第4章通风动力-

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• 本章将就对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、 特性进行分析研究,以便合理地使用通风动力,从而 使矿井通风达到技术先进、经济合理,安全可靠。
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。
• 其中4-72系列离心式风机主要用于风量和通风阻力不 是太大的中小型矿井。我国小型煤矿使用该系列风机 较多,由于机型小,配置电机的容量也小,可配用 380 V或660 V电压的电机,适用于低压供电的矿井。
4.2.2 轴流式通风机
轴流式通风机: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。
出式通风的示意图。离心式通风机主要由动轮(工 作轮)、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等部 件构成。
return
• 当叶轮转动时,靠离心力作用,空气由吸风口12进入, 经前导器进入叶轮的中心部分,然后折转90°沿径向 离开叶轮而流入机壳2中,再经扩散器3排出.
• 空气经过主要通风机后获得能量,使出风侧的压力高 于入风侧,造成了压差以克服井巷的通风阻力促使空 气流动,达到了通风的目的。
4.2.3 对旋式通风机
• 对旋式通风机在构造上属于轴流式。近年来,BD (K)系列对旋式通风机发展迅速,该系列风机的特 点是采用双级双电机驱动结构,两级叶轮相对并反向 旋转,其结构相当于两台同型号轴流风机对接在一起 串联工作,因此被称之为对旋式风机。
• 由于这种结构可省去中间及后置固定导叶,且涡流损 失较小,具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、 效率也较高的特点,其结构如图4-2-6。

2.主要通风机的工作风压 通风机工作时,叶轮给予每1 米3空气的全部能量,即每1米3空气通过通风机后所增加 的全部能量,称为通风机全压或通风压力,一般用hft表示。 其单位为Pa。
通风机全压(hft ),是指通风机出口断面上空气的绝对 全压 (P2+hv2)与通风机入口断面上空气的绝对全压 (P1+hv1) 之差。 hft 一般在通风机制造厂所提供的特性曲线或性能 表中给出。
一个动轮和它后面一个有固定叶片的 整流器组成一段。整流器用来整理动轮流 出的旋转气流,以减少涡流损失。为了提 高通风机的风压,有些轴流式通风机安装 两段动轮。
环形扩散器是轴流式通风机特有的部件, 其作用是使环状气流过渡到柱状气流时, 速压逐渐减少,以减少冲击损失,同时使 静压逐渐增加。
(构造图)
• 目前我国生产的轴流式主要通风机有2BY、2K系列、GAF、 BD(K)、KZS系列等。叶轮直径从1.2 m~4.2 m,可满足不同 大小井型的需要。该系列风机均为双级叶轮,机翼型扭曲叶 片,叶片角度可在较大范围内进行有级(2K58)或无级 (2K56、2K60)调节,且均可直接反转反风,是我国煤矿用 量较大的一类风机。
Nfot =hft.Qf/1000,kW Nfos =hfs.Qf/1000,kW
• (2)主要通风机的轴功率(或输入功率)
• 电动机经传动部件输入给主要通风机的功率叫轴功率,用N表 示,单位为KW,主要通风机的轴功率可用下式计算:
N 3U 10Ic0o0sdc
• 式中 U——线电压,V;
Homework
• 自然风压是怎样产生的?进、排风井井口标高 相同的井巷系统内是否会产生自然风压?
• 何谓通风机的工况点?如何用图解法求单一工 作或联合运转通风机的工况点,举例说明。
• 描述主要通风机特性的主要参数有哪些?其物 理意义是什么?
• 轴流式和离心式通风机的风压和功率特性曲线 各有什么特点?在启动时应注意什么问题?
• 主要通风机一般安装在地面上,也是矿井的重要耗电 设备。所以对主要通风机的选用,必须从安全、技术、 经济等方面进行综合考虑。
• (2)辅助通风机 用来帮助矿井主要通风机对一翼或 一个较大区域克服通风阻力,增加风量的通风机,称 为主要通风机的辅助通风机。辅助通风机大多安装在 井下,目前已很少使用。

上一章内容
学习目标 1、 风流的流动状态 2 、 摩擦阻力 3 、局部阻力 4 、通风阻力定律和特性 5 、通风阻力测量
重点与难点 1、摩擦阻力产生的原因和测算 2、局部阻力产生的原因和测算
第4章 通风动力
• 欲使空气在矿井中源源不断地流动,就必须克服空 气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服通风阻力的 能量或压力叫通风动力。由第二章可知,通风机风压 和自然风压均是矿井通风的动力。
• 我国矿井使用的离心式风机主要有G4-73、K4-73 、 Y4-73和4-72等系列,该类风机的特点是特性曲线较 平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高,且具有启动 功率较小等特点。
• 运行时调节门(前导器)可在0°~70°范围内调节, 用以改变运行工况,还可通过配置不同转速的电机或 电机调速来改变其运行工况,适应性较好。
• 自然通风 在自然风压作用下,风流不断流过矿井的现象
p为井口的大气压,Pa;Z为井深,m;ρ为空 气密度,kg/m3,则自然风压为:
h 0 p 1 p 2 gZ 1 -2 (3 4 )
4.1.1 自然通风特性
生产实践表明,自然通风对矿井有效通风的影响, 有时表现为积极的一面,有时却表现为消极的一面。 这就是事物的两面性。我们的任务就是深入认识矿 井自然通风的特性,以更好地利用和控制自然通风。 影响自然风压大小和方向的因素
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
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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

3.5 通风阻力测量
通风动力的基本概念
• 机械风压
– 空气能在井巷中流动,是由于风流的起末点间 存在着能量差,由通风生的能量差,则为自然风压
• 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
4.1自然风压
• 自然通风的基本概念 • 自然通风特性 • 自然风压参数计算 • 自然风压测定
动轮由固定在 轮轴上的轮毂 和等间距安装 的叶片2组成。
叶片的安装角θ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。
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。
• GAF系列风机是在引进国外技术的基础上,结合国内的实际 情况加以改型改造的轴流式风机。具有风量风压调节范围宽、 静压效率高、叶片角度调节自动化程度高等优点,特别适用 于需要经常改变运行工况的矿井使用。由于叶片角度调整方 便,这类风机可通过改变风叶角度实现风机反风,既不需要 反风道,也不需要风机反转控制装置。
hft=(P2+hv2)- (P1+hv1)
3.主要通风机装置的风压 实际运转的通风机都装有扩 散器,用hft’表示通风机装置全压。它指通风机扩散器出 口断面空气的绝对全压与通风机入口断面空气的绝对全压 之差。
通风机装置的全压hft’与通风机的安装质量和 扩散器的优劣等因素有关,因此, hft’需对实际运 转的通风机进行实测获得。

• 图4-2-6 对旋压抽式轴流通风机结构示意图 • 1-集流器 2-前消声器 3-前机壳 4-进气翼 5-电机 • 6-Ⅰ级叶轮 7-Ⅱ级叶轮 8-出气翼 9-后机壳 • 10-后消声器
• 对旋式通风机作为目前我国矿用风机的新生代产品, 国内已有多家风机厂投入生产,结构性能也不断改进 和提高,如湖南湘潭平安电气、山西运城安瑞节能风 机有限公司等厂家和西北工业大学合作研制的弯掠组 合三维扭曲正交型叶片技术,使风机的静压效率、噪 声等性能指标均得到较大提高。
4.2矿用通风机类型及构造
通风用的机械称为通风机(或通风机), 按服务范围分为主要通风机、辅助通风机与局部通风机。

• (1)主要通风机 担负整个矿井或矿井的一翼或一个 较大区域通风的通风机,称为矿井的主要通风机。
• 主要通风机必须昼夜运转,它对矿井安全生产和井下 工作人员的身体健康、生命安全关系极大。
• 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。
hn gdz
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。
1)地表气温的变化 对于山区平硐开拓的矿井,或深部露天转地下 的矿井,或井筒开拓的浅矿井,自然风压受地 表气温变化的影响较大。
• 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 %
hft’= hfs‘+hv
4. 主要通风机的功率和效率
(1)功率单位时间内通过通风机的流量和通 风机给予每1米3空气的全部能量之乘积,称 为通风机的输出功率
由于通风机压力有通风机全压hft和通风机静 压hfs之分,所以通风机的输出功率也分为通 风机全压输出功率Nfot和通风机静压输出功率 Nfos ,即:

自然通风的基本概念
• 一种现象 在非机械通风的矿井常观测到:风流从气温较低的 井筒经工作面流到气温较高的井筒。
• 基本原因 由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换,使得 进、回风井内的气温出现差异,回风井里面的空气 密度比进风井里的空气密度较小,因而两个井筒底 部的空气压力不相等,其压差就是自然风压。

I——线电流,A;
• cosψ——功率因数;
• ηd——电动机效率,%;
• ηc——传动功率,%。
(3)通风机的效率 通风机在运转过程中,由于 机械损失及空气流动损失等原因,通风机轴上的 功率不可能全部传递给空气,也就是说通风机的 轴功率必然要大于通风机的输出功率,通风机输 出功率和通风机轴功率N轴之比, 叫做通风机的效 率,即:
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