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1、第四章 矿井通风动力p自然风压（产生、计算、测定、利用与控制）p通风机类型、构造与主要性能p主要通风机附属装置p风机基本理论与特性参数p通风机工况点与经济运行p主要通风机的联合运转机械风压由通风机造成的能量差。自然风压 由于风流流过井巷时与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。机机械械风风压压和和自自然然风风压压均均是是矿矿井井通通风风的的动动力力，用用以以克克服服矿矿井井的的通通风阻力，促使空气流动。风阻力，促使空气流动。第一节 自然风压一、 自然风压及其形成和计算1、自然通风在
2、自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象。 冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的 平均温度较低，平均 空气密 度较大，导致两空气柱作用 在2-3水平面上的重力不等。 它使 空气源源不断地从井 口1流入，从井口5流出。 夏季：相反。自然风压：作用在最低水平两侧空气柱重力差。最低水平两侧空气柱重力差。第一节 自然风压012345dz1dz2z2、自然风压的计算 根据自然风压定义，上图所示系统的自然风压HN可用下式计算： 为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值m1和m2，用其分别代替上式的1和2，则上式可写为： 注：1）自然风压的计算必须取一闭合系统。 2）进风系统和
3、回风系统必须取相同的标高。 3）一般选取最低点作为基准面。第一节 自然风压二、自然风压的测定 第一节 自然风压对于任一矿井，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。三、 自然风压的影响因素及变化规律 1、自然风压的影响因素 HN=f (,Z）=f (T,P,R,)，Z p 温度差：矿井某一回路中两侧空气柱的温差是主要影响因素。影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。p 矿井深度：
4、当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。深1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30%。p 主要通风机：主要通风机的工作情况对自然风压的大小和方向也有一定影响。由于风流与围岩的热交换，冬季回风井气温高于进风井，风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时期内仍存在温差，从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作。p地面大气压、空气成分和湿度：通过影响空气的密度因而对自然风压也有一定影响，但这种影响相对较小。第一节 自然风压2、自然风压变化规律自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。如图所示分别为浅井和我国北部
5、地区深井的自然风压随季节变化的情形。由图可以看出，对于浅井，夏季的自然风压出现负值；而对于我国北部地区的一些深井，全年的自然风压都为正值。 浅井自然风压示意图 深井自然风压示意图第一节 自然风压3、自然风压的控制和利用自然风压作用的两面性积极和消极措施：（1）新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应使在全年大部分时间内自然风压方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。例如，在山区要尽量增大进、回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。（2）适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。例如在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小叶片角度或转速等方法以降低机械风
6、压。（3）在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。 （4）在建井初期，在表土层施工阶段，有条件时可以利用钻孔构成回路形成自然风压，解决某些局部通风问题（但钻孔风阻较大）。 （5）一旦主要风机发生故障或破坏，可以利用自然风压进行通风，对这种非常时期应制定相应的计划。第一节 自然风压例：例：四川某矿因自然风压使风流反向示意图。ABBCEFA系统的自然风压为： DBBCED系统的自然风压为： 在夏季，自然风压与主要通风机作用方向相反，这相当于在平硐口A和进风立井口D各安装一台抽风机（向外）。abcdabcdefbRDRCZ第一节 自然风压第一节 自
7、然风压设AB风流停滞，对回路ABDEFA和ABBCEFA可分别列出压力平衡方程： 式中： HS 风机静压，Pa； Q DBBC风路风量，m3/S; RD、RC分别为DB和BBC分支风阻，NS2/m8。 两式相除： 此即AB段风流停滞条件式。即当满足 时，AB段风流反向。 由此可知防止AB风路风流反向的措施有：（1）加大RD；（2）增大HS；（3）在A点安装风机向巷道压风。一、矿井主要风机的类型与构造1、分类p按风机的服务范围分类主要通风机：服务于全矿或矿井一翼辅助通风机：服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主要通风机，以保证该分支风量局部通风机：服务于独头掘进井巷等局部地区p按风机的
8、构造和工作原理分类：离心式风机、轴流式风机矿井通风设备系统的设计中，最重要的部分就是风机的选择。风机类型的选择和尺寸大小的确定，对通风设备运转的经济性起着决定性的作用。采用离心式还是轴流式风机主要取决于该场所的条件，除保证去使用期限、平均运转效率以及工作稳定外，还要考虑运转中的调节、反风、噪声等问题。第二节 通风机类型、构造与主要性能1-动轮；2-蜗壳体；3-扩散器；4-主轴；5-止推轴承；6-径向轴承；7-前导器；8-机架；9-联轴节；10-制动器；11-机座；12-吸风口；13-通风机房；14-电动机；15-风硐构造：离心式通风机主要由动轮（叶轮）、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等构成，
9、有些型号的通风机在入风口中还有前导器。叶轮转动时，靠离心力作用，空气由吸风口12进入，经前导器7进入叶轮的中心，折转90沿径向离开叶轮流入机壳2，经扩散器3排出。2、离心式风机第二节 通风机类型、构造与主要性能 叶轮内的流体随叶轮一起旋转，受离心力作用被甩向叶轮外缘，叶轮中心形成真空，流体在大气压作用下，沿吸入管补充叶轮中心，形成了泵与风机的连续工作过程。第二节 通风机类型与构造p叶片出口构造角：风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为叶片出口构造角，以2表示。p离心式风机可分为：径向式（2=90)，后倾式（290)三种。由于2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。第
10、二节 通风机类型与构造p工作原理：当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于吸风口压力），于是，吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。p常用型号：目前我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。第二节 通风机类型与构造 G 4 73 1 1 25 D（1）代表通风机的用途，K表示矿用通风机，G代表鼓风机
11、（2）表示通风机在最高效率点时全压系数10倍化整 （3）表示通风机比转速(ns)化整 （4）表示进风口数,1为单吸,0为双吸（5）设计序号(1表示第一次设计）（6）通风机叶轮直径（25dm) （7）表示传动方式（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）第二节 通风机类型与构造3、轴流式风机p 构造主要由进风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器和传动部件等部分组成。叶轮有一级和二级两种。第二节 通风机类型与构造 动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。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和锥形扩散器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
12、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。第二节 通风机类型与构造轴流通风机第二节 通风机类型与构造p 工作原理 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，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，如图所示。当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u 移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区“吸引”叶道入口侧的气
13、体流入，形成穿过翼栅的连续气流。第二节 通风机类型与构造p 叶片安装角 在叶片迎风侧作一外切线称为弦线。弦线与动轮旋转方向（u)的夹角称为叶片安装角，以表示。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。但每个动轮上的叶片安装角必需保持一致。p 常用型号目前我国煤矿在用的轴流式风机有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（对旋式）等系列轴流式风机。 1 K 58 4 25（1）表示表示叶轮级数,1表示单级，2表示双级 （2）表示用途，K表示矿用， T表示通用（3）表示通风机轮毂比,0.58化整 （4）
14、表示设计序号（5）通风机叶轮直径（25dm)（1）（2）（3）（4）（5）第二节 通风机类型与构造B D K 65 8 24（1）防爆型 （2）对旋结构 （3）表示用途，K为矿用 （4）轮毂比0. 65的100倍化整（5）电机为8极（740r/min）（6）叶轮直径（24dm) 第二节 通风机类型与构造（1）（2）（3）（4）（5）（6）4、对旋式通风机对旋式通风机在构造上属于轴流式，采用双级双电机驱动结构，两级叶轮直接对接并反向旋转，机翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差3，相当于两台同型号轴流风机对接在一起串联工作，称为对旋式风机。对旋式风机。这种结构可省去中间及后置固定导叶，
15、涡流损失较小，具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、效率较高的特点。 第二节 通风机类型、构造与主要性能1-集流器 2-前消声器 3-前机壳 4-进气翼 5-电机 6-级叶轮 7-级叶轮 8-出气翼 9-后机壳 10-后消声器注注：对旋风机的电机为防爆型，其安装在主风筒中的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管与大气相通，以达到散热目的。第二节 通风机类型与构造DK40矿用对旋主扇轴流式风机对旋式风机第二节 通风机类型、构造与主要性能通风机的附属装置包括反风装置、防爆门、风峒和扩散器、消音装置等。主风机和这些附属装置总称通风机装置。附属装置的设计施工和施工质量对风机工作风阻、
16、外部漏风以及工作效率等有一定的影响。一、风硐 风硐是主扇和出风井之间的一段联络巷道。风硐通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。风硐设计时应满足：p风硐的断面不宜太小，风速以10m/s为宜，最大不超过15m/s；p风硐的阻力不大于100200Pa。为减小阻力，风硐不宜过长，内壁光滑并保持无堆积物，转弯部分呈圆弧形，安装导流叶片 。p风硐及其闸门等装置，结构要严密以防止漏风。二、扩散器（扩散塔） 无论抽出式还是压入式通风，无论是离心风机还是轴流风机，风机出口都要外接一定长度断面逐渐扩大的构筑物即扩散器。扩散器是通风机出风口外接的一段断面逐渐扩大的风道。 其作用是减少出风口的速压损
17、失，提高通风机有效静压。 第三节 主要通风机附属装置p轴流式风机的扩散器:由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。出口与混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外接扩散器是一段向上弯曲的风道，要求阻力小，出口动压损失小，并且无回流现象。p离心式通风机的扩散器：为长方形，其敞角取8 10，出风口断面(S3)与入风口断面(S2)之比约为34，如图所示。小型离心式风机的扩散器一般用金属板焊接而成，而大型离心式风机和大中型轴流式风机的扩散器一般用砖和混凝土砌筑，各部尺寸应根据风机类型、结构、尺寸和空气动力学特性确定。总的原则是：扩散器的阻力要小，出口总的原则是：扩散器的阻力要小，出口动压小且无回流。动压小且无回流。
18、第三节 主要通风机附属装置三、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。在正常情况下它是气密的，以防止风流短路。 第三节 主要通风机附属装置如图所示，是无提升的通风立井井口的钟型防爆井盖，装有提升设备的井筒一般设铁木结构的井盖门。防爆门要求设计合理、结构严密，围护良好，动作可靠。四、反风装置与功能 规程规定生产矿井主风机必须装有反风装置，要求在10min内能反转矿井风流方向，反风后的风量不小于正常供风的40%。反风的作用是避免灾害扩大和救灾需要。常见的反风
19、方法有专用反风道、备用风机做反风道、风机反转、调节动叶安装角。p 利用专设的反风道反风（可靠且能满足反风的时间和风量要求）轴流式风机反风：轴流式风机反风：如图所示，图A为正常通风时反风门1和2的位置，风机由井下吸风，然后排至大气；若将反风门1、2置于图B中的状态，风流从大气吸入风机内，再经反风道压入井下，井下风流反向。 图A 图 B第三节 主要通风机附属装置离离心心式式通通风风机机的的反反风风：如图所示，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，再从反风门1进入反风道3，经风井压入井下。p利用通风机反转反风：只适用于轴流式风机，将电动
20、机的三相电源线中的任意两相调换使电机反转即可。p调整叶片角度：对于动叶可同时转动的轴流式风机，只要将所有叶片同时偏转一定角度，就可实现矿井风流反向。第三节 主要通风机附属装置p利用备用风机的风道反风两台轴流式风机并排布置，工作风机可以利用另一台备用风机的风道作为“反风道”进行反风。第三节 主要通风机附属装置五、消音装置在通风机内，速度较大的风流与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。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。 消音装置分为主动式与反射式。主动式是
21、吸收声音的能量，反射式是把声能反射回声源。通风机多采用主动式，风流通过多孔材料装成的通道时，其噪音被吸收。为有效降噪，消音板要有足够的厚度，也可制成空心，以节省材料。第三节 主要通风机附属装置第三节 主要通风机附属装置第三节 主要通风机附属装置第三节 主要通风机附属装置第三节 主要通风机附属装置第三节 主要通风机附属装置一、风机性能与工作参数一、风机性能与工作参数1、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。单位为 m3/h,m3/min 或m3/s 。2、风机(实际)全压Ht与静压Hsp 全压Ht:是通风机对空气作功，消耗于每1m3 空气的能量
22、（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。风机出口风流的全压与入口风流全压之差。 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hv，即: Ht=hR+hV,Pap 静压HS :风机全压Ht减去出口动压hV，根据Ht=hR+hV，故有HS=hR=RQ2，即风机静压用于克服管网通风阻力，即有Ht=HS+hV。另外，根据上述定义，显然风机静压也等于风机出口与口静压之差减去入口动压。p 动压hV ：通风机全压中的出口断面动能损失部分为通风机动压。第四节 风机基本理论与特性参数3、通风机的功率p 全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率Nt。计算式：
23、Nt=HtQ103 KWp 静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率NS。计算式：NS=HSQ103 KWp 风机的轴功率：通风机的输入功率N（kW）。计算式： 或 式中 t、 S分别为风机的全压和静压效率。p 电动机的输入功率（ Nm ）： 设电动机的效率为m,传动效率为tr时,则第四节 风机基本理论与特性参数从流体在叶轮中的运动入手，得出外加功率与流体所获得的能量之间的关系。二、离心式风机的基本方程1、流体在叶轮中的运动图中D0为叶轮进口直径，D1、D2为叶片的进出口直径，b1、b2为叶片的进出口宽度，1、2为叶片进出口的安装角（构造角），即叶片进出口的切线与圆周速度反方向线之间的夹
24、角，用于表明叶片的弯曲方向。第四节 风机基本理论与特性参数 流体在叶轮流道中的流动极为 复杂，为运用一元流动理论分析其流动规律，欧拉提出如下理想叶轮：流体通过叶轮的流动为恒定，且可看成是无数层垂直于转轴的流面之综合，层与层间的流面之间的流动互不干扰；叶轮具有无限多叶片，叶片厚度无限薄。因此，流体在叶片间流道作相对流动时，其流线与叶片形状一致，且流体进出叶片流道时，与叶片进出口的几何安装角一致，也即流体进入和流出时无冲击；流经叶轮的流体是理想不可压流体，即在流动过程中，不计能量损失。对上述理想条件，后面用下标对上述理想条件，后面用下标“T T ”来表示。来表示。第四节 风机基本理论与特性参数uw
25、v (a) 圆周运动 （b） 相对运动 （c） 绝对运动 流体在叶轮内的运动示意图体旋转运动叶轮带动流圆 周 运动 ： 速度 称 圆周 速 度用u u表示，u方向为圆 周 切线方向，大小与r和n有关相对运动：速度称相对速度用w w表示，w方向为叶片切线方向；大小与流量流道形状有关作绝对运动对静止机壳绝对运动：速度称绝对速度用v v表示，v = u + w大小方向与u和w有关流 道 运 动流体沿叶轮 第四节 风机基本理论与特性参数 称叶片的工作角（称叶片的工作角（u与与v夹角夹角）。）。 称叶片的安装角（称叶片的安装角（w与与u反方向夹角）。反方向夹角）。约定：下标约定：下标1、2表示叶片表示叶
26、片进口进口、出口出口参数：参数：表示无穷多叶片时的参数。表示无穷多叶片时的参数。由圆周、相对、绝对三速度向量组成的向量图，称速度三角形。vwavr vnu v = u + w = vr + vn v可分为两可分为两个垂直分量个垂直分量vr径向速度径向速度vn 切向速度切向速度图中图中速度三角形的求作：速度三角形的求作：求出求出 u 、vr、 后，即可按比例画出速度三角形。后，即可按比例画出速度三角形。（1）圆周速度u：（2）径向速度vr：u = Dn 60vr=QT F（m/s）（m/s）（F是一个环周的面积，可近似认为是半径r处的叶轮宽度b为母线绕轴心旋转一周形成的曲面，即F=e D b，e
27、为叶片排挤系数，反映叶片厚度对流道过流断面的遮挡程度）式中：式中：D 叶轮直径叶轮直径 m； n 转速，转速，r/min； QT 理论流量，理论流量，m3/s； F 垂直于垂直于vr 的过流断的过流断面面积面面积 b 叶片宽度，叶片宽度，m； 2、速度三角形及其计算第四节 风机基本理论与特性参数vn1T vr1T 导出动量矩变化的引证图r1r2 动量矩定理：在定常流中，单位时间内，流体质量的动量矩变化等于作用在该流体上的外力矩。叶轮进口1处，单位时间内流体的动量矩为：QTvn1Tr1叶轮出口2处，单位时间流体的动量矩为：QTvn2Tr2故，动量矩的变化率为：QT（r2 vn2T - r1 vn
28、1T）（等于外力施加在叶轮转轴上的力矩M，即有M=QT（r2 vn2T - r1 vn1T）vr2T vn2T 第四节 风机基本理论与特性参数3、欧拉方程空气进入理想叶轮后，叶轮从电机驱动轴获得能量，并向空气供给能量，且该能量全部被空气获得。但这种能量与进出口的各速度之间如何关联？可以运用动量矩定理。即：质点系对某转轴的动量矩的时间导数（即时间变化率）等于作用在该质点系的外力对该轴产生的力矩M。注意到外力矩M乘以（M）正好是施加在转轴上的功率N= M。而在理想条件下，叶轮单位时间对气体做的功N全部转化为气体的能量，即： N= QT HtT ，则有：N= M= QT HtT =QT（r2 vn2
29、T - r1 vn1T） = QT（u2T vn2T -u1T vn1T）注意上式中已利用了u=r 。上述即是理想条件下，单位体积空气的能量增上述即是理想条件下，单位体积空气的能量增量与空气在叶轮中运动之间的关系式，即欧拉方程。量与空气在叶轮中运动之间的关系式，即欧拉方程。但注意到：1）上述分析并未涉及空气在叶轮流道中途的运动，因而风机全压仅与进出口的速度有关，而与流动过程无关；2）只要进出口的速度三角形相同，则风机的理论全压就相等。第四节 风机基本理论与特性参数4、欧拉方程的修正问题：上述推导是在理想条件下进行的，即流道中任一点的相对速度w都是沿着叶片的切线方向（均匀相对流），但实际叶片数有
30、限时，对流束的约束减弱，因而由于惯性产生的轴向相对涡流运动。因此，因此风机的理论全压有所降低。涡流运动使同一半径的圆周上的的相对速度w分布不均匀，作用在转轴上，形成阻力矩，同时在叶片出口处，相对速度将朝旋转的反方向偏离切线，即原有的切向分速度减小到vn2T。同样地，在叶片进口处，相对速度w将朝向叶轮转动方向偏移，从而使进口切向速度分量增加到vn1T。第四节 风机基本理论与特性参数由于上述涡流的影响，风机全压将会降低为有限叶片情况下的 HtT ，这种变化目前只能采用涡流修正系数K=0.750.85（1）来加以修正，即：HtT=KHtT =K (u2T vn2T -u1T vn1T） （1）或者写
31、为：HtT= (u2T vn2T -u1T vn1T） （2）注：上述两式表达了实际叶轮工作时，理论上空气所能获得的能量大小，但上述尚未考虑由于流动损失引起风机全压的降低，上述仅仅考虑的是叶片数上述尚未考虑由于流动损失引起风机全压的降低，上述仅仅考虑的是叶片数有限从而导致相对涡流产生的影响。有限从而导致相对涡流产生的影响。5、空气获得能量HtT的组成为说明HtT的组成以及风机全压中动压和静压所占的比例，可以将速度三角形按余弦定理展开得到：第四节 风机基本理论与特性参数两式相减，并利用（1）或（2）式，得到：式中第第三三项项是是单单位位体体积积空空气气的的动动能能增增量量，在风机全压相同的情况下
32、，我们希望动能项不宜过大。前前两两项项是是全全压压中中的的静静压压增增量量，其中第一项是单位体积空气在叶轮旋转时所产生的离心力做的功L，使空气从进口到出口产生一个向外的静压能增量。第二项是由于叶片间流道展宽，以至相对速度w降低而获得的静压能增量，表明了空气经过叶轮时动能转化为静压能的多少，一般由于相对速度变化不大，故该增量较小。第四节 风机基本理论与特性参数三、叶型对风机性能的影响对对（2 2），如如果果叶叶片片流流道道进进口口处处的的切切向向速速度度vn1T = v1 cosa1=0=0，则则由由（2 2）可可以以使使风风机机全全压压HtHtT T达达到到最最大大值值。为为此此，在在风风机机
33、设设计计时时，总总是是使使进进口口绝绝对对速速度度v1 与与圆圆周周速速度度u1之之间间的的工工作作角角a1=90度度，这这样空气按径向进入叶片流道，样空气按径向进入叶片流道，此时（2）变为：HtT= u2T vn2T （3）因此，上式所表达的风机全压最大值与出口的安装角 2的关系是什么？也即 2对风机全压最大值的影响如何？以叶片出口的速度三角形来讨论上述问题。第四节 风机基本理论与特性参数对以叶片出口的速度三角形，显然有：vn2T =u2T -vr2Tctg 2代入（3）式，即有： （4）第四节 风机基本理论与特性参数显然，如果叶轮直径固定不变且在相同的转速下，叶片出口安装角2对风机全压的理
34、论值有直接的影响。三种不同的出口安装角 2时，叶轮叶型如图所示， 后倾式 径向式 前倾式径向式（2=90)：ctg2=0,后倾式（20,前倾式（290): ctg2R,等效曲线与风阻曲线的交点即工况点位于A点以上，Q=Q-Q0，则表示串联有效；p R=R工况点与A点重合，Q=Q-Q=0， 则串联无增风；p R=R” R,工况点位于A点以下，Q=Q”-Q”R时，两台风机方可进行串联，且串联增风量取决于管网风阻大小。 注：如果是两台特性曲线相同的风机串联以及风机与自然风压的串联工作情况，也可作类似分析。由于自然风压的影响，因而矿井总进风量一年四季可以是变化的，有些矿井的总进风量可能相差较大，因此可
35、以利用自然风压，以节约电力消耗，当进风量不足时则需要提高主扇能力。 二、通风机的并联工作并并联联工工作作的的目目的的是是增增加加通通风风网网路路中中的的风风量量。通风机并联工作可分为两台通风机在同一井口并联工作和两台通风机分别在井田两翼的两个井口上并联工作两种情况。前者叫做集中并联集中并联，后者叫做对角并联对角并联。 集中并联分为：型号相同的两台通风机并联工作和型号不同的两台通风机的并联两种情况。满足：H = H1 = H2 、Q = Q1 + Q2 第六节 通风机的联合运转1、两台型号不同的通风机并联工作p等效特性曲线：风压相等，风量相加的原则。p工况分析：用并联等效风机产生 的风量Q与能力
36、较大风机 的F1单独工作产生风量Q1 之差来分析。第六节 通风机的联合运转QRMM1M2M1Q=Q1+Q2Q1Q1Q1RR”H+A临界点Q=Q1QQ2MM”+等效曲线与能力较大的风机曲线交点，临界点A，R为临界风阻： 1) 当工作风阻R0，并联有效； 2)当工作风阻R=R时，工况点与A点重合， Q=Q-Q10，并联增风无效；3)当工作风阻R R时，工况点位于A点左上侧， Q=Q-Q10，并联有害。p结论1) 风机并联工作适用于因风机能力小（且风阻较小）导致风量不足的管网；2) 风压特性曲线相同的风机并联工作较好；3)、并联等效特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的增风效果；4)并联工作的任
37、务是增加风量， 用于风机能力小，保证按需供风。第六节 通风机的联合运转注：轴流式风机特性曲线存在马鞍形区段，因而等效曲线在较小风量时比较复杂，当管网风阻较大时，可能存在不稳定工作的情况；为为保保证证联联合合工工作作的的稳稳定定性性，应应遵遵守守如如下下规规定定：在在较较小小通通风风机机的的静静压压特特性性曲曲线线上上，取取其其最最大大静静压压值值的的0.90.9倍倍处处的的BB点点，引引平平行行线线与与联联合合特特性性曲曲线线I+III+II交交于于B B，B B点点即即为为联联合合工工作作时时工工况况点点的的上上限限，而而其其下下限限必必须须保保证证：较较大大通通风风机机的的效效率率大大于于
38、0.60.6，较较小小通通风风机的效率大于机的效率大于0.50.5。在通风机并联工作时，也应尽可能地选用两台型号相同的通风机。第六节 通风机的联合运转3、对角并联 两台不同型号风机F1和F2的特性曲线分别为、，各自单独工作的管网分别为OA（风阻为R1）和OB（风阻为R2），共同工作于公共风路OC（风阻为R0）。p 分析：先将两台风机移到O点，方法是按等风量条件下用风机F1的风压减去风路OA的的阻力，分别得到风机F1为OA服务后以及F2为OB服务后的剩余特性曲线和；这样就变成了等效风机F1和F2集中并联于O点为公共风路OC服务；再按风压相等风量相加原理求得两等效风机集中并联的特性曲线；第六节 通
39、风机的联合运转ACBF1F2R1R0R2OCF1F2ABOIIIIR1R2IIR0Q0M1M2M1M2Q1Q2QHH1H2第六节 通风机的联合运转特性曲线 与风路OC的风阻R0曲线交点M0，由此可得OC风路的风量Q0；过M0作Q轴平行线与特性曲线和分别相交于M1和M2点；过M1和M2点作Q轴垂线与曲线和相交于M1和M2，此即在两个风机的实际工况点，其风量分别为Q1和Q2。显然Q0=Q1+Q2。p 结论：每个风机的实际工况点M1和M2，既取决于各自风路的风阻，又取决于公共风路的风阻。IIIM0三、并联与串联工作的比较1、分析：以两台型号相同的离心式风机为例，设两台风机的特性曲线均为I，串联时等效
40、曲线为II，并联时等效曲线为III。N-Q为其功率特性曲线，R1、R2和R3为三条不同的风阻曲线，II与III的交点为B。第六节 通风机的联合运转p当风阻R2 通过B点时，因两者增风效果相同（两者实际工况点分别为 MI 和 MII），但串联功率NS大于并联功率NP ，即Q并=Q串，NS NP 。因此采用并联较合理，p当风阻为 R1 时，采用并联较合理，因Q并Q串，N串 N并。p当风阻为 R3 时，则串联比并联增风效果好，因Q串Q并 ， N串 N并。2、 结论：p并联适用于管网风阻较小，但因风机能力小导致风量不足的情况；p风压相同的风机并联运行较好；p轴流式风机并联作业时，若风阻过大则可能出现不稳定运行。因此轴流式风机并联工作时，除要考虑并联效果外，还要进行稳定性分析。第六节 通风机的联合运转
