第197篇 通风安全考试要点 课后习题答案 第5章 矿井通风网络中风量分配与调节2022

第197篇通风安全学课后习题答案
第五章矿井通风网络中风量分配与调节
5.1什么是通风网络。

其主要构成元素是什么。

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、点及其属性组成的系统，称为通风网络。

构成元素：1.分支，表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷中的风流方向。

2.节点。

两条或两条以上分支的交点，每个节点有惟一编号。

3.路。

由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。

4.回路。

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。

若回路中除始末节点重合外，无其他重复节点，则称为基本回路，简称回路。

5.树。

任意两点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。

包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。

在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。

6.割集。

网络分支的一个子集。

将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离的部分。

若某割集s中恰好含有生成树t中的一个树枝，则称s为关于生成树t的
基本割集。

5.2如何绘制通风网络图。

对于给定矿井其形状是否固定不变。

1.节点编号.。

在通风系统上给井巷交汇点标上特定的节点号。

某些距离较近，阻力很小的几个节点，可简化为一个节点。

2.绘制草图。

在图纸上画出节点符号，并用单线条连接有风流连通的节点。

3.图形整理。

按照正确、美观的原则对网络图进行修改。

网络图总的形状基本为“椭圆形”。

5.3简述风路、回路、生成树、余树、割集等基本概念的含义。

风路：由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。

回路：两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路为回路。

树：任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。

包含通风网络的全部节点的树称为生成树。

在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。

割集是网络分支的一个子集，将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离的部分。

5.4基本关联矩阵、独立回路矩阵、独立割集矩阵有何关系?
基本关联矩阵表示网络分支ej与节点vi关系的矩阵。

基本关联矩阵的各行均与线性无关。

独立回路矩阵。

取通风网络中一颗生成树，以余树为独立分支，得到一组线性无关的基本回路，称为独立回路。

并以独立分支的方向作为独立回路的方向。

独立割集矩阵。

任取通风网络图的一棵生成树，以余树枝为独立分支，得到一组线性无关的基本割集，为独立割集。

由独立割集中的分支构成独立割集矩阵。

5.5矿井通风风络中风流流动的基本规律有哪几个。

写出其数学表达式。

风量平衡定律。

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。

能量平衡定律。

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通风机风压与自然风压的代数和。

Hn=hri.
5.6比较串联风路与并联风网的特点。

串联风路：1.总风量等于各分支风量。

2.总风压等于各分支风阻之和。

3.总风阻=各分支风阻之和。

4.串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系。

1/As2=1/A12+1/A22
并联风路：1、总风量等于各分支风量之和。

2.总风压等于各分支风压。

3.并联风网总风阻与各分支风阻的关系。

Rs=hs/q2=1/(1/r11/2)2 4.并联风网等积孔等于各分支等积孔之和。

As=A1+A2+A3.
5.7写出角联分支的风向判别式。

分析影响角联分支风向的因素。

K=R1r4/r2r3>1,则1、4风阻大，风流方向从3去2。

风向取决于边缘风路风阻比，与角联分支本身的风阻无关，与边缘风路分支风阻有关。

5.8矿井风量调节的措施可分为哪几类。

比较它们的优缺点。

局部风量调节法。

1.增阻调节法。

优点，简单、方便、易行、见效快。

缺点，增加矿井总风阻，减少总风量。

2.减阻调节法。

优点是，降低矿井总风阻，增加矿井总风量。

缺，降阻措施的工程量和投资比较大。

3.增能调节法。

优点是施工方便，降低矿井总风阻，增加矿井总风量。

减少矿井主要通风机能耗。

但采用辅助通风机调节时，设备投资较大，辅助通风机能耗较大，且辅助通风机安全管理工作比较复杂，安全性较差。

总风量调节法
1.风硐闸门调节法。

1. 优点，离心式通风机降低风量，可减少电耗。

缺点，
对于轴流式通风机不能用此法，因为其风阻增大，功率增大，能耗增加。

2.降低总风阻。

可增大风量，应降低矿井最大阻力路线上各井巷的风阻，改善风网结构。

5.9矿井通风网络解算问题的实质是什么。

对风量风压的确定，是自然分风计算。

5.10比较各种风量调节计算方法的特点。

1.调节点的数量与位置。

原则是安全可靠、技术可行、经济合理。

应注意
1.矿井总进风巷道和各类运输频繁的井巷中，应避免安装调节设施，如调节风窗选装。

2.矿井总回风巷道、倾斜和垂直井巷中，不宜安装增阻调节。

3.采区内部服务年限短的巷道不宜采用。

这是一种工程量很大的减阻调节措施。

4封闭火区附近采用调节措施时，要考虑有利于火区的均压灭火。

2.独立回路法。

事先人为确定需进行调节的分支，将它们包含在通风网络的某一棵余树中，其调节量大小由回路风压平衡方程即可算出。

3.固定风量法。

2个主要问题。

1.为了保证除固定风量分支以外的自然分风子网络是一个连通的闭合网络，就不允许
穿过用风区的割集全部由固定风量分支组成，而必须至少有一条自然分风分支。

但实际矿井在正常生产时用风区都必须按需分风，因而计算时不得不反复试算，以满足自然分风分支需风量。

2只能在有需风要求的分支本身进行调节。

很难保证调节方案的可行性。

4.通路法。

可保证风机风压最小，但也不能保证调节点位置的合理性。

5.11如图5-6-1所示通风网络图，试选择其任一棵生成树，并构造其基本关联矩阵、独立回路矩阵和独立割集矩阵。

树是两节点间至少存在一条通路但不包含回路的一类特殊图。

生成树：包含通风网络的全部节点的树称为生成树。

余树：在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。

基本关联矩阵表示网络分支ej与节点vi关系的矩阵。

基本关联矩阵的各行均与线性无关。

该通风网络节点号集合v=（v1、v2、v3、v4、v5、v6),分支号集合e=(e1、e2、e3、e4、e5、e6、e7、e8、e9)基本关联矩阵bij=1/0/-1.=1是节点vi与分支ej关联，且vi为始节点bij=1/0/-1.=1 Ej。

-1是节点vi与分支ej关联，且vi为末节点-1。

0是节点vi与分支Ej不关联。

4.独立回路矩阵。

取通风网络中一颗生成树，以余树为独立分支，得到一组线性无关的基本回路，称为独立回路。

并以独立分支的方向作为独立回路的方向。

Cij=1/0/-1,1是分支ej 在回路i 中，且与回路同向
Cij=1/0/-1；-1是分支ej 在回路i 中，且与回路反向。

O 是分支ej 不在回路i 中。

独立割集矩阵。

任取通风网络图的一棵生成树，以余树枝为独立分支，得到一组线性无关的基本割集，为独立割集。

由独立割集中的分支构成独立割集矩阵。

Sij=1/0/-1,分支ej 在割集i 中，且与割集同向。

-1是分支ej 在割集i 中，且与割集反向，0是分支ej 不在割集i 中。

5.12如图5-6-2所示并联风网，已知各分支风阻：
r1=1.274,r2=1.74,r3=1.078,r4=1.568,单位为Ns/m2,总风量q=36m3/s,求：
1.并联风网的总风阻。

并联风网总风阻rs=hs/(qs)2=
2568.11078.1174.11274.11124r 13r 12r 11r 112413121111）（）（）（+++=+++=
+++r r r r
=
=
=0.093
2各分支风量。

R1q12=rsqs2
Q12=rsqs2/r1
Q1= Q1=36* =36* =36*
=0.27*36=9.75.
同理，求他其他分支风阻。

225.1133.1118.11128.111
2568.11078.1174.11274.111）（）（+++=
+++28.075.0847.088.01225.1133.1118.11128.111
）（）（+++=+++7.10/12
277.31=）（qs
r s 1r
1r r s 274
.1093.0073.0
5.13如图5-6-3所示角联风网5.13 。

已知各分支风阻，r1=3.92,r2=0.0752,r3=0.98,r4=0.4998,单位为Ns2/m8The unit is Ns2 / m8.试判断角联分支5的风流方向。

R1r4/r2r3>1,风流由3到2.
5.14如图5-6-4所示并联风网，已知各分支风阻
r1=1.186,r2=0.794,单位为Ns2/m8,总风量Q=40m3/s.求：1.分支1和2中自然分风量Q1和Q2.1;2.若分支1需风10M3/s,分支2需风30m3/s，采用风窗调节，风窗应设在哪个分支。

风窗风阻和开口面积各为多少。

Q1=18.3 q2=22.4.
第2题中，rq2求得两分支的分压，即是此分支风阻。

并联分支风压相等。

则两分支风压差值为调节风窗，需在分支小的地方增加风窗。

可通过h=rq2，求得风窗风阻，通过风阻求得风窗断面积。

5.16根据本章第五节例题的有关数据，上机练习网络解算与风量调节计算软件的使用方法。

不用上机练习。

5.17某矿通风网络的结构参数及各分支风阻，高程及位能差列于表5-6-1中，1画出通风网络图。

2.用网络解算程序分别解算有无自然风压时的风量分配情况和风机特点。

（14，2520）、（18，2030）（22，1100）风量单位为m3/s,风压单位为pa.课本没讲。

5.18如图5-6-5所示通风网络，已知各分支风阻
r1=0.14,r2=0.11,r3=0.21,r4=0.32,r5=0.15,r6=0.23,r7=0.23,r8=0. 44,单位为ns2/m8,,需风分支风量为
q1=15,q3=10,q6=15,q8=10,单位为m3/s.1.若确定在分支3、4和8中进行调节，试用回路法求调节方案。

2.若事先不确定调节分支，试用通路法求增阻调节方案。

课本没有。