礦井通風(fēng)與安全中國(guó)礦業(yè)大學(xué)課件第四章通風(fēng)動(dòng)力(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 12212121 )()(DDnnhh ?????上式表明：通風(fēng)機(jī)的風(fēng)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 。 5213212121 )()(DDnnNN ?????上式表明：通風(fēng)機(jī)的功率和空氣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 。 46 1212221112211121???NQhNQhNQhNQh??22122121 )()(DDnn????? 321 )(DDnn? 51231212 )()(DDnn????上式表明：同類型通風(fēng)機(jī)，它們對(duì)應(yīng)工作點(diǎn)的效率相等。 47 二 、 同類型通風(fēng)機(jī)比例定律的應(yīng)用 應(yīng)用比例定律的公式 ， 可以根據(jù)一臺(tái)通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線推算 、 繪制轉(zhuǎn)數(shù) ， 葉輪直徑和空氣重率都不相同的另一臺(tái)同類型通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線 。 例如 ， 已知某軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角為30176。 ， 轉(zhuǎn)數(shù) n1＝ 1500轉(zhuǎn) /分時(shí)的特性曲線 ， 如圖所示 。 當(dāng)其它條件不變時(shí) ， 利用比例定律可得轉(zhuǎn)數(shù)為n2＝ 1000轉(zhuǎn) /分時(shí)的特性曲線 。 其方法是：先在 n1特性曲線上取 4……等各點(diǎn) ， 并將各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的 hfs Qf Nf1和 η1等值記錄下來 ， 根據(jù)比例定律求得各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的 hfs Qf Nf2 、 η2等值 ， 在同一坐標(biāo)圖上描得各點(diǎn) ， 并連接成 hfs2一 Qf Nf2一 Qf2和 η2一 Qf2曲線 。 即圖中的 n2曲線 。 48 return 49 通風(fēng)機(jī)的類型特性曲線 應(yīng)用上述比例定律 ， 可以根據(jù)模型試驗(yàn)所得的結(jié)果 ， 繪制同類型通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線 。 但是 ，當(dāng)通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和葉輪直徑都改變時(shí) ， 則上述個(gè)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(shí)也無法對(duì)不同類型的通風(fēng)機(jī)進(jìn)行比較 。為了簡(jiǎn)化特性曲線 ， 常常采用通風(fēng)機(jī)的 類型特性曲線 。 類型特性曲線與個(gè)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(fēng)機(jī)的工作特性 。 類型特性曲線用途： 1． 使通風(fēng)機(jī)的特性曲線簡(jiǎn)化； 2． 可以選取最有利的通風(fēng)機(jī)； 3． 可以比較不同類型的通風(fēng)機(jī)的工作性能 。 50 一 、 通風(fēng)機(jī)類型特性曲線的參數(shù) 由比例定律得出 。因通風(fēng)機(jī)葉片外緣的圓周速度 u為： 式中 D——葉輪外徑 ， m； n——葉輪轉(zhuǎn)數(shù) ， 轉(zhuǎn) /min 空氣密度 ρ＝ γ/g， 將上式代入 得： 式中 ——通風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù) ， 無因次 。 60Dnu ??221121nDnDuu ?2212212121 )()(DDnnhh ?????c ons tHuhuh ???22222111??H51 根據(jù)式： 可得： 引入 得： 式中 ——通風(fēng)機(jī)的流量系數(shù) ， 無因次 。 3212121 )(DDnn??32223111DnQDnQ ?22221211uDQuDQ ?60Dnu ??c o n s tQuDQuDQ???2222121144??Q52 由式 得： 即： 或： 式中 ——通風(fēng)機(jī)的功率系數(shù) ， 無因次 。 此外通風(fēng)機(jī)效率和各系數(shù)的關(guān)系為： 523222513111DnNDnN???5213212121 )()(DDnnNN ?????223222213111DuNDuN???c o n s tNuDNuDN???32222231121144????NNQH ???53 要繪出某一類型的風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的相似模型試驗(yàn)獲得 ， 即將扇機(jī)模型與試驗(yàn)管道相連接運(yùn)轉(zhuǎn) ， 并利用試驗(yàn)管道依次調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn) ， 然后依次算出各工況點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的 、 值 。 如以 橫坐標(biāo) ， 為縱坐標(biāo) ，將各工況點(diǎn)所對(duì)應(yīng) 、 各值繪于同一坐標(biāo)紙上 ， 并連各點(diǎn)即為該通風(fēng)機(jī)類型特性曲線中的 — 曲線 。 同樣可得 — 曲線和 η— 曲線 。 同樣 ， 有了某類通風(fēng)機(jī)的類型特性曲線 ， 就可推算出此類型通風(fēng)機(jī)中某種機(jī)號(hào) (即葉輪徑 D為已知 )， 以某一轉(zhuǎn)數(shù) (即 n為已知 )運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的個(gè)體特性曲線 。 2uhH??uD24?? 324uDNN??? NQH ???二、通風(fēng)機(jī)類型特性曲線的應(yīng)用 HH HHN Q QHQ54 下圖分別為 472和 462型離心式風(fēng)機(jī)的類型特性曲線 。 通過比較可以看出； 472型風(fēng)機(jī)的工作范圍大，效率高。因此， 462通風(fēng)機(jī)被 472型所代替而不再生產(chǎn)。 55 利用類型特性曲線選擇最優(yōu)通風(fēng)機(jī)的方法是： 首先 ， 根據(jù)已知的礦井最大風(fēng)壓 hmax計(jì)算動(dòng)輪的圓周速度： 由： 得： ， m/s 式中 ——風(fēng)壓系數(shù) ， 采用類型曲線中效率最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值 ， 對(duì)于 472型離心式通風(fēng)機(jī) ， ＝ ；對(duì)于 G473型離心式通風(fēng)機(jī) ， =；對(duì)于 70B2型軸流式通風(fēng)機(jī) ， 二級(jí)動(dòng)輪的： ＝ ， 一級(jí)動(dòng)輪的： ＝ 。 其它符號(hào)意義同前 。 2m a xuhH?? Hhu?m a x?HHHHH56 其次 ， 根據(jù)已知的風(fēng)量 Q和圓周速度 u， 計(jì)算最優(yōu)動(dòng)輪直徑 。 因 故有： ， m 式中 ——流量系數(shù) ， 采用類型曲線中效率最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值 ， 對(duì)于 472型離心式通風(fēng)機(jī)： ＝ ；對(duì)于 G473型離心式通風(fēng)機(jī) ， =；對(duì)于 70B2型軸流式通風(fēng)機(jī)： ＝ 。 根據(jù)計(jì)算的 D值 ， 在通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品目錄中選擇接近此值的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)輪直徑 (即機(jī)號(hào) )。 第三 ， 根據(jù)動(dòng)輪直徑 D和圓周速度 u， 計(jì)算所需轉(zhuǎn)數(shù)n： uD24??uD?4?57 通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn) 兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的通風(fēng)機(jī)同時(shí)對(duì)風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行工作 ，叫做通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合作業(yè)或聯(lián)合運(yùn)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(fēng)機(jī)的串聯(lián)作業(yè) 當(dāng)通風(fēng)網(wǎng)路的阻力較大 ， 一臺(tái)通風(fēng)機(jī)不能滿足需要時(shí) ， 應(yīng)采用通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作 。 礦井主扇作串聯(lián)工作的較少 ， 一般用于長(zhǎng)距離掘進(jìn)通風(fēng) 。 通風(fēng)機(jī)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(jìn)行分析 。 58 兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)的特性曲線分別為 Ⅰ 和 Ⅱ ， 網(wǎng)路的總風(fēng)阻為 R1。 通風(fēng)機(jī)作串聯(lián)工作時(shí) ， 通過兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量必然相等 ， 而風(fēng)壓則相加 。因此 ， 兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)的合成曲線可按 “ 風(fēng)量相等 ，風(fēng)壓相加 ” 的原則 ， 在等風(fēng)量線 l1， l2… … 上將曲線 Ⅰ 和 Ⅱ 的縱坐標(biāo)相加 ， 連接各點(diǎn)即為合成特性曲線 Ⅲ ， 它與風(fēng)阻曲線 R1的交點(diǎn) M0， 即為聯(lián)合工況點(diǎn) 。 與 M0所對(duì)應(yīng)的 Q0為通風(fēng)網(wǎng)路的總風(fēng)量 ， 且 Q0＝ QⅠ ＝ QⅡ ； 網(wǎng)路的總風(fēng)壓為 h0。 由 M0引垂直線交曲線 Ⅰ 于 MⅠ ， 交曲線 Ⅱ 于 MⅡ ， 與 MI、MⅡ 所對(duì)應(yīng)的風(fēng)壓為 hft1和 hft2， 顯然有： h0＝ hft1＋ hft2。 59 60 若通風(fēng)機(jī) Ⅰ 和 Ⅱ 單獨(dú)工作 ， 則其工況點(diǎn)分別為 M39。Ⅰ 和 M39。Ⅱ ， 這時(shí)其風(fēng)壓分別為 h39。Ⅰ 和 h39。Ⅱ ，風(fēng)量分別為 Q39。Ⅰ 和 Q39。Ⅱ 。 可見 ， Q0QⅠ ， Q0QⅡ ，說明串聯(lián)工作效果較好 ， 這種情況在網(wǎng)路風(fēng)阻 R越大時(shí) ， 越顯著 。 所以 ， 通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作 ， 適合于通風(fēng)阻力