【正文】 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。 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)流方向只取決于該風(fēng)路起末兩點(diǎn)風(fēng)流的能量之差，而這項(xiàng)能量差與 R5無(wú)關(guān)。例如在分支 5尚未掘通之前，把四條非對(duì)角分支的風(fēng)阻值代入判別式，如算得判據(jù) K1，便可判定 Q5向上流，如得 K1，則 Q5必須向下流，如得 K=1， Q5必等于零。例如，若 4都是工作面，為保持 Q5穩(wěn)定地向上流，不允許 Q5向下流或 Q5＝0，須始終滿足 K1，而且 K值越大， Q5向上流就越穩(wěn)定。 礦井通風(fēng)的基本任務(wù)就是根據(jù)井下各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn) (采掘工作面、充電峒室、炸藥庫(kù)、 ...等 )的需要，供給它們一定的新鮮風(fēng)量 (即為按需分配的風(fēng)量 )，這個(gè)風(fēng)量是巳知數(shù)。在風(fēng)速不超限的條件下，這些復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)中各條分支通過(guò)的風(fēng)量任其自然分配 (即為自然分配的風(fēng)量 )，是未知數(shù)，需通過(guò)計(jì)算確定。 復(fù)雜風(fēng)網(wǎng) 復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)中自然分配風(fēng)量的計(jì)算方法很多 。 這里介紹的計(jì)算方法是斯考德一恒斯雷法 。 這種思路也是計(jì)算機(jī)解算風(fēng)網(wǎng)中自然分配的風(fēng)量的思路 。前巳說(shuō)明，當(dāng)風(fēng)路中有 J個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，該風(fēng)網(wǎng)中獨(dú)立的網(wǎng)孔或回路數(shù)為 M＝ N－ J＋ 1，用風(fēng)壓平衡定律可列出 M個(gè)線性無(wú)關(guān)的獨(dú)立方程。故對(duì)于任何風(fēng)網(wǎng)，可列出線性無(wú)關(guān)的獨(dú)立方程數(shù)為 N＝ M＋ (J－ 1)個(gè)。 網(wǎng)路中的網(wǎng)孔或回路的確定有很多種不是隨意確定的，而是要根據(jù)最小樹(shù)的概念來(lái)選擇網(wǎng)孔或回路。再選擇風(fēng)阻值較大的 M條分支為弦，這樣由這顆最小樹(shù)的樹(shù)枝和弦所構(gòu)成的網(wǎng)孔或回路就是所選定的獨(dú)立網(wǎng)孔或回路。如右圖所示。 圖中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，用風(fēng)量平衡方程可以列出 J－ 1=2－ 1個(gè)方程： Q= Qc＋ Qd 用風(fēng)壓平衡方程可以列出 N－ (J－ 1)＝ 2－ (2－ 1)＝ 1個(gè)方程： hc＝ hd 即 R1Qc2=R2Qd2 由于 Qc、 Qd是未知的，需要求出。將它代入風(fēng)壓平衡方程： Qc ＝ Q1－△ Q ， Qd＝ Q2＋△ Q R1(Q1－△ Q)2=R2(Q2＋△ Q)2展開(kāi)后略去二階微量得： 221 1 2 2 1 21 1 2 2 1 1 2 22 2 2 2R Q R Q h hQR Q R Q R Q R Q??? ? ? ? ??? 有了風(fēng)量校正值，就可以對(duì)這一網(wǎng)路中各分支的風(fēng)量進(jìn)行校正。 如果第一次校正后還未達(dá)到需要的精度，還同樣可以進(jìn)行第二次，第三次校正 …… 。網(wǎng)孔中的風(fēng)壓差值不超過(guò)最小風(fēng)壓的 5%。如果網(wǎng)路中有 M個(gè)這樣獨(dú)立的網(wǎng)孔，就需要求出 M個(gè)這樣的風(fēng)量校正值，并對(duì)網(wǎng)孔中各分支的風(fēng)量進(jìn)行校正。風(fēng)流順時(shí)針為正值，逆時(shí)針為負(fù)值。 同樣，有了各網(wǎng)孔或回路的風(fēng)量修正值△ Qi,可用下式對(duì)該網(wǎng)孔或回路中各分支的風(fēng)量進(jìn)行修正： Qi’＝ Qi177。 2112ni i f nii niiiR Q h hQRQ???????? 為了加快計(jì)算中的收斂速度，須做到： 1. 在有多個(gè)網(wǎng)孔的網(wǎng)路中，選擇網(wǎng)孔時(shí)須使得網(wǎng)孔的公共分支風(fēng)阻最小，而非公共分支風(fēng)阻較大。再選擇風(fēng)阻值較大的 M條分支為弦，這樣在由這顆最小樹(shù)的樹(shù)枝和弦所構(gòu)成的 M個(gè)獨(dú)立網(wǎng)孔或回路中，風(fēng)阻最小的分支處于公共分支，而風(fēng)阻較大的分支處于非公共分支上。 3. 在相鄰閉合風(fēng)路的風(fēng)量校正值計(jì)算中，凡是進(jìn)行過(guò)風(fēng)量校正的風(fēng)路均應(yīng)采用校正后的風(fēng)量，而不再采用擬定風(fēng)量。 在圖所示的風(fēng)網(wǎng)中，各分支的風(fēng)阻分別為： R1＝ ，R2＝ ； R3=， R4＝ ； R5＝ 風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)量Q＝ 30m3/s，無(wú)附加的機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓。 解 : 故該對(duì)角分支中的風(fēng)流是自 b流向 c。 14230 . 3 8 0 . 0 8 5 0 . 3 2 3 10 . 5 0 . 2RRRR?? ? ?? 因該風(fēng)網(wǎng)的分支數(shù) N＝ 5，節(jié)點(diǎn)數(shù) J＝ 4，則獨(dú)立網(wǎng)孔或回路數(shù) : M＝ N－ J＋ 1＝ 5－ 4＋ 1＝ 2。又因弦數(shù) M＝ 2，故選風(fēng)阻較大的兩條分支 a— c和b— c為弦。 首先把各個(gè)網(wǎng)孔看作是并聯(lián)，用并聯(lián)網(wǎng)路中自然分配風(fēng)量計(jì)算公式給出各分支的風(fēng)量： Q2＝ Q－ Q1＝ 30－ ＝ m3/s Q4＝ Q－ Q3＝ 30－ ＝ m3/s Q5＝ Q1－ Q3＝ － ＝ m3/s 1123011RR? ? ???3343011RR? ? ??? 對(duì)所選定的 1個(gè)回路和 1個(gè)網(wǎng)孔計(jì)算其風(fēng)量校正值△ Qi，然后對(duì)網(wǎng)孔或回路中的各分支的風(fēng)量進(jìn)行校正。為了便捷，宜把有關(guān)的已知數(shù)和計(jì)算值列入表中進(jìn)行計(jì)算。例如， 1分支第一次校正后的風(fēng)量為： Q139。＝ Q2－△ Qi＝ +＝ m3/s 回路 a— b— d— c— a校正完后，就按同樣的方法校正計(jì)算網(wǎng)孔b— d— c— b中各分支的風(fēng)量。表中帶括號(hào)的風(fēng)量值是上一次校正過(guò)的風(fēng)量值，這樣可以加快收斂。經(jīng)過(guò)下表的驗(yàn)算，知一個(gè)回路和兩個(gè)網(wǎng)孔中不同方向的累計(jì)風(fēng)壓很接近，誤差均小于 5%。見(jiàn)下兩表。 ?1．增阻調(diào)節(jié)的計(jì)算 有一并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，其中 R1＝ s2/m8。為此，需在 1分支的回風(fēng)段設(shè)置一調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，使它產(chǎn)生一局部阻力 hev=h2－ h1＝＝ 730Pa。 0 . 8 5 2 039。 ? 用下式計(jì)算調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的面積： 或 式中， Rw— 調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的風(fēng)阻， Rw＝ hw/Q2， N ? 上式的由來(lái)是： hw主要是由于風(fēng)流通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)時(shí)，風(fēng)流收縮到最小斷面 S2以后，又突然擴(kuò)大到巷道斷面 S所造成的沖擊損失。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，風(fēng)流通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)時(shí)的速度變化具有以下比例關(guān)系： ? 式中 v1－風(fēng)流在調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)處的平均風(fēng)速， m/s。 28,/0 . 7 5 9w wQSS N s mQ S h???254 0 . 2 35 0 . 7 5 9 4 7 3 0wSm????? 2．增阻調(diào)節(jié)的分析 1) 增阻調(diào)節(jié)使風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻增加，在一定條件下可能達(dá)不到風(fēng)量調(diào)節(jié)的預(yù)期效果。 R與 I交點(diǎn) a即為主要通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，自 a作垂線和橫坐標(biāo)相交，得出礦井總風(fēng)量 Q。 如在 1風(fēng)路中安設(shè)一風(fēng)阻為Rw的調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，則該風(fēng)路的總風(fēng)阻為 R1’＝ R1＋ Rw。由 R’與 I的交點(diǎn) a’得出調(diào)節(jié)后的礦井總風(fēng)量Q’。 當(dāng)風(fēng)機(jī)性能不變時(shí)，由于礦井總風(fēng)阻增加，使總風(fēng)量減少，其減少值為 △ Q＝ Q－ Q39。；另一分支風(fēng)量增加，其增加值為 △ Q2＝ Q239。顯然減少的多，增加的少，其差值就等于總風(fēng)量的減少值，即 △ Q=△ Q1－△ Q2。 如右圖所示， I為軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線， Ⅱ 為離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。從圖中看出，△ Q’△ Q，表明扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線愈陡，總風(fēng)量的減少值愈小，反之則愈大。 在上頁(yè)圖中，若主要通風(fēng)機(jī)性能曲線不變，且取 R1＝ s2/m8 。 ? 1) 調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)應(yīng)盡量安設(shè)在回風(fēng)巷道中，以免妨礙運(yùn)輸。 ? 2) 在復(fù)雜的風(fēng)網(wǎng)中，要注意調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)位置的選擇，防止重復(fù)設(shè)置，避免增大風(fēng)壓和電耗。 缺點(diǎn)：使礦井的總風(fēng)阻增加，若風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線不變，勢(shì)必造成礦井總風(fēng)量下降，要想保持總風(fēng)量不減，就得提高風(fēng)壓，增加通風(fēng)電力費(fèi)用。 降阻調(diào)節(jié)法 降阻調(diào)節(jié)法與增阻調(diào)節(jié)法相反，它是以并聯(lián)網(wǎng)路中阻力較小風(fēng)路的阻力值為基礎(chǔ)，使阻力較大的風(fēng)路降低風(fēng)阻，以達(dá)到并聯(lián)網(wǎng)路各風(fēng)路的阻力平衡。當(dāng)局部風(fēng)阻較大時(shí)，應(yīng)首先降低局部風(fēng)阻；當(dāng)局部風(fēng)阻較小摩擦風(fēng)阻較大時(shí)，則應(yīng)降低摩擦風(fēng)阻。 1. 降阻調(diào)節(jié)的計(jì)算 如圖并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，兩巷道的風(fēng)阻分別為 R1和 R2，所需風(fēng)量為 Q1和 Q2，則兩巷道的阻力分別為： h1＝ R1Q12， h2＝ R2Q22 如果 h1h2，則以 h2為依據(jù)，把 h1減到 h1’，為此須將 R1降到 R1’，即： h1’＝ R1’Q12＝ h2， 其中： 21 2139。如把巷道全長(zhǎng) L(m)的斷面擴(kuò)大到 S1’，則 式中， α139。s2/m4。 3LURS??1 1 11 3139。 39。39。 由上式得到巷道 1擴(kuò)大后的斷面積為： 1139。 ,U C S m?2211 51139。 ( ) ,39。改變后的摩擦阻力系數(shù)可用下式計(jì)算： 24111139。39。RS N s mLC? ?? 2. 降阻調(diào)節(jié)的分析 降阻調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是使礦井總風(fēng)阻減少。降阻調(diào)節(jié)多在礦井產(chǎn)量增大、原設(shè)計(jì)不合理、主要巷道年久失修的情況下，用