第五章--风网和风量的自然分配

第五章矿井通风网络与风量分配

矿井各工作地点需要有足够的风量，以满足人们安全与生理的需要。但风量的分配形式有自然分配和按需分配两种。当自然分配不能满足需要时，往往通过各种风量调节设施加以调节。因此，我们必须了解风网的形式与性质，以便于应用。

§5—1矿井通风网络

一、有关概念

1、风网：指风流在流动过程中的分岔、汇合的结构形式，分简单风网和复杂风网。

2、简单风网：仅有串、并联风路组成的风网叫简单风网。

3、复杂风网：有对角风路的风网叫复杂风网，也叫角联风网。

4、节点：三条以上风路的汇合点。

二、风网中风流流动的基本规律

1、风量平衡定律

在风路中，流进某一节点（或回路）的风量，等于流出该节点（或回路）的风量，称风量平衡定律。即

ΣQ i＝0

图示，Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5

或：Q1＋Q2＋Q3－Q4－Q5＝0

2、风压平衡定律

对于任何闭合风路，在无自然风压

或风机工作时，各支路的风压（或阻力）

代数和为零。

一般地，顺时针取正，逆时针取负。

或描述为：任何闭合风路，顺时针压降

Σh i＝0

当有自然风压或风机存在时，

Σh通±Σh自－Σh i＝0

上例中，h1

—2＋h2

—3

＋h3

—4

＝h1

—4

或h1

—2＋h2

—3

＋h3

—4

－h1

—4

＝0

3、阻力定律

对于任何风路，其阻力等于风阻与通过风量平方之积。

h i＝R i Q i2

§5—2简单风网的性质

一、串联风路

两条以上的风路循序地首尾相接，中间无分岔与汇合的风路，叫串联风路。由串联风路进行的通风叫串联通风，俗称“一条龙通风”。

1、风量

串联风路总风量等于各支路的风量，即

2、阻力

串联风路总阻力等于各支路的阻力之和，即

h 总＝h 1＋h 2＋…＋h n Pa

3、风阻

将h i ＝R i Q i 2代入上式，由于Q 总＝Q 1＝Q 2＝…＝Q n ，得

R 总＝R 1＋R 2＋…＋R n

即；串联风路总风阻等于各支路的风阻之和。

4、总等积孔

由A ＝R 19

.1 得R ＝（A

19.1）2代入上式并化简得 21总A ＝211A ＋221A ＋ (21)

A 或：A 总＝222211111n A A A +⋯++ m 2

即：串联风路总等积孔平方的倒数等于各支路等积孔平方的倒数之和。

二、并联风路

两条以上的风路在某一点分开，又在某一点汇合，中间没有交叉风路，叫并联风路。由并联风路进行的通风叫并联通风，又叫“分区通风”。

1、风量

并联风路的总风量等于各支路风量之和。即

Q 总＝Q 1＋Q 2＋…＋Q n m 3/s

2、阻力

并联风路的总阻力等于各支路阻力。即

h 总＝h 1＝h 2＝…＝h n Pa

3、总等积孔

由A ＝1.19h Q

得 Q ＝19

.1h A 代入上式，得 A 总＝A 1＋A 2＋…＋A n m 2

并联风路的总等积孔等于各支路等积孔之和。

4、总风阻

将A ＝R 19

.1代入上式并化简，得

总R 1＝11R ＋21R ＋…＋n R 1

并联风路的总风阻平方根的倒数等于各支路风阻平方根的倒数之和。 或：R 总＝221)111(1n R R R +⋯++

当R 1＝R 2＝…＝R n 时，

R 总＝2

n R n 即并联风路的总风阻小于任何一个支路的风阻值。

5、并联风路风量自然分配规律

由h 1＝h 2 即R 1Q 12＝R 2Q 22 得：21Q Q ＝12R R 或Q 1＝1

2R R Q 2 同理得：Q n ＝n

R R 总Q 总 当R 1＝R 2＝…＝R n 时，

Q n ＝n

Q 总 显然，并联风路某支路的风量，取决于总风阻和该支路的风阻，风阻小的自然分配的风量大，风阻大的自然分配的风量小。这就是风量自然分配规律。因此，要改变某支路的风量时，可从改变该支路或其他并联支路的风阻入手；当风阻一定时，支路风量随总风量增减而呈线性增减。

三、串、并联的比较

例 设某通风系统，Q ＝20m 3/s ，R 1＝R 2＝0.8，试比较串、并联的优、缺点。 解：①风阻值的比较

R 串＝R 1＋R 2＝0.8＋0.8＝1.6

R 并＝21n

R ＝48.0＝0.2 R 串＝8 R 并

②阻力比较

h 串＝R 串Q 2＝1.6×202＝640 （Pa ）

h 并＝R 并Q 2＝0.2×202＝80 （Pa ）

（或h 并＝R 1Q 12＝0.8×102＝80）

h 串＝8 h 并

③功率比较

N 串＝1000Q h 串＝1000

20640⨯＝12.8 （kw ） N 并＝1000Q h 并＝1000

2080⨯＝1.6 （kw ） N 串＝8 N 并

并联通风较串联通风具有以下优点：

⑴安全上：分区通风各风路都有新风，安全性好，当其中任一风路发生瓦斯、煤尘爆炸或火灾事故时，所产生的有害气体直接排入到回风道，不会污染危害与其并联的其它风路，使灾情局限于本风路系统内，不会使灾情事故扩大。串联通风则相反。

⑵技术上：分区通风风流比较稳定，各用风地点的风量可以相互调节，达到按需分配，调节方法也比较简便。串联通风则无法实现风量的按需分配。

⑶经济上：分区通风风网的总风阻要小，总阻力小，通风电耗小，矿井通风能力大，通风能耗小。分区通风风网的总风阻小于任何一支路的风阻值。

因此《规程》规定，矿井的每个生产水平和各个采区都必须布置单独回风巷道，实行分区通风。