《通风安全学》第五章矿井通风网络中风量分配与调节要点
3矿井通风10矿井通风网络中的风量分配与调节
矿井风量分配基本规律
矿井通风网络 1节点：两条或两条以上分支的交点； 矿井通风网络简图 2.分支（边、弧）：两节点间的连线，也叫风道，在风网图上， 用单线表示分支。 3.路（通路、道路）：由若干条方向相同的分文首尾相连而成的 线路。 4.回路和网孔：由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路 。 5.树：是指任意两节点问至少存在一条通路但不含回路的一类特 殊图。 6.割集：割集是网络分支的一个子集。 7. 弦：在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成一个独立 回路或网孔，这种分支叫做弦。
3.按人数计算 Qpi 4 N 4.按工作面气温计算 Qpi=60vS
5.低瓦斯矿井综采工作面所需风量 Qpi 200 K1 K2 K3 K4 按最低风速0.25m/s计算 Q 240S 6.按工作面风速计算 按最低风速4m/s计算 Q 240S
pi min pi min
风量平衡定律
3
2
1 4 5 6
1 2
4 5 7 8 6
3
节点示意图
回路示意图
当不考虑风流密度变化时，图中节点4处的风量平衡方程为：
Q14 Q24 Q34 -Q45 -Q46 0
回路2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系： Q12 Q34 Q56 Q78 或 Q12 Q34 Q56 Q78 0 n 写为一般式： Qi 0 上式表明：流入节点、回路或网孔的风量与流出节点、回路或 网孔的风量的代数和等于零。一般取流入的风量为正，流出的 风量为负。
降阻调节法：优点是使矿井总风阻减少。
增压调节法：在风阻大、风量不足的风路上安设辅助 通风机，客服该巷道的部分阻力，以提高其风量的方 法。
矿井总风量调节
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。
矿井通风与安全课件《通风部分》第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
As
1 1 1 1 A12 A22 An2
16郭玉森 教授
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
4. 串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系
Ai
1.19 2 R i
Ri
1.19
1.19 2 Ai2
As 21.19 R
s
1.19
Ri
1.19 Ai2
4郭玉森 教授
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
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。由于这类图的几何形状与树相似，故得名 。树中的分支称为树枝。包含通风网络的全部节点的树称 为其生成树，简称树。
5郭玉森 教授
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
（二）矿井通风网络图 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
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。
2 1 R1 1 Q
27郭玉森 教授
H R2
R1
R2
R1+R2
2
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
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
等于零，即
M
i
0
9郭玉森 教授
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
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：
矿井通风网络中风量分配与调节
矿井通风网络中风量分配与调节第一章矿井通风网络中风量分配与调节本章主要内容及重点和难点1,风量分配基本定律----三大定律2,网络图及网络特性1)简单网络2)角联及复杂网络3,网络的动态分析4,矿井风量调节5,计算机解算复杂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.第一节风量分配基本规律一,矿井通风网络与网络图(一)矿井通风网络通风网络图:用直观的几何图形来表示通风网络.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.每条分支可有一个编号,称为分支号.2. 节点(结点,顶点):是两条或两条以上分支的交点.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.如图中,1-2-5,1-2-4-6和1-3-6等均是通路.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.如图中,2-4-3,2-5-6-3和1-3-6-75, 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.由于这类图的几何形状与树相似,故得名.树中的分支称为树枝.包含通风网络的全部节点的树称为其生成树,简称树.(二)矿井通风网络图特点: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.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,如图5-1-3所示;另一种是曲线形状的网络图,如图5-1-4所示.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改.通风网络图的绘制原则:(1) 用风地点并排布置在网络图中部,进风节点位于其下边;回风节点在网络图的上部,风机出口节点在最上部;(2)分支方向基本都应由下至上;(3) 分支间的交叉尽可能少;(4) 网络图总的形状基本为"椭圆"形.(5) 合并节点,某些距离较近,阻力很小的几个节点,可简化为一个节点.(6) 并分支,并联分支可合并为一条分支.二,网络中风流流动的基本定律1,风量平衡定律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,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:如图a,节点4处的风量平衡方程为: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2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系:2,阻力定律对于任一分支或整个网路系统,均遵守:3,能量平衡定律假设: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(HnHf)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:如图,对回路 2-3-4-6中有: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.第二节简单网络特性一,串联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5-2-1所示,由1,2,3,4,5五条分支组成串联风路.(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 =…= Qn2. 总风压(阻力)等于各分风压(阻力)之和风压(阻力)之和,即: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(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;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.二,并联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5条分支并联而成.(二)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,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.3. 并联风网总风阻与各分支风阻的关系4. 并联风网等积孔等于各分支等积孔之和,即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.(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.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.例如:若R1=R2=0.04 kg/m7,串联:Rs1= R1+ R2= 0.08 kg/m7并联:Rs1 :Rs1=8:1即在相同风量情况下,串联的能耗为并联的 8 倍.四,角联风网(一)几个概念角联风网:是指内部存在角联分支的网络.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.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.(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.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由阻力定律:两式相比得: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3,分支5中的风向由3→2同理可得:∴ 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: 第三节通风网络动态特性分析一,井巷风阻变化引起风流变化的规律1. 变阻分支本身的风量与风压变化规律当某分支风阻增大时,该分支的风量减小,风压增大;当风阻减小时,该分支的风量增大,风压降低.2. 变阻分支对其它分支风量与风压的影响规律1)当某分支风阻增大时,包含该分支的所有通路上的其它分支的风量减小,风压亦减小;与该分支并联的通路上的分支的风量增大,风压亦增大;当风阻减小时与此相反.2)对于一进一出的子网络,若外部分支调阻引起其流入(流出)风量变化,其内部各分支的风量变化趋势相同.3)风网内,某分支风阻变化时,各分支风量,风压的变化幅度,以本分支为最大,邻近分支次之,离该分支越远的分支变化越小.4)风网内,不同类型的分支风阻变化引起的风量变化幅度和影响范围是不同的.一般地说,主干巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围大,末支巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围小.5)风网内某分支增阻时,增阻分支风量减小值比其并联分支风量增加值大;某分支减阻时,减阻分支风量增加值比其并联分支风量减小值大.3.巷道密闭与贯通对风流的影响巷道密闭相当于该分支的风阻增大至∞,故本分支风量减少到趋近于0;对其它分支的影响规律与分支增阻相同.巷道贯通时要修改网络图,即在网络图中增加贯通后的分支.风流方向取决于巷道两端点间压能差;对其它分支的影响规律与分支减阻相同.二,风流稳定性分析(一)稳定性的基本概念稳定性是指当系统受到外界瞬时干扰,系统状态偏离了平衡状态后,系统状态自动回复到该平衡状态的能力.按照这种稳定性的概念,除非在主要通风机不稳定运行(工作在轴流式风机风压特性曲线的驼峰区)等特殊情况下,矿井通风系统一般都是稳定的.通风管理中所说的风流稳定性,一般是指井巷中风流方向发生变化或风量大小变化超过允许范围的现象;且多指风流方向发生变化的现象.(二)影响风流稳定性的因素1. 风网结构对风流稳定性的影响仅由串,并联组成的风网,其稳定性强;角联风网,其对角分支的风流易出现不稳定.2. 风阻变化对风流稳定性的影响在角联风网中,边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风流改变.在实际生产矿井,大多数采掘工作面都是在角联分支中.应采取安装调节风门的措施,保证风流的稳定性.3. 通风风动力变化对风流稳定性的影响矿井风网内主要通风机,辅助通风机数量和性能的变化,不仅会引起风机所在巷道的风量变化,而且会使风网内其他分支风量也发生变化,并影响风网内其他风机的工况点.具体如下:1) 单主要通风机风网,当主要通风机性能发生变化时,风网内各分支风量按主要通风机风量变化的趋势和比率而变化.2) 多主要通风机风网内,当某主要通风机性能发生变化时,整个风网内各分支风量不按比例变化.3) 多主要通风机风网内,即使风网结构和分支风阻不变,当某主要通风机性能发生变化时,由于风网总风量和各主要通风机风量配置发生了变化,因此,各主要通风机的工作风阻与风网总风阻也有所变化.4) 风网内,某巷道安设辅助通风机后,不仅该巷道本身风流发生变化,其他巷道风流也变化.当某辅助通风机风量增大时,辅助通风机所在巷道风量增加,包含辅助通风机在内的闭合回路中,与辅助通风机风向一致的各巷风量增加,与其风向相反的各巷风量减小.当辅助通风机风压过高或风量过大时,可引起其并联分支风量不足,停风,甚至反向.引起并联分支风流反向的条件是辅助通风机风量大于回路的总风量或辅助通风机风压大于回路内其同向分支的风压损失.5) 自然风压引起的风流变化,与辅助通风机相似.第四节矿井风量调节随着生产的发展和变化,工作面的推进和更替,巷道风阻,网络结构及所需的风量均在不断变化,要求及时进行风量调节.从调节设施来看,有通风机,射流器,风窗,风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等.按其调节的范围,可分为局部风量调节与矿井总风量调节.从通风能量的角度看,可分为增能调节,耗能调节和节能调节.一,局部风量调节局部风量调节是指在采区内部各工作面间,采区之间或生产水平之间的风量调节.调节方法:增阻法,减阻法及辅助通风机调节法.(一) 增阻调节法增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施,增大巷道中的局部阻力,从而降低与该巷道处于同一通路中的风量,或增大与其关联的通路上的风量.增阻调节是一种耗能调节法.主要措施:(1)调节风窗;(2)临时风帘;(3)空气幕调节装置等.使用最多的是调节风窗.风窗调节法原理分析如图 1,2分支风阻分别为 R1和R2,风量分别为Q1,Q2.则两分支的阻力为:h1=R1Q12h2=R2Q22,且 h1= h2若分支2风量不足.可在1分支中设置调节窗.设调节风窗产生的局部风阻为△R.∵ (R1+ △R)Q1'2= R2Q2'2但增阻后,并联系统总风阻增大.使Q' 已知, △R后,可计算调节风窗面积.使用条件:增阻分支风量有富余.特点:增阻调节法具有简单,方便,易行,见效快等优点;但增阻调节法会增加矿井总风阻,减少总风量.调节风窗开口面积计算:当 Sc/S=0.5 时,Sc—调节风窗的断面积,m2;S—巷道的断面积,m2;Q—通达风量,m3/s;hc—调节风窗阻力,Pa;Rc—调节风窗的风阻,N·s2/m8;Rc=hc /Q2.(二)减阻调节法减阻调节法是在通过在巷道中采取降阻措施,降低巷道的通风阻力,从而增大与该巷道处于同一通路中的风量,或减小与其关联的通路上的风量.主要措施:(1)扩大巷道断面;(2)降低摩擦阻力系数;(3)清除巷道中的局部阻力物;(4)采用并联风路;(5)缩短风流路线的总长度等.特点:可以降低矿井总风阻,并增加矿井总风量;但降阻措施的工程量和投资一般都较大,施工工期较长,所以一般在对矿井通风系统进行较大的改造时采用.(三)增能调节法增能调节法主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方法,增加局部地点的风量.主要措施:(1)辅助通风机调节法.(2)利用自然风压调节法.特点:增能调节法的施工相对比较方便,不须降低矿井总风阻,增加矿井总风量,同时可以减少矿井主通风机能耗.但采用辅助通风机调节时设备投资较大,辅助通风机的能耗较大,且辅助通风机的安全管理工作比较复杂,安全性较差.二,矿井总风量的调节当矿井(或一翼)总风量不足或过剩时,需调节总风量,也就是调整主通风机的工况点.采取的措施是:改变主通风机的工作特性,或改变矿井风网的总风阻.(一) 改变主通风机工作特性改变主通风机的叶轮转速,轴流式风机叶片安装角度和离心式风机前导器叶片角度等,可以改变通风机的风压特性,从而达到调节风机所在系统总风量的目的.(二) 改变矿井总风阻值1. 风硐闸门调节法如果在风机风硐内安设调节闸门,通过改变闸门的开口大小可以改变风机的总工作风阻,从而可调节风机的工作风量.2. 降低矿井总风阻当矿井总风量不足时,如果能降低矿井总风阻,则不仅可增大矿井总风量,而且可以降低矿井总阻力.第五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况点,各分支的风量和风向,以便验算各用风地点的风量和风整速是否符合规程要求.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.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--非独立分支基本思路:初拟风网中各回路风量(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):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"-".当回路中有 Hf 和 Hn 时:故分支风量为:。
第五章 通风网络与风量分配(第1-2节)
7 8 9 5 10 5 3 3 4 7 6 6 4 2 2 1 1
图5-9 复杂角联网路
1、角联分支5中无风流 ：
4
R1 R3 R2 R4
4 2 5 2 1 1 4 3 3
4 R1 R3 K 2 2、角联分支5中风向由②→③ R2 R4 2 5 3 1 1 3
4 3 3 2 4 5 5 K 6
6
2 1 1
题图 5-5
6 7 5 5 4 4 2 2 1 1 (b) 8 3 3 6
6 7 5 5 4 4 2 2 1 1 (c)
图5-2 树和余树
５．独立回路 由通风网路图的一棵树及其余树中的一条余树枝形成 的回路，称为独立回路。 如图5-2（a）中的树与余树枝5、2、3可组成的三个独 立回路分别是：5-6-4、2-4-6-7-8-1和3-6-7-8-1。由 n－m＋1条余树枝可形成n－m＋1个独立回路。
1、并联网路的总风量等于并联各分支风量之和，即
Q并 Q1 Q2 Qn Qi
i 1 n
2、并联网路的总风压等于任一并联分支的风压，即
h并 h1 h2 hn
3、并联网路的总风阻平方根的倒数等于并联各分支风 阻平方根的倒数之和。
1 R并 1 R1 1 R2 1 Rn
四、角联通风及其特性 在并联的两条分支之间，还有一条或几条分支相 通的连接形式称为角联网路（通风），如图5-8所示。连 接于并联两条分支之间的分支称为角联分支，如图5-8中 的分支5为角联分支。仅有一条角联分支的网路称为简单 角联网路；含有两条或两条以上角联分支的网路称为复 杂角联网路，如图5-9所示。 角联网路的特性是：角联分支的风流方向是不稳定 的。
5第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
第五章矿井通风网络中风量分配与调节（2个学时）§5-1.风量分配基本规率。
§5-2简单网络特性。
§5-3通风网络动态特性分析。
1.上次所讲课内容的回顾（5～10min）1.1上次课所讲内容通风机的实际特性曲线，风机房水柱计读数与矿井通风阻力和风机压力之间的关系。
通风机工况的求法，通风机的联合运转及通风机选型和噪声控制。
1.2能解决的实际问题（1）绘制风机特性曲线，求工况点；（2）通风机联合运转的工况分析；（3）进行通风机选型。
2.本节课内容的引入（5min）2.1与上次内容的关联。
2.2讨论的主要内容风量分配的规律，简单网络特性，通风网络的动态特性分析。
2.3思考题3.内容讨论与课堂讲述（60～70min）第一节风量分配基本规律矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的复杂系统。
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。
一、矿井通风网络与网络图：（一）矿井通风网络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，每条分支可有一个编号，称为分支号。
伪分支，数值（如分支的风阻风量、阻力等）2.节点是两条成两条以上分支的交点。
3.路（通路、道路）由若干条方向相同首尾相连而成的线路。
图中1-2-5、1-2-4-6、1-3-6均是通路。
图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、末点重合外，无其他重复节点，则为基本回路，简称回路，当回路中的非相邻节点间不存在分之时，该回路又称为网孔。
5.树不含有回路的连通图称为树，树中的分支为树枝。
包含网络中全部节点的树，称为生成树。
除去生成树后，剩下的称为余树，余树中的分支称为余枝。
图6.割集割集是使连通图失去连通性的分支集合。
（二）矿井通风网络图通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置与分支形状可以任意改变，因此网络图的形状可以千变万化。
矿井通风与安全(张国枢板)
1、地面防治水
2、井下防治水（重点）
3、矿井突水及其处理
面授
面授
面授
重点掌握
12-1，12-2，
12-9
第十三章矿山救护
（0.5学时）
1、矿山救护队
2、矿工自救
3、现场急救（重点）
面授
面授
面授
重点掌握
13-1，13-4，
13-11，13-11
第十四章通风安全检测仪器仪表
（0.5学时）
1、风速测量仪器
山东科技大学继续教育学院导学计划表
班级：2012级煤炭局班层次：本科层次专业：采矿工程
课程名称：矿井通风与安全（张国枢版）
章节
（含课时）
具体内容
（含重点难点）
学习形式
学习要求
作业
第一章矿井空气
（0.5学时）
1、矿井空气成分
2、矿井空气中有害气体（重点）
3、矿井气候（重点）
面授
面授
面授
一般掌握
1-1，1-2，
2、矿生法律法规体系
3、矿山安全法简介
自学
面授
自学
一般了解
备注：网上点播学习方法见《远程教学系统简介》网址：
第五章矿井通风网络中风量分配与调节
（1学时）
1、风量分配基本规律（重点）
2、简单网络特性（重点）
3、通风网络动态特性分析
4、矿井风量调节
5、应用计算机解算复杂通风网络
面授
面授
自学
面授
自学
重点掌握
5-1，5-2，5-3，
5-6，5-8
5-14
第六章局部通风
（1学时）
1、局部通风方法（重点）
矿井通风中风量分配与风量调节34页PPT
矿井通风中风量分配与风量调节
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
矿井通风网络中风量分配和调
As
1
1 1 1
A12
A22
An2
A 1.19
i
2 Ri
R 1.192
i
Ai2
A s2 1.1 R s9 1 .1R i91.19
1
1.129
1
A i2
A i2
（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
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5-2-1所示，由1，2，3，4，5五条分支组成串联风路。
（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
2. 总风压（阻力）等于各分支
2
支可有一个编号，称为分支号。
1
2. 节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。
1
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。如图中，1－2－5、1－2－4－6和1－3－6等均是通路。
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。
如图中，2－4－3、2－5－6－3和1－3－6－7
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，如图 5-1-3所示；另一种是曲线形状的网络图，如图5-1-4所示。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改。
(五)通风网络中风量的分配
通风网络中风量的分配
通 风 网 络 中 风 量 的 分 配
本章目的：矿井空气在井巷中流动时，风流分岔、汇合线路的结构形
式，称为通风网络。用直观的几何图形来表示通风网络就得到通风网
络图。通风网络中各风路的风量是按各自风阻的大小自然分配的。 本章重点：
☆矿井通风网络图的绘制；
☆通风网络的基本形式与特性； ☆风量分配的基本定律；
R串 R1 R2 Rn Ri
i 1
n
1.19 2 1.19 2 1.19 2 1.19 2 2 2 2 2 A串 A1 A2 An
1 1 1 1 2 2 2 2 A串 A1 A2 An
简化为：
A串
1 1 1 1 2 2 A12 A2 An
（6）按（2）～（5）绘出网路图草图，检查分合关系无误后，开始整理图形
。调整好各节点与用风地点的位置，使整体布局趋于合理。此步较费力，需耐 心反复修改直至满意为止。
（7）最后标注主要通风设施。主通风机和局部通风机型号及其它通风参数等
本图不作标示。
31 18 16 15 33 17 10 25 23 30 28 29 35
通 风 网 络 中 风 量 的 分 配
1、通风网络及矿井通风网络图
绘制步骤：
1、节点编号。在矿井通风系统图上，沿风流方向将井巷风流的分合点加以编
号。编号顺序通常是沿风流方向从小到大，亦可按系统、按翼分开编号。节点 编号不能重复且要保持连续性。
2、分支连线。将有风流连通的节点用单线条（直线或弧线）连接。
☆复杂通风网络解算的方法及计算机解算通风网络软件与应用。
通 风 网 络 中 风 量 的 分 配
1、通风网络及矿井通风网络图
第五章 风网与风量的自然分配
第五章矿井通风网络与风量分配矿井各工作地点需要有足够的风量，以满足人们安全与生理的需要。
但风量的分配形式有自然分配和按需分配两种。
当自然分配不能满足需要时，往往通过各种风量调节设施加以调节。
因此，我们必须了解风网的形式与性质，以便于应用。
§5—1矿井通风网络一、有关概念1、风网：指风流在流动过程中的分岔、汇合的结构形式，分简单风网和复杂风网。
2、简单风网：仅有串、并联风路组成的风网叫简单风网。
3、复杂风网：有对角风路的风网叫复杂风网，也叫角联风网。
4、节点：三条以上风路的汇合点。
二、风网中风流流动的基本规律1、风量平衡定律在风路中，流进某一节点（或回路）的风量，等于流出该节点（或回路）的风量，称风量平衡定律。
即ΣQ i＝0图示，Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5或：Q1＋Q2＋Q3－Q4－Q5＝02、风压平衡定律对于任何闭合风路，在无自然风压或风机工作时，各支路的风压（或阻力）代数和为零。
一般地，顺时针取正，逆时针取负。
或描述为：任何闭合风路，顺时针压降Σh i＝0当有自然风压或风机存在时，Σh通±Σh自－Σh i＝0上例中，h1—2＋h2—3＋h3—4＝h1—4或h1—2＋h2—3＋h3—4－h1—4＝03、阻力定律对于任何风路，其阻力等于风阻与通过风量平方之积。
h i＝R i Q i2§5—2简单风网的性质一、串联风路两条以上的风路循序地首尾相接，中间无分岔与汇合的风路，叫串联风路。
由串联风路进行的通风叫串联通风，俗称“一条龙通风”。
1、风量串联风路总风量等于各支路的风量，即2、阻力串联风路总阻力等于各支路的阻力之和，即h 总＝h 1＋h 2＋…＋h n Pa3、风阻将h i ＝R i Q i 2代入上式，由于Q 总＝Q 1＝Q 2＝…＝Q n ，得R 总＝R 1＋R 2＋…＋R n即；串联风路总风阻等于各支路的风阻之和。
4、总等积孔由A ＝R 19.1 得R ＝（A19.1）2代入上式并化简得 21总A ＝211A ＋221A ＋ (21)A 或：A 总＝222211111n A A A +⋯++ m 2即：串联风路总等积孔平方的倒数等于各支路等积孔平方的倒数之和。
第五章--风网和风量的自然分配
第五章矿井通风网络与风量分配矿井各工作地点需要有足够的风量，以满足人们安全与生理的需要。
但风量的分配形式有自然分配和按需分配两种。
当自然分配不能满足需要时，往往通过各种风量调节设施加以调节。
因此，我们必须了解风网的形式与性质，以便于应用。
§5—1矿井通风网络一、有关概念1、风网：指风流在流动过程中的分岔、汇合的结构形式，分简单风网和复杂风网。
2、简单风网：仅有串、并联风路组成的风网叫简单风网。
3、复杂风网：有对角风路的风网叫复杂风网，也叫角联风网。
4、节点：三条以上风路的汇合点。
二、风网中风流流动的基本规律1、风量平衡定律在风路中，流进某一节点（或回路）的风量，等于流出该节点（或回路）的风量，称风量平衡定律。
即ΣQ i＝0图示，Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5或：Q1＋Q2＋Q3－Q4－Q5＝02、风压平衡定律对于任何闭合风路，在无自然风压或风机工作时，各支路的风压（或阻力）代数和为零。
一般地，顺时针取正，逆时针取负。
或描述为：任何闭合风路，顺时针压降Σh i＝0当有自然风压或风机存在时，Σh通±Σh自－Σh i＝0上例中，h1—2＋h2—3＋h3—4＝h1—4或h1—2＋h2—3＋h3—4－h1—4＝03、阻力定律对于任何风路，其阻力等于风阻与通过风量平方之积。
h i＝R i Q i2§5—2简单风网的性质一、串联风路两条以上的风路循序地首尾相接，中间无分岔与汇合的风路，叫串联风路。
由串联风路进行的通风叫串联通风，俗称“一条龙通风”。
1、风量串联风路总风量等于各支路的风量，即2、阻力串联风路总阻力等于各支路的阻力之和，即h 总＝h 1＋h 2＋…＋h n Pa3、风阻将h i ＝R i Q i 2代入上式，由于Q 总＝Q 1＝Q 2＝…＝Q n ，得R 总＝R 1＋R 2＋…＋R n即；串联风路总风阻等于各支路的风阻之和。
4、总等积孔由A ＝R 19.1 得R ＝（A19.1）2代入上式并化简得 21总A ＝211A ＋221A ＋ (21)A 或：A 总＝222211111n A A A +⋯++ m 2即：串联风路总等积孔平方的倒数等于各支路等积孔平方的倒数之和。
第五章 通风网路中风量的分配
第五章通风网路中风量的分配矿井空气在井巷中流动时，风流分岔、汇合线路的结构形式，称为通风网路。
用直观的几何图形来表示通风网路就得到通风网路图。
通风网路中各风路的风量是按各自风阻的大小自然分配的。
本章将介绍矿井通风网路图的绘制、通风网路的基本形式与特性、风量分配的基本定律、复杂通风网路解算的方法及计算机解算通风网路软件与应用。
第一节通风网路及矿井通风网路图一、通风网路的基本术语和概念在通风网路中，常用到以下一些术语：１．分支分支是指表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷风流的方向。
每条分支可有一个编号，称为分支号。
如图5-1中的每一条线段就代表一条分支。
用井巷的通风参数如风阻、风量和风压等，可对分支赋权。
不表示实际井巷的分支，如图5-1中的连接进、回风井口的地面大气分支8，可用虚线表示。
图5-1 简单通风网路图２．节点节点是指两条或两条以上分支的交点。
每个节点有唯一的编号，称为节点号。
在网路图中用圆圈加节点号表示节点，如图5-1 中的①～⑥均为节点。
３．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。
单一一个回路（其中没有分支），该回路又称网孔。
如图5-1 中，1-2-5-7-8、2-5-6-3和4-5-6等都是回路，其中4-5-6是网孔，而2-5-6-3不是网孔，因为其回路中有分支4。
４．树由包含通风网路图的全部节点且任意两节点间至少有一条通路和不形成回路的部分分支构成的一类特殊图，称为树；由网路图余下的分支构成的图，称为余树。
如图5-2所示各图中的实线图和虚线图就分别表示图5-1的树和余树。
可见，由同一个网路图生成的树各不相同。
组成树的分支称为树枝，组成余树的分支称为余树枝。
一个节点数为m，分支数为n的通风网路的余树枝数为n－m＋1。
图5-2 树和余树５．独立回路由通风网路图的一棵树及其余树中的一条余树枝形成的回路，称为独立回路。
如图5-2（a）中的树与余树枝5、2、3可组成的三个独立回路分别是：5-6-4、2-4-6-7-8-1和3-6-7-8-1。
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《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
4.阻力定律
h RQ2
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
二、网络图及网络特性
1.串联风路
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，由1，2，3，4，5 五条分支组成串联风路。
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
2.风量平衡定律 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，即
Mi 0
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
（1）串联风路特性
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6
1)总风量等于各分支的风量，即 9
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MS = M1 = M2 =…= Mn
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当各分支的空气密度相等时，
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QS = Q1 = Q2 =…= Qn
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《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
二、网络图及网络特性
2)总风压（阻力）等于各分支风压（阻力）之和，即:
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
通风网络图的绘制原则： 1）用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边； 回风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部； 2）分支方向基本都应由下至上； 3）分支间的交叉尽可能少； 4）网络图总的形状基本为“椭圆”形。 5）合并节点，某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简 化为一个节点。 6）并分支，并联分支可合并为一条分支。
一、风量分配基本定律
（2）有动力源
设风机风压Hf，自然风压HN。如图，
5
对回路１－2－3－4 － 5 － 1中有：
6
H f H N h R 1 h R 2 h R 3 h R 4 h R 5 2
4
3
一般表达式为： H f H N hRi
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。
《通 风 安 全 学》
第五章 矿井通风网络中风量分配和调节要点
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
本章主要内容
一、风量分配基本定律 二、网络图及网络特性 三、通风网络动态特性分析 四、矿井风量调节 五、应用计算机解算复杂通风网络
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
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，如图5-1-3所 示；另一种是曲线形状的网络图，如图5-1-4所示。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改。
等均是通路。
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
5
5
6
路。如图中2－4－3、2－5－6－3 和1－3－6－7
7
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3
3 2
2
1
1
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
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。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树 中的分支称为树枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生 成树，简称树。 (2）矿井通风网络图 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。
n
hs h1h2hn hi i1
3)总风阻等于各分支风阻之和，即：
R s h s Q s 2 h 1 h 2 Q s 2 . .h n . R 1 R 2 R n i n 1R i
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
1.矿井通风网络与网络图 (1）矿井通风网络 矿井通风系统：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。 通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。 1）分支（边、弧）向。每条分支可有一个编号，称 为分支号。
3.能量平衡定律
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：
5
hR i0
6
h R 6 h R 3 h R 4 h R 20
2
4
如图，对回路２－３－４－6中有：
3
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
2）节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。
5
5
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3
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1
1
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
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。如图中1－2－5、1－2－4－6和1－3－6
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
1
3
４
图b 2 5
7
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8
如图b所示，回路2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足 如下关系：
Q 1 2 Q 3 4 Q 5 6 Q 7 8 0
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
一、风量分配基本定律
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
5
图a
４
Qi 0
3
6
如图a，节点4处的风量平衡方程为：
Q 1 4 Q 2 4 Q 3 4 Q 4 5 Q 4 6 0 上述节点扩展为无源回路，则风量平衡定律依然成立。