【文章內容簡介】 4415式中 hVd━─擴散器出口動壓。 比較式４－4－10與式４－4－15可見，只有當hd+hVdhV時，才有ＨsdＨs，即通風機裝置阻力與其出口動能損失之和小于通風機出口動能損失時，通風機裝置的靜壓才會因加擴散器而有所提高，即擴散器起到回收動能的作用。圖4－4－3表示了Ｈt、Ｈtd、Ｈs和Ｈsd之間的相互關系，由圖可見，安裝了設計合理的擴散器之后，雖然增加了擴散器阻力，使Ｈtd─Ｑ曲線低于Ｈt─Ｑ曲線，但由于hd+hVdhV，故Ｈsd─Ｑ曲線高于Ｈs─Ｑ曲線（工況點由Ａ變至Ａ’）。若hd+hVdhV，則說明了擴散器設計不合理。圖 443 Ｈt、Ｈtd、Ｈs和Ｈsd之間的相互關系圖 安裝擴散器后回收的動壓相對于風機全壓來說很小，所以通常并不把通風機特性和通風機裝置特性嚴加區(qū)別。 通風機廠提供的特性曲線往往是根據模型試驗資料換算繪制的，一般是未考慮外接擴散器。而且有的廠方提供全壓特性曲線，有的提供靜壓特性曲線，讀者應能根據具體條件掌握它們的換算關系。 圖444和圖445分別為軸流式和離心式通風機的個體特性曲線示例。軸流式通風機的風壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。而且同一臺通風機的駝峰區(qū)隨葉片裝置角度的增大而增大。駝峰點Ｄ以右的特性曲線為單調下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段；點Ｄ以左是不穩(wěn)定工作段，風機在該段工作，有時會引起風機風量、風壓和電動機功率的急劇波動，甚至機體發(fā)生震動，發(fā)出不正常噪音，產生所謂喘振（或飛動）現象，嚴重時會破壞風機。離心式通風機風壓曲線駝峰不明顯，且隨葉片后傾角度增大逐漸減小，其風壓曲線工作段較軸流式通風機平緩；當管網風阻作相同量的變化時，其風量變化比軸流式通風機要大。 離心式通風機的軸功率Ｎ又隨Ｑ增加而增大，只有在接近風流短路時功率才略有下降。因而，為了保證安全啟動，避免因啟動負荷過大而燒壞電機，離心式通風機在啟動時應將風硐中的閘門全閉，待其達到正常轉速后再將閘門逐漸打開。當供風量超過需風量過大時，常常利用閘門加阻來減少工作風量，以節(jié)省電能。 軸流式通風機的葉片裝置角不太大時，在穩(wěn)定工作段內，功率N隨Q增加而減小。所以軸流式通風機應在風阻最小時啟動，以減少啟動負荷。 圖444 軸流式個體特性曲線 圖445 離心式通風機個體特性曲線 在產品樣本中，大、中型礦井軸流式通風機給出的大多是靜壓特性曲線；而離心式通風機大多是全壓特性曲線。 對于葉片安裝角度可調的軸流式通風機的特性曲線，通常以圖472的形式給出，Ｈ─Ｑ曲線只畫出最大風壓點右邊單調下降部分，且把不同安裝角度的特性曲線畫在同一坐標上，效率曲線是以等效率曲線的形式給出。 三、無因次系數與類型特性曲線 目前風機種類較多，同一系列的產品有許多不同的葉輪直徑，同一直徑的產品又有不同的轉速。如果僅僅用個體特性曲線表示各種通風機性能，就顯得過于復雜。還有，在設計大型風機時，首先必須進行模型實驗。那么模型和實物之間應保持什么關系？如何把模型的性能參數換算成實物的性能參數？這些問題都要進行討論。 （一） 無因次系數 ⒈通風機的相似條件 兩個通風機相似是指氣體在風機內流動過程相似，或者說它們之間在任一對應點的同名物理量之比保持常數，這些常數叫相似常數或比例系數。同一系列風機在相應工況點的流動是彼此相似的，幾何相似是風機相似的必要條件，動力相似則是相似風機的充要條件，滿足動力相似的條件是雷諾數Ｒe（=）和歐拉數Eu=（）分別相等。同系列風機在相似的工況點符合動力相似的充要條件。 無因次系數無因次系數主要有：（1）壓力系數 同系列風機在相似工況點的全壓和靜壓系數均為一常數?？捎孟率奖硎荆? ， 4416或 4417式中 和叫全壓系數和靜壓系數。為壓力系數，u為圓周速度。 （2）流量系數 由幾何相似和運動相似可以推得 4418 式中 D、u、—分別表示兩臺相似風機的葉論外緣直徑、圓周速度，同系列風機的流量系數相等。 （3）功率系數 風機軸功率計算公式中的H和Q分別用式4417和式4418代入得 4419 同系列風機在相似工況點的效率相等，功率系數為常數。 、三個參數都不含有因次，因此叫無因次系數。 （二）類型特性曲線 、和η可用相似風機的模型試驗獲得，根據風機模型的幾何尺寸、實驗條件及實驗時所得的工況參數Q、H、N和η。利用式4414418和4419計算出該系列風機的、和η。然后以為橫坐標，以、和η為縱坐標，繪出、和η曲線，此曲線即為該系列風機的類型特性曲線，亦叫通風機的無因次特性曲線和抽象特性曲線。圖446和力圖447分別為47211和G47311型離心式通風機的類型曲線，2K60型類型風機的類型曲線如圖472（a)、(b)所示?？筛鶕愋颓€和風機直徑、轉速換算得到個體特性曲線。需要指出的是，對于同一系列風機，當幾何尺寸（D）相差較大時，在加工和制造過程中很難保證流道表面相對粗糙度、葉片厚度以及機殼間隙等參數完全相似，為了避免因尺寸相差較大而造成誤差，所以有些風機（47211系列）的類型曲線有多條，可按不同直徑尺寸而選用。 圖446 圖447 四、比例定律與通用特性曲線 比例定律 由式4414418和4419可見，同類型風機在相似工況點的無因次系數、和η是相等的。它們的壓力H、流量Q和功率N與其轉速n、尺寸D和空氣密度ρ成一定比例關系，這種比例關系叫比例定律。將轉速u=πDn/60代入式4414418和4419得 對于2兩個相似風機而言，、所以其壓力、風量和功率之間關系為： 4420 4421 4422各種情況下相似風機的換算公式如表4—4—1所示。 由比例定律知，同類型同直徑風機的轉速變化時，其相似工況點在等風阻曲線上變化。 表441 兩臺相似風機H、Q、和N的換算壓力換算風量換算功率換算效率換算η1=η2 例題 某礦使用主要通風機為47211№20B離心式通風機，其特性曲線如圖447所示，圖上給出三種不同轉速n的HtQ曲線，四條等效率曲線。轉速為n1=630r/min,風機工作風阻R==．s2/m8，工況點為M0（Q=58m3/s,Ht=1805Pa)，后來，風阻變?yōu)镽’= N．s2/m8，礦風量減小不能滿足生產要求，擬采用調整轉速方法保持風量Q=58 m3/s，求轉速調至多少？ 解 因管網風阻已變，故應先將新風阻R’= N．s2/m8的曲線繪制在圖中，得其與n1=630r/min曲線的交點為M1，其風量Q1= m3/s。在此風阻下風量增至Q2=58 m3/s的轉速n2，可按下式求得： n2=n1 Q2/Q1=63058/=710r/min 即轉速應調至n2=710r/min，可滿足供風要求。 圖448 472=11№20B離心式通風機特性曲線 通用特性曲線 為了便于使用，根據比例定律，把一個系列產品的性能參數，如壓力H、風量Q、和轉速n、直徑D、功率N和效率η等相互關系同畫在一個坐標圖上，這種曲線叫通用特性曲線。圖473為G473系列離心式通風機的對數坐標曲線，在對數坐標圖中，風阻R曲線為直線，與Q軸夾角為63.176。,與機號線平行，大大簡化了作風阻曲線的步驟。 第五節(jié) 通風機工況點及其經濟運行 一、工況點的確定方法 所謂工況點，即是風機在某一特定轉速和工作風阻條件下的工作參數，如Ｑ、Ｈ、Ｎ和η等，一般是指Ｈ和Ｑ兩參數。 已知通風機的特性曲線，設礦井自然風壓忽略不計，則可用下列方法求風機工況點。 ⒈圖解法 當管網上只有一臺通風機工作時，只要在風機風壓特性（Ｈ─Ｑ）曲線的坐標上，按相同比例作出工作管網的風阻曲線，與風壓曲線的交點之坐標值，即為通風機的工作風壓和風量。通過交點作Ｑ軸垂線，與Ｎ─Ｑ和η─Ｑ曲線相交，交點的縱坐標即為風機的軸功率Ｎ和效率η。 圖解法的理論依據是：風機風壓特性曲線的函數式為Ｈ＝f(Ｑ)，管網風阻特性（或稱阻力特性)曲線函數式是h=ＲＱ2，風機風壓Ｈ是用以克服阻力h，所以Ｈ＝h，因此兩曲線的交點，即兩方程的聯(lián)立解?？梢妶D解法的前提是風壓與其所克服的阻力相對應。 以抽出式通風礦井（安有外接擴散器）為例，如已知通風機裝置靜壓特性曲線ＨS─Ｑ，則對應地要用礦井系統(tǒng)總風阻ＲS（包括風硐風阻）作風阻特性曲線，求工況點。 若使用廠家提供的不加外接擴散器的靜壓特性曲線Ｈs─Ｑ，則要考慮安裝擴散器所回收的風機出口動能的影響，此時所用的風阻ＲS應小于Ｒm，即 451式中 Ｒv──相當于風機出口動能損失的風阻， ＳV──風機出口斷面，即外接擴散器入口斷面； Ｒd──擴散器風阻； ＲVd──相當于擴散器出口動能損失的風阻， ＳVd──為擴散器出口斷面。 若使用通風機全壓特性曲線Ｈt─Ｑ，則需用全壓風阻Ｒt作曲線，且 452 若使用通風機裝置全壓特性曲線Ｈtd─Ｑ，則裝置全壓風阻應為Ｒtd，且 453 應當指出，在一定條件下運行時，不論是否安裝外接擴散器，通風機全壓特性曲線是唯一的，而通風機裝置的全壓和靜壓特性曲線則因所安擴散器的規(guī)格、質量而有所變化。 ⒉解方程法 隨著電子計算機的應用，復雜的數學計算已成為可能。風機的風壓曲線可用下面多項式擬合 454 式中 aaa3──曲線擬合系數。曲線的多項式次數根據計算精度要求確定，一般取3，精度要求較高時也可取5。 在風機風壓特性曲線的工作段上選取i 個有代表性的工況點（Ｈi、Ｑi），一般取i＝６。通常用最小二乘法求方程中各項系數，也可將已知的Ｈi、Ｑi值代入上式，即得含i個未知數的線性方程，解此聯(lián)立線性方程組，即得風壓特性曲線方程中的各項擬合系數。 對于某一特定礦井，可列出通風阻力方程 455式中 Ｒ為通風機工作管網風阻，可根據上述方法確定。解式4－5－4－5－5兩聯(lián)立方程，即可得到風機工況點。 如果礦井自然風壓不能忽略，用圖解法求工況點的方法見本章第六節(jié)中通風機的自然風壓串聯(lián)工作。 若井口漏風較大，通風系統(tǒng)因外部漏風通道并聯(lián)而風阻減小，此時應算出考慮外部漏風后的礦井系統(tǒng)總風阻，然后按上述方法求工況點。 二、通風機工況點的合理工作范圍 為使通