TF04矿井通风动力
第4章通风动力-
第4章 通风动力
4.1 自然风压 4.2 矿用通风机类型及构造 4.3 通风机工作参数及个体特性曲线 4.4 比例定律与通风机类型特性曲线 4.5 矿井主要通风机附属装置 4.6 矿井主要通风机联合运转 4.7 矿井主要通风机性能测定
• （3）局部通风机 为满足井下某一局部地点通风需要 而使用的通风机，称为局部通风机。局部通风机主要 用作井巷掘进通风，将在后续章节中讨论。
• 本章重点讨论主要通风机。矿用主要通风机按其构造 和工作原理不同，可分为离心式通风机和轴流式通风 机两大类，其中轴流式通风机又可分为普通式和对旋 式两种。
• 一、离心式通风机 • 离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽
通风机全压(hft)和通风机装置全压(hft’)，在数 值上一般相差不大，所以，在通风机选型计算中， 可直接用厂家提供的性能曲线所给出的数值。
对于抽出式通风，通风机装置全压hft’，主要 用来克服矿井的通风阻力和排入大气时的速压损 失。通风机用来克服井巷通风阻力的那部分通风 压力，称为通风机静压，用hfs ’表示，而排入大气 时的速压损失则为出口速压：
4.3通风机工作参数及个体特性曲线
• 一、通风机工作的基本参数
• 通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。 用这四个参数可以描述通风机的整个特性。
1．主要通风机的工作风量Q 单位时间内通过通 风机的空气体积，称为通风机的流量，一般用Qf 表示。其单位为m3/s、 m3/min或m3/h 。在矿井 通风中，通过通风机的流量，也就是通风机送入 井下或从井下排出的空气量。因此，通风机的流 量是一个重要参数。
矿用通风机工作原理
矿用通风机工作原理
矿用通风机是一种在矿井中使用的风机装置，行业内通常称之为矿井风机。
它的工作原理基于风力传动，通过将新鲜空气输送到矿井中，同时排出井下产生的废弃物气体，以保持矿井环境的通风。
矿用通风机主要由电动机、葉輪、传动装置、支撑装置和逆止阀等组成。
当电动机启动后，通过传动装置将动力传递给葉轮。
葉轮依靠旋转产生的离心力，吸入新鲜空气，并迅速将其输送到矿井中。
在矿井内部，通风机通过管道将空气输送到井底。
然后，空气在井底通过出风摄气门进入矿回风道，并将废弃物气体排出井外。
这样一来，新鲜空气可以持续进入矿井，保持井下空气流通，并将有害气体带离。
同时，矿用通风机还可以根据矿井内的情况进行调节。
例如在开采过程中，矿井可能会遇到火灾、气体爆炸或其他突发情况。
通风机可以根据需要增加风量，以增加空气流动速度，降低事故风险。
总之，矿用通风机通过风力传动，将新鲜空气输送到矿井中，以维持矿井环境的通风。
它在实际应用中，对保障矿工的安全和提高矿井生产效率都起着重要作用。
矿井通风与安全(中国矿业大学课件)第四章通风动力
根据具体要求和环境，设计通风 系统的布局和组件。
优化
通过模拟和优化算法，提高通风 系统的效率和性能。
测量
使用空气流量计和压力计等设备， 监测和评估通风系统的运行状况。
矿井通风动力管理的必要性和挑战
有效管理通风动力对于确保矿井的安全和高效运行至关重要。然而，管理挑战包括人员培训、设备维护和监测 系统的建立。
矿井通风动力的分类和特点
自然通风
利用自然气流，适用于小型 矿井和开放式工作场所。
机械通风
通过风机和风道系统，更适风
结合自然通风和机械通风的 优点，综合应用于不同矿井。
矿井通风动力系统的组成
1 风机
通过旋转叶片产生气流。
3 风门和调节阀
控制气流的流量和分布。
2 风道
将气流引导到矿井各个区域。
4 排风系统
将废气排出矿井，保持空气质量。
矿井通风动力的计算方法和参数
1
风量计算
根据矿井的大小、工作环境和需求，计算所需的风量。
2
风速计算
确定适当的风速，以保证空气的流动和气体的分散。
3
风压计算
计算风道和风门的适当压力，以维持稳定的气流。
矿井通风动力系统的设计和优化
设计
矿井通风与安全
在这个课堂上，我们将学习矿井通风动力的重要性、定义和基本原理，以及 实际应用中的分类、组成、计算方法、设计和优化。
通风动力的重要性
矿井通风动力是确保矿井安全运行的关键因素之一。它不仅能提供新鲜空气，还可以排除有害气体和煤尘，有 效预防火灾和爆炸。
通风动力的定义和基本原理
通风动力是通过排风和送风系统，控制气体的流动和分布。它基于流体力学 原理，包括压力差、速度和阻力等概念。
(四)矿井通风动力
矿 井 通 风 动 力
2.自然风压的特点
1、自然风压
（1）形成矿井自然风压的主要原因是矿井进、出风井两侧的空气柱重量差。不 论有无机械通风，只要矿井进、出风井两侧存在空气柱重量差，就一定存在自 然风压。 （2）矿井自然风压的大小和方向，取决于矿井进、出风两侧空气柱的重量差的 大小和方向。这个重量差，又受进、出风井两侧的空气柱的密度和高度影响， 而空气柱的密度取决于大气压力、空气温度和湿度。由于自然风压受上述因素 的影响，所以自然风压的大小和方向会随季节变化，甚至昼夜之间也可能发生
01
0 1
矿 井 通 风 动 力
1、自然风压
计算进、出风井两侧空气柱的平均密度：
均进
均回
Z 01 01 Z12 12 45 1.28 100 1.21 1.23 Z 01 Z12 45 100
Z 34 34 Z 45 45 65 1.145 80 1.225 1.189 Z 34 Z 45 65 80
矿 井 通 风 动 力
1、自然风压
二、自然风压的测定
生产矿井自然风压的测定方法有两种：直接测定法和间接测定法。
1.直接测定法
矿井在无通风机工作或通风机停止运转时，
在总风流的适当地点设置临时隔断风流的密闭，
将矿井风流严密遮断，而后用压差计测出密闭两 侧的静压差，该静压差便是矿井的自然风压值。
或将风硐中的闸门完全放下，然后由风机房水柱
器和电动机等构成。叶轮转动时，靠离心力作用，空
气由吸风口12进入，经前导器7进入叶轮的中心，折转 90°沿径向离开叶轮流入机壳2，经扩散器3排出。
图4.4 离心式通风机构造示意图
1-叶轮；2-螺形外壳；3-扩散器；4-主轴；5-止推轴承；6-径向轴承； 7-前导器；8-机架；9-联轴节；10-制动器；11-机座；12-吸风口； 13-通风机房；14-电动机；15-风硐
4 矿井通风动力
1
4
Hn Zg(m1 m2 )
6
（2）自然风压的计算
① 当井深小于100m时
Hn 0gz0 1gz1 2gz2 , Pa
② 当井深大于100m时
Hn
0.0341
1
Kp0
z( T1
1 T2
)
, Pa
K 1 z 10000
7
（3）矿井自然风压的测定
① 直接测量法23Fra bibliotek4．2．1 离心式通风机的工作原理
在目前风机生产中，大型的离心式通风机，为了增加 效率和降低噪声，几乎都采用后向式叶轮。
而一些中小型风机，特别对风压要求较高时，则采用 前向式叶轮；
从防磨损和减少积尘角度看，选用径向式叶轮较为有
利。
w2
c2
w2
c2
w2
c2
β2
β2
u2
β2
u2
u2 c2u
8
4．1．2 自然风压的影响因素
Hn Zg(m1 m2 )
影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而
空气密度又受温度T 大气压力P气体常数R和相对湿度
等因素影响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：
Hn f (Z ) f [(T , P, R, )Z ]
（1）矿井某一回路中两侧空气柱的温差。
由于风机叶轮的叶片具有一定的斜面形状，当叶轮在机 壳中高速转动时，使叶轮周围气体一面随叶轮旋转；一 面沿轴向推进，气体在通过叶轮时获得能量，压力升高， 进入扩散管后一部分轴向气流的动能转变为静压能，最 后以一定的压力从扩散管流出。
28
Axial Flow Fans
矿井通风动力.doc
第六节 矿井通风动力一 、自然风压(一)、 自然风压及其形成和计算图1—6—1 简化矿井通风系图1-6-1为一个简化的矿井通风系统，2-3为水平巷道，0-5为通过系统最高点的水平线。
如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则通风系统可视为一个闭合的回路。
在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。
其重力之差就是该系统的自然风压。
它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。
在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。
地面空气从井口5流入，从井口1流出。
这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
由上述例子可见，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。
p 为井口的大气压，Pa ；Z 为井深，m ；0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，kg/m 3，则自然风压为：H Zg N m m =-()ρρ12 (1-6-1)(二)、自然风压的影响因素及变化规律1、自然风压变化规律自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。
如图1-6-2、图1-6-3所示分别为浅井和我国北部地区深井的自然风压随季节变化的情形。
由图可以看出，对于浅井，夏季的自然风压出现负值；而对于我国北部地区的一些深井，全年的自然风压都为正值。
图1-6-2 浅井自然风压随季节变化图图1-6-3 深井自然风压随季节变化图2、自然风压影响因素（1）两侧空气柱的温度差矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素。
影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。
其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。
（2）矿井深度当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z 成正比。
深1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30%。
矿井通风第四章矿井通风动力
贵州大学
第四章 通风动力
4.1 自然风压 4.2 通风机类型和构造 4.3 通风机特性曲线 4.4 通风机联合运转 4.5 通风机设备选型 4.6 通风机性能测定
通风动力基本概念
机械风压 由通风机造成的能量差
自然风压 由矿井自然条件产生的能量差
机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，用以克服矿井 的通风阻力，促使空气流动
自然风压特性
（3）主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一 定影响。由于风流与围岩的热交换，冬季回风井气温高于进 风井，风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时 期内仍存在温差，从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚 至会干扰通风系统改变后的正常通风工作。
（4）地面大气压、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。
空气由吸风口12进入，经
前导器7进入叶轮的中心，
折转90°沿径向离开叶轮
流入机壳2，经扩散器3排 1-动轮；2-蜗壳体；3-扩散器；4-主轴；5-止推轴
出。
承；6-径向轴承；7-前导器；8-机架；9-联轴节； 10-制动器；11-机座；12-吸风口；13-通风机房；
14-电动机；15-风硐
动轮1由若干个叶片构成，在主轴4带动下旋转。 前导器7（有的通风机没有前导器）用来调节风流进入主
Z( 01 02) R 12 ht4Z( 02 34) R24
Z( 01 02) R12 hfsZ( 02 34) R24
立井0-2风流停滞： Z( 01 02) R 12 ht4Z( 02 34) R 24
Z( 01 02) R 12 hfsZ( 02 34) R24
h n 0 2 4 h n 0 1 2 4 Z (0 20 1 )
矿井通风动力课件
VS
详细描述
矿井通风系统是一个复杂的系统，它由多 个部分组成。其中，进风井是用于向矿井 内输入新鲜空气的通道，回风井则用于排 出污浊空气；通风机是提供动力的设备， 能够使空气在矿井内流动；风门和风窗则 是控制风流方向的设施。这些组成部分相 互协作，共同完成矿井通风的任务。
矿井通风的基本任务
总结词
矿井通风的基本任务包括提供足够的新鲜空气、稀释并排除有毒有害气体和粉尘、控制风流方向等。
05
矿井通风技术发展与展望
矿井通风技术的研究现状
矿井通风技术是保障矿井安全生产的关键技术之一，目前国内外学者在矿井通风技术方面进行了广泛 的研究和应用。
国内外学者通过实验、数值模拟和现场实测等多种方法，对矿井通风系统进行了深入研究，取得了一系 列研究成果。
目前，矿井通风技术已经从传统的自然通风方式向机械通风方式转变，同时，随着计算机技术和传感器 技术的发展，矿井通风系统的智能化和自动化水平也不断提高。
02
03
自然风压
由于矿井内外温度差和地 形差异，导致空气密度不 同而产生的自然风压。
机械通风机
通过机械方式产生风流， 提供通风动力。
通风机性能参数
通风机的功率、风量、风 压等参数，影响矿井通风 效果。
矿井风流的动力学特性
风流速度
风流在矿井巷道中的速度分布，影响风流携带 瓦斯、粉尘等物质的能力。
风流方向
矿井通风技术的前景展望
随着科技的进步和安全生产要求的提高，矿井通风技术将迎来更加广阔的发展前景。
未来矿井通风技术将更加注重技术创新和研发，不断推出更加高效、智能、环保的 通风技术和装备。
同时，随着全球能源结构的调整和新能源的开发利用，矿井通风技术也将面临新的 挑战和机遇，需要不断适应和改进以适应新的市场需求。
TF04矿井通风动力
第一节 自然风压
一、 自然风压及其形成和计算
1、自然通风
由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的
平均温度较低，平均 空气密
0
度较大，导致两空气柱作用
在2-3水平面上的重力不等。 它使 空气源源不断地从井 口1流入，从井口5流出。
1 ρ1 dz
夏季：相反。
w2
c2
β2
u2 c2u
w2
β2
c2
u2
w2
β2
c2
u2
离心式风机可分为：前倾式（β2>90º)、径向式（β2=90º)和后倾式 （β2<90º)三种。
β2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。
2、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）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。
离心式通风机和轴流式通风机。 一、离心式通风机的构造和工作原理 1、 风机构造。
离心式通风机一般由：进风口、工作轮（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前导器。 吸风口有：单吸和双吸两种。
叶片出口构造角：风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角 称为叶片出口构造角，以β2表示。
Ht = |h4|—hv4+hRd+hv6
若忽略 hRd 不计，则 Ht≌ |h4|—hv4+ hv6
矿井通风动力
矿井通风动力一、教学目的要求1、了解矿井通风动力；2、熟悉通风机的附属装置3、掌握矿井反风技术二、相关内容当矿井在进风井口附近、井筒、井底车场及其附近的进风巷道或硐室发生火灾、瓦斯或煤尘爆炸时，为了限制灾区范围扩大，防止烟流流入人员集中的生产场所，以便进行灾害处理和救护工作，有时需要改变矿井的风流方向，即进行矿井反风。
从事采掘生产的职工，一定要了解机械通风的基本知识，掌握矿井反风的要求、方法、方式，积极参加反风演习，并配合完成矿井反风演习的各项任务。
为了达到矿井通风的目的，必须使井巷中的空气不断流动。
空气在井巷流动过程中会遇到矿井通风阻力，克服矿井通风阻力的能量或压力称为矿井通风动力。
矿井通风动力可以由机械设备和自然条件产生，由通风机产生的风压称为机械风压；由机械风压克服矿井阻力进行通风的叫做机械通风。
由矿井自然条件产生的风压称为自然风压；由自然风压克服矿井阻力进行通风的叫做自然通风。
一、矿用风机及其附属装置1.矿用风机的分类矿用风机一般按结构原理和服务范围进行分类，见表6-1。
2.矿用风机的附属装置（1）名称：风硐定义：连接矿井主要通风机和风井的一段巷道；作用：引导风流备注：通过风硐的风量很大，且风硐内外压差较大，服务年限也较长；（2）名称：防爆门定义：防爆门是装在有通风机的井筒上，为防止瓦斯、煤尘爆炸时毁坏通风机而安装的安全装置；作用：自然通风，保护风机；备注：为了防止防爆门漏风，防爆门采用水封或油好密闭，所以并口圈的凹槽应经常保持足够的水量，槽的深度必须大于防爆门内外压力差要求的深度值；（3）名称：反风装置定义：离心式通风机常用的反风方法为利用反风门和旁侧反风道反风；轴流式通风机常用的反风方法为通风机反转反风，也可以利用反风门和旁侧反风道反风；作用：防止灾害扩大，有利于灾害的控制和救护；备注：（4）名称：扩散器定义：通风机出口处外接一定长度、断面逐渐扩大的风道；作用：降低通风机出口的速压以提高通风机的静压；备注：小型离心式通风机的扩散器由金属板焊接而成，大型离心式通风机的扩散器用砖或混凝土砌筑；（5）名称：消音装置定义：通风机运转时产生空气动力噪声和机件振动的机械噪声。
第4章通风动力
• 对于竖井开拓的深矿井，地温随深度增加而增大，地 面空气进入井筒与岩石发生热交换，地表气温的影响 比较小，自然风压的大小虽有改变，方向不变
• 2)矿井深度
• 近似认为自然风压的大小与矿并深度成正比。深 1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30 ％
• 3)地面大气压
• 地面大气压变化不大，对自然风压的影响较小
4.1.2自然风压参数计算
• 矿井通风设计中选择主通风机的风压，需要考虑反 抗它工作的自然风压；
• 在通风系统的管理和调整工作中，也往往需要理解 自然风压。
4.1.3自然风压测定
直接测定法
在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通 风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即 为该矿的hn。要求是密闭不漏风，否则测值不准。
中国矿业大学多媒体教学课件
矿井通风与安全
Mine Ventilation and Safety 安全工程学院
中国矿业大学多媒体教学课件
第4章 通风动力
上一章内容
• 第3章 矿井通风阻力
•
3.1 风流的流动状态
•
3.2 摩擦阻力
•
3.3 局部阻力
•
3.4 通风阻力定律和特性
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.5 通风阻力测量
4.3通风机工作参数及个体特性曲线
• 一、通风机工作的基本参数
• 通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。 用这四个参数可以描述通风机的整个特性。
1．主要通风机的工作风量Q 单位时间内通过通 风机的空气体积，称为通风机的流量，一般用Qf 表示。其单位为m3/s、 m3/min或m3/h 。在矿井 通风中，通过通风机的流量，也就是通风机送入 井下或从井下排出的空气量。因此，通风机的流 量是一个重要参数。
第四章通风动力1
本章目录
❖ 第一节 自然风压 ❖ 第二节 矿用通风机 ❖ 第三节 通风机的特性 ❖ 第四节 矿井反风技术 ❖ 第五节 矿井中通风机风压与通风阻力的关系 ❖ 第六节 通风机的性能试验
2
第一节 自然风压
❖ 一、自然风压的产生 ❖ 1.自然风压的产生 ❖ 矿井产生自然风压的原因是由于矿井进风井筒与出风井筒的空气柱的重
6
第二节 矿用通风机
❖ 一、矿用通风机分类
❖ 1.按照通风机构造分类
❖ 按照通风机构造不同，可分为离心式通风机与轴流式通风机两类。两种类型的通 风机在煤矿中均被广泛使用。
❖ 煤矿常用离心式通风机有4-72-11型、G4-73-11型和K4-73-01型等。它们的主要 部件包括叶轮、机壳、进风口和传动部分。一般来讲，离心式通风机结构简单， 维护方便，效率较高，运转可靠平稳，噪音较低，便于调节通风机的工作点。
❖。
5
❖ 三、自然风压对矿井通风的影响 ❖ 采用机械通风的矿井，随着一年四季气温的变化，
同样会因为自然风压的变化而引起井巷风流的风 量发生变化，有的甚至造成井巷风流停滞或风流 反向，由此可能引发矿井通风安全方面的严重事 故。在矿井通风管理上，应特别注意自然风压对 矿井通风的影响，预防自然风压使井巷风流反向。 ❖ 在矿井通风设计和管理上，还要充分利用自然风 压来帮助矿井通风。尽可能采取措施，扩大进、 回风侧空气柱的重力差。
❖ （9）因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转时，必须制定停风措施。变电所或
电厂在停电以前，必须将预计停电时间通知矿调度室。主风的目的，必须使井巷中的 空气不断地流动，空气在井巷流动过程中会 遇到矿井通风阻力，克服矿井通风阻力的能 量或压力称为矿井通风动力。矿井通风动力 可以由机械设备和自然条件产生，由通风机 产生的风压称为机械风压；由机械风压克服 矿井阻力进行通风的叫机械通风。由矿井自 然条件产生的风压称为自然风压；由自然风 压克服矿井阻力进行通风的叫自然通风。
矿井通风动力
（3）冷、热风在井口房和井筒内同时混合 这种布置方式是前两种方式的结合，它将大部分热风送 入井筒内混合，而将小部分热风送入井口房内混合，其 布置方式如图8-1-3所示。以上三种方式相比较，第一 种方式冷、热风混合效果较好，通风机噪声对井口房的 影响相对较小，但井口房风速大、风温低，井口作业人 员的工作条件差，而且井筒热风口对面井壁、上部罐座 和罐顶保险装置有冻冰危险；第二种方式井口房工作条 件有所改善，上部罐座和罐顶保险装置冻冰危险减少， 但冷、热风的混合效果不如前者，而且井口房内风速较 大，尤其是通风机的噪声对井口的通讯信号影响较大； 第三种方式综合了前两种的优点，而避免了其缺点，但
1．井口房工作条件好；2．不需设 1．井口房密闭增加矿井
井口房密闭 置专用通风机，设备投资少。
通风阻力；
时
2．井口房漏风管理较为
麻烦。
二、空气加热量的计算
1.计算参数的确定 (1)室外冷风计算温度的确定。井口空气防冻加热的室外冷风计算温
度，通常按下述原则确定：立井和斜井采用历年极端最低温度的 平均值；平硐采用历年极端最低温度平均值与采暖室外计算温度 二者的平均值。 (2)空气加热器出口热风温度的确定。通过空气加热器后的热风温度， 根据井口空气加热方式按表8-1-2确定。
表8-1-1 井口空气加热方式的优缺点比较表
井口空气加 热方式
优
点
缺
点
1．井口房不要求密闭；2．可建立 1．井口房不要求密闭；
独立的空气加热室，布置较为灵活；2．可建立独立的空气加
井口房不密 3．在相同风量下，所需空气加热 热室，布置较为灵活；