第五章矿井通风网络中风量分配与调节 本章主要内容及重点和难点 1、风量分配基本定律——三大定律 、网络图及网络特性 1简单网络 2)角联及复杂网络 3、网络的动态分析 4、矿井风量调节 5、计算机解算复杂网络
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节 本章主要内容及重点和难点 1、风量分配基本定律----三大定律 2、网络图及网络特性 1)简单网络 2)角联及复杂网络 3、网络的动态分析 4、矿井风量调节 5、计算机解算复杂 网络
第五章矿井通风网络中风量分配与调节 矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的 方法对通风系统进行抽象描述,把通风系统变成一个由线、点及其 属性组成的系统,称为通风网络。 第一节风量分配基本规律 、矿井通风网络与网络图 (一)矿井通风网络 7 通风网络图:用直观的几何图形来表示通风网络。 1.分支(边、弧):表示一段通风井巷的有向线 段,线段的方向代表井巷中的风流方向。每条分 支可有一个编号,称为分支号。 2.节点(结点、顶点):是两条或两条以上分支的交点。 3.路(通路、道路):是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线 路。如图中,1-2-5、1-2-4-6和1-3-6等均是通路。 4.回路:由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。 如图中,2-4-3、2-5—6-3和1-3—6-7
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节 矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的 方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其 属性组成的系统，称为通风网络。 第一节 风量分配基本规律 一、矿井通风网络与网络图 (一）矿井通风网络 通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。 1. 分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有向线 段，线段的方向代表井巷中的风流方向。每条分 支可有一个编号，称为分支号。 2. 节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。 3. 路（通路、道路）：是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线 路。如图中，1－2－5、1－2－4－6和1－3－6等均是通路。 4. 回路：由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。 如图中，2－4－3、2－5－6－3和1－3－6－7 3 4 2 1 5 1 2 3 4 5 6 7
5、树:是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊 图。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。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树,简称树。 (二)矿井通风网络图 特点:1)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。 2)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,因此是矿井通风管理的一种重要图件。 网络图两种类型:一种是与通风系统图形状基本一致的网络图,如图 5-1-3所示;另一种是曲线形状的网络图,如图5-1-4所示。但一般 常用曲线网络图。绘制步骤: (1)节点编号在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。 (2)绘制草图在图纸上画出节点符号,并用单线条(直线或弧线) 连接有风流连通的节点。 (3)图形整理按照正确、美观的原则对网络图进行修改
5、 树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊 图。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。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。 （二）矿井通风网络图 特点：１）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。 ２）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，因此是矿井通风管理的一种重要图件。 网络图两种类型：一种是与通风系统图形状基本一致的网络图，如图 5-1-3所示；另一种是曲线形状的网络图，如图5-1-4所示。但一般 常用曲线网络图。绘制步骤： (1) 节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。 (2) 绘制草图 在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线） 连接有风流连通的节点。 (3) 图形整理 按照正确、美观的原则对网络图进行修改
通风网络图的绘制原则: (1)用风地点并排布置在网络图中部,进风节点位于其下边;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。 (5)合并节点,某些距离较近、阻力很小的几个节点,可简化为 一个节点。 (6)并分支,并联分支可合并为一条分支。 二、风量平衡定律 风量平衡定律是指在稳态通风条件下,单位时间流入某节点的空 气质量等于流出该节点的空气质量;或者说,流入与流出某节点 的各分支的质量流量的代数和等于零,即 ∑M,=0
通风网络图的绘制原则： (1) 用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；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。 （５）合并节点，某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为 一个节点。 （６）并分支，并联分支可合并为一条分支。 二、风量平衡定律 风量平衡定律是指在稳态通风条件下，单位时间流入某节点的空 气质量等于流出该节点的空气质量；或者说，流入与流出某节点 的各分支的质量流量的代数和等于零，即 Mi = 0
若不考虑风流密度的变化,则流入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:∑=O 图a 图b (8 如图a,节点4处的风量平衡方程为 14+Q24+34-Q45-46=0 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b所示,回路2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系: 2+C3-4-06-918=0
若不考虑风流密度的变化，则流入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： 如图a，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b所示，回路2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系： Qi = 0 Q1−4 +Q2−4 +Q3−4 −Q4−5 −Q4−6 = 0 Q1−2 +Q3−4 −Q5−6 −Q7−8 = 0 1 6 5 2 ４ 3 图a ４ 2 1 7 8 3 5 6 图b
、能量平衡定律 假设:一般地,回路中分支风流方向为顺时针时,其阻力取“+” 逆时针时,其阻力取“-”。 (一)无动力源(HH4) 通风网路图的任一回路中,无动力源时,各分支阻力的代数和为零,即 o hR6-h 3-hR4-hR2=0 如图,对回路 3-4-6中有: (二)有动力源 设风机风压H,自然风压 如图,对回路1-2-3-45-1中有: +hn=hRi+ hr2+h3+hr4+ R5 般表达式为:H士H=∑ha 即:能量平衡定律是指在任一闭合回路中,各分支的通风阻力代数和等于 该回路中自然风压与通风机风压的代数和
三、能量平衡定律 假设：一般地，回路中分支风流方向为顺时针时， 其阻力取“＋” ， 逆时针时，其阻力取“－” 。 （一）无动力源（Hn Hf） 通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和为零，即： 如图，对回路 ２－３－４-6中有： （二）有动力源 设风机风压Hf ，自然风压HN 。 如图，对回路 １－2－3－4-5-1中有： 一般表达式为： 即：能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通风阻力代数和等于 该回路中自然风压与通风机风压的代数和。 2 3 4 5 6 hRi = 0 0 hR6 − hR3 − hR4 − hR2 = f N R1 R2 R3 R4 R5 H + H = h + h + h + h + h f N = Ri H H h
第二节简单网络特性 、串联风路 由两条或两条以上分支彼此首尾相连,中间没有风流分汇点的线路称为 串联风路。如图5-2-1所示,由1,2,3,4,5五条分支组成串联风路。 (一)串联风路特性 1.总风量等于各分支的风量,即 5 9日(6 2 8 当各分支的空气密度相等时, (3) 2 2.总风压(阻力)等于各分支 (2 风压(阻力)之和,即: h,=h+h2十……+h,=∑
第二节 简单网络特性 一、串联风路 由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分汇点的线路称为 串联风路。如图5-2-1所示，由1，2，3，4，5五条分支组成串联风路。 （一） 串联风路特性 1. 总风量等于各分支的风量，即 MS = M1 = M2 =…= Mn 当各分支的空气密度相等时， QS = Q1 = Q2 =…= Qn 2. 总风压（阻力）等于各分支 风压（阻力）之和，即: = = + + + = n i hs h h hn hi 1 1 2 4 5 8 1 2 3 6 7 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9
3.总风阻等于各分支风阻之和,即: h+..+ Rs=hs o h1 =R+R2+…+R,=∑R 4.串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系 vR R,,, 19 1.19 ∑R A ∑
3. 总风阻等于各分支风阻之和，即： 4. 串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系 = = + + + = + + + = = n i n i s n s s s R R R R Q h h h R h Q 1 2 1 2 2 1 2 ... 2 2 2 2 1 1 1 1 1 n s A A A A + + + = 2 1.19 Ri Ai = 2 2 1.19 Ai Ri = = = = = 2 2 2 2 1.1 9 1 1.1 9 1.1 9 1.19 1 i i i s A A R R As
(二)串联风路等效阻力特性曲线的绘制 根据以上串联风路的特性,可以绘制串联风路等效阻力特性曲线。 方法:1、首先在h坐标图上分别作出串联风路1、2的阻力特 性曲线R1、R2; 2、根据串联风路“风量相等,阻力叠加”的原则,作平行于 的若干条等风量线,在等风量线上将1、2分支阻力hh2叠加, 得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点; 3、将所有等风量线上的点联成曲线R3,即为串联风路的等效阻 力特性曲线。 R1+R2 R2 RI R,2 2
（二）串联风路等效阻力特性曲线的绘制 根据以上串联风路的特性，可以绘制串联风路等效阻力特性曲线。 方法：１、首先在h—Q坐标图上分别作出串联风路1、2的阻力特 性曲线R1、R2； ２、根据串联风路“风量相等，阻力叠加”的原则，作平行于h轴 的若干条等风量线，在等风量线上将1、2分支阻力h1、h2叠加， 得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点； ３、将所有等风量线上的点联成曲线R3，即为串联风路的等效阻 力特性曲线。 ２ 1 ３ １ ２ R1 R2 R1 R1+R2 R2 Q H
二、并联风网 由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成的通风网 络,称为并联风网。如图所示并联风网由5条分支并联 (一)并联风路特性: 1.总风量等于各分支的风量之和,即 M,=M1+M2+…+Mn=∑M 14(213}14 当各分支的空气密度相等时, Q,=Q1+Q2+…+Qn=∑Q 2.总风压等于各分支风压,即 ●··鲁鲁 注意:当各分支的位能差不相等,或分支中存在风机等通风动力时, 并联分支的阻力并不相等
二、并联风网 由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成的通风网 络，称为并联风网。如图所示并联风网由5条分支并联 （一）并联风路特性： 1. 总风量等于各分支的风量之和，即 当各分支的空气密度相等时, 2. 总风压等于各分支风压，即 注意：当各分支的位能差不相等，或分支中存在风机等通风动力时， 并联分支的阻力并不相等。 = = + + + = n i M s M M M n Mi 1 1 2 = = + + + = n i Qs Q Q Qn Qi 1 1 2 s n h = h = h = = h 1 2 1 2 3 4 6 1 2 3 4 5