《风压风量的计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风压风量的计算（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四节通风机的实际特性曲线一、通风机的工作参数表示通风机性能的主要参数是风压H、风量Q、风机 轴功率N、效率和转速n等。（一）风机（实际）流量Q 风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量（无特殊说明时均指在标准状态下），单位为京/如凉/冲口或妒岳。（二）风机（实际）全压H与静压H fs通风机的全压Ht是通风机对空气作功，消耗于每1m3 空气的能量（Nm/m3或Pa）,其值为风机出口风流的全压 与入口风流全压之差。在忽略自然风压时，Ht用以克服通风 管网阻力hR和风机出口动能损失七，即Ht=hR+,441克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压Hs，PaHs=hR=RQ
2、24-4-2因此4二匚+4-4-3（三）通风机的功率通风机的输出功率（又称空气功率）以全压计算时 称全压功率Nt，用下式计算：*=HtQX10-3454用风机静压计算输出功率，称为静压功率Ns，即Ns=HsQX1034-4-5因此，风机的轴功率，即通风机的输入功率N （kW）力 low竹，4一5一6或财八巨叭 low私44-7式中 气、叫分别为风机折全压和静压效率。设电动机的效率为七,传动效率为ntr时，电动机的输 入功率为*,则象 残缶 侦0听5疽4-4-8二、通风系统主要参数关系和风机房水柱计（压差 计）示值含义掌握矿井主要通风机与通风系统参数之间关系，对 于矿井通风的科学管理至关重要。|
3、 L为了指示主要通风机运转以及通风系统的状一 |况，在风硐中靠近风机入口、风流稳定断面上安装!测静压探头，通过胶管与风机房中水柱计或压差计（仪）相连接，测得所在断面上风流的相对静压h。在离心 式通风机测压探头应安装在立闸门的外侧。水柱计或压差计 的示值与通风机压力和矿井阻力之间存在什么关系？它对 于通风管理有什么实际意义？下面就此进行讨论。1、抽出式通风1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压 之间关系如图4-4-1，水柱计示值为4断面相对静压h4，h（负 压）=P4-P04（P4为4断面绝对压力，P04为与4断面同标高的大 气压力）。图 441沿风流方向，对1、4两断面列伯努力方程h
4、=（P +h +p gZ ）-（P +h +pgZ，式中hRi4 1至4断面通风阻力，Pa ;PP4一分别为1、4断面压力，Pa；h/ hv4 一分别为1、4断面动压，Pa；Z*、Z34 一分别为12、34段高差，m；Pm12、P m34 一分别为12、34段空气柱空气密度平均值，kg/m 3；因风流入口断面全压Pt1等于大气压力P01,即P1+h 1=Pt1=P。,又因1与4断面同标高，故1断面的同标高大 气压P01,与4断面外大气压P04相等。又Pm12gZi2,一 P m34gZ34=HN故上式可写为hR疽。4-P4-hv4+HN hR14=|h4|-hv4+HN即I=hR14+hv4-
5、HN4-4-9根据通风机静压与矿井阻力之间的关系可得H$+Hn = h 4 一h =hv4 t44-4-10式4-4-9和式4410,反映了风机房水柱计测值 与矿井通风系统阻力、通风机静压及自然风压之间的关 系。通常hv4数值不大，某一段时间内变化较小，hn随季节 变化，一般矿井，其值不大，因此，|h |基本上反映了矿井4通风阻力大小和通风机静压大小。如果矿井的主要进回风道 发生冒顶堵塞，则水柱计读数增大；如果控制通风系统的主 要风门开启。风流短路，则水柱计读数减小，因此，它是通 风管理的重要监测手段。2）风机房水柱计示值与全压H之间关系。1与上述类似地对4、5断面（扩散器出口）列伯努力方程便
6、可得水柱计示值与全压之间关系H 二t|h |4h4叫+hv4-hRhv5式中4411hRd 扩散器阻力，Pa ;h扩散器出口动压v5根据式4411可得Pa ；+hv4MU hRd叩昼4+44122、压入式通风的系统 如图4-4-2，对1、2两断面列伯努力方程得:2 v2hR12=(P+h 1+ P 1gZ1)-(P +h + P因风井出口风流静压等于大气压2断面同标高，其同标高的大气压相等，即 P2=P02； 1、即 P01-P02，故 PP广 P 1-P01=h1故上式可写为又 P m1gZ1- P m2gZ2=HN所以风机房水柱计值hR12=h1+hV1-h 2+Hnh jhR12+h -
7、火又H =P -P =P -P =P +h -P =h +h t 11 t111 01v1 01 v1Ht+HN=hR12+hv24413由式4412和式4413可见，无论何种通风方式, 通风动力都是克服风道的阻力和出口动能损失，不过抽出式 通风的动能损失在扩散器出口，而压入式通风时出口动能损 失在出风井口，两者数值上可能不等，但物理意义相同。图442三、通风机的个体特性曲线当风机以某一转速、在风阻R的管网上工作时、可 测算出一组工作参数风压H、风量Q、功率N、和效率n， 这就是该风机在管网风阻为R时的工况点。改变管网的风 阻，便可得到另一组相应的工作参数，通过多次改变管网风 阻，可得到一系列
8、工况参数。将这些参数对应描绘在以Q为 横坐标，以h、n和n为纵坐标的直角坐标系上，并用光滑 曲线分别把同名参数点连结起来，即得HQ、NQ和n-Q曲线，这组曲线称为通风机在该转速条件下的个体特性曲线。有时为了使用方便，仅采 用风机静压特性曲线（H $ Q）。为了减少风机的出口动压损失，抽出式通风时主要通机的出口均外接扩散器。通常把外接扩散器看 作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。通风机装置的 全压旦为扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的 全压Ht之关系为凡疽虬-如4-4-14式中hd扩散器阻力。通风机装置静压H因扩散器的结构形式和规格不同而有变sd化，严格地说4-4-15式中hvd扩
9、散器出口动压。比较式4-4-10与式4-4-15可见，只有当%+时，才有HsdHs，即通风机装置阻力与其出口动能 损失之和小于通风机出口动能损失时，通风机装置的静压才 会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。图4-4-3表示了气、Htd、Hs和Hsd之间的相互关 系，由图可见，安装了设计合理的扩散器之后，虽然增加了 扩散器阻力，使HtdQ曲线低于HQ曲线，但由于、+/,故HsdQ曲线高于HsQ曲线（工况点由A变至 A）。若、+、,则说明了扩散器设计不合理。图4-4-3 Ht、Htd、Hs和H”之间的相互关系图安装扩散器后回收的动压相对于风机全压来说很 小，所以通常并不把通风机特性和
10、通风机装置特性严加区 别。通风机厂提供的特性曲线往往是根据模型试验资料 换算绘制的，一般是未考虑外接扩散器。而且有的厂方提供 全压特性曲线，有的提供静压特性曲线，读者应能根据具体 条件掌握它们的换算关系。图4 4 4和图4 4 5分别为轴流式和离心式通 风机的个体特性曲线示例。轴流式通风机的风压特性曲线一般都有马鞍形驼峰存在。而 且同一台通风机的驼峰区随叶片装置角度的增大而增大。驼 峰点D以右的特性曲线为单调下降区段，是稳定工作段；点 D以左是不稳定工作段，风机在该段工作，有时会引起风机 风量、风压和电动机功率的急剧波动，甚至机体发生震动， 发出不正常噪音，产生所谓喘振（或飞动）现象，严重时会
11、 破坏风机。离心式通风机风压曲线驼峰不明显，且随叶片后 倾角度增大逐渐减小，其风压曲线工作段较轴流式通风机平 缓；当管网风阻作相同量的变化时，其风量变化比轴流式通 风机要大。离心式通风机的轴功率N又随Q增加而增大，只有 在接近风流短路时功率才略有下降。因而，为了保证安全启 动，避免因启动负荷过大而烧坏电机，离心式通风机在启动 时应将风硐中的闸门全闭，待其达到正常转速后再将闸门逐 渐打开。当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来 减少工作风量，以节省电能。轴流式通风机的叶片装置角不太大时，在稳定工作段内，功率N随Q增加而减小。所以轴流式通风机应在风阻=j最最小时启动，以减少启动负荷。图5-4
12、-4轴流式个体特性曲线图5-4-5 离心式通风机个体特性曲线在产品样本中，大、中型矿井轴流式通风机给出的 大多是静压特性曲线；而离心式通风机大多是全压特性曲 线。对于叶片安装角度可调的轴流式通风机的特性曲 线，通常以图4 7 2的形式给出，H Q曲线只画出最大 风压点右边单调下降部分，且把不同安装角度的特性曲线画 在同一坐标上，效率曲线是以等效率曲线的形式给出。四、无因次系数与类型特性曲线目前风机种类较多，同一系列的产品有许多不同的 叶轮直径，同一直径的产品又有不同的转速。如果仅仅用个 体特性曲线表示各种通风机性能，就显得过于复杂。还有， 在设计大型风机时，首先必须进行模型实验。那么模型和实
13、物之间应保持什么关系？如何把模型的性能参数换算成实 物的性能参数？这些问题都要进行讨论。（一）无因次系数1 .通风机的相似条件两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似， 或者说它们之间在任一对应点的同名物理量之比保持常数， 这些常数叫相似常数或比例系数。同一系列风机在相应工况 点的流动是彼此相似的，几何相似是风机相似的必要条件， 动力相似则是相似风机的充要条件，满足动力相似的条件是雷诺数Re (二圣)和欧拉数Eu=)分别相等。同系列风机在相似的工况点符合动力相似的充要条件。2、无因次系数无因次系数主要有：(1)压力系数百 同系列风机在相似工况点的全压和静压系数均为一常数。可用下式表示：-=H
14、点 J4-4-16十鸟顼=常数或伊4-4-17式中威和瓦叫全压系数和静压系数。芬为压力系数，u为 圆周速度。(2)流量系数3由几何相似和运动相似可以推得-常数44-4-18式中 D、u、一分别表示两台相似风机的叶论外缘直径、圆周速度，同系列风机的流量系数相等。（3）功率系数而风机轴功率计算公式一顽中的H和Q分别用式4-4-17和式4-4-18代入得4_4_19同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数少为 常数。目、疗、方三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数。（二）类型特性曲线目、疗、示和n可用相似风机的模型试验获得，根据 风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数Q、 H、N和n。利用式4-4-17、4-4-18和4-4-19计算出该系列 风机的目、月、力和n。然后以目为横坐标，以五、n和n为 纵坐标，绘出疗-目、奇-目和n-目曲线，此曲线即为该系列 风机的类型特性曲线，亦叫通风机的无因次特性曲线和抽象 特性曲线。图4-4-6和力图4-4-7分别为4-72-11和G4-73T1 型离心式通风机的类型曲线，2K60型类型风机的类型曲线如 图4-7-2（a）、（b）所示。可根据类型曲线和风机直径、转速 换算得到个体特性曲线。需要指出的是，对于同一系列风机， 当
