矿井通风习题课

解答略。

4-4 如图(题4-4)所示的井巷系统，各点空气的物理参数如下表，求该系统的自然风压。

测点 T,℃ φ,% 0 -5 0.5 1 -3 2 10 3 15 0.95 4 23 5 23 100071.5 6 20 98924.9 P，Pa 98924.9 100178.2 102751.2 105284.4 102404.6

题4-4图

解：第一步利用下面的公式计算各测点的空气密度。

0.378PsP0.003484(1)

273tP 因测点0温度为-5℃，无法在附录二中查到该温度下的饱和水蒸气分压，可在附录四i-d曲线图中查找得-5℃下饱和蒸汽分压为400Pa，其余测点数据均可在附录二中查到，计算结果见下表：

测点 Ps/Pa 标高/m ρ/kg.m -30 400 0 1.2850 1 476 -100 1.2915 2 1228 -300 1.2621 3 1704 -500 1.2662 4 2809 -300 1.1935 5 2809 -100 1.1660 6 2337 0 1.1663 因测点高差不同，因此采用高度加权平均求平均密度。 进风侧平均空气密度为：

13m0-3ZiiZi011.28501.29151.29151.26211.26211.2662(100200200) 5002221=（128.8250+255.36+252.83）500=1.2740m3-616ZiiZi311.26621.19351.19351.16601.16601.1663(200+200100） 5002221=（245.97+235.95+116.6150）500=1.1971最后计算该系统的自然风压HN为

HN=gZ(m03m36) 9.81500（1.2740-1.1971）=377.1945Pa4-6什么叫通风机的工况点?如何用图解法求单一工作或联合工作通风机的工况点，举例说明之。 解答略。

4-7试述通风机串联或并联工作的目的及其适用条件。 解答略。

4-10 某矿抽出式通风，主要通风机型号为4-72-11NO20型，转速n=630r／min，矿井风阻Rm＝0.73575Ns2／m8，扩散器出口断面Sdv=6.72m2，风阻Rd=0.03576Ns2／m8 (自然风压忽略)。用作图法求主要通风机的工况点。

解：因该型号通风机为离心式通风机，故其个体特性曲线为全压特性曲线。

该风机全压风阻为：

RtRmRdRvd=RmRd22Svd0.735750.03576=0.78481.226.722

则管网阻力特性为：h=0.7848Q2。在excel中分别列出风压数据和阻力数据，在同一坐标系中绘制风压特性曲线和风阻特性曲线，其交点就是通风机的工况点，如下图所示。

从图上可知风机的工况点为风机曲线和风阻曲线的交点，其风量为52m3/s，风压为2150Pa。

4-l1 某矿主要通风机为4-72-llNol6离心风机，n=800r／min主要通风机的全压工作风阻r1＝1．962Ns／m，在冬季自然风压Hnw=196.2Pa，夏季Hns=-98.1Pa，求冬夏两季主要通风机的实际工况点。 解：略

5-1 什么是通风网络？其主要构成元素是什么？

解答略。

5-5 矿井通风网络中风流流动的基本规律有哪几个？写出其数学表达式。 答：矿井通风网络中风流流动的基本规律有三个，分别是：

1）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。

2

8

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：

Q0i 2）能量平衡定律：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通风机风压与自然风压的代数和。

HfHNhRi

3）风流在通风网络中流动，绝大多数属于完全紊流状态，故其阻力定律遵守平方关系，即：

hiRiQi2

5-6 比较串联风路与并联风网的特点。

解答略

5-7 写出角联分支的风向判别式，分析影响角联分支风向的因素。

，分支5中风向由32；1RRK141，分支5中风流停滞； R2R3，分支5中风向由23。1判别式中不包括对角风路本身的风阻R5，说明无论R5怎样变化，该风路的风流方向不会变化，只可能使这一风路的风量大小发生变化。这是因为该风路的风流方向只取决于该风路起末两点风流的能量之差，而这项能量差与R5无关。

5-12 如图5-6-2所示并联风网，已知各分支风阻：R1=1.274，R2=1.47，R3=1.078，R4=1.568，单位为N·s2/m8；总风量Q=36m3/s。求：(1) 并联风网的总风阻；(2) 各分支风量。

解： （1）根据并联网络计算公式：

RshsQs211R11R21Rn2

图5-6-2

将各分支风阻代入上式得：

Rs=11R11R21R311R42

=（11112+++）1.2741.471.0781.568=0.0829

（2）根据并联网络分支风量计算公式：

RsQiQsRi

则各分支风量分别为：

Rs0.0829Q1Qs=36=9.1832 R11.274Q2=8.5490 Q3=9.9831

Q4=Q-Q1-Q2-Q3=8.2847

5-13 如图5-6-3所示角联风网，已知各分支风阻：R1=3.92，R2=0.0752，R3=0.98，R4=0.4998，单位为N·s2/m8。试判断角联分支5的风流方向。 解：根据交联分支的风向判别式：

1，分支5中风向由32；RRK141，分支5中风流停滞； R2R31，分支5中风向由23。 将各分支风阻代入上式得： KR1R43.920.4998==26.58411，由此可得分支5中风向由3流向2。 R2R30.07520.98

图5-6-3 图5-6-4

5-14 如图5-6-4所示并联风网，已知各分支风阻：R1=1.186，R2=0.794，单位为N·s2/m8；总风量Q=40m3/s。两分支断面积均为8m2，求：(1) 分支1和2中的自然分风量Q1和Q2；(2) 若分支1需风10m3/s，分支2需风30m3/s；采用风窗调节，风窗应设在哪个分支？风窗风阻和开口面积各为多少？

解：（1）首先计算并联风网的总风阻：

Rs=12

11R1R21 =112（+）1.1860.794=0.2402则各分支的风量分别为：

Rs0.2402Q1Qs=40=18.0013 Ri1.186 Q2=Qs-Q1=40-18.0013=21.9987

（2）显然自然分配的风量不符合要求，按题项风量要求，两分支的阻力分别为：

11121.186102118.62220.79430714.622

为保证按需供风，必须使两分支的风压平衡。为此，需在1分支的回风段设置一调节风窗，使它产生一局部阻力hc=h2－h1＝714.6－118.6＝596Pa，则风窗的风阻为

228

Rc=hc/Q=596/10=5.96N.s/m。

调节风窗的开口断面积计算公式为ScQS或

0.65Q0.84ShcScQS Q0.759Shc将各参数代入得：

Sc=QS0.65Q0.84ShcScQSQ0.759Shc108 0.65100.848596=0.4691

108 100.75985960.5056选择第一个计算结果，即调节风窗的开口面积为0.4691m2。.