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1、本讲稿第一页，共七十页第一节第一节 自然风压自然风压第二节第二节 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转本讲稿第二页，共七十页1 1、上一章内容回顾、上一章内容回顾 1)1)、上一章所讲的主要内容、上一章所讲的主要内容 风速在井巷断面上的分布、摩擦阻力定律及摩擦阻力的计算、摩擦阻力风速在井巷断面上的分布、摩擦阻力定律及摩擦阻力的计算、摩擦阻力系数、摩擦风阻、尼古拉兹实验、矿井局部阻力系数的计
2、算方法、矿井风系数、摩擦风阻、尼古拉兹实验、矿井局部阻力系数的计算方法、矿井风阻特性曲线及画法、总风阻与等积孔的计算及降低矿井通风阻力的措施。阻特性曲线及画法、总风阻与等积孔的计算及降低矿井通风阻力的措施。2)2)、能解决的实际问题、能解决的实际问题 (1)(1)判断井巷风流状态；判断井巷风流状态；(2)(2)摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；(3)(3)矿井通风阻力计算问题矿井通风阻力计算问题 (4)(4)降低矿井通风阻力的技术措施降低矿井通风阻力的技术措施本讲稿第三页，共七十页2 2、本章的重点：、本章的重点：1)1)自然风压的产生、计算、利用与控制自然风压的
3、产生、计算、利用与控制 2)2)轴流式和离心式主要通风机特性轴流式和离心式主要通风机特性 3)3)主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 4)4)主要通风机的合理工作范围主要通风机的合理工作范围3 3、本章的难点：、本章的难点：1)1)自然风压的计算、利用与控制自然风压的计算、利用与控制 2)2)主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 3)3)主要通风机的合理工作范围主要通风机的合理工作范围4 4、本章的思考题、本章的思考题 1)1)烟囱烟囱为什么能够排烟？为什么能够排烟？2)2)矿井主要通风机为什么要有矿井主要通风机为什么要有反风装置反风装置？3)3)通风机为啥有通风机为啥有个体特性曲线
4、、类型曲线和通用特性曲线个体特性曲线、类型曲线和通用特性曲线？4)4)矿井主要通风机工况点是矿井主要通风机工况点是静态静态的，还是的，还是动态动态的，为什么？的，为什么？5)5)轴流式通风机为什么会出现轴流式通风机为什么会出现喘振现象喘振现象？6)6)两台风机两台风机并联运行时矿井风量一定增大并联运行时矿井风量一定增大吗？吗？本讲稿第四页，共七十页概述概述 通风动力两种：通风动力两种：自然通风自然通风与与机械通风机械通风 风流在矿井中流动，新鲜空气进入，浑浊气体（乏风）排出，这都需要通风动力，不风流在矿井中流动，新鲜空气进入，浑浊气体（乏风）排出，这都需要通风动力，不论是自然风压还是机械通风机
5、，这些都是通风动力。论是自然风压还是机械通风机，这些都是通风动力。通风动力的发展情况总体上来说：通风动力的发展情况总体上来说：纯自然风压纯自然风压风箱、牛皮囊、水车风箱、牛皮囊、水车蒸汽机蒸汽机现在的通风现在的通风机。机。古代采煤，井深一般在古代采煤，井深一般在2020丈之内（丈之内（5050米）米）。（唐。（唐.李善对魏都赋的注中讲明井深李善对魏都赋的注中讲明井深8 8丈（约丈（约2727米），由于没有机械设备，通风动力人们就自发地利用米），由于没有机械设备，通风动力人们就自发地利用自然风压自然风压。最初采用是一个独眼井最初采用是一个独眼井(天工开物中有记载天工开物中有记载)。首先是依靠。首
6、先是依靠井壁温度与大气温井壁温度与大气温度度(或燃火或燃火)不同造成空气流动来进行通风，后来井下有了通风回路，靠不同造成空气流动来进行通风，后来井下有了通风回路，靠进、出井口的高度进、出井口的高度来通来通风，这时也风，这时也利用火炉利用火炉（在回风井筒内），靠（在回风井筒内），靠热动力热动力来通风，空气加热密度变轻上升，来产生空气来通风，空气加热密度变轻上升，来产生空气流动。流动。本讲稿第五页，共七十页概述概述 随着开采深度的增加，通风阻力增大，这时人们就采用井下多设置火炉，随着开采深度的增加，通风阻力增大，这时人们就采用井下多设置火炉，就是提高温度，加快气流上升的动力。就是提高温度，加快气流
7、上升的动力。自然风压利用到了极限后，仍不能满足开采用风时，开始利用水车、风箱、风扇、牛皮自然风压利用到了极限后，仍不能满足开采用风时，开始利用水车、风箱、风扇、牛皮囊等机械装置向矿井内压风。这标志着机械通风的开始。囊等机械装置向矿井内压风。这标志着机械通风的开始。随着科学技术的发展，瓦特发明了蒸汽机，真正意义上的机械通风开始了瓦特。随着科学技术的发展，瓦特发明了蒸汽机，真正意义上的机械通风开始了瓦特。虽然现在矿井要求必须进行机械通风，但自然风压是始终存在的，任何矿井中都虽然现在矿井要求必须进行机械通风，但自然风压是始终存在的，任何矿井中都不可避免自然风压，它在现代矿井通风中也起着很重要的作用，
8、。不可避免自然风压，它在现代矿井通风中也起着很重要的作用，。本讲稿第六页，共七十页第一节第一节 自然风压自然风压一、一、自然风压及其形成和计算自然风压及其形成和计算1 1、自然风压与自然通风、自然风压与自然通风 由由自然因素自然因素作用而形成的通风叫作用而形成的通风叫自然通风自然通风。冬季冬季：空气柱：空气柱0-1-20-1-2比比5-4-35-4-3的的 平均温度较低，平均平均温度较低，平均 空气密空气密 度较大，导致两空气柱作用度较大，导致两空气柱作用 在在2-32-3水平面上的重力不等。水平面上的重力不等。它使空气源源不断地从井它使空气源源不断地从井 口口1 1流入，从井口流入，从井口5
9、 5流出。流出。夏季夏季：相反。：相反。自然风压：自然风压：在通风系统中，由于在通风系统中，由于重力差引起的通风压力重力差引起的通风压力，就叫该系统的自然风压。其大小等于，就叫该系统的自然风压。其大小等于作用在最低作用在最低水平两侧空气柱重力差。水平两侧空气柱重力差。012345dz1dz2z本讲稿第七页，共七十页2 2、自然风压的计算、自然风压的计算 根根据据自自然然风风压压定定义义，自自然然风风压压是是“势势函函数数”，是是一一种种势势能能，因因此此要要注注意意选选取取计计算算的的参参考考面面，即即0 0势势位位面面，图图所所示示系系统的自然风压统的自然风压H HN N可用下式计算可用下式
10、计算：为了简化计算，一般采用测算出为了简化计算，一般采用测算出0-1-20-1-2和和5-4-35-4-3井巷中空气密度的平均值井巷中空气密度的平均值m1m1和和m2m2，用其分别代替上式的，用其分别代替上式的1 1和和2 2，则上式可写为：，则上式可写为：在实际测量计算中，常取：在实际测量计算中，常取：注意注意：1 1）自然风压的计算必须取一）自然风压的计算必须取一闭合系统闭合系统。2 2）进风系统和回风系统必须取）进风系统和回风系统必须取相同的标高相同的标高。3 3）一般选取最低点作为）一般选取最低点作为基准面基准面。012345dz1dz2z本讲稿第八页，共七十页二、二、自然风压的影响因
11、素及变化规律自然风压的影响因素及变化规律 影响自然风压的决定性因素是影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差两侧空气柱的密度差，而空气密度又受，而空气密度又受温温度度T T、大气压力、大气压力P P、气体常数、气体常数R R(气体常数气体常数 ，是一个只与气体的种类有关，与气体，是一个只与气体的种类有关，与气体所处的状态无关的一个物理量所处的状态无关的一个物理量)和相对湿度和相对湿度等因素影响。因此，影响自然风等因素影响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：压的因素可用下式表示：H HN N=f(Z=f(Z）=f(T,P,R,)=f(T,P,R,)，ZZ 1 1、温温差差：矿矿井井某某一
12、一回回路路中中两两侧侧空空气气柱柱的的温温差差是是影影响响H HN N的的主主要要因因素素。影影响响气气温温差差的的主主要要因因素素是是地地面面入入风风流流气气温温和和风风流流与与围围岩岩的的热热交交换换。其其影影响响程程度度随随矿矿井井的的开开拓拓方方式式、开开采采深深度度、地地形形、地地质质原原因因不不同同而而有有不不同同的的影影响响，在在山山区区浅浅井井，受受地地面面温温度度影影响大，深井偏小。响大，深井偏小。1012 1234 5678911 12月份HN本讲稿第九页，共七十页二、二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压的影响因素及变化规律 2 2、空气成分和湿度：、空气成分和湿度：它
13、影响空气的密度，因而对自然风压也有一定它影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。影响，但影响较小。3 3、井深：、井深：H HN N与矿井或回路与矿井或回路最高与最低点间的高差最高与最低点间的高差Z Z成正比成正比。4 4、主要通风机：、主要通风机：主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向主风流的方向，加之风流与围岩的热加之风流与围岩的热交换交换，使，使回风井气温高于进风井，在进风井周围形成了冷却带回风井气温高于进风井，在进风井周围形成了冷却带以后，即
14、使以后，即使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有一定的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有一定的气温差气温差，从而仍有一定的从而仍有一定的自然风压自然风压起作用。起作用。本讲稿第十页，共七十页三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用 自然风压既可作为自然风压既可作为矿井通风的动力矿井通风的动力，也可能是，也可能是事故的肇凶事故的肇凶。因此，研究自然。因此，研究自然风压的控制和利用具有重要意义。风压的控制和利用具有重要意义。1 1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地
15、形和当地气候特点。当地气候特点。新井设计应尽量使自然风压全年的方向与机械通风机方向一致。新井设计应尽量使自然风压全年的方向与机械通风机方向一致。2 2、根据自然风压的变化规律，应、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点适时调整主通风机的工况点，使其既能满，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。足矿井通风需要，又可节约电能。3 3、在建井时期，要注意、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自
16、然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。风；有条件时还可利用钻孔构成回路。4 4、利用自然风压做好、利用自然风压做好非常时期通风非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。利用自然风压进行通风。本讲稿第十一页，共七十页 5 5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造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成某些巷道无风或反向而发生事故。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意
17、图。ABB ABBCEFACEFA系统的自然风压为：系统的自然风压为：DBB DBBCEDCED系统的自然风压为：系统的自然风压为：自自然然风风压压与与主主要要通通风风机机作作用用方方向向相相反反。相相当当于于在在平平硐硐口口A A和和进进风风立立井井口口D D各各安安装装一一台台抽抽风风机机（向向外）。外）。abcdefb RDRCZabcdb本讲稿第十二页，共七十页 设设ABAB风流停滞，对回路风流停滞，对回路ABDEFAABDEFA和和ABBABBCEFACEFA可分别列出压力平衡方程：可分别列出压力平衡方程：式中：式中：H HS S风机静压，风机静压，PaPa；Q QDBBDBBC C
18、风路风量，风路风量，m m3 3/S;/S;R RD D、R RC C分别为分别为DBDB和和BBBBC C分支风阻，分支风阻，N NS S2 2/m/m8 8。两式相除：两式相除：此即此即ABAB段风流停滞条件式段风流停滞条件式。当上式变为当上式变为 则则ABAB段风流反向。段风流反向。由由此此可可知知防防止止ABAB风风路路风风流流反反向向的的措措施施有有：（1 1）加加大大R RD D；（2 2）增增大大H HS S；（3 3）在在A A点安装风机向巷道压风。点安装风机向巷道压风。本讲稿第十三页，共七十页第二节第二节 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造 矿井的通风动力主要是通风
19、机，每个风井至少有矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有2 2台主要通风机台主要通风机（一台使用、备（一台使用、备用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的20%20%25%25%，有的矿井甚至高达，有的矿井甚至高达50%50%，原因是功率大效率低，平均只有，原因是功率大效率低，平均只有52.79%52.79%。矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用通风机按其服务范围可分为三种：1 1、主要通风机，、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；2 2、辅辅助助通通风风机机，服服务务于于矿矿井井网网络络的的某某一一分分支支
20、（采采区区或或工工作作面面），帮帮助助主主通通风风机机通通风风，以保证该分支风量；安全隐患，一般不用；以保证该分支风量；安全隐患，一般不用；3 3、局部通风机，、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。服务于独头掘进井巷道等局部地区。按构造和工作原理可分为：按构造和工作原理可分为：离心式通风机离心式通风机和和轴流式通风机。轴流式通风机。本讲稿第十四页，共七十页一、离心式通风机的构造和工作原理一、离心式通风机的构造和工作原理1 1、风机构造。风机构造。离离心心式式通通风风机机一一般般由由：进进风风口口、工工作作轮轮（叶叶轮轮）、螺螺形形机机壳壳和前导器和前导器等部分组成。等部分组成。吸风口吸
21、风口有：有：单吸和双吸单吸和双吸两种。在相同的条件下双吸风机叶两种。在相同的条件下双吸风机叶(动动)轮宽度是单吸风机的轮宽度是单吸风机的两倍两倍。前导器前导器(有些通风机无前导器有些通风机无前导器)，使进入叶，使进入叶(动动)轮的气流轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。发生预旋绕，以达到调节性能之目的。叶轮叶轮是唯一的旋转部件。是唯一的旋转部件。本讲稿第十五页，共七十页叶片出口构造角：叶片出口构造角：风流相对速度风流相对速度W W2 2的方向与圆周速度的方向与圆周速度u u2 2的反方向夹角称为的反方向夹角称为叶片出叶片出口构造角口构造角，以，以2 2表示。表示。离心式风机可分为：离心式
22、风机可分为：前倾式（前倾式（2 29090)、径向式（、径向式（2 2=90=90)和后倾式（和后倾式（2 29090)三种。三种。2 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w22本讲稿第十六页，共七十页2 2、工作原理、工作原理 当当电电机机通通过过传传动动装装置置带带动动叶叶轮轮旋旋转转时时，叶叶片片流流道道间间的的空空气气随随叶叶片片旋旋转转而而旋旋转转，获获得得离离心心力力。经经叶叶端端被被抛抛出出叶叶轮轮，进进入入机机壳壳。在在机机壳壳内内速速度度逐逐渐渐减减小小，压压力力升
23、升高高，然然后后经经扩扩散散器器排排出出。与与此此同同时时，在在叶叶片片入入口口（叶叶根根）形形成成较较低低的的压压力力（低低于于进进风风口口压压力力），于于是是，进进风风口口的的风风流流便便在在此此压压差差的的作作用用下下流流入入叶叶道道，自自叶叶根根流流入入，在在叶叶端端流流出出，如如此此源源源源不不断断，形形成成连续的流动。连续的流动。3 3、常用型号、常用型号 目目前前我我国国煤煤矿矿使使用用的的离离心心式式风风机机主主要要有有G4-73G4-73、4-734-73型型和和K4-73K4-73型型等等。这这些些品品种种通通风风机机具具有有规规格格齐齐全、效率高和噪声低等特点。全、效率高
24、和噪声低等特点。型号参数的含义举例说明如下：型号参数的含义举例说明如下：G 4 G 4 73 73 1 1 25 D 1 1 25 D代表通风机的用途，代表通风机的用途，K K表示表示 表示传动方式表示传动方式矿用通风机，矿用通风机，G G代表鼓风机代表鼓风机 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)表示通风机在最高效率点时表示通风机在最高效率点时 全压系数全压系数1010倍化整倍化整 设计序号设计序号(1(1表示第一次设计）表示第一次设计）表示通风机比转速表示通风机比转速(n(ns s)化整化整 表示进风口数表示进风口数,1,1为单吸为单吸,0,0为双吸为双吸本讲稿第十七页，共七
25、十页二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造和工作原理1 1、风机构造、风机构造 主主要要由由进进风风口口、叶叶轮轮、整整流流器器、风风筒筒、扩扩散散（芯芯筒筒）器器和和传传动动部部件件等等部部分分组组成成。叶轮有叶轮有一级一级和和二级二级两种两种2 2、工作原理、工作原理（1 1）特特点点：在在轴轴流流式式风风机机中中，风风流流流流动动的的特特点点是是，当当动动轮轮转转动动时时，气气流流沿沿等等半半径径的的圆圆柱面旋绕柱面旋绕流出。流出。本讲稿第十八页，共七十页（2 2）叶片安装角）叶片安装角 在叶片迎风侧作一外切线称为在叶片迎风侧作一外切线称为弦线弦线。弦线与动轮旋转方向（。弦线
26、与动轮旋转方向（u)u)的夹角称为的夹角称为叶片安装角叶片安装角，以以表示。表示。可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角叶片安装角必需保持一致必需保持一致。（3 3）工作原理）工作原理 当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u u 移动。处于叶片迎面的气流受挤压，移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加静压增加；与此同时，叶片背的气体与此同时，叶片背的气体静压降低静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流
27、出，翼背的低压区叶道出口流出，翼背的低压区“吸引吸引”叶道入口侧的气叶道入口侧的气体流入体流入，形成穿过翼栅的连续气流。，形成穿过翼栅的连续气流。u本讲稿第十九页，共七十页3 3、常用型号、常用型号 目目前前我我国国煤煤矿矿在在用用的的轴轴流流式式风风机机有有1K581K58、2K582K58、GAFGAF和和BDBD或或BDKBDK（对对旋旋式式）等等系系列列轴轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：1 K 1 K 58 58 4 25 4 25 表示表示叶轮级数表示表示叶轮级数,1,1表示表示 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)单级，
28、单级，2 2表示双级表示双级 表示设计序号表示设计序号 表示用途，表示用途，K K表示矿用，表示矿用，T T表示通用表示通用 表示通风机轮毂比表示通风机轮毂比,0.58,0.58化整化整 B D K 65 8 24B D K 65 8 24 防爆型防爆型 叶轮直径（叶轮直径（24dm)24dm)对旋结构对旋结构 电机为电机为8 8极（极（740r/min740r/min）表示用途，表示用途，K K为矿用为矿用 轮毂比轮毂比0.650.65的的100100倍化整倍化整本讲稿第二十页，共七十页 若轮毂比低于若轮毂比低于0.40.4则认为是低压则认为是低压(或低轮毂比或低轮毂比)型型轴流通风机，轮毂
29、比大于轴流通风机，轮毂比大于0.710.71时，则认为是高压（或大轮毂比）型时，则认为是高压（或大轮毂比）型轴流通风机，轮毂比介于轴流通风机，轮毂比介于0.40.40.710.71之间的则被认为是之间的则被认为是中压（或中轮毂比）型中压（或中轮毂比）型轴流通风机。轴流通风机。4 4、对旋风机的特点、对旋风机的特点 一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反,组成对旋结构；机翼形叶片的扭曲方组成对旋结构；机翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角向也相反，两级叶片安装角一般相差一般相差3 3；电机为防爆型安装在主风筒中的密闭罩内，；电机为防爆型安装在主风筒中
30、的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管与大气相通，以达到散热目的。与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管与大气相通，以达到散热目的。本讲稿第二十一页，共七十页第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置一、风硐一、风硐 风风硐硐是是连连接接风风机机和和井井筒筒的的一一段段巷巷道道。通通过过风风量量大大、内内外外压压差差较较大大，应应尽尽量量降降低低其其风风阻阻，并并减减少少漏漏风。风。二、扩散器二、扩散器(扩散塔扩散塔)作用作用：是降低出口速压以提高风机静压。：是降低出口速压以提高风机静压。扩扩散散器器四四面面张张角角的的大大小小应应视视风风流流从从叶叶片片出出口口的
31、的绝绝对对速速度度方方向向而而定定。总总的的原原则则是是，扩扩散器的阻力小，出口动压小并无回流散器的阻力小，出口动压小并无回流。三、防爆门三、防爆门(防爆井盖防爆井盖)在斜井井口安设防爆门，在立井在斜井井口安设防爆门，在立井 井口安设防爆井盖。井口安设防爆井盖。作用：作用：当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆 炸时，受高压气浪的冲击作用，自动炸时，受高压气浪的冲击作用，自动 打开，以保护主通风机免受毁坏；在打开，以保护主通风机免受毁坏；在 正常情况下它是气密的，以防止风流短路。正常情况下它是气密的，以防止风流短路。本讲稿第二十二页，共七十页四、反风装置和功能四、反风装置和功能
32、作用：作用：使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的有害气体进入作使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：1 1）设专用反风道反风；）设专用反风道反风；2 2）利用备用风机作反风道反风；）利用备用风机作反风道反风；3 3）轴流式风机反转反风）轴流式风机反转反风 4 4）调节动叶安装角反风）调节动叶安装角反风。要求：要求：定定期期进进行行检检修修，确确保
33、保反反风风装装置置处处于于良良好好状状态态；动动作作灵灵敏敏可可靠靠，能能在在10min10min内内改改变变巷巷道道中中风风流流方方向向；结结构构要要严严密密，漏漏风风少少；反反风风量量不不应应小小于于正正常常风风量量的的40%40%；每年至少进行一次反风演习。；每年至少进行一次反风演习。本讲稿第二十三页，共七十页1 1）设专用反风道反风）设专用反风道反风离心式离心式本讲稿第二十四页，共七十页轴流式轴流式本讲稿第二十五页，共七十页2 2）利用备用风机作反风道反风）利用备用风机作反风道反风本讲稿第二十六页，共七十页 第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风
34、机的工作参数通风机性能主要参数是风压通风机性能主要参数是风压H H、风量、风量Q Q、风机轴功率、风机轴功率N N、效率、效率 和转速和转速n n等。等。（一）风机（一）风机(实际实际)流量流量Q Q风风机机的的实实际际流流量量一一般般是是指指实实际际时时间间内内通通过过风风机机入入口口空空气气的的体体积积，亦亦称称体体积积流流量量。单单位位为为 m m3 3/h,m/h,m3 3/min/min 或或m m3 3/s/s。（二）风机（二）风机(实际实际)全压全压H Hf f与静压与静压H Hs s全全压压H Ht t:是是通通风风机机对对空空气气作作功功，消消耗耗于于每每1m1m3 3 空空
35、气气的的能能量量（N Nm/mm/m3 3 或或PaPa），其其值值为为风风机出口风流的全压与入口风流全压之差。机出口风流的全压与入口风流全压之差。忽忽略略自自然然风风压压时时，H Ht t用用以以克克服服通通风风管管网网阻阻力力h hk k 和和风风机机出出口口动动能能损损失失h hv v，即即:H Ht t=h=hR R+h+hV V,Pa,Pa 静压静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压H HS S（PaPa）。）。H HS S=h=hR R=RQ=RQ2 2 因此因此 H Ht t=H=HS S+h+hV V本讲稿第二十七页，共七十页(三）通
36、风机的功率三）通风机的功率 全全压压功功率率：通通风风机机的的输输出出功功率率以以全全压压计计算算时时称称全全压压功功率率N Nt t。计计算算式式：N Nt t=H=Ht tQ10Q10-3 -3 KWKW 静静压压功功率率：用用风风机机静静压压计计算算输输出出功功率率，称称为为静静压压功功率率N NS S。计计算算式式：N NS S=H=HS SQ10Q103 3 KW KW 风机的轴功率风机的轴功率，即通风机的输入功率，即通风机的输入功率N N（kWkW）。计算式：）。计算式：或或 式中式中 t t、S S分别为风机的全压和静压效率。分别为风机的全压和静压效率。电动机的输入功率（电动机的
37、输入功率（N Nm m ）：）：设电动机的效率为设电动机的效率为 m m,传动效率为传动效率为 trtr时时,则则本讲稿第二十八页，共七十页二、通风系统主要参数关系二、通风系统主要参数关系 风机房水柱计示值含义风机房水柱计示值含义1 1、抽出式通风矿井、抽出式通风矿井（1 1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系 水柱计示值水柱计示值:即为即为 4 4 断面相对静压断面相对静压h h4 4 故故 h h4 4（负压）（负压）=P=P4 4-P-P0404 沿风流方向，对沿风流方向，对1 1、4 4两断面两断面 列伯努力方程列伯努
38、力方程:h hR14R14=(P=(P1 1+h+hv1v1+m12 m12 gZgZ1212)-(P -(P4 4+h+hv4v4+m34 m34 gZgZ3434)由风流入口边界条件：由风流入口边界条件：P Pt1t1P P0101，即即 P P1 1+h+hv1v1=P=Pt1t1=P=P0101，又因又因1 1与与4 4断面同标高，所以断面同标高，所以 P P0101P P0404且：且：m12m12gZgZ1212m34m34gZgZ3434=H=HN N z12356h4445本讲稿第二十九页，共七十页 故上式可写为故上式可写为:h hR14R14=P=P04 04-P-P4 4-
39、h-hv4 v4+H+HN N h hR14R14=|h=|h4 4|-h|-hv4 v4+H+HN N 即即|h|h4 4|=h|=hR14 R14+h+hv4 v4-H-HN N 即：即：风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。（2 2）风机房水柱计示值与风机风压之间关系）风机房水柱计示值与风机风压之间关系 类似地对类似地对4 4、5 5断面断面(扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的位能差。扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的位能差。扩散器的阻力扩散器的阻力 h hRdRd 风流出口边界条件：风流出口边
40、界条件：P P5 5 P P0505P P0404 故风机全压故风机全压 H Ht t-h hRdRd P Pt5t5-P-Pt4 t4=(=(P P5 5h hv5 v5)-(P)-(P4 4+h+hv4v4)=P P04 04-P-P4 4+h+hv5v5-h-hv4v4 H Ht t=|h|h4 4|h hv4v4+h+hRdRd+h+hv6v6本讲稿第三十页，共七十页 若忽略若忽略 h hRdRd 不计，则不计，则 H Ht t|h|h4 4|h hv4v4+h+hv6v6 风机静压风机静压 H Hs s|h|h4 4|h hv4v4（3 3）H Ht t、H HN N、h hR R
41、之间的关系之间的关系 综合上述两式：综合上述两式：H Ht t|h|h4 4|-h-hv4v4+h+hRdRd+h+hv5v5 （h hR14R14+h+hv4v4-H-HN N ）-h-hv4v4+h+hRdRd+h+hv5v5 h hR14 R14+h+hRd Rd+h+hv5 v5-H-HN N 即即 H Ht t H HN N h hR14 R14+h+hRd Rd+h+hv5v5 表明：表明：扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻力，扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻力，以及扩器出口动能损失。以及扩器出口动能损失。本讲稿第三十一页，共七十页2 2、压入式通
42、风的系统、压入式通风的系统 对对1 1、2 2两断面列伯努力方程得：两断面列伯努力方程得：h hR12R12=(P=(P1 1+h+hv1v1+m1m1gZgZ1 1)-(P)-(P2 2+h+hv2v2+m2m2gZgZ2 2)边界条件及边界条件及1 1、2 2同标高：同标高：P P2 2=P=P02 02 P P0101 故有：故有：P P1 1-P-P2 2=P=P1 1-P-P0101=h=h1 1 m1m1gZgZ1 1-m2m2gZgZ2 2=H=HN N 故上式可写为故上式可写为 h hR12R12=h=h1 1+h+hV1V1-h-hv2v2+H+HN N 即即 h h1 1=
43、h=hR12R12+h+hv2v2-h-hV1V1-H-HN N 又又 H Ht t=P=Pt1t1-P-Pt1t1=P=Pt1t1-P-P0101 =P=P1 1+h+hv1v1-P-P0101=h h1 1+h+hv1v1 同理可得：同理可得：H Ht t+H+HN N=h=hR12 R12+h+hv2v21z22h1m1m211本讲稿第三十二页，共七十页三、通风机的个体特性曲线三、通风机的个体特性曲线 1 1、工工况况点点：当当风风机机以以某某一一转转速速、在在风风阻阻的的管管网网上上工工作作时时、可可测测算算出出一一组组工工作作参参数数（风风压压、风风量量、功功率率、和和效效率率），这
44、这就就是是该该风风机机在在管管网网风风阻阻为为时的工况点。时的工况点。2 2、个个体体特特性性曲曲线线：不不断断改改变变R R，得得到到许许多多的的Q Q、H H、N N、。以以Q Q为为横横坐坐标标，分分别别以以H H、N N、为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。3 3、通风机装置、通风机装置：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。4 4、通通风风机机装装置置的的全全压压tdtd：扩扩散散器器出出口口与与风风机机入入口口风风流流的的全全压压之
45、之差差，与与风风机机的的全全压压t t之之关关系为：系为：式中式中 h hd d扩散器阻力。扩散器阻力。5 5、通风机装置的静压、通风机装置的静压sdsd：本讲稿第三十三页，共七十页6 6、H Hs s 和和 H Hsdsd 的关系的关系 H Hs sH Ht th hvdvd 而而 只有当只有当 h hd d+h+hVdVdh s s，即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损失时，通即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作
46、用。7 7、H Ht t、H Htdtd、H Hs s 和和 H Hsdsd 之间之间的关系图的关系图QHHt-QHtd-QHS-QHsd-Q本讲稿第三十四页，共七十页8 8、离心式通风机个体特性曲线、离心式通风机个体特性曲线 特点特点：（：（1 1）离心式风机风压曲线驼峰）离心式风机风压曲线驼峰 不明显，且随叶片后倾角度不明显，且随叶片后倾角度 增大逐渐减小，其风压曲线增大逐渐减小，其风压曲线 工作段较轴流式风机平缓；工作段较轴流式风机平缓；（2 2）当管网风阻作相同量的）当管网风阻作相同量的 变化时，其风量变化比轴变化时，其风量变化比轴 流式风机要大。流式风机要大。（3 3）离心式风机的轴
47、功率）离心式风机的轴功率 随增加而增大，只有在接随增加而增大，只有在接 近风流短路时功率才略有下降。近风流短路时功率才略有下降。风机开启方式：风机开启方式：离心式风机在启动时应将风硐中的离心式风机在启动时应将风硐中的闸门全闭闸门全闭，待其达到正常转速后再将闸，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。门逐渐打开。说明：说明：（1 1）离心式风机大多是全压特性曲线。（）离心式风机大多是全压特性曲线。（2 2）当供风量超过需风量过大时，）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtS本讲
48、稿第三十五页，共七十页9 9、轴流式通风机个体特性曲线、轴流式通风机个体特性曲线 特点特点：（：（1 1）轴流式风机的风压特性）轴流式风机的风压特性 曲线一般都有马鞍形驼峰存在。曲线一般都有马鞍形驼峰存在。（2 2）驼峰点以右的特性）驼峰点以右的特性 曲线为单调下降区段，是稳定曲线为单调下降区段，是稳定 工作段；工作段；（3 3）点以左是不稳定工作段，）点以左是不稳定工作段，产生所谓喘振（或飞动）现象；产生所谓喘振（或飞动）现象；（4 4）轴流式风机的叶片装置角）轴流式风机的叶片装置角 不太大时，在稳定工作段内，不太大时，在稳定工作段内，功率随增加而减小。功率随增加而减小。风机开启方式：风机开
49、启方式：轴流式风机应在风阻最小（轴流式风机应在风阻最小（闸门全开闸门全开）时启动，以减少启动负荷。）时启动，以减少启动负荷。说明说明：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDMR本讲稿第三十六页，共七十页三、无因次系数与类型特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线（一）（一）无因次系数无因次系数通风机的相似条件通风机的相似条件 比比例例系系数数：两两个个通通风风机机相相似似是是指指气气体体在在风风机机内内流流动动过过程程相相似似，或或者者说说它它们们之之间间在在任任一一对对应应点点的的同同名名物物理
50、量之比保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。理量之比保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。几何相似几何相似是风机相似的必要条件，是风机相似的必要条件，动力相似动力相似则是相似风机的充分条件。则是相似风机的充分条件。2 2、无因次系数、无因次系数（1 1）压力系数）压力系数 同系列风机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：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：式中：式中：u u为圆周速度，为圆周速度，为压力系数。为压力系数。（2 2）流量系数）流量系数本讲稿第三十七页，共七十页（3 3）功率系数）功率系数 风机轴功率风机轴功率 ，计算公式中的，计算公