风压风量的计算

第四节通风机的实际特性曲线

一、通风机的工作参数

表示通风机性能的主要参数是风压H、风量Q、风机轴功率N、效率 和转速n 等。

（一）风机(实际)流量Q

风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量（无特殊说明时均指在标准状态下），单位为,或。

（二）风机(实际)全压H f与静压H s

通风机的全压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。在忽略自然风压时，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,

4—4—1

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

4-4-2

因

此H t=H S+h V

4-4-3

(三）通风机的功率

通风机的输出功率（又称空气功率）以全压计算时称全压功率N t，用下式计算：

N t=H t Q×

10-3 4—5—4

用风机静压计算输出功率，称为静压功率N S，即

N S=H S Q×10—

3 4-4-5

因此，风机的轴功率，即通风机的输入功率N（kW）

,

4—5—6

或

4-4-7

式中ηt、ηS分别为风机折全压和静压效率。

设电动机的效率为ηm,传动效率为ηtr时，电动机的输入功率为N m,则

4-4-8

二、通风系统主要参数关系和风机房水柱计（压差计）示值含义

掌握矿井主要通风机与通风系统参数之间关系，对于矿井通风的科学管理至关重要。

为了指示主要通风机运转以及通风系统的状况，在风硐中靠近风机入口、风流稳定断面上安装测静压探头，通过胶管与风机房中水柱计或压差计（仪）相连接，测得所在断面上风流的相对静压h。在离心式通风机测压探头应安装在立闸门的外侧。水柱计或压差计的示值与通风机压力和矿井阻力之间存在什么关系？它对于通风管理有什么实际意义？下面就此进行讨论。

1、抽出式通风

1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系

如图4-4-1，水柱计示值为4断面相对静压h4，h4（负压）=P4-P04(P4为4断面绝对压力，P04为与4断面同标高的大气压力）。

图4—4—1

沿风流方向，对1、4两断面列伯努力方程

h R14=(P1+h v1+ρm12gZ12)- (P4+h v4+ρm34

gZ34)

式中h R14—1至4断面通风阻力，Pa ;

P1、P4—分别为1、4断面压力，Pa；

h v1、h v4—分别为1、4断面动压，Pa；

Z12、Z34—分别为12、34段高差，m；

ρm12、ρm34—分别为12、34段空气柱空气密度平均值，kg/m3；

因风流入口断面全压P t1等于大气压力P01，即

P1+h v1=P t1=P01，

又因1与4断面同标高，故1断面的同标高大气压P01’与4断面外大气压P04相等。又ρm12gZ12’—ρm34gZ34=H N故上式可写为

h R14=P04-P4-h v4+H N

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

即|h4|=h R14+h v4-H N

4-4-9

根据通风机静压与矿井阻力之间的关系可得

H S+H N =|h4|—

h v4=h t44-4-10

式4-4-9和式4—4—10，反映了风机房水柱计测值h4与矿井通风系统阻力、通风机静压及自然风压之间的关系。通常h v4数值不大，某一段时间内变化较小，H N随季节变化，一般矿井，其值不大，因此，|h4|基本上反映了矿井通风阻力大小和通风机静压大小。如果矿井的主要进回风道发生冒顶堵塞，则水柱计读数增大；如果控制通风系统的主要风门开启。风流短路，则水柱计读数减小，因此，它是通风管理的重要监测手段。

2）风机房水柱计示值与全压H t之间关系。

与上述类似地对4、5断面(扩散器出口）列伯努力方程，便可得水柱计示值与全压之间关系

H t =|h4|—h v4+h R d+h v5

即|h4|=H t+h v4-h R d-h v54—4—11

式中h R d——扩散器阻力，Pa ;

h v5——扩散器出口动压，Pa；

根据式4—4—11可得

H t=h R12+ h R d+h v4

H t+H N=h R14+

h R d+h v54—4—12

2、压入式通风的系统

如图4-4-2，对1、2两断面列伯努力方程得：

h R12=(P1+h v1+ρm1gZ1)-(P2+h v2+ρm2gZ2)

因风井出口风流静压等于大气压，即P2=P02；1、2断面同标高，其同标高的大气压相等，即P01-P02，故P1-P2= P1-P01=h1

又ρm1gZ1-ρm2gZ2=H N故上式可写为

h R12=h1+h V1-h v2+H N

所以风机房水柱计值h1=h R12+h v2-h V1-H N

又H t=P t1-P t1’=P t1-P0=P1+h v1-P0=h1+h v1

H t+H N=h R12+h v24—4—13

由式4—4—12和式4—4—13可见，无论何种通风方式，通风动力都是克服风道的阻力和出口动能损失，不过抽出式通风的动能损失在扩散器出口，而压入式通风时出口动能损失在出风井口，两者数值上可能不等，但物理意义相同。

图4—4—2

三、通风机的个体特性曲线

当风机以某一转速、在风阻Ｒ的管网上工作时、可测算出一组工作参数风压Ｈ、风量Ｑ、功率Ｎ、和效率η，这就是该风机在管网风阻为Ｒ时的工况点。改变管网的风阻，便可得到另一组相应的工作参数，通过多次改变管网风阻，可得到一系列工况参数。将这些参数对应描绘在以Ｑ为横坐标，以Ｈ、Ｎ和η为纵坐标的直角坐标系上，并用光滑曲线分别把同名参数点连结起来，即得Ｈ─Ｑ、Ｎ─Ｑ和η─Ｑ曲线，这组曲线称为