第05章 矿井通风网络中风量分配与调节 - 调整

1、第05章 矿井通风网络中风量分配与调节1第05章 矿井通风网络中风量分配与调节2本章主要内容和学习重点本章主要内容和学习重点l 风量分配基本定律（三大定律三大定律）（重点）（重点） l 网络图及网络特性 简单网络 角联及复杂网络l 矿井矿井风量调节风量调节（重点）重点）第05章 矿井通风网络中风量分配与调节3己二煤柱风巷己二煤柱风巷新东大巷己二煤柱机巷东区轨道联络巷己二煤柱机巷9 - 1 0戊采面177 . 1 停 采 线东区出煤上山用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线线、点点及其属性属性组成的系统，称为通风网络通风网络。第05章 矿井通风网络中风量分配与调节4第5.1节

2、 风量分配基本定律矿井通风网络与网络图矿井通风网络与网络图(1)分支（边、弧）分支（边、弧）：表示一：表示一段通风井巷的有向线段，线段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷中的风流段的方向代表井巷中的风流方向。每条分支可有一个编方向。每条分支可有一个编号，称为分支号。号，称为分支号。(2)节点（结点、顶点）节点（结点、顶点）：是：是两条或两条以上分支的交点。两条或两条以上分支的交点。 1)矿井通风网络矿井通风网络（几个概念）（几个概念）523414236517第05章 矿井通风网络中风量分配与调节5(3)路（通路、道路）路（通路、道路）：是由若干条方向相同的：是由若干条方向相同的分支首尾相连而

3、成的线路。如图中分支首尾相连而成的线路。如图中125、1246和和136等均是通路。等均是通路。第5.1节 风量分配基本定律矿井通风网络与网络图矿井通风网络与网络图(4)回路：回路：由两条或两条以上分支首尾相连形成由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。如图中的闭合线路称为回路。如图中243、2563和和1367。1)矿井通风网络矿井通风网络(5)树：树：是指是指任意两节点间任意两节点间至少存在一条通路但至少存在一条通路但不含回路不含回路的一类特殊图。由于这类图的几何形状的一类特殊图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树枝。包含与树相似，故得名。树中的分支称为树枝

4、。包含通风网络的全部节点的树称为其通风网络的全部节点的树称为其生成树生成树，简称树。，简称树。523414236517第05章 矿井通风网络中风量分配与调节62)矿井通风网络图矿井通风网络图- 特点：特点： (1)通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置与分支线的形状可以任意改变。与分支线的形状可以任意改变。 (2)能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算的能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算的基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件。基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件。第5.1节

5、 风量分配基本定律矿井通风网络与网络图矿井通风网络与网络图第05章 矿井通风网络中风量分配与调节72)矿井通风网络图矿井通风网络图-绘制步骤：绘制步骤： 节点编号节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。 绘制草图绘制草图 在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线）连接有风流连在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线）连接有风流连通的节点。通的节点。 图形整理图形整理 按照正确、美观的原则对网络图进行修改。按照正确、美观的原则对网络图进行修改。第5.1节 风量分配基本定律矿井通风网络与网络图矿井通风网络与网络图第05章 矿井通

6、风网络中风量分配与调节82)矿井通风网络图矿井通风网络图- 绘制原则：绘制原则： 1)用风地点并排布置在网络图用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回中部，进风节点位于其下边；回风节点在网络图的上部，风机出风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部；口节点在最上部； 2)分支方向基本都应由下至上；分支方向基本都应由下至上； 3)分支间的交叉尽可能少；分支间的交叉尽可能少； 4)网络图总的形状基本为网络图总的形状基本为“椭椭圆圆”形。形。 5)合并节点，某些距离较近、合并节点，某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为阻力很小的几个节点，可简化为一个节点。一个节点。 6)并分支，并联

7、分支可合并为并分支，并联分支可合并为一条分支。一条分支。第5.1节 风量分配基本定律矿井通风网络与网络图矿井通风网络与网络图第05章 矿井通风网络中风量分配与调节9三大定律：三大定律：第5.1节 风量分配基本定律节点风量平衡定律节点风量平衡定律回路风压平衡定律回路风压平衡定律能量平衡定律能量平衡定律阻力定律阻力定律风量平衡定律风量平衡定律第05章 矿井通风网络中风量分配与调节10 风量平衡定律是指在风量平衡定律是指在稳态通风稳态通风条件下，单位时间流入某节点的空气质量等于流出条件下，单位时间流入某节点的空气质量等于流出该节点的空气质量；或者说，流入与流出某节点的各分支的质量流量的代数和等于零，

8、该节点的空气质量；或者说，流入与流出某节点的各分支的质量流量的代数和等于零，即：即： 0iM第5.1节 风量分配基本定律风量平衡定律风量平衡定律 若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的体积流若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的体积流量（风量）的代数和等于零。量（风量）的代数和等于零。16523图图a如图如图a a，节点，节点4 4处的风量平衡处的风量平衡方程为：方程为：2178356图图b如图如图b所示，回路所示，回路2-4-5-7-2的各邻的各邻接分支的风量满足如下关系：接分支的风量满足如下关系：第05章 矿井通风网络中风量分配与调节11假设：一般地，回路中分支

9、风流方向为顺时针时，其阻力取假设：一般地，回路中分支风流方向为顺时针时，其阻力取“”，逆时针时，逆时针时，其阻力取其阻力取“”。0Rih02436RRRRhhhh第5.1节 风量分配基本定律能量平衡定律能量平衡定律 1）无动力源（）无动力源（Hn Hf）任一回路中，各分支阻力的代数和为零，即：任一回路中，各分支阻力的代数和为零，即：如图，对回路如图，对回路2-3-4-6不考虑自然风压时有不考虑自然风压时有： 2）有动力源）有动力源 设风机风压设风机风压Hf，自然风压，自然风压HN。如图，对回路。如图，对回路1-2-3-4-5-1中有：中有：54321RRRRRNfhhhhhHH即：能量平衡定律

10、是指在任一闭合回路中，各分支的通风即：能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通风阻力代数和等于该回路中自然风压与通风机风压的代数和。阻力代数和等于该回路中自然风压与通风机风压的代数和。 23456123456第05章 矿井通风网络中风量分配与调节12巷道的阻力与巷道的风阻成正比，与巷道风量的平方成正比。巷道的阻力与巷道的风阻成正比，与巷道风量的平方成正比。2RQh 第5.1节 风量分配基本定律阻力定律阻力定律巷道阻力巷道阻力巷道风阻巷道风阻巷道风量巷道风量矿井总阻力矿井总阻力矿井总风阻矿井总风阻矿井总风量矿井总风量2QhR 第05章 矿井通风网络中风量分配与调节13第5.2节 网络图及网络

11、特性串联风路串联风路并联风网并联风网角联风网角联风网第05章 矿井通风网络中风量分配与调节14第5.2节 网络图及网络特性串联风路串联风路 定义：定义：由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分汇点的线由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分汇点的线路称为路称为串联风路串联风路。如图所示，由。如图所示，由1，2，3，4，5五条分支组成串联风路。五条分支组成串联风路。4571236812345678第05章 矿井通风网络中风量分配与调节15第5.2节 网络图及网络特性串联风路串联风路质量流量质量流量体积流量体积流量456123（1）串联风路特性）串联风路特性第05章 矿井通风网络中

12、风量分配与调节16（2）串联风路等效阻力特性曲线的绘制）串联风路等效阻力特性曲线的绘制 根据以上串联风路的特性，可以绘制串联风路等效阻力特性曲线。 1R1R2第5.2节 网络图及网络特性串联风路 绘制方法绘制方法 “风量相等，阻力叠加风量相等，阻力叠加”R1R2R1+R2QH第05章 矿井通风网络中风量分配与调节17定义：定义：由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成的通风网络，由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成的通风网络，称为称为并联风网并联风网。如图所示由分支。如图所示由分支1 1、2 2、3 3、4 4、5 5等等5 5条分支并联。条分支并联。第5.2节 网络图

13、及网络特性并联风网并联风网31621234 574注意：注意：当各分支的位能差不相等，或分支中存在风机当各分支的位能差不相等，或分支中存在风机等通风动力时，并联分支的阻力并不相等。等通风动力时，并联分支的阻力并不相等。 第05章 矿井通风网络中风量分配与调节18第5.2节 网络图及网络特性并联风网并联风网31621234 574推导过程第05章 矿井通风网络中风量分配与调节19（2）并联风网等效阻力特性曲线的绘制将所有等风压线上的点联成曲线R3，即为并联风网的等效阻力特性曲线。2112R1R2第5.2节 网络图及网络特性并联风网并联风网 绘制方法绘制方法 “阻力阻力相等，相等，风量风量叠加叠加

14、”Q1R1R2R1/R2QHQ2Q1 +Q2第05章 矿井通风网络中风量分配与调节20 (1)从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并联风网具有明显的从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并联风网具有明显的优点。优点。第5.2节 网络图及网络特性串、并联风网比较串、并联风网比较第05章 矿井通风网络中风量分配与调节21 例如：若R1=R2=0.04 kg/m7。 串联：Rs= R1+ R2= 0.08 kg/m7 并联： Rs：Rs2:在相同风量下，串联的能耗为并联的在相同风量下，串联的能耗为并联的8倍。倍。1R1R22112R1R2第5.2节 网络图及网络特性串、并联风网比较串、并联

15、风网比较 (2)在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。第05章 矿井通风网络中风量分配与调节22（1 1）几个概念）几个概念 角联风网：角联风网：是指内部存在角联分支的网络。是指内部存在角联分支的网络。 角联分支（对角分支）：角联分支（对角分支）：是指位于风网的任意两条有向通路之间、且不与两通是指位于风网的任意两条有向通路之间、且不与两通路的公共节点相连的分支，如图。路的公共节点相连的分支，如图。 简单角联风网：简单角联风网：仅有一条角联分支的风网。仅有一条角联分支的风网。 复杂角联风网：复杂角联风网：含有两

16、条或两条以上角联分支的风网。含有两条或两条以上角联分支的风网。 第5.2节 网络图及网络特性角联风网角联风网213456复杂角联风网复杂角联风网简单角联风网简单角联风网1第05章 矿井通风网络中风量分配与调节23 （2）角联分支风向判别）角联分支风向判别原则：原则：分支的风向取决于其分支的风向取决于其始、末节点间的压能值始、末节点间的压能值。风流由能位高的节点流向能位低的节点；风流由能位高的节点流向能位低的节点；当两点能位相同时，风流停滞；当两点能位相同时，风流停滞；当始节点能位低于末节点时，风流反向。当始节点能位低于末节点时，风流反向。 11第5.2节 网络图及网络特性角联风网角联风网第05

17、章 矿井通风网络中风量分配与调节24第5.2节 网络图及网络特性角联风网角联风网31QQ 222211QRQR244233QRQR244222233211QRQRQRQR4231RRRR42QQ 05Q43hh 21hh 由风压平衡定律：13241RRRR11判别式（以简单角联为例）：判别式（以简单角联为例）： 1)1)分支分支5 5中无风中无风第05章 矿井通风网络中风量分配与调节25第5.2节 网络图及网络特性角联风网角联风网244211233222QRQRQRQR211222QRQR244233QRQR242123223241QQQQRRRR13QQ 42QQ 113241RRRR1/1

18、3QQ1/42QQ判别式（以简单角联为例）：判别式（以简单角联为例）： ) )当分支当分支5 5中风向由中风向由2323第05章 矿井通风网络中风量分配与调节26第5.2节 网络图及网络特性角联风网角联风网判别式（以简单角联为例）：判别式（以简单角联为例）： ) )分支分支5 5中的风向由中的风向由3232同理可得：13241RRRRK1简单角联风网角联分支风流方向判别式：。中风向由，分支中风流停滞；，分支；中风向由，分支32515123513241RRRRK213456复杂角联风网复杂角联风网第05章 矿井通风网络中风量分配与调节27第5.2节 网络图及网络特性角联风网角联风网角联分支的风向

19、完全取决于与之角联分支的风向完全取决于与之相连的风路的风阻值比，而与相连的风路的风阻值比，而与角联风路本身的风阻无关。角联风路本身的风阻无关。在用风地点的角联风路不利于安在用风地点的角联风路不利于安全生产，为有害角联，尽量减全生产，为有害角联，尽量减少。少。分别处于回风段、进风段中的角分别处于回风段、进风段中的角联风路，其风流反向不影响安联风路，其风流反向不影响安全，称为无害角联，而且还有全，称为无害角联，而且还有利于降低矿井总风阻。利于降低矿井总风阻。 角联结构分析1第05章 矿井通风网络中风量分配与调节28第5.4节 矿井风量调节 随着生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结

20、构及所需随着生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结构及所需的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。 按调节设施来看按调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。风断面等。 按其调节的范围按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。 从通风能量的角度看从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。局部风量调节局部风量调节矿井总风量调节矿井总风量调节第05章 矿井通

21、风网络中风量分配与调节29第5.4节 矿井风量调节局部风量调节 调节地点：调节地点：局部风量调节是指在采区内部各工作面间，采区之间局部风量调节是指在采区内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节。或生产水平之间的风量调节。 调节方法：调节方法：增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。 （1 1）增阻调节法）增阻调节法 增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道中的增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道中的局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大与其关联局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大与其关联的通路

22、上的风量。增阻调节是一种的通路上的风量。增阻调节是一种耗能调节法耗能调节法。 主要措施主要措施： 1)1)调节风窗；调节风窗；2)2)临时风帘；临时风帘；3)3)空气幕调节装置等。空气幕调节装置等。 使用最多的是调节风窗。使用最多的是调节风窗。 使用条件使用条件：增阻分支风量有富余。：增阻分支风量有富余。 特点特点：增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增阻：增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增阻调节法会增加矿井总风阻，减少总风量。调节法会增加矿井总风阻，减少总风量。第05章 矿井通风网络中风量分配与调节30（2）减阻调节法）减阻调节法 调节原理：调节原理：减阻调节法是

23、在通过巷道中采取降阻措施，降低巷减阻调节法是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，从而增大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小道的通风阻力，从而增大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其关联通路上的风量。与其关联通路上的风量。 主要措施：主要措施： 1)扩大巷道断面；扩大巷道断面；2)降低摩擦阻力系数；降低摩擦阻力系数；3)清除巷道清除巷道中的局部阻力物；中的局部阻力物；4)采用并联风路；采用并联风路；5)缩短风流路线的总长度等。缩短风流路线的总长度等。 特点：特点：可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的工程量和投资一般都较大，施工工期较长，所以一般在对矿井通的工程量和投资一般都较大，施工工期较长，所以一般在对矿井通风系统进行较大的改造时采用。风系统进行较大的改造时采用。第5.4节 矿井风量调节局部风量调节第05章 矿井通风网络中风量分配与调节31 （3）增能调节法）增能调节法 调节原理：调节原理：增能调节法主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方增