矿井通风设备

《矿井通风设备》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿井通风设备（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、流体力学首 页 后 退 前 进 退 出通风设备万英盛2009.7重、难点 1.连续连续 介质质和理想液体的概念。 2.流体的主要物理力学性质质，重点是流体的易 流动动性和粘滞性。牛顿顿内摩擦定律。 3.作用在液体上的力：质质量力、表面力。 对象： 液体、气体等，各部分易发生相对运动，具有 流动性。首 页 后 退 前 进 退 出矿井通风设备矿井通风设备包括通风机 、 电气设备、扩散器及反风装置等 。v1 概述v一、矿井通风设备的作用v向井下输送新鲜空气，稀释和排除有毒、有害气体，调节井下 所需风量、温度和湿度，改善劳动条件，保证安全生产。v二、矿井通风方法及方式v1、通风方法v自然通风：v机械通

2、风：v2、主通风设备的工作方式v 抽出式：即通风机的进风侧与巷道相接， 将井下污风抽至 地面。在抽出式通风矿井中，井下任何一点的空气压力，都小 于大气压力，称为负压通风。（我国常采用）v 压入式：即通风机的出风侧与巷道相接，向井下压送新鲜 空气，井下巷道空气压力高于大气压，称为正压通风。 3 3、矿井通风系统、矿井通风系统矿井通风设备与通风网路组成的系统称为矿矿井通风设备与通风网路组成的系统称为矿 井通风系统。有：井通风系统。有：（1 1）中央式：出风井与进风井大致位于矿）中央式：出风井与进风井大致位于矿 井井田走向中央。中央式分为中央并列式和井井田走向中央。中央式分为中央并列式和 中央边界式

3、。中央边界式。（2 2）两翼对角式：进风井位于井田中央，出风井）两翼对角式：进风井位于井田中央，出风井 分别位于井田走向的两翼。分别位于井田走向的两翼。（3 3）混合式：井田内有两种或两种以上通风方）混合式：井田内有两种或两种以上通风方 式组成的通风系统。式组成的通风系统。v三、矿井生产对通风设备的要求v1、必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密；v2、主要通风系统必须装置两套同等能力的通风机（包括电动 机），一套工作，一套备用，备用通风机必须能在10min内启 动。v3、生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改 变巷道中的风流方向。且反风风量不应小于正常风量的60%。v

4、4、为保证通风机用电，必须装备两套专用供电线路。v5、装有主要通风机的出风井必须安装防爆门，其面积不得小 于该井筒横断面积，并且必须正对风流方向。v6、主通风机因检修、停电或其它原因需要停风时，必须制定 停风措施，报总工程师批准。v7、安装在工业广场地或居民区的通风设备，噪声超过允许值 时，应配备有消声装置或采取相应的措施。v8、尽可能采用自动控制装置。v9、整个系统应有较高的工作效率。四、通风机的工作原理四、通风机的工作原理通风机的分类通风机的分类 通风机按服务范围分，可分为通风机按服务范围分，可分为主要主要 通风机通风机（它负责全矿井或某一区域通风任务）和（它负责全矿井或某一区域通风任务）

5、和局部通局部通 风机风机（它负责掘进工作面或加强采煤工作面通风）；按（它负责掘进工作面或加强采煤工作面通风）；按 气体在叶轮内部流动方向分，可分为气体在叶轮内部流动方向分，可分为离心式通风机离心式通风机和和轴轴 流式通风机流式通风机 （1 1）离心式通风机的工作原理）离心式通风机的工作原理组成组成：叶轮、螺线形外壳、进风口及锥形扩散器等：叶轮、螺线形外壳、进风口及锥形扩散器等 。原理原理：当叶轮旋转时，叶轮中的空气在叶片作用下：当叶轮旋转时，叶轮中的空气在叶片作用下 ，随同叶轮一起旋转。由于叶片对空气的动力作用，使，随同叶轮一起旋转。由于叶片对空气的动力作用，使 叶轮中的空气获得能量，并由中心

6、流向外缘，最后经螺叶轮中的空气获得能量，并由中心流向外缘，最后经螺 线外壳和扩散器排至大气中。与此同时，叶轮中心处形线外壳和扩散器排至大气中。与此同时，叶轮中心处形 成负压，外部空气在大气压作用下，不断经进风口进入成负压，外部空气在大气压作用下，不断经进风口进入 叶轮。由于气流在这种风机中是受到离心力的作用产生叶轮。由于气流在这种风机中是受到离心力的作用产生 的连续风流，故称为离心式通风机。的连续风流，故称为离心式通风机。 该风机的气流运动方向为：该风机的气流运动方向为：轴向流入，径向流出。轴向流入，径向流出。（2）轴流式通风机的工作原理 组成：主要由圆筒形外壳、整流器、扩散器、以 及进风口和

7、叶轮组成。其中：进风口由集风器 和流线体组成；叶轮由叶片和轮毂组成。叶轮 和轴固定在一起形成风机的转子，并支承在轴 承上。 原理：当叶轮旋转时，叶片推动空气质点作圆周 运动，同时又迫使空气质点沿轴向流动，经整 流器、扩散器排出风机，与此同时，在叶轮入 口处形成负压，外部空气在大气压力作用下， 经集风器进入叶轮，叶轮连续转动，气流就被 连续推出。由于气流在风机中是沿轴向流动， 故称为轴流式通风机。 该风机的气流运动方向为：轴向流入，轴向流出 。五、通风机的性能参数 1、风量（Q）：单位时间内通风机输送的气体体积量。 m3/s、m3/min、m3/h 2、风压（H）风压分为静压、动压和全压。单位为

8、Pa（N/） （1）静压（Hj） 指单位体积的气体流过通风机后所获 得的压力能（即压力势能） （2）动压（Hd） 指单位体积的气体流过通风机后所获 得的动能。 （3）全压（H） 指单位体积的气体流过通风机后所获 得的总能量。 3、功率 （1）轴功率（N） 单位KW。 （2）有效功率（Nx） 指单位时间内气体从通风机获得的实际 能量。5、转速（n） 风机叶轮每分钟的转数，单位为r/min。4 4、效率、效率（1 1）全效率（）全效率（ ） 指通风机的有效功率与轴功率之比。指通风机的有效功率与轴功率之比。（2 2）静效率（）静效率（jj） 指在上式中如果用静压代替全压，则指在上式中如果用静压代替全

9、压，则 所得的效率称为静效率。所得的效率称为静效率。v小 结v1、通风机的作用：通风机是矿井的“肺脏”，承担着向 井下输送新鲜空气，保障作业人员身心健康和矿井设 备安全运转的重任。v2、通风机的工作方式：抽出式、压入式。v3、矿井通风系统：中央式、两翼对角式、混合式。v4、离心式、轴流式风机的工作原理，都是由于气流 通过叶轮时，受到叶轮作用而获得能量，从而实现通 风的目的。离心式风机，气流径向流动；轴流式风机 ，气流沿轴向流动。v5、性能参数：风量，风压，功率，效率，转速。2 2 通风机的特性曲线通风机的特性曲线（一）理论风压方程式与个体特性曲线（一）理论风压方程式与个体特性曲线1 1、理论风

10、压方程式、理论风压方程式2、离心式风机的理论流量理论流量计算方程式为：4、影响理论风压的因素 （1）结构尺寸（D2） （2）运转工况（n） （3）叶片型式（前向、径向、后向） 5、实际风压特性曲线3 3、理论风压与理论流量的关系式及理论风压特性曲线、理论风压与理论流量的关系式及理论风压特性曲线（二）离心式通风机的类型系数和类型特性曲线（二）离心式通风机的类型系数和类型特性曲线同类型风机：满足几何相似、运动相似、动力同类型风机：满足几何相似、运动相似、动力 相似的风机。相似的风机。1 1、类型系数、类型系数风压系数风压系数若有两台同类型通风机，其风压分别为若有两台同类型通风机，其风压分别为H H

11、和和HH，则风压比为：，则风压比为：流量系数功率系数功率系数和效率都与几何参数及 转速无关，且两台同类型通风机在相 似工况下的流量系数、风压系数、功 率系数和效率都相等。它们均为无因 次系数，其值都小于1。，2 2、离心式通风机的类型特性曲线、离心式通风机的类型特性曲线（1 1）类型特性曲线：见教材图）类型特性曲线：见教材图（2 2）类型特性曲线的作用：）类型特性曲线的作用：1 1）用类型特性曲线可以方便的画出该类型不同）用类型特性曲线可以方便的画出该类型不同 尺寸和转速的通风机的所用个体特性曲线；尺寸和转速的通风机的所用个体特性曲线；2 2）用类型特性曲线比较不同类型通风机的性能）用类型特性

12、曲线比较不同类型通风机的性能 ；3 3）用类型曲线可以选取最有利的通风机。）用类型曲线可以选取最有利的通风机。二、轴流式通风机的特性曲线 （一）轴流式通风机叶轮中气流的运动及速度三角 形 1、气流在叶轮中的流动 （1）基元环 （2）叶栅 将基元环展开成平面后，成为直列叶 栅。 栅距：叶栅中的相邻叶片间的间距，以“t”表示。 栅稠：弦长与栅距之比。栅稠在外缘处最小并向轮 毂处逐渐增大。 安装角：叶片弦长与栅出口边缘线的交角，以“” 表示。通常以叶根处安装角标志叶轮叶片安装角 。2 2、速度三角形、速度三角形图图8585（二）轴流式通风机基本方程式（二）轴流式通风机基本方程式1 1、理论压头（风压

13、）、理论压头（风压）不考虑任何损失的情况下，叶栅输入的功率不考虑任何损失的情况下，叶栅输入的功率P P等于输出等于输出 功率：功率：式中：式中： -通过叶栅的理论流量，通过叶栅的理论流量，m3/s ;m3/s ;- -单位体积空气的叶栅中的能量增量，单位体积空气的叶栅中的能量增量，Pa;Pa;- -外界加给此叶栅的力矩；外界加给此叶栅的力矩；叶轮转动的角速度 叶轮转动的角速度按照动量矩定理，在稳定流动中，单位时间内按照动量矩定理，在稳定流动中，单位时间内 气流动量矩的变化量等于同一时间的外力对同一轴线气流动量矩的变化量等于同一时间的外力对同一轴线 的外力矩。可得作用于叶栅上的外力矩等于每秒钟流

14、的外力矩。可得作用于叶栅上的外力矩等于每秒钟流 经叶栅出、入口间气流质量的动量矩的增量。则：经叶栅出、入口间气流质量的动量矩的增量。则：如叶轮加装前导叶时，产生强迫旋绕，这时 （当c1u与u同向时取“-”，c1u与u反向时取“+”） 2、轴流风机理论压头基本方程式的能量意义 式中：C1,C2-叶轮进、出口处绝对速度，m/sW1,W2-叶轮进、出口处相对速度，m/s 与离心机理论压头相比较，轴流机没有 这项。这表明轴流式风机并非按惯性离心力工作，也是 轴流式风机的压头低于离心式风机压头的根本原因 。因此，在其它条件相同的情况下，轴流式风机因此，在其它条件相同的情况下，轴流式风机 的静压要低于离心

15、式通风机。的静压要低于离心式通风机。3 3、气流速度和压力沿叶片高度分布、气流速度和压力沿叶片高度分布（三）轴流式通风机理论压头特性曲线（三）轴流式通风机理论压头特性曲线1 1、理论压头特性方程及压头线、理论压头特性方程及压头线利用出口三角形的速度关系利用出口三角形的速度关系= =常数，扭曲状常数，扭曲状在在= = 常数情况下常数情况下，注意：下式错误改注意：下式错误改2、静压与动压的分配（四）轴流式通风机实际特性 1、轴流式通风机的损失 （1）气流在进入叶轮前由于进风部件阻力而形成 的损失； （2）气流在叶轮中由于翼型的阻力和叶片与外壳 间的缝隙而形成的损失； （3）气流由叶轮脱出时由于气流的旋流而造成的 损失； （4）在叶轮后面的通流部件中气流转向和能量转 换的损失； （5）传动时的机械损失。 2、实际特性曲线（图8-6、7） 它的特点是在曲线上出现了马鞍形区域。v轴流式风机的特点：v1、轴流式风机可利用动叶调节机构改变叶片的安 装角来达到调节的目的。利用动叶调节，基本保证 原来工作点的效率。一般采用动叶调节的轴流式风 机的运行效率比其他类型的风机高，而且高效工作 区较大。v2、轴流式风机流量大，特大型轴流式风机的流量 可达 。因此风量要求特大的情 况下，轴流风机几乎是惟一可选择的机型。v3、轴流负机外形尺寸小，结构紧凑、质量轻，因 而可节省金属材料和加工时间。另