【正文】 第五節(jié) 通風(fēng)機工況點及其經(jīng)濟運行 注： 1） 若使用廠家提供的不加外接擴散器的靜壓特性曲線Ｈ s~Ｑ ， 則要考慮安裝擴散器所回收的風(fēng)機出口動能的影響 ， 此時正確的做法應(yīng)采用通風(fēng)機裝臵的靜壓特性曲線 （ Ｈ sd~Ｑ ） ， 因此所用的風(fēng)阻Ｒ S應(yīng)小于Ｒ m， 即 Rs=Rm— （ Rv － Rvd － Rd ） 式中 Ｒ v── 相當于風(fēng)機出口動能損失的風(fēng)阻 ， Ｓ V── 風(fēng)機出口斷面 ， 即外接擴散器入口斷面； Ｒ d── 擴散器風(fēng)阻； Ｒ Vd── 相當于擴散器出口動能損失的風(fēng)阻 ， Ｓ Vd── 為擴散器出口斷面 。 方法：在風(fēng)機風(fēng)壓特性 （ Ｈ s ─ Ｑ ） 曲線的坐標上 ， 按相同比例作出工作管網(wǎng)的風(fēng)阻曲線 hR=RmQ2， 與風(fēng)壓曲線的交點之坐標值 ， 即為通風(fēng)機的工作風(fēng)壓和風(fēng)量 。 圖解法 風(fēng)機風(fēng)壓特性曲線的函數(shù)式為Ｈ s＝ f(Ｑ )， 管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線函數(shù)式是 hR =ＲＱ 2， 風(fēng)機風(fēng)壓Ｈ是用以克服阻力 hR， 所以Ｈ s ＝ hR ， 因此兩曲線的交點 ， 即兩方程的聯(lián)立解 。 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 一 、 工況點的確定方法 工況點是指 風(fēng)機在某一特定轉(zhuǎn)速和工作風(fēng)阻條件下的工作參數(shù) ， 如Ｑ 、Ｈ 、 Ｎ和 η等 ， 一般是指Ｈ和Ｑ兩參數(shù) 。以 Q為橫坐標， Hsd、 N、 ηsd為縱坐標，將與 Q對應(yīng)的 Hsd、 N、 ηs值繪到同一圖上，即可得各工況點。Kρ， kW Nsd ＝ N’sdKn3Kn2 轉(zhuǎn)速校正系數(shù)： 空氣密度校正系數(shù)： KWVIN ,1000 c os3 傳電 ??? ???????NN sdsd ????in nnK 均?iK ?? ?第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 風(fēng)機性能測試數(shù)據(jù)整理表 主扇工況點 測算值 空氣密度校正系數(shù) 轉(zhuǎn)數(shù)校正系數(shù) 校正后的數(shù)值 效率 Q’ H’sd N’sd N’ Kρ Kn K2n K3n Q Hsd Nsd N ηsd 1 2 … 10 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 校正后的通風(fēng)機流量 Q＝ Q’s 22 )(2 SQhv??smVdDQ a 322 ,)(4 ??? ?tVSQ )( ???第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) ? 試驗條件下通風(fēng)機輸出功率 N’sd 、輸入功率 N’ （或風(fēng)機軸功率）計算： N’sd ＝ Hsd 實測數(shù)據(jù)的整理與制圖 ?風(fēng)量計算 式中， S—— 測風(fēng)斷面 1的面積， m2。 實際操作與注意事項 每調(diào)節(jié)一次風(fēng)量 ， 同時測定一次風(fēng)壓 、 風(fēng)量 、 轉(zhuǎn)數(shù) 、 功率和大氣物理條件等參數(shù) ， 并記入預(yù)先制定的記錄表格中 。根據(jù)指針的指示值，直接記取轉(zhuǎn)數(shù)表瞬時值。 注： 電動機輸入功率，也可以直接用瓦特表測得。 對于 ～ 18， n＝ 3～ 4； ～ 28， n＝ 5～ 6， 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) mDdnidDR i ,])(1[2 12)2(2 22 ????動壓值測定可利用微壓計讀取每支皮托管的示值 ，環(huán)形空間內(nèi)測風(fēng)斷面的平均風(fēng)速 Va可用下式計算： 式中 hv hv …h(huán) vn—— 分別為各支皮托管的速壓值， Pa。 用風(fēng)表測風(fēng)時 ， 測風(fēng)地點應(yīng)選在風(fēng)流較為穩(wěn)定的直線段；用皮托管測風(fēng)時 ， 為準確測得平均動壓 ，應(yīng)在環(huán)形擴散器的測風(fēng)位臵預(yù)先焊接若干根鋼筋 ， 并在鋼筋上對稱固定一定數(shù)量的皮托管 。 2） 風(fēng)速測定 ： 為計算通過通風(fēng)機的風(fēng)量 Q和 2斷面的平均動壓 hv2。 由式Hsd＝ h2－ hv2可知 ， 通過測定通風(fēng)機入口處 (斷面 2)風(fēng)流的相對靜壓 h2和該斷面的平均速壓 hv2可計算 Hsd。 進行試驗時 ， 須打開防爆門作為主要進風(fēng)口 ， 在風(fēng)硐和風(fēng)井交接處安設(shè)欄桿 b， 距 b約 2米處布臵調(diào)節(jié)風(fēng)量的裝臵 c， 距 c約2D(D為風(fēng)硐的寬度 )處安臵整流柵 d(用 1米長的木板隔成 )， 并在彎道內(nèi)安設(shè)導(dǎo)向板 e。因此要求測壓和測風(fēng)地點風(fēng)流處于穩(wěn)定狀態(tài) 。這要求測定大氣條件 、 通風(fēng)機的出入口斷面靜壓 、 通風(fēng)機風(fēng)硐內(nèi)某斷面的平均風(fēng)速 、 通風(fēng)機軸功率 、 轉(zhuǎn)數(shù)等參數(shù) ， 從而測定出通風(fēng)機裝臵的性能參數(shù) 。只是抽出式通風(fēng)時的動能損失在擴散器的出口，而壓入式通風(fēng)的動能損失在出風(fēng)井口，兩者在數(shù)值上雖然可能不等，但在物理意義上是相同的。 進一步 ， 根據(jù)風(fēng)機全壓的定義有： Ht= Pt1－ Pt1’ = Pt1－ P01 = P1+hv1P01= h1+hv1 1 z2 2 h1 ρm1 ρm2 1’ 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 將 Ht= h1+hv1代入（ 5）式，則有： HN +Ht = hR12 +hv2 此式表明：壓入式通風(fēng)條件下，風(fēng)機全壓和自然風(fēng)壓共同克服礦井通風(fēng)阻力和出口動壓損失。 進一步，對前面的（ 3）式，如果不考慮自然風(fēng)壓作用時，即有： |h4|= hR14 + hv4 將其代入到（ 4）式中，即可得到下述結(jié)果： hR14 + hv4= Ht +hv4－ hv5－ hRd 即： Ht = hR14 +hv5+hRd 如考慮自然風(fēng)壓，則為： HN +Ht = hR14 +hv5+hRd 此式表明： 風(fēng)機全壓與自然風(fēng)壓共同克服礦井通風(fēng)阻力以及擴散器阻力和擴散器出口動壓。 進一步，對 5斷面 (擴散器出口）列伯努力方程，便可得到 水柱計讀數(shù)與風(fēng)機全壓之間的關(guān)系 。 如果礦井主要回風(fēng)巷發(fā)生冒頂堵塞 ， 則水柱計讀數(shù)增大 ， 如果控制通風(fēng)系統(tǒng)的主要風(fēng)門開啟 ， 風(fēng)流短路 （ 抽出式通風(fēng)機直接與大氣連通 ） ， 則水柱計讀數(shù)減小 。 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系 －－ 風(fēng)機房水柱計示值含義 ? 抽出式通風(fēng)礦井 水柱計示值 :即為 4 斷面相對靜壓 h4 故 h4（負壓） = P4 － P04 沿風(fēng)流方向 ， 對 4兩斷面 列伯努利方程 : hR14=(P1+hv1+ρm12 gZ12) (P4+hv4+ρm34 gZ34) 由風(fēng)流入口邊界條件： Pt1＝ P01， 即 P1+hv1= Pt1=P01， 又因 1與 4斷面同標高，所以 P01＝ P04 且： ρm12gZ12’ — ρm34gZ34 = HN z 1 2 3 5 h4 4 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 故上式可寫為 : hR14= P04 － P4－ hv4 + HN hR14=|h4|－ hv4 + HN 即 |h4|= hR14 + hv4 － HN （ 3） 討論： hv4 值一般不大 ， 且較穩(wěn)定 。 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 0 2 1 注：關(guān)于 風(fēng)機的全壓Ｈ t之關(guān)系 Htd = Ht－ hd的推導(dǎo)過程如下： 如圖所示的通風(fēng)機裝臵 ， 根據(jù)通風(fēng)機裝臵的定義 ， 有： Htd＝ (P2＋ hv2)－ (P1＋ hv1) 如果對 2斷面列伯努利方程則有： P1+hv1+Ht=P2+hv2+hd 顯然有 ， （ P2+hv2） － （ P1+hv1） = Ht－ hd 即有： Htd＝ Ht－ hd 又如對壓入式通風(fēng)礦井，則通風(fēng)機裝臵全壓＝擴散器出風(fēng)口全壓－通風(fēng)機入風(fēng)口斷面全壓，即： Htd＝ Pt2－ Pt1 因 Pt1＝ P0， Pt2＝ P2＋ hv2 故 Htd＝ P2＋ hv2－ P0＝ h2＋ hv2 （ 2） 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) （ 2） 式表明 ， 壓入式通風(fēng)礦井通風(fēng)機裝臵的全壓 ， 為通風(fēng)機風(fēng)硐內(nèi) 2斷面上的相對靜壓 h2與平均速壓 hv2之和 。 通風(fēng)機裝臵全壓 Htd即定義為擴散器出口與風(fēng)機入口全壓之差 ， 其與風(fēng)機的全壓Ｈ t之關(guān)系為： Htd = Ht－ hd（ 式中 hd為擴散器阻力 ， 其 推導(dǎo)過程見下頁 ） 例如，圖中所示的抽出式通風(fēng)礦井，則有： Htd＝ Pt3－ Pt2＝ (P3＋ hv3)－ (P2＋ hv2) 由于 P3＝ 地面大氣壓 P01， Htd＝ (P01－ P2)+hv3－ hv2 ， Pa ＝ h2＋ hv3－ hv2， Pa （ 1） 式中 h2—— 為 2斷面上的相對靜壓， Pa。 由比例定律有： n2＝ n1 Q2/Q1＝ 630 58/ ＝ 710r/min 即轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)至 n2=710r/min， 可滿足供風(fēng)要求 。 例 、 某礦使用的主要通風(fēng)機為 47211№ 20B離心式風(fēng)機 ， 圖上給出三種不同轉(zhuǎn)速 n的 HtQ曲線 。 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) NHQ ???c o n s tNQHuDN ??????? 3241 0 0 0?1000HQN ?HQ ~ NQ ~ ?~Q七 、 比例定律和通用特性曲線 比例定律 由風(fēng)機相似律可知 ， 同類型風(fēng)機在相似工況點的無因次系數(shù)和效率分別相等 ， 因此它們的壓力 H、 流量 Q和功率 N與其轉(zhuǎn)速 n、 尺寸 D和空氣密度 ρ成一定比例關(guān)系 ， 這種比例關(guān)系叫 比例定律 。 注： 在實際運用時，可利用無因次性能曲線，再根據(jù)上述無因次系數(shù)定義計算風(fēng)機實際性能參數(shù)；無因次性能曲線反應(yīng)了同系列風(fēng)機的特性，也稱 類型特性曲線和抽象特性曲線。 ?流量系數(shù) ： 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) Hc ons tHuH ??2?HQc o n s tQuDQ ??24??功率系數(shù) : 風(fēng)機軸功率計算公式 中 ， 將上式中的 H 和 Q 分別上代入得： 同系列風(fēng)機在相似工況點的效率相等，因此功率系數(shù)也是常數(shù)， 上述三個參數(shù)都不含有因次，因此叫無因次系數(shù)。 利用無因次性能曲線，就只需一條曲線就能代表整個系列的全部風(fēng)機在各種轉(zhuǎn)速下的性能曲線 ，大大簡化了性能曲線圖。 在相似工況點上 ， 那么模型機與實型機的全壓 、 流量和功率之間的關(guān)系就是風(fēng)機的相似律 。 注： 1） 幾何相似是運動相似的前提 ， 幾何相似可以通過設(shè)計得以實現(xiàn) 。 ?動力相似 ：兩風(fēng)機對應(yīng)流體質(zhì)點上同名力方向相同，比值相等。 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) 六、相似律、比轉(zhuǎn)數(shù)和風(fēng)機類型曲線 由于風(fēng)機內(nèi)的流動過程極為復(fù)雜 ， 因此常用已有風(fēng)機的數(shù)據(jù)作為設(shè)計的依據(jù) ， 也可以先在較小模型上進行實驗 ， 然后根據(jù)相似原理將其運用到實際大風(fēng)機的設(shè)計制造 ， 因此風(fēng)機的設(shè)計 、 制造都是按系列進行 ，而同系列的風(fēng)機都是相似的 ， 即風(fēng)機的流動特性遵循力學(xué)相似的原理；風(fēng)機的相似律表明了相似風(fēng)機在相似工況 （ 運動相似的工況點稱為相似工況點 ） 之間的相似關(guān)系 ， 這種相似關(guān)系也是風(fēng)機實際運行 、 調(diào)節(jié)以及選型等的理論依據(jù)和工具 。 3） 風(fēng)機運行方面： 軸流式通風(fēng)機的風(fēng)量調(diào)節(jié)比較方便 ， 反風(fēng)方法較多 ， 而離心式通風(fēng)機則麻煩一些 ， 且反風(fēng)時必須有反風(fēng)道 。 2） 性能方面： 軸流式通風(fēng)機在工作范圍內(nèi) ， 當?shù)V井總風(fēng)阻變化時 ， 風(fēng)量變化較小 。 離心式通風(fēng)機則結(jié)構(gòu)簡單 ， 造價低 ， 維修方便 ， 噪音小 。 ?離心式和軸流式通風(fēng)機的比較 1） 結(jié)構(gòu)方面： 軸流式通風(fēng)機的優(yōu)點是比較緊湊 ， 體積小 ， 轉(zhuǎn)速高 。 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) ?工況點： 當風(fēng)機以某一轉(zhuǎn)速 、在風(fēng)阻Ｒ的管網(wǎng)上工作時 、 可測算出一組工作參數(shù) （ 風(fēng)壓Ｈ 、風(fēng)量Ｑ 、 功率Ｎ 、 和效率 η） ，這就是該風(fēng)機在管網(wǎng)風(fēng)阻為Ｒ時的工況點 。 應(yīng)注意的問題 第四節(jié) 風(fēng)機基本理論與特性參數(shù) ? 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