第4章通风动力.PPT

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1、第4章通风动力 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第4章章 通风动力通风动力中国矿业大学多媒体教学课件上一章内容上一章内容第第3章章 矿井通风阻力矿井通风阻力 3.1 风流的流动状态风流的流动状态 3.2 摩擦阻力摩擦阻力 3.3 局部阻力局部阻力 3.4 通风阻力定律和特性通风阻力定律和特性 3.5 通风阻力测量通风阻力测量 上一章内容上一章内容学习目标学习目标1、风流的流动状态风流的流动状态2、摩擦阻力摩擦阻力3 、局部阻力、局部阻力4 、通风阻

2、力定律和特性、通风阻力定律和特性5、通风阻力测量、通风阻力测量重点与难点重点与难点1、摩擦阻力产生的原因和测算摩擦阻力产生的原因和测算摩擦阻力产生的原因和测算摩擦阻力产生的原因和测算2、局部阻力产生的原因和测算局部阻力产生的原因和测算局部阻力产生的原因和测算局部阻力产生的原因和测算第第4章章 通风动力通风动力 欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克服空欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必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能量或压力叫通风动力通风动力。由第二章可知，。由第二章可知，通风机风压通风机风压和自然风压均是矿

3、井通风的动力和自然风压均是矿井通风的动力。本章将就对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、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。使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。4.1 自然风压自然风压 4.2 矿用通风机类型及构造矿用通风机类型及构造4.3 通风机工作参数及个体特性曲线通风机工作参数及个体特性曲线4.4 比例定律与通风机类型特性曲线比例定律与通风机类型特性曲线4.5 矿井主要通风机附属装置矿井主要通风机附属装置4.6 矿井主要通风机联合运

4、转矿井主要通风机联合运转4.7 矿井主要通风机性能测定矿井主要通风机性能测定第第4章章 通风动力通风动力Homework自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高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？相同的井巷系统内是否会产生自然风压？何谓通风机的工况点？如何用图解法求单一工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。作或联合运转通风机的工况点，举例说明。描述主要通风机特性的主要参数有哪些？其物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？理意义是什么？轴流式和离心式通风机的风压和功率特性曲线轴流式和离心式通风机的风

5、压和功率特性曲线各有什么特点？在启动时应注意什么问题？各有什么特点？在启动时应注意什么问题？通风动力的基本概念通风动力的基本概念机械风压机械风压空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间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，为存在着能量差，由通风机造成的能量差，为机机机机械风压械风压械风压械风压自然风压自然风压由矿井自然条件产生的能量差，则为由矿井自然条件产生的能量差，则为自然风压自然风压自然风压自然风压 机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，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，促使空气流动用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动4.1

6、自然风压自然风压自然通风的基本概念自然通风的基本概念自然通风特性自然通风特性自然风压参数计算自然风压参数计算自然风压测定自然风压测定自然通风的基本概念自然通风的基本概念一种现象一种现象 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。井筒经工作面流到气温较高的井筒。基本原因基本原因 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，因而两个井筒底密度比进风井里的空气密度

7、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。部的空气压力不相等，其压差就是自然风压。自然通风自然通风 在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象在自然风压作用下，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；为空为空气密度，气密度，kg/m3，则自然风压为：，则自然风压为：4.1.1 自然通风特性自然通风特性 生产实践表明，自然通风对矿井有效通风的影响，生产实践表明，自然通风对矿井有效通风的影响，有时表现为有时表现为积极积极的一面，有时却表现为的一面，有时却表现为消极消极的一面。的一面。这就是事物的两面性。我们的任务就是深入认识矿这就是事物的

8、两面性。我们的任务就是深入认识矿井自然通风的特性，以更好地利用和控制自然通风。井自然通风的特性，以更好地利用和控制自然通风。v影响自然风压大小和方向的因素影响自然风压大小和方向的因素1）地表气温的变化 对于山区平硐开拓的矿井，或深部露天转地下对于山区平硐开拓的矿井，或深部露天转地下的矿井，或井筒开拓的浅矿井，自然风压受地的矿井，或井筒开拓的浅矿井，自然风压受地表气温变化的影响较大。表气温变化的影响较大。对于竖井开拓的深矿井，地温随深度增加而增大，地对于竖井开拓的深矿井，地温随深度增加而增大，地面空气进入井筒与岩石发生热交换，地表气温的影响面空气进入井筒与岩石发生热交换，地表气温的影响比较小，自

9、然风压的大小虽有改变，方向不变比较小，自然风压的大小虽有改变，方向不变 2)矿井深度矿井深度 近似认为自然风压的大小与矿并深度成正比。深近似认为自然风压的大小与矿并深度成正比。深1000m的矿井，的矿井，“自然通风能自然通风能”占总通风能量的占总通风能量的30 3)地面大气压地面大气压 地面大气压变化不大，对自然风压的影响较小地面大气压变化不大，对自然风压的影响较小4.1.2自然风压参数计算自然风压参数计算矿井通风设计中选择主通风机的风压，需要考虑反矿井通风设计中选择主通风机的风压，需要考虑反抗它工作的自然风压；抗它工作的自然风压；在通风系统的管理和调整工作中，也往往需要理解在通风系统的管理和

10、调整工作中，也往往需要理解自然风压。自然风压。4.1.3自然风压测定自然风压测定在在矿矿井井中中任任一一地地点点制制做做临临时时密密闭闭，堵堵截截风风流流，主主要要通通风风机机停停止止运运转转后后，用用压压差差计计测测出出密密闭闭两两侧侧的的压压差差，即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。直接测定法直接测定法4.2矿用通风机类型及构造矿用通风机类型及构造通风用的机械称为通风机（或通风机），通风用的机械称为通风机（或通风机），按服务范围分为主要通风机、辅助通风机与局部通风机。按服务范围分为主要通风机、辅助通风机与局部通风机。（1）主要通风机）主

11、要通风机 担负整个矿井或矿井的一翼或一个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，称为矿井的主要通风机。较大区域通风的通风机，称为矿井的主要通风机。主要通风机必须昼夜运转，它对矿井安全生产和井下主要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。工作人员的身体健康、生命安全关系极大。主要通风机一般安装在地面上，也是矿井的重要耗电主要通风机一般安装在地面上，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、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。经济等方面进行综合考虑。（2）辅助通风机）辅助通风机 用来帮助

12、矿井主要通风机对一翼或用来帮助矿井主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，称一个较大区域克服通风阻力，增加风量的通风机，称为主要通风机的辅助通风机。辅助通风机大多安装在为主要通风机的辅助通风机。辅助通风机大多安装在井下，目前已很少使用。井下，目前已很少使用。（3）局部通风机）局部通风机 为满足井下某一局部地点通风需要为满足井下某一局部地点通风需要而使用的通风机，称为局部通风机。局部通风机主要而使用的通风机，称为局部通风机。局部通风机主要用作井巷掘进通风，将在后续章节中讨论。用作井巷掘进通风，将在后续章节中讨论。本章重点讨论主要通风机。矿用主要通风机按其构造本章重点讨论主要

13、通风机。矿用主要通风机按其构造和工作原理不同，可分为离和工作原理不同，可分为离心式通风机心式通风机和和轴流式通风轴流式通风机机两大类，其中轴流式通风机又可分为普通式和对旋两大类，其中轴流式通风机又可分为普通式和对旋式两种。式两种。一、离心式通风机一、离心式通风机离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽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作轮）、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等部件构成。件构成。return当叶轮转动时，靠当叶轮转动时，靠离心力作用离心

14、力作用，空气由吸风口，空气由吸风口12进入，进入，经前导器进入叶轮的中心部分，然后折转经前导器进入叶轮的中心部分，然后折转90沿径向沿径向离开叶轮而流入机壳离开叶轮而流入机壳2中，再经扩散器中，再经扩散器3排出排出.空气经过主要通风机后获得能量，使出风侧的压力高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力促使空于入风侧，造成了压差以克服井巷的通风阻力促使空气流动，达到了通风的目的。气流动，达到了通风的目的。我国矿井使用的离心式风机主要有我国矿井使用的离心式风机主要有G4-73、K4-73、Y4-73和和4-72等系列，该类风机的特点是特性曲线较等系列，

15、该类风机的特点是特性曲线较平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高，且具有启动平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高，且具有启动功率较小等特点。功率较小等特点。运行时调节门（前导器）可在运行时调节门（前导器）可在070范围内调节，范围内调节，用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电机或用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电机或电机调速来改变其运行工况，适应性较好。电机调速来改变其运行工况，适应性较好。其中其中4-72系列离心式风机主要用于风量和通风阻力不系列离心式风机主要用于风量和通风阻力不是太大的中小型矿井。我国小型煤矿使用该系列风机是太大的中小型矿井。我国小型煤矿使用该系列风机较多，由于机型小

16、，配置电机的容量也小，可配用较多，由于机型小，配置电机的容量也小，可配用380 V或或660 V电压的电机，适用于低压供电的矿井。电压的电机，适用于低压供电的矿井。轴轴流流式式通通风风机机:由由动动轮轮l，圆圆筒筒形形机机壳壳3、集集风风器器4、整整流流器器5、流流线线体体6和和环环形形扩扩散散器器7所所组组成成。集集风风器器是是外外壳壳呈呈曲曲线线形形且且断断面面收收缩缩的的风风筒筒。流流线线体体是是一一个个遮遮盖盖动动轮轮轮轮毂毂部部分分的的曲曲面面圆圆锥锥形形罩罩，它它与与集集风风器器构构成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。4.2.2 轴流式通风机

17、动轮由固定在轮动轮由固定在轮轴上的轮毂和等轴上的轮毂和等间距安装的叶片间距安装的叶片2组成。组成。叶叶片片的的安安装装角角可可以以根根据据需需要要来来调调整整，国国产产轴轴流流式式通通风风机机的的叶叶片片安安装装角角一一般般可可调调为为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。叶叶片片按按等等间间距距t安安装装在在动动轮轮上上，当当动动轮轮的的机机翼翼形形叶叶片片在在空空气气中中快快速速扫扫过过时时，由由于于叶叶片片的的凹凹面面与与空空气气冲冲击击，给给空空气气以以能能量量，产产生生正正压压，将将空空气气从从叶叶道道压压出出，叶叶片片的的

18、凸凸面面牵牵动动空空气气，产产生生负负压压，将将空空气气吸吸入入叶叶道道。如如此此一压一吸便造成空气流动。一压一吸便造成空气流动。一一个个动动轮轮和和它它后后面面一一个个有有固固定定叶叶片片的的整整流流器器组组成成一一段段。整整流流器器用用来来整整理理动动轮轮流流出出的的旋旋转转气气流流，以以减减少少涡涡流流损损失失。为为了了提提高高通通风风机机的的风风压压，有有些些轴轴流流式式通通风风机机安安装装两段动轮。两段动轮。环环形形扩扩散散器器是是轴轴流流式式通通风风机机特特有有的的部部件件，其其作作用用是是使使环环状状气气流流过过渡渡到到柱柱状状气气流流时时，速速压压逐逐渐渐减减少少，以以减减少少

19、冲冲击击损损失失，同同时时使使静压逐渐增加。静压逐渐增加。(构造图构造图)目前我国生产的轴流式主要通风机有目前我国生产的轴流式主要通风机有2BY、2K系列、系列、GAF、BD(K)、KZS系列等。叶轮直径从系列等。叶轮直径从1.2 m4.2 m，可满足不同，可满足不同大小井型的需要。该系列风机均为双级叶轮，机翼型扭曲叶片，大小井型的需要。该系列风机均为双级叶轮，机翼型扭曲叶片，叶片角度可在较大范围内进行有级（叶片角度可在较大范围内进行有级（2K58）或无级（）或无级（2K56、2K60）调节，且均可直接反转反风，是我国煤矿用量较大的）调节，且均可直接反转反风，是我国煤矿用量较大的一类风机。一类

20、风机。GAF系列风机系列风机是在引进国外技术的基础上，结合国内的实际情是在引进国外技术的基础上，结合国内的实际情况加以改型改造的轴流式风机。具有风量风压调节范围宽、静况加以改型改造的轴流式风机。具有风量风压调节范围宽、静压效率高、叶片角度调节自动化程度高等优点，特别适用于需压效率高、叶片角度调节自动化程度高等优点，特别适用于需要经常改变运行工况的矿井使用。由于叶片角度调整方便，这要经常改变运行工况的矿井使用。由于叶片角度调整方便，这类风机可通过改变风叶角度实现风机反风，既不需要反风道，类风机可通过改变风叶角度实现风机反风，既不需要反风道，也不需要风机反转控制装置。也不需要风机反转控制装置。4.

21、2.3 对旋式通风机 对旋式通风机对旋式通风机在构造上属于轴流式。近年来，在构造上属于轴流式。近年来，BD（K）系列对旋式通风机发展迅速，该系列风机的）系列对旋式通风机发展迅速，该系列风机的特点是采用双级双电机驱动结构，两级叶轮相对并反特点是采用双级双电机驱动结构，两级叶轮相对并反向旋转，其结构相当于两台同型号轴流风机对接在一向旋转，其结构相当于两台同型号轴流风机对接在一起串联工作，因此被称之为对旋式风机。起串联工作，因此被称之为对旋式风机。由于这种结构可省去中间及后置固定导叶，且由于这种结构可省去中间及后置固定导叶，且涡流损涡流损失较小，具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、失较小，具有传动

22、损耗小、压力高、高效范围较宽、效率也较高的特点效率也较高的特点，其结构如图，其结构如图4-2-6。图图4-2-6 对旋压抽式轴流通风机结构示意图对旋压抽式轴流通风机结构示意图1-集流器集流器 2-前消声器前消声器 3-前机壳前机壳 4-进气翼进气翼 5-电机电机 6-级叶轮级叶轮 7-级叶轮级叶轮 8-出气翼出气翼 9-后机壳后机壳 10-后消声器后消声器对旋式通风机作为目前我国矿用风机的新生代产品，对旋式通风机作为目前我国矿用风机的新生代产品，国内已有多家风机厂投入生产，结构性能也不断改进国内已有多家风机厂投入生产，结构性能也不断改进和提高，如湖南湘潭平安电气、山西运城安瑞节能风和提高，如湖

23、南湘潭平安电气、山西运城安瑞节能风机有限公司等厂家和西北工业大学合作研制的弯掠组机有限公司等厂家和西北工业大学合作研制的弯掠组合三维扭曲正交型叶片技术，使风机的静压效率、噪合三维扭曲正交型叶片技术，使风机的静压效率、噪声等性能指标均得到较大提高。声等性能指标均得到较大提高。4.3通风机工作参数及个体特性曲线通风机工作参数及个体特性曲线一、通风机工作的基本参数一、通风机工作的基本参数通通风风机机的的特特性性参参数数有有流流量量，压压力力，功功率率和和效效率率。用这四个参数可以描述通风机的整个特性。用这四个参数可以描述通风机的整个特性。1主主要要通通风风机机的的工工作作风风量量Q 单单位位时时间间

24、内内通通过过通通风风机机的的空空气气体体积积，称称为为通通风风机机的的流流量量，一一般般用用Qf表表示示。其其单单位位为为m3/s、m3/min或或m3/h。在在矿矿井井通通风风中中，通通过过通通风风机机的的流流量量，也也就就是是通通风风机机送送入入井井下下或或从从井井下下排排出出的的空空气气量量。因因此此，通通风风机机的的流流量是一个重要参数。量是一个重要参数。2主主要要通通风风机机的的工工作作风风压压 通通风风机机工工作作时时，叶叶轮轮给给予予每每1米米3空空气气的的全全部部能能量量，即即每每1米米3空空气气通通过过通通风风机机后后所所增增加加的的全全部部能能量量，称称为为通通风风机机全全

25、压压或或通通风风压压力力，一一般般用用hft表表示示。其单位为其单位为Pa。通通风风机机全全压压(hft)，是是指指通通风风机机出出口口断断面面上上空空气气的的绝绝对对全全压压(P2+hv2)与与通通风风机机入入口口断断面面上上空空气气的的绝绝对对全全压压(P1+hv1)之之差差。hft 一一般般在在通通风风机机制制造造厂厂所所提提供供的的特特性性曲曲线线或性能表中给出。或性能表中给出。hft(P2+hv2)(P1+hv1)3.主主要要通通风风机机装装置置的的风风压压 实实际际运运转转的的通通风风机机都都装装有有扩扩散散器器，用用hft表表示示通通风风机机装装置置全全压压。它它指指通通风风机机

26、扩扩散散器器出出口口断断面面空空气气的的绝绝对对全全压压与与通通风风机机入入口口断断面面空空气气的的绝绝对对全全压压之差。之差。通通风风机机装装置置的的全全压压hft与与通通风风机机的的安安装装质质量量和和扩扩散散器器的的优优劣劣等等因因素素有有关关，因因此此，hft需需对对实实际运转的通风机进行实测获得。际运转的通风机进行实测获得。通通风风机机全全压压(hft)和和通通风风机机装装置置全全压压(hft)，在在数数值值上上一一般般相相差差不不大大，所所以以，在在通通风风机机选选型型计计算算中中，可直接用厂家提供的性能曲线所给出的数值。可直接用厂家提供的性能曲线所给出的数值。对对于于抽抽出出式式

27、通通风风，通通风风机机装装置置全全压压hft，主主要要用用来来克克服服矿矿井井的的通通风风阻阻力力和和排排入入大大气气时时的的速速压压损损失失。通通风风机机用用来来克克服服井井巷巷通通风风阻阻力力的的那那部部分分通通风风压压力力，称称为为通通风风机机静静压压，用用hfs 表表示示，而而排排入入大大气气时时的的速速压损失则为出口速压：压损失则为出口速压：hft hfshv4.主要通风机的功率和效率主要通风机的功率和效率（1）功功率率单单位位时时间间内内通通过过通通风风机机的的流流量量和和通通风风机机给给予予每每1米米3空空气气的的全全部部能能量量之之乘乘积积，称称为通风机的输出功率为通风机的输出

28、功率由由于于通通风风机机压压力力有有通通风风机机全全压压hft和和通通风风机机静静压压hfs之之分分，所所以以通通风风机机的的输输出出功功率率也也分分为为通通风风机机全全压压输输出出功功率率Nfot和和通通风风机机静静压压输输出出功功率率Nfos，即：，即：Nfot hft.Qf/1000，kW Nfos hfs.Qf/1000，kW （2）主要通风机的轴功率）主要通风机的轴功率(或输入功率或输入功率)电动机经传动部件输入给主要通风机的功率叫轴功率，用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表表示，单位为示，单位为KW，主要通风机的轴功率可用下式计算：，主要通风机的轴功率可用下式计

29、算：式中式中 U线电压，线电压，V；I线电流，线电流，A；cos功率因数；功率因数；d电动机效率，；电动机效率，；c传动功率，。传动功率，。（3）通通风风机机的的效效率率 通通风风机机在在运运转转过过程程中中，由由于于机机械械损损失失及及空空气气流流动动损损失失等等原原因因，通通风风机机轴轴上上的的功功率率不不可可能能全全部部传传递递给给空空气气，也也就就是是说说通通风风机机的的轴轴功功率率必必然然要要大大于于通通风风机机的的输输出出功功率率，通通风风机机输输出出功功率率和通风机轴功率和通风机轴功率N轴轴之比，之比，叫做通风机的效率，即：叫做通风机的效率，即：ftNft/N轴轴hftQf/(1

30、000 N轴轴)fsNfs/N轴轴hfsQf/(1000 N轴轴)上上式式中中ft 和和fs 分分别别表表示示通通风风机机的的全全压压效效率率和和静压效率。静压效率。通通风风机机的的效效率率是是衡衡量量每每台台通通风风机机工工作作性性能能的的重重要指标之一。要指标之一。5、电动机功率、电动机功率Nd为带动风机运转而消耗的功率即为电动机功率。可实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：际测量或按下式计算：式中式中 d、c、电动机效率和传动效率。电动机效率和传动效率。二、通风机个体特性曲线二、通风机个体特性曲线通风机的个体特性曲线通风机的个体特性曲线 将将通通风风机机装装

31、在在试试验验管管道道(或或矿矿井井)上上运运转转，若若不不断断改改变变管管道道的的风风阻阻值值，则则可可以以测测得得一一系系列列与与风风阻阻值值相相对对应应的的Q、h、N和和值值。如如以以Q为为横横坐坐标标，h为为纵纵坐坐标标，将将上上述述测测得得的的各各对对应应的的Q、h值值描描在在坐坐标标纸纸上上，并并连连结结各各点点，可可以以获获得得风风量量风风压压曲曲线线(简简称称风风压压曲曲线线)，用用同同样样方方法法可可以以得得到到功功率率、效效率率曲曲线线。上上述述诸诸曲曲线线即即称称为为通通风风机机的个体特性曲线。的个体特性曲线。离离心心式式通通风风机机的的风风压压曲曲线线比比较较平平缓缓，当

32、当风风量量变变化化时时，风风压压变化不大；变化不大；在在其其稳稳定定工工作作区区内内，功功率率随随风风量量的的增增加加而而增增加加，为为避避免免启启动动负负荷荷大大引引起起的的电电流流过过大大烧烧毁毁电电动动机机，所所以以离离心心式式通通风风机机启启动动时时，应应将将闸闸门门关关闭闭，待待通通风风机机启启动动正正常常后后再再逐逐渐打开闸门渐打开闸门。轴轴流流式式通通风风机机的的风风压压曲曲线线比比较较陡陡，并并有有一一个个类类似似“马马鞍鞍形形”的的驼驼峰峰区区，当当风风量量变变化化时时，风风压压变变化化较较大大。轴轴流流式式通通风风机机的的功功率率曲曲线线，在在其其稳稳定定工工作作区区内内，

33、功功率率随随着着风风量量的的增增加加而而减减少少，为为减减少少启启动动负负荷荷，故故轴轴流流式式通通风风机机启启动动时时，不能关闭闸门不能关闭闸门。个体特性曲线的应用个体特性曲线的应用1对对于于抽抽出出式式通通风风矿矿井井 通通风风机机装装置置的的全全压压(hft)是是指指通通风风机机扩扩散散器器出出风风口口断断面面上上空空气气的的绝绝对对全全压压与通风机入口断面上空气的绝对全压之差：与通风机入口断面上空气的绝对全压之差：hftPt3Pt2(Ps3hv3)一一(Ps2hv2)，Pa式式中中 Pt2，Pt3分分别别为为，断断面面上上的的绝绝对对全全压，压，Pa，Ps2，Ps3分分别别为为、断断面

34、面上上的的绝绝对对静静压压，Pa hv2，hv3分别为分别为、断面上的速压，断面上的速压，Pa 因因为为断断面面的的绝绝对对静静压压Ps3就就是是该该断断面面同同标标高的地面大气压高的地面大气压P，即，即Ps3P，故上式可写为：，故上式可写为：hft(PPs2)+hv3hv2，Pa hfths2hv3hv2，Pa 式中式中 hs2为为断面上的相对静压，断面上的相对静压，Pa。上上式式表表明明，通通风风机机装装置置的的全全压压可可以以通通过过测测定定风风峒峒内内某某断断面面上上的的相相对对静静压压hs2、平平均均速速压压hv2和和扩扩散散器器出出口口断断面面上上的平均速压的平均速压hv3而获得。

35、而获得。在在矿矿山山机机械械设设备备中中，通通常常把把通通风风机机装装置置的的全全压压分分为为静静压压hfs和和速速压压hfv两两部部分分，并并且且把把扩扩散散器器出出口的平均速压口的平均速压hv3作为通风机的速压作为通风机的速压hfv，即，即：hfthfshfv，Pa式中式中 hfs通风机装置的静压。通风机装置的静压。由于由于hfv hv3则：则：hfthfshv3，Pa与与 hfths2hv3hv2对比则：对比则：hfshs2hv2，Pa对图中对图中1,2两点应用能量方程可以得到：两点应用能量方程可以得到：hr1-2 hs2hv2 hn，Pa hr1-2 hfshn静静压压和和矿矿井井自自

36、然然风风压压共共同同作作用用，克克服服矿矿井井井井巷巷通通风风阻阻力力hr1-2。因因此此，在在抽抽出出式式通通风风时时主主要要应应用用通通风风机机静静压压。hv3只只是是将将抽抽出出的的风风流流排排入入大大气。气。上式表明：对抽出式通风的矿井，通风机装置的上式表明：对抽出式通风的矿井，通风机装置的2对对于于压压入入式式通通风风矿矿井井，通通风风机机装装置置全全压压为为通通风风机机扩扩散散器器出出风风口口断断面面与与通通风风机机入入风风口口断断面面的全压之差。即：的全压之差。即：hftPt2Pt1 因因 Pt1P0，Pt2Ps2hv2 此外因此外因hv10故故 hftPs2hv2P0hs2hv

37、2 上上式式表表明明，压压入入式式通通风风矿矿井井通通风风机机装装置置的的全全压压，为为通通风风机机风风峒峒内内某某断断面面上上的的相相对对静静压压hs2与平均速压与平均速压hv2之和。之和。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(一一)hv3 hs2 hv2 hnhv3，Pa与与hfths2hv2对对比比，得得：hft hn hr2-3 hv3，Pa 它它表表明明，对对压压入入式式通通风风矿矿井井，通通风风机机装装置置全全压压hft和和自自然然风风压压hn共共同同作作用用，克克服服了了矿矿井井的的通通风风阻阻力力以以及及由由出出风风井

38、井口口排排入入大大气的速压损失。气的速压损失。通通风风管管道道或或矿矿井井的的通通风风阻阻力力与与风风流流的的平平方方成成正正比比：h=RQ2。风风量量越越大大，通通风风阻阻力力越越高高。当当通通风风机机与与通通风风管管道道或或矿矿井井相相连连时时，通通风风机机的的个个体体风风压压曲曲线线与与管管道道或或矿矿井井的的风风阻阻特特性性曲曲线线就就有有一一交交点点，这这个个交交点点就就叫叫做做通通风风机机的的工工况况点点。如如图图所所示示，a、a1和和a2为为管管道道或或矿矿井井的的风风阻阻由由R变变为为R1和和R2时时，所所对应的工况点。对应的工况点。工工况况点点所所对对应应的的风风量量就就是是

39、此此时时通通过过管管道道或或矿矿井井的的实实际际风风量量，对对应应的的风风压压就就是是用用以以克克服服管管道道或或矿矿井井通通风风阻阻力力的的通通风风压压力力。对对应应的的功功率率和和效效率率值值也也是是通通风风机机此此时时的的功功率率和和效率。效率。三、三、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工工况况点点所所在在位位置置决决定定了了通风机的风压和风量。通风机的风压和风量。在在使使用用中中，我我们们希希望望通通风风机机能能够够供供给给稳稳定定的的风风压压和和风风量量，不不至至于于由由某某些些因因素素的的影影响响致致使使风风压压和和风风量量产产生生较较大大的的波波动动与变化。

40、与变化。因因此此要要求求通通风风机机的的工工况况点点处处于于通通风风机机的的合合理理工工作范围。作范围。通风机工况点的合理范围通风机工况点的合理范围 为为了了使使通通风风机机运运转转稳稳定定，保保证证通通风风机机的的工工况况点点处处于于一一个个合合理理的的工工作作范范围围之之内内，对对任任何何通通风风机机都都有有如如下下规规定定：1.实实际际应应用用的的风风压压不不能能超超过过最最大大风风压压的的0.9倍倍；2.通通风风机机动动轮轮的的转转数数不不能能超超过过它它的的额额定定转转数数。3.主要通风机的静压效率不应低于主要通风机的静压效率不应低于0.7。左左限限：叶叶片片安安装装角角的的最最小小

41、值值，对对一一级级叶叶轮轮为为10，二级叶轮为，二级叶轮为15。右右限限：叶叶片片安安装装角角的的最最大大值值，对对一一级级叶叶轮轮为为40，二级叶轮为，二级叶轮为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：上上限限：应应在在“驼驼峰峰”右右侧侧，实实际际应应用用的的最最大大风风压压值值 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。影响通风机个体特性曲线的因素有：影响通风机个体特性曲线的因素有：1.动轮叶片安装角度动轮叶片安装角度(指轴流式通风机指轴流式通风机)；2.前导器叶片角度；前导器叶片角度；3.通风机的新旧程度；通

42、风机的新旧程度；4.动轮的转数；动轮的转数；5.动轮的直径；动轮的直径；6.空气的重率。空气的重率。前前3项项只只能能通通过过试试验验观观测测确确定定。而而后后三三项项对对个个体体特特性曲线的影响，则可根据比例定律求出。性曲线的影响，则可根据比例定律求出。4.44.4比例定律与通风机类型特性曲线比例定律与通风机类型特性曲线本节主要分析同一类型或结构相似的主要通风机的风本节主要分析同一类型或结构相似的主要通风机的风量、风压、功率及效率与尺寸（一般用动轮直径代表）量、风压、功率及效率与尺寸（一般用动轮直径代表）和转速之间的关系。和转速之间的关系。同一类型、同一系列或结构相似的通风机，其风机内同一类

43、型、同一系列或结构相似的通风机，其风机内部风流的运动符合流体相似模型的各项准则，具有运部风流的运动符合流体相似模型的各项准则，具有运动相似和动力相似。动相似和动力相似。一、无因次系数（一、无因次系数（P75）1、通风机的相似条件、通风机的相似条件两个相似通风机内的气体流动过程相似，或者说它们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保持常数，这些之间在任一对应点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。常数叫相似常数或比例系数。同一系列风机在相应工况点的流动是彼此相似的，几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

44、，动力相似则是相似风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。机的充要条件。2、无因次系数、无因次系数无因次系数主要有：无因次系数主要有：（1）压力系数）压力系数 同系列风机在相似工况点的全压和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：静压系数均为一常数。可用下式表示：或者：或者：（2）流量系数）流量系数 由几何相似和运动相似可以推得由几何相似和运动相似可以推得 =常数常数 （4-4-3）式中式中 D、u分别表示两台相似风机的叶轮外缘直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。径、圆周速度，同系列风机的流量系数相等。（3）功

45、率系数）功率系数 风机轴功率计算公式风机轴功率计算公式 中中的的H和和Q分别用式分别用式 和式和式 代入得代入得 常数常数 （4-4-4）同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。数。、三个参数都不含有因次，因此叫无因次三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数系数二、同类型通风机的比例定律二、同类型通风机的比例定律 同同类类型型(又又名名同同系系列列)的的通通风风机机是是指指符符合合几几何何相相似、运动相似和动力相似的一组通风机。似、运动相似和动力相似的一组通风机。同同类类型型风风机机在在相相似似工工况况点点的的无无因因次次系系数数 ，和和是

46、是相相等等的的。它它们们的的压压力力H、流流 量量Q和和功功率率N与与其其转转速速n、尺尺寸寸D和和空空气气密密度度之之间间成成一一定定比比例例，这种比例关系叫比例定律。这种比例关系叫比例定律。将圆周速度将圆周速度u=Dn/60代入式代入式(4-4-2)、式、式(4-4-3)和式和式(4-4-4)得得 对于对于1、2两个相似风机而言，两个相似风机而言，,所以其压力，风量和功率之间关系为所以其压力，风量和功率之间关系为当当转转数数n、叶叶轮轮直直径径D和和空空气气重重率率发发生生改改变变时时，其其风风量量、风风压压、功功率率的的改改变变可可用用以以比比例例定定律律求求出：出：上上式式表表明明：通

47、通风风机机的的风风量量与与叶叶轮轮直直径径的的三三次次方成正比，和转数的一次方成正比。方成正比，和转数的一次方成正比。上上式式表表明明：通通风风机机的的风风压压和和空空气气重重率率的的一一次次方方成成正正比比，和和叶叶轮轮直直径径的的平平方方成成正正此此，和和转转数数的的平方成正比。平方成正比。上上式式表表明明：通通风风机机的的功功率率和和空空气气重重率率的的一一次次方方成成正正比比，和和叶叶轮轮直直径径的的五五次次方方成成正正比比，和和转转数数的三次方成正比。的三次方成正比。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 应应用用比比例例定定律律的的公公式式，可可以以根根据据一一台台通

48、通风风机机的的个个体体特特性性曲曲线线推推算算、绘绘制制转转数数，叶叶轮轮直直径径和和空空气气重重率率都都不不相相同同的的另另一一台台同同类类型型通通风风机机的的个个体体特特性性曲曲线线。例例如如，已已知知某某轴轴流流式式通通风风机机的的叶叶片片安安装装角角为为30，转转数数n11500转转/分分时时的的特特性性曲曲线线，如如图图所所示示。当当其其它它条条件件不不变变时时，利利用用比比例例定定律律可可得得转转数数为为n21000转转/分分时时的的特特性性曲曲线线。其其方方法法是是：先先在在n1特特性性曲曲线线上上取取1、2、3、4等等各各点点，并并将将各各对对应应点点的的hfs1、Qf1、Nf

49、1和和1等等值值记记录录下下来来，根根据据比比例例定定律律求求得得各各对对应应点点的的hfs2、Qf2、Nf2、2等等值值，在在同同一一坐坐标标图图上上描描得得各各点点，并并连连接接成成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。三、通风机的类型特性曲线三、通风机的类型特性曲线 应应用用上上述述比比例例定定律律，可可以以根根据据模模型型试试验验所所得得的结果，绘制同类型通风机的个体特性曲线。的结果，绘制同类型通风机的个体特性曲线。为为了了简简化化特特性性曲曲线线，常常常常采采用用通通风风机机的的类类型型特特性性曲曲线线。类类型型特特性性曲曲线

50、线与与个个体体特特性性曲曲线线的的区区别别，在在于于它它只用一条曲线就能代表同类型通风机的工作特性。只用一条曲线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：1使通风机的特性曲线简化；使通风机的特性曲线简化；2根根据据类类型型特特性性曲曲线线可可以以选选取取最最有有利利的的通通风风机机；3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。要要绘绘出出某某一一类类型型的的风风机机类类型型特特性性曲曲线线，上上式式中中流流量量系系数数 和和压压力力系系数数 可可以以利利用用同同类类型型通通风风机机的的相相似似模模型型试试验验获获得得，即即将将扇扇机机