【正文】 礦井通風(fēng)與安全 第六章 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量分配與調(diào)節(jié) 風(fēng)網(wǎng)的基本術(shù)語(yǔ) 風(fēng)網(wǎng)的形式與繪制 風(fēng)量分配基本規(guī)律 風(fēng)網(wǎng)參數(shù)計(jì)算 局部風(fēng)量調(diào)節(jié)方法 總風(fēng)量調(diào)節(jié) 多臺(tái)通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的相互調(diào)節(jié) 風(fēng)網(wǎng)的基本術(shù)語(yǔ) ? 1. 節(jié)點(diǎn) 三條或三條以上風(fēng)道的交點(diǎn)；斷面或支護(hù)方式不同的兩條風(fēng)道，其分界點(diǎn)有時(shí)也可稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)。 ? 2. 分支 兩節(jié)點(diǎn)間的連線(xiàn)，也叫風(fēng)道。在風(fēng)網(wǎng)圖上，用單線(xiàn)表示分支。其方向即為風(fēng)流的方向，箭頭由始節(jié)點(diǎn)指向末節(jié)點(diǎn)。 ? 3．路 由若干方向相同的分支首尾相接而成的線(xiàn)路，即某一分支的末節(jié)點(diǎn)是下一分支的始節(jié)點(diǎn)。 ? 4．回路和網(wǎng)孔 由若干方向并不都相同的分支所構(gòu)成的閉合線(xiàn)路，其中有分支者叫回路，無(wú)分支者叫網(wǎng)孔。 ? 5．假分支 風(fēng)阻為零的虛擬分支。一般是指通風(fēng)機(jī)出口到進(jìn)風(fēng)井口虛擬的一段分支。 ? 6．生成樹(shù) 風(fēng)網(wǎng)中全部節(jié)點(diǎn)而不構(gòu)成回路或網(wǎng)孔的一部分分支構(gòu)成的圖形。每一種風(fēng)網(wǎng)都可選出若干生成樹(shù)。 ? 7. 弦 在任一風(fēng)網(wǎng)的每棵樹(shù)中，每增加一個(gè)分支就構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立回路或網(wǎng)孔，這種分支叫做弦 (余樹(shù)弦 )。 風(fēng)網(wǎng)的形式與繪制 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)形式很復(fù)雜，基本聯(lián)結(jié)形式分為： ? 串聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) ? 并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) ? 角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) ? 復(fù)雜聯(lián)結(jié)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 由兩條或兩條以上的分支彼此首尾相聯(lián)，中間沒(méi)有分叉的線(xiàn)路叫做 串聯(lián)風(fēng)路 。 二條或二條以上的分支自風(fēng)流能量相同的節(jié)點(diǎn)分開(kāi)到能量相同的節(jié)點(diǎn)匯合，形成一個(gè)或幾個(gè)網(wǎng)孔的總回路叫做并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。如右圖所示。 并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 在簡(jiǎn)單并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的始節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)之間有一條或幾條風(fēng)路貫通的風(fēng)網(wǎng)叫做角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。貫通的分支習(xí)慣叫做對(duì)角分支。單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)只有一條對(duì)角分支，多角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)則有兩條或兩條以上的對(duì)角分支。 角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 由串聯(lián)、并聯(lián)、角聯(lián)和更復(fù)雜的聯(lián)結(jié)方式所組成的通風(fēng)網(wǎng)路，統(tǒng)稱(chēng)為復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)路。 復(fù)雜聯(lián)結(jié)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 復(fù)雜 風(fēng)網(wǎng) 風(fēng)量分配基本規(guī)律 風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流動(dòng)時(shí)，除服從能量守恒方程（伯努利方程）外，還遵守以下規(guī)律： 風(fēng)量平衡定律 風(fēng)壓平衡定律 阻力定律 風(fēng)量平衡定律 單位時(shí)間內(nèi)流入一個(gè)節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量＝單位時(shí)間內(nèi)流出該節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量。 由于礦井空氣不壓縮，故可用空氣的體積流量 (即風(fēng)量 )來(lái)代替空氣的質(zhì)量流量。 在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，流進(jìn)節(jié)點(diǎn)或閉合回路的風(fēng)量＝流出節(jié)點(diǎn)或閉合回路的風(fēng)量，即任一節(jié)點(diǎn)或閉合回路的風(fēng)量代數(shù)和為零。 對(duì)于流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的情況： 1 4 2 4 3 4 4 5 4 6 0Q Q Q Q Q? ? ? ? ?? ? ? ? ?對(duì)于流進(jìn)閉合回路的情況： 1 2 3 4 5 6 7 8Q Q Q Q? ? ? ?? ? ? 把上面的式子寫(xiě)成一般的數(shù)學(xué)式： ? 上式表明；流入節(jié)點(diǎn)、回路或網(wǎng)孔的風(fēng)量與流出節(jié)點(diǎn)、回路或網(wǎng)孔的風(fēng)量的代數(shù)和等于零。一般取流入的風(fēng)量為正，流出的風(fēng)量為負(fù)。 10niiQ??? 在任一閉合回路中，無(wú)扇風(fēng)機(jī)工作時(shí)，各巷道風(fēng)壓降的代數(shù)和為零。即順時(shí)針的風(fēng)壓降等于反時(shí)針的風(fēng)壓降。有扇風(fēng)機(jī)工作時(shí)，各巷道風(fēng)壓降的代數(shù)和等于扇風(fēng)機(jī)風(fēng)壓與自然風(fēng)壓之和。 風(fēng)壓平衡定律 2 4 4 5 5 7 2 7h h h h? ? ? ?? ? ?2 4 4 5 5 7 2 7 0h h h h? ? ? ?? ? ? ?10niih???? 該式表明：回路或網(wǎng)孔中，不同方向的風(fēng)流風(fēng)壓或阻力的代數(shù)和等于零。一般取順時(shí)針?lè)较虻娘L(fēng)壓為正，逆時(shí)針?lè)较虻娘L(fēng)壓為負(fù)。 由右圖得： 一般形式為： 如圖所示礦井，平峒口 l和進(jìn)風(fēng)井口 2的標(biāo)高差 Zm；風(fēng)道23和 13構(gòu)成敞開(kāi)并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。在 23風(fēng)道上的輔助通風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓 hf作用方向和順時(shí)針?lè)较蛞恢拢?l和 2兩點(diǎn)的地表大氣壓力分別為 P0和 P0’， 1和 2兩點(diǎn)高差間的地表空氣密度平均值為 ρ ，進(jìn)風(fēng)井內(nèi)的空氣密度平均值為 ρ ’，則： 39。00P P Z g????據(jù)風(fēng)流能量方程 ，得平峒 13段的風(fēng)壓為： 式中， P hv3—— 分別是 3點(diǎn)的絕對(duì)靜壓和速壓。 ?風(fēng)路 23段的風(fēng)壓是風(fēng)道 22’和 3’3段的風(fēng)壓之和，即： 39。1 3 0 3 3 0 3 3( ) ( )vvh P P h P Z g P h?? ? ? ? ? ? ? ?39。 39。 39。 39。 39。 39。39。2 3 0 3 32 2 3 3 2 2 3 3[ ( ) ] [ ( ) ( ) ]vvvh h h P P h Z g P h P h?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?式中： P2’和 P3’ —— 分別是輔助通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口 2’和出風(fēng)口 3’的絕對(duì)靜壓； hv2’和 hv3’——分別是輔助通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的速壓。 因： 則： 即： 3 39。 3 39。 2 39。 2 39。()f v vh P h P h? ? ? ?39。2 3 0 3 30 3 3( ) 39。39。 ( ) ( 39。 )fvvfh P h P h Z gP Z g P h h Z g?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?2 3 1 3 ( 39。 )fh h h Z r r g??? 因敞開(kāi)并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)內(nèi)的自然風(fēng)壓是： ? 因： 或 ? 一般形式為： ( 39。 )nhZ ????2 3 1 3 fnh h h h??? ? ? 2 3 1 3 0fnh h h h??? ? ? ?10ni f nih h h?? ? ??? 上式即風(fēng)壓平衡定律，其意義為對(duì)于任一個(gè)網(wǎng)孔或者回路而言，其風(fēng)壓的代數(shù)和與作用在其上的機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓之差值為零。 ? 上式的適用條件是：取順時(shí)針風(fēng)流方向風(fēng)壓為正；網(wǎng)孔或回路中的機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓的作用方向都是順時(shí)針?lè)较颉? 阻力定律 風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)，絕大多數(shù)屬于完全紊流狀態(tài)，遵守阻力定律，即： hi=RiQi2 式中： hi—— 巷道的風(fēng)壓降； Ri—— 巷道的風(fēng)阻； Qi—— 通風(fēng)巷道的風(fēng)量。 風(fēng)網(wǎng)參數(shù)計(jì)算 ? 串聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)路 ? 并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)路 ? 簡(jiǎn)單角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)路 ? 復(fù)雜風(fēng)網(wǎng) 串聯(lián)網(wǎng)路 ? 風(fēng)量關(guān)系式： Q0=Q1=Q2=Q3==Qn 上式表明：串聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)量等于各條分支的風(fēng)量。 ? 風(fēng)壓關(guān)系式： h0=h1+h2+h3++hn 上式表明：串聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)壓等于其中各條分支的風(fēng)壓之和。 ? 風(fēng)阻關(guān)系式： R0=R1+R2+R3++Rn 上式表明：串聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)阻等于其中各條分支的風(fēng)阻之和。 并聯(lián)網(wǎng)路 ? 風(fēng)量關(guān)系式： Q0=Q1+Q2+Q3++Qn 上式表明：并 聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和。 ? 風(fēng)壓關(guān)系式： h0=h1=h2=h3==hn 上式表明：并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)壓等于各分支的風(fēng)壓。 風(fēng)阻關(guān)系式 因?yàn)椋? 代入并聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)量關(guān)系式，根據(jù)風(fēng)壓關(guān)系得 式中， m—— 為 1到 n條風(fēng)路中的某一條風(fēng)路。 上式表明， 并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)阻和各條分支的風(fēng)阻成復(fù)雜的繁分?jǐn)?shù)關(guān)系 。對(duì)于簡(jiǎn)單并聯(lián)風(fēng)網(wǎng) (n＝ 2)，有： iiihQR?2 21 111() ()mn nmi ii iRRRR R? ???? ?12221221( 1 ) ( 1 )RRRRR????自然分配風(fēng)量的計(jì)算 因 h＝ hm，即 RQ2=RmQm2 ? 在簡(jiǎn)單并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中，第一和第二條分支的自然分配風(fēng)量的計(jì)算式分別為： 1121RR??2211RR??1m nmi iRR??? 簡(jiǎn)單角聯(lián)網(wǎng)路 如圖所示：在單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中，對(duì)角分支 5的風(fēng)流方向，隨著其它四條分支的風(fēng)阻值 R R R R4的變化，而有以下三種變化： ? 當(dāng)風(fēng)量 Q5向上流時(shí)，由風(fēng)壓平衡定律 hlh2， h3h4；由風(fēng)量平衡定律 Q1Q3， Q2Q4。 則： R1Q12R2Q22 → R 1Q12R2Q42 R3Q32 R4Q42 → R 3Q12 R4Q42 將上面兩式相除，得： 或 這就是 Q5向上流的判別式。 1234RRRR? 14231RRK RR??? 同理， Q5向下流的判別式為： Q5等于零的判別式為： ? 判別式中不包括對(duì)角風(fēng)路本身的風(fēng)阻 R5，說(shuō)明 R5的變化不影響該風(fēng)路的風(fēng)流方向，這是因?yàn)樵擄L(fēng)路的風(fēng)流方向只取決