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礦井通風(fēng)礦井通風(fēng)動(dòng)力第1頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力第一節(jié)自然風(fēng)壓一、自然風(fēng)壓及其形成和計(jì)算1、自然通風(fēng)

由自然因素作用而形成的通風(fēng)叫自然通風(fēng)。

冬季:空氣柱0-1-2比5-4-3的平均溫度較低,平均空氣密度較大,導(dǎo)致兩空氣柱作用在2-3水平面上的重力不等。它使空氣源源不斷地從井口1流入,從井口5流出。

夏季:相反。自然風(fēng)壓:作用在最低水平兩側(cè)空氣柱重力差012345dzρ1dzρ2z第2頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、自然風(fēng)壓的計(jì)算根據(jù)自然風(fēng)壓定義,上圖所示系統(tǒng)的自然風(fēng)壓HN可用下式計(jì)算:為了簡(jiǎn)化計(jì)算,一般采用測(cè)算出0-1-2和5-4-3井巷中空氣密度的平均值ρm1和ρm2,用其分別代替上式的ρ1和ρ2,則上式可寫(xiě)為:

注意:1)自然風(fēng)壓的計(jì)算必須取一閉合系統(tǒng)。2)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和回風(fēng)系統(tǒng)必須取相同的標(biāo)高。3)一般選取最低點(diǎn)作為基準(zhǔn)面。二、自然風(fēng)壓的影響因素及變化規(guī)律自然風(fēng)壓影響因素

HN=f(ρZ)=f[ρ(T,P,R,φ),Z]1、礦井某一回路中兩側(cè)空氣柱的溫差是影響HN的主要因素。2、空氣成分和濕度影響空氣的密度,因而對(duì)自然風(fēng)壓也有一定影響,但影響較小。第3頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

3、井深。HN與礦井或回路最高與最低點(diǎn)間的高差Z成正比。4、主要通風(fēng)機(jī)工作對(duì)自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定影響。三、自然風(fēng)壓的控制和利用1、新設(shè)計(jì)礦井在選擇開(kāi)拓方案、擬定通風(fēng)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)充分考慮利用地形和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)。2、根據(jù)自然風(fēng)壓的變化規(guī)律,應(yīng)適時(shí)調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn),使其既能滿(mǎn)足礦井通風(fēng)需要,又可節(jié)約電能。3、在建井時(shí)期,要注意因地制宜和因時(shí)制宜利用自然風(fēng)壓通風(fēng),如在表土施工階段可利用自然通風(fēng);在主副井與風(fēng)井貫通之后,有時(shí)也可利用自然通風(fēng);有條件時(shí)還可利用鉆孔構(gòu)成回路。4、利用自然風(fēng)壓做好非常時(shí)期通風(fēng)。一旦主要通風(fēng)機(jī)因故遭受破壞時(shí),便可利用自然風(fēng)壓進(jìn)行通風(fēng)。

10121234567891112月份HN第4頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

5、在多井口通風(fēng)的山區(qū),尤其在高瓦斯礦井,要掌握自然風(fēng)壓的變化規(guī)律,防止因自然風(fēng)壓作用造成某些巷道無(wú)風(fēng)或反向而發(fā)生事故。如圖是四川某礦因自然風(fēng)壓使風(fēng)流反向示意圖。ABB’CEFA系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為:DBB’CED系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為:自然風(fēng)壓與主要通風(fēng)機(jī)作用方向相反。相當(dāng)于在平硐口A和進(jìn)風(fēng)立井口D各安裝一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)(向外)。

abcdabcdefb’RDRCZ第5頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)AB風(fēng)流停滯,對(duì)回路ABDEFA和ABB’CEFA可分別列出壓力平衡方程:式中:HS—風(fēng)機(jī)靜壓,Pa;Q—DBB’C風(fēng)路風(fēng)量,m3/S;RD、RC—分別為DB和BB’C分支風(fēng)阻,N·S2/m8。兩式相除:此即AB段風(fēng)流停滯條件式。當(dāng)上式變?yōu)閯tAB段風(fēng)流反向。由此可知防止AB風(fēng)路風(fēng)流反向的措施有:(1)加大RD;(2)增大HS;(3)在A點(diǎn)安裝風(fēng)機(jī)向巷道壓風(fēng)。第6頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)礦用通風(fēng)機(jī)的類(lèi)型及構(gòu)造礦用通風(fēng)機(jī)按其服務(wù)范圍可分為三種:1、主要通風(fēng)機(jī),服務(wù)于全礦或礦井的某一翼(部分);

2、輔助通風(fēng)機(jī),服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支(采區(qū)或工作面),幫助主通風(fēng)機(jī)通風(fēng),以保證該分支風(fēng)量;3、局部通風(fēng)機(jī),服務(wù)于獨(dú)頭掘進(jìn)井巷道等局部地區(qū)。按構(gòu)造和工作原理可分為:

離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)。一、離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造。離心式通風(fēng)機(jī)一般由:進(jìn)風(fēng)口、工作輪(葉輪)、螺形機(jī)殼和擴(kuò)散器等部分組成。有的型號(hào)通風(fēng)機(jī)在入風(fēng)口中還有前導(dǎo)器。吸風(fēng)口有:?jiǎn)挝碗p吸兩種。第7頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月葉片出口構(gòu)造角:風(fēng)流相對(duì)速度W2的方向與圓周速度u2的反方向夾角稱(chēng)為葉片出口構(gòu)造角,以β2表示。離心式風(fēng)機(jī)可分為:前傾式(β2>90o)、徑向式(β2=90o)和后傾式(β2<90o)三種。β2不同,通風(fēng)機(jī)的性能也不同。礦用離心式風(fēng)機(jī)多為后傾式。w2c2u2c2uβ2w2c2u2β2u2c2w2β2第8頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、工作原理當(dāng)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),葉片流道間的空氣隨葉片旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn),獲得離心力。經(jīng)葉端被拋出葉輪,進(jìn)入機(jī)殼。在機(jī)殼內(nèi)速度逐漸減小,壓力升高,然后經(jīng)擴(kuò)散器排出。與此同時(shí),在葉片入口(葉根)形成較低的壓力(低于吸風(fēng)口壓力),于是,吸風(fēng)口的風(fēng)流便在此壓差的作用下流入葉道,自葉根流入,在葉端流出,如此源源不斷,形成連續(xù)的流動(dòng)。3、常用型號(hào)目前我國(guó)煤礦使用的離心式風(fēng)機(jī)主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風(fēng)機(jī)具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點(diǎn)。型號(hào)參數(shù)的含義舉例說(shuō)明如下:G4—73—11№25D代表通風(fēng)機(jī)的用途,K表示表示傳動(dòng)方式礦用通風(fēng)機(jī),G代表鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)葉輪直徑(25dm)表示通風(fēng)機(jī)在最高效率點(diǎn)時(shí)設(shè)計(jì)序號(hào)(1表示第一次設(shè)計(jì))全壓系數(shù)10倍化整表示通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速(ns)化整表示進(jìn)風(fēng)口數(shù),1為單吸,0為雙吸第9頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二、軸流式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造主要由進(jìn)風(fēng)口、葉輪、整流器、風(fēng)筒、擴(kuò)散(芯筒)器和傳動(dòng)部件等部分組成。葉輪有一級(jí)和二級(jí)兩種2、工作原理(1)特點(diǎn):在軸流式風(fēng)機(jī)中,風(fēng)流流動(dòng)的特點(diǎn)是,當(dāng)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。第10頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(2)葉片安裝角在葉片迎風(fēng)側(cè)作一外切線(xiàn)稱(chēng)為弦線(xiàn)。弦線(xiàn)與動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)方向(u)的夾角稱(chēng)為葉片安裝角,以θ表示。

可根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整。但每個(gè)動(dòng)輪上的葉片安裝角θ必需保持一致。(3)工作原理當(dāng)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí),翼柵即以圓周速度u移動(dòng)。處于葉片迎面的氣流受擠壓,靜壓增加;與此同時(shí),葉片背的氣體靜壓降低,翼柵受壓差作用,但受軸承限制,不能向前運(yùn)動(dòng),于是葉片迎面的高壓氣流由葉道出口流出,翼背的低壓區(qū)“吸引”葉道入口側(cè)的氣體流入,形成穿過(guò)翼柵的連續(xù)氣流。uθ第11頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3、常用型號(hào)目前我國(guó)煤礦在用的軸流式風(fēng)機(jī)有1K58、2K58、GAF和BD或BDK(對(duì)旋式)等系列軸流式風(fēng)機(jī)。軸流式風(fēng)機(jī)型號(hào)的一般含義是:1K—58—4№25

表示表示葉輪級(jí)數(shù),1表示通風(fēng)機(jī)葉輪直徑(25dm)單級(jí),2表示雙級(jí)表示設(shè)計(jì)序號(hào)表示用途,K表示礦用,T表示通用表示通風(fēng)機(jī)輪轂比,0.58化整

BDK658№24

防爆型葉輪直徑(24dm)對(duì)旋結(jié)構(gòu)電機(jī)為8極(740r/min)表示用途,K為礦用輪轂比0.65的100倍化整4、對(duì)旋風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪直接對(duì)接,旋轉(zhuǎn)方向相反;機(jī)翼形葉片的扭曲方向也相反,兩級(jí)葉片安裝角一般相差3o;電機(jī)為防爆型安裝在主風(fēng)筒中的密閉罩內(nèi),與通風(fēng)機(jī)流道中的含瓦斯氣流隔離,密閉罩中有扁管與大氣相通,以達(dá)到散熱目的。第12頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)通風(fēng)機(jī)附屬裝置一、風(fēng)硐風(fēng)硐是連接風(fēng)機(jī)和井筒的一段巷道。通過(guò)風(fēng)量大、內(nèi)外壓差較大,應(yīng)盡量降低其風(fēng)阻,并減少漏風(fēng)。二、擴(kuò)散器(擴(kuò)散塔)

作用:是降低出口速壓以提高風(fēng)機(jī)靜壓。擴(kuò)散器四面張角的大小應(yīng)視風(fēng)流從葉片出口的絕對(duì)速度方向而定??偟脑瓌t是,擴(kuò)散器的阻力小,出口動(dòng)壓小并無(wú)回流。三、防爆門(mén)(防爆井蓋)在斜井井口安設(shè)防爆門(mén),在立井井口安設(shè)防爆井蓋。

作用:當(dāng)井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時(shí),受高壓氣浪的沖擊作用,自動(dòng)打開(kāi),以保護(hù)主通風(fēng)機(jī)免受毀壞;在正常情況下它是氣密的,以防止風(fēng)流短路。第13頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月四、反風(fēng)裝置和功能

作用:使井下風(fēng)流反向的一種設(shè)施,以防止進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的有害氣體進(jìn)入作業(yè)區(qū);有時(shí)為了適應(yīng)救護(hù)工作也需要進(jìn)行反風(fēng)。反風(fēng)方法因風(fēng)機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)不同而異。目前的反風(fēng)方法主要有:1)設(shè)專(zhuān)用反風(fēng)道反風(fēng);2)利用備用風(fēng)機(jī)作反風(fēng)道反風(fēng);3)軸流式風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)4)調(diào)節(jié)動(dòng)葉安裝角反風(fēng)。

要求:定期進(jìn)行檢修,確保反風(fēng)裝置處于良好狀態(tài);動(dòng)作靈敏可靠,能在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流方向;結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密,漏風(fēng)少;反風(fēng)量不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40%;每年至少進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)。第14頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)4-1,4-3,4-4第15頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)1、主要通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作參數(shù)及工作特性;2、主要通風(fēng)機(jī)水柱計(jì)讀數(shù);3、類(lèi)型風(fēng)機(jī)曲線(xiàn)與比例定律4、風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)和合理工作范圍;5、風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)第16頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

第四節(jié)通風(fēng)機(jī)實(shí)際特性曲線(xiàn)一、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、風(fēng)機(jī)軸功率N、效率

和轉(zhuǎn)速n等。(一)風(fēng)機(jī)(實(shí)際)流量Q風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量一般是指實(shí)際時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)機(jī)入口空氣的體積,亦稱(chēng)體積流量。單位為m3/h,m3/min或m3/s。(二)風(fēng)機(jī)(實(shí)際)全壓Hf與靜壓Hs

全壓Ht:是通風(fēng)機(jī)對(duì)空氣作功,消耗于每1m3空氣的能量(N·m/m3或Pa),其值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的全壓與入口風(fēng)流全壓之差。忽略自然風(fēng)壓時(shí),Ht用以克服通風(fēng)管網(wǎng)阻力hk和風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失hv,即:Ht=hR+hV,Pa

靜壓:克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱(chēng)為通風(fēng)機(jī)的靜壓HS(Pa)。

HS=hR=RQ2因此Ht=HS+hV第17頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(三)通風(fēng)機(jī)的功率

全壓功率:通風(fēng)機(jī)的輸出功率以全壓計(jì)算時(shí)稱(chēng)全壓功率Nt。計(jì)算式:Nt=HtQ×10-3KW

靜壓功率:用風(fēng)機(jī)靜壓計(jì)算輸出功率,稱(chēng)為靜壓功率NS。計(jì)算式:NS=HSQ×10—3KW

風(fēng)機(jī)的軸功率,即通風(fēng)機(jī)的輸入功率N(kW)。計(jì)算式:或式中

t、

S分別為風(fēng)機(jī)的全壓和靜壓效率。

電動(dòng)機(jī)的輸入功率(Nm):設(shè)電動(dòng)機(jī)的效率為

m,傳動(dòng)效率為

tr時(shí),則第18頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系--風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值含義1、抽出式通風(fēng)礦井(1)水柱(壓差)計(jì)示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)靜壓之間關(guān)系

水柱計(jì)示值:即為4斷面相對(duì)靜壓h4故h4(負(fù)壓)=P4-P04沿風(fēng)流方向,對(duì)1、4兩斷面列伯努力方程:

hR14=(P1+hv1+ρm12gZ12)-(P4+hv4+ρm34gZ34)由風(fēng)流入口邊界條件:Pt1=P01,即P1+hv1=Pt1=P01,又因1與4斷面同標(biāo)高,所以P01=P04且:ρm12gZ12’—ρm34gZ34=HN

z12356h44456第19頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月故上式可寫(xiě)為:

hR14=P04-P4-hv4+HN

hR14=|h4|-hv4+HN

即|h4|=hR14+hv4-HN

即:風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值反映了礦井通風(fēng)阻力和自然風(fēng)壓等參數(shù)的關(guān)系。(2)風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值與風(fēng)機(jī)風(fēng)壓之間關(guān)系類(lèi)似地對(duì)4、5斷面(擴(kuò)散器出口)列伯努力方程,忽略?xún)蓴嗝嬷g的位能差。擴(kuò)散器的阻力hRd=(P5+hv5)-(P6+hv6)風(fēng)流出口邊界條件:P6=P06=P05=P04故hRd=(P5+hv5)-(P04+hv6)=Pt5-P04–hv6

即Pt5=hRd+P04+hv6

因?yàn)轱L(fēng)機(jī)全壓Ht=Pt5-Pt4=(hRd+P04+hv6)-(P4+hv4)

Ht=|h4|—hv4+hRd+hv6第20頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

若忽略hRd不計(jì),則

Ht≌|h4|—hv4+hv6風(fēng)機(jī)靜壓Hs=|h4|—hv4(3)Ht、HN、hR之間的關(guān)系綜合上述兩式:

Ht=|h4|-hv4+hRd+hv6=(hR14+hv4-HN)-hv4+hRd+hv6=hR14+hRd+hv6-HN

即Ht+HN=hR14+hRd+hv6表明:扇風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和自然風(fēng)壓聯(lián)合作用,克服礦井和擴(kuò)散器的阻力,以及擴(kuò)器出口動(dòng)能損失。第21頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、壓入式通風(fēng)的系統(tǒng)對(duì)1、2兩斷面列伯努力方程得:hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1)-(P2+hv2+ρm2gZ2)∵邊界條件及1、2同標(biāo)高:∴P2=P02=P01故有:P1-P2=P1-P01=h1ρm1gZ1-ρm2gZ2=HN故上式可寫(xiě)為hR12=h1+hV1-hv2+HN即h1=hR12+hv2-hV1-HN又Ht=Pt1-Pt1’=Pt1-P01

=P1+hv1-P01=h1+hv1同理可得:

Ht+HN=hR12+hv21z22h1ρm1ρm21’1第22頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月三、通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線(xiàn)

1、工況點(diǎn):當(dāng)風(fēng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速、在風(fēng)阻R的管網(wǎng)上工作時(shí)、可測(cè)算出一組工作參數(shù)(風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、功率N、和效率η),這就是該風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)風(fēng)阻為R時(shí)的工況點(diǎn)。

2、個(gè)體特性曲線(xiàn):不斷改變R,得到許多的Q、H、N、η。以Q為橫坐標(biāo),分別以H、N、η為縱坐標(biāo),將同名的點(diǎn)用光滑的曲線(xiàn)相連,即得到個(gè)體特性曲線(xiàn)。3、通風(fēng)機(jī)裝置:把外接擴(kuò)散器看作通風(fēng)機(jī)的組成部分,總稱(chēng)之為通風(fēng)機(jī)裝置。

4、通風(fēng)機(jī)裝置的全壓Htd:擴(kuò)散器出口與風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的全壓之差,與風(fēng)機(jī)的全壓Ht之關(guān)系為:式中hd━━擴(kuò)散器阻力。5、通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓Hsd:第23頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月6、Hs和Hsd的關(guān)系∵Hs=Ht-h(huán)vd而∴只有當(dāng)hd+hVd<hV

時(shí),才有Hsd>Hs,即通風(fēng)機(jī)裝置阻力與其出口動(dòng)能損失之和小于通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失時(shí),通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓才會(huì)因加擴(kuò)散器而有所提高,即擴(kuò)散器起到回收動(dòng)能的作用。7、Ht、Htd、Hs和Hsd

之間的關(guān)系圖QHHt-QHtd-QHS-QHsd-Q第24頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月8、離心式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線(xiàn)

特點(diǎn):(1)離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線(xiàn)駝峰不明顯,且隨葉片后傾角度增大逐漸減小,其風(fēng)壓曲線(xiàn)工作段較軸流式風(fēng)機(jī)平緩;(2)當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻作相同量的變化時(shí),其風(fēng)量變化比軸流式風(fēng)機(jī)要大。(3)離心式風(fēng)機(jī)的軸功率N隨Q增加而增大,只有在接近風(fēng)流短路時(shí)功率才略有下降。風(fēng)機(jī)開(kāi)啟方式:離心式風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)將風(fēng)硐中的閘門(mén)全閉,待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門(mén)逐漸打開(kāi)。說(shuō)明:(1)離心式風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線(xiàn)。(2)當(dāng)供風(fēng)量超過(guò)需風(fēng)量過(guò)大時(shí),常常利用閘門(mén)加阻來(lái)減少工作風(fēng)量,以節(jié)省電能。H/daPaQ/m3/sN/kW

/%HtHSN

t

S第25頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9、軸流式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線(xiàn)

特點(diǎn):(1)軸流式風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線(xiàn)一般都有馬鞍形駝峰存在。(2)駝峰點(diǎn)D以右的特性曲線(xiàn)為單調(diào)下降區(qū)段,是穩(wěn)定工作段;(3)點(diǎn)D以左是不穩(wěn)定工作段,產(chǎn)生所謂喘振(或飛動(dòng))現(xiàn)象;(4)軸流式風(fēng)機(jī)的葉片裝置角不太大時(shí),在穩(wěn)定工作段內(nèi),功率隨Q增加而減小。

風(fēng)機(jī)開(kāi)啟方式:軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻最?。ㄩl門(mén)全開(kāi))時(shí)啟動(dòng),以減少啟動(dòng)負(fù)荷。

說(shuō)明:軸流式風(fēng)機(jī)給出的大多是靜壓特性曲線(xiàn)。HtHs

t

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/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDBRM第26頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月三、無(wú)因次系數(shù)與類(lèi)型特性曲線(xiàn)(一)無(wú)因次系數(shù)⒈通風(fēng)機(jī)的相似條件

比例系數(shù):兩個(gè)通風(fēng)機(jī)相似是指氣體在風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)過(guò)程相似,或者說(shuō)它們之間在任一對(duì)應(yīng)點(diǎn)的同名物理量之比保持常數(shù),這些常數(shù)叫相似常數(shù)或比例系數(shù)。

幾何相似是風(fēng)機(jī)相似的必要條件,動(dòng)力相似則是相似風(fēng)機(jī)的充分條件。2、無(wú)因次系數(shù)(1)壓力系數(shù)

同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的全壓和靜壓系數(shù)均為一常數(shù),可用下式表示:

式中:u為圓周速度,為壓力系數(shù)。(2)流量系數(shù)第27頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(3)功率系數(shù)風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算公式中的H和Q分別上式代入得:同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的效率相等,功率系數(shù)為常數(shù)。、、三個(gè)參數(shù)都不含有因次,因此叫無(wú)因次系數(shù)。(二)類(lèi)型特性曲線(xiàn)根據(jù)風(fēng)機(jī)模型的幾何尺寸、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)時(shí)所得的工況參數(shù)Q、H、N和η。利用上三式計(jì)算出該系列風(fēng)機(jī)的、、和η。然后以為橫坐標(biāo),以、和η為縱坐標(biāo),繪出--和η-曲線(xiàn),此曲線(xiàn)即為該系列風(fēng)機(jī)的類(lèi)型特性曲線(xiàn),見(jiàn)書(shū)P67圖4-4-6和圖4-4-7第28頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月四、比例定律與通用特性曲線(xiàn)1、比例定律同類(lèi)型風(fēng)機(jī)它們的壓力H、流量Q和功率N與其轉(zhuǎn)速n、尺寸D和空氣密度ρ成一定比例關(guān)系,這種比例關(guān)系叫比例定律。將轉(zhuǎn)速u(mài)=πDn/60代入無(wú)因次系數(shù)關(guān)系式得:對(duì)于1、2兩個(gè)相似風(fēng)機(jī)而言,∴第29頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、通用特性曲線(xiàn)根據(jù)比例定律,把一個(gè)系列產(chǎn)品的性能參數(shù)H、Q、n、D、N、和等相互關(guān)系同畫(huà)在一個(gè)坐標(biāo)圖上,叫通用曲線(xiàn)第30頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月例題某礦使用主要通風(fēng)機(jī)為4-72-11№20B離心式風(fēng)機(jī),圖上給出三種不同轉(zhuǎn)速n的Ht--Q曲線(xiàn)。轉(zhuǎn)速為n1=630r/min,風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻R=0.0547×9.81=0.53657N.s2/m8,工況點(diǎn)為M0(Q=58m3/s,Ht=1805Pa),后來(lái),風(fēng)阻變?yōu)镽’=0.7932N.s2/m8,礦風(fēng)量減小不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,擬采用調(diào)整轉(zhuǎn)速方法保持風(fēng)量Q=58m3/s,求轉(zhuǎn)速調(diào)至多少?解:同型號(hào)風(fēng)機(jī),故其直徑相等。由比例定律有:

n2=n1Q2/Q1

=630×58/51.5=710r/min

即轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)至n2=710r/min,可滿(mǎn)足供風(fēng)要求。M0QHn=630n=710n=560R=0.5367R’=0.7932M15851.5第31頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一、工況點(diǎn)的確定方法工況點(diǎn):風(fēng)機(jī)在某一特定轉(zhuǎn)速和工作風(fēng)阻條件下的工作參數(shù),如Q、H、N和η等,一般是指H和Q兩參數(shù)。求風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的方法:1、圖解法

理論依據(jù)是:風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線(xiàn)的函數(shù)式為H=f(Q),管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線(xiàn)函數(shù)式是h=RQ2,風(fēng)機(jī)風(fēng)壓H是用以克服阻力h,所以H=h,因此兩曲線(xiàn)的交點(diǎn),即兩方程的聯(lián)立解??梢?jiàn)圖解法的前提是風(fēng)壓與其所克服的阻力相對(duì)應(yīng)。

方法:在風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性(H─Q)曲線(xiàn)的坐標(biāo)上,按相同比例作出工作管網(wǎng)的風(fēng)阻曲線(xiàn),與風(fēng)壓曲線(xiàn)的交點(diǎn)之坐標(biāo)值,即為通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓和風(fēng)量。通過(guò)交點(diǎn)作Q軸垂線(xiàn),與N─Q和η─Q曲線(xiàn)相交,交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為風(fēng)機(jī)的軸功率N和效率η。第32頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月若使用廠(chǎng)家提供的不加外接擴(kuò)散器的靜壓特性曲線(xiàn)Hs─Q,則要考慮安裝擴(kuò)散器所回收的風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能的影響,此時(shí)所用的風(fēng)阻RS應(yīng)小于Rm,即

式中Rv──相當(dāng)于風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失的風(fēng)阻,SV──風(fēng)機(jī)出口斷面,即外接擴(kuò)散器入口斷面;Rd──擴(kuò)散器風(fēng)阻;RVd──相當(dāng)于擴(kuò)散器出口動(dòng)能損失的風(fēng)阻,SVd──為擴(kuò)散器出口斷面。若使用通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線(xiàn)Ht─Q,則需用全壓風(fēng)阻Rt作曲線(xiàn),且若使用通風(fēng)機(jī)裝置全壓特性曲線(xiàn)Htd─Q,則裝置全壓風(fēng)阻應(yīng)為Rtd,且應(yīng)當(dāng)指出,在一定條件下運(yùn)行時(shí),不論是否安裝外接擴(kuò)散器,通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線(xiàn)是唯一的,而通風(fēng)機(jī)裝置的全壓和靜壓特性曲線(xiàn)則因所安擴(kuò)散器的規(guī)格、質(zhì)量而有所變化。第33頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

2、解方程法隨著電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算已成為可能。風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線(xiàn)可用下面多項(xiàng)式擬合式中a1、a2、a3──曲線(xiàn)擬合系數(shù)。對(duì)于某一特定礦井,可列出通風(fēng)阻力方程

式中R為通風(fēng)機(jī)工作管網(wǎng)風(fēng)阻。聯(lián)立上述兩方程,即可得到風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)。第34頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二、通風(fēng)機(jī)工點(diǎn)的合理工作范圍1、從經(jīng)濟(jì)角度,通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不低于60%。2、從安全角度,工況點(diǎn)必須位于駝峰點(diǎn)右側(cè),單調(diào)下降的直線(xiàn)段。3、實(shí)際工作風(fēng)壓不得超過(guò)最高風(fēng)壓的90%。4、風(fēng)機(jī)的運(yùn)輪轉(zhuǎn)速不得超過(guò)額定轉(zhuǎn)速。三、主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)調(diào)節(jié)工點(diǎn)調(diào)節(jié)方法主要有:1、改變風(fēng)阻特性曲線(xiàn)當(dāng)風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)不變時(shí),改變工作風(fēng)阻,工況點(diǎn)沿風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)移動(dòng)。

ABCD上下右左0.60.650.7153045Q/m3/sH/PaR1R1’R1”MM’M”QQ’Q”HH’H”第35頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月1)增風(fēng)調(diào)節(jié)。為了增加礦井的供風(fēng)量,可以采取下列措施:(1)減少礦井總風(fēng)阻。(2)當(dāng)?shù)孛嫱獠柯╋L(fēng)較大時(shí),可以采取堵塞地面的外部漏風(fēng)措施。2)減風(fēng)調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過(guò)大時(shí),應(yīng)進(jìn)行減風(fēng)調(diào)節(jié)。其方法有:(1)增阻調(diào)節(jié)。(2)對(duì)于軸流式通風(fēng)機(jī),可以用增大外部漏風(fēng)的方法,減小礦井風(fēng)量。⒉、改變風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)這種調(diào)節(jié)方法的特點(diǎn)是礦井總風(fēng)阻不變,改變風(fēng)機(jī)特性,工況點(diǎn)沿風(fēng)阻特性曲線(xiàn)移動(dòng)。nn1n2MM1M2QQ2Q1HH1H2QH第36頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月調(diào)節(jié)方法有:1)軸流風(fēng)機(jī)可采用改變?nèi)~片安裝角度達(dá)到增減風(fēng)量的目的。2)裝有前導(dǎo)器的離心式風(fēng)機(jī),可以改變前導(dǎo)器葉片轉(zhuǎn)角進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。3)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。無(wú)論是軸流式風(fēng)機(jī)還是離心式風(fēng)機(jī)都可采用。調(diào)節(jié)的理論依據(jù)是相似定律,即

(1)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。(2)利用傳動(dòng)裝置調(diào)速。調(diào)節(jié)方法的選擇,取決于調(diào)節(jié)期長(zhǎng)短、調(diào)節(jié)幅度、投資大小和實(shí)施的難易程度。調(diào)節(jié)之前應(yīng)擬定多種方案,經(jīng)過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。選用時(shí),還要考慮實(shí)施的可能性。有時(shí),可以考慮采用綜合措施。第37頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上風(fēng)機(jī)在同一管網(wǎng)上工作。叫風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類(lèi)。一、風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作一個(gè)風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過(guò)一段巷道(或管道)聯(lián)結(jié)到另一個(gè)風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),稱(chēng)為風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。特點(diǎn):1、通過(guò)管網(wǎng)的總風(fēng)量等于每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,即Q=Q1=Q2。2、總風(fēng)壓等于兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓之和,即H=H1+H2

。(一)、兩臺(tái)風(fēng)壓特性曲線(xiàn)不同風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作分析1、串聯(lián)風(fēng)機(jī)的等效特性曲線(xiàn)。

作圖方法:按風(fēng)量相等,風(fēng)壓疊加的原則。F1F2第38頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。在風(fēng)阻為R管網(wǎng)上風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作,各風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)按下述方法求得:在等效風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)Ⅰ+Ⅱ上作管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線(xiàn)R1,兩者交點(diǎn)為M0,過(guò)M0作橫坐標(biāo)垂線(xiàn),分別與曲線(xiàn)Ⅰ和Ⅱ相交于M1和M2,此兩點(diǎn)即是兩風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。效果分析:用等效風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機(jī)的F2單獨(dú)工作產(chǎn)生風(fēng)量QⅡ之差表示。(1)R=R1>R’,工況點(diǎn)位于A點(diǎn)以上,ΔQ=Q-QⅡ>0,則表示串聯(lián)有效;(2)R=R’工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合,ΔQ=Q’-Q’Ⅱ=0,則串聯(lián)無(wú)增風(fēng);(3)R=R”<R’,工況點(diǎn)位于A點(diǎn)以下,ΔQ=Q”-Q”Ⅱ<0,則表示串聯(lián)有害。F1F2F1+F2R1M0M2M1QR’QⅡR”HQQ”ⅡQ’Q”AH2H1M’2M”2H’H”第39頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(二)、風(fēng)壓特性曲線(xiàn)相同風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作兩臺(tái)特性曲線(xiàn)相同的風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。由圖可見(jiàn),臨界點(diǎn)A位于Q軸上。這就意味著在整個(gè)合成曲線(xiàn)范圍內(nèi)串聯(lián)工作都是有效的,不過(guò)工作風(fēng)阻不同增風(fēng)效果不同而已。

結(jié)論:1、風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作適用于因風(fēng)阻大而風(fēng)量不足的管網(wǎng);2、風(fēng)壓特性曲線(xiàn)相同的風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作較好;3、串聯(lián)合成特性曲線(xiàn)與工作風(fēng)阻曲線(xiàn)相匹配,才會(huì)有較好的增風(fēng)效果。4、串聯(lián)工作的任務(wù)是增加風(fēng)壓,用于克服管網(wǎng)過(guò)大阻力,保證按需供風(fēng)。HQⅠ/ⅡHMAⅠ+ⅡR1QHQ1R2Q’Q2第40頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(三)、風(fēng)機(jī)與自然風(fēng)壓串聯(lián)工作1、自然風(fēng)壓特性自然風(fēng)壓特性是指自然風(fēng)壓與風(fēng)量之間的關(guān)系。自然風(fēng)壓隨風(fēng)量增大略有增大。風(fēng)機(jī)停止工作時(shí)自然風(fēng)壓依然存在。故一般用平行Q軸的直線(xiàn)表示自然風(fēng)壓的特性。2、自然風(fēng)壓對(duì)風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)影響自然風(fēng)壓對(duì)機(jī)械風(fēng)壓的影響,類(lèi)似于兩個(gè)風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。

結(jié)論:當(dāng)自然風(fēng)壓為正時(shí),機(jī)械風(fēng)壓與自然風(fēng)壓共同作用克服礦井通風(fēng)阻力,使風(fēng)量增加;當(dāng)自然風(fēng)壓為負(fù)時(shí),成為礦井通風(fēng)阻力。M1M’1QHⅠ+ⅡM”2M”Q1Q”2ⅠⅡⅡQMRHH’1H”2Ⅰ+ⅡH”1第41頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

二、通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過(guò)一段巷道連結(jié)在一起工作叫通風(fēng)機(jī)并聯(lián)。風(fēng)機(jī)并聯(lián)分為:集中并聯(lián)和對(duì)角并聯(lián)之分。(一)集中并聯(lián)

特點(diǎn):(1)、H=H1=H2(2)、Q=Q1+Q21、風(fēng)壓特性曲線(xiàn)不同風(fēng)機(jī)集中并聯(lián)工作1)作圖方法

原則:風(fēng)壓相等,風(fēng)量相加的原則。

方法:根據(jù)上述原則在同一坐標(biāo)系中將兩條風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)(I,II)合成。F1F2Q1Q2Q第42頁(yè),課件共48頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2)工況分析用并聯(lián)等效風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機(jī)的F1單獨(dú)工作產(chǎn)生風(fēng)量Q1之差來(lái)分析Ⅰ+Ⅱ合成曲線(xiàn)與Ⅰ風(fēng)機(jī)曲線(xiàn)交點(diǎn),臨界點(diǎn)A,R’臨界風(fēng)阻(A)當(dāng)工作風(fēng)阻R=R時(shí),工況點(diǎn)位于A點(diǎn)右下側(cè),ΔQ=Q-Q1>0,并聯(lián)有效;(B)當(dāng)工作風(fēng)阻R=R’時(shí),工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合,ΔQ=Q-Q1=0,并聯(lián)增風(fēng)無(wú)效;(C)當(dāng)工作風(fēng)阻R=R”>R’時(shí),工況點(diǎn)位于A點(diǎn)左上側(cè),ΔQ=Q-Q1<0,并聯(lián)有害。QRMM1

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