通风动力
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矿井通风与安全(中国矿业大学课件)第四章通风动力
根据具体要求和环境，设计通风 系统的布局和组件。
优化
通过模拟和优化算法，提高通风 系统的效率和性能。
测量
使用空气流量计和压力计等设备， 监测和评估通风系统的运行状况。
矿井通风动力管理的必要性和挑战
有效管理通风动力对于确保矿井的安全和高效运行至关重要。然而，管理挑战包括人员培训、设备维护和监测 系统的建立。
矿井通风动力的分类和特点
自然通风
利用自然气流，适用于小型 矿井和开放式工作场所。
机械通风
通过风机和风道系统，更适风
结合自然通风和机械通风的 优点，综合应用于不同矿井。
矿井通风动力系统的组成
1 风机
通过旋转叶片产生气流。
3 风门和调节阀
控制气流的流量和分布。
2 风道
将气流引导到矿井各个区域。
4 排风系统
将废气排出矿井，保持空气质量。
矿井通风动力的计算方法和参数
1
风量计算
根据矿井的大小、工作环境和需求，计算所需的风量。
2
风速计算
确定适当的风速，以保证空气的流动和气体的分散。
3
风压计算
计算风道和风门的适当压力，以维持稳定的气流。
矿井通风动力系统的设计和优化
设计
矿井通风与安全
在这个课堂上，我们将学习矿井通风动力的重要性、定义和基本原理，以及 实际应用中的分类、组成、计算方法、设计和优化。
通风动力的重要性
矿井通风动力是确保矿井安全运行的关键因素之一。它不仅能提供新鲜空气，还可以排除有害气体和煤尘，有 效预防火灾和爆炸。
通风动力的定义和基本原理
通风动力是通过排风和送风系统，控制气体的流动和分布。它基于流体力学 原理，包括压力差、速度和阻力等概念。
第三章 通风动力
Htd =Ht- hks
（3-13）
通风机装置静压Hsd因扩散器的结构形式和规格不同而有 变化，严格地说：
Hsd=Ht-（hks+hdk）
（3-14）
三、通风机相似定律
与类型特性曲线
1．通风机相似理论的作用
一、在设计新产品时，为了减少制造费用和试验费用， 需将原型泵与通风机缩小为模型，进行模型试验以验 证其性能是否达到要求； 二、在现有效率高、结构简单、性能可靠的通风机资 料中，选一台合适的作为模型，按相似关系对该型号 通风机进行设计，使得计算简单、性能可靠；
（2）运动相似。指两台通风机各对应点上的同名速 度方向相同，速度之比相等，即各对应点上的速度三 角形相似。
v1 A v1B v1C v1D v y1 D1n1 v2 A v2 B v2C v2 D v y 2 D2 n2
• （3）动力相似。指两台通风机过流部分对应点上的 流体质点所受的各同名力的比值相等，方向相同。 这些同名力有：惯性力、黏滞力、重力和压力。要 使这四种力同时满足相似条件，一般不易办到。实 际上，通风机运行时通常雷诺数很大，一般只考虑 风流压力的比值相等即可。
2．密度差形成自然风压的影响因素 • （1）某一回路中两侧空气柱的温差。
• （2）与大气温度或密度不等的有限空间高度。 当两侧空气柱温差一定时，自然风压与回路最高 与最低点（水平）间的高差z成正比。
• （3）空气成分、湿度和大气压力。
H N f ( z ) f [ (T , p, R, ) z ]
（3-5）
第二章 通风动力
• 第一节 自然通风动力（掌握） • 第二节 通风机械类型及构造原理 • 第三节 通风机实际特性曲线（掌握） • 第四节 通风机附属装置及设施 • 第五节 通风机合理工作范围及工况点调节 （掌握）
《通风动力》课件
《通风动力》PPT课 件
目录
• 绪论 • 通风理论基础 • 通风系统设计 • 通风系统优化 • 通风系统应用
01
绪论
课程简介
01
02
03
通风动力
是一门研究通风（通风， 气流、通风系统、通风装 置等）和动力学的交叉学 科。
主要内容
涉及通风的基本原理、通 风系统的设计、通风装置 的性能分析以及通风在各 个领域的应用等。
应用前景展望
• 随着环境保护意识的不断提高和技术的不断进步，通风系统的 应用前景将更加广阔。未来，通风系统将更加注重节能、减排 和智能化发展，如采用先进的传感器和控制系统，实现智能调 节和优化运行，提高能源利用效率和排放控制水平。同时，随 着可再生能源的推广和应用，通风系统将在新能源领域发挥更 加重要的作用，如太阳能、风能等新能源设备的散热和通风需 求将更加广泛。
THANKS
感谢观看
参数调整
通过调整通风 系统的参数，如 风速、风量、气流组织等，以 实现系统性能的优化。
控制策略改进
采用先进的控制策略，如模糊 控制、神经网络控制等，以提 高系统的动态特性和稳定性。
仿真与实验验证
利用计算机仿真和实验验证的 方法，对提出的优化方法进行
评估和改进。
优化实例
1 2 3
某钢铁企业车间通风 系统优化
设计流程
01
02
03
04
需求分析
根据建筑的使用功能、人员数 量、环境要求等因素，分析通
风系统的需求。
方案设计
根据需求分析结果，设计通风 系统的方案，包括系统类型、
设备选型、气流组织等。
施工图设计
根据方案设计结果，绘制详细 的施工图纸，包括平面图、系
目录
• 绪论 • 通风理论基础 • 通风系统设计 • 通风系统优化 • 通风系统应用
01
绪论
课程简介
01
02
03
通风动力
是一门研究通风（通风， 气流、通风系统、通风装 置等）和动力学的交叉学 科。
主要内容
涉及通风的基本原理、通 风系统的设计、通风装置 的性能分析以及通风在各 个领域的应用等。
应用前景展望
• 随着环境保护意识的不断提高和技术的不断进步，通风系统的 应用前景将更加广阔。未来，通风系统将更加注重节能、减排 和智能化发展，如采用先进的传感器和控制系统，实现智能调 节和优化运行，提高能源利用效率和排放控制水平。同时，随 着可再生能源的推广和应用，通风系统将在新能源领域发挥更 加重要的作用，如太阳能、风能等新能源设备的散热和通风需 求将更加广泛。
THANKS
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参数调整
通过调整通风 系统的参数，如 风速、风量、气流组织等，以 实现系统性能的优化。
控制策略改进
采用先进的控制策略，如模糊 控制、神经网络控制等，以提 高系统的动态特性和稳定性。
仿真与实验验证
利用计算机仿真和实验验证的 方法，对提出的优化方法进行
评估和改进。
优化实例
1 2 3
某钢铁企业车间通风 系统优化
设计流程
01
02
03
04
需求分析
根据建筑的使用功能、人员数 量、环境要求等因素，分析通
风系统的需求。
方案设计
根据需求分析结果，设计通风 系统的方案，包括系统类型、
设备选型、气流组织等。
施工图设计
根据方案设计结果，绘制详细 的施工图纸，包括平面图、系
3矿井通风动力
第三章 矿井通风动力矿井通风动力是克服通风阻力、保证井巷空气连续不断地流动的能量或风压，有通风机提供的机械风压和由自然条件生成的自然风压两种。
第一节 自然通风一、自然风压及其特性自然风压是由于空气热湿状态的变化在矿井中产生的一种自然通风动力，其数值为以矿井风流系统的最低、最高标高点为界，两侧空气柱作用在底面单位面积上的重力之差。
在此重力差的驱动下，较重的一侧的空气向下流动，较轻的一侧的空气向上流动，即可形成空气的自然流动。
如图3-1-1所示矿井，0-4水平以上，大气的重力是相同的，矿井中空气的重力差是在0-4至2-3之间形成的。
左侧空气柱作用在底面单位面积上的重力为：120101gdz gdz ρρ+⎰⎰，Pa右侧空气柱作用在底面单位面积上的重力为：324gdz ρ⎰， Pa则矿井的自然风压为： 123012014n H gdz gdz gdz ρρρ=+-⎰⎰⎰ ， Pa （3-1-1） 以上式中0z 、1z 、2z 分别为各段的垂直高度，201=z z z +，m ；g 重力加速度，2s m ；0ρ、1ρ、2ρ 分别为各段空气密度分布，3m kg ； N H 为矿井自然风压，Pa 。
如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则矿井通风系统可视为一个通风回路1-2-3-4-0-1（其中大气中的4-0-1段为假想的风路），则自然风压值为gdz ρ沿此闭合回路的积分： n H gdz ρ=⎰ ， Pa （3-1-2）（3-1-1）、（3-1-2）式是矿井自然风压的基本计算公式。
图3-1-1自然风压原理图完全依靠自然风压进行的通风，称为自然通风。
自然风压受地面气候影响，冬夏两季较大，春秋较小，甚至趋近于零，而且夏季自然风压的方向可能与冬季相反。
因此自然风压通风不稳定，难以保证矿井安全生产。
我国一些山区平硐开拓的矿井，冬季自然通风的作用较强．但是到了夏天，经顶部采空区和通道下贯的自然通风设也相当大，往往扰乱原来拟定的通风系统。
第8次课 矿井通风动力(1)
• 1、自然风压：因二井筒平均温度，平均
密度和重力的不同，二井筒空气柱作
用在某一水平面单位面积上的重力差
• 2、自然风压形成的原因
5
冬季时：
0
夏季时：
2
5
HN 0 1gdZ 3 2gdZ 1
• 如果把地表视为断面 1 dZ
无限大，风阻为零的 2
2
dZ
4Z
3
假想风路。则 HN gdZ
• （1）设专用反风道反风 抽出轴流式风机利用反风道反风 正常通风时：风门1、7、5处于水平位置；反风时：风门如 图所示，新风流为1-7-2-3-5-6-回风道-井下 离心式抽出式风机利用专用反风道反风 正常通风时：风门1、2均在实线位置；反风时：风门1、2在 需线处
设专用反风道反风的优缺点 优点：反风后风机性能不变，维持正常风量，符合
1m3空气的能量（ N • m / m3 或Pa)。扇风机的全压等于风
机出口全压与入口全压之差，在没有自然风压的情况下，
全压 Ht 用以克服管网通风阻力 HR及风机出口动能损失 HV 即： Ht = HR + HV – 4）扇风机的静压H S ：克服管网阻力的风压称为扇风机的静 压 H S= HR =RQ 2 – 5）扇风机的有效功率 Nt ：指扇风机的输出功率，又称空气
– 4）轴流风机的叶片安装角不太大时，在稳定工作段内，功率随Q增大而减少，所 以轴流风机在风阻最小时启动，以减小启动负荷
• 4、矿用扇风机的型号
– 1）矿用离心式扇风机的型号：G4-73、K4-73、4-72-11、4-62等
–2）矿用轴流式风机型号 –目前我国生产的主要轴流式风机：1K58、2K58、GAF
– 集中并联 – （1）二台风压特性曲线不同风机并联作业：二风机的吸风口（或出风
TF04矿井通风动力
第四章 矿井通风动力
第一节 自然风压
一、 自然风压及其形成和计算
1、自然通风
由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的
平均温度较低，平均 空气密
0
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。
1 ρ1 dz
夏季：相反。
w2
c2
β2
u2 c2u
w2
β2
c2
u2
w2
β2
c2
u2
离心式风机可分为：前倾式（β2>90º)、径向式（β2=90º)和后倾式 （β2<90º)三种。
β2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。
2、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。
离心式通风机和轴流式通风机。 一、离心式通风机的构造和工作原理 1、 风机构造。
离心式通风机一般由：进风口、工作轮（叶轮）、螺形机壳和扩 散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。 吸风口有：单吸和双吸两种。
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β2表示。
Ht = |h4|—hv4+hRd+hv6
若忽略 hRd 不计，则 Ht≌ |h4|—hv4+ hv6
第一节 自然风压
一、 自然风压及其形成和计算
1、自然通风
由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的
平均温度较低，平均 空气密
0
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。
1 ρ1 dz
夏季：相反。
w2
c2
β2
u2 c2u
w2
β2
c2
u2
w2
β2
c2
u2
离心式风机可分为：前倾式（β2>90º)、径向式（β2=90º)和后倾式 （β2<90º)三种。
β2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。
2、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。
离心式通风机和轴流式通风机。 一、离心式通风机的构造和工作原理 1、 风机构造。
离心式通风机一般由：进风口、工作轮（叶轮）、螺形机壳和扩 散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。 吸风口有：单吸和双吸两种。
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β2表示。
Ht = |h4|—hv4+hRd+hv6
若忽略 hRd 不计，则 Ht≌ |h4|—hv4+ hv6
第8次课 矿井通风动力(1)
第8次课一、通风动力1、矿井通风动力：所受通风阻力的能量或压力。
2、通风动力的种类：然风压。
3、机械通风：4、自然通风：二、自然风压1、自然风压：的不同，的重力差2、自然风压形成的原因冬季时： 夏季时：则3、小结12) 3) 每一矿井必须采用机械通风251203N H gdZ gdZρρ=-⎰⎰N H gdZ ρ=⎰Ñ4、自然风压的影响因素1）矿井最低水平以上两侧空气柱的温差是影响H N 的主要因素。
2）空气成分和温度影响空气密度，对自然风压H N 有一定影响。
3）自然风压H N 与进回风井的高差、进回风井平均密度差成正比。
4）扇风机影响自然风压HN 大小与方向 5、自然风压计算方法 1）间接测算法试中： —分别为最低水平以上左右两侧空气柱的平均密度 2）直接测定法自然风压可通过主扇停转时直接测定3）停开主扇测算法 对于单一风机工作系统试中：R —矿井总风阻，N.S 2/m 8(kg/m 7)1m ρ2m ρN H gdZρ=⎰Ñ12()N m m H gZ ρρ=-H S—扇风机的静压，P a5、自然风压的利用1）新井设计时，应使自然风压与机械风压的作用方向一致。
（增加进回井的标高差，进风井布置在阴凉处）举例：虎头要塞2）根据自然风压变化规律，适时调整风扇工况点，保证风量同时，节约能源。
3、在多井口通风的山区，尤其是高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或风流反向而发生事故。
4、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压，表土施工、主副井与风井贯通时可以利用自然通风；有条件时可以利用钻孔构成风路，形成自然风压通风。
5、利用自然风压做好非常时期通风，如风机有问题时,制定应急救援预案时要注意这点三、通风机类型及构造(一) 矿用通风机（煤矿之肺）分类1、按服务范围的不同分为主要扇风机（主扇）：服务于全矿或矿井的某一翼辅助通风机（辅扇）：用于矿井通风网路的某一分支(采区划工作面)，帮助主扇工作，保证分支所需风量局部通风机（局扇）：服务于掘进巷道。
第四章通风动力1
1
本章目录
❖ 第一节 自然风压 ❖ 第二节 矿用通风机 ❖ 第三节 通风机的特性 ❖ 第四节 矿井反风技术 ❖ 第五节 矿井中通风机风压与通风阻力的关系 ❖ 第六节 通风机的性能试验
2
第一节 自然风压
❖ 一、自然风压的产生 ❖ 1.自然风压的产生 ❖ 矿井产生自然风压的原因是由于矿井进风井筒与出风井筒的空气柱的重
6
第二节 矿用通风机
❖ 一、矿用通风机分类
❖ 1.按照通风机构造分类
❖ 按照通风机构造不同，可分为离心式通风机与轴流式通风机两类。两种类型的通 风机在煤矿中均被广泛使用。
❖ 煤矿常用离心式通风机有4-72-11型、G4-73-11型和K4-73-01型等。它们的主要 部件包括叶轮、机壳、进风口和传动部分。一般来讲，离心式通风机结构简单， 维护方便，效率较高，运转可靠平稳，噪音较低，便于调节通风机的工作点。
❖。
5
❖ 三、自然风压对矿井通风的影响 ❖ 采用机械通风的矿井，随着一年四季气温的变化，
同样会因为自然风压的变化而引起井巷风流的风 量发生变化，有的甚至造成井巷风流停滞或风流 反向，由此可能引发矿井通风安全方面的严重事 故。在矿井通风管理上，应特别注意自然风压对 矿井通风的影响，预防自然风压使井巷风流反向。 ❖ 在矿井通风设计和管理上，还要充分利用自然风 压来帮助矿井通风。尽可能采取措施，扩大进、 回风侧空气柱的重力差。
❖ （9）因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转时，必须制定停风措施。变电所或
电厂在停电以前，必须将预计停电时间通知矿调度室。主风的目的，必须使井巷中的 空气不断地流动，空气在井巷流动过程中会 遇到矿井通风阻力，克服矿井通风阻力的能 量或压力称为矿井通风动力。矿井通风动力 可以由机械设备和自然条件产生，由通风机 产生的风压称为机械风压；由机械风压克服 矿井阻力进行通风的叫机械通风。由矿井自 然条件产生的风压称为自然风压；由自然风 压克服矿井阻力进行通风的叫自然通风。
本章目录
❖ 第一节 自然风压 ❖ 第二节 矿用通风机 ❖ 第三节 通风机的特性 ❖ 第四节 矿井反风技术 ❖ 第五节 矿井中通风机风压与通风阻力的关系 ❖ 第六节 通风机的性能试验
2
第一节 自然风压
❖ 一、自然风压的产生 ❖ 1.自然风压的产生 ❖ 矿井产生自然风压的原因是由于矿井进风井筒与出风井筒的空气柱的重
6
第二节 矿用通风机
❖ 一、矿用通风机分类
❖ 1.按照通风机构造分类
❖ 按照通风机构造不同，可分为离心式通风机与轴流式通风机两类。两种类型的通 风机在煤矿中均被广泛使用。
❖ 煤矿常用离心式通风机有4-72-11型、G4-73-11型和K4-73-01型等。它们的主要 部件包括叶轮、机壳、进风口和传动部分。一般来讲，离心式通风机结构简单， 维护方便，效率较高，运转可靠平稳，噪音较低，便于调节通风机的工作点。
❖。
5
❖ 三、自然风压对矿井通风的影响 ❖ 采用机械通风的矿井，随着一年四季气温的变化，
同样会因为自然风压的变化而引起井巷风流的风 量发生变化，有的甚至造成井巷风流停滞或风流 反向，由此可能引发矿井通风安全方面的严重事 故。在矿井通风管理上，应特别注意自然风压对 矿井通风的影响，预防自然风压使井巷风流反向。 ❖ 在矿井通风设计和管理上，还要充分利用自然风 压来帮助矿井通风。尽可能采取措施，扩大进、 回风侧空气柱的重力差。
❖ （9）因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转时，必须制定停风措施。变电所或
电厂在停电以前，必须将预计停电时间通知矿调度室。主风的目的，必须使井巷中的 空气不断地流动，空气在井巷流动过程中会 遇到矿井通风阻力，克服矿井通风阻力的能 量或压力称为矿井通风动力。矿井通风动力 可以由机械设备和自然条件产生，由通风机 产生的风压称为机械风压；由机械风压克服 矿井阻力进行通风的叫机械通风。由矿井自 然条件产生的风压称为自然风压；由自然风 压克服矿井阻力进行通风的叫自然通风。
第三章 通风动力 1
3.η — Q：效率与风量特性曲线 通过各工况点所测 得的风量、风压和 轴功率，运用 HQ N 1000 分别计算出各对应 工况点的效率，并 绘图。
4. 通风机特性曲线
通常把三条特性曲线 画在同一坐标图上，统 称为通风机特性曲线。
p/Pa
—L
N/kW
/%
根据风机的特性曲线， 只要已知风量、风压、 功率、效率中的任意一 个值，就可以找到风机 工作点的其他参数。
几种不同叶片形 式的叶轮其性能比 较（重点）： （1）从气体获得压 力看，前向式叶轮 最大，径向式叶轮 稍次，后向式叶轮 最小。 （2）从效率观点看， 后向式叶轮效率最 大，径向式叶轮居 中，前向式叶轮效 率最低。
（3）从结构尺寸 看，当风量和转速 一定时，在达到相 同的风压前提下， 前向式叶轮直径最 小，径向式叶轮直 径稍次，后向式叶 轮直径最大。 （4）从风机噪声 方面看，前向式叶 轮噪声最大，径向 式叶轮适中，后向 式叶轮的噪声较小。
1. H — Q：风压与风量特性曲线 在实际应用 中，均采用实验 方法测得数据。 在通风机入口处 设置一风量调节 阀，用阀门调节， 以获得某一型号 的风机在一定的 转速下不同工况 点的风量和相对 应的风压值。
2. N — Q：功率与风量特性曲线
在测定不同风量 下风压值的同时， 测出不同风量时所 消耗的轴功率N， 然后在风量为横坐 标，轴功率为纵坐 标，用平滑曲线连 接起来，得到风机 的N—L特性曲线。
2.选择应注意的问题（重点） （1）注意风机实际使用工况点是否与该风机标准 工况相同，如果使用条件不相符时，必须对原风 机的性能参数进行换算；
（2）选择风机时，应尽可能选用新型的、高效的 风机，并使所选风机的实际工况点尽可能接近最 高效率点，但必须在该风机的经济使用范围内工 作；
矿井通风第四章矿井通风动力
矿井通风
贵州大学
第四章 通风动力
4.1 自然风压 4.2 通风机类型和构造 4.3 通风机特性曲线 4.4 通风机联合运转 4.5 通风机设备选型 4.6 通风机性能测定
通风动力基本概念
机械风压 由通风机造成的能量差
自然风压 由矿井自然条件产生的能量差
机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，用以克服矿井 的通风阻力，促使空气流动
自然风压特性
（3）主要通风机工作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。
（4）地面大气压、空气成分和湿度影响空气的密度， 因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。
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 1-动轮；2-蜗壳体；3-扩散器；4-主轴；5-止推轴
出。
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
动轮1由若干个叶片构成，在主轴4带动下旋转。 前导器7（有的通风机没有前导器）用来调节风流进入主
Z( 01 02) R 12 ht4Z( 02 34) R24
Z( 01 02) R12 hfsZ( 02 34) R24
立井0-2风流停滞： Z( 01 02) R 12 ht4Z( 02 34) R 24
Z( 01 02) R 12 hfsZ( 02 34) R24
h n 0 2 4 h n 0 1 2 4 Z (0 20 1 )
贵州大学
第四章 通风动力
4.1 自然风压 4.2 通风机类型和构造 4.3 通风机特性曲线 4.4 通风机联合运转 4.5 通风机设备选型 4.6 通风机性能测定
通风动力基本概念
机械风压 由通风机造成的能量差
自然风压 由矿井自然条件产生的能量差
机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，用以克服矿井 的通风阻力，促使空气流动
自然风压特性
（3）主要通风机工作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。
（4）地面大气压、空气成分和湿度影响空气的密度， 因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。
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 1-动轮；2-蜗壳体；3-扩散器；4-主轴；5-止推轴
出。
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
动轮1由若干个叶片构成，在主轴4带动下旋转。 前导器7（有的通风机没有前导器）用来调节风流进入主
Z( 01 02) R 12 ht4Z( 02 34) R24
Z( 01 02) R12 hfsZ( 02 34) R24
立井0-2风流停滞： Z( 01 02) R 12 ht4Z( 02 34) R 24
Z( 01 02) R 12 hfsZ( 02 34) R24
h n 0 2 4 h n 0 1 2 4 Z (0 20 1 )
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第一节 自然通风及动力
自然通风：由有限空间内外空气的密度差、大气运动、大气压 力差等自然因素引起有限空间内外空气能量差，促使有限空间 的气体流动并与大气交换的现象。 自然通风动力：促使有限空间内气体流动的能量差。 自然通风的应用：
（1）单层工业厂房 （2）多层或高层工业建筑中的热车间 （3）特种（殊）建筑物、构筑物及容器 （4）各类建筑物中的防排烟系统
第一节 自然通风及动力
二、自然风压HN的计算
1.密度差形成的自然风压计算
H N
2 0
1gdz
5 3
2gdz
分别以空气密度平均值ρm1、ρm2代 替ρ1、ρ2后，简化可得：
H N zg(m1 m 2 ) （3-3）
第一节 自然通风及动力
二、自然风压HN的计算
2.大气运动（风压）形成的自然风压计算
第二节 通风机械类型及构造
二、离心式通风机的构造和工作原理
1.风机构造：进风口、叶轮、螺形 机壳和前导器等部分组成。
2.工作原理：电机通过传动装置带动叶轮旋转，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，经扩散器排出。同时， 在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于进风口压力），则此 压力差使进风口的风流流入叶片流道，自叶根流出。
压效率ηs。
t
HtQ 1000N
s
HsQ 1000N
设电动机的效率为ηm、传动效率为ηtτ时，电动机的输入功率
第二节 通风机械类型及构造
四、流体射流通风器的构造和工作原理
又称引射器，分为水气射流通6 风器和气气射2 流通风器。 1.构造：由喷嘴、7吸入室喉5管、扩散管以及风筒等部件组成。
8 2.工作原理：将高压的工作流体7，由压力管送入工作喷嘴6， 经喷嘴后压能变成高速动能，将喷嘴外围的液体(或气体)带走。 此时因喷嘴出口形成高速使扩散室2的喉部吸入室5造成真空， 从而使被抽吸流体8不断进入与工作流体7混合，然后通过扩散 室将压力稍升高输送出去。
建筑物周围的风压分布与该建筑物的几何形状及风向有关。风
向一定时，建筑物外表面上某一点的风压大小和室外气流的动
压成正比。
HN
A
2
ww
2
（3-1）合成的自然风压计算
HN
zg(m1 m2 )
A W vW2
2
（3-4）
第一节 自然通风及动力
三、自然风压的影响因素
2.大气运动（风压）形成自然风压的影响因素 （1）室外空气风速 （2）室外温度T、大气压p和相对湿度φ （3）建筑物形状、风向 在实际通风设计中，自然通风仅以密度差形成自然风压作用
计算。
第二节 通风机械类型及构造
一、通风机械设备的分类
1.按气流运动方向：离心式；轴流式；混流式；横流式 2.按产生风流的方式：叶轮旋转式通风机；流体射流装置
3.按产生空气压力的高低：通风机（排气压力低于 11.27×104Pa）；鼓风机（11.27×104Pa～34.3×104Pa范围内） 4.按通风机服务范围：主要通风机；局部通风机。 5.按用途：一般通风换气用；行业专用；特殊要求（防爆通风机， 防腐通风机，高温通风机，粉体用通风机）；其他类型（屋顶通 风机、空调用通风机、冷却塔用通风机等）。
第一节 自然通风及动力
一、自然通风的产生
例[3-1]工业厂房密度差形成自然通风
第一节 自然通风及动力
一、自然通风的产生 B
热压 pt H (o i )g
bo bi
余压
h2
H
to ti 0 A
h1
中和面
pi
0
po
ai ao
第一节 自然通风及动力
一、自然通风的产生
由上述例子可知，有两种情况可产生自然风压： 某一有限空间存在与大气相连且具有一定高度差的两个通道， 且其空气密度与大气密度不同时。 大气运动与建筑物相遇时，气流绕流建筑物。
第三章 通风动力
本章学习目标
1.掌握自然风压的计算方法 2.了解通风机械类型及构造原理 3.掌握通风机工作参数与实际特性曲线 4.了解通风机附属装置及设施 5.掌握通风机合理工作范围及其调节
主要内容
第一节 自然通风动力 第二节 通风机械类型及构造原理 第三节 通风机实际特性曲线（掌握） 第四节 通风机附属装置及设施 第五节 通风机合理工作范围及工况点调节
第三节 通风机实际特性曲线
一、通风机工作参数（风压H、风量Q、轴功率N、效率h、转速n）
1.通风机（实际）全压Ht与静压Hs
全压：对空气做功，消耗于单位体积空气的能量，其值为通风机 出口风流的全压与入口风流全压之差。
Ht用以克服通风道网阻力hs（hs=hr + hl）和通风机出口动能损失 hv，即
3.通风机的功率 输出功率，指单位时间内通风机对空气所作的功，是风流压力和
风量的乘积，分为全压功率Nt和静压功率Ns。 Nt = HtQ， Ns = HsQ
第三节 通风机实际特性曲线
一、通风机工作参数（风压H、风量Q、轴功率N、效率h、转速n）
4.通风机的效率
指通风机的输出功率和输入功率的比值，也分全压效率ηt和静
第二节 通风机械类型及构造
三、轴流式机械通风机的构造和工作原理
1.风机构造：由进风口、叶轮、整流器、风 筒、扩散（芯筒）器和传动部件等组成。
2.工作原理：当叶轮转动时，翼栅以圆周速度移动。处于叶片 迎面的气流受挤压，静压增加；同时，叶片背面的气体静压降低， 翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，则叶片迎面的 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 气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。
1.密度差形成的自然风压的影响因素 可用下式来表示
H N f(z) f[(T ,p,R ,)z]
（1）某一回路中两侧空气柱的温差 影响气温差的主要因素是气温、风流与有限空间内的热交换。
（2）空气成分、湿度和大气压力 （3）与大气温度或密度不等的有限空间高度
第一节 自然通风及动力
三、自然风压的影响因素
Ht = hs + hv 静压Hs（Pa）：克服管网通风阻力的风压。
Ht = Hs + hv
第三节 通风机实际特性曲线
一、通风机工作参数（风压H、风量Q、轴功率N、效率h、转速n）
2.通风机（实际）风量Q 一般指单位时间内通过通风机入口空气的体积，也称体积流量 （标准状态下），单位为m3/h、m3/min或m3/s。