風(fēng)壓風(fēng)量的計(jì)算

1、第四節(jié)通風(fēng)機(jī)的實(shí)際特性曲線一、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、風(fēng)機(jī)軸 功率N、效率?和轉(zhuǎn)速n等。（-）風(fēng)機(jī)（實(shí)際）流量Q風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量一般是指實(shí)際時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)入口空 氣的體積，亦稱體積流量（無特殊說明時(shí)均指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）, 單位為，或。川'/s刑'/力m6 / min（二）風(fēng)機(jī)（實(shí)際）全壓H與靜壓消耗于每H是通 風(fēng)機(jī)對空氣作功，通風(fēng)機(jī)的全壓值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的全壓Pa）,其空氣的能量（Nm/ni或用以克服通風(fēng)在忽略自然風(fēng)壓 時(shí)，H與入口風(fēng)流全壓之差, 即和風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失管網(wǎng)阻力hh.l44 H=h+h,爾Pa ,克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機(jī)的靜壓

2、 Hs：=RQ=hHrs4-4-2因 二HH+h 此 VtS4-4-3三）通風(fēng)機(jī)的功率（通風(fēng)機(jī)的輸出功率（又稱空氣功率）以全壓計(jì)算時(shí)稱全 壓功率N,用下式計(jì)算：z4 5 4 N=HQX10 , N,即用風(fēng)機(jī)靜壓計(jì)算輸出功率，稱為靜壓功率sOXN二HQsss4-4-5N （kW） 因此，風(fēng)機(jī)的軸功率，即通風(fēng)機(jī)的輸入功率"一招HQ% 1000公,456或% 1000公4-4-7式中？、？分別為風(fēng)機(jī)折全壓和靜壓效率。st 設(shè)電動(dòng)機(jī)的效率為?,傳動(dòng)效率為?時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸皿入功率為N,則aN 二上二 %GK1U00%4-4-8二、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系和風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)（壓差計(jì)） 示值含義掌握礦井主

3、要通風(fēng)機(jī)與通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)之間關(guān)系，對于礦井通風(fēng)的科學(xué)管理至關(guān)重要。.為了指示主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以及通風(fēng)系統(tǒng)的狀況，在風(fēng)胴中靠近風(fēng)機(jī)入口、風(fēng)流穩(wěn)定斷面上安裝測靜壓探 頭，通過膠管與風(fēng)機(jī)房中水柱計(jì)或壓差計(jì)。在離心h （儀） 相連接，測得所在斷面上風(fēng)流的相對靜壓式通風(fēng)機(jī)測壓探頭 應(yīng)安裝在立閘門的外側(cè)。水柱計(jì)或壓差計(jì)的示值與通風(fēng)機(jī)壓力和礦井阻力之間存在什么關(guān)系？它對？下面就此進(jìn)行討 論。于通風(fēng)管理有什么實(shí)際意義1、抽出式通風(fēng)）水柱（壓差）計(jì)示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)靜壓1之間關(guān)系 （負(fù)，h水柱計(jì)示值為4斷面相對靜壓 h 如圖4-4T, M斷面同標(biāo)高的大為與44斷面絕對壓力， P 壓）=P-P （P 為 0.0

4、444 氣壓力）。 1 44 圖兩斷面列伯努力方程1、4沿風(fēng)流方向，秋+h+gZ）-（Ph =（P+h。P-1 vvl lsal2 3R111210 gZJPa ;力，面通風(fēng)式中阻一1至4斷/ P ；力，Pa斷別為 1、4面壓、一分Ji h ；, Pa斷面動(dòng)壓、一分別為14加2 Z ；差，m為別12、34段高、一分心 密氣柱段空 氣空3412別一分為、P P、-3 ； kg/m,值均平度.PP,即 氣壓面全壓力等于大因風(fēng)流入口斷班刁女只又因1與4斷面同標(biāo)高，故1斷面的同標(biāo)高大gZP又 氣壓P相等。氣壓P與4斷面外大二力故上式 可與為 P N413S13 11. PPhSRlHOlvth I h

5、 / h +Hxvti hrI h / =h +h H即 N-fviRH4-4-9根據(jù)通風(fēng)機(jī)靜壓與礦井阻力之間的關(guān)系可得H+H -/7? /-iS.h=Mt4-4-10式4-4-9和式4410,反映了風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)測值 h與礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力、通風(fēng) 機(jī)靜壓及自然風(fēng)壓之間的關(guān)4系。通常h數(shù)值不大，某一段時(shí)間內(nèi)變化較小，H隨季節(jié)、.4 變化，一般礦井，其值不大，因此，基本上反映了 礦井通風(fēng)阻力大小和通風(fēng)機(jī)靜壓大小。如果礦井的主要進(jìn) 回風(fēng)道發(fā)生冒頂堵塞，則水柱計(jì)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，則水柱計(jì)讀數(shù)減小，因此, 它是通風(fēng)管理的重要監(jiān)測手段。.2）風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值與全壓H之間關(guān)

6、系。t與上述類似地對4、5斷面（擴(kuò)散器出口）列伯努力方程，便 可得水柱計(jì)示值與全壓之間關(guān)系H h 7升h +h =H+hh h即,”/5Rdv44 11式中h擴(kuò)散器阻力，Pa ;四 h擴(kuò)散器出口動(dòng)壓，Pa； 5v 根據(jù)式4411 可得3vl2dtRRH+H=h +H=h+ h+h5sditxxih +h2、壓入式通風(fēng)的系統(tǒng)如圖4-4-2,對1、2兩斷面列伯努力方程得:h= (P+h+P gZ)- (P+h+ P 21R1211wl2ttgZ)4因風(fēng)井出口風(fēng)流靜壓等于大氣壓，即P=P； 1、加2斷面同標(biāo)高,其同標(biāo)高的大氣壓相等，即P-P, 。故P-P二P-P二h 110211 又 P gZ P

7、gZ=H故上式可與為 NZalln：h=h+h-h+H *vvi22Ri所以風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)值h=h+h-h-HNlV2v21Rl.+h-P=h-P=P=P-P=P+h 又 氏伙1 +h H+H=h22tvMnl34 4可見，無論何種通風(fēng)方式，1344412和式4由式通 風(fēng)動(dòng)力都是克服風(fēng)道的阻力和出口動(dòng)能損失，不過抽出式通 風(fēng)的動(dòng)能損失在擴(kuò)散器出口，而壓入式通風(fēng)時(shí)出口動(dòng)能損 失在出風(fēng)井口，兩者數(shù)值上可能不等，但物理意義相同。2 圖 44三、通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線當(dāng)風(fēng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速、在風(fēng)阻R的管網(wǎng)上工作時(shí)、可n測算出一組工作參數(shù)風(fēng)壓H、風(fēng)niQ、功率N、和效率o改變管網(wǎng)的風(fēng)這就是該風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)風(fēng)阻為R時(shí)的

8、工況點(diǎn)阻，便可得 到另一組相應(yīng)的工作參數(shù)，通過多次改變管網(wǎng)風(fēng)將這些參數(shù) 對應(yīng)描繪在以Q為阻，可得到一系列工況參數(shù)。為縱坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系 上，并用光滑橫坐標(biāo)，以H、N和nn曲線分別把同名參數(shù)點(diǎn)連結(jié)起來，即得H-Q、N-Q和-Q曲線，這組曲線稱為通風(fēng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速條件 o有時(shí)為了使用方便，僅采下的個(gè)體特性曲線 o H Q）用風(fēng)機(jī)靜壓特性曲線（ 抽出式為了減少風(fēng)機(jī)的出口動(dòng)壓損失，o通常把外接擴(kuò)散器看外接擴(kuò)散器通風(fēng)時(shí)主要通機(jī)的出口均總稱之為通風(fēng)機(jī)裝置。通風(fēng)機(jī)裝置的作通風(fēng)機(jī)的組成部分，與 風(fēng)機(jī)的為擴(kuò)散器出口與風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的全壓之差，全壓Ht之關(guān)系為全壓Ht& =品-&4-4-14h擴(kuò)散器阻力

9、。式中d因擴(kuò)散器的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格不 同而有變通風(fēng)機(jī)裝置靜壓H, 化，嚴(yán) 格地說% =4-4-15h擴(kuò)散器出口動(dòng)壓。式中Vd可見，只有當(dāng)15比較式 4 410 與式 4 4 ，即通風(fēng)機(jī)裝置阻力與其出口動(dòng)能h+hhH時(shí)，才有H>=dvzv 損失之和小于通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失時(shí)，通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓才 會(huì)因加擴(kuò)散器而有所提高，即擴(kuò)散器起到回收動(dòng)能的作用。 之間的相互關(guān)H和H、H、344 圖表示了 Hd系，由圖可見，安裝了設(shè)計(jì)合理的擴(kuò)散器之后，雖然增加了一Q 曲線，但由于一Q曲線低于H擴(kuò)散器阻力，使Hzh+hh,故H Q曲線高于H Q曲線（工況點(diǎn)由A變至郎2A'）。若h+h>h,則說明了擴(kuò)

10、散器設(shè)計(jì)不合理。vava圖4-4-3 H、H、H和H之間的相互關(guān)系圖出始安裝擴(kuò)散器后回收的動(dòng)壓相對于風(fēng)機(jī)全壓來說很小，所以通 常并不把通風(fēng)機(jī)特性和通風(fēng)機(jī)裝置特性嚴(yán)加區(qū)別。通風(fēng)機(jī)廠提供的特性曲線往往是根據(jù)模型試驗(yàn)資料換 算繪制的，一般是未考慮外接擴(kuò)散器。而且有的廠方提供全 壓特性曲線，有的提供靜壓特性曲線，讀者應(yīng)能根據(jù)具體條 件掌握它們的換算關(guān)系。圖4-4-4和圖4-4-5分別為軸流式和離心式通風(fēng)機(jī) 的個(gè)體特性曲線示例。軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。而且同一臺(tái)通風(fēng)機(jī)的駝峰區(qū)隨葉片裝置角度的增大而增大。駝 峰點(diǎn)D以右的特性曲線為單調(diào)下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段；點(diǎn)D以左是不穩(wěn)定工作段

11、，風(fēng)機(jī)在該段工作，有時(shí)會(huì)引起風(fēng)機(jī) 風(fēng)量、風(fēng)壓和電動(dòng)機(jī)功率的急劇波動(dòng)，甚至機(jī)體發(fā)生震動(dòng)， 發(fā)出不正常噪音，產(chǎn)生所謂喘振（或飛動(dòng)）現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì) 破壞風(fēng)機(jī)。離心式通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線駝峰不明顯，且隨葉片后 傾角度增大逐漸減小，其風(fēng)壓曲線工作段較軸流式通風(fēng)機(jī)平 緩；當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻 作相同量的變化時(shí)，其風(fēng)量變化比軸流式通風(fēng)機(jī)要大。離心式通風(fēng)機(jī)的軸功率N又隨Q增加而增大，只有在接 近風(fēng)流短路時(shí)功率才略有下降。因而，為了保證安全啟動(dòng)， 避免因啟動(dòng)負(fù)荷過大而燒壞電機(jī)，離心式通風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)應(yīng) 將風(fēng)胴中的閘門全閉，待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門逐漸打開。當(dāng)供風(fēng)量超過需風(fēng)量過大時(shí)，常常利用 閘門加阻來減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。

12、軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片裝置角不太大時(shí)，在穩(wěn)定工作段內(nèi), 功率N隨Q增加而減小。所以軸流式通風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻 最 小時(shí)啟動(dòng)，以減少啟動(dòng)負(fù)荷。圖5-4-4 軸流式個(gè)體特性曲線 圖5-4-5離心式 通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線在產(chǎn)品樣本中，大、中型礦井軸流式通風(fēng)機(jī)給出的大多 是靜壓特性曲線；而離心式通風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線。對于葉片安裝角度可調(diào)的軸流式通風(fēng)機(jī)的特性曲線，通 常以圖47 2的形式給出，H Q曲線只畫出最大風(fēng)壓點(diǎn) 右邊單調(diào)下降部分，且把不同安裝角度的特性曲線畫在同一 坐標(biāo)上，效率曲線是以等效率曲線的形式給出。四、無因次系數(shù)與類型特性曲線目前風(fēng)機(jī)種類較多，同一系列的產(chǎn)品有許多不同的葉輪 直徑，同一直徑的產(chǎn)品

13、又有不同的轉(zhuǎn)速。如果僅僅用個(gè)體特 性曲線表示各種通風(fēng)機(jī)性能，就顯得過于復(fù)雜。還有，在設(shè) 計(jì)大型風(fēng)機(jī)時(shí)，首先必須進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)。那么模型和實(shí) 物之間應(yīng)保持什么關(guān)系？如何把模型的性 能參數(shù)換算成實(shí)物的性能參數(shù)？這些問題都要進(jìn)行討論。(-)無因次系數(shù)1 .通風(fēng)機(jī)的相似條件兩個(gè)通風(fēng)機(jī)相似是指氣體在風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)過程相似，或者 說它們之間在任一對應(yīng)點(diǎn)的同名物理量之比保持常數(shù)，這些 常數(shù)叫相似常數(shù)或比例系數(shù)。同一系列風(fēng)機(jī)在相應(yīng)工況點(diǎn)的 流動(dòng)是彼此相似的，幾何相似是風(fēng)機(jī)相似的必要條件， ，滿足動(dòng)力相似的條 件是動(dòng)力相似則是相似風(fēng)機(jī)的充要條件竺記刀j()分別相 等。同系列風(fēng))和歐拉數(shù)E雷諾數(shù)Re (二m機(jī)在相似的工

14、況 點(diǎn)符合動(dòng)力相似的充要條件。2、無因次系數(shù)無因次系數(shù)主要有：(1)壓力系數(shù)同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的全壓和靜再 壓系數(shù)均為一常數(shù)。可用下式表示： 土凡 pH-=H2L=H二常數(shù)4-4-16 卬4-4-17為壓力系數(shù)，叫全壓系數(shù)和靜壓系數(shù)。和U式中為圓周速度。0流量系數(shù)2）由幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似可以推（二0二常數(shù) 得嚴(yán)4-4-18式中 D、u、一分別表示兩臺(tái)相似風(fēng)機(jī)的葉論外緣直 徑、圓周速度，同系列風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)相等。.（3）功率系數(shù)風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算公式 IOOO7中的H和Q分另ij用式4-4T7和式4-4-18代入得工也二而=兀常數(shù)2%3 n4-4-19 n功率系數(shù)同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的效率相等

15、，為常數(shù)。誦Q、三個(gè)參數(shù)都不含有因次，因此叫無因次系數(shù)。、 H（-）類型特性曲線飛Q、和、n 可用相似風(fēng)機(jī)的模型試驗(yàn)獲得，根據(jù)H 風(fēng)機(jī)模型的幾何尺寸、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)時(shí)所得的工況參數(shù)Q、 H、N和n。利用式4-4-17、4-4-18和4-4-19計(jì)算出該系列 方方0 0、和為橫坐標(biāo)，以。然后以、風(fēng)機(jī)的n、和n為再 H QQQN -曲線，此曲線即為該系列-和、n-縱坐標(biāo)，繪 出再風(fēng)機(jī)的類型特性曲線，亦叫通風(fēng)機(jī)的無因次特性曲線和 抽象 特性曲線。圖 4-4-6 和力圖 4-4-7 分別為 4-72-11 和 G4-73-11型離心式通風(fēng)機(jī)的類型曲線，2K60型類型風(fēng)機(jī)的 類型曲線如圖4-7-2 （a

16、）、（b）所示。可根據(jù)類型曲線和風(fēng)機(jī) 直徑、轉(zhuǎn)速換算得到個(gè)體特性曲線。需要指出的是，對于同 一系列風(fēng)機(jī)，）相差較大時(shí)，在加工和制造過程中很難保D 當(dāng)幾何尺寸（.證流道表面相對粗糙度、葉片厚度以及機(jī)殼間隙等參數(shù)完全 相似，為了避免因尺寸相差較大而造成誤差，所以有些風(fēng)機(jī) （4-72-11系列）的類型曲線有多條，可按不同直徑尺寸而 選用。圖 446圖 447五、比例定律與通用特性曲線1、比例定律由式4-4T7、4-4T8和4-4T9可見，同類型風(fēng)機(jī)1Q、 和n是相等的。它們在相似工況點(diǎn)的無因次系數(shù)、H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P成一定比例關(guān)系，這種比例關(guān)系叫比例定律。將轉(zhuǎn)

17、速"JiDn/60代笈=0.00274 m 2/豆 e = 0.041087)2入式 4-4-17、4-4-18 和 4-4-19 得 方= 1.127 xio'加寸后21 = 22M二無2為二屏、兩個(gè)相似風(fēng)機(jī)而言，所、2對于1、以其壓力、風(fēng)量和功率之間關(guān)系為：/ _ 0.0027402"：不 _ 0(4r一 冗0002740Q%2"瓦一五"【引周4-4-202_ 0.0410犯篇目/ & - 而而亭7百"w4-4-21M = 1.127QW*：匹= P (%-1.127內(nèi)02)：跖 MI4-4-22各種情況下相似風(fēng)機(jī)的換算公式

18、如表4-4-1所示。由比例定律知，同類型同直徑風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，其相 似工況點(diǎn)在等風(fēng)阻曲線上變化。表4-41兩臺(tái)相似風(fēng)機(jī)H、Q、和N的換算%二叼與臼二/3 = 2戶1 二02巴&丫£壓力算氏二Qi1% Pa換算0_ =包 風(fēng)量 第一K換算Q - Ca葩鼻丫囚功率杷d2)N叢_包 明-G換算1工入2國】二足2?1*Pa*1,工點(diǎn)a1_ A3丫(勺丫缶丫2夕2 ,、0J 1迤1科Qi _ j4 2i _ j2巧Q 2 /Q* 辦2 J w2i_A但_丫包丫 處也丫 2 A dJ kJ %1J二n n效率換2i離心20B4-72-llNo例題 某礦使用主要通風(fēng)機(jī)為所示，圖上給出三種不同4-4-7式通風(fēng)機(jī)，其特性曲線如圖 =630r/min, n四條等效率曲線。轉(zhuǎn)速為的HQ曲線，n轉(zhuǎn)速 us：,工況點(diǎn)為SX9.81=0.53657N. /m風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻R=0 . 05 473=0 . 79 32后來，風(fēng)阻變?yōu)?RM(Q=58m/s,H=18O5Pa)to82,礦風(fēng)量減小不能滿足生產(chǎn)要求,擬 采用調(diào)整轉(zhuǎn)速sN./ni3 /s,求轉(zhuǎn)速調(diào)至多少？方法保持風(fēng)量 Q=58 m=0.7932 '故應(yīng)先將新風(fēng)阻 因管網(wǎng)風(fēng)阻已變，R 解 S2曲線的交點(diǎn)二630r/min的曲線繪制在圖中，N. s/m得其與 ni33/smQ=51. 5 Qm/s