六、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)ppt課件

1、1第五章 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量 分配與調(diào)理山東科技大學(xué)2021.42溫故而知新3本章主要內(nèi)容45.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由縱橫交錯(cuò)的井巷構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。用圖論的方法對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)展籠統(tǒng)描畫，把通風(fēng)系統(tǒng)變成一個(gè)由線、點(diǎn)及其屬性組成的系統(tǒng)，稱為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。55.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律(一礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖：用直觀的幾何圖形來(lái)表示通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。 1. 分支邊、?。罕硎疽欢瓮L(fēng)井巷的有向線段，線段的方向代表井巷中的風(fēng)流方向。每條分支可有一個(gè)編號(hào)，稱為分支號(hào)。 2. 節(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)、頂點(diǎn)：是兩條或兩條以上分支的交點(diǎn)。 3. 路通路、道路：是由假設(shè)干條方向一樣的分支首尾相連而成的線路。如圖中，125、

2、1246和136等均是通路。 4. 回路：由兩條或兩條以上分支首尾相連構(gòu)成的閉合線路稱為回路。根本回路、網(wǎng)孔。如圖中，243、2563和136712512345673465. 樹(shù)：是指恣意兩節(jié)點(diǎn)間至少存在一條通路但不含回路的一類特殊連通網(wǎng)絡(luò)圖?；蛘甙▓D中一切節(jié)點(diǎn)，但不構(gòu)成回路的部分圖。 由于這類圖的幾何外形與樹(shù)類似，故得名。樹(shù)中的分支稱為樹(shù)枝。包含通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點(diǎn)的樹(shù)稱為其生成樹(shù)，簡(jiǎn)稱樹(shù)。剩下稱為余樹(shù)。 方法：加邊法、破圈法等。1251234567345.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律7二礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖 特點(diǎn)： 1) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖只反映風(fēng)流方向及節(jié)點(diǎn)與分支間的相互關(guān)系，節(jié)點(diǎn)位置與分支線的外形可以恣意改

3、動(dòng)。 2) 能清楚地反映風(fēng)流的方向和分合關(guān)系，并且是進(jìn)展各種通風(fēng)計(jì)算的根底，因此是礦井通風(fēng)管理的一種重要圖件。1251234567345.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律8網(wǎng)絡(luò)圖兩種類型：普通常用曲線網(wǎng)絡(luò)圖，如下圖。1251234567345.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律95.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律105.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律11 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的繪制原那么： (1) 用風(fēng)地點(diǎn)并排布置在網(wǎng)絡(luò)圖中部，進(jìn)風(fēng)節(jié)點(diǎn)位于其下邊；回風(fēng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)圖的上部，風(fēng)機(jī)出口節(jié)點(diǎn)在最上部； (2) 分支方向根本都應(yīng)由下至上； (3) 分支間的交叉盡能夠少； (4) 網(wǎng)絡(luò)圖總的外形根本為“橢圓形。 (5) 合并節(jié)點(diǎn)，某些間隔較近、阻力很小的幾個(gè)節(jié)

4、點(diǎn)，可簡(jiǎn)化為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 (6) 并分支，并聯(lián)分支可合并為一條分支。5.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律125.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律風(fēng)量平衡定律是指在穩(wěn)態(tài)通風(fēng)條件下，單位時(shí)間流入某節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量等于流出該節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量；或者說(shuō)，流入與流出某節(jié)點(diǎn)的各分支的質(zhì)量流量的代數(shù)和等于零，即135.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律 假設(shè)不思索風(fēng)流密度的變化，那么流入與流出某節(jié)點(diǎn)的各分支的體積流量風(fēng)量的代數(shù)和等于零，即：165243圖a2178356圖b 如圖a，節(jié)點(diǎn)4處的風(fēng)量平衡方程為： 將上述節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展為無(wú)源回路，那么上述風(fēng)量平衡定律依然成立。如圖b所示，回路2-4-5-7-2的各鄰接分支的風(fēng)量滿足如下關(guān)系：145.1 風(fēng)量分配根

5、本規(guī)律 假設(shè)：普通地，回路中分支風(fēng)流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)， 其阻力取“，逆時(shí)針時(shí)，其阻力取“。 一無(wú)動(dòng)力源Hn Hf通風(fēng)網(wǎng)路圖的任一回路中，無(wú)動(dòng)力源時(shí)，各分支阻力的代數(shù)和為零，即： 如圖，對(duì)回路 2-3-4-6中有：23456155.1 風(fēng)量分配根本規(guī)律二有動(dòng)力源 設(shè)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓Hf ，自然風(fēng)壓HN 。 如圖，對(duì)回路 1-2-3-4-5-1中有： 普通表達(dá)式為：即：能量平衡定律是指在任一閉合回路中，各分支的通風(fēng)阻力代數(shù)和等于該回路中自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的代數(shù)和。23456165.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒(méi)有風(fēng)流分匯點(diǎn)的線路稱為串聯(lián)風(fēng)路。如圖5-2-1所示，由1，2，3，4，

6、5五條分支組成串聯(lián)風(fēng)路。一 串聯(lián)風(fēng)路特性 1. 總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量， 即 MS = M1 = M2 = Mn 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)， QS = Q1 = Q2 = Qn 2. 總風(fēng)壓阻力等于各分支 風(fēng)壓阻力之和，即:458123679123456789圖5-2-1175.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性 3. 總風(fēng)阻等于各分支風(fēng)阻之和，即：4. 串聯(lián)風(fēng)路等積孔與各分支等積孔間的關(guān)系185.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性21312R1R2R1R2R1+R2QH二串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線的繪制方法195.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性由兩條或兩條以上具有一樣始節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)的分支所組成的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，稱為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。如下圖并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)由5條分支

7、并聯(lián)。一并聯(lián)風(fēng)路特性：1.總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和，即 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí),23141234567205.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性2. 總風(fēng)壓等于各分支風(fēng)壓，即3. 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻與各分支風(fēng)阻的關(guān)系4. 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)等積孔等于各分支等積孔之和，即23141234567215.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性5. 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)量分配假設(shè)知并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)量，在不思索其它通風(fēng)動(dòng)力及風(fēng)流密度變化時(shí)，可由下式計(jì)算出分支i的風(fēng)量。R1R2.RiRnQS225.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性2112R1R2R1R2R3QH二并聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線的繪制235.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性21312R1R22112R1R2并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)245.2 簡(jiǎn)單

8、網(wǎng)絡(luò)特性 例如：假設(shè)R1=R2=0.04 kg/m7， 串聯(lián)：Rs= R1+ R2= 0.08 kg/m7 并聯(lián)： Rs1 ：Rs2： 即在一樣風(fēng)量情況下，串聯(lián)的能耗為并聯(lián)的 8 倍。21312R1R22112R1R2255.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性41232345簡(jiǎn)單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)213456復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)一幾個(gè)概念265.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性二角聯(lián)分支風(fēng)向判別 原那么：分支的風(fēng)向取決于其始、末節(jié)點(diǎn)間的壓能值。風(fēng)流 由能位高的節(jié)點(diǎn)流向能位低的節(jié)點(diǎn)；當(dāng)兩點(diǎn)能位一樣時(shí)， 風(fēng)流停滯；當(dāng)始節(jié)點(diǎn)能位低于末節(jié)點(diǎn)時(shí)，風(fēng)流反向。 判別式以簡(jiǎn)單角聯(lián)為例： 1、 分支5中無(wú)風(fēng) Q5 = 0 Q1 = Q3 , Q2 = Q4 由風(fēng)

9、壓平衡定律： h1 = h2 , h3 = h4412312345275.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性由阻力定律：兩式相比得： 即或?qū)憺椋?12312345285.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性2、當(dāng)分支5中風(fēng)向由23節(jié)點(diǎn)的壓能高于節(jié)點(diǎn)，那么 hR2 hR1即同理， hR3 hR4即以上兩式相乘， 或?qū)憺椋?12315345295.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性3、分支5中的風(fēng)向由32同理可得：改動(dòng)角聯(lián)分支兩側(cè)的邊緣分支的風(fēng)阻就可以改動(dòng)角聯(lián)分支的風(fēng)向。對(duì)圖示簡(jiǎn)單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，可推導(dǎo)出如下角聯(lián)分支風(fēng)流方向判別式：412312345305.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析1. 變阻分支本身的風(fēng)量與風(fēng)壓變化規(guī)律315.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析2. 變

10、阻分支對(duì)其它分支風(fēng)量與風(fēng)壓的影響規(guī)律325.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析3巷道密閉與貫穿對(duì)風(fēng)流的影響335.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析(一)穩(wěn)定性的根本概念345.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析(二)影響風(fēng)流穩(wěn)定性的要素355.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析 唐山市開(kāi)平區(qū)劉官屯煤礦“12.7瓦斯煤塵爆炸事故死亡108人。365.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析375.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析增阻法：提高角聯(lián)支路壓差, 即: 在采區(qū)中的一條進(jìn)風(fēng)支路進(jìn)展控風(fēng)。在膠帶斜井底H 點(diǎn)施工兩道調(diào)理風(fēng)門增阻, 將膠帶巷進(jìn)風(fēng)量由22 m3/ s, 控制到16 m3/ s, 經(jīng)測(cè)定, 軌道石門進(jìn)風(fēng)量為35 m3/ s, 經(jīng)此調(diào)整后, 角

11、聯(lián)段PQ膠帶巷和軌道巷風(fēng)量到達(dá)7 m3/ s, 且比較穩(wěn)定。降阻法：經(jīng)過(guò)添加一條并聯(lián)支路, 降低角聯(lián)支路相關(guān)風(fēng)阻值, 到達(dá)穩(wěn)定風(fēng)流的目的。將角聯(lián)支路的匯風(fēng)點(diǎn)調(diào)在回采進(jìn)風(fēng)巷口位置, 利用回采任務(wù)面進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)期間的回風(fēng)繞道JK 作為并聯(lián)支路,將JK 繞道密閉改為調(diào)理風(fēng)門, 為JK 繞道配風(fēng)5m3/ s, 到達(dá)并聯(lián)降阻的目的。由于采區(qū)內(nèi)添加了一個(gè)配風(fēng)點(diǎn), 為了使其它地點(diǎn)風(fēng)量不減少, 在實(shí)施前, 需將采區(qū)總進(jìn)風(fēng)量添加5 m3/ s 以上。采取此法后, 經(jīng)測(cè)定, 角聯(lián)支路PQ 的風(fēng)量到達(dá)了8 m3/min。降阻法適用于采區(qū)風(fēng)量比較充足, 或者經(jīng)過(guò)調(diào)風(fēng)可以使采區(qū)總風(fēng)量添加的情況。H385.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)

12、態(tài)特性分析3. 通風(fēng)動(dòng)力變化對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定性的影響395.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析405.4 礦井風(fēng)量調(diào)理指在采區(qū)內(nèi)部各任務(wù)面間，采區(qū)之間或消費(fèi)程度之間的風(fēng)量調(diào)理。調(diào)理方法：增阻法、減阻法及輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)理法。(一) 增阻調(diào)理法主要措施：運(yùn)用最多的是調(diào)理風(fēng)窗。R1Q1R2Q2Q2415.4 礦井風(fēng)量調(diào)理風(fēng)窗調(diào)理法原理分析如以下圖分支風(fēng)阻分別為 R1和R2，風(fēng)量分別Q1、Q2。那么兩分支的阻力為： h1=R1Q12 h2=R2Q22，且 h1= h2假設(shè)分支2風(fēng)量缺乏?？稍?分支中設(shè)置調(diào)理窗。設(shè)調(diào)理風(fēng)窗產(chǎn)生的部分風(fēng)阻為R。R1Q1R2Q2Q2R1+ RQ1R2Q2Q2425.4 礦井風(fēng)量調(diào)理 (R1+

13、R)Q12= R2Q22 由于Q未知，假設(shè)QQ。知R后，可計(jì)算調(diào)理風(fēng)窗面積。R1Q1R2Q2Q2R1+ RQ1R2Q2Q2435.4 礦井風(fēng)量調(diào)理調(diào)理風(fēng)窗開(kāi)口面積計(jì)算：當(dāng) Sc/S0.5 時(shí)，根據(jù)流膂力學(xué)孔口出流的計(jì)算式及能量平衡方程可得如下計(jì)算開(kāi)口面積 的計(jì)算式：當(dāng) Sc/S0.5 時(shí)，Sc調(diào)理風(fēng)窗的斷面積，m2；S巷道的斷面積，m2；Q貫穿風(fēng)量，m3/s；hc調(diào)理風(fēng)窗阻力，Pa；Rc調(diào)理風(fēng)窗的風(fēng)阻，Ns2/m8； Rchc /Q 2。445.4 礦井風(fēng)量調(diào)理例題：如下圖通風(fēng)網(wǎng)路，知各風(fēng)路的風(fēng)阻值為：R1=0.16，R2=0.24，R3=0.26，R4=0.22，R5=0.36，R6=0.4

14、8kg/m7，網(wǎng)路的總風(fēng)量為Q=40m3/s，求：1自然分風(fēng)時(shí)各風(fēng)路的風(fēng)量，以及網(wǎng)路的總阻力、總阻值；21345640m3/s2假設(shè)風(fēng)路5的需風(fēng)量為12 m3/s，風(fēng)路4的需風(fēng)量為28 m3/s，采用增阻調(diào)理法，試確定風(fēng)窗的位置及風(fēng)窗的風(fēng)阻值。1 R總R1R2345R6=0.72kg/m7 h總R總Q21152Pa Q4=4018.9=21.1m3/s；R234R23R40.28 解：455.4 礦井風(fēng)量調(diào)理 Q3=Q4Q2=10.5m3/s Q1=Q6=40m3/s 2hR5=R5 =0.36122=51.8Pa hR234=0.28182=90.7Pa 在R5中，h=90.751.8=38

15、.9，R= 465.4 礦井風(fēng)量調(diào)理(二)減阻調(diào)理法主要措施：(1)擴(kuò)展巷道斷面：分支2的減阻值 和需求擴(kuò)展到的斷面積分別為:(2)降低摩擦阻力系數(shù)；(3)去除巷道中的部分阻力物；(4)采用并聯(lián)風(fēng)路；(5)縮短風(fēng)流道路的總長(zhǎng)度等。特點(diǎn)：可以降低礦井總風(fēng)阻，并添加礦井總風(fēng)量；但降阻措施的工程量和投資普通都較大，施工工期較長(zhǎng)，所以普通在對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)展較大的改造時(shí)采用。R1Q1R2Q2Q2475.4 礦井風(fēng)量調(diào)理特點(diǎn)：增能調(diào)理法的施工相對(duì)比較方便，不須降低礦井總風(fēng)阻，但采用輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)理時(shí)設(shè)備投資較大，輔助通風(fēng)機(jī)的能耗較大，且輔助通風(fēng)機(jī)的平安管理任務(wù)比較復(fù)雜，平安性較差。(三)增能調(diào)理法主要措施

16、：有風(fēng)墻風(fēng)機(jī)增能調(diào)理法繞道式風(fēng)機(jī)增能調(diào)理法485.4 礦井風(fēng)量調(diào)理RM1M2M3QH495.4 礦井風(fēng)量調(diào)理1. 風(fēng)硐閘門調(diào)理法 經(jīng)過(guò)改動(dòng)在風(fēng)機(jī)風(fēng)硐內(nèi)安設(shè)調(diào)理閘門的開(kāi)口大小可以改動(dòng)風(fēng)機(jī)的總工作風(fēng)阻，從而可調(diào)理風(fēng)機(jī)的任務(wù)風(fēng)量。2. 降低礦井總風(fēng)阻 當(dāng)?shù)V井總風(fēng)量缺乏時(shí)，假設(shè)能降低礦井總風(fēng)阻，那么不僅可增大礦井總風(fēng)量，而且可以降低礦井總阻力。R1M1QHR2M2R3M3505.5 運(yùn)用計(jì)算機(jī)解算復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)目的：知風(fēng)網(wǎng)各分支風(fēng)阻和主通風(fēng)機(jī)的特性，求算主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，各分支的風(fēng)量和風(fēng)向，以便驗(yàn)算各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量和風(fēng)速能否符合規(guī)程要求。原理：根據(jù)風(fēng)量平衡定律、風(fēng)壓平衡定律、阻力定律方法：515.5 運(yùn)用計(jì)算機(jī)解算復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)改良的斯考德恒斯雷試算法回路法回路風(fēng)量：把風(fēng)流在風(fēng)網(wǎng)中的流動(dòng)看成是在一些互不反復(fù)的獨(dú)立的閉合回路中各有一定的風(fēng)量在循環(huán)，這種風(fēng)量稱為回路風(fēng)量。如圖：回路ABDEF(風(fēng)量q1)BCDB(q2)、 DCED(q3)獨(dú)立分