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1、通风网络分析,授课教师：秦汝祥 专业班级：安全工程07,能源与安全学院 安全工程系,Tel：13855449828，2679182 E-mail：QQ : 309374919,2,2矿井通风网络,2.1 矿井通风网络图 2.2 矿井通风网络内风流变化规律 2.3 通风网络分析与数学模型,难点,重点,一、教学目的 通过本章的学习，能够绘制矿井通风网络图、掌握风流流动变化的基本规律、能够进行风流变化影响因素的简单分析。,二、主要内容及重点、难点,三、教学手段使用PowerPoint进行授课,重点,3,2 矿井通风网络-通风网络图概述,1）通风图分类,通风系统图,4,2 矿井通风网络-通风网络图概述
2、,5,2 矿井通风网络-通风网络图概述,通风系统立体示意图,6,7,2 矿井通风网络-通风网络图概述,通风网络图,8,2 矿井通风网络-通风网络图概述,通风网络图,9,2 矿井通风网络-通风网络图绘制与简化,2）通风网络图的绘制,10,2 矿井通风网络-通风网络图绘制与简化,节点编号；分支连线；图形整理；标注,1,8,3,4,5,6,7,2,9,10,11,11,2 矿井通风网络-通风网络图绘图,12,2 矿井通风网络-通风网络图简化,原则:,简化后的图结构应能正确反应原图结构特点； 因简化而导致的误差，应在通风工程允许范围内；,风井下口,地面,？,3）通风网络图的简化,13,2 矿井通风网络
3、-通风网络图简化,原则:,用简化图求解得到的数据，对解决实际问题，应有实用价值； 简化多在进、回风区和非重点研究部位,14,2 矿井通风网络-通风网络图简化,内容:,将并联或串联的分支，用一条等值风阻分支代替。其等值风阻按并联或串联公式求算；,15,2 矿井通风网络-通风网络图简化,内容:,将局部风网以一条等效分支代替，其风阻以R=h/Q2求算；,前提：简化部分不是网络分析研究重点。,16,2 矿井通风网络-通风网络图简化,内容:,相近的风流分合点，其间风阻很小时，可简化为一点。其风阻加在邻近的大风阻分支上；,17,2 矿井通风网络-通风网络图简化,内容:,风压较小的局部风网，可并为一点。如井
4、底车场等。,18,2 矿井通风网络-通风网络图简化,内容:,同标高的各进风井口与出风井口可视为一个节点；,19,2 矿井通风网络-通风网络图简化,内容:,当进回风井口间自然风压不能忽略时，可把自然风压作为一个通风动力计入，仍把进风、回风井口视为一个节点；也可采用虚拟风道的方法，即在进风、回风井口增设一条风阻为零的分支，把自然风压置于该风道中；,20,2 矿井通风网络-通风网络图简化,内容:,局部通风机对独头用风筒进行通风时，其风流可视为一个圈，不予画出。,21,2 矿井通风网络-通风网络图简化,例,假定1、2、3为同标高的进风口，9、10、11、12为同标高的出风进口。,22,2 矿井通风网络
5、-通风网络图简化,例,23,2 矿井通风网络-通风网络图计算机绘图,4）计算机绘制通风网络图,1)手工在图纸上绘图,2)手工在AutoCAD、Word等软件中绘图,根据AutoCAD中的通风系统图交互式绘图,1)手工绘图,2)计算机绘图,1)根据AutoCAD中的通风系统图自动绘图,2)根据其它软件（GIS）中的通风系统图自动绘图,3)根据网络解算数据库重新编软件进行自动绘图,3)交互式绘图,绘图分类,24,2 矿井通风网络-通风网络图计算机绘图,李湖生:1)1988年就研究用电子计算机绘制矿井通风网络图;2)1996年开始矿井通风网络图CAD软件的研制;3)1998年开始研究由通风网络结构数
6、据自动生成曲线网络图;,2006年吴兵研究了用最长路径法自动生成通风网络图.,25,2 矿井通风网络-通风网络图计算机绘图,“通风系统绘图、计算与分析”简介,1）软件特点,多年矿井通风系统优化研究基础上开发而成的技术含量高、智能化和可视化的专业软件； 该软件集绘图、计算和数据管理于一体 软件的应用可大大提高通风设计水平和现代化通风管理水平。,26,2 矿井通风网络-通风网络图计算机绘图,2）软件的主要功能,结果输出,27,2 矿井通风网络-通风网络图计算机绘图,3）绘制网络图,Step1：网络基础数据表建立,网络基础数据表格式,填写各个字段。所有字段不能为空，无数字时填写为0。,28,2 矿井
7、通风网络-通风网络图计算机绘图,29,2 矿井通风网络-通风网络图计算机绘图,字段说明 分支：必须为整型数，没有排序要求，但在一个数据表中不能有重复编号。 始点：必须为整型数。 末点：必须为整型数。 巷道名称：必须为字符串，应尽量简单明晰，具有区分性。 位置：由2位数组成。,30,2 矿井通风网络-通风网络图计算机绘图,Step2：网络图自动生成,31,2 矿井通风网络-通风网络图计算机绘图,Step3：整形与输出,局部节点和分支位置移动 编辑 图形输出 保存文件；输出至CAD；输出至word；打印机。,32,2 矿井通风网络-网络内风流变化规律,1）风网分类,33,2 矿井通风网络-风网内风
8、流流动和变化的基本规律,2）风流流动变化规律,（1）风量平衡定律,前提条件：空气密度不变、无漏风、忽略空气中水蒸汽的变化,34,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的基本规律,推论:对任一节点(或回路),各相关分支风量变化值的代数和为零。,原分支风量:,变化后分支风量:,35,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的基本规律,（2）风压平衡定律,前提条件：闭合回路无通风动力（主要通风机、辅助通风机和自然风压）,推论1:对任一不含通风动力的回路,各分支阻力变化值的代数和为零。,36,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的基本规律,（2）风压平衡定律,对含有风机、无自然风压的回路，各分支阻力的
9、代数和等于该回路内各通风机风压的代数和。,推论2:对任一含风机、无自然风压的回路，各分支阻力变化值的代数和，等于该回路内通风机风压变化值的代数和。,37,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的基本规律,（2）风压平衡定律,回路内各分支阻力的代数和等于该回路内通风机风压与自然风压的代数和,推论3:对任一回路内，各分支阻力变化值的代数和等于该回路内通风机与自然风压变化值的代数和。,38,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的基本规律,（3）阻力定律,推论：将风网风阻以等值风阻R代替，风网通过的总风量为Q，风网亦遵守阻力定律h=RQ2,风网内：分支风阻、风量和分支阻力具有如下关系：,39,2 矿
10、井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,1)风网的结构 2)分支风阻配比 3)主要通风机特性 4)自然风压,风网内风流流动和变化的影响因素,40,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,1）风网结构对风流的影响,例如：由同样的分支分别组成串、并、角联风网，在风压相等的条件下，串联网络的风量比任一单一分支时的风量小，并联网络的总风量比任一单分支时大，角联网络的风量介于二者之间。,（1）由相同风阻分支组成的结构不同的风网，在通风动力相同的条件下，其总风量和风量分配不同,41,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,仅由串并联组成的风网，其稳定性强。只有在动力源数量和方向改变
11、的情况下，才可能发生风流反向；角联风网，仅分支风阻的变化，就可能引起对角分支风向的变化；,（2）风网结构不同，风流的稳定性和相互影响程度也不同。,仅由串并联组成的风网，其稳定性强。只有在动力源数量和方向改变的情况下，才可能发生风流反向；角联风网，仅分支风阻的变化，就可能引起对角分支风向的变化；,（2）风网结构不同，风流的稳定性和相互影响程度也不同。,42,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,并联风网内各分支间的相互影响较串联小；,导流结构可使角联风网的稳定性增加；,导流结构,43,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,风网内有无割点存在，其分支风阻变化的影响范围明显不
12、同。 无割点的风网内，某分支风阻变化，可使整个风网内各分支风量分配发生变化。,有割点的风网内，某分支风阻变化仅影响其所在的局部风网之风量分配，变阻分支所在的局部风网外之分风比例不变。,44,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,（3）矿井通风网络越复杂，分支相互影响的关系也越复杂；网络内并联或角联分支越多，某一角联或并联分支参数变化时，对风网总风压与总风量的影响越小。,（4）矿井风网内源（如进风井）和汇（如抽出式通风的地面主要通风机）的数量与配置不同，风网的风量分配、稳定程度也不同。通常风网的源与汇数量越多，各源间与各汇间通风参数差别越大，通风管理与调控越困难。,45,2 矿井通风
13、网络-风网内风流流动和变化的影响因素,（5）风网结构相同的条件下，分支风阻配比不同，风网的风量分配和风流稳定程度也不同。因此，通过改变风网内分支风阻配置状况，可改变风网风量分配状况和改善风网稳定状况。,例如：改变对角分支相邻的进回风分支风阻比、减少通过用风地点各通路的阻力之差值、降低多风机系统公共分支阻力占风机风压的比例等。,46,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,2）风阻变化引起的风流变化,1)按计划进行的风阻变化：采场的推进和搬迁、采区的接替、水平的延伸、系统的调整； 2)随机的风阻变化：风门开启、巷道垮塌、罐笼和车辆运行 3)巷道老化失修,根据煤矿安全规程第119条规定，
14、“新井投产前应进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少进行1次，在矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定”。,47,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,（1）某分支风阻变化时，该分支风量和风压均随之发生变化。风量随风阻的变化率为负，风压随风阻的变化率为正。即某分支风阻增大，本分支风量减少，风压增加。某分支风阻减少，该分支风量增大、风压减少。,48,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,（2）回路内某分支风阻变化时，同向分支与变阻分支风量的变化趋势相同，风压的变化趋势相反；异向分支与变阻分支风压变化趋势相同，风量变化趋势相反。,49,2 矿
15、井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,（3）风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度以该分支为最大，邻近分支变化次之，离该分支越远的分支变化越小。或者说，离变阻分支越远的网孔中各分支的变化幅度越小。,（4）风网内，不同分支风阻变化引起的风量变化幅度和范围不同。一般地说，主干风路变阻引起的风量变化幅度和范围大，分支巷道变阻引起的变化幅度和范围小。,50,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,（5）风网内某分支增阻时，增阻分支风量减少值比其并联分支风量增加值大；某分支减阻时，减阻分支风量增加值比其并联分支风量减小值大。这种差值，是由于当某分支风阻增减时，风网总风阻随之增减，风网总风量也发生变化而引起的。,51,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,（6）任何风网内，仅风阻变化时，只有那些风量趋于降低的对角分支，才可能出现风流反向，其他分支仅风量产生增减。,52,2 矿井通风网络-风网内风流流动和变化的影响因素,（7）巷道贯通或密闭，是分支风阻变化的两种极限情况。巷道贯通与密闭时风网内风流变化规律与变阻时相似。巷道贯通或密闭时风量呈减小趋势的巷道，有可能出现风流反向。,
