安全工程通风安全学ch4.ppt

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1、第四章 通风动力通 风 安 全 学第四章 通风动力河南工程学院河南工程学院安全工程系安全工程系上一章内容回顾1.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。2.解决的实际问题 (1)判断井巷风流状态；(2)摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；(3)矿井通风阻力计算问题；(4)降低矿井通风阻力的技术措施。本章重点难点重点：重点：自然风压的产生、计算、利用与控制自然风压的产生、计算、利用与控制 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

2、性 主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 主要通风机的合理工作范围主要通风机的合理工作范围难点：难点：自然风压的计算、利用与控制自然风压的计算、利用与控制 主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 主要通风机的合理工作范围主要通风机的合理工作范围 思考题 烟囱烟囱为什么能够排烟？为什么能够排烟？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？通风机为啥有通风机为啥有个体特性曲线、类型曲线和通用特个体特性曲线、类型曲线和通用特性曲线性曲线？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，的，为什么？为什么？轴流式通风机为什么会出现轴流式通风机

3、为什么会出现喘振现象喘振现象？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？第一节 自然风压第二节 扇风机的类型和构造第三节 主要通风机附属装置第四节 通风机实际特性曲线第五节 通风机的工况点及其经济运行第六节 通风机的联合运转第七节 矿井通风设备选型第八节 主要通风机性能测试第九节 噪声控制概述 本章主要内容一、自然风压及其形成和计算一、自然风压及其形成和计算1.1.自然通风自然通风 由自然因素作用而形成的通风叫由自然因素作用而形成的通风叫自然通风自然通风。冬季冬季：空气源源不断地从井：空气源源不断地从井 口口1流入，从井口流入，从井口5流出。流出。夏季夏季：相

4、反。：相反。自然风压：自然风压：作用在最低水平两侧空气柱重力差作用在最低水平两侧空气柱重力差012345dz1dz2z第一节 自然风压一、自然风压及其形成和计算一、自然风压及其形成和计算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，上上图图所所示示系系统统的的自自然然风风压压HN可可用用下下式计算：式计算：一般采用测算出一般采用测算出0-1-2和和5-4-3井巷中空气密度的平均值井巷中空气密度的平均值m1和和m2，用其分别代替上式的，用其分别代替上式的1和和2，则上式可写为：，则上式可写为：注意注意：1）自然风压的计算必须取一闭合系统。）自然风压的计算必须取一闭合系统。2

5、）进风系统和回风系统必须取相同的标高。）进风系统和回风系统必须取相同的标高。3）一般选取最低点作为基准面。）一般选取最低点作为基准面。第一节 自然风压二、自然风压的影响因素及变化规律二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压影响因素自然风压影响因素 H HN N=f (Z=f (Z）=f (T,P,R,)=f (T,P,R,)，Z Z 1 1、矿井某一回路中两侧空气柱温差是影响、矿井某一回路中两侧空气柱温差是影响H HN N的主要因素。的主要因素。2 2、空空气气成成分分和和湿湿度度影影响响空空气气的的密密度度，因因而而对对自自然然风风压压也也有有一定影响，但影响较小。一定影响，但影响较小。3

6、3、井深。、井深。H HN N与矿井或回路最高与最低点间高差与矿井或回路最高与最低点间高差Z Z成正比。成正比。4 4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向有一定影响。、主要通风机工作对自然风压的大小和方向有一定影响。1012 1234 5678911 12月份HN第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分、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当地气候特点。考虑利用地形和当地气候特点。2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既

7、能满足矿井通风需要，又可节约电能。点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压、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，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井通风，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风；有条件时还可利用钻孔贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。构成回路。第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用 4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压

8、进行通风。因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握、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成某些巷道无自然风压的变化规律，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。风或反向而发生事故。第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用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图。ABBCEFA系统的自然风压为：系统的自然风压为：DBBCED系统的自然风压为：系统的自然风压为：ABCDABCDEFBRDRCZ B2200300HNAHND第

9、一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用设设AB风流停滞，对回路风流停滞，对回路ABDEFA和和ABBCEFA可分别列出可分别列出压力平衡方程：压力平衡方程：AB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AB段风流反向。段风流反向。第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用 由此可知防止由此可知防止AB风路风流反向的措施有风路风流反向的措施有：（1）加大）加大RD；（2）增大）增大HS；（3）在）在A点安装风机向巷道压风。点安装风机向巷道压风。第一节 自然风压四、自然风压测定四、自然风压测定 1、平均密度测算法、平均密度测算法 密度

10、变化大的地方密度变化大的地方井口、井口、井底、倾斜巷道上、下，风温井底、倾斜巷道上、下，风温变化较大，变坡布置测点。变化较大，变坡布置测点。较短时间测定：较短时间测定：P，td，tw，i若高差相等：若高差相等：若高差不等：若高差不等：152346789101125-300-230第一节 自然风压四、自然风压测定四、自然风压测定 1、平均密度测算法、平均密度测算法测点1234567891011标高25-60-150-220-300-300-250-200-130-13025密度1.2151.2291.2431.2751.2991.2871.2461.2311.2011.1991.177第一节 自

11、然风压四、自然风压测定四、自然风压测定 2、直接测定、直接测定 1)有闸门 2)井下密闭墙 3、停主要通风机测定、停主要通风机测定 测定总回风量Q，HN=RQ2HN152346789101125-300-230HN第一节 自然风压四、自然风压测定四、自然风压测定 4 4、简略计算法、简略计算法新井或延深，估算 1)以该区域最冷或最热月份平均气温作为最冷或最热进风温度；2)井底温度比原岩温度低34，3)回风井按每上升100m降低1 估算平均值，第一节 自然风压矿用通风机按其服务范围可分为三种：1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；2、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面

12、），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；3、局部通风机，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：离心式通风机和轴流式通风机。第二节 通风机类型及构造一、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、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扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器和扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。吸风口有：吸风口有：单吸和双吸单吸和双吸两种。两种。第二节 通风机类型及构造一、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

13、1、风机构造、风机构造 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W2的方向与圆周速度的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为的反方向夹角称为叶片出口构造角叶片出口构造角，以，以2表示。表示。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w22第二节 通风机类型及构造一、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、风机构造风机构造 离心式风机可分为：离心式风机可分为：前倾式（前倾式（290)、径向式、径向式（2=90)和后倾式（和后倾式（290)三种。三种。因因为为后后倾倾叶叶片片的的通通风风机机当当风风量量变变化化时时风风压压变变化化较较小小，且效率较高，所以矿用

14、离心式通风机多为后倾式。且效率较高，所以矿用离心式通风机多为后倾式。第二节 通风机类型及构造一、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 2、工作原理（轴向进入，径向流出）、工作原理（轴向进入，径向流出）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

15、力（低低于于吸吸风风口口压压力力），于于是是，吸吸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。第二节 通风机类型及构造一、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 2、工作原理、工作原理 1-动轮；动轮；2-蜗壳体；蜗壳体；3-扩散器；扩散器；4-主轴；主轴；5-止推轴承；止推轴承；6-径向轴承；径向轴承；7-前前导器；导器；8-机架；机架；9-联轴节；联轴节；10-制动器；制动器；11-机座；机座；12-吸风口；吸风口；13-通风机通风机房；

16、房；14-电动机；电动机；15-风硐风硐第二节 通风机类型及构造一、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 3、常用型号、常用型号 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G4-73、4-73型型和和K4-73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全、效效率率高高和和噪噪声声低低等等特特点点。型型号参数的含义举例说明如下：号参数的含义举例说明如下：G G 4 4 73 73 1 1 1 1 2525 D D表示通风机在最高效率点表示通风机在最高效率点时全压系数时全压系数1010倍化整倍化整代表通风机的用途，代表通风机的用途，K表示矿用通风

17、机，表示矿用通风机，G代表鼓风机代表鼓风机表示传动方式表示传动方式表示通风机比转速表示通风机比转速(ns)化整化整叶轮直径（叶轮直径（25dm)设计序号设计序号(1表示第一次设计）表示第一次设计）进风口数进风口数,1为单吸为单吸,0为双吸为双吸第二节 通风机类型及构造二、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、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）器器和和传动部传动部件等部分组成。叶轮有件等部分组成。叶轮有一级一级和和二级二级两种。两种。第二节 通风机类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造

18、和工作原理 2 2、工作原理（轴向进入，轴向流出）、工作原理（轴向进入，轴向流出）（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，当当动动轮轮转动时，气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。转动时，气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。动轮由固定在轮上的轮动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安装的叶毂和等间距安装的叶片片2 2组成。组成。第二节 通风机类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理（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（。弦线与动轮旋转方向（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。叶片安

19、装角可以根据需要来表示。叶片安装角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调整，国产轴流式通风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。第二节 通风机类型及构造二、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 （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。处于叶片迎面的移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能

20、向前运动，于是叶片迎翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区“吸引吸引”叶道入叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。叶片按等间距叶片按等间距t t安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空气中安装在动轮上，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，给空气以能量，产快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，给空气以能量，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，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

21、道。如此一压一吸便造成空气流动。将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。第二节 通风机类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理 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）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：1 K 58 4 25 1 K 58 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，单级，2 2表示双级表示双级 表示设计

22、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倍化整倍化整第二节 通风机类型及构造一、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、内内外外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少

23、漏风。压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。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，扩扩散散器器的的阻阻力力小小，出出口口动动压压小小并并无无回流回流。第三节 主要通风机附属装置三、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，在斜井井口安设防爆门，在立井井口安设防爆井盖。在立井井口安设防爆井盖。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

24、冲击作用，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。自动打开，以保护主通风机免受毁坏。在正常情况下它是气密的，在正常情况下它是气密的，以防止风流短路。以防止风流短路。第三节 主要通风机附属装置四、反风装置和功能四、反风装置和功能 1、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；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。有时为了适应救护工作也需要进行反风。第三节 主要通风机附属装置四、反风装置和功能四、反风装置和功能 2、反风方法、反风方法 因风机的类型和结构不

25、同而异。因风机的类型和结构不同而异。反风方法反风方法主要有：主要有：1）设专用反风道反风；）设专用反风道反风；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）轴流式风机反转反风；）轴流式风机反转反风；4）调节动叶安装角反风。）调节动叶安装角反风。第三节 主要通风机附属装置1）设专用反风道反风）设专用反风道反风离心式离心式第三节 主要通风机附属装置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第三节 主要通风机附属装置四、反风装置和功能四、反风装置和功能要求：要求：1)定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；2)动作灵敏可靠，能在动作

26、灵敏可靠，能在10min内改变巷道中风流方向；内改变巷道中风流方向；3)结构要严密，漏风少；结构要严密，漏风少；4)反风量不应小于正常风量的反风量不应小于正常风量的40%；5)每年至少进行一次反风演习。每年至少进行一次反风演习。第三节 主要通风机附属装置一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数主要是风压主要是风压H、风量、风量Q、风机轴功率、风机轴功率N、效率、效率 和转速和转速n等。等。（一）风机（一）风机(实际实际)流量流量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积，亦称体积流量。单位为体积，亦称体积流量。单位为 m3/h,

27、m3/min 或或m3/s。第四节 通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数（二）风机（二）风机(实际实际)全压全压Hf与静压与静压Hs 全全压压Ht：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1m3 空空气气的的能能量量（Nm/m3 或或Pa），其其值值为为风风机机出出口口风风流流的的全全压压与与入入口口风风流流全压之差。全压之差。忽忽略略自自然然风风压压时时，Ht用用以以克克服服通通风风管管网网阻阻力力hR 和和风风机机出出口动能损失口动能损失hv，即，即:Ht=hR+hV，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

28、静压HS（Pa）。）。HS=hR=RQ2 因此因此 Ht=HS+hV第四节 通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数(三）通风机的功率三）通风机的功率 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1m1m3 3空空气气的的全全部部能能量量的的乘乘积积，称为通风机的输出功率称为通风机的输出功率 全压功率：全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率通风机的输出功率以全压计算时称全压功率N Nt t。N Nt t=H=Ht tQ10Q10-3 -3 KWKW 静压功率静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率：用风机静压计算输出功率，称

29、为静压功率N NS S。N NS S=H=HS SQ10Q10-3 -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）。）。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。第四节 通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数(三）通风机的功率三）通风机的功率通风机的效率通风机的效率：通风机在运转过程中，由于机械损失及空气流动：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，也就是说通风机的轴功率必然要

30、大于通风机的输出功率，通风机输出功说通风机的轴功率必然要大于通风机的输出功率，通风机输出功率和通风机轴功率率和通风机轴功率N N之比，叫做通风机的效率，即：之比，叫做通风机的效率，即：t tN Nt t/N/Nh ht tQ/(1000N)Q/(1000N)s sN Ns s/N/Nh hs sQ/(1000N)Q/(1000N)设设电电动动机机的的效效率率为为 m,传传动动效效率率为为 tr时时，电电动动机机的的输输入入功功率率（Nm）,则则 第四节 通风机实际特性曲线二、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、抽出式通风矿井、抽出式通风矿井

31、（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：即为水柱计示值：即为4断面相对静压断面相对静压h4 故故 h4（负压）（负压）=P4-P04 沿风流方向，对沿风流方向，对1、4两断面两断面 列伯努力方程列伯努力方程:hR14=(P1+hv1+m12 gZ12)-(P4+hv4+m34 gZ34)由风流入口边界条件：由风流入口边界条件：Pt1P01，即即 P1+hv1=Pt1=P01，又因又因1与与4断面同标高，所以断面同标高，所以 P01P04且：且：m12gZ12m34gZ34=HN z12356h4445第四节 通风

32、机实际特性曲线 故上式可写为故上式可写为:hR14=P04-P4-hv4+HN hR14=|h4|-hv4+HN 即即|h4|=hR14+hv4-HN 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。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。（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、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 hRd 风流出口边界条件：风流出口边界条件：P5 P05P04 故风机全压故风机全压 H

33、t-hRd Pt5-Pt4=(P5hv5)-(P4+hv4)=P04-P4+hv5-hv4 Ht=|h4|-hv4+hRd+hv5第四节 通风机实际特性曲线 若忽略若忽略 hRd 不计，则不计，则 Ht|h4|-hv4+hv5 风机静压风机静压 Hs|h4|-hv4（3）Ht、HN、hR 之间的关系之间的关系 综合上述两式：综合上述两式：Ht|h4|-hv4+hRd+hv5 （hR14+hv4-HN）-hv4+hRd+hv5 hR14+hRd+hv5-HN 即即 Ht HN hR14+hRd+hv5 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表明：扇风机风压和自然风压联合作用，克服

34、矿井和扩散器的阻力，以及扩器出口动能损失。阻力，以及扩器出口动能损失。第四节 通风机实际特性曲线2、压入式通风的系统、压入式通风的系统 对对1、2两断面列伯努力方程得：两断面列伯努力方程得：hR12=(P1+hv1+m1gZ1)-(P2+hv2+m2gZ2)边界条件及边界条件及1、2同标高：同标高：P2=P02P01 故有：故有：P1-P2=P1-P01=h1 m1gZ1-m2gZ2=HN 故上式可写为故上式可写为 hR12=h1+hV1-hv2+HN 即即 h1=hR12+hv2-hV1-HN 又又 Ht=Pt1-Pt1=Pt1-P01 =P1+hv1-P01=h1+hv1 同理可得：同理可

35、得：Ht+HN=hR12+hv21z22h1m1m211第四节 通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线 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），这就是该风机在管网风阻为时的工况点。这就是该风机在管网风阻为时的工况点。2、个个体体特特性性曲曲线线：不不断断改改变变R，得得到到许许多多的的Q、H、N、。以以Q为为横横坐坐标标，分分别别以以H、N、为为纵纵坐坐标标，将将同同名名的的点点用用光光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。滑的曲线

36、相连，即得到个体特性曲线。3、通通风风机机装装置置：把把外外接接扩扩散散器器看看作作通通风风机机的的组组成成部部分分，总总称之为称之为通风机装置通风机装置。第四节 通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线 4 4、通风机装置的全压、通风机装置的全压td td：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之差差，与与风风机机的的全全压压t t之关系为：之关系为：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：式中式中 h hvdvd扩散器出口动压。扩散器出口动压。第四节 通风机实际特性曲线二、通风机的个

37、体特性曲线二、通风机的个体特性曲线6、Hs 和和 Hsd 的关系的关系 Ht=HS+hv （4-4-3）HSdHt(hd+hvd)（4-4-15）HSd=HS+(hv-hvd-hd)只有当只有当 hd+hVds，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，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。即扩散器起到回收动能的作用。第四节 通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线7、Ht、Htd、Hs 和和 Hsd 之间的关系图

38、之间的关系图 Ht-QHt-QH Htdtd-Q-QH HSdSd-Q-QH HS S-Q-QR Rm mR RV VR=RR=Rd d+R+RdvdvR Rd dR RdvdvA AA AH HQ Qhvhv第四节 通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线8、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）轴流式风机的风压特性）轴流式风机的风压特性 曲线一般都有曲线一般都有马鞍形驼峰马鞍形驼峰存在。存在。（2）驼峰点以右的特性曲线为）驼峰点以右的特性曲线为单调下降区段，单调下降区段，是稳定工作段；是稳定工作段；（3）点以左是）点以左是不稳定工作段

39、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；HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDBRM第四节 通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线8、轴流式通风机个体特性曲线特点、轴流式通风机个体特性曲线特点：（4）轴流式风机的叶片装置角不太大时，）轴流式风机的叶片装置角不太大时，在稳定工作段内，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）时启动，以减少启动负荷。启动，以减少启动负荷。说明说明：轴流式风机给出的大多是：轴流

40、式风机给出的大多是静压特性曲线静压特性曲线。第四节 通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线9、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）离心式风机风压曲线）离心式风机风压曲线驼峰驼峰 不明显不明显，且随叶片后倾角度，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 工作段较轴流式工作段较轴流式风机平缓风机平缓；（2）当管网风阻作相同量的）当管网风阻作相同量的 变化时，变化时，其风量变化比轴其风量变化比轴 流式风机要大流式风机要大。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtS第四节 通风机实际特性曲线二、通风机的个体特

41、性曲线二、通风机的个体特性曲线9、离心式通风机个体特性曲线特点、离心式通风机个体特性曲线特点：(3）离心式风机的轴功率随增加而增大，只有在接近）离心式风机的轴功率随增加而增大，只有在接近风流短路时功率才略有下降。风流短路时功率才略有下降。风机开启方式：闸门全闭风机开启方式：闸门全闭，待其达到正常转速后再将闸门逐，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。渐打开。说明：说明：（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）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减）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。少工作风量，以节省电能。第四节 通风机

42、实际特性曲线三、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 比例系数：比例系数：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理量量之之比比保保持持常常数数，这这些些常常数叫相似常数或比例系数。数叫相似常数或比例系数。第四节 通风机实际特性曲线三、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相似条件：相似条件：几何相似几何相似是风机相似的必要

43、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，雷诺数则是相似风机的充分条件，雷诺数 和欧拉数和欧拉数 相等。相等。第四节 通风机实际特性曲线三、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2、无因次系数、无因次系数（1）压力系数）压力系数 同同系系列列风风机机在在相相似似工工况况点点的的全全压压和和静静压压系系数数均均为为一一常常数数，可用下式表示：可用下式表示：（2）流量系数）流量系数 u圆周速度圆周速度 第四节 通风机实际特性曲线三、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 2、无因次

44、系数、无因次系数（3）功率系数）功率系数 同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。压力、流量、功率三个系数都不含有因次，叫压力、流量、功率三个系数都不含有因次，叫无因次系数无因次系数。第四节 通风机实际特性曲线三、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（二）类型特性曲线（二）类型特性曲线根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数数Q Q、H H、N N和和。利用上三式计算出该系列风机的。利用上三式计算出该系列风机的 、和和。然后以。然后以 为横坐标，以为横坐

45、标，以 、和和为纵坐标，为纵坐标，绘出绘出 -、-和和-曲线，此曲线即为该系列曲线，此曲线即为该系列风机的风机的类型特性曲线类型特性曲线，见书见书P67P67图图4-4-64-4-6和图和图4-4-74-4-7。第四节 通风机实际特性曲线4-72-11类型风机特性曲线类型风机特性曲线G4-73-11类型风机特性曲线类型风机特性曲线10、12、16、20按按105、6、8按按5第四节 通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线 1、比例定律、比例定律 同同类类型型风风机机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

46、成成一一定定比比例例关关系系，这这种种比比例例关关系系叫叫比比例例定定律律。将转速将转速 u=Dn/60 代入无因次系数关系式得：代入无因次系数关系式得：由类型曲线可推由类型曲线可推导个体特性曲线导个体特性曲线第四节 通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线 1、比例定律、比例定律对于对于1、2两个相似风机而言，两个相似风机而言，由已知同类型由已知同类型曲线可推导个曲线可推导个体特性曲线体特性曲线第四节 通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线 1、比例定律、比例定律上式表明：同类型通风机，它们对应工作点的效率相等。上式表明：同类型通

47、风机，它们对应工作点的效率相等。第四节 通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线2、通用特性曲线、通用特性曲线 根据比例定律，把一个系列产品的性能参数根据比例定律，把一个系列产品的性能参数H、Q、n、D、N、和、和 等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线第四节 通风机实际特性曲线图图4-7-1 4-7-1 离心式风机特性曲线离心式风机特性曲线第四节 通风机实际特性曲线第四节 通风机实际特性曲线第四节 通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线2、通用特性曲线、通用特性曲线例题：例题：某矿使用主要

48、通风机为某矿使用主要通风机为4-72-1120B离心式风机，图上离心式风机，图上给出三种不同转速给出三种不同转速n的的Ht-Q曲线。转速为曲线。转速为n1=630r/min,风机风机工作风阻工作风阻R=0.05479.81=0.53657Ns2/m8，工况点为，工况点为M0（Q=58m3/s,Ht=1805Pa)，后来，风阻变为，后来，风阻变为R=0.7932 Ns2/m8，矿风量减小不能满足生产要求，拟采用调整转速方，矿风量减小不能满足生产要求，拟采用调整转速方法保持风量法保持风量Q=58 m3/s，求转速调至多少？求转速调至多少？第四节 通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例

49、定律与通用特性曲线2、通用特性曲线、通用特性曲线例题例题 解：同型号风机，故其解：同型号风机，故其 直径相等。由比例定律有：直径相等。由比例定律有：n2n1 Q2/Q163058/51.5 710r/min即转速应调至即转速应调至n2=710r/min，可满足供风要求。可满足供风要求。M0QHn=630n=710n=560R=0.5367R=0.7932M15851.5第四节 通风机实际特性曲线一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法工况点工况点：风风机机在在某某一一特特定定转转速速和和工工作作风风阻阻条条件件下下的的工工作作参参数数，如如、和、和 等，一般是指和两参数。等，一般是指和两参数。

50、求风机工况点的方法：求风机工况点的方法：1 1、图解法、图解法2 2、解方程法、解方程法第五节 通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法1、图解法、图解法理论依据是理论依据是：风风机机风风压压特特性性曲曲线线的的函函数数式式为为f()，管管网网风风阻阻特特性性曲曲线线函函数数式式是是h=2，风风机机风风压压是是用用以以克克服服阻阻力力h，所所以以h，因因此此两两曲曲线线的的交交点点，即即两两方方程程的的联联立立解解。可可见见图图解解法的前提是风压与其所克服的阻力相对应法的前提是风压与其所克服的阻力相对应。第五节 通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确