矿井通风网络中风量分配与调节汇总

第五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1－3－6－7

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。

（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

∑=0i M

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（H n H f ）

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H f ，自然风压H N 。 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

∑=0

i

Q 0

6454434241=--++-----Q Q Q Q Q 0

=∑Ri

h

2436=---R R R R h h h h 5

4321R R R R R N f h h h h h H H ++++=+∑=±Ri

N f h H

H 0

87654321=-------Q Q Q Q 2

i

i i Q R h =2

s

s s Q R h =

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 M S = M 1 = M 2 =…= M n

当各分支的空气密度相等时， Q S = Q 1 = Q 2 =…= Q n

2. 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

∑==

+⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=n

i i

n s h

h h h h 1

21

∑==+⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=+++==n

i i

n s n

s

s s R R R R Q h h h Q h R 1

212212

...2

2221

1

111

n s A A A A +⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=

219

.1i

R i A =

2

219.1i A i R =

∑

∑

=

=∑

=

=

2

2

2

2

119.119

.119.11

19

.1i i i

s

A A R R s A