第04章通风动力.ppt

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1、矿井通风与安全矿井通风与安全n2第四章通风动力第四章通风动力 前一章我们学习了矿井通风阻力的产生及如何计算；这一章我们学习提前一章我们学习了矿井通风阻力的产生及如何计算；这一章我们学习提供矿井通风动力的来源、计算和设备选型供矿井通风动力的来源、计算和设备选型4 4.1 1 自然风压自然风压4.1.1 自然风压形成和计算自然风压形成和计算 1、概念、概念 自然风压自然风压：作用在风流路线上最低水平作用在风流路线上最低水平两侧空气柱两侧空气柱位能位能差。差。自然通风自然通风：利用自然风压的作用而实现的：利用自然风压的作用而实现的矿井通风。矿井通风。2、形成、形成 由于风流路线上最低水平两侧的空气柱

2、由于风流路线上最低水平两侧的空气柱温度温度不同，而导致空气柱不同，而导致空气柱密度密度不同不同，继而，继而位能不同位能不同，形成了，形成了能量差能量差。如图所示，夏天，地表空气温度大于井下，。如图所示，夏天，地表空气温度大于井下，012012段平均温度大于段平均温度大于345345段，段，012012段平均密度就小，所以风流从井段平均密度就小，所以风流从井口口5 5进进1 1出；相反冬天，地表空气温度小于井下，出；相反冬天，地表空气温度小于井下，012012段平均温度小于段平均温度小于334545段，段，012012段平均密度就大，所以风流从井口段平均密度就大，所以风流从井口1 1进进5 5出

3、。出。3、计算、计算 m1、m2 两侧空气柱的平均密度两侧空气柱的平均密度 012345dz1dz2z)(21mmNZgH n34.1.2 自然风压的影响自然风压的影响 因素及变化规律因素及变化规律 所以，影响自然风压的因素有两侧空气柱的所以，影响自然风压的因素有两侧空气柱的温度温度T T、大气压力大气压力P P、气体常、气体常数（成分）数（成分）R R、相对湿度、相对湿度等，另外还有主要通风机工作对其影响。等，另外还有主要通风机工作对其影响。变化规律变化规律：随温度的变化规律。影响温度差的主要因素是地面入风气温、：随温度的变化规律。影响温度差的主要因素是地面入风气温、风流与围岩的热交换。其影

4、响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置风流与围岩的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置等有关。其中大陆性气候山区的浅井自然风压的大小与方向受地面气温影响较等有关。其中大陆性气候山区的浅井自然风压的大小与方向受地面气温影响较为明显。为明显。4.1.3 自然风压的控制和利用自然风压的控制和利用 自然风压既是矿井的动力，也可能是事故的肇因。自然风压既是矿井的动力，也可能是事故的肇因。必须控制和利用必须控制和利用 1 1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点。和当地气候特点。)

5、,()(ZRPTfZfHN 1012 1 2 3 4 5 6 78911 12月份HNn5 2 2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。满足矿井通风需要，又可节约电能。3 3、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。风；有条件时还

6、可利用钻孔构成回路。4 4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。便可利用自然风压进行通风。5 5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。如图是四川某律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。矿因自然风压使风流反向示意图。ABB ABBCEFACEFA系统的自然风压为：系统的自然风压为：DBB

7、DBBCEDCED系统的自然风压为：系统的自然风压为：abcdabcdefbRDRCZ)(afcbNAZgH )(DecbNDZgH 夏季夏季自然风压与主要通风机作用方向相反自然风压与主要通风机作用方向相反,相当于在平硐口相当于在平硐口A和进风和进风立井口立井口D各安装一台抽风机（向外），到一定程度，就会造成各安装一台抽风机（向外），到一定程度，就会造成反风反风 设设AB风流停滞，对回路风流停滞，对回路ABDEFA和和ABBCEFA可分别列出压力平衡可分别列出压力平衡方程：方程：式中：式中：HS 风机静压，风机静压，Pa；Q DBBC风路风量，风路风量，m3/S;RD、RC分别为分别为DB和和

8、BBC分支风阻，分支风阻，NS2/m8。两式相除：两式相除：此即此即AB段风流停滞条件式。段风流停滞条件式。当上式变为当上式变为 则则AB段风流反向。段风流反向。由此可知由此可知防止防止AB风路风流反向的措施有：（风路风流反向的措施有：（1）加大）加大RD；（；（2）增大）增大HS；（；（3）在）在A点安装风机向巷道压风。点安装风机向巷道压风。22QRHHQRHHCNASDNDNA CDNASNDNARRHHHH CDNASNDNARRHHHH n74 4.2 2 矿井通风机的类型及构造矿井通风机的类型及构造 矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用通风机按其服务范围可分为三种：1 1、主要通风

9、机主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；2 2、辅助通风机辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主通风，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；机通风，以保证该分支风量；3 3、局部通风机局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。，服务于独头掘进井巷道等局部地区。按构造和工作原理可分为：按构造和工作原理可分为：离心式通风机离心式通风机 轴流式通风机。轴流式通风机。4.2.1 离心式通风机离心式通风机 1、构造、构造 由进风口、工作轮（叶轮）、螺形机壳和扩散器等部分组成。由进风口、工作轮（叶轮

10、）、螺形机壳和扩散器等部分组成。2、工作原理、工作原理 叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，获得离心力。经叶端叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于吸风口压力），于出。与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于吸风口压力），于是，吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，是，吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，如此源源

11、不断，形成连续的流动。（如此源源不断，形成连续的流动。（见下页见下页）1011叶片出口构造角：叶片出口构造角：风流相对速度风流相对速度W W2 2的方向与圆周速度的方向与圆周速度u u2 2的反方向夹角的反方向夹角称为称为叶片出口构造角叶片出口构造角，以，以2 2表示。表示。离心式风机可分为：离心式风机可分为：前倾式（前倾式（2 29090)、径向式（、径向式（2 2=90=90)和后倾式和后倾式（2 29090)三种。三种。2 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w223、常用型号

12、、常用型号 目前目前我国煤矿使用的离心式风机主要有我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-73G4-73、4-734-73型和型和K4-73K4-73型等。这型等。这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。型号型号参数的含义举例说明如下参数的含义举例说明如下：K-4-73-11-K-4-73-11-25-D25-D K K表示表示矿用通风机，矿用通风机，G G代表锅炉鼓风机代表锅炉鼓风机 。表示表示通风机通风机的用途的用途 4 4表示通风机在最高效率点时全压系数乘表示通风机在最高效率点时全压系数乘1010后取整数后取整数 73 73表示通风机

13、比转速表示通风机比转速(n(ns s)化化整整 1 1表示进风口数表示进风口数,1,1为单吸为单吸,0,0为双吸为双吸 1 1设计序号设计序号(1(1表示第一次设计）表示第一次设计）25 25通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)D D表示悬臂支撑，联轴器传动方式表示悬臂支撑，联轴器传动方式4、分类、分类 1)单单吸口、双吸口；吸口、双吸口；2)传动方式：传动方式：4.2.2 轴流式通风机轴流式通风机 风流沿着动轮风流沿着动轮轴线方向轴线方向流进，又沿着其轴线方向流出的通风机。流进，又沿着其轴线方向流出的通风机。1、单级构造、单级构造 主要由进风口（集风器）、叶轮、整流器、风筒、

14、扩散（芯筒）器和传主要由进风口（集风器）、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器和传动部件等部分组成。叶轮有动部件等部分组成。叶轮有一级和二级一级和二级两种。两种。2、工作原理、工作原理 1 1）特点特点：在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮转动时，气流沿：在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮转动时，气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。等半径的圆柱面旋绕流出。2 2）叶片安装角叶片安装角:在叶片迎风侧作一外切线称为在叶片迎风侧作一外切线称为弦线弦线。弦线与动轮旋转方。弦线与动轮旋转方向（向（u)u)的夹角称为叶片安装角，以的夹角称为叶片安装角，以表示。表示。可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮

15、上的叶片安装角可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角必需保持一致。必需保持一致。（3 3）工作原理）工作原理 当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u u 移动。处于叶片迎面的气流受挤压，移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背面的气体静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承静压增加；与此同时，叶片背面的气体静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区区“吸引吸引”叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。叶道入口侧

16、的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。u1、单级构造、单级构造 电动机在外电动机在外电动机在内电动机在内 2、对旋构造、对旋构造 电动机在内电动机在内 3 3、常用型号、常用型号 目前我国煤矿在用的轴流式风机有目前我国煤矿在用的轴流式风机有1K581K58、2K582K58、GAFGAF和和BDBD或或BDKBDK（对旋式）（对旋式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：1 1 K 58 K 58 4 254 25 表示表示叶轮级数表示表示叶轮级数,1,1表示表示 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)单级，单级，2 2表示双级表示双级 表示设计序号表示设计序号 表示用途，表示用途，K K表示矿用，表示矿用，T T表示通用表示通用 表示通风机轮毂比表示通风机轮毂比,0.58,0.58化整化整 B D K 65 8 24B D K 65 8 24 防爆型防爆型 叶轮直径（叶轮直径（24dm)24dm)对旋结构对旋结构 电机为电机为8 8极（极（740r/min740r/min）表示用途，表示用途，K K为矿用为矿用 轮毂比