第4章通风动力(1)

1、河南理工大学河南理工大学杜锋杜锋1803702675818037026758通通 风风 安安 全全 学学第四章第四章 通风动力通风动力本章主要内容第一节 自然风压第二节 矿用通风机的类型和构造第三节 通风机附属装置第四节 通风机实际特性曲线第五节 通风机的工况点及其经济运行第六节 通风机的联合运转第七节 矿井通风设备选型第八节 噪声控制 本章重点、难点1 1、自然风压的产生、测算、利用与控制、自然风压的产生、测算、利用与控制2 2、轴流式和离心式主要通风机特性、轴流式和离心式主要通风机特性3 3、主要通风机的联合运转、主要通风机的联合运转4 4、主要通风机的合理工作范围、主要通风机的合理工作范

2、围第一节 自然风压一、自然风压及其形成和计算一、自然风压及其形成和计算1 1 自然通风自然通风 由自然因素作用而形成的通风叫由自然因素作用而形成的通风叫自然通风自然通风。 冬季冬季：空气源源不断地从井：空气源源不断地从井 口口1流入，从井口流入，从井口5流出。流出。 夏季夏季：相反。：相反。自然风压：自然风压：作用在最低水平两侧空气柱重力差作用在最低水平两侧空气柱重力差012345dz1dz2z第一节 自然风压一、自然风压及其形成和计算一、自然风压及其形成和计算2 自然风压的计算自然风压的计算 根据自然风压定义，上图所示系统的自然风压根据自然风压定义，上图所示系统的自然风压HN可用下可用下式计

3、算：式计算： 一般采用测算出一般采用测算出0-1-2和和5-4-3井巷中空气密度的平均值井巷中空气密度的平均值m1和和m2，用其分别代替上式的，用其分别代替上式的1和和2，则上式可写为：，则上式可写为：注意注意：1）自然风压的计算必须取一闭合系统。）自然风压的计算必须取一闭合系统。2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。）进风系统和回风系统必须取相同的标高。3）一般选取最低点作为基准面。）一般选取最低点作为基准面。gdZgdZHzN53201)(21mmNZgH第一节 自然风压二、自然风压的影响因素及变化规律二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压影响因素自然风压影响因素 H HN N=f (

4、Z=f (Z）=f (T,P,R,)=f (T,P,R,)，Z Z 1 1、矿井某一回路中两侧空气柱温差是影响、矿井某一回路中两侧空气柱温差是影响H HN N的主要因素。的主要因素。2 2、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。一定影响，但影响较小。3 3、井深。、井深。H HN N与矿井或回路最高与最低点间高差与矿井或回路最高与最低点间高差Z Z成正比。成正比。4 4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向有一定影响。、主要通风机工作对自然风压的大小和方向有一定影响。1012 1234 5678911 12月份H

5、N第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点。考虑利用地形和当地气候特点。2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井通风，如在表土施工阶段可利用自然

6、通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。构成回路。第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用 4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。 5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发

7、生事故。风或反向而发生事故。第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。ABBCEFA系统的自然风压为：系统的自然风压为： DBBCED系统的自然风压为：系统的自然风压为： ABCDABCDEFBRDRCZ B2200300HNAHND)( AFCBNAZgH)( BECBNDZgH第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用设设AB风流停滞，对回路风流停滞，对回路ABDEFA和和ABBCEFA可分别列出可分别列出压力平衡方程：压力平衡方程： AB段风流停滞条件式段风流停

8、滞条件式: 当上式变为当上式变为:则则AB段风流反向。段风流反向。22QRHHQRHHCNASDNDNACDNASNDNARRHHHHCDNASNDNARRHHHH第一节 自然风压三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用 由此可知防止由此可知防止AB风路风流反向的措施有风路风流反向的措施有： （1）加大）加大RD； （2）增大）增大HS； （3）在）在A点安装风机向巷道压风。点安装风机向巷道压风。第二节 矿用通风机的类型及构造矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用通风机按其服务范围可分为三种：1 1、主要通风机，、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；服务于全矿或矿井的某一翼（

9、部分）； 2 2、辅助通风机，、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；3 3、局部通风机，、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。服务于独头掘进井巷道等局部地区。按构造和工作原理可分为：按构造和工作原理可分为： 离心式通风机离心式通风机和和轴流式通风机。轴流式通风机。第二节 矿用通风机的类型及构造一、离心式通风机的构造和工作原理一、离心式通风机的构造和工作原理 1、风机构造、风机构造 离心式通风机一般由：离心式通风机一般由：进风口进风口、工作轮（叶轮）、螺形工

10、作轮（叶轮）、螺形机壳和扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有机壳和扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器前导器。 吸风口有：吸风口有：单吸和双吸单吸和双吸两种。两种。第二节 矿用通风机的类型及构造一、离心式通风机的构造和工作原理一、离心式通风机的构造和工作原理 1、风机构造、风机构造 叶片出口构造角：叶片出口构造角：风流相对速度风流相对速度W2的方向与圆周速度的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为的反方向夹角称为叶片出口构造角叶片出口构造角，以，以2表示。表示。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w22第二节 矿用通风机的类型及构造一、离心式通风机的构造和工作原理一

11、、离心式通风机的构造和工作原理 1、 风机构造风机构造 离心式风机可分为：离心式风机可分为：前倾式（前倾式（290)、径向式（、径向式（2=90)和后倾式（和后倾式（290)三种。三种。 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。倾式。第二节 矿用通风机的类型及构造一、离心式通风机的构造和工作原理一、离心式通风机的构造和工作原理 2、工作原理、工作原理 当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口（叶根）

12、形成较低的压力（低于吸风口压力），于是，吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。第二节 矿用通风机的类型及构造一、离心式通风机的构造和工作原理一、离心式通风机的构造和工作原理 2、工作原理、工作原理 1-动轮；动轮；2-蜗壳体；蜗壳体；3-扩散器；扩散器；4-主轴；主轴；5-止推轴承；止推轴承；6-径向轴承；径向轴承；7-前前导器；导器；8-机架；机架；9-联轴节；联轴节；10-制动器；制动器；11-机座；机座；12-吸风口；吸风口；13-通风机通风机房；房；14-电动机；电动机；15-风硐风硐第二节 矿用通风机的类型及构造一、离心式通风机

13、的构造和工作原理一、离心式通风机的构造和工作原理 3、常用型号、常用型号 煤矿使用的离心式风机主要有煤矿使用的离心式风机主要有G4-73、4-73型和型和K4-73型等。型等。这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。型这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。型号参数的含义举例说明如下：号参数的含义举例说明如下： G G 4 4 73 73 1 1 1 1 2525 D D表示通风机在最高效率点表示通风机在最高效率点时全压系数时全压系数1010倍化整倍化整代表通风机的用途，代表通风机的用途，K表示矿用通风机，表示矿用通风机，G代表鼓风机代表鼓风机表示传动方式表示传动方式表示通

14、风机比转速表示通风机比转速(ns)化整化整叶轮直径（叶轮直径（25dm)设计序号设计序号(1表示第一次设计）表示第一次设计）进风口数进风口数,1为单吸为单吸,0为双吸为双吸第二节 矿用通风机的类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造和工作原理 1、风机构造、风机构造 主要由主要由进风口进风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器和器和传动部传动部件等部分组成。叶轮有件等部分组成。叶轮有一级一级和和二级二级两种两种第二节 矿用通风机的类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造和工作原理 2 2、工作原理、工作原理 轴流式通风机主要

15、由动轮l、圆筒形机壳3、集风器4、整流器5、流线体6和环形扩散器7所组成。集风器是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线体是一个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩，它与集风器构成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。第二节 矿用通风机的类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造和工作原理 2 2、工作原理、工作原理 动轮由固定在轮上的轮毂和等间距动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安装的叶片安装的叶片2 2组成。组成。第二节 矿用通风机的类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造和工作原理 2 2、工作原理、工作原理 当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u 移动。处于叶片迎面的气

16、流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区“吸引”叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。 叶片按等间距t安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，给空气以能量，产生正压，将空气从叶道压出，叶片的凸面牵动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。第二节 矿用通风机的类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理 2、工作原理、工作原理叶片安装角叶片安装角 在叶片迎风侧作一外切线称为在叶片迎风侧作一外切线称为弦线弦线。弦线与动轮旋转方。弦线

17、与动轮旋转方向（向（u)的夹角称为的夹角称为叶片安装角叶片安装角，以，以表示。表示。 可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角角必需保持一致。必需保持一致。叶片的安装角可以根据需要来调整，国产轴流式通风机的叶片安装角一般可调为15、25、30、35、40和45七种，使用时可以每隔2.5调一次。u第二节 矿用通风机的类型及构造二、轴流式风机的构造和工作原理 3、常用型号、常用型号 目前我国煤矿在用的轴流式风机有目前我国煤矿在用的轴流式风机有1K58、2K58、GAF和和BD或或BDK（对旋式）等系列轴流式风机。轴流式风机型（对旋式）等

18、系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：号的一般含义是： 1 K 58 4 25 B D K 65 8 24 第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置一、风硐一、风硐 风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。二、扩散器二、扩散器( (扩散塔扩散塔) ) 作用作用：是降低出口速压以提高风机静压。：是降低出口速压以提高风机静压。 扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的绝对速度扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的绝对速度方向而定。总的原则是方向而定。总的

19、原则是，扩散器的阻力小，出口动压小并无，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流回流。第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置三、防爆门三、防爆门( (防爆井盖防爆井盖) ) 在斜井井口安设防爆门，在斜井井口安设防爆门， 在立井井口安设防爆井盖。在立井井口安设防爆井盖。作用：作用： 当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆 炸时，受高压气浪的冲击作用，炸时，受高压气浪的冲击作用，自动打开，以保护主通风机免受毁坏。自动打开，以保护主通风机免受毁坏。在正常情况下它是气密的，在正常情况下它是气密的，以防止风流短路。以防止风流短路。第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置四、反风装置和功能四

20、、反风装置和功能 1、作用：、作用： 使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的有害气体进入作业区；时产生的有害气体进入作业区； 有时为了适应救护工作也需要进行反风。有时为了适应救护工作也需要进行反风。 第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置四、反风装置和功能四、反风装置和功能 2、反风方法、反风方法 因风机的类型和结构不同而异。因风机的类型和结构不同而异。反风方法反风方法主要有：主要有： 1）设专用反风道反风；）设专用反风道反风； 2）利用备用风机作反风道反风；）利用备用风机作反风道反风； 3）轴流式风机反转反风）轴流式风机反

21、转反风 4）调节动叶安装角反风。）调节动叶安装角反风。第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置四、反风装置和功能四、反风装置和功能要求：要求： 1)定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；定期进行检修，确保反风装置处于良好状态； 2)动作灵敏可靠，能在动作灵敏可靠，能在10min内改变巷道中风流方向；内改变巷道中风流方向； 3)结构要严密，漏风少；结构要严密，漏风少； 4)反风量不应小于正常风量的反风量不应小于正常风量的40%； 5)每年至少进行一次反风演习。每年至少进行一次反风演习。第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数主要是风压主要是风

22、压H、风量、风量Q、风机轴功率、风机轴功率N、效率、效率 和转速和转速n等。等。（一）风机（一）风机(实际实际)流量流量Q 风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量。单位为体积，亦称体积流量。单位为 m3/h,m3/min 或或m3/s 。 第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数（二）风机（二）风机(实际实际)全压全压Hf与静压与静压Hs 全压全压Ht：是通风机对空气作功，消耗于每：是通风机对空气作功，消耗于每1m3 空气的能量空气的能量（Nm/m3 或或Pa），其

23、值为风机出口风流的全压与入口风流），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。全压之差。忽略自然风压时，忽略自然风压时，Ht用以克服通风管网阻力用以克服通风管网阻力hk 和风机出口和风机出口动能损失动能损失hv，即，即: Ht=hR+hV，Pa静压静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压HS（Pa）。）。 HS=hR=RQ2 因此因此 Ht=HS+hV第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数(三）通风机的功率三）通风机的功率 全压功率：全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率通风机的输出功率以

24、全压计算时称全压功率Nt。 Nt=HtQ10-3 KW 静压功率静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率NS。NS=HSQ103 KW 风机的轴功率风机的轴功率，即通风机的输入功率，即通风机的输入功率N（kW）。）。 tttNN1000QH tsssNN1000QHS第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数(三）通风机的功率三）通风机的功率式中式中 t、 S分别为风机的全压和静压效率。分别为风机的全压和静压效率。设电动机的效率为设电动机的效率为 m,传动效率为传动效率为 tr时，时，电动机的输入功率电

25、动机的输入功率（ Nm ）,则则 ,1000trmtttrmmQHNN第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线 1、工况点工况点：当风机以某：当风机以某一转速一转速、在、在风阻的管网风阻的管网上工作时、上工作时、可测算出一组工作参数（风压、风量、功率和效率可测算出一组工作参数（风压、风量、功率和效率），这就是该风机在管网风阻为时的工况点。），这就是该风机在管网风阻为时的工况点。 2、个体特性曲线个体特性曲线：不断改变：不断改变R，得到许多的，得到许多的Q、H、N、。以以Q为横坐标，分别以为横坐标，分别以H、N、为纵坐标，将同名的点用光为

26、纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。 3、通风机装置、通风机装置：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为称之为通风机装置通风机装置。第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线 4 4、通风机装置的全压、通风机装置的全压td td： 扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的全压扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的全压t t之关系为：之关系为： 式中式中 h hd d扩散器阻力。扩散器阻力。 5 5、通风机装置的静压、通风机装置的静压s

27、dsd：dttdhHH)(vddtvdtdsdhhHhHH第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线6、Hs 和和 Hsd 的关系的关系 HS=Ht-hv2 HSdHt(hd+hvd) HSd=HS+(hv-hvd-hd) 只有当只有当 hd+hVds， 即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，动能损失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。即扩散器起到回收动能的作用。第四节第四节 通风机实际

28、特性曲线通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线7、 Ht、 Htd、 Hs 和和 Hsd 之间之间的关系图的关系图 Ht-QHt-QH Htdtd-Q-QH HSdSd-Q-QH HS S-Q-QR Rm mR RV VR R=R=Rd d+R+RdvdvR Rd dR RdvdvA AA AH HQ Qhvhv第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线8、轴流式通风机个体特性曲线、轴流式通风机个体特性曲线 特点特点：（1）轴流式风机的风压特性）轴流式风机的风压特性 曲线一般都有曲线一般都有马鞍形驼峰马鞍形驼峰

29、存在。存在。（2）驼峰点以右的特性曲线为）驼峰点以右的特性曲线为单调下降区段，单调下降区段，是稳定工作段；是稳定工作段；（3）点以左是）点以左是不稳定工作段不稳定工作段，产生所谓喘振（或飞动）现象；产生所谓喘振（或飞动）现象；HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDBRM第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线8、轴流式通风机个体特性曲线特点、轴流式通风机个体特性曲线特点：（4）轴流式风机的叶片装置角不太大时，）轴流式风机的叶片装置角不太大时，在稳定工作段内，在稳定工作段内，功率随增加而减小功率随增加而减小。

30、风机开启方式：风机开启方式：轴流式风机应在风阻最小（轴流式风机应在风阻最小（闸门全开闸门全开）时）时启动，以减少启动负荷。启动，以减少启动负荷。 说明说明：轴流式风机给出的大多是：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线静压特性曲线。 第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线9、离心式通风机个体特性曲线、离心式通风机个体特性曲线 特点特点：（1）离心式风机风压曲线）离心式风机风压曲线驼峰驼峰 不明显不明显，且随叶片后倾角度，且随叶片后倾角度 增大逐渐减小，其风压曲线增大逐渐减小，其风压曲线 工作段较轴流式工作段较轴流式风机平缓风机平缓；（2）

31、当管网风阻作相同量的）当管网风阻作相同量的 变化时，变化时，其风量变化比轴其风量变化比轴 流式风机要大流式风机要大。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtS第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线二、通风机的个体特性曲线二、通风机的个体特性曲线9、离心式通风机个体特性曲线特点、离心式通风机个体特性曲线特点： (3）离心式风机的轴功率随增加而增大，只有在接）离心式风机的轴功率随增加而增大，只有在接近风流短路时功率才略有下降。近风流短路时功率才略有下降。风机开启方式：闸门全闭风机开启方式：闸门全闭，待其达到正常转速后再将闸门逐，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。渐打开。说明：

32、说明： （1）离心式风机大多是全压特性曲线。）离心式风机大多是全压特性曲线。 （2）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。少工作风量，以节省电能。第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线（一）（一） 无因次系数无因次系数通风机的相似条件通风机的相似条件 比例系数：比例系数： 两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似，或者说两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似，或者说它们之间在任一对应点的它们之间在任一对应点的同名物理量之比同名物理量之比保持常

33、数，这些常保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。数叫相似常数或比例系数。第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线（一）（一） 无因次系数无因次系数通风机的相似条件通风机的相似条件相似条件：相似条件： 几何相似几何相似是风机相似的必要条件；是风机相似的必要条件； 动力相似动力相似则是相似风机的充分条件，雷诺数则是相似风机的充分条件，雷诺数Re=ul/和欧拉和欧拉数数Eu=P/u2相等。相等。第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线（一）（一） 无因次系数无因次系数

34、2、无因次系数、无因次系数（1）压力系数）压力系数 同系列风机同系列风机在相似工况点的在相似工况点的全压和静压系数全压和静压系数均为一均为一常数常数，可用下式表示：可用下式表示：（2）流量系数）流量系数 u圆周速度圆周速度 常数 HuH2常数QuDQ24第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线（一）（一） 无因次系数无因次系数 2、无因次系数、无因次系数（3）功率系数）功率系数 同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。压力、流量、功率三个系数都不含有因次，叫压力、流量、

35、功率三个系数都不含有因次，叫无因次系数无因次系数。1000HQN常数NHQuDN3241000第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线（二）类型特性曲线（二）类型特性曲线 根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数参数Q、H、N和和。利用上三式计算出该系列风机的压力、。利用上三式计算出该系列风机的压力、流量、功率系数和流量、功率系数和。然后以流量系数为横坐标，以压力、。然后以流量系数为横坐标，以压力、功率系数和功率系数和为纵坐标，绘出为纵坐标，绘出 H-Q、N-Q、-

36、Q曲线，此曲曲线，此曲线即为该系列风机的线即为该系列风机的类型特性曲线类型特性曲线，见书见书P69图图4-4-6和图和图4-4-7第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线4-72-11类型风机特性曲线类型风机特性曲线G4-73-11类型风机特性曲线类型风机特性曲线10、 12、 16、 20按按105、 6、 8按按5第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线 1、比例定律、比例定律 同类型风机它们的压力同类型风机它们的压力H、流量、流量Q和功率和功率N与其转速与其转速n、尺、尺寸寸D和空气密度和空气密度成一定比例关系，这种

37、比例关系叫成一定比例关系，这种比例关系叫比例定比例定律律。 将转速将转速 u=Dn/60 代入无因次系数关系式得：代入无因次系数关系式得：NnDNQnDQHnDH35732210127.104108.000274.0由类型曲线可推由类型曲线可推导个体特性曲线导个体特性曲线第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线 1、比例定律、比例定律对于对于1、2两个相似风机而言，两个相似风机而言， 221221212222221212112100274. 000274. 0nnDDHnDHnDHH21321223211312104108.0041

38、08.0nnDDQnDQnDQQ3215212123252213151121127.1127.1nnDDNnDNnDNN21QQ21HH21NN 由已知同类型由已知同类型曲线可推导个曲线可推导个体特性曲线体特性曲线第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线2、通用特性曲线、通用特性曲线 根据比例定律，把一个系列产品的性能参数根据比例定律，把一个系列产品的性能参数H、Q、n、D、N、和、和 等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线4-72-114-

39、72-11离心式风机特性曲线离心式风机特性曲线第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线2、通用特性曲线、通用特性曲线例题：例题： 某矿使用主要通风机为某矿使用主要通风机为4-72-1120B离心式风机，图上离心式风机，图上给出三种不同转速给出三种不同转速n的的Ht-Q曲线。转速为曲线。转速为n1=630r/min,风机风机工作风阻工作风阻R=0.05479.81=0.53657Ns2/m8，工况点为，工况点为M0（Q=58m3/s,H

40、t=1805Pa)，后来，风阻变为，后来，风阻变为R=0.7932 Ns2/m8，矿风量减小不能满足生产要求，拟采用调整转速，矿风量减小不能满足生产要求，拟采用调整转速方法保持风量方法保持风量Q=58 m3/s，求转速调至多少？求转速调至多少？ 第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线2、通用特性曲线、通用特性曲线例题例题 解：同型号风机，故其解：同型号风机，故其 直径相等。由比例定律有：直径相等。由比例定律有：n2n1 Q2/Q163058/51.5 710r/min即转速应调至即转速应调至n2=710r/min， 可满足供风要求

41、。可满足供风要求。M0QHn =630n =710n =560R=0.5367R=0.7932M15851.5第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法工况点工况点：风机在某一风机在某一特定转速和工作风阻条件下特定转速和工作风阻条件下的的工作参数工作参数，如、，如、和、和 等，一般是指和两参数。等，一般是指和两参数。求风机工况点的方法：求风机工况点的方法：1 1、图解法、图解法2 2、解方程法、解方程法第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法1、图解法、图解法理论依据是理论

42、依据是： 风机风压特性曲线的函数式为风机风压特性曲线的函数式为f()，管网风阻特性，管网风阻特性曲线函数式是曲线函数式是h=2，风机风压是用以克服阻力，风机风压是用以克服阻力h，所以，所以h，因此两曲线的交点，即两方程的联立解。可见图解，因此两曲线的交点，即两方程的联立解。可见图解法的前提是风压与其所克服的阻力相对应法的前提是风压与其所克服的阻力相对应。 第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法 1、图解法、图解法方法：方法： 在风机风压特性（在风机风压特性（）曲线的坐标上，按相同比例作）曲线的坐标上，按相同比例作出工作管网的风阻曲

43、线，与风压曲线的交点之坐标值，即为出工作管网的风阻曲线，与风压曲线的交点之坐标值，即为通风机的工作风压和风量。通过交点作轴垂线，与通风机的工作风压和风量。通过交点作轴垂线，与和和曲线相交，交点的纵坐标即为风机的轴功率和效曲线相交，交点的纵坐标即为风机的轴功率和效率率。第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法 1、图解法、图解法若若使用厂家提供的不加外接扩散器的静压特性曲线使用厂家提供的不加外接扩散器的静压特性曲线ss，则要考虑安装扩散器所回收的风机出口动能的影响，此时所则要考虑安装扩散器所回收的风机出口动能的影响，此时所用的风阻用的

44、风阻S S应小于应小于m m，即，即 若若使用通风机全压特性曲线使用通风机全压特性曲线tt，则需用全压风阻则需用全压风阻t t作曲线，且作曲线，且)(vddvmsRRRRR22vvSR22vdvdSR第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法 1、图解法、图解法若使用通风机装置全压特性曲若使用通风机装置全压特性曲线线td，则装置全压风阻，则装置全压风阻应为应为td，且，且 在一定条件下运行时，不论是否安装外接扩散器，通风机在一定条件下运行时，不论是否安装外接扩散器，通风机全压特性曲线是唯一全压特性曲线是唯一的，的，而通风机装置的全压和

45、静压特性曲而通风机装置的全压和静压特性曲线则因所安扩散器的规格、质量而有所变化线则因所安扩散器的规格、质量而有所变化。vdmtdRRRvddmtRRRRH-QH-QH Ht t-Q-QH HSdSd-Q-QH HS S-Q-QR Rm mR RV VR R=R=Rd d+R+RdvdvR Rd dR RdvdvA AA AH HQ Qhvhv第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法 2、解方程法、解方程法 随着电子计算机的应用，复杂的数学计算已成为可能。随着电子计算机的应用，复杂的数学计算已成为可能。 风机的风压曲线可用下面多项式拟

46、合风机的风压曲线可用下面多项式拟合 a1、a2、a3曲线拟合系数。曲线拟合系数。 对于某一特定矿井，可列出通风阻力方程对于某一特定矿井，可列出通风阻力方程 为通风机工作管网风阻。为通风机工作管网风阻。 联立上述两方程，即可得到风机工况点。联立上述两方程，即可得到风机工况点。332210QaQaQaaH2RQh 第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行二、通风机工点的合理工作范围二、通风机工点的合理工作范围1、从经济角度从经济角度，通风机的运转效率不低于，通风机的运转效率不低于60 %。2、从安全角度从安全角度，工况点必须位于驼峰点右侧，单调下降的，工况点必须位于驼峰点右侧

47、，单调下降的直线段。直线段。3、实际工作风压不得超过最高风压、实际工作风压不得超过最高风压的的90。4、风机的运轮转速不得超过额定转速。、风机的运轮转速不得超过额定转速。ABCD上下右左0.60.650.7153045H/Pa第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行三、主要通风机工况点调节三、主要通风机工况点调节工点调节方法主要有：工点调节方法主要有：1、改变风阻特性曲线、改变风阻特性曲线当风机特性曲线不变时，改变工当风机特性曲线不变时，改变工作风阻，作风阻，工况点沿风机特性曲线移动工况点沿风机特性曲线移动。）增风调节）增风调节为了增加矿井的供风量，可以采取下列措施：为了

48、增加矿井的供风量，可以采取下列措施：（）减少矿井总风阻。（）减少矿井总风阻。（）当地面外部漏风较大时，采取堵塞地面外部漏风措施。（）当地面外部漏风较大时，采取堵塞地面外部漏风措施。R1R1R1”MMM”QQQ”HHH”第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行三、主要通风机工况点调节三、主要通风机工况点调节工点调节方法主要有：工点调节方法主要有：1、改变风阻特性曲线、改变风阻特性曲线）减风调节）减风调节当矿井风量过大时，应进行减风调节。当矿井风量过大时，应进行减风调节。其方法有：其方法有：（）增阻调节。（）增阻调节。（）对于轴流式通风机，增大外部漏风的方法，减小矿井（）对于

49、轴流式通风机，增大外部漏风的方法，减小矿井风量。风量。R1R1R1”MMM”QQQ”HHH”第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行三、主要通风机工况点调节三、主要通风机工况点调节、改变风机特性曲线、改变风机特性曲线 这种调节方法的这种调节方法的特点特点是是矿井总风阻不变矿井总风阻不变，改变风机特性改变风机特性，工况点沿风阻特性曲线移动工况点沿风阻特性曲线移动。调节方法有：调节方法有：）轴流风机可采用）轴流风机可采用改变叶片安装角度改变叶片安装角度达到增减风量的目的。达到增减风量的目的。）装有前导器的离心式风机，）装有前导器的离心式风机，改变前导器叶片转角改变前导器叶片转

50、角进行风量调节。进行风量调节。）改变风机转速。改变风机转速。nn1n2MM1M2QQ2Q1HH1H2QH第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行三、主要通风机工况点调节三、主要通风机工况点调节、改变风机特性曲线、改变风机特性曲线无论是轴流式风机还是离心式风机无论是轴流式风机还是离心式风机都可采用。调节的理论依据是相似定律，即都可采用。调节的理论依据是相似定律，即（）改变电机转速。（）改变电机转速。（）利用传动装置调速。（）利用传动装置调速。 调节方法的选择，取决于调节方法的选择，取决于调节期长短、调节幅度、投资大调节期长短、调节幅度、投资大小和实施的难小和实施的难易程度。

51、调节之前应拟定多种方案，经过技术易程度。调节之前应拟定多种方案，经过技术和经济比较后择优选用。选用时，还要考虑实施的可能性。和经济比较后择优选用。选用时，还要考虑实施的可能性。有时，可以考虑采用综合措施。有时，可以考虑采用综合措施。30000NNHHQQnn第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转两台或两台以上风机在同一管网上工作。叫风机联合工作。两台或两台以上风机在同一管网上工作。叫风机联合工作。风机联合工作可分为风机联合工作可分为串联串联和和并联并联两大类。两大类。一、风机串联工作一、风机串联工作 一个风机的吸风口直接或通过一段巷道（或管道）联结到一个风机的吸风口直接或通过一段巷道（

52、或管道）联结到另一个风机的出风口上同时运转，称为风机串联工作。另一个风机的出风口上同时运转，称为风机串联工作。特点：特点：1、通过管网的总风量等于每台风机的风量，即、通过管网的总风量等于每台风机的风量，即Q=Q1=Q2 。2、总风压等于两台风机的工作风压之和，即、总风压等于两台风机的工作风压之和，即 HH1H2 。第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转一、风机串联工作一、风机串联工作（一）两台风压特性曲线不同风机串联工作分析（一）两台风压特性曲线不同风机串联工作分析1、串联风机的等效特性曲线。、串联风机的等效特性曲线。 作图方法作图方法：按风量相等，风压叠加的原则按风量相等，风压叠加的

53、原则。F1F1F2F2R RF1+F2F1+F2R R第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转一、风机串联工作一、风机串联工作（一）两台风压特性曲线不同风（一）两台风压特性曲线不同风机串联工作分析机串联工作分析2、风机的实际工况点。、风机的实际工况点。在等效风机特性曲线在等效风机特性曲线F1+F2上作上作管网风阻特性曲线管网风阻特性曲线R1，两者交，两者交点为点为M0，过，过M0作横坐标垂线，作横坐标垂线，分别与曲线分别与曲线和和相交于相交于M1和和 M2，此两点即是两风机的实际，此两点即是两风机的实际工况点。工况点。F1F2F1+F2R1M0M2M1QRQR”HQQ”QQ”AH2H1M

54、2M”2HH”第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转一、风机串联工作一、风机串联工作（一）两台风压特性曲线不同风机串联工作分析（一）两台风压特性曲线不同风机串联工作分析效果分析：效果分析：用等效风机产生的风量用等效风机产生的风量Q与能力较大风机的与能力较大风机的F2单单独工作产生风量独工作产生风量Q之差表示。之差表示。（1）R=R1R,工况点位于工况点位于A点以上，点以上，Q=Q-Q0，则表示串联有效，则表示串联有效；（2） R=R工况点与工况点与A点重合，点重合，Q=Q-Q=0， 则串联无增风；则串联无增风；（3） R=R” R,工况点位于工况点位于A点以下，点以下，Q=Q”-Q”0

55、，有效；，有效；(B)当当R=R 时，时，工况点与工况点与A点重合，点重合， Q=Q-Q10，无效；，无效；(C)当当R=R” R 时，时，工况点位于工况点位于A点左上侧，点左上侧，Q=Q-Q10，并联有害。并联有害。第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转二、通风机并联工作二、通风机并联工作（一）集中并联（一）集中并联2、风压特性曲线相同风机并联工作、风压特性曲线相同风机并联工作M1 为风机的实际工况点；为风机的实际工况点； M为并联合成工况点。为并联合成工况点。由图可见，总有由图可见，总有Q=Q-Q10，且，且R越小，越小，Q越大。越大。Q QR RM M M1M1+M MQQ1=Q

56、2Q1=Q2H HA A第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转二、通风机并联工作二、通风机并联工作（一）集中并联（一）集中并联2、风压特性曲线相同风机并联工作、风压特性曲线相同风机并联工作结论结论：1)风机并联工作适用于因风机能力小，风阻小而风量不足的风机并联工作适用于因风机能力小，风阻小而风量不足的管网；管网；2)风压特性曲线相同的风机并联工作较好；风压特性曲线相同的风机并联工作较好；3)并联合成特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的并联合成特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的增风效果。增风效果。4)并联工作的任务是增加风量，用于风机能力小，保证按需并联工作的任务是增加风量

57、，用于风机能力小，保证按需供风。供风。第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转二、通风机并联工作二、通风机并联工作(二）对角并联工况分析二）对角并联工况分析 两台不同型号风机两台不同型号风机F1和和F2的特性曲线分别为的特性曲线分别为、，各自，各自单独工作的管网分别为单独工作的管网分别为OA（风阻为（风阻为R1）和）和OB（风阻为（风阻为R2），），共同工作于公共风路共同工作于公共风路OC（风阻为（风阻为R0）。）。第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转A AC CB BF F1 1F F2 2R R1 1R R0 0R R2 2O OC CF F1 1F F2 2A AB BO

58、 OR R0 0C CF F1 1+F+F2 2O OR R0 0A AC CB BF F1 1F F2 2R R1 1R R0 0R R2 2O OC CF F1 1F F2 2A AB BO OR R0 0C CF F1 1+F+F2 2O OR R0 0第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转二、通风机并联工作二、通风机并联工作(二）对角并联工况分析二）对角并联工况分析结论结论：每个风机的实际工况点：每个风机的实际工况点M和和M，既取决于各自风，既取决于各自风路的风阻，又取决于公共风路的风阻。路的风阻，又取决于公共风路的风阻。F F1 1F F2 2F F1 1R1R1R2R2F

59、F2 2F F1 1+F+F2 2R0R0Q0Q0M M1 1M M2 2M M1 1M M2 2Q Q1 1Q Q2 2Q QH HH H1 1H H2 2第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转二、通风机并联工作二、通风机并联工作(二）对角并联工况分析二）对角并联工况分析分析方法分析方法：1 1、按等风量条件下把风机、按等风量条件下把风机F F1 1的风压与风路的风压与风路OAOA的的阻力相减的的阻力相减的原则，求风机的原则，求风机F F1 1为风路为风路OAOA服务后的剩余特性曲线服务后的剩余特性曲线。2 2、同理得到剩余特性曲线、同理得到剩余特性曲线。3 3、按风压相等风量相加原

60、理求得等效风机、按风压相等风量相加原理求得等效风机F F1 1和和F F2 2集中集中并联的特性曲线并联的特性曲线。第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转二、通风机并联工作二、通风机并联工作(二）对角并联工况分析二）对角并联工况分析分析方法分析方法：4、特性曲线、特性曲线，它与风路，它与风路OC的风阻的风阻R0曲线交点曲线交点M0，由此，由此可得可得OC风路的风量风路的风量Q0。5、过、过M0作作Q轴平行线与特性曲线轴平行线与特性曲线和和分别相交于分别相交于M和和M点。点。6、过、过M和和M点作点作Q轴垂线与曲线轴垂线与曲线和和相交于相交于M和和M，此即在两个风机的实际工况点。，此即在