矿井通风与安全-通风网络图及风量分配

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1、-45-教学模块Ⅲ通风网络图及风量分配3.1矿井通风网络中风流基本规律与风量分配　矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。由若干风道和交汇点构成的通风系统，是由线、点及其属性组成的，称为通风网络。通风系统中各井巷分配的风量大小及其方向遵循一定规律。在全矿井的风网中风量分配有两种，一是按需分配，二是自然分配。前一种是根据井下各个用风地点的实际需要进行分配的方法，为了保证这种分配，必须采取一系列的控制措施，井下大部分网络中的风量是用这种方法进行分配的。后一种是取决于通风网络中各网络的风阻比例关系，不加控制任风量自然地进行分配的方法

2、，这种分配方法多半用于矿井的进风和回风通风网络中，但必须在保证井下各个用风地点实现按需分配风量的前提下进行。　　　3.1.1风网的基本术语和形式3.1.1.1通风网络的基本术语矿井通风网络：用直观的几何图形来表示通风网络就得到通风网络图。对通风网络进行分析时，常用到以下一些术语：1．节点是指两条或两条以上分支的交点。每个节点有惟一的编号，断面或支护方式不同的两条风道，其分界点有时也可称为节点。2．分支(边、弧)是两节点间的连线，在通风网络图上，每条分支可有一个编号，称为分支号，用单线表示分支。其方向即为风流的方向，用箭头表示，箭头自始节

3、点指向末节点。若分支并不表示实际井巷，如连接进、回风井口的地面大气分支，则称为伪分支，常用虚线表示，由扇风机出口到进风井口的一段a—a。3．路(通路)是由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路，即某一分支的末节点是下一分支的始节点。4．回路和网孔是由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路，其中有分支者叫基本回路，简称回路，无分支者叫网孔。5．生成树它包括通风网络中全部节点和不构成回路或网孔的一部分分支。每一种通风网络都可选出若干生成树。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树枝。3.1.1.2矿井通风网络图-45-通风网络

4、图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置与分支线的形状可以任意改变，因此网络图的形状可以千变万化。目前常用的网络图是曲线形状的网络图，如图6—1—1（Ｂ）所示。《规程》第120条规定矿井必须绘制全矿井的通风网图。由于通风网络图能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算的基础，因此这种图是分析通风问题和搞好通风工作不可缺少基础技术资料。绘制通风网络图一般按以下步骤进行：　　首先在通风系统图上，沿着风流方向依次对井巷的交汇点上特定的节点编号，作为确定通风网络图上每个节点顺序号的根据。有时可把空气能量相近的、距离较近及

5、阻力很小几个节点合成一个节点，以简化风网图。风网图中的分支是无尺寸的单线条，有时要在每条分支上分别注明风阻、风量和风压值，用不同的箭头区分开按需分配和自然分配的风流，必要时还可把某个局部地区的若干分支并为一条合成分支，而在合成分支上注明该地区的的总风阻、总风量和总风压。例如下一章图6—1—1之（Ｂ）所示的风网图，就是根据6—1—1之（Ａ）所示的通风系统图绘制出来的。绘制网络图要注意以下原则：(1)用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边(进风井口节点位于最下部)，回风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部；　　(2)分支方向(

6、除地面伪分支外)基本都应由下至上；(3)分支间的交叉尽可能少；(4)网络图总的形状基本为“椭圆”形；3.1.2通风网络中风流的普遍规律风流在通风网络中流动时，遵守质量守恒和能量守恒定律，即克希荷夫(Kirchhoff)律。这些规律对于任何形式的通风网络，无论其中的风量是按需分配还是自然分配，都能适用故名普遍规律。3.1.2.1风量平衡定律据据质量守恒定律，在单位时间内流入一个节点的空气质量，等于单位时间内流出该节点的空气质量，由于在一个节点范围内的空气单位质量不变，故可用空气的体积流量(即风量)来代替空气的质量流量。　　若不考虑风流密度

7、的变化，则流人与流出某节点的各分支的体积流量(风量)的代数和等于零，即Qi＝0　　　　　　　　　　　　(5—2—1)如图5—2—1所示，当不考虑风流密度变化时，图中节点4处的风量平衡方程为-45-将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如图5—2—2所示，回路2—4—5—7—2的各邻接分支的风量满足如下关系：3.1.1.2能量平衡定律如图5—2—3中，在闭合回路1—2—3—4—5—6—1中，设风机风压Hf，自然风压HN，分支1、2、3、4、5的阻力分别为h1、h2、h3、h4、h5，Hf与HN同向，则有：Hf+HN＝hRl

8、+hR2+hR3+hR4+hR5(5—2—2)写成一般表达式即：Hf+HN＝∑hRi(5—2—3)上式表明，在任一回路中，各分支的通风阻力代数和等于该回路中通风机风压与自然风压的代数和。式(5—2—2)中，