矿井通风与安全-通风网络图及风量分配.doc

教学模块Ⅲ 通风网络图及风量分配 3.1 矿井通风网络中风流基本规律与风量分配　 矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。由若干风道和交汇点构成的通风系统，是由线、点及其属性组成的，称为通风网络。通风系统中各井巷分配的风量大小及其方向遵循一定规律。在全矿井的风网中风量分配有两种，一是按需分配，二是自然分配。前一种是根据井下各个用风地点的实际需要进行分配的方法，为了保证这种分配，必须采取一系列的控制措施，井下大部分网络中的风量是用这种方法进行分配的。后一种是取决于通风网络中各网络的风阻比例关系，不加控制任风量自然地进行分配的方法，这种分配方法多半用于矿井的进风和回风通风网络中，但必须在保证井下各个用风地点实现按需分配风量的前提下进行。 　　　 3.1.1 风网的基本术语和形式 3.1.1.1 通风网络的基本术语 矿井通风网络：用直观的几何图形来表示通风网络就得到通风网络图。 对通风网络进行分析时，常用到以下一些术语： 1．节点 是指两条或两条以上分支的交点。每个节点有惟一的编号，断面或支护方式不同的两条风道，其分界点有时也可称为节点。 2．分支(边、弧) 是两节点间的连线，在通风网络图上，每条分支可有一个编号，称为分支号，用单线表示分支。其方向即为风流的方向，用箭头表示，箭头自始节点指向末节点。若分支并不表示实际井巷，如连接进、回风井口的地面大气分支，则称为伪分支，常用虚线表示，由扇风机出口到进风井口的一段a—a。 3．路(通路) 是由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路，即某一分支的末节点是下一分支的始节点。 4．回路和网孔 是由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路，其中有分支者叫基本回路，简称回路，无分支者叫网孔。 5．生成树 它包括通风网络中全部节点和不构成回路或网孔的一部分分支。每一种通风网络都可选出若干生成树。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树枝。 3.1.1.2 矿井通风网络图 通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置与分支线的形状可以任意改变，因此网络图的形状可以千变万化。目前常用的网络图是曲线形状的网络图，如图6—1—1（Ｂ）所示。《规程》第120条规定矿井必须绘制全矿井的通风网图。 由于通风网络图能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算的基础，因此这种图是分析通风问题和搞好通风工作不可缺少基础技术资料。 绘制通风网络图一般按以下步骤进行： 　　首先在通风系统图上，沿着风流方向依次对井巷的交汇点上特定的节点编号，作为确定通风网络图上每个节点顺序号的根据。有时可把空气能量相近的、距离较近及阻力很小几个节点合成一个节点，以简化风网图。风网图中的分支是无尺寸的单线条，有时要在每条分支上分别注明风阻、风量和风压值，用不同的箭头区分开按需分配和自然分配的风流，必要时还可把某个局部地区的若干分支并为一条合成分支，而在合成分支上注明该地区的的总风阻、总风量和总风压。例如下一章图6—1—1之（Ｂ）所示的风网图，就是根据6—1—1之（Ａ）所示的通风系统图绘制出来的。 绘制网络图要注意以下原则： (1)用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边(进风井口节点位于最下 部)，回风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部； 　　(2)分支方向(除地面伪分支外)基本都应由下至上； (3)分支间的交叉尽可能少； (4)网络图总的形状基本为“椭圆”形； 3.1.2 通风网络中风流的普遍规律 风流在通风网络中流动时，遵守质量守恒和能量守恒定律，即克希荷夫(Kirchhoff)律。这些规律对于任何形式的通风网络，无论其中的风量是按需分配还是自然分配，都能适用故名普遍规律。 3.1.2.1 风量平衡定律 据据质量守恒定律，在单位时间内流入一个节点的空气质量，等于单位时间内流出该节点的空气质量，由于在一个节点范围内的空气单位质量不变，故可用空气的体积流量(即风量)来代替空气的质量流量。 　　若不考虑风流密度的变化，则流人与流出某节点的各分支的体积流量(风量)的代数和等于零，即 Qi＝0 　　　　　　　　　　　　(5—2—1) 如图5—2—1所示，当不考虑风流密度变化时，图中节点4处的风量平衡方程为 将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如图5—2—2所示，回路2—4—5—7—2的各邻接分支的风量满足如下关系： 3.1.1.2 能量平衡定律 如图5—2—3中，在闭合回路1—2—3—4—5—6—1中，设风机风压Hf，自然风压HN，分支1、2、3、4、5的阻力分别为h1、h2、h3、h4、h