矿井通风第4章 矿井通风动力

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1、第四章矿井通风动力第一节自然风压第二节矿用通风机的类型及构造第三节通风机附属装置第四节通风机实际特性曲线第五节通风机工况点及其经济运行第六节通风机的联合运转1、上一章内容回顾1)、上一章所讲的主要内容风速在井巷断面上的分布、摩擦阻力定律及摩擦阻力的计算、摩擦阻力系数、摩擦风阻、尼古拉兹实验、矿井局部阻力系数的计算方法、矿井风阻特性曲线及画法、总风阻与等积孔的计算及降低矿井通风阻力的措施。2)、能解决的实际问题(1)判断井巷风流状态；(2)摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；(3)矿井通风阻力计算问题(4)

2、降低矿井通风阻力的技术措施2、本章的重点：1)自然风压的产生、计算、利用与控制2)轴流式和离心式主要通风机特性3)主要通风机的联合运转4)主要通风机的合理工作范围3、本章的难点：1)自然风压的计算、利用与控制2)主要通风机的联合运转3)主要通风机的合理工作范围4、本章的思考题1)烟囱为什么能够排烟？2)矿井主要通风机为什么要有反风装置？3)通风机为啥有个体特性曲线、类型曲线和通用特性曲线？4)矿井主要通风机工况点是静态的，还是动态的，为什么？5)轴流式通风机为什么会出现喘振现象？6)两台风机并联运行时

3、矿井风量一定增大吗？概述通风动力两种：自然通风与机械通风。风流在矿井中流动，新鲜空气进入，浑浊气体（乏风）排出，这都需要通风动力，不论是自然风压还是机械通风机，这些都是通风动力。通风动力的发展情况总体上来说：纯自然风压→风箱、牛皮囊、水车→蒸汽机→现在的通风机。古代采煤，井深一般在20丈之内（50米）。（唐.李善对《魏都赋》的注中讲明井深8丈（约27米）），由于没有机械设备，通风动力人们就自发地利用自然风压。最初采用是一个独眼井(《天工开物》中有记载)。首先是依靠井壁温度与大气温度(或燃火)不同造成空

4、气流动来进行通风，后来井下有了通风回路，靠进、出井口的高度来通风，这时也利用火炉（在回风井筒内），靠热动力来通风，空气加热密度变轻上升，来产生空气流动。概述随着开采深度的增加，通风阻力增大，这时人们就采用井下多设置火炉，就是提高温度，加快气流上升的动力。自然风压利用到了极限后，仍不能满足开采用风时，开始利用水车、风箱、风扇、牛皮囊等机械装置向矿井内压风。这标志着机械通风的开始。随着科学技术的发展，瓦特发明了蒸汽机，真正意义上的机械通风开始了。虽然现在矿井要求必须进行机械通风，但自然风压是始终存在的，任

5、何矿井中都不可避免自然风压，它在现代矿井通风中也起着很重要的作用。第一节自然风压一、自然风压及其形成和计算1、自然风压与自然通风由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。夏季：相反。自然风压：在通风系统中，由于重力差引起的通风压力，就叫该系统的自然风压。其大小等于作用在最低水平两侧空气柱重力差。012345dzρ1dzρ2z2、自然风压的计算根据自然

6、风压定义，自然风压是“势函数”，是一种势能，因此要注意选取计算的参考面，即0势位面，图所示系统的自然风压HN可用下式计算：为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，用其分别代替上式的ρ1和ρ2，则上式可写为：在实际测量计算中，常取：注意：1）自然风压的计算必须取一闭合系统。2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。3）一般选取最低点作为基准面。012345dzρ1dzρ2z二、自然风压的影响因素及变化规律影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而空气密

7、度又受温度T、大气压力P、气体常数R(气体常数，是一个只与气体的种类有关，与气体所处的状态无关的一个物理量)和相对湿度φ等因素影响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：HN=f(ρZ）=f[ρ(T,P,R,φ)，Z]1、温差：矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。影响气温差的主要因素是地面入风流气温和风流与围岩的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、开采深度、地形、地质原因不同而有不同的影响，在山区浅井，受地面温度影响大，深井偏小。10121234567891112月份HN浅井深井深井自

8、然风压受围岩热交换影响显著，一年四季变化小。影响井下风流温度的因素1）矿井进风温度；2）井下风流的自压缩热；3）机电设备放热；4）氧化放热；5）地下热水散热；6）围岩散热；7）运输中煤炭及矸石散热等。二、自然风压的影响因素及变化规律2、空气成分和湿度：它影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。3、井深：HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。4、主要通风机：主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定