矿井通风中风量分配与风量调节

属性组成的系统，称为通风网络。
第一节 一、矿井通风网络与网络图
(一）矿井通风网络
风量分配基本规律
5
5 6 4 3 2 2 1 1 3 4
7
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。
二、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
M
i
0
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：
Q
图b
i
0
1 2
1 5 6 2 7 8 5
)
（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
,
Q2 = Q4
由风压平衡定律： h1 = h2
2 R1Q1 由阻力定律：

,
h 3 = h4
2 R2 Q2
2 2 R3Q3 R4 Q4
４ ４ ３ ３ ５ ２ ２ 1 1
两式相比得：
2 R1Q1 2 R3Q3

2 R2Q2 2 R4Q4
即 或写为：
R1 R3
K

R2 R4
R1 R4 1 R2 R3
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。 ∵
hi hs
Ri Q
2 i
即
Rs Q
Rs R
2 s
R1 R2 ... Ri
Rn
Qi
∴
QS
QS Ri (
1 R1
QS
Qi
Qs Ri Rs


1 R2
...
1 Rn
三、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“－”。 （一）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：
h
Ri
0
hR 6 hR 3 hR 4 hR 2 0
如图，对回路
２－３－４-6中有：
3
5 8
10 9 6
4
7
2 1
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
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。
４ ４ ３ ３ ５ ２ ２ １ 1
2
6 5 4
3 1
简单角联风网
复杂角联风网
（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
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
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
2 2 R2 Q2 R1Q1
即：
R2 R1

Q12 2 Q2

(Q3 Q5 )2 2 Q2
即
2 R3Q32 R4Q4
同理， hR3 ＞ hR4 即 又∵R4 R3 Nhomakorabea
2 Q3 2 Q4


Q3 (Q2 Q5 )
R4 R3
常用曲线网络图。绘制步骤：
(1) (2) (3) 节点编号 绘制草图 图形整理 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。 在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线） 按照正确、美观的原则对网络图进行修改。
连接有风流连通的节点。
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。
４
3
图a
3
４
6
如图a，节点4处的风量平衡方程为：
Q14 Q24 Q34 Q45 Q46 0
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：
Q12 Q34 Q56 Q78 0
∴ 即：
1 Rs

1 R1


...
Rs hs Qs2
1 R1
1 R2
1 Rn
2
4. 并联风网等积孔等于各分支等积孔之和，即
As
1.19 Rs
1.19(
1 R1

1 R2
...
1 Rn
)
As A1 A2 An
Q3 Q5 Q2
(Q3 Q5 )2 2 Q2
2 Q3 (Q5 Q2 ) 2
∴

即：
Q32 (Q5 Q2 )2


R2 R1
R1 R3

风流
R2 R4
R1 R4 K 1 R2 R3 或写为：
３、分支5中的风向由3→2 同理可得：
R1 R3

风流
R2 R4
４ ４ ３ ３ ５ ２ ２ 1 1
1
0.01k g / m 7
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。
4. 串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系
As
1 1 1 1 2 2 2 A1 A2 An
1.19 2 R i
Ai
Ri
1.19
1.192 Ai2
As
1.19 2 R s


Ri
1.19

1.192 Ai2
1

1 Ai2
（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。
H
R1+R2
R2
R1
３ R2 ２
２
R1 1
１
Q
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
（一）并联风路特性：
1. 总风量等于各分支的风量之和，即
4 5
n
M s M 1 M 2 M n M i
i 1
2 1 2 3 1
6 3
4
当各分支的空气密度相等时,
Qs Q1 Q2 Qn Qi
i 1
n
2. 总风压等于各分支风压，即
hs h1 h2 hn
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：
R2
３ 2
２
２ 1 １ 1 R1 1 R2 2
RS 2
∴
1 (
1 R1

1 R2
)
R1
( 1 Rs１ ：Rs１＝８：１ 0104 ) 0.04 .
该回路中自然风压与通风机风压的代数和。
第二节
一、串联风路
简单网络特性
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。