第四章 颗粒在流体中的运动.ppt

第四章矿井风流的自然分配
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、计算机解算复杂网络
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,称为通风网路。
第一节串联通风网路
在没有漏风的情况下,通过每条井巷的风量Q 都相等;从进风点到出风点的压差就等于各条井巷风流压差之和。这种没有分支风流的连接,叫串联通风网路。如图4-2-1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:
4
5
8
1
2
3
6
7
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
第四章矿井风流的自然分配
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
(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
R2
R1+R2
Q
H
第二节并联通风网路
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。
1
2
3
4
6
1
2
3
4
5
3. 并联风网总风阻与各分支风阻的关系
∵∴

又∵
∴
即:
4. 并联风网总等积孔等于各分支等积孔之和,即
5. 并联风网的风量分配
若已知并联风网的总风量,在不考虑其它通风动力及风流密度变化时,可由下式计算出分支i的风量。
∵
即
∴
R1
R2
...
Ri
Rn
QS
(二)并联风路等效阻力特性曲线的绘制
根据以上并联风路的特性,可以绘制并联风路等效阻力特性曲线。
方法:
1、首先在h—Q坐标图上分别作出并联风路1、2的阻力特性曲线R1、R2;
2、根据并联风路“风压(阻力)相等,风量叠加”的原则,作平行于Q轴的若干条等风压线,在等风压线上将1、2分支阻力h1、h2叠加,得到并联风路的等效阻力特性曲线上的点;
3、将所有等风压线上的点联成曲线R3,即为并联风路的等效阻力特性曲线。
2
1
1
2
R1
R2
R1
R2
R1+R2
Q
H
(三)串联风路与并联风网的比较
在任何一个矿井通风网络中,都同时存在串联与并联风网。在矿井的进、回风风路多为串联风路,而采区内部多为并联风网。
并联风网的优点:1、从提高工作地点的空气质量及安全性出发,采用并联风网具有明显的优点。
2、在同样的分支风阻条件下,分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。
例如:若R1=R2= kg/m7,
串联:Rs1= R1+ R2= kg/m7
并联:
∴ Rs1 :Rs1=8:1
即在相同风量情况下,串联的能耗为并联的 8 倍。
2
1
3
1
2
R1
R2
2
1
1
2
R1
R2
第三节角联风网
(一)几个概念
角联风网:是指内部存在角联分支的网络。
角联分支(对角分支):是指位于风网的任意两条有向通路之间、且不与两通路的公共节点相连的分支,如图。
简单角联风网:仅有一条角联分支的风网。
复杂角联风网:含有两条或两条以上角联分支的风网。
2
1
3
4
5
6
复杂角联风网
简单角联风网
4
1
2
3
1
2
3
4
5