通风学

第一章：

定义：地面空气进入矿井以后即称为矿井空气

地面空气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。

干空气是指完全不含有水蒸汽的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。矿井空气主要成分不发生改变。

有毒有害气体：一氧化碳（CO ）、二氧化氮（NO 2）、二氧化硫（SO 2）、硫化氢（H 2S ）/氢气/氨气等。

《规程》第100条，采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于20％；二氧化碳浓度不得超过0.5％；总回风流中不得超过0.75％；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5％或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5％

矿内空气温度的变化规律：

在进风路线上矿内空气的温度与地面气温相比，有冬暖夏凉的现象。

回采工作面的气温在整个风流路线上，一般是最高的区段。

在回风路线上，因通风强度大，水分蒸发吸热，气流向上流动而膨胀降温，使气温略有下降，但基本上常年变化不大。

井下空气湿度的变化规律：

进风线路有可能出现冬干夏湿的现象。进风井巷有淋水的情况除外。在采掘工作面和回风线路上，气温长年不变，湿度也长年不变，一般都接近100％，随着矿井排出的污风，每昼夜可从矿井内带走数吨甚至上百吨的地下水。

第二章

推导题：

位能与静压的关系

当空气静止时（v =0），由空气静力学可知：各断面的机械能相等。设以2-2断面为基准面：

1-1断面的总机械能 E 1=E PO1+P 1

2-2断面的总机械能 E 2=E PO2+P 2

由E 1=E 2得： E PO1+P 1=E PO2+P 2

由于E PO2=0（2-2断面为基准面），E PO1=ρ12.g.Z 12，

所以：P 2=E PO1+P 1=ρ12.g.Z 12+P 1

相对全压点压力测定

a)抽出式b)压入式

动压点压力测定

计算题可以参考课本中的例题和课后倒数两道习题，个人见解！！

某抽出式通风矿井主要通风机房水柱计读数h 2=267.5mmH 2O,风峒通过的风量Q 2=60.3m 3/s ，测定当时的自然风压为H N =+25mmH 2O ，风峒测压处的断面S 2=3.14m 2，测点空气密度ρ

2=1.175kg/m 3。若扩散器出口断面为S 4= 4.74m 2，出口密度ρ4=1.25kg/m 3。1)

求矿井通风阻

a)抽出式b)压入式

力；2)求通风机全压。

解：1)h v2=1/2ρ2(Q2/S2)2=1/2×1.175×(60.3/3.14)2=216.7Pa

h R12=|h2|-h v2+H N=267.5×9.81-216.7+25×9.81

=2649.8Pa=270.4mmH2O

2) h v4=1/2ρ4(Q2/S4)2=1/2*1.25*(60.3/4.74)2=101.2Pa

H t≈|h2|-h v2+h v4=267.5*9.81-216.7+101.2=2505.9Pa

第三章

自然风压：在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或者密度不等，则该回路就会产生自然风压。

自然风压的影响因素：1/矿井某一回路中两侧空气柱的温差2/空气成分和湿度3/井深4/

主要通风机工作

风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。

由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流能量损失，这种阻力称为局部阻力。

一、降低井巷摩擦阻力措施

◆减小摩擦阻力系数α。

◆保证有足够大的井巷断面。在其它参数不变时，井巷断面扩大33%，

R f值可减少50%。

◆选用周长较小的井巷。在井巷断面相同的条件下，圆形断面的周长

最小，拱形断面次之，矩形、梯形断面的周长较大。

◆减少巷道长度。

◆避免巷道内风量过于集中。

二、降低局部阻力措施

局部阻力与ξ值成正比，与断面的平方成反比。

◆为降低局部阻力，应尽量避免井巷断面的突然扩大或突然缩小

◆尽可能避免井巷直角转弯或大于90°的转弯。

◆主要巷道内不得随意停放车辆、堆积木料等。

◆要加强矿井总回风道的维护和管理，对冒顶、片帮和积水处要及时

处理。

第四章

风机(实际)全压H t与静压H s

全压H t：是通风机对空气作功，消耗于每1m3 空气的能量（N·m/m3 或Pa），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。

忽略自然风压时，H t用以克服通风管网阻力h R和风机出口动能损失h V，即: H t=h R+h V，Pa 静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压H S（Pa）。

H S=h R=RQ2 因此H t=H S+h V

风机房压差计或水柱计示值含义

1、抽出式通风矿井

h4=P1-P4

(1) h2与阻力的关系

|h4|=h R14+h v4-H N

H4 反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系

(2) h2与主要通风机风压的关系

H t= |h4|-h v4+h Rd+h v5

h Rd不计，H t≈ |h4|-h v4+h v5

H t—可估算风机的全压

(3) H t、H N、h R14之间的关系

H t±H N=h R14+h Rd+h v5

主要通风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻力以及扩散器出口动能损失。

2、压入式通风矿井

h1=P1-P2

(1) h1与阻力的关系

h1=h R12+h v2-h v1-H N

h1反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。

(2) h1与主要通风机风压的关系

H t= h1+h v1

h1—可估算风机的全压

(3) H t、H N、h R12之间的关系

H t±H N=h R12+h v2

主要通风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻力以及扩散器出口动能损失。

本章计算题也有可能考自然风压，自行看书，相对较为简单。

三、通风机的个体特性曲线

轴流式通风机个体特性曲线特点：

（4）轴流式风机的叶片装置角不太大时，在稳定工作段内，功率随Ｑ增加而减小。

风机开启方式：轴流式风机应在风阻最小（闸门全开）时启动，以减少启动负荷。

说明：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。

离心式通风机个体特性曲线

特点：

（1）离心式风机风压曲线驼峰不明显，且随叶片后倾角度增大逐渐减小，其风压曲线工作段较轴流式风机平缓；

（2）当管网风阻作相同量的变化时，其风量变化比轴流式风机要大。

(3）离心式风机的轴功率Ｎ随Ｑ增加而增大，只有在接近风流短路时功率才略有下降。

风机开启方式：闸门全闭，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。

说明：

（1）离心式风机大多是全压特性曲线。

（2）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。

风机串联工作：

特点：

1 通过管网的总风量等于每台风机的风量，即Q=Q1=Q2。

2 总风压等于两台风机的工作风压之和，即H＝H1＋H2

2 自然风压对风机工况点影响

自然风压对机械风压的影响，类似于两个风机串联工作。

结论：