矿井通风阻力计算方法

1、矿井通风阻力第一节 通风阻力产生的原因 当空气沿井巷运动时， 由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的 阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力 （ 也称为沿程阻力 ）和局部阻力。一、风流流态（以管道流为例） 同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当 流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层 流（ 或滞流） 。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生 变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流 （或湍流 ）。（ 降低风速的原因 ）（ 二 ） 、巷道风速分布由于空气的粘性和井巷壁

2、面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。 在同一巷道断面上存在层流区和紊区，在贴近壁面处仍存在层流运动薄 层，即层流区。在层流区以外，为紊流区。从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐 增大，呈抛物线分布。巷壁愈光滑，断面上风速分布愈均匀。第二节 摩擦阻力与局部阻力的计算一、摩擦阻力 风流在井巷中作沿程流动时， 由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间 的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力 （也叫沿程阻力 ）。由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失（能量损失）来反 映的摩擦阻力可用下式来计算：2Hf = L/d 2/2 pa 摩擦阻力系数。L风道长度， md圆形风管直径，非圆形管用当量直径；空气密度

3、， kg/m3断面平均风速， m/s；1、层流摩擦阻力：层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比。 因井下多为紊流，故不详细叙述。2、紊流摩擦阻力：对于紊流运动，井巷的摩擦阻力计算式为：Hf = LU/S3Q2 =RfQ2 pa3Rf = LU/S3摩擦阻力系数， 单位 kgf s2/m4 或 Ns2/m4，kgf s2/m4=9.8Ns2/m4L、 U巷道长度、周长，单位 m；S巷道断面积， m2Q风量，单位 m/sRf 摩擦风阻，对于已给定的井巷， L，U，S 都为已知数，故可把上式 中的， L，U，S 归结为一个参数 Rf ，其单位为： kg/m7 或 N s2/m83、井巷摩擦阻力

4、计算方法新建矿井：查表得 h f Rf生产矿井：已测定的 hf Rf ， 再由 h f Rf二、局部阻力由于井巷断面，方向变化以及分岔或汇合等原因， 使均匀流动在局部地区 受到影响而破坏， 从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能 量损失，这种阻力称为局部阻力。 由于局部阻力所产生风流速度场分布的变 化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。1、几种常见的局部阻力产生的类型：（1）、突变 紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主 流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失。（2）、渐变主要是由于沿流动方向出现减速增压现象， 在边壁附近产生涡漩。因为压 差

5、的作用方向与流动方向相反， 使边壁附近，流速本来就小， 趋于 0， 在这些 地方主流与边壁面脱离，出现与主流相反的流动，面涡漩。（3）、转弯处 流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现减速增压，出现涡漩。（4）、分岔与会合上述的综合：局部阻力的产生主要是与涡漩区有关，涡漩区愈大，能量损失愈多，局部 阻力愈大。二、局部阻力的计算 不同类型的局部阻力计算公式基本一致，但系数取值不一样， 在实际设计 计算中，局部阻力取巷道摩擦总阻力的 20%。第三节 矿井通风阻力的 计算步骤 一、阻力计算路线确定1、根据矿井通风流程和风量大小，确定阻力最大和最小的路线。通风路 线中，不得有人为增阻调风的通风设施。

6、2、依照确定的阻力计算的路线，对各节点进行编号。二、数据收集1、计算各用风地点需风量及矿井总需风量，然后确定计算路线中各巷道 通过风量。2、根据矿井实际情况，对计算路线中各巷道断面积、长度、周长、摩擦 阻力系数进行取值。三、计算矿井通风阻力1、计算摩擦阻力Hf = LU/S3Q2 =RfQ2 pa3Rf = LU/S3摩擦阻力系数，单位 kgf s 2/m4或 Ns2/m4，kgf s2/m4=9.8Ns2/L、 U巷道长度、周长，单位 m；S巷道断面积， m2Q风量，单位 m/sRf 摩擦风阻，对于已给定的井巷， L，U，S 都为已知数，故可把上式 中的， L，U，S 归结为一个参数 Rf

7、，其单位为： kg/m7 或 N s2/m8 2、计算局部阻力HL =0.2 H f3、计算矿井总阻力Ht = H f + H L + HRat + H NHRat扇风机附属装置（风峒、扩散器等）的阻力，一般取20mmHN矿井自然风压，我们公司矿井一般取 10mm4、计算矿井等积孔A = 0.38Q/H t0。5 Q矿井总排风量，单位立方米 / 秒 Ht 矿井总阻力，单位毫米水柱第四节 降低矿井通风阻力措施降低矿井通风阻力，对保证矿井安全生产和提高经济效益都具有重要意 义。一、降低井巷摩擦阻力措施1、减小摩擦阻力系数。2、保证有足够大的井巷断面。在其它参数不变时， 井巷断面扩大 33%，Rf 值可减少 50%。3、选用周长较小的井巷。在井巷断面相同的条件下，圆形断面的周长最 小，拱形断面次之，矩形，梯形断面的周长较大。4、减少巷道长度。5、避免巷道内风量过于集中。二、降低局部阻力措施局部阻力与值成正比，与断面的平方成反比。因此，为降低局部阻力， 应尽量避