第四章礦井風流的自然分配ppt課件

1、第四章第四章 礦井風流的自然分配礦井風流的自然分配本章主要內(nèi)容及重點和難點本章主要內(nèi)容及重點和難點1 1、風量分配基本定律、風量分配基本定律-三大定律三大定律2 2、網(wǎng)絡(luò)圖及網(wǎng)絡(luò)特性、網(wǎng)絡(luò)圖及網(wǎng)絡(luò)特性1)1)簡單網(wǎng)絡(luò)簡單網(wǎng)絡(luò)2)2)角聯(lián)及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)角聯(lián)及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)3 3、網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)分析、網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)分析4 4、計算機解算復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、計算機解算復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)礦井通風系統(tǒng)是由縱橫交錯的井巷構(gòu)成的一個復(fù)雜系統(tǒng)。用圖論的方法對通風礦井通風系統(tǒng)是由縱橫交錯的井巷構(gòu)成的一個復(fù)雜系統(tǒng)。用圖論的方法對通風系統(tǒng)進行抽象描述，把通風系統(tǒng)變成一個由線、點及其屬性組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)進行抽象描述，把通風系統(tǒng)變成一個由線、點及其屬性組成

2、的系統(tǒng)，稱為通風網(wǎng)路。稱為通風網(wǎng)路。第一節(jié)第一節(jié) 串聯(lián)通風網(wǎng)路串聯(lián)通風網(wǎng)路在沒有漏風的情況下，通過每條井巷的風量在沒有漏風的情況下，通過每條井巷的風量Q Q 都相等；從進風點到出風點的壓都相等；從進風點到出風點的壓差就等于各條井巷風流壓差之和。這種沒有分支風流的連接，叫串聯(lián)通風差就等于各條井巷風流壓差之和。這種沒有分支風流的連接，叫串聯(lián)通風網(wǎng)路。如圖網(wǎng)路。如圖4-2-14-2-1所示，由所示，由1 1，2 2，3 3，4 4，5 5五條分支組成串聯(lián)風路。五條分支組成串聯(lián)風路。（一）（一） 串聯(lián)風路特性串聯(lián)風路特性 1. 1. 總風量等于各分支的風量，即總風量等于各分支的風量，即 MS = M1

3、 = M2 = Mn MS = M1 = M2 = Mn 當各分支的空氣密度相等時，當各分支的空氣密度相等時， QS = Q1 = Q2 = Qn QS = Q1 = Q2 = Qn2. 2. 總風壓阻力等于各分支總風壓阻力等于各分支 風壓阻力之和，即風壓阻力之和，即: : niinshhhhh121458123679123456789第四章第四章 礦井風流的自然分配礦井風流的自然分配3. 3. 總風阻等于各分支風阻之和，即：總風阻等于各分支風阻之和，即： 4. 4. 串聯(lián)風路等積孔與各分支等積孔間的關(guān)系串聯(lián)風路等積孔與各分支等積孔間的關(guān)系 niinsnsssRRRRQhhhQhR121221

4、2.222211111nsAAAA219.1iRiA2219.1iAiR2222119.119.119.1119.1iiisAARRsA（二串聯(lián)風路等效阻力特性曲線的繪制（二串聯(lián)風路等效阻力特性曲線的繪制 根據(jù)以上串聯(lián)風路的特性，可以繪制串聯(lián)風路等效阻力特性曲線。根據(jù)以上串聯(lián)風路的特性，可以繪制串聯(lián)風路等效阻力特性曲線。方法：、首先在方法：、首先在hQhQ坐標圖上分別作出串聯(lián)風路坐標圖上分別作出串聯(lián)風路1 1、2 2的阻力特的阻力特性曲線性曲線R1R1、R2R2； 、根據(jù)串聯(lián)風路、根據(jù)串聯(lián)風路“風量相等，阻力疊加的原則，作平行于風量相等，阻力疊加的原則，作平行于h h軸軸的若干條等風量線，在等

5、風量線上將的若干條等風量線，在等風量線上將1 1、2 2分支阻力分支阻力h1h1、h2h2疊加，疊加，得到串聯(lián)風路的等效阻力特性曲線上的點；得到串聯(lián)風路的等效阻力特性曲線上的點； 、將所有等風量線上的點聯(lián)成曲線、將所有等風量線上的點聯(lián)成曲線R3R3，即為串聯(lián)風路的等效阻，即為串聯(lián)風路的等效阻力特性曲線。力特性曲線。1R1R2R1R2R1+R2QH第二節(jié)第二節(jié) 并聯(lián)通風網(wǎng)路并聯(lián)通風網(wǎng)路 由兩條或兩條以上具有相同始節(jié)點和末節(jié)點的分支所組由兩條或兩條以上具有相同始節(jié)點和末節(jié)點的分支所組成的通風網(wǎng)絡(luò)，稱為并聯(lián)風網(wǎng)。如圖所示并聯(lián)風網(wǎng)由成的通風網(wǎng)絡(luò)，稱為并聯(lián)風網(wǎng)。如圖所示并聯(lián)風網(wǎng)由5 5條分支并聯(lián)條分支并

6、聯(lián)（一并聯(lián)風路特性：（一并聯(lián)風路特性：1. 1. 總風量等于各分支的風量之和，即總風量等于各分支的風量之和，即 當各分支的空氣密度相等時當各分支的空氣密度相等時, ,2. 2. 總風壓等于各分支風壓，即總風壓等于各分支風壓，即留意：當各分支的位能差不相等，或分支中存在風機等通留意：當各分支的位能差不相等，或分支中存在風機等通風動力時，并聯(lián)分支的阻力并不相等。風動力時，并聯(lián)分支的阻力并不相等。 niinsMMMMM121 niinsQQQQQ121nshhhh 2112346123453. 3. 并聯(lián)風網(wǎng)總風阻與各分支風阻的關(guān)系并聯(lián)風網(wǎng)總風阻與各分支風阻的關(guān)系 又又 即：即：4. 4. 并聯(lián)風網(wǎng)

7、總等積孔等于各分支等積孔之和，即并聯(lián)風網(wǎng)總等積孔等于各分支等積孔之和，即 2SssQRhsssRhQnSQQQQ.21nnssRhRhRhRh.2211nsRRRR1111.2122121111nsssRRRQhRnsAAAA 21).(19. 111119. 121nsRRRRsA5. 5. 并聯(lián)風網(wǎng)的風量分配并聯(lián)風網(wǎng)的風量分配 若已知并聯(lián)風網(wǎng)的總風量，在不考慮其它通風動力及風流密度變?nèi)粢阎⒙?lián)風網(wǎng)的總風量，在不考慮其它通風動力及風流密度變化時，可由下式計算出分支化時，可由下式計算出分支i i的風量。的風量。 即即sihh22ssiiQRQRSRRiQQs).(12111nRRRiSsisR

8、QRRQiQR1R2.RiRnQS（二并聯(lián)風路等效阻力特性曲線的繪制（二并聯(lián)風路等效阻力特性曲線的繪制 根據(jù)以上并聯(lián)風路的特性，可以繪制并聯(lián)風路等效阻力特性曲線。根據(jù)以上并聯(lián)風路的特性，可以繪制并聯(lián)風路等效阻力特性曲線。方法：方法：、首先在、首先在hQhQ坐標圖上分別作出并聯(lián)風路坐標圖上分別作出并聯(lián)風路1 1、2 2的阻力特性曲線的阻力特性曲線R1R1、R2R2；、根據(jù)并聯(lián)風路、根據(jù)并聯(lián)風路“風壓阻力相等，風量疊加的原則，作平行于風壓阻力相等，風量疊加的原則，作平行于Q Q軸軸的若干條等風壓線，在等風壓線上將的若干條等風壓線，在等風壓線上將1 1、2 2分支阻力分支阻力h1h1、h2h2疊加，

9、得到并疊加，得到并聯(lián)風路的等效阻力特性曲線上的點；聯(lián)風路的等效阻力特性曲線上的點； 、將所有等風壓線上的點聯(lián)成曲線、將所有等風壓線上的點聯(lián)成曲線R3R3，即為并聯(lián)風路的等效阻力特性曲，即為并聯(lián)風路的等效阻力特性曲線。線。2112R1R2R1R2R1+R2QH（三串聯(lián)風路與并聯(lián)風網(wǎng)的比較（三串聯(lián)風路與并聯(lián)風網(wǎng)的比較 在任何一個礦井通風網(wǎng)絡(luò)中，都同時存在串聯(lián)與并聯(lián)風網(wǎng)。在礦井的在任何一個礦井通風網(wǎng)絡(luò)中，都同時存在串聯(lián)與并聯(lián)風網(wǎng)。在礦井的進、回風風路多為串聯(lián)風路，而采區(qū)內(nèi)部多為并聯(lián)風網(wǎng)。進、回風風路多為串聯(lián)風路，而采區(qū)內(nèi)部多為并聯(lián)風網(wǎng)。并聯(lián)風網(wǎng)的優(yōu)點：、從提高工作地點的空氣質(zhì)量及安全性出發(fā)，采用并并

10、聯(lián)風網(wǎng)的優(yōu)點：、從提高工作地點的空氣質(zhì)量及安全性出發(fā)，采用并聯(lián)風網(wǎng)具有明顯的優(yōu)點。聯(lián)風網(wǎng)具有明顯的優(yōu)點。、在同樣的分支風阻條件下，分支并聯(lián)時的總風阻小于串聯(lián)時的總風阻。、在同樣的分支風阻條件下，分支并聯(lián)時的總風阻小于串聯(lián)時的總風阻。例如：若例如：若R1=R2=0.04 kg/m7R1=R2=0.04 kg/m7， 串聯(lián)：串聯(lián)：RsRs= R1+ R2= 0.08 kg/m7= R1+ R2= 0.08 kg/m7 并聯(lián)：并聯(lián)： Rs Rs ：RsRs：即在相同風量情況下，串聯(lián)的能耗為并聯(lián)的即在相同風量情況下，串聯(lián)的能耗為并聯(lián)的 8 8 倍。倍。704. 0104. 01112/01. 0)(1

11、)(121mkgRRRS1R1R22112R1R2第三節(jié)第三節(jié) 角聯(lián)風網(wǎng)角聯(lián)風網(wǎng)（一幾個概念（一幾個概念 角聯(lián)風網(wǎng)：是指內(nèi)部存在角聯(lián)分支的網(wǎng)絡(luò)。角聯(lián)風網(wǎng)：是指內(nèi)部存在角聯(lián)分支的網(wǎng)絡(luò)。 角聯(lián)分支對角分支）：是指位于風網(wǎng)的任意兩條有向角聯(lián)分支對角分支）：是指位于風網(wǎng)的任意兩條有向通路之間、且不與兩通路的公共節(jié)點相連的分支，如通路之間、且不與兩通路的公共節(jié)點相連的分支，如圖。圖。 簡單角聯(lián)風網(wǎng)：僅有一條角聯(lián)分支的風網(wǎng)。簡單角聯(lián)風網(wǎng)：僅有一條角聯(lián)分支的風網(wǎng)。 復(fù)雜角聯(lián)風網(wǎng)：含有兩條或兩條以上角聯(lián)分支的風網(wǎng)。復(fù)雜角聯(lián)風網(wǎng)：含有兩條或兩條以上角聯(lián)分支的風網(wǎng)。213456復(fù)雜角聯(lián)風網(wǎng)復(fù)雜角聯(lián)風網(wǎng)簡單角聯(lián)風網(wǎng)

12、簡單角聯(lián)風網(wǎng)1（二角聯(lián)分支風向判別（二角聯(lián)分支風向判別 準繩：分支的風向取決于其始、末節(jié)點間的壓能值。風流由能位高的準繩：分支的風向取決于其始、末節(jié)點間的壓能值。風流由能位高的節(jié)點流向能位低的節(jié)點；當兩點能位相同時，風流停滯；當始節(jié)點節(jié)點流向能位低的節(jié)點；當兩點能位相同時，風流停滯；當始節(jié)點能位低于末節(jié)點時，風流反向。能位低于末節(jié)點時，風流反向。 判別式以簡單角聯(lián)為例）：判別式以簡單角聯(lián)為例）： 1 1、 分支分支5 5中無風中無風 Q5 = 0Q5 = 0 Q1 = Q3 , Q2 = Q4 Q1 = Q3 , Q2 = Q4 由風壓平衡定律：由風壓平衡定律： h1 = h2 , h3 =

13、h4 h1 = h2 , h3 = h4 由阻力定律：由阻力定律： 兩式相比得：兩式相比得： 即即 或?qū)憺椋夯驅(qū)憺椋?22211QRQR244233QRQR244222233211QRQRQRQR4231RRRR13241RRRRK11、當分支、當分支5 5中風向由中風向由2323 節(jié)點的壓能高于節(jié)點，那么節(jié)點的壓能高于節(jié)點，那么 hR2 hR2 hR1 hR1 即：即： 即即同理，同理， hR3 hR3 hR4 hR4即即又又 即：即：或?qū)憺椋夯驅(qū)憺椋?11222QRQR244233QRQR22253222112)(QQQQQRR22523242334)(QQQQQRR253523)(QQQ

14、QQQ12222532252334)()(RRQQQQQQRR13241RRRRK4231RRRR風流、分支、分支5 5中的風向由中的風向由3232 同理可得：同理可得： 或?qū)憺椋夯驅(qū)憺椋?改變角聯(lián)分支兩側(cè)的邊緣分支的風阻就可以改變角聯(lián)分支的風向。改變角聯(lián)分支兩側(cè)的邊緣分支的風阻就可以改變角聯(lián)分支的風向。對圖示簡單角聯(lián)風網(wǎng)，可推導(dǎo)出如下角聯(lián)分支風流方向判別式：對圖示簡單角聯(lián)風網(wǎng)，可推導(dǎo)出如下角聯(lián)分支風流方向判別式：114231RRRR13241RRRRK風流。中風向由，分支中風流停滯；，分支；中風向由，分支32515123513241RRRRK第四節(jié)第四節(jié) 礦井通風網(wǎng)路風量自然分配的總規(guī)律礦井

15、通風網(wǎng)路風量自然分配的總規(guī)律1. 1. 風量規(guī)律風量規(guī)律 串聯(lián)時，兩條互相聯(lián)接風流的風量相等；聯(lián)接串聯(lián)時，兩條互相聯(lián)接風流的風量相等；聯(lián)接點簡稱結(jié)點流進的風量等于流出的風量。并點簡稱結(jié)點流進的風量等于流出的風量。并聯(lián)和角聯(lián)時，雖然風流分支，但對于結(jié)點來說，聯(lián)和角聯(lián)時，雖然風流分支，但對于結(jié)點來說，仍然是流進的風量與從結(jié)點流出的風量都是相等仍然是流進的風量與從結(jié)點流出的風量都是相等的。的。 若流進的風量為正，流出的風量為負，則其共若流進的風量為正，流出的風量為負，則其共同規(guī)律為：風流的任何一個結(jié)點，其風量之代數(shù)同規(guī)律為：風流的任何一個結(jié)點，其風量之代數(shù)和為零，稱為風量平衡定律，用下式表示。和為零

16、，稱為風量平衡定律，用下式表示。2. 2. 壓差規(guī)律壓差規(guī)律 串聯(lián)時，任何一條風路的總壓差為分壓差之和。串聯(lián)時，任何一條風路的總壓差為分壓差之和。并聯(lián)時，它的閉合回路中各風流總壓差相等。角并聯(lián)時，它的閉合回路中各風流總壓差相等。角聯(lián)的閉合回路的各風流的總壓差也是相等的。這聯(lián)的閉合回路的各風流的總壓差也是相等的。這是一個普遍的規(guī)律，如下圖有：是一個普遍的規(guī)律，如下圖有： 0Q 在閉合回路中，若順時針方向的風流壓差為正，反時針方向為負，則在閉合回路中，若順時針方向的風流壓差為正，反時針方向為負，則其共同規(guī)律為：在任何一個閉合回路風流中，其壓差的代數(shù)和為零，稱其共同規(guī)律為：在任何一個閉合回路風流中，

17、其壓差的代數(shù)和為零，稱為壓差平衡定律，用下式表示。為壓差平衡定律，用下式表示。 礦井通風系統(tǒng)中有很多風流結(jié)點及閉合回路，它們都遵循著上述規(guī)律。礦井通風系統(tǒng)中有很多風流結(jié)點及閉合回路，它們都遵循著上述規(guī)律。風流運動過程，包括漏風在內(nèi)。這個平衡規(guī)律就是風量自然分配的根本風流運動過程，包括漏風在內(nèi)。這個平衡規(guī)律就是風量自然分配的根本規(guī)律。規(guī)律。 綜上所述，礦井風流的運動，包括壓差、風量分配以及能量的關(guān)系等，綜上所述，礦井風流的運動，包括壓差、風量分配以及能量的關(guān)系等，受到下列四個規(guī)律支配。受到下列四個規(guī)律支配。0h第五節(jié)第五節(jié) 復(fù)雜通風網(wǎng)路解算復(fù)雜通風網(wǎng)路解算 通風網(wǎng)路中的任何一個閉合回路必然是壓通

18、風網(wǎng)路中的任何一個閉合回路必然是壓差的代數(shù)和為零。假如風量分配不符合于自然分配差的代數(shù)和為零。假如風量分配不符合于自然分配的規(guī)律，則計算出的結(jié)果必然是壓差代數(shù)和不等于的規(guī)律，則計算出的結(jié)果必然是壓差代數(shù)和不等于零。圖下圖是通風網(wǎng)路中的第零。圖下圖是通風網(wǎng)路中的第M M個回路，試求出其風個回路，試求出其風量的自然分配值量的自然分配值Q1Q1及及Q2Q2。在總風量。在總風量Q Q及風阻及風阻R1R1、R2R2已已知的前提下，若任意初擬的風量知的前提下，若任意初擬的風量Q1Q1及及Q2Q2不符合于自不符合于自然分配值時，則必然出現(xiàn)然分配值時，則必然出現(xiàn) 或或 設(shè)風量任意分配后其誤差為設(shè)風量任意分配后

19、其誤差為 （第（第M M回路中出現(xiàn)回路中出現(xiàn)的誤差）。在該閉合回路中對初擬的風量，按風流的誤差）。在該閉合回路中對初擬的風量，按風流的順時針方向加的順時針方向加 ，逆時針方向減，逆時針方向減 ，那么：，那么：MQMQMQ第五節(jié)第五節(jié) 用電子計算機解算通風網(wǎng)路用電子計算機解算通風網(wǎng)路 目的：已知風網(wǎng)各分支風阻和主通風機的特性，求算主目的：已知風網(wǎng)各分支風阻和主通風機的特性，求算主要通風機的工況點，各分支的風量和風向，以便驗算各用要通風機的工況點，各分支的風量和風向，以便驗算各用風地點的風量和風整速是否符合規(guī)程要求。風地點的風量和風整速是否符合規(guī)程要求。 原理：依據(jù)風量平衡定律、風壓平衡定律、阻力

20、定律原理：依據(jù)風量平衡定律、風壓平衡定律、阻力定律 方法：回路法方法：回路法 假設(shè)風網(wǎng)中每一回路內(nèi)各分支的風向和假設(shè)風網(wǎng)中每一回路內(nèi)各分支的風向和風量開始，逐漸修正風量，使之滿足風壓平衡定律。風量開始，逐漸修正風量，使之滿足風壓平衡定律。 節(jié)點法節(jié)點法 假設(shè)風網(wǎng)中每一回路內(nèi)各分支節(jié)點壓力值開始，假設(shè)風網(wǎng)中每一回路內(nèi)各分支節(jié)點壓力值開始，逐漸修正壓力分布，使之滿足風量平衡定律。逐漸修正壓力分布，使之滿足風量平衡定律。一、改進的斯考德恒斯雷試算法回路法一、改進的斯考德恒斯雷試算法回路法 回路風量：把風流在風網(wǎng)中的流動看成是在一些互不重回路風量：把風流在風網(wǎng)中的流動看成是在一些互不重復(fù)的獨立的閉合回路中各有一定的風量在循環(huán)，這種風量復(fù)的獨立的閉合回路中各有一定的風量在循環(huán)，這種風量稱為回路風量。稱為回路風量。 如圖：回路：如圖：回路：ABDEF(ABDEF(風量風量q1)q1)、BCDB(q2)