第7章矿井通风网路中风流基本定律和风量自然分配

的若干条等风压线，在等风压线上将1、2分支阻力h1、h2叠加，得到并 联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风压线上的点联成曲线R3，即为并联风路的等效阻力特性曲 线。
•H
•R1 •R2
•R1+R2
•2
•1•R1
•R2 •2
•1
•Q 第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
例题：某个通风网络如图所示，已知各条 巷道的风阻R1=0.25, R2=0.34, R3=0.46 N s2/m8,巷道1的风量Q1=65m/s。求BC、 BD风路自然分配的风量及风路ABC、 ABD的阻力为多少？
２、根据串联风路“风量相等，阻力叠加”的原则，作平行于h轴
的若干条等风量线，在等风量线上将1、2分支阻力h1、h2叠加， 得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风量线上的点联成曲线R3，即为串联风路的等效阻
力特性曲线。
•H •R1+R2
•R2
•３
•R1
•R2 •２
•２
•R1 •１ •1
第7章矿井通风网路中风流•Q基本定律
改。
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第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
四、基本定律
1 风量平衡定律 是指在稳态通风条件下，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。
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
特例：对于两条巷道并联风量自然分配
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第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
（二）并联风路等效阻力特性曲线的绘制
根据以上并联风路的特性，可以绘制并联风路等效阻力特性曲线。
方法：
１、首先在h—Q坐标图上分别作出并联风路1、2的阻力特性曲线R1、R2； ２、根据并联风路“风压（阻力）相等，风量叠加”的原则，作平行于Q轴
压能值。风流由能位高的节点流向能位低的节点； 当两点能位相同时，风流停滞；当始节点能位低于 末节点时，风流反向。
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判别式（以简单角联为例）： 1、 分支5中无风
∵ Q5 = 0 ∴ Q1 = Q3 , Q2 = Q4 由风压平衡定律： h1 = h2 , h3 = h4
原理：依据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律 方法：回路法 假设风网中每一回路内各分支的风向和 风量开始，逐渐修正风量，使之满足风压平衡定律。 节点法 假设风网中每一回路内各分支节点压力值开始， 逐渐修正压力分布，使之满足风量平衡定律。
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
一、改进的斯考德－恒斯雷试算法－－回路法 回路风量：把风流在风网中的流动看成是在一些互不 重复的独立的闭合回路中各有一定的风量在循环，这 种风量称为回路风量。 如图：回路：ABDEF(风量q1)、BCDB(q2)、DCED(q3) 独立分支：只属于一个回路的分支。反之，为非独立 分支。且满足：独立分支(M)＝分支总数(B)－节点数 (J)＋１ 如：BC、CE、 EFAB－－独立分支， BD、DE、CD－ －非独立分支
（一） 串联风路特性 1. 总风量等于各分支的风量，即 MS = M1 = M2 =…= Mn 当各分支的空气密度相等时， QS = Q1 = Q2 =…= Qn
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2. 总风压（阻力）等于各分支 风压（阻力）之和，即:
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4. 并联风网等积孔等于各分支等积孔之和，即
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5. 并联风网的风量分配 若已知并联风网的总风量，在不考虑其它通风动力及风流密度变 化时，可由下式计算出分支i的风量。 ∵
即
•R1•R2 •...•Ri •Rn
•QS
∴
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•1 •图b •2
•7
•3 •４ •5
•6
•8
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2 风压平衡定律 假设：一般地，回路中分支风流方向为顺时针时， 其阻力 取“＋”，逆时针时，其阻力取“－”。
（1）无动力源（Hn Hf） 通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数 和为零，即：
若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各 分支的体积流量（风量）的代数和等于零，即：
•1
•2 •图a •４
•5
•3
•6
如图a，节点4处的风量平衡方程为：
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将上述节点扩展为无源回路， 则上述风量平衡定律依然成 立。如图b所示，回路2-45-7-2的各邻接分支的风量 满足如下关系：
5、 树：是指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。
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三、矿井通风网络图 通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。
特点：１）通风网络图只反映风流方向及节点与 分支间的相互关系，节点位置与分支线的形状可 以任意改变。
２）能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且 是进行各种通风计算的基础，因此是矿井通风管 理的一种重要图件。
•1 •1
•风流
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３、分支5中的风向由3→2 同理可得：
或写为：
•风流
•４ •４ •３ •５ •３
•２
•２
•1 •1
∴ 改变角联分支两侧的边缘分支的风阻就可以改变角联分支的风向。 对图示简单角联风网，可推导出如下角联分支风流方向判别式：
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由阻力定律：
两式相比得：
即 或写为：
•４ •４ •３ •５ •３
•２
•２
•1 •1
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２、当分支5中风向由2→3 节点②的压能高于节点③，则 hR2 ＞ hR1 即：
同理， hR3 ＞ hR4
即
即 又∵
∴ 即：
或写为：
•４ •４ •３ •５ •３
•２
•２
3. 总风阻等于各分支风阻之和，即： 4. 串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系
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（二）串联风路等效阻力特性曲线的绘制
根据以上串联风路的特性，可以绘制串联风路等效阻力特性曲线。
方法：１、首先在h—Q坐标图上分别作出串联风路1、2的阻力特
性曲线R1、R2；
和风量自然分配
二、并联通风风网
由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所 组成的通风网络，称为并联风网。如图所示并联风网由 3条分支并联。
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（一）并联风路特性：
1. 总风量等于各分支的风量之和，即
当各分支的空气密度相等时,
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•q1 •D •q2 •C
•F
•Hf
•q3 •E
回路中各分支阻力代数和，当分支流向与回路流向一致时，取 “＋”，反之，取“－”。
•
•5
•6
•2
•4
•3
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3 阻力定律
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第二节 串联、并联通风网路的基本性质
一、串联通风风路
由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分汇 点的线路称为串联风路。如图所示
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网络图两种类型：一种是与通风系统图形状基本一致的 网络图；另一种是曲线形状的网络图。但一般常用曲 线网络图。
绘制步骤： (1) 节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特
定的节点号。 (2) 绘制草图 在图纸上画出节点符号，并用单线条
（直线或弧线）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
如图，对回路 ２－３－４-6中有：
•
•5
•6
•2
•4
•3
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（2）有动力源
设风机风压Hf ，自然风压HN 。
如图，对回路 １－2－3－4-5-1中有：
一般表达式为：
即：能量平衡定律是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 自然风压与通风机风压的代数和。
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基本思路：初拟风网中各回路风量 •A
(如q1 q2 q3)，使其满足风网中节 点风量风量平衡定律，然后利用
风压平衡定律对其逐一进行修正，
从而得各分支假设风量，经把迭
•B
代计算修正，各回路风压逐渐趋
于平衡，这样各分支风量逐渐接真实值。
回路风量修正值（△Q）：
二 基本术语
1. 分支（边、弧）：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（结点、顶点）：是三条或三条以 上巷道的交汇点。 3. 路（通路、道路）：是由若干条方向相 同的分支首尾相连而成的线路。
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4. 回路（网孔）：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。
当开凿巷道4时
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三、串联风路与并联风网的比较
在任何一个矿井通风网络中，都同时存在串联与并联风网。在矿井的 进、回风风路多为串联风路，而采区内部多为并联风网。 并联风网的优点：１、从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并 联风网具有明显的优点。 ２、在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。
• R1 ,Q
•A 1
• R2,Q
2
•B • R3 ,Q
3
•C
•D
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课堂练习 习题集88页第11题
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
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简单角联风网：仅有一条角联分支的风网。
复杂角联风网：含有两条或两条以上角联分支的风网。
•４ •４ •３ •５ •３
•2
•6
•２
•２
•１ •1
•5
•3 •4 •1
•简单角联风网
•复杂角联风网 第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
二、角联分支风向判别 原则：分支的风向取决于其始、末节点间的
•３ •R2 •２
•２ •R1 •１
•1
•2 •1 •R1 •R2
•2 •1
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第三节 角联通风风网
一、基本概念
角联风网：在并联巷道中间有一条联络巷道，使一侧巷道与另一侧 巷道相连构成的网络。
角联分支（对角分支）：是指位于风网的任意两条有向通路之间、 且不与两通路的公共节点相连的分支，如图。
第7章矿井通风网路中风 流基本定律和风量自然
分配
2020/11/27
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
第一节 概述 一、通风网络
矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的 一个复杂系统。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。
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2. 总风压等于各分支风压，即
注意：当各分支的位能差不相等，或分支中存在风机等通风 动力时，并联分支的阻力并不相等。
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3. 并联风网总风阻与各分支风阻的关系
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对于两条巷道并联时
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第四节 应用计算机解算复杂通风网络
目的：已知风网各分支风阻和主通风机的特性，求算主要通 风机的工பைடு நூலகம்点，各分支的风量和风向，以便验算各用风地点 的风量和风速是否符合规程要求。
三、角联利弊
由于边缘巷道风阻发生变化不会导致工作面风流方向发 生改变的角联巷道称为无害角联。 由于边缘巷道风阻发生变化而导致工作面风流方向发生 改变的角联巷道称为有害角联。
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
•４
•2 •５
•C
•B
•1
•3
•Q
0
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