9矿井通风网络解算.ppt

1、矿井通风网络解算，1绘制矿井通风网络图，2解算矿井通风网络，1。通风网络和矿井通风网络图，(1)通风网络的基本术语和概念1分支：分支是指代表一段通风巷道的定向线段，线段的方向代表巷道内气流的方向。2节点：节点是指两个或多个分支的交叉点。每个节点都有一个唯一的编号，称为节点号。如图5-1所示，它们都是节点。环路：由两个或多个分支首尾相连形成的闭合回路，称为环路。如图9-1所示，1-2-5-7-8、2-5-6-3和4-5-6都是循环。单个循环(其中没有分支)，也称为网格。例如，4-5-6是一个网格。图9-1，树是一种特殊的图，由通风网络图的所有节点、任意两个节点之间的至少一个通道和一些不形成回路的

2、分支组成，称为树；由网络图的剩余分支组成的图称为剩余树。如图9-2所示，每个图中的实线图和虚线图分别表示图9-1的树和剩余树。图9-2树和剩余树，独立回路由通风网络图中的树和剩余树中的剩余树枝形成的回路称为独立回路。如图9-2(a)所示，树和剩余的分支5、2和3可以形成三个独立的循环：5-6-4、2-4-6-7-8-1和3-6-7-8-1。纳米线的一个独立环可以由纳米线的一个剩余分支形成。(2)通风网络图的绘制不成比例，不能反映空间关系。它能清晰地反映气流的方向和开关关系，便于通风网络计算和通风系统分析。它是矿井通风管理的重要图件之一。通风网络图的形状可以改变。为了更清晰地表达通风系统的连接关

3、系和通风特性，通风网络图的节点可以移动，分支可以弯曲和扩展。通常，通常将通风网络图的大致形状绘制为“椭圆形”。绘制矿井通风网络图，一般可按以下步骤进行：在矿井通风系统图上进行节点编号，沿风流方向，对矿井巷道中风流的开闭点进行编号。编号顺序通常是沿风向从小到大，也可以按系统和机翼分别编号。节点号不能重复，并且应该是连续的。分支连接用一条线(直线或圆弧)连接由风流连接的节点。图形通风网络图的形状不是唯一的。在正确反映气流和气流关系的前提下，图纸简洁、清晰、美观。除了标明各支管的风向和风量外，进、回风井、用风地点、主要漏风地点和主要通风设施也应标明并附有图例。绘制通风网络图的一般原则是：当风阻很小时

4、，一些距离相近的节点可以简化为一个节点。具有低风压的本地网络可以合并成一个节点。比如井底。同一标高的每个进口井口和回流井口可视为一个节点。风站点并排排列在网络图的中间；进风系统和回风系统分别设置在图的下部和上部；入口和回流井口节点分别位于图的底部和顶部。分支方向(地面大气分支除外)基本上应自下而上。分支之间的交叉点应该尽可能少。节点之间应该有一定的距离。示例9-1是如图9-3所示的矿井通风系统的示意图。试画矿井通风网络图。图9-3，图9-4，(3)简单通风网络和属性，1。串联通风及其特点当两条或多条风道首尾相连，中间没有气流分流点时，称为串联通风，如图9-5所示。串联通风也称为“一站式”通风，

5、其特点如下：图9-5，1)串联风道的总风量等于各段的部分风量，即2)串联风道的总风压等于各部分的总和并联网络的特点是：(1)并联网络的总风量等于并联各支路的风量之和，即(2)并联网络的总风压等于并联各支路的风压，即(3)并联网络总风阻平方根的倒数等于并联各支路风阻平方根的倒数之和。5)并联网络中风量的自然分布(1)风量自然分布的概念，4)并联网络的总等积孔等于并联支路的等积孔之和。(2)自然分布风量的计算；(3)串联通风与并联通风的比较在矿井通风网络中，既有串联通风又有并联通风。矿井进回风巷多为串联通风，工作面间通风多为并联通风。与串联通风相比，并联通风在安全性、可靠性和经济性方面具有明显的优

6、势。总风阻小，总等积孔大，通风容易，通风动力成本低。2并联支路独立通风，气流新鲜，互不干扰，有利于安全生产；串联时，后风道的进风是前风道排出的污浊空气，不新鲜，空气质量差，不利于安全生产。3并联各支路的风量可根据生产需要进行调节；但是，串联的每个气路的风量不能调节，不能有效利用。4事故发生在平行的分支风路，易于控制和隔离，不影响其他分支巷道。事故波及范围小，安全性好；但是，如果事故发生在一个串联的风路上，很容易影响整个风路，安全性差。通风及其转角连接的特点是两个并联的支路之间，一个或几个支路连接在一起，称为转角网络道路(通风)，如图9-7所示。连接在两个平行分支之间的分支叫做角分支，如图9-7

7、所示，分支5是角分支。只有一个角分支的网络称为简单的角网络道路；具有两个或更多对角分支的网络称为复杂对角网络，如图9-8所示。斜杆的特点是斜杆的风向不稳定。图9-7，图9-8复杂角联网路，2，角联支路5的风向，3，角联支路5的风向，1，角联支路5的无风流，图9-9，二次风量分配和复杂通风网络解，(1)风量分配的基本规律在通风网络中流动时，所有的风量都是根据风量来计算的，它们反映了通风网络中最重要的三个通风参数之间的关系，如风量、风压和风阻，是解决复杂通风网络的理论基础。1通风阻力定律矿井中正常气流一般是湍流。因此，通风网络中的每个分支都遵循紊流通风阻力定律，即2风量平衡定律意味着在通风网络中，

8、流入和流出一个节点或一个闭环的每个分支的风量的代数和等于零，即如果进风量为正，则出风量为负。3风压平衡定律风压平衡定律是指在通风网络的任何闭合回路中，各支路风压(或阻力)的代数和等于零，即如果回路中顺时针方向流动的支路风压取正值，逆时针方向流动的支路风压取负值。当风机风压和自然风压在闭合回路中作用时，各支路风压的代数和等于回路中风机风压和自然风压的代数和，即公式中，H通H和分别为风机风压和自然风压，其符号方法与支路风压相同。图9-10。(2)复杂通风网络求解方法复杂通风网络是一个结构复杂的网络，由许多分支组成，包括串联、并联和转角连接。很难直接求解各支路的风量分配。利用风量分配的基本规律建立数

9、学方程，并通过实例验证了该方法的有效性下面主要介绍循环法中最常用的斯科德汉斯莱法。1.求解通风网络的数学模型斯科特汉斯莱方法是对美国学者哈蒂克劳斯提出的、英国学者斯科特汉斯莱用于求解通风网络的水管网迭代计算方法的改进。对于具有节点m和分支n的通风网络，可以选择Nnm1剩余分支和独立回路。以剩余分支风量为变量，分支风量可用剩余分支风量表示。根据风压平衡定律，每个独立回路对应一个方程，建立了由n个变量和n个方程组成的方程组。通过求解方程组的根，可以得到剩余分支的风量，进而得到分支的风量。斯卡德尔汉斯莱方法的基本思想是根据泰勒级数展开方程，利用建议的每个分支的初始风量，去掉二阶以上的高阶量。经过简化

10、，环路风量修正值的一般数学表达式为：独立环路中各支路风压(或阻力)的代数和。当树枝的风向与其余树枝的风向相同时，风压取正值，反之亦然。独立回路中各支路风量和风阻乘积的绝对值之和。当独立回路的风向与其余支路的风向相同时，独立回路中的风扇空气压力取负值，反之取正值。当其风向与其余分支的风向相同时，独立回路中的自然风压取负值，反之亦然。(9-2)根据公式(9-2)，分别计算各回路的风量修正值，从而修正各回路中的分支风量，得到风量的近似真值，即：修正前后的分支风量。根据修改分支的风向，当修改分支的风向与其余分支的风向相同时，取正值和负值，反之亦然。经过反复校正，各支路的风量接近真实值。当达到预定精度时

11、，计算结束。此时，所获得的近似空气体积可以被认为是所需的自然分布空气体积。上述公式(9-2)和(9-3)是斯卡德尔汉斯莱法(又称哈蒂克劳斯法)的迭代计算公式。(9-3)当独立回路中既无风机也无自然风压时，公式(9-2)可简化为：求解步骤采用斯卡德尔-汉斯莱法，一般经过以下步骤：(1)绘制通风网络图，标定气流方向。(2)输入网络结构和数据。(3)确定独立电路的数量，选择并确定独立电路的支路组成。(4)绘制初始风量。通常，一组初始值被分配给剩余的分支，然后计算每个分支的初始空气量。(5)计算回路风量的修正值，及时修正回路中各支路的风量。(6)检查精度是否符合要求。每当网络中所有分支的空气量被校正时

12、，这被称为迭代。每次迭代后，应该判断是否满足给定的精度要求。当迭代中每个独立回路的风量修正值小于预定精度时，迭代计算结束，即1英寸，精度一般为0。010.001立方米/秒(7)计算通风网络的总阻力和总风阻。3.通风网络软件及应用计算机解决方案简介复杂通风网络的计算机解决方案快速准确。随着计算机的发展和普及，基于计算机的通风网络计算发展迅速，一些成熟的通风网络计算软件已经问世。下面介绍安徽科技大学开发的通风网络解决方案软件MVENT。1如何在中文视窗环境下使用mvent软件，启动MVENT软件，出现软件操作主窗口，如图9-11所示。图9-11，(1)通风网络原始数据的输入从“数据”菜单中选择“表

13、格数据”命令后，出现数据输入窗口ap在数据输入窗口的“文件”菜单中选择“新建”命令，在对话框中选择“分支位差数据文件”，出现如图9-13所示的表格，输入并保存数据。(3)风机特性数据输入从主窗口的“数据”菜单中选择“风机数据”命令，调出风机特性数据输入对话框，如图9-14所示，输入数据并保存。图9-14，(4)选项设置在“网络解决方案”中选择“选项”，调出图9-15所示的选项设置对话框。您可以设置独立回路选择方法、网络解算算法、是否读取自然风压文件和独立回路文件。图9-15，网络解决方案在网络解决方案中选择网络解决方案命令，或单击工具栏上的计算器图标。软件会自动提示输入所需的数据文件。图9-2

14、0显示提示“通风网络基础数据文件”的对话框。同时按提示进入“风机数据文件”和“分支势能文件”。图9-20，结果分析和计算结果以表格形式显示，如图9-21所示。图9-21，2网络解决方案通风网络解决方案软件可用于解决矿井通风设计和管理中的实际问题：(1)矿井设计中风量分配、总通风阻力、风机运行点、风机选型和通风系统优化的计算。(2)风量调节计算、通风状态预测和矿井系统改造。1.什么是通风网络？简要描述诸如分支、节点、循环、树、剩余树和独立循环等术语的含义。2.什么是通风网络图？绘制通风网络图的一般步骤和原则是什么？3.什么是串联通风、并联通风和角度通风？他们的特点是什么？4.比较串联通风和并联通风的特点。5.风量的自然分布是什么？影响空气流入并联网络支路的因素是什么？6.写出简单转角网络道路中转角支路的风向判别式，并分析影响风向变