第4章 通风动力

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1、1周福宝周福宝能源与安全工程学院能源与安全工程学院 Mine Ventilation and Safety中国矿业大学教学多媒体课件中国矿业大学教学多媒体课件2 4.1 自然通风 4.2 机械通风 4.3 通风机特性曲线 4.4 通风机联合运转 4.5 通风机设备选型 4.6 通风机性能测定 4 通风动力3Homework 自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风压？ 何谓通风机的工况点？如何用图解法求单一工作或联合运转通风机的工况点，举例说明。 描述主要通风机特性的主要参数有哪些？其物理意义是什么？ 轴流式和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点？在启动

2、时应注意什么问题？410020020010020020001234565通风动力的基本概念 机械风压 空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间存在着存在着能量差能量差，由通风机造成的能量差，为，由通风机造成的能量差，为 自然风压 由矿井自然条件产生的能量差，则为 机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动64.1自然通风 自然通风的基本概念 自然通风特性 自然风压参数计算 自然风压测定7自然通风的基本概念 一种现象 在非机械通风的矿井常观测到：风流从气温较低的井筒经工作面流到气温较高的井筒。 基本原因 由于风流流过井巷时与

3、岩石发生了热量交换，使得进、回风井内的气温出现差异，回风井里面的空气密度比进风井里的空气密度较小，因而两个井筒底部的空气压力不相等，其压差就是自然风压。 自然通风 在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象8p为井口的大气压，Pa；Z为井深，m；Y为空气密度，kg/m3，则自然风压为：)432-1210gZ(pph94.1.1 自然通风特性 生产实践表明，自然通风对矿井有效通风的影响，有时表现为积极的一面，有时却表现为消极的一面。这就是事物的两面性。我们的任务就是深入认识矿井自然通风的特性，以更好地利用和控制自然通风。v影响自然风压大小和方向的因素1）地表气温的变化）地表气温的变化 对于山区平硐

4、开拓的矿井，或深部露天转地下的矿井，或井筒开拓的浅矿井，自然风压受地表气温变化的影响较大。10 对于竖井开拓的深矿井，地温随深度增加而增大，地面空气进入井筒与岩石发生热交换，地表气温的影响比较小，自然风压的大小随有改变，方向不变 2)矿井深度 近似认为自然风压的大小与矿并深度成正比。深1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30 3)3)地面大气压地面大气压 地面大气压变化不大，对自然风压的影响较小114.1.2自然风压参数计算 矿井通风设计中选样主通风机的风压，需要考虑反抗它工作的自然风压； 在通风系统的管理和调整工作中，也往往需要理解自然风压。gdzhn124.1.3自然风压测定对于

5、任一矿井，还可用另一种方法测算矿井的自然风压。如在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即为该矿的hn。要求是密闭不漏风，否则测值不准。直接测定法134.2 机械通风 通风用的机械称为通风机（或通风机），按服务范围分为主要通风机（简称主扇）、辅助通风机（辅扇）与局部通风机（局扇）。主要通风机是矿井的“肺脏”，必须昼夜运转，它对保证矿井安全生产有着重大意义。矿用通风机就其构造可分为离心式和轴流式两种类型。144.2.1 离心式通风机 离心式通风机主要是由动轮(又名叶轮）1、骡旋形机壳5、吸风筒6和锥形扩散器7组成。动轮是由固定在主轴3上的轮毂4和

6、其上的叶片2所组成。15轴流式通风机主要由动轮l，圆筒形机壳3、集风器4、整流器5、流线体6和环形扩散器7所组成。集风器是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线体是一个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩，它与集风器构成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。4.2.1 轴流式通风机动轮由固定在轮轴上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。16 叶片的安装角可以根据需要来调整，国产轴流式通风机的叶片安装角一般可调为15、25、30、35、40和45七种，使用时可以每隔2.5调一次。 叶片按等间距t安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，给空气以能量，产生正压，将空气从叶道压出，

7、叶片的凸面牵动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。 17 一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整理动轮流出的旋转气流，以减少涡流损失。为了提高通风机的风压，有些轴流式通风机安装两段动轮。 环形扩散器是轴流式通风机特有的部件，其作用是使环状气流过渡到柱状气流时，速压逐渐减少，以减少冲击损失，同时使静压逐渐增加。(构造图)18通风机的附属装置包括反风装置、防爆门、风峒和扩散器等。 1.反风装置 反风就是使正常风流反向。当进风井筒附近和井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，会产生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害气体。为了避免灾害扩大，就得利用主要通风机s的反风

8、装置迅速将风流方向反转过来。规程规定：要求在10min内能把矿井风流方向反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的40%。 4.2.3 通风机附属装置19 利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反风的时间和风量要求。下图为轴流式主扇抽出式通风时的反风示意图，图A为正常通风时反风门1和2的位置，通风机由井下吸风，然后排至大气，若将反风门1、2改变为图B中的位置，风流从大气吸入通风机内，再经反风道压入井下，使井下风流的方向改变。 20 离 心 式 通 风机的反风情况如图4-12所示，正常通风时，反风门1和2为实线位置，反风时，反风门1提起，而将反风门2放下，风流自反风门2进入通风机，再从反

9、风门1进入反风道3，经风井压入井下。21 2.防爆门 规程规定：装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。防爆门不得小于出风井口的断面积，并正对出风口的风流方向。当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主扇的作用。22 3风峒 风峒是主扇和出风井之间的一段联络巷道。由于通过风峒的风量很大，内外的压力差较大，因此应特别注意降低风峒阻力和减少漏风。风峒设计时应满足： 1)风峒的断面不宜太小，其风速以10ms为宜，最大不应超过15m/s; 2) 风峒的阻力不大于100200Pa。因此，风峒不宜过长，与井筒的夹角为6090之间，转弯部分要呈圆弧形，内壁光滑，拐弯平缓，并保持无堆积物，以减

10、少其阻力。 3) 风峒及其闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。234.扩散器 在通风机出风口外，联接一段断面逐渐扩大的风道称为扩散器。其作用是减少出风口的速压损失，以提高通风机的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道，出风口为长方形断面。离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取810，出风口断面(S3)与入风口断面(S2)之比约为34。245消音装置 通风机在运转时产生噪音，特别是大直径轴流式通风机的噪音更大，以致影响工业场地和居民区的工作和休息，为了保护环境，需要采取有效措施，把噪音降低到人们感觉正

11、常的程度。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。 速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲击，产生空气动力噪音，同时机件振动产生机械噪音。当通风机的圆周速度大于20m/s时，空气动力噪音占主要地位。正对通风机出口方向的噪音最大，侧向逐渐减少。25 消音装置分为主动式与反射式，前者的作用是吸收声音的能量，后者是把声能反射回声源。通风机多采用主动式消音装置，风流通过多孔性材料装成的通道时，其噪音被吸收。对不同频率的噪音消音器，消音效果不同。为了更有效地降低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可制成空心消音板，以节省材料。264.3 通风机特性曲线 通风机的特性参数有流量，压力，功率和效