风机工作的基本
21、参数2、主要通风机的工作风压、主要通风机的工作风压 （1）主风机全压）主风机全压 Hftv 通风机工作时，对每通风机工作时，对每1 m3空气做的功称为风机全压。它用于空气做的功称为风机全压。它用于克服管网阻力和消耗于出口处的动能损失。其值等于通风机克服管网阻力和消耗于出口处的动能损失。其值等于通风机出口断面上空气的绝对全压出口断面上空气的绝对全压 (P2+hv2)与通风机入口断面上空与通风机入口断面上空气的绝对全压气的绝对全压 (P1+hv1)之差：之差：Hft (P2+hv2) (P1+hv1)v 实际运转的通风机都装有扩散器，用实际运转的通风机都装有扩散器，用Hft表示通风机装置全表示通风
22、机装置全压。它指通风机扩散器出口断面空气的绝对全压与通风机入压。它指通风机扩散器出口断面空气的绝对全压与通风机入口断面空气的绝对全压之差。口断面空气的绝对全压之差。v Hft和和Hft在数值上相差不大，在通风机选型计算中，可直接在数值上相差不大，在通风机选型计算中，可直接应用厂家提供的性能曲线所给出的数值。应用厂家提供的性能曲线所给出的数值。（2）主风机静压Hfsv通风机全压中用来克服井巷通风阻力的部分，为通风机静压。（3）主风机动压hfvv通风机全压中的出口断面动能损失部分为通风机动压，计算公式为：hfv= Qf2/2/sf2空气密度，kg/m3；sf 风机出口断面积，m2；Qf风机风量，m
23、3/s。 v故主风机全压还可表示成：Hft= Hfshfv4、主要通风机的功率和效率、主要通风机的功率和效率（1）功率）功率v 单位时间内通过通风机的流量和通风机给予每单位时间内通过通风机的流量和通风机给予每1m3空气的空气的全部能量之乘积，称为通风机的输出功率全部能量之乘积，称为通风机的输出功率v 由于通风机压力有通风机全压由于通风机压力有通风机全压Ht和通风机静压和通风机静压Hs之分，所之分，所以通风机的输出功率也分为通风机全压输出功率以通风机的输出功率也分为通风机全压输出功率Nt和通风和通风机静压输出功率机静压输出功率Ns ，即：，即：Nt Ht.Qf/1000，kWNs Hs.Qf/1
24、000，kW （2）主要通风机的轴功率(或输入功率) v电动机经传动部件输入给主要通风机的功率叫轴功率，用N表示，单位为kW，主要通风机的轴功率可用下式计算：U线电压，V；I线电流，A；cos功率因数；d电动机效率，；c传动功率，。cdUIN1000cos3（3）通风机的效率）通风机的效率v 通风机在运转过程中，由于机械损失及空气流动损失等原通风机在运转过程中，由于机械损失及空气流动损失等原因，通风机轴上的功率不可能全部传递给空气，也就是说因，通风机轴上的功率不可能全部传递给空气，也就是说通风机的轴功率必然要大于通风机的输出功率，通风机输通风机的轴功率必然要大于通风机的输出功率，通风机输出功率
25、和通风机轴功率之比叫做通风机的效率，即：出功率和通风机轴功率之比叫做通风机的效率，即：tNt/NHtQf/(1000 N)sNs/NsQf/(1000 N)v 上式中上式中t 和和s 分别表示通风机的全压效率和静压效率。分别表示通风机的全压效率和静压效率。v 通风机的效率是衡量每台通风机工作性能的重要指标之一通风机的效率是衡量每台通风机工作性能的重要指标之一。5、电动机功率Ndv为带动风机运转而消耗的功率即为电动机功率。可实际测量或按下式计算：式中d、c电动机效率和传动效率。cdsfscdtftcddQHQHNN10001000（二）通风机的个体特性曲线及工作范围v 通风机的个体特性曲线通风机
26、的个体特性曲线将通风机装在试验管道将通风机装在试验管道(或矿井或矿井)上运转，若不断改变管道的风阻值，则可以测得一系列与上运转，若不断改变管道的风阻值，则可以测得一系列与风阻值相对应的风阻值相对应的Q、h、N和和值。如以值。如以Q为横坐标，为横坐标，h为纵为纵坐标，将上述测得的各对应的坐标，将上述测得的各对应的Q、h值描在坐标纸上，并连值描在坐标纸上，并连结各点，可以获得风量结各点，可以获得风量风压曲线风压曲线(简称风压曲线简称风压曲线) ，用同，用同样方法可以得到功率、效率曲线。上述诸曲线即称为通风样方法可以得到功率、效率曲线。上述诸曲线即称为通风机的个体特性曲线。机的个体特性曲线。v 离心
27、式通风机的风离心式通风机的风压曲线比较平缓，压曲线比较平缓，当风量变化时，风当风量变化时，风压变化不大；压变化不大；v 在其稳定工作区内在其稳定工作区内，功率随风量的增，功率随风量的增加而增加，为避免加而增加，为避免启动负荷大引起的启动负荷大引起的电流过大烧毁电动电流过大烧毁电动机，所以离心式通机，所以离心式通风机启动时，应将风机启动时，应将闸门关闭，待通风闸门关闭，待通风机启动正常后再逐机启动正常后再逐渐打开闸门。渐打开闸门。 v 轴流式通风机的风轴流式通风机的风压曲线比较陡，并压曲线比较陡，并有一个类似有一个类似“马鞍马鞍形形”的驼峰区，当的驼峰区，当风量变化时，风压风量变化时，风压变化较
28、大。轴流式变化较大。轴流式通风机的功率曲线通风机的功率曲线，在其稳定工作区，在其稳定工作区内，功率随着风量内，功率随着风量的增加而减少，为的增加而减少，为减少启动负荷，故减少启动负荷，故轴流式通风机启动轴流式通风机启动时，不能关闭闸门时，不能关闭闸门。个体特性曲线的应用个体特性曲线的应用1、对于抽出式通风矿井、对于抽出式通风矿井v 通风机装置的全压通风机装置的全压(Ht)是指通风机扩散器出风口断面上空气是指通风机扩散器出风口断面上空气的绝对全压与通风机入口断面上空气的绝对全压之差：的绝对全压与通风机入口断面上空气的绝对全压之差： HtPt3Pt2(Ps3hv3) (Ps2hv2)， Pa Pt
29、2 ，Pt3分别为分别为，断面上的绝对全压，断面上的绝对全压，Pa， Ps2 ，Ps3分别为分别为、断面上的绝对静压，断面上的绝对静压，Pa hv2 ，hv3分别为分别为、断面上的速压，断面上的速压，Pav 因为断面因为断面的绝对静压的绝对静压Ps3就是该断面同标高的地面大气压就是该断面同标高的地面大气压P，即，即Ps3P，故上式可写为：，故上式可写为：Ht(PPs2)+hv3hv2 ， Pa Hts2hv3hv2， Pa v 式中式中 s2为为断面上的相对静压，断面上的相对静压，Pa。 v 上式表明，通风机装置的上式表明，通风机装置的全压可以通过测定风峒内全压可以通过测定风峒内某断面上的相对
30、静压某断面上的相对静压s2、平均速压、平均速压hv2和扩散器出和扩散器出口断面上的平均速压口断面上的平均速压hv3而而获得。获得。v 在矿山机械设备中，通常把通风机装置的全压分为静压在矿山机械设备中，通常把通风机装置的全压分为静压Hs和速压和速压hv两部分，并且把扩散器出口的平均速压两部分，并且把扩散器出口的平均速压hv3作为通作为通风机的速压风机的速压hv，即，即 ： HtHshv，Pav Hs通风机装置的静压。通风机装置的静压。 由于由于hv hv3v 则：则：HtHshv3，Pav 与与 Hts2hv3hv2对比对比v 则：则：HsHs2hv2，Pav 对图中对图中1,2两点应用能量方程
31、可以得到：两点应用能量方程可以得到：v hr1-2 Hs2hv2 Hn ，Pa hr1-2 HsHnv 上式表明：对抽出式通风的矿井，通风机装置的静压和矿上式表明：对抽出式通风的矿井，通风机装置的静压和矿井自然风压共同作用，克服矿井井巷通风阻力井自然风压共同作用，克服矿井井巷通风阻力hr1-2。v 因此，在抽出式通风时因此，在抽出式通风时主要应用通风机静压。主要应用通风机静压。 hv3只是将抽出的风流排只是将抽出的风流排入大气。入大气。2、对于压入式通风矿井、对于压入式通风矿井v 通风机装置全压为通风机扩散器出风口断面通风机装置全压为通风机扩散器出风口断面与通风机入与通风机入风口断面风口断面的
32、全压之差。即：的全压之差。即：v HtPt2Pt1 因因 Pt1P0，Pt2Ps2hv2 v 此外因此外因hv10，故，故 HtPs2hv2P0Hs2hv2 v 上式表明，压入式通上式表明，压入式通风矿井通风机装置的风矿井通风机装置的全压，为通风机风峒全压，为通风机风峒内某断面上的相对静内某断面上的相对静压压Hs2与平均速压与平均速压hv2之之和。和。v同样对图中同样对图中23两点应用能量方程，可得：两点应用能量方程，可得： hr2-3Hs2hv2Z( )hv3 Hs2 hv2 Hnhv3，Pav与与HtHs2hv2对比对比 ，得：，得：Ht Hn hr2-3 hv3，Pa v 它表明，对压入
33、式通风它表明，对压入式通风矿井，通风机装置全压矿井，通风机装置全压Ht和自然风压和自然风压Hn共同共同作用，克服了矿井的通作用，克服了矿井的通风阻力以及由出风井口风阻力以及由出风井口排入大气的速压损失。排入大气的速压损失。 v 通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比。当通风通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比。当通风机与通风管道或矿井相连时，通风机的个体风压曲线与管机与通风管道或矿井相连时，通风机的个体风压曲线与管道或矿井的风阻特性曲线就有一交点，这个交点就叫做通道或矿井的风阻特性曲线就有一交点，这个交点就叫做通风机的工况点风机的工况点v 工况点所对应的风量就是此工况点所对应的风量就
34、是此时通过管道或矿井的实际风时通过管道或矿井的实际风量，对应的风压就是用以克量，对应的风压就是用以克服管道或矿井通风阻力的通服管道或矿井通风阻力的通风压力。对应的功率和效率风压力。对应的功率和效率值也是通风机此时的功率和值也是通风机此时的功率和效率。效率。通风机的工况点及合理工作范围通风机的工况点及合理工作范围v 工况点所在位置决定了通工况点所在位置决定了通风机的风压和风量。风机的风压和风量。v 在使用中，我们希望通风在使用中，我们希望通风机能够供给稳定的风压和机能够供给稳定的风压和风量，不至于由某些因素风量，不至于由某些因素的影响致使风压和风量产的影响致使风压和风量产生较大的波动与变化。生较
35、大的波动与变化。v 因此要求通风机的工况点因此要求通风机的工况点处于通风机的合理工作范处于通风机的合理工作范围。围。v 为了使通风机运转稳定，保证通风机的工况点处于一个合为了使通风机运转稳定，保证通风机的工况点处于一个合理的工作范围之内，对任何通风机都有如下规定：理的工作范围之内，对任何通风机都有如下规定：1、实际、实际应用的风压不能超过最大风压的应用的风压不能超过最大风压的0.9倍；倍；2、通风机动轮的、通风机动轮的转数不能超过它的额定转数。转数不能超过它的额定转数。3、主要通风机的静压效率不、主要通风机的静压效率不应低于应低于0.7。左限：左限：叶片安装角叶片安装角的最小值的最小值，对一级
36、叶轮为，对一级叶轮为10，二级叶，二级叶轮为轮为15。右限：右限：叶片安装角叶片安装角的最大值的最大值，对一级叶轮为，对一级叶轮为40，二级叶，二级叶轮为轮为45。轴流式通风机的合理工作范围：轴流式通风机的合理工作范围：上限：上限：应在应在“”右侧，实际应用的最大风压值右侧，实际应用的最大风压值 的的0.9倍以下。倍以下。下限：下限：通风机的运转效率，不得低于通风机的运转效率，不得低于0.7。三、通风机比例定律与类型特性曲线（一）无因次系数（二） 比例定律（三）通风机类型特性曲线（一）无因次系数1、通风机的相似条件v两个相似通风机内的气体流动过程相似，或者说它们之间在任一对应点的同名物理量之比
37、保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。v同一系列风机在相应工况点的流动是彼此相似的，几何相似是风机相似的必要条件，动力相似则是相似风机的充要条件。2、无因次系数无因次系数主要有：（1）压力系数 v同系列风机在相似工况点的全压和静压系数均为一常数。可用下式表示：或者：ttHuH2sHuHs2常数 HuH2（2）流量系数v由几何相似和运动相似可以推得 =常数v式中 D、u分别表示两台相似风机的叶轮外缘直径、圆周速度，同系列风机的流量系数相等。QuDQ24（3）功率系数 风机轴功率计算公式 中H和Q分别用式 和式 代入得同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。 、 、 三个参数都不含有因
38、次，因此叫无因次系数1000HQN QuDQ24常数 HuH2常数NHQuDN3241000QHN（二）（二） 比例定律比例定律v 同类型同类型(又名同系列又名同系列)的通风机是指符合几何相似、运动相似的通风机是指符合几何相似、运动相似和动力相似的一组通风机。和动力相似的一组通风机。v 同类型风机在相似工况点的无因次系数同类型风机在相似工况点的无因次系数 ， ，和，和是相等的是相等的。它们的压力。它们的压力H、流量、流量Q和功率和功率N与其转速与其转速n、尺寸、尺寸D和空气和空气密度之间成一定比例，这种比例关系叫比例定律。密度之间成一定比例，这种比例关系叫比例定律。QHN将圆周速度u=Dn/6
39、0代入上式得：HnDH2200274. 0QnDQ304108. 0NnDN35710127. 1HuH2QuDQ24NHQuDN3241000对于1、2两个相似风机而言，所以其压力，风量和功率之间关系为21212_1NNHHQQ、221221212222221213112100274. 000274. 0nnDDHnDHnDHH21321223211312104108. 004108. 0nnDDQnDQnDQQ32152121232522713151172110127. 110127. 1nnDDNnDNnDNNv 当转数当转数n、叶轮直径、叶轮直径D和空气重率发生改变时，其风量、风压和空
40、气重率发生改变时，其风量、风压、功率的改变可用以比例定律求出：、功率的改变可用以比例定律求出： v 上式表明：通风机的风量与叶轮直径的三次方成正比，和转上式表明：通风机的风量与叶轮直径的三次方成正比，和转数的一次方成正比。数的一次方成正比。 3212121)(DDnnQQ2212212121)()(DDnnhhv 上式表明：通风机的风压和空气重率的一次方成正比，和上式表明：通风机的风压和空气重率的一次方成正比，和叶轮直径的平方成正此，和转数的平方成正比。叶轮直径的平方成正此，和转数的平方成正比。v 上式表明：通风机的功率和空气重率的一次方成正比，和上式表明：通风机的功率和空气重率的一次方成正比
41、，和叶轮直径的五次方成正比，和转数的三次方成正比。叶轮直径的五次方成正比，和转数的三次方成正比。 5213212121)()(DDnnNN同类型通风机比例定律的应用同类型通风机比例定律的应用v 应用比例定律的公式，可以根据一台通风机的个体特性曲应用比例定律的公式，可以根据一台通风机的个体特性曲线推算、绘制转数，叶轮直径和空气重率都不相同的另一线推算、绘制转数，叶轮直径和空气重率都不相同的另一台同类型通风机的个体特性曲线。例如，已知某轴流式通台同类型通风机的个体特性曲线。例如，已知某轴流式通风机的叶片安装角为风机的叶片安装角为30，转数，转数n11500转转/分时的特性曲分时的特性曲线。当其它条
42、件不变时，利用比例定律可得转数为线。当其它条件不变时，利用比例定律可得转数为n21000转转/分时的特性曲线。其方法是：先在分时的特性曲线。其方法是：先在n1特性曲线上取特性曲线上取1、2、3、4等各点，并将各对应点的等各点，并将各对应点的hfs1、Qf1、Nf1和和1等值记录下来，根据比例定律求得各对应点的等值记录下来，根据比例定律求得各对应点的hfs2、Qf2、Nf2 、2等值，在同一坐标图上描得各点，并连接成等值，在同一坐标图上描得各点，并连接成hfs2一一Qf2、Nf2一一Qf2和和2一一Qf2曲线，即图中的曲线，即图中的n2曲线。曲线。221221212222221213112100
43、274. 000274. 0nnDDHnDHnDHH21321223211312104108. 004108. 0nnDDQnDQnDQQ32152121232522713151172110127. 110127. 1nnDDNnDNnDNN（三）通风机类型特性曲线（三）通风机类型特性曲线v 应用上述比例定律，可以根据模型试验所得的结果，绘制应用上述比例定律，可以根据模型试验所得的结果，绘制同类型通风机的个体特性曲线。同类型通风机的个体特性曲线。v 为了简化特性曲线，常常采用通风机的类型特性曲线。类为了简化特性曲线，常常采用通风机的类型特性曲线。类型特性曲线与个体特性曲线的区别，在于它只用一条
44、曲线型特性曲线与个体特性曲线的区别，在于它只用一条曲线就能代表同类型通风机的工作特性。就能代表同类型通风机的工作特性。类型特性曲线的用途：类型特性曲线的用途： 使通风机的特性曲线简化；使通风机的特性曲线简化； 根据类型特性曲线可以选取最有利的通风机；根据类型特性曲线可以选取最有利的通风机； 可以比较不同类型的通风机的工作性能。可以比较不同类型的通风机的工作性能。v 要绘出某一类型的风机类型特性曲线，上式中流量系数要绘出某一类型的风机类型特性曲线，上式中流量系数 和压力系数可以利用同类型通风机的相似模型试验获得，和压力系数可以利用同类型通风机的相似模型试验获得，即将风机模型与试验管道相连接运转，
45、并利用试验管道依即将风机模型与试验管道相连接运转，并利用试验管道依次调节通风机的工况点，然后依次算出各工况点相对应的次调节通风机的工况点，然后依次算出各工况点相对应的 、 值。如以值。如以 横坐标，横坐标， 为纵坐标，将各工况点所对应为纵坐标，将各工况点所对应 、 各值绘于同一坐标纸上，并连各点即为该通风机类型特性各值绘于同一坐标纸上，并连各点即为该通风机类型特性曲线中的曲线中的 曲线。同样可得曲线。同样可得 曲线和曲线和 曲线。曲线。2uhHuDQQ24324uDNNNQH 通风机类型特性曲线的应用通风机类型特性曲线的应用 HHHHNQQQQQQ（一）离心式通风机（一）离心式通风机国产离心式
46、通风机类型较多，其中国产离心式通风机类型较多，其中4-72-11型的全压效率最高达型的全压效率最高达91，较为常用。其符号的意义举例如下：，较为常用。其符号的意义举例如下：4-72-1 1 No.10 C 表示通风机的转动方式表示通风机的转动方式 表示通风机的机号，即为叶轮直径表示通风机的机号，即为叶轮直径D2(m)10 表示通风机的设计顺序为第一次表示通风机的设计顺序为第一次 表示通风机进口为单吸口表示通风机进口为单吸口 表示通风机在最高效率点时的比转数表示通风机在最高效率点时的比转数表示通风机在最高效率点时的全压系数乘表示通风机在最高效率点时的全压系数乘10倍的化整数倍的化整数四、常用主要
47、通风机特征简介四、常用主要通风机特征简介传动方式分为传动方式分为A、B、C、D四段，其中：四段，其中：A表示无轴承箱装置，与电动机直接传动；表示无轴承箱装置，与电动机直接传动；B表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承中表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承中间；间；C表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承外表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承外侧；侧；D表示悬臂支承装置，用联轴节联结传动。表示悬臂支承装置，用联轴节联结传动。比转数是表示同类型通风机在效率最高时风压系数与风量系数比转数是表示同类型通风机在效率最高时风压系数与风量系数的关系的一个常数。比转数越大，
48、风量越高。的关系的一个常数。比转数越大，风量越高。62 A 1411 No.24 表示通风机的机号，即动轮直径表示通风机的机号，即动轮直径(m)的的10倍倍 表示该型通风机第表示该型通风机第次设计结构次设计结构 表示该型通风机为一级动轮表示该型通风机为一级动轮 表示该型通风机之叶形第表示该型通风机之叶形第14次设计应用次设计应用 表示该型通风机的轮叶为扭曲机翼形表示该型通风机的轮叶为扭曲机翼形表示该型通风机的毂轮比的表示该型通风机的毂轮比的100倍取整数倍取整数这种通风机动轮的叶片是扭曲形，共这种通风机动轮的叶片是扭曲形，共16片。在不同转数、不同片。在不同转数、不同轮叶数以及轮叶数以及11.
49、76Nm3时，个体特性曲线分别如图时，个体特性曲线分别如图4-32至图至图4-39所示。这些图的左下角是动轮反转时特性曲线。从这些曲线所示。这些图的左下角是动轮反转时特性曲线。从这些曲线看出，这种通风机反转后的风量较小，较难满足反风要求。看出，这种通风机反转后的风量较小，较难满足反风要求。 （二）轴流式通风机（二）轴流式通风机 另一种新型轴流式通风机是另一种新型轴流式通风机是2K604型，共有型，共有N0.18、24、28、30等几个机号。其符号意义举例如下：等几个机号。其符号意义举例如下：2K 601 No.18 通风机的机号即为动轮直径的通风机的机号即为动轮直径的10倍倍 结构设计的顺序号
50、结构设计的顺序号 轮毂比的轮毂比的100倍倍 矿井通风用矿井通风用 两级动轮两级动轮这种通风机有两级动轮，这种通风机有两级动轮，14片扭曲形的动轮叶片，中间和后面片扭曲形的动轮叶片，中间和后面整流器的叶片也是扭曲形，并有改变整流器叶片角度的装置，整流器的叶片也是扭曲形，并有改变整流器叶片角度的装置，及时改变这种叶片角度，可使动轮反转后的风量较大，能基本及时改变这种叶片角度，可使动轮反转后的风量较大，能基本符合反风要求。符合反风要求。 （三）离心式和轴流式通风机的比较（三）离心式和轴流式通风机的比较v 结构方面：轴流式通风机的优点是比较紧凑，体积小，转结构方面：轴流式通风机的优点是比较紧凑，体积