通风机的实际特性曲线

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η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=RQ24-4-2

因H t=H S+h V4-4-3

(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）。

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+ρm34gZ34)

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；

图4-4-1 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 N4-4-9

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

图4-4-2

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。

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，这组曲线称为通风机在该转速条件下的个体特性曲线。有时为了使用方便，仅采用风机静压特性曲线(ＨS ─Ｑ)。

为了减少风机的出口动压损失，抽出式通风时主要通机的出口均外接扩散器。通常把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。通风机装置的全压Ｈt 为扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的全

压Ｈt 之关系为

4-4-14

式中:h d ━━扩散器阻力。

通风机装置静压Ｈsd 因扩散器的结构形式和规格

不同而有变化，严格地说

4-4-15

式中:h Vd ━─扩散器出口动压。

比较式４－4－10与式４－4－15可见，只有当h d +h Vd Ｈs ，即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。

图4

－4－3表示了Ｈt 、Ｈtd 、Ｈs 和Ｈsd 之间的相互关系，由图可见，安装了设计合理的扩散器之后，虽然增加了扩散器阻力，使Ｈtd ─Ｑ曲线低于Ｈt ─Ｑ曲线，但由于h d +h Vd h V ，则说明了扩散器设计不合理。

安装扩散器后回收的动压相对于风机全压来说很小，所以通常并不把通风机特性和通风机装置特性严加区别。

通风机厂提供的特性曲线往往是根据模型试验资料换算绘制的，一般是未考虑外接扩散器。而且有的厂方提供全压特性曲线，有的提供静压特性曲线，读者应能根据具体条件掌握它们的换算关系。

图4-4-4和图4-4-5分别为轴流式和离心式通风机的个体特性曲线示例。