第4章通風動力學習教案

1、會計學1第第4章通風章通風(tng fng)動力動力第一頁，共105頁。21002002001002002000123456第1頁/共104頁第二頁，共105頁。3風的動力，用以克服礦井的通風阻力，促使空氣流動第2頁/共104頁第三頁，共105頁。4第3頁/共104頁第四頁，共105頁。5第4頁/共104頁第五頁，共105頁。6p為井口的大氣壓，Pa；Z為井深，m；Y為空氣密度，kg/m3，則自然(zrn)風壓為：第5頁/共104頁第六頁，共105頁。7部露天轉(zhuǎn)地下的礦井，或井筒開拓的淺礦井，自然風壓受地表氣溫變化的影響較大。第6頁/共104頁第七頁，共105頁。8 對于豎井開拓的深礦井，地溫

2、隨深度增加而增大，地面(dmin)空氣進入井筒與巖石發(fā)生熱交換，地表氣溫的影響比較小，自然風壓的大小隨有改變，方向不變 2)礦井深度 近似認為自然風壓的大小與礦并深度成正比。深1000m的礦井，“自然通風能”占總通風能量的30 3)地面(dmin)大氣壓 地面(dmin)大氣壓變化不大，對自然風壓的影響較小第7頁/共104頁第八頁，共105頁。9第8頁/共104頁第九頁，共105頁。10對于任一礦井，還可用另一種方法測算礦井的自然風壓。如在礦井中任一地點制做臨時密閉，堵截風流，主要通風機停止(tngzh)運轉(zhuǎn)后，用壓差計測出密閉兩側(cè)的壓差，即為該礦的hn。要求是密閉不漏風，否則測值不準。直接(

3、zhji)測定法第9頁/共104頁第十頁，共105頁。11 通風用的機械(jxi)稱為通風機（或通風機），按服務范圍分為主要通風機（簡稱主扇）、輔助通風機（輔扇）與局部通風機（局扇）。主要通風機是礦井的“肺臟”，必須晝夜運轉(zhuǎn)，它對保證礦井安全生產(chǎn)有著重大意義。礦用通風機就其構(gòu)造可分為離心式和軸流式兩種類型。第10頁/共104頁第十一頁，共105頁。12第11頁/共104頁第十二頁，共105頁。13軸流式通風機主要由動輪l，圓筒形機殼3、集風器4、整流器5、流線體6和環(huán)形擴散器7所組成。集風器是外殼呈曲線形且斷面收縮的風筒。流線體是一個遮蓋動輪輪轂部分的曲面圓錐形罩，它與集風器構(gòu)成環(huán)形入風口，以

4、減少入口(r ku)對風流的阻力。4.2.1 軸流式通風機動輪由固定在輪軸上的輪轂和等間距安裝的葉片(ypin)2組成。第12頁/共104頁第十三頁，共105頁。14 葉片的安裝角可以根據(jù)需要來調(diào)整，國產(chǎn)軸流式通風機的葉片安裝角一般可調(diào)為15、25、30、35、40和45七種，使用時可以每隔2.5調(diào)一次。 葉片按等間距t安裝在動輪上，當動輪的機翼形葉片在空氣中快速掃過時，由于葉片的凹面與空氣沖擊，給空氣以能量，產(chǎn)生正壓，將空氣從葉道壓出，葉片的凸面牽動(qindng)空氣，產(chǎn)生負壓，將空氣吸入葉道。如此一壓一吸便造成空氣流動。 第13頁/共104頁第十四頁，共105頁。15 一個動輪和它后面一

5、個有固定葉片的整流器組成一段。整流器用來整理動輪流出的旋轉(zhuǎn)氣流，以減少渦流損失。為了提高通風機的風壓，有些軸流式通風機安裝兩段動輪。 環(huán)形擴散器是軸流式通風機特有的部件，其作用是使環(huán)狀氣流過渡到柱狀氣流時，速壓逐漸減少，以減少沖擊損失，同時(tngsh)使靜壓逐漸增加。(構(gòu)造圖)第14頁/共104頁第十五頁，共105頁。16通風機的附屬裝置包括反風裝置、防爆門、風峒和擴散器等。 1.反風裝置 反風就是使正常風流反向。當進風井筒附近和井底車場發(fā)生火災或瓦斯煤塵爆炸時，會產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害氣體。為了避免災害擴大，就得利用主要通風機s的反風裝置迅速將風流方向反轉(zhuǎn)過來。規(guī)程規(guī)定(gud

6、ng)：要求在10min內(nèi)能把礦井風流方向反轉(zhuǎn)過來，而且要求反風后的風量不小于正常風量的40%。 4.2.3 通風機附屬(fsh)裝置第15頁/共104頁第十六頁，共105頁。17 利用反風道反風是一種常用的可靠方法，能滿足反風的時間和風量要求。下圖為軸流式主扇抽出式通風時的反風示意圖，圖A為正常通風時反風門1和2的位置，通風機由井下吸風，然后排至大氣，若將反風門1、2改變?yōu)閳DB中的位置，風流(fngli)從大氣吸入通風機內(nèi)，再經(jīng)反風道壓入井下，使井下風流(fngli)的方向改變。 第16頁/共104頁第十七頁，共105頁。18 離心式通風機的反風情況如圖4-12所示，正常通風時，反風門1和2

7、為實線位置，反風時，反風門1提起，而將反風門2放下(fn xi)，風流自反風門2進入通風機，再從反風門1進入反風道3，經(jīng)風井壓入井下。第17頁/共104頁第十八頁，共105頁。19 2.防爆門 規(guī)程規(guī)定：裝有主要通風機的出風井口，應安裝防爆門。防爆門不得小于出風井口的斷面積，并正對出風口的風流方向。當井下發(fā)生瓦斯爆炸時，爆炸氣浪將防爆門掀起，從而起到保護(boh)主扇的作用。第18頁/共104頁第十九頁，共105頁。20 3風峒 風峒是主扇和出風井之間的一段聯(lián)絡巷道。由于通過風峒的風量很大，內(nèi)外的壓力差較大，因此應特別注意降低風峒阻力和減少漏風。風峒設計時應滿足： 1)風峒的斷面不宜(by)太

8、小，其風速以10ms為宜，最大不應超過15m/s; 2) 風峒的阻力不大于100200Pa。因此，風峒不宜(by)過長，與井筒的夾角為6090之間，轉(zhuǎn)彎部分要呈圓弧形，內(nèi)壁光滑，拐彎平緩，并保持無堆積物，以減少其阻力。 3) 風峒及其閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴密，以防止漏風。第19頁/共104頁第二十頁，共105頁。214.擴散器 在通風機出風口外，聯(lián)接一段斷面逐漸擴大的風道稱為擴散器。其作用是減少出風口的速壓損失，以提高通風機的靜壓。軸流式通風機的擴散器由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴散器。其出口還要與由混凝土砌筑成的外接擴散器相連。外擴散器是一段向上彎曲(wnq)的風道，出風口為長方形斷面。離心式

9、通風機的擴散器是長方形，其敞角取810，出風口斷面(S3)與入風口斷面(S2)之比約為34。第20頁/共104頁第二十一頁，共105頁。225消音裝置 通風機在運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生噪音，特別是大直徑軸流式通風機的噪音更大，以致影響工業(yè)場地和居民區(qū)的工作和休息，為了保護環(huán)境，需要采取有效措施，把噪音降低到人們感覺正常的程度。我國規(guī)定通風機的噪音不得超過90dB。 速度較大的風流在通風機內(nèi)和高速旋轉(zhuǎn)的動輪葉片迅猛沖擊，產(chǎn)生空氣動力噪音，同時機件振動產(chǎn)生機械噪音。當通風機的圓周(yunzhu)速度大于20m/s時，空氣動力噪音占主要地位。正對通風機出口方向的噪音最大，側(cè)向逐漸減少。第21頁/共104頁第二十二

10、頁，共105頁。23 消音裝置分為主動式與反射式，前者的作用是吸收聲音的能量，后者是把聲能(shn nn)反射回聲源。通風機多采用主動式消音裝置，風流通過多孔性材料裝成的通道時，其噪音被吸收。對不同頻率的噪音消音器，消音效果不同。為了更有效地降低高頻率的噪音，消音板要有足夠的厚度。也可制成空心消音板，以節(jié)省材料。第22頁/共104頁第二十三頁，共105頁。24是一個重要參數(shù)。第23頁/共104頁第二十四頁，共105頁。252壓力 通風機工作時，葉輪給予(jy)每1米3空氣的全部能量，即每1米3空氣通過通風機后所增加的全部能量，稱為通風機全壓或通風壓力，一般用hft表示。其單位為Pa。 通風機全

11、壓(hft )，是指通風機出口斷面上空氣的絕對全壓 (P2+hv2)與通風機入口斷面上空氣的絕對全壓 (P1+hv1)之差。 hft 一般在通風機制造廠所提供的特性曲線或性能表中給出。hft(P2+hv2) (P1+hv1) 實際運轉(zhuǎn)的通風機都裝有擴散器，用hft表示通風機裝置全壓。它指通風機擴散器出口斷面空氣的絕對全壓與通風機入口斷面空氣的絕對全壓之差。第24頁/共104頁第二十五頁，共105頁。26 通風機裝置的全壓hft與通風機的安裝質(zhì)量和擴散器的優(yōu)劣等因素有關，因此， hft需對實際運轉(zhuǎn)的通風機進行實測獲得。 通風機全壓(hft)和通風機裝置全壓(hft)，在數(shù)值上一般相差不大，所以，

12、在通風機選型計算中，可直接應用廠家提供(tgng)的性能曲線所給出的數(shù)值。 對于抽出式通風，通風機裝置全壓hft，主要用來克服礦井的通風阻力和排入大氣時的速壓損失。通風機用來克服井巷通風阻力的那部分通風壓力，稱為通風機靜壓，用hfs表示，而排入大氣時的速壓損失則為出口速壓：hft hfshv第25頁/共104頁第二十六頁，共105頁。273. 通風機的輸出功率 單位時間內(nèi)通過(tnggu)通風機的流量和通風機給予每1米3空氣的全部能量之乘積，稱為通風機的輸出功率，由于通風機壓力有通風機全壓hft和通風機靜壓hfs之分，所以通風機的輸出功率也分為通風機全壓輸出功率Nfot和通風機靜壓輸出功率Nf

13、os ，即： Nfot hft.Qf/1000，kW Nfos hfs.Qf/1000，kW 第26頁/共104頁第二十七頁，共105頁。284通風機的效率 通風機在運轉(zhuǎn)過程中，由于機械(jxi)損失及空氣流動損失等原因，通風機軸上的功率不可能全部傳遞給空氣，也就是說通風機的軸功率必然要大于通風機的輸出功率，通風機輸出功率和通風機軸功率N軸之比， 叫做通風機的效率，即： ftNft/N軸hftQf/(1000 N軸) fsNfs/ N軸hfsQf/(1000 N軸) 上式中ft 和fs 分別表示通風機的全壓效率和靜壓效率。 通風機的效率是衡量每臺通風機工作性能的重要指標之一。第27頁/共104

14、頁第二十八頁，共105頁。29通風機的個體特性曲線 對于任何一臺通風機，上述各個基本參數(shù)之間都存在著一定的依存關系。例如，將通風機裝在試驗管道(或礦井)上運轉(zhuǎn)，若不斷改變管道的風阻值，則可以測得一系列與風阻值相對應(duyng)的Q、h、N和值。如以Q為橫坐標，h為縱坐標，將上述測得的各對應(duyng)的Q、h值描在坐標紙上，并連結(jié)各點，可以獲得風量風壓曲線(簡稱風壓曲線)，用同樣方法可以得到風量功率曲線(簡稱功率曲線)和風量效率曲線(簡稱效率曲線)。上述諸曲線即稱為(chn wi)通風機的個體特性曲線。第28頁/共104頁第二十九頁，共105頁。30 離心式通風機的風壓曲線比較平緩，當風量

15、變化(binhu)時 ， 風 壓 變 化(binhu)不大；離心式通風機的功率曲線，在其穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)，功率隨風量的增加而增加，為避免啟動負荷大引起的電流過大燒毀電動機，所以離心式通風機啟動時，應將閘門關閉，待通風機啟動正常后再逐漸打開閘門。 第29頁/共104頁第三十頁，共105頁。31 軸流式通風機的風壓曲線比較陡，并有一個類似“馬鞍形”的駝峰區(qū)，當風量變化時，風壓變化較大。軸流式通風機的功率曲線，在其穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)(圖中所示的GF區(qū))，功率隨著風量的增加而減少，為減少啟動(qdng)負荷，故軸流式通風機啟動(qdng)時，不能關閉閘門。第30頁/共104頁第三十一頁，共105頁。32二.個體

16、特性曲線的應用1對于抽出式通風礦井 通風機裝置(zhungzh)的全壓(hft)是指通風機擴散器出風口斷面上空氣的絕對全壓與通風機入口斷面上空氣的絕對全壓之差： hftPt3Pt2(Ps3hv3)一(Ps2hv2)， Pa式中 Pt2 ，Pt3分別為，斷面上的絕對全壓，Pa， Ps2 ，Ps3分別為、斷面上的絕對靜壓，Pa hv2 ，hv3分別為、斷面上的速壓，Pa第31頁/共104頁第三十二頁，共105頁。33 因為斷面的絕對(judu)靜壓Ps3就是該斷面同標高的地面大氣壓P，即Ps3P，故上式可寫為： hft(PPs2)+hv3hv2 ， Pa hfths2hv3hv2， Pa 式中 h

17、s2為斷面上的相對靜壓，Pa。 上式表明(biomng)，通風機裝置的全壓可以通過測定風峒內(nèi)某斷面上的相對靜壓hs2、平均速壓hv2和擴散器出口斷面上的平均速壓hv3而獲得。第32頁/共104頁第三十三頁，共105頁。34 在礦山機械設備中，通常把通風機裝置的全壓分為靜壓hfs和速壓hfv兩部分，并且把擴散器出口的平均速壓hv3作為(zuwi)通風機的速壓hfv，即 ： hfthfshfv，Pa式中 hfs通風機裝置的靜壓。 由于hfv hv3則： hfthfshv3，Pa與 hfths2hv3hv2對比則： hfshs2hv2，Pa第33頁/共104頁第三十四頁，共105頁。35對圖中1,2

18、兩點應用能量(nngling)方程可以得到： hr1-2hs2hv2(z1z2 )，Pa或 hr1-2 hs2hv2 hn ，Pa hr1-2 hfshn靜壓和礦井自然(zrn)風壓共同作用，克服礦井井巷通風阻力hr1-2。因此，在抽出式通風時主要應用通風機靜壓。 hv3只是將抽出的風流排入大氣。上式表明：對抽出式通風(tng fng)的礦井，通風(tng fng)機裝置的第34頁/共104頁第三十五頁，共105頁。362 對 于 壓 入 式 通 風 礦 井 ， 通 風 機 裝 置(zhungzh)全壓為通風機擴散器出風口斷面與通風機入風口斷面的全壓之差。即： hftPt2Pt1 因 Pt1P

19、0，Pt2Ps2hv2 此外因hv10故 hftPs2hv2P0hs2hv2 上式表明，壓入 式 通 風 礦 井(kungjng)通風機裝置的全壓，為通風機風峒內(nèi)某斷面上的相對靜壓hs2與平均速壓hv2之和。第35頁/共104頁第三十六頁，共105頁。37同樣(tngyng)對圖中23兩點應用能量方程，可得： hr2-3hs2hv2Z(一)hv3 hs2 hv2 hnhv3，Pa與hfths2hv2對比 ，得：hft hn hr2-3 hv3，Pa 它表明，對壓入式通風礦井，通風機裝置全壓hft和自然風壓hn共同(gngtng)作用，克服了礦井的通風阻力以及由出風井口排入大氣的速壓損失。 第3

20、6頁/共104頁第三十七頁，共105頁。38通風管道或礦井的通風阻力與風流的平方成正比：h=RQ2。 風量越大，通風阻力越高。當通風機與通風管道或礦井相連(xin lin)時，通風機的個體風壓曲線與管道或礦井的風阻特性曲線就有一交點，這個交點就叫做通風機的工況點。如圖所示，a、a1和a2為管道或礦井的風阻由R變?yōu)镽1和R2時，所對應的工況點。 工況點所對應的風量就是此時(c sh)通過管道或礦井的實際風量，對應的風壓就是用以克服管道或礦井通風阻力的通風壓力。對應的功率和效率值也是通風機此時(c sh)的功率和效率。4.3.3 通風機的工況點第37頁/共104頁第三十八頁，共105頁。39 通風

21、機的工作狀況取決于通風機工況點。工況點所在位置決定(judng)了通風機的風壓和風量。在使用中，我們希望通風機能夠供給穩(wěn)定的風壓和風量，不至于由某些因素的影響致使風壓和風量產(chǎn)生較大的波動與變化。因此要求通風機的工況點處于通風機的合理工作范圍。通風機工況點的合理(hl)范圍第38頁/共104頁第三十九頁，共105頁。40 為了使通風機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，保證通風機的工況點處于一個合理的工作范圍之內(nèi)，對任何通風機都有如下規(guī)定：1.實際應用的風壓不能超過最大風壓的0.9倍； 2.通風機動輪的轉(zhuǎn)數(shù)不能超過它的額定( dng)轉(zhuǎn)數(shù)。 3.主要通風機的靜壓效率不應低于0.6。第39頁/共104頁第四十頁，共105頁

22、。41左限：葉片(ypin)安裝角的最小值，對一級葉輪為10，二級葉輪為15。右限：葉片(ypin)安裝角的最大值，對一級葉輪為40，二級葉輪為45。軸流式通風機的合理工作范圍：上限：應在“駝峰”右側(cè)，實際應用的最大風壓值 的0.9倍以下。下限(xixin)：通風機的運轉(zhuǎn)效率，不得低于0.6。第40頁/共104頁第四十一頁，共105頁。42影響通風機個體特性(txng)曲線的因素有： 1.動輪葉片安裝角度(指軸流式通風機)； 2.前導器葉片角度； 3.通風機的新舊程度； 4.動輪的轉(zhuǎn)數(shù)； 5.動輪的直徑； 6.空氣的重率。 前3項只能通過試驗觀測確定。而后三項對個體特性(txng)曲線的影響，

23、則可根據(jù)比例定律求出。 4.3.4 通風機定律(dngl)第41頁/共104頁第四十二頁，共105頁。43一.同類型(lixng)通風機的比例定律 同類型(lixng)(又名同系列)的通風機是指符合幾何相似、運動相似和動力相似的一組通風機。當轉(zhuǎn)數(shù)n、葉輪直徑D和空氣重率發(fā)生改變時，其風量、風壓、功率的改變可用以下比例定律求出： 上式表明：通風機的風量(fngling)與葉輪直徑的三次方成正比，和轉(zhuǎn)數(shù)的一次方成正比。 第42頁/共104頁第四十三頁，共105頁。44上式表明(biomng)：通風機的風壓和空氣重率的一次方成正比，和葉輪直徑的平方成正此，和轉(zhuǎn)數(shù)的平方成正比。 上式表明：通風機的功率

24、和空氣(kngq)重率的一次方成正比，和葉輪直徑的五次方成正比，和轉(zhuǎn)數(shù)的三次方成正比。 第43頁/共104頁第四十四頁，共105頁。45上式表明：同類型通風機，它們(t men)對應工作點的效率相等。 第44頁/共104頁第四十五頁，共105頁。46 二、同類型通風機比例定律的應用 應用比例定律的公式，可以根據(jù)一臺通風機的個體特性曲線(qxin)推算、繪制轉(zhuǎn)數(shù)，葉輪直徑和空氣重率都不相同的另一臺同類型通風機的個體特性曲線(qxin)。例如，已知某軸流式通風機的葉片安裝角為30，轉(zhuǎn)數(shù)n11500轉(zhuǎn)/分時的特性曲線(qxin)，如圖所示。當其它條件不變時，利用比例定律可得轉(zhuǎn)數(shù)為n21000轉(zhuǎn)/分時

25、的特性曲線(qxin)。其方法是：先在n1特性曲線(qxin)上取1、2、3、4等各點，并將各對應點的hfs1、Qf1、Nf1和1等值記錄下來，根據(jù)比例定律求得各對應點的hfs2、Qf2、Nf2 、2等值，在同一坐標圖上描得各點，并連接成hfs2一Qf2、Nf2一Qf2和2一Qf2曲線(qxin)。即圖中的n2曲線(qxin)。第45頁/共104頁第四十六頁，共105頁。47return第46頁/共104頁第四十七頁，共105頁。48通風機的類型特性曲線 應用(yngyng)上述比例定律，可以根據(jù)模型試驗所得的結(jié)果，繪制同類型通風機的個體特性曲線。但是，當通風機的轉(zhuǎn)數(shù)和葉輪直徑都改變時，則上述

26、個體特性曲線的數(shù)目將是兩者的乘積，曲線很多，故仍感不便，同時也無法對不同類型的通風機進行比較。為了簡化特性曲線，常常采用通風機的類型特性曲線。類型特性曲線與個體特性曲線的區(qū)別，在于它只用一條曲線就能代表同類型通風機的工作特性。 類型特性曲線用途：1使通風機的特性曲線簡化；2可以選取最有利的通風機；3可以比較不同類型的通風機的工作性能。第47頁/共104頁第四十八頁，共105頁。49 一、通風機類型特性曲線的參數(shù) 由比例定律得出。因通風機葉片外緣的圓周速度(sd)u為：式中 D葉輪外徑，m； n葉輪轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)/min 空氣密度/g，將上式代入得：式中 通風機的壓力系數(shù)，無因次。2212212121

27、)()(DDnnhh第48頁/共104頁第四十九頁，共105頁。50根據(jù)式： 可得： 引入 得：式中 通風機的流量(liling)系數(shù)，無因次。3212121)(DDnnQQ60Dnu第49頁/共104頁第五十頁，共105頁。51由式 得： 即：或：式中 通風機的功率系數(shù)，無因次。此外(cwi)通風機效率和各系數(shù)的關系為： 5213212121)()(DDnnNN第50頁/共104頁第五十一頁，共105頁。52 要繪出某一類型的風機類型特性曲線，上式中流量系數(shù) 和壓力系數(shù) 可以利用同類型通風機的相似模型試驗獲得(hud)，即將扇機模型與試驗管道相連接運轉(zhuǎn)，并利用試驗管道依次調(diào)節(jié)通風機的工況點，

28、然后依次算出各工況點相對應的 、 值。如以 橫坐標， 為縱坐標，將各工況點所對應 、 各值繪于同一坐標紙上，并連各點即為該通風機類型特性曲線中的 曲線。同樣可得 曲線和 曲線。 同樣，有了某類通風機的類型特性曲線，就可推算出此類型通風機中某種機號(即葉輪徑D為已知)，以某一轉(zhuǎn)數(shù)(即n為已知)運轉(zhuǎn)時的個體特性曲線。NQH 二、通風機類型(lixng)特性曲線的應用 HHHHNQQQQQQHQ第51頁/共104頁第五十二頁，共105頁。53下圖分別為4-72和4-62型離心式風機的類型特性(txng)曲線。 通過比較可以看出；4-72型風機的工作范圍大，效率高。因此，4-62通風機被4-72型所代

29、替而不再(b zi)生產(chǎn)。第52頁/共104頁第五十三頁，共105頁。54 利用類型特性曲線選擇最優(yōu)通風機的方法是： 首先，根據(jù)(gnj)已知的礦井最大風壓hmax計算動輪的圓周速度： 由 ： 得 ： ，m/s式中 風壓系數(shù)，采用類型曲線中效率最高點所對應的數(shù)值，對于4-72型離心式通風機， 0.4；對于G4-73型離心式通風機， =0.44；對于70B2型軸流式通風機，二級動輪的： 0.45，一級動輪的： 0.23。 其它符號意義同前。HHHHH第53頁/共104頁第五十四頁，共105頁。55 其次，根據(jù)已知的風量Q和圓周速度u，計算最優(yōu)動輪直徑。因 故有： ，m式中 流量系數(shù)(xsh)，采

30、用類型曲線中效率最高點所對應的數(shù)值，對于4-72型離心式通風機： 0.22；對于G4-73型離心式通風機， =0.23；對于70B2型軸流式通風機： 0.19。 根據(jù)計算的D值，在通風機產(chǎn)品目錄中選擇接近此值的標準動輪直徑(即機號)。第三，根據(jù)動輪直徑D和圓周速度u，計算所需轉(zhuǎn)數(shù)n： uDQQ24QQQQ第54頁/共104頁第五十五頁，共105頁。56兩臺或兩臺以上(yshng)的通風機同時對風網(wǎng)進行工作，叫做通風機的聯(lián)合作業(yè)或聯(lián)合運轉(zhuǎn)。這種作業(yè)基本分串聯(lián)作業(yè)和并聯(lián)作業(yè)兩種。 一、通風機的串聯(lián)作業(yè) 當通風網(wǎng)路的阻力較大，一臺通風機不能滿足需要時，應采用通風機串聯(lián)工作。礦井主扇作串聯(lián)工作的較少，

31、一般用于長距離掘進通風。 通風機串聯(lián)工作可分為集中串聯(lián)和間隔串聯(lián)兩種，下面以集中串聯(lián)為例進行分析。第55頁/共104頁第五十六頁，共105頁。57 兩臺通風機的特性曲線分別為和，網(wǎng)路 的 總 風 阻 為 R 1 。 通 風 機 作 串 聯(lián) 工 作(gngzu)時，通過兩臺通風機的風量必然相等，而風壓則相加。因此，兩臺通風機的合成曲線可按“風量相等，風壓相加”的原則，在等風量線l1，l2 上將曲線和的縱坐標相加，連接各點即為合成特性曲線，它與風阻曲線R1的交點M0，即為聯(lián)合工況點。與M0所對應的Q0為通風網(wǎng)路的總風量，且Q0QQ；網(wǎng)路的總風壓為h0。由M0引垂直線交曲線于M，交曲線于M，與MI、

32、M所對應的風壓為hft1和hft2，顯然有： h0hft1hft2。第56頁/共104頁第五十七頁，共105頁。58第57頁/共104頁第五十八頁，共105頁。59 若通風機和單獨工作，則其工況點分別為M和M，這時其風壓分別為h和h，風量分別為Q和Q?？梢姡琎0Q，Q0Q，說明串聯(lián)工作效果較好，這種情況在網(wǎng)路風阻R越大時，越顯著。所以，通風機串聯(lián)工作，適合(shh)于通風阻力大的通風網(wǎng)路。第58頁/共104頁第五十九頁，共105頁。60 當風阻由R1降為R2，工況點為B時，則hh而h0，說明串聯(lián)后的風壓與單獨開動通風機時的風壓相等，號通風機雖在運轉(zhuǎn)，但產(chǎn)生的風壓為零。所以B點稱為串聯(lián)工作時的極

33、限點。 當風路風阻由R2降到R3時，聯(lián)合工作點位于極限點B的右側(cè)，此時的聯(lián)合風壓和風量均小于通風機工單獨工作時的風壓和風量。顯然，這時通風機串聯(lián)工作是不合理的。 因此，可以得出結(jié)論，通風機串聯(lián)工作，只有在由于網(wǎng)路風阻增大而使風量不足的情況下才能(cinng)運用。 第59頁/共104頁第六十頁，共105頁。61二、主扇和自然風壓串聯(lián)(chunlin) 主扇與自然風壓串聯(lián)(chunlin)工作時，其通風機風壓與自然風壓的關系，如下圖所示。第60頁/共104頁第六十一頁，共105頁。62 礦井主扇的靜壓特性曲線為I，礦井風阻特性曲線為R，在冬季，礦井自然風壓幫助機械通風，其特性曲線為，由曲線和按“

34、風量相等，風壓相加”的原則，可以(ky)得到聯(lián)合工作特性曲線，它與R曲線的交點即為聯(lián)合工況點M0(Q0、h0)，而通風機的實際工作點為M1(hfs，Q0)。顯然，hfshnhr，表明通風機提供的風壓hfs加上自然風壓hn用來克服礦井通風阻力hr。若無自然風壓作用時，通風機單獨工作的工況點為M(h0，Q0)， Q0QN，但Q02QN。這是因為通風(tng fng)機并聯(lián)后，使網(wǎng)路的總風量增加的同時，網(wǎng)路的總阻力也由h1增為h，因而使風量減小。這種現(xiàn)象在網(wǎng)路風阻增加時更為明顯。 當風阻由R1增加為R2時，QM2QN；只有當網(wǎng)路風阻變?yōu)?時，通風(tng fng)機并聯(lián)工作的總風量才能等于單獨運轉(zhuǎn)時

35、風量的二倍。由此得出結(jié)論；通風(tng fng)機并聯(lián)工作的效果與通風(tng fng)網(wǎng)路的風阻有關，風阻越小，效果越好。否則并聯(lián)沒有意義。 第66頁/共104頁第六十七頁，共105頁。68 2兩臺型號不同的通風機并聯(lián)工作 如下圖所示，、分別為兩臺通風機的靜壓特性曲線，礦井總風阻為R，同樣根據(jù)(gnj)“風壓相等，風量相加”的原則，得通風機、聯(lián)合工作特性曲線，它與R曲線的交點為M0，M0即是并聯(lián)工作時的工況點。與M0對應的風量Q0則為礦井總風量，通風機并聯(lián)工作的靜壓為h0，且h0hfs1hfs2。h0是用來克服礦井井巷通風阻力hr的。由M0引水平線得M和M，與M、M對應的風量Q、Q即為通風機

36、和各自的排風量。 工況點N1和N2所對應的風量Q1和Q2為兩通風機單獨在礦井風阻為R的網(wǎng)路上運轉(zhuǎn)時的風量，顯然：Q0(Q1Q2)。第67頁/共104頁第六十八頁，共105頁。69第68頁/共104頁第六十九頁，共105頁。70 若礦井風阻由R增加到R，并與曲線交于A點，這時A對應的號通風機的風量Q0，表明號通風機為無效(wxio)運轉(zhuǎn)。故A點稱為并聯(lián)運轉(zhuǎn)的極限點或分界點。 若礦井風阻由R再增加到R“，與的交點為A，A位于A點的左側(cè)。此時號通風機產(chǎn)生的風量為負值(Q”)。這說明，該通風機不僅不起作用，反而成了號通風機的進風通路，從而減少了礦井的總進風量，這是不允許存在的。但在兩臺型號相同的通風機

37、并聯(lián)工作時，這種情況是不會出現(xiàn)的。第69頁/共104頁第七十頁，共105頁。71 為了保證聯(lián)合工作的穩(wěn)定性，應遵守如下(rxi)規(guī)定： 在較小通風機的靜壓特性曲線上，取其最大靜壓值的0.9倍處的B點，引平行線與聯(lián)合特性曲線交于B，B點即為聯(lián)合工作時工況點的上限，而其下限必須保證：較大通風機的效率大于0.6，較小通風機的效率大于0.5。 在通風機并聯(lián)工作時，也應盡可能地選用兩臺型號相同的通風機。第70頁/共104頁第七十一頁，共105頁。72return第71頁/共104頁第七十二頁，共105頁。73returnreturn第72頁/共104頁第七十三頁，共105頁。74return第73頁/共

38、104頁第七十四頁，共105頁。75return第74頁/共104頁第七十五頁，共105頁。76return第75頁/共104頁第七十六頁，共105頁。77一、離心式通風機 國產(chǎn)離心式通風機類型較多，其中(qzhng)4-72-11型的全壓效率最高達91，較為常用。其符號的意義舉例如下：4-72-1 1 No.10 C 表示通風機的轉(zhuǎn)動方式 表 示 通 風 機 的 機 號 ， 即 為 葉 輪 直 徑D2(m)10 表示通風機的設計順序為第一次 表示通風機進口為單吸口 表示通風機在最高效率點時的比轉(zhuǎn)數(shù)表示通風機在最高效率點時的全壓系數(shù)乘10倍的化整數(shù)4.5 通風機設備(shbi)選型第76頁/共

39、104頁第七十七頁，共105頁。78 傳動方式分為A、B、C、D四段，其中： A一表示無軸承箱裝置，與電動機直接傳動； B表示懸臂支承裝置，皮帶傳動，皮帶輪在通風機軸承中間； C表示懸臂支承裝置，皮帶傳動，皮帶輪在通風機軸承外側(cè)； D表示懸臂支承裝置，用聯(lián)軸節(jié)聯(lián)結(jié)傳動。 比轉(zhuǎn)數(shù)是表示同類型通風機在效率(xio l)最高時風壓系數(shù)與風量系數(shù)的關系的一個常數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)越大，風量越高。第77頁/共104頁第七十八頁，共105頁。79第78頁/共104頁第七十九頁，共105頁。8062 A 1411 No.24 表示通風機的機號，即動輪直徑(m)的10倍 表示該型通風機第次設計結(jié)構(gòu)(jigu) 表示該型

40、通風機為一級動輪 表示該型通風機之葉形第14次設計應用 表示該型通風機的輪葉為扭曲機翼形表示該型通風機的轂輪比的100倍取整數(shù) 這種通風機動輪的葉片是扭曲形，共16片。在不同轉(zhuǎn)數(shù)、不同輪葉數(shù)以及11.76Nm3時，個體特性曲線分別如圖4-32至圖4-39所示。這些圖的左下角是動輪反轉(zhuǎn)時特性曲線。從這些曲線看出(kn ch)，這種通風機反轉(zhuǎn)后的風量較小，較難滿足反風要求。 二、軸流式通風機 第79頁/共104頁第八十頁，共105頁。81第80頁/共104頁第八十一頁，共105頁。82 另一種(y zhn)新型軸流式通風機是2K604型，共有N0.18、24、28、30等幾個機號。其符號意義舉例如

41、下： 2K 601 No.18 通風機的機號即為動輪直徑的10倍 結(jié)構(gòu)設計的順序號 輪轂比的100倍 礦井通風用 兩級動輪 這種通風機有兩級動輪，14片扭曲形的動輪葉片，中間和后面(hu mian)整流器的葉片也是扭曲形，并有改變整流器葉片角度的裝置，及時改變這種葉片角度，可使動輪反轉(zhuǎn)后的風量較大，能基本符合反風要求。 第81頁/共104頁第八十二頁，共105頁。83第82頁/共104頁第八十三頁，共105頁。84三、離心式和軸流式通風機的比較 結(jié)構(gòu)方面：軸流式通風機的優(yōu)點是比較緊湊，體積小，轉(zhuǎn)速高。其缺點是結(jié)構(gòu)比較復雜，噪音大，故障較多。離心式通風機則結(jié)構(gòu)簡單，造價低，維修(wixi)方便，

42、噪音小。但它的體積大。 性能方面：軸流式通風機在工作范圍內(nèi)，當?shù)V井總風阻變化時，風量變化較小。離心式通風機則相反。 軸流式通風機的風量調(diào)節(jié)比較方便，反風方法較多。離心式通風機則麻煩一些，反風時必須有反風道。 軸流式通風機的起動負荷小，風量增加時功率的變化不大，不致過載。離心式通風機則相反。 軸流式通風機并聯(lián)工作的穩(wěn)定性較差，而離心式通風機并聯(lián)工作的穩(wěn)定性較好。第83頁/共104頁第八十四頁，共105頁。85第84頁/共104頁第八十五頁，共105頁。86第85頁/共104頁第八十六頁，共105頁。87第86頁/共104頁第八十七頁，共105頁。881.通風機性能試驗(shyn)的布置及參數(shù)測定

43、 通風機性能試驗(shyn)時的布置方案較多，如利用防爆門短路進風進行試驗(shyn)，或利用備用風機的風道進行試驗(shyn)(不停產(chǎn))等。因此，可根據(jù)現(xiàn)場的具體條件，因地制宜地選取。但總的要求是能準確、方便地測得通過通風機的風量和通風機產(chǎn)生的風壓。為此，必須使測壓和測風地點的風流處于穩(wěn)定狀態(tài)，測定方法必須完善合理。第87頁/共104頁第八十八頁，共105頁。89 圖4-34是軸流式通風機作抽出式通風的礦井，利用防爆門進風進行的通風機試驗。進行試驗時，須打開防爆門作為主要進風口，在風峒和風井交接處安設欄桿b，距b約2米處布置調(diào)節(jié)風量的裝置c，距c約2D(D為風峒的寬度)處安置(nzh)整流柵

44、d(用1米長的木板隔成0.1米0.1米的方格)，并在彎道內(nèi)安設導向板e。 第88頁/共104頁第八十九頁，共105頁。90各項數(shù)據(jù)的測定方法如下； 1)通風機靜壓的測定 由式hfshn hr1-2 可知，對于抽出式通風的礦井，通風機的靜壓與礦井的自然風壓共同克服礦井通風阻力，所以，鑒定時只測定通風機的靜壓hfs。由于hfshs2hv2，通風機的靜壓可以通過測定通風機入口處(斷面(dun min)2-2)風流的相對靜壓hs2和該斷面(dun min)的平均速壓hv2而計算出來。 2-2斷面(dun min)處風流相對靜壓的測定方法，如前圖所示。 第89頁/共104頁第九十頁，共105頁。91 2

45、)風速測定 測定風速的目的是為了計算通過通風機的風量Qf和2-2斷面的平均速壓hv2。因此，準確地測得給定斷面的平均風速，是通風機性能試驗的關鍵之。目前一般用風表或皮托管兩種方法進行風速測定，有時為了互相校核，用上述兩種方法同時進行，用風表測風時，測風地點應選在風流較為穩(wěn)定的直線段，如上圖的11斷面處；用皮托管測風時，一般在環(huán)形擴散器斷面3-3處(距葉輪2.53倍葉片長度)。同時，為了準確地測得該斷面的平均速壓，應在環(huán)形擴散器的測風位置，預先(yxin)焊接若干根鋼筋，并在鋼筋上對稱固定一定數(shù)量的皮托管。 第90頁/共104頁第九十一頁，共105頁。92皮托管的固定位置，可按下式計算： 式中

46、Ri每根鋼筋上第i個測點距圓筒中心的距離， i測點序號； d心筒直徑(zhjng)，m； D外筒直徑(zhjng)，m； n劃分等面積環(huán)的個數(shù)，個。 對于No.1218，n34； No.2428， n56，第91頁/共104頁第九十二頁，共105頁。93 速壓值的測定，可以用多臺微壓計同時讀取每支皮托管的示值，也可利用(lyng)12臺微壓計分別測定各支皮托管的示值。 環(huán)形空間內(nèi)測風斷面的平均風速用下式計算： 式中 hv1、hv2、hvn分別為各支皮托管的速壓值，Pa。 通風機的排風量按下式計算： 第92頁/共104頁第九十三頁，共105頁。94 3)通風機軸功率的測定 通風機的軸功率為電動機的輸入功率乘以電動機的效率和傳動效率，可用電流表、電壓表、功率因數(shù)表分別測得電流I(安)、電壓V(伏)及功率因數(shù)(cos)等值，然后(rnhu)用下式計算： 式中 電電動機效率，；(查表) 傳傳動效率，直接傳動取1.0，間接傳動時取0.95。 電動機的輸入功率，也可以直接用瓦特表測得。第93頁/共104頁第九十四頁，共105頁。95 4)轉(zhuǎn)數(shù)的測定 通風機與電動機的轉(zhuǎn)數(shù)，可用轉(zhuǎn)數(shù)表測定。測定時用手平托轉(zhuǎn)數(shù)表，將頂帽壓緊在通風機或電動機軸