风量分配与调节

As 21.19 R

Ri
1.19

1.19 2 Ai2
1

1 Ai2
（二）串联风网等效阻力特性曲线的绘制 根据以上串联风网的特性，可以绘制串联风网等效阻力特性曲线。 方法：１、首先在h—Q坐标图上分别作出串联风网1、2的阻力特 性曲线R1、R2； ２、根据串联风网“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， 得到串联风网的等效阻力特性曲线上的点；
制，局部可做简化，可采用双线图或单线图
通风机
通风 设施
巷道 网络
三、矿井通风网络图
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。
由点线组成的只表示巷道联接关系的图件，不按比例绘制，不表示空间
位置关系，能清楚地反映风流的方向和分合关系。 通风网络图的节点可以移位，分支可以曲直伸缩。习惯上成“椭圆”形。
３
1 R1
RS 2
1
2
(

1 R2
)2
R2
２ R1 1
２
1 １ R1 1 R2 2
∴
Rs １
R1 1 2 2 ( R ) 4 1 ：Rs１＝８：１
1
即在相同风量情况下，串联的能耗为并联的 8 倍。
第一百一十四条 采、掘工作面应实行独立通风。 同一采区内，同一煤层上下相连的2个同一风路中的采煤工作面、采煤工
3 1
4
简单角联风网
复杂角联风网
（二）简单角联分支风向判别 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。
1、 分支5中无风
∵ Q5 = 0 ∴ Q1 = Q3
, ,
Q2 = Q4 h 3 = h4
由风压平衡定律： h1 = h2
由阻力定律：
两式相比得：
2 R1Q1

2 R2Q2
2 2 R3Q3 R4Q4
４ ４ ３ ３ ５ ２ ２ 1 1
2 R1Q 1 2 R3Q3

2 R2Q2 2 R4Q4
即 或写为：
R1 R3

R2 R4
R1 R4 K 1 R2 R3
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
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
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
Q 0
i
2
1
1 5 图b 6 2 7 8 5
４ 6
3
H f H N hR1 hR2 hR3 hR4 hR5
一般表达式
H f H N hRi
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。
第三节 通风网络特性
一、串联通风网络
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。 （一） 串联风网特性 1. 总风量等于各分支的风量
hi hs
Ri Q Rs Q
2 i 2 s
即
R1 R2 ... Ri
Rn
Qi
∴
Rs Ri
QS
QS Ri (
1 R1
QS
Qi
Qs Ri Rs


1 R2
...
1 Rn
)
（二）并联风网等效阻力特性曲线的绘制 根据以上并联风网的特性Leabharlann Baidu可以绘制并联风网等效阻力特性曲线。 方法： １、首先在h—Q坐标图上分别作出并联风网1、2的阻力特性曲线R1、R2； ２、根据并联风网“风压（阻力）相等，风量叠加”的原则，作平行于Q轴
1
1
5. 假分支
风阻为零的虚拟分支。如7。
6. 生成树、余树 生成树是由风网中全部节点而不构成回路的一部 分分支构成的图形。 余树是一个网络图中把树去掉剩下的部分图形。
7 3 5 5 6
4
2 2
4
3
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，这样的分支称为弦。
1
1
二、风量平衡定律
i 1
n
R1 R2 ... Ri
Rn
当各分支的空气密度相等时
Qs Q1 Q2 Qn Qi
i 1
n
QS
2. 总风压等于各分支风压
hs h1 h2 hn
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。
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。每分支可有编号，称为分支号。
5 7 3 5 6
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）
4
2 2
4
3
由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。
如1－2－5、1－2－4－6和1－3－6。 4. 回路 由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路。 如2－4－3、2－5－6－3和1－3－6－7。
图a
3
４
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
三、能量平衡定律
作面与其相连接的掘进工作面、相邻的2个掘进工作面，布置独立通风有困
难时，在制定措施后，可采用串联通风，但串联通风的次数不得超过1次。 采区内为构成新区段通风系统的掘进巷道或采煤工作面遇地质构造而重
新掘进的巷道，布置独立通风确有困难时，其回风可以串入采煤工作面，
但必须制定安全措施，且串联通风的次数不得超过1次；构成独立通风系统 后，必须立即改为独立通风。 对于本条规定的串联通风，必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷 断电仪，且瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5%，其他有害气体浓度都应 符合本规程第一百条的规定。开采有瓦斯喷出或有煤（岩）与瓦斯（二氧 化碳）突出危险的煤层时，严禁任何2个工作面之间串联通风。
３、将所有等风量线上的点联成曲线R3，即为串联风网的等效阻
力特性曲线。
H
３ R2 ２
２
R1+R2
R2
R1
R1 1
１
Q
二、并联通风网络
由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支组成的通风网络 （一）并联风网特性
1. 总风量等于各分支的风量之和
M s M 1 M 2 M n M i
6 9 8 9 7 6 7 5 4 4 1 5 3 3 2 2
M s M1 M 2 M n
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 风压（阻力）之和
8
1
hs h1 h2 hn hi
步骤：
(1)节点编号。分合点编号，小到大。 (2)分支连线。单线条(直线或弧线)连接。 (3)图形整理。简明、清晰、美观。 (4)标注。标出风向、风量、进回风井、用风地点、主要漏风地点、通风 设施等
绘制原则： (1)某些距离相近的节点，可简化为一个节点。 (2)风压较小的局部网络，可并为一个节点。 (3)同标高的各进风井口与回风井口可视为一个节点。
3. 并联风网总风阻与各分支风阻的关系
hs Rs Q
∵ ∴ 又∵
hs Rs
2 S
Qs
hs Rs
QS Q1 Q2 ... Qn

h1 R1

1 R2
h2 R2
...
1 Rn
1
hn Rn
∴ 即：
1 Rs

1 R1


...
Rs hs Qs2
1 R1
i 1
n
3. 总风阻等于各分支风阻之和
Rs R1 R2 Rn Ri
i 1
n
4. 串联风网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
s
Ri
1.19
1.19 2 Ai2
第六章 矿井通风网络中风量分配与调节
本章重点、难点 1、网络图
2、风量分配基本定律----三大定律
3、简单网络规律
4、角联及复杂网络解算
5、矿井风量调节
第一节 矿井通风系统图
《规程》第120条规定，矿井通风系统图必须标明风流方向、风量和通风
设施的安装地点。必须按季绘制通风系统图，并按月补充修改。多煤层 同时开采的矿井，必须绘制分层通风系统图。矿井应绘制通风系统立体 示意图和矿井通风网络图
1，分支5中风向3 2； R1 R4 K 1，分支5中风流停滞； R2 R3 1，分支5中风向2 3。
四、复杂通风网络
（一）概念 由串联、并联、 角联和复杂联结 方式所组成的 通风网络。

Q32 (Q5 Q2 )2

R2 R1
R1 R3

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

风流
R2 R4
或写为：
R1 R4 K 1 R2 R3
４ ４ ３ ３ ５ ２ ２ 1 1
∴ 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：
回路中分支风向顺时针时， 阻力取“＋”，逆时针时，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
h
回路２－３－４-6
（二）有动力源
Ri
0
hR6 hR3 hR 4 hR2 0
2 3 6 5 4
风机风压Hf、自然风压HN 。 回路１－2－3－4-5-1
2 2 R2Q2 R1Q 1
R2 R1

Q12 2 Q2

(Q3 Q5 )2 2 Q2
同理， hR3 ＞ hR4
2 2 R3Q3 R4Q4
R4 R3

2 Q3 2 Q4



2 Q3 (Q5 Q2 )2
Q3 (Q2 Q5 )
R4 R3
Q3 Q5 Q2
(Q3 Q5 )2 2 Q2
４ ４ ３ ３ ５ ２ ２ 1 1
三、角联通风网络
（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 ４ ３ ３ ５ ２ ２ １ 1
2
6 5
1 R2
1 Rn
2
4. 并联风网等积孔等于各分支等积孔之和
As
As A1 A2 An
1.19 Rs
1.19(
1 R1

1 R2
...
1 Rn
)
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。 ∵
(4)用风地点并排布置在网络图的中部；进风系统和回风系统分别布
置在图的下部和上部；进、回风井口节点分别位于图的最下端和 最上端。 (5)分支方向(除地面大气分支)基本应由下而上。 (6)分支间的交叉应尽可能少。 (7)节点间应有一定的间距。
第二节 风量分配基本规律
一、通风网络基本术语
1. 分支（边、弧）
一、矿井通风系统平面示意图
绘制步骤：
1．可采用双线图或单线图 2．标明主要巷道名称、采掘面名称、硐室名称
3．标明风向、风量、通风设施、探头、图例
4．注意巷道是否交叉
二、矿井通风系统立体示意图
通风系统立体示意图是在矿井巷道布置平面图或通风系统平面图的 基础上，以合适的角度将巷道空间关系投影到图纸上并加注风向、 风量、通风设备和通风设施绘制而成。通风系统立体示意图要侧重 于巷道之间的关系清楚、立体感强，个别巷道可不严格按比例绘
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
联风网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，即为并联风网的等效阻力特性曲
线。
H 2 1 R1 1 R2 2
R1
R2
Rs
Q
（三）串联风网与并联风网的比较 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网，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 串联：Rs１= R1+ R2= 2R1 并联：