矿井通风动力

第四章通风动力本章重点与难点1、自然风压的产生、计算、利用与控制2、轴流式和离心式主要通风机特性3、主要通风机的联合运转4、主要通风机的合理工作范围欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服通风阻力的能量或压力叫 通风动力。由第二章可知， 通风机风压和自 然风压均是矿井通风的动力。本章将就。对这两种压力对矿井通风的作用、影响因 素、特性进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而使矿井通风达到技术先进、 经济合理，安全可靠。第一节 自然风压自然风压及其形成和计算自然风压与自然通风图4-1-1为一个简化的矿井通风系统，2-3为水平巷道，0-5为通过系统最高点的水平线。如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则通风系统可视为一个闭合的回路。在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的图4-1-1简化矿井通风系统平均温度较低，平均空气密度较大，导致 两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。 其重力之差就是该系统的自然风压。它使 空气源源不断地从井口1流入，从井口 5流出。在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然 风压方向与冬季相反。地面空气从井口5流入，从井口 1流出。这种由自然因素作 用而形成的通风叫自然通风。由上述例子可见，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。根据自然风压定义，图4-1-1所示系统的自然风压Hn可用下式计算：25H N = 0 bgdz - 3 LgdZ4-1-1式中 Z矿井最高点至最低水平间的距离，m；2g重力加速度， m/s ;p 1、p 2分别为0-1-2和5-4-3井巷中dz段空气密度，kg/m3。由于空气密度受多种因素影响， 与高度Z成复杂的函数关系。因此利用式4-2-1 计算自然风压较为困难。 为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气 密度的平均值p m1和p m2,用其分别代替式 4 1 1中的p 1和p 2,则(4-1-1)可写 为：H N = zg (，m1 一m2)4-1-2二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压影响因素 由式4-1-1可见，自然风压的影响因素可用下式表示：HN=f(p Z) =f p (T,RR, )Z4-1-3影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而影响空气密度又由温度T、大气压力P、气体常数R和相对湿度等因素影响。1、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响Hn的主要因素。影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、采 深、地形和地理位置的不同而有所不同。大陆性气候的山区浅井，自然风压大小和 方向受地面气温影响较为明显；一年四季，甚至昼夜之间都有明显变化。由于风流 与围岩的热交换作用使机械通风的回风井中一年四季中气温变化不大，而地面进风 井中气温则随季节变化，两者综合作用的结果，导致一年中自然风压发生周期性的 变化。图4-1-2曲线1所示为某机械通风浅井自然风压变化规律示意图。对于深井， 其自然风压受围岩热交 换影响比浅井显著，一处 四季的变化较小，有的可 能不会出现负的自然风 压，如图4-1-2曲线2所 示。2、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3、井深。 由式 4-1-2 可见，当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路 最高与最低点（水平）间的高差 Z 成正比。4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向，加之风流与围岩的热交换，使冬季回风井气温高于进 风井，在进风井周围形成了冷却带以后，即使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有一定的气温差，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，这在建井时期表现尤其明显。如淮南潘 一矿及浙江长广一号井在建井期间改变通风系统时都曾遇到这个问题。三、自然风压的控制和利用自然风压既是 矿井通风的动力，也可能是事故的肇因 。因此，研究自然风压的 控制和利用具有重要意义。1、新设计矿井在选择开拓方案、 拟定通风系统时， 应充分考虑利用地形和当地 气候特点，使在全年大部分时间内自然风压作用的方向与机械通风风压的方向一致， 以便利用自然风压。 例如，在山区要尽量增大进、回风井井口的高差；进风井井口 布置在背阳处等。2、根据自然风压的变化规律， 应适时调整主要通风机的工况点， 使其既能满足 矿井通风需要，又可节约电能。 例如在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小 叶片角度或转速方法降低机械风压。3、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，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反向而发生事故。图 4-1-3a 是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。该矿为抽出式通风，风机型号为BY-2- M28,冬季AB平硐和BD立井进风，QAB=2000m3/min，夏季平硐自 然风压作用方向与主要通风机相反， 平硐风流反向， 出风量 Q=300m3/min ，反向风 流把平硐某处涌出的瓦斯带至硐口的给煤机附近，因电火花引起瓦斯爆炸。下面就 此例分析平硐 AB 风流反向的条件及其预防措施。如图 4-1-3b 所示，对出风井来说 夏季存在两个系统自然风压。图4-1-3自然风压使风流反向ABB CEFA系统的自然风压为DBB CED系统的自然风压为H NA = Zg ( ： CB - AF )H ND = Zg (: CB - : BE )式中 心、加和 淞 分别为CB、AF和BE空气柱的平均密度，kg/m3自然风压与主要通风机作用方向相反，相当于在平硐口 A和进风立井口 D各安装一台抽风机(向外)设AB风流停滞，对回路 ABDEFA和ABB CEFA可分别列出压力平衡方程:H NA - H nd2二 RdQH s - H na2二 RcQ4-1-6式中 Hs风机静压，Pa；Q DBB C风路风量，m3/s；Rd、Rc分别为DB和BB C分支风阻,方程组4-1-6中两式相除，得N S2/m8H na - H ndh s - h naRdRc4-1-7此即AB段风流停滞条件式当上式变为4-1-8H na - h ndH s - H NA则AB段风流反向。根据式4-1-8，可采用下列措施防止 AB段风流反向：(1) 加大Rd; (2)增大Hs; (3)在A点安装风机向巷道压风。为了防止风流反向，必须做好调查研究和现场实测工作，掌握矿井通风系统和各回路的自然风压和风阻，以便在适当的时候采取相应的措施4、 在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表土施工 阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件 时还可利用钻孔构成回路，形成自然风压，解决局部地区通风问题。5、 利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利 用自然风压进行通风。 这在矿井制定事故预防和处理计划时应予以考虑。四、自然风压测定1、平均密度测算法密度变化大的地方一井口、井底、 倾斜巷道上、下，风温变化较大，变坡布 置测点。较短时间测定：P，t，t p i 若高差相等： 1 nn i吕若高差不等：p厂尹乙RZ i吕例 如图4-1-4所示的通风系统，在利用气压计法测定该系统通风阻力的同时, 测得了图中各测点的空气密度如表4-1-1，求此系统自然风压 Hn。表 4-1-1测点1234567891011标高25-60-150-220-300-300-250-200-130-13025密度1.2151.2291.2431.2751.2991.2871.2461.2311.2011.1991.177解:1 n亠上乙一二1.250Z i 1m6 41n、Zd =1.213i =1Hn =gZ(m1900）、径向式（B 2=900）和后倾式（B 2V90Q 三种，如图4-2-2。B 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式通风机多为后倾式。图4-2-1 离心式通风机图4-2-2叶片出口构造角与风流速度图进风口有单吸和双吸两种。在相同的条件下双吸风机叶（动）轮宽度是单吸风，使进入机的两倍。在进风口与叶（动）轮之间装有前导器（有些通风机无前导器）叶（动）轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。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 于进风口压力），于是，进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。常用型号。目前我国煤矿使用的离心式通风机主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。型号参数的含义举 例说明如下：G 4 代表通风机的用途，K表示T矿用通风机，G代表鼓风机表示通风机在最高效率点时全压系数 10倍化整表示通风机比转速（ns）化整73 M 25 DT表示传动方式通风机叶轮直径（25dm）设计序号（1表示第一次设计） 表示进风口数,1为单吸,0为双吸说明：（1）比转数ns是反映通风机Q、H和n等之间关系的综合特性参数。q1/2%二n詁。式中Q、H分别表示全压效率最高时的流量和压力。相似通风机的比转数相同。（2）离心式通风机的传动方式有六种：A表示无轴承电机直联传动；B表示悬臂支承皮带轮在中间；C表示悬臂支承皮带轮在轴承外侧；D表示悬臂支承联轴器传动；E表示双支承皮带轮在外侧； F表示双支承联轴器传动。、轴流式通风机的构造和工作原理图4-2-3轴流式通风机如图4-2-3，轴流式通风机主要由进 风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒） 器和传动部件等部分组成。进风口是由集流器与疏流罩构成断面逐渐缩小的进风通道，使进入叶轮的风流均匀，以减小阻力，提高效率。叶轮是由固定在轴上的轮毂和以一定角度安装其上的叶片组成。叶片的形状为中空梯形，横断面为翼形。沿高度方向可做成扭曲形，以消除和减小径向流动。叶轮 的作用是增加空气的全压。叶轮有一级和二级两种。二级叶轮产生的风压是一级两倍。整流器安装在每级叶轮之后， 为固定轮。其作用是整直由叶片流出的旋转气流, 减小动能和涡流损失。环形扩散（芯筒）器是使从整流器流出的气流逐渐扩大到全断面，部分动压转 化为静压。工作原理。在轴流式通风机中，风流流动的特点是，当叶（动）轮转动时，气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。用与机轴同心、半径为R的圆柱面切割叶（动）轮叶片，并将此切割面展开成平面，就得到了由翼剖面排列而成的翼栅。如图4-2-4。在叶片迎风侧作一外切线称为弦线。弦线与叶（动）轮旋转方向（u）的夹角称为叶片安装角，以B表示。叶（动）轮上叶片的安装角可根据需要在规定范围内调整，但 必需保持一致。当叶（动）轮旋转时，翼栅即以圆周速度u移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制， 不能向前运动，于是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。常用型号。我国煤矿在用的轴流式通风机有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（对旋式）等系列轴流式通风机一般含义是：。在用的60年代产品70B2。轴流式通风机型号的4 M 25一T通风机叶轮直径（25dm）.表示设计序号1 K 58表示表示叶轮级数,1表示t T单级，2表示双级表示用途，K表示矿用，T表示通用 表示诵风机轮毂比，0.58化整B D K防爆型T T对旋结构表示用途，K为矿用658 血 24T叶轮直径（.24dm）电机为 8 极（740r/min ）轮毂比0. 65的100倍化整对旋式轴流风机的特点是，一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反；机 翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差30；电机为防爆型安装在主风筒中的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管与大气相 通，以达到散热目的。此种通风机可进行反转反风。第三节 通风机附属装置矿山使用的通风机，除了主机之外尚有一些附属装置。主机和附属装置总称为 通风机装置。附属装置的设计和施工质量，对通风机工作风阻、外部漏风以其工作 效率均有一定影响。因此，附属装置的设计和施工质量应予以充分重视。一、风硐 风硐是连接风机和井筒的一段巷道。由于其通过风量大、内外压差较大，应尽 量降低其风阻，并减少漏风。在风硐的设计和施工中应注意下列问题：断面适当增 大，使其风速W 10m/s，最大不超过15m/s ;转弯平缓，应成圆弧形；风井与风硐的 连接处应精心设计，风硐的长度应尽量缩短，并减少局部阻力；风硐直线部分要有 一定的坡度，以利流水；风硐应安装测定风流压力的测压管。施工时应使其壁面光 滑，各类风门要严密，使漏风量小。二、扩散器 （ 扩散塔 ） 无论是抽出式还是压入式通风，无论是离心式通风机还是轴流式通风机，在风 机的出口都外接一定长度、断面逐渐扩大的构筑物扩散器。其作用是降低出口 速压以提高风机静压。小型离心式通风机的扩散器由金属板焊接而成，扩散器的扩 散角（敞角）a不宜过大，以阻止脱流，一般为 810 ;出口处断面与入口处断面之 比约为34。扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的绝对速度方向而定。大 型的离心式通风机和大中型的轴流式通风机的外接扩散器， 一般用砖和混凝土砌筑。 其各部分尺寸应根据风机类型、结构、尺寸和空气动学特性等具体情况而定，总的 原则是，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流。（可参考有关标准设计。 ）三、防爆门 （ 防爆井盖 ） 出风井的上口，必须安装防爆设施，在斜井井口安设防爆门，在立井井口安设 防爆井盖。 其作用是， 当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆炸时， 受高压气浪的冲击作用， 自动打开，以保护主要通风机免受毁坏；在正常情况下它是气密的，以防止风流短 路。图4-3-1所示为不提升的通风立井井口的钟形防爆井盖。井盖1用钢板焊接而 成，其下端放入凹槽2中，槽中盛油密封（不结冰地区用水封），槽深与负压相适应;在其四周用四条钢丝绳绕过滑轮3用重锤4配重；井口壁四周还应装设一定数量的 压脚5,在反风时用以压住井盖，防止掀起造成风流短路。装有提升设备的井筒设 井盖门，一般为铁木结构。与门框接合处要加严密的胶皮垫层。防爆门（井盖）应设计合理，结构严密、维护良好、动作可靠1 .防爆井盖 2.密封液槽 3 .滑轮 4.平衡重锤 5.压角 6.风硐四、反风装置和功能反风装置是用来使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生 的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：设专用反风 道反风；利用备用风机作反风道反风；风机反转反风和调节动叶安装角反风。1设专用反风道反风图4-3-2为轴流式通风机作抽出式通风时利用反风道反风的示意图。反风时， 风门1、5、7打开，新鲜风流由风门1经反风门7进入风硐2,由通风机3排出, 然后经反风门5进入反风绕道6,再返回风硐送入井下。正常通通风时，风门1、 7、5均处于水平位置，井下的污浊风流经风硐直接进入通风机，然后经扩散器4 排到大气中。图4-3-2轴流式通风机作抽出式通风时利用专用反风道反风示意图图4-3-3为离心式通风机作抽出式通风时利用反风道反风的示意图。通风机正 常工作时反风门1和2在实线位置。反风时，风门1提起，风门2放下，风流自反 风门2进入通风机，再从反风门1进入反风道3,经风井流入井下。图4-3-3离心式通风机作抽出式通风时利用反风道反风示意图2轴流式通风机反转反风调换电动机电源的任意两项接线，使电动机改变转向，从而改变通风机叶（动）轮的旋转方向，使井下风流反向。此种方法基建费较小，反风方便。但反风量较小。3利用备用风机的风道反风（无地道反风）。如图4-3-4所示，当两台轴流式通风 机并排布置时，工作风机 （正转 ）可利用另一台备用风机的风道作为“反风道”进行反风。图中U号风机正常通风时，分风风门4、入风门6、7和反风门9处于实线 位置。反风时风机停转，将分风风门4、反风门9I 9 n拉到虚线位置，然后开启入风门6、7，压紧入风门6、7，再妄动启动n号风机，便可实现反风。图 4-3-4 轴流式风机无地道反风4调整动叶安装角进行反风。对于动叶可同时转动的轴流式通风机，只要把所 有叶片同时偏转一定角度（大约120Q,不必改变叶（动）轮转向就可以实现矿井风 流反向，如图 4-3-5 。我国上海鼓风机厂生产 GAF 型风机，结构上具有这种性能。 国外此种风机较多。图 4-3-5 调整动叶安装角反风 反风装置应满足下列要求：定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；动作 灵敏可靠，能在 10min 内改变巷道中风流方向；结构要严密，漏风少；反风量不应 小于正常风量的 40%；每年至少进行一次反风演习。第四节通风机的实际特性曲线、通风机的工作参数表示通风机性能的主要参数是风压H、风量Q、风机轴功率N、效率和转速n等。（一）风机（实际）流量Q风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量（无特殊说明时均指在标准状态下），单位为m3/h,m3/min或m3/s。（二）风机（实际）全压Hf与静压Hs通风机的全压Ht是通风机对空气作功，消耗于每1m3空气的能量（Nm/m3或Pa）,其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。在忽略自然风压时，Ht用以克服通风管网阻力 hR和风机出口动能损失 hv，即Ht=hR+hv,4-4-1克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压Hs, Pa2H s=h r=RQ4-4-2因此Ht=Hs+hv4-43（三）通风机的功率通风机的输出功率（又称空气功率）以全压计算时称全压功率 Nt，用下式计算：-3Nt=HtQX104-4-4用风机静压计算输出功率，称为静压功率Ns,即Ns=HsQX1034-4-5因此，风机的轴功率，即通风机的输入功率N （ kW）4-4-6N_=H tQt 1000 tHsQ10004-4-7式中t、 s分别为风机折全压和静压效率。设电动机的效率为 m,传动效率为tr时，电动机的输入功率为 Nm,则Nn nm trHtQ1000 t m tr4-4-8、通风机的个体特性曲线当风机以某一转速、在风阻R的管网上工作时、 可测算出一组工作参数风压H、 风量Q、功率N、和效率 n，这就是该风机在管网风阻为R时的工况点。改变管网的风阻，便可得到另一组相应的工作参数，通过多次改变管网风阻，可得到一系列 工况参数。将这些参数对应描绘在以Q为横坐标，以H、N和n为纵坐标的直角坐标系上，并用光滑曲线分别把同名参数点连结起来，即得HQ、NQ和n Q曲线，这组曲线称为通风机在该转速条件下的个体特性曲线。有时为了使用方便，仅采用风机静压特性曲线（H S-Q ）。为了减少风机的出口动压损失，抽出式通风时主要通机的出口均外接扩散器。通常把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。通风机装置的全压Ht为扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的全压Ht之关系为Htd = Ht - hd4-4-14式中h d扩散器阻力4415通风机装置静压H sd因扩散器的结构形式和规格不同而有变化，严格地说H td = H t - (hd hvd )式中h vd扩散器出口动压。比较式4 4 10与式4 4- 15可见，只有当 hd+hvdVhv时，才有H sdH s，即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。图4 4 3表示了 H t、H td、H s和H sd之间的相互关系，由图可见，安装了设 计合理的扩散器之后，虽然增加了扩散器阻力，使Htd Q曲线低于H t-Q曲线，但由于hd+hvdhv，则说明了扩散器设计不合理。图 4-4-3安装扩散器后回收的动压相对于风机全压来说很小，所以通常并不把通风机特 性和通风机装置特性严加区别通风机厂提供的特性曲线往往是根据模型试验资料换算绘制的，一般是未考虑 外接扩散器。而且有的厂方提供全压特性曲线，有的提供静压特性曲线，读者应能 根据具体条件掌握它们的换算关系。图4-4-4和图4-4-5分别为轴流式和离心式通风机的个体特性曲线示例。轴流式通风机的风压特性曲线一般都有马鞍形驼峰存在。而且同一台通风机的驼峰区随叶片装置角度的增大而增大。驼峰点D以右的特性曲线为单调下降区段，是稳 定工作段；点D以左是不稳定工作段，风机在该段工作，有时会引起风机风量、风 压和电动机功率的急剧波动，甚至机体发生震动，发出不正常噪音，产生所谓喘振（或飞动）现象，严重时会破坏风机。离心式通风机风压曲线驼峰不明显 ，且随叶片后倾角度增大逐渐减小，其风压曲线工作段较轴流式通风机平缓；当管网风阻作 相同量的变化时，其风量变化比轴流式通风机要大。离心式通风机的轴功率N又随Q增加而增大，只有在接近风流短路时功率才略 有下降。因而，为了保证安全启动，避免因启动负荷过大而烧坏电机，离心式通风 机在启动时应将风硐中的 闸门全闭，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。当供 风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。轴流式通风机的叶片装置角不太大时，在稳定工作段内，功率N随Q增加而减小。所以轴流式通风机应在 风阻最小时启动，以减少启动负荷。图4-4-4轴流式个体特性曲线图4-4-5离心式通风机个体特性曲线在产品样本中，大、中型矿井轴流式通风机给出的大多是静压特性曲线；而离 心式通风机大多是全压特性曲线。对于叶片安装角度可调的轴流式通风机的特性曲线，通常以图4-7-2的形式给出，HQ曲线只画出最大风压点右边单调下降部分，且把不同安装角度的特性曲线画在同一坐标上，效率曲线是以等效率曲线的形式给出。三、无因次系数与类型特性曲线目前风机种类较多，同一系列的产品有许多不同的叶轮直径，同一直径的产品又有不同的转速。如果仅仅用个体特性曲线表示各种通风机性能， 就显得过于复杂 还有，在设计大型风机时，首先必须进行模型实验。 那么模型和实物之间应保持什 么关系？如何把模型的性能参数换算成实物的性能参数？这些问题都要进行讨论。(一) 无因次系数1通风机的相似条件两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似，或者说它们之间在任一对应 点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。同一系列风机在 相应工况点的流动是彼此相似的，几何相似是风机相似的必要条件，动力相似则是相似风机的充要条件，满足动力相似的条件是雷诺数R e( =ul )和欧拉数Eu=(工)VPu分别相等。同系列风机在相似的工况点符合动力相似的充要条件。2 、无因次系数无因次系数主要有：(1) 压力系数H 同系列风机在相似工况点的全压和静压系数均为一常数。可用下式表示：4416常数4-4-17u为圆周速度。式中Ht和Hs叫全压系数和静压系数。 H为压力系数,(2) 流量系数Q由几何相似和运动相似可以推得4-4-18圆周速度，同系列风中的H和Q分别用式Q-Q =常数二f 2D u4式中D、u、一分别表示两台相似风机的叶论外缘直径、 机的流量系数相等。(3) 功率系数N风机轴功率计算公式 N二-HQ-10 004-4-17和式4-4-18 代入得1000NHQ .N =常数4-4-1923-；-D2u34同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数N为常数Q、H、N三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数。（二）类型特性曲线Q、H、N和耳可用相似风机的模型试验获得，根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数Q、H、N和n。利用式4-4-17、4-4-18和4-4-19计算出该系列风机的 Q、H、N和n。然后以Q为横坐标，以H、N和n为纵坐标， 绘出H- Q、N-Q和n-Q曲线，此曲线即为该系列风机的类型特性曲线，亦叫通风机的无因次特性曲线和抽象特性曲线。图4-4-6和力图4-4-7分别为4-72-11和G4-73-11型离心式通风机的类型曲线，2K60型类型风机的类型曲线如图4-7-2 （ a）、（b）所示。可根据类型曲线和风机直径、转速换算得到个体特性曲线。需要指出的是，对于同一系列风机，当几何尺寸（D）相差较大时，在加工和制造过程中很难保证流 道表面相对粗糙度、叶片厚度以及机壳间隙等参数完全相似，为了避免因尺寸相差 较大而造成误差，所以有些风机（4-72-11系列）的类型曲线有多条，可按不同直 径尺寸而选用。图 4-4-6图 4-4-7四、比例定律与通用特性曲线1 、比例定律由式4-4-17 4-4-18和4-4-19可见，同类型风机在相似工况点的无因次系数Q、H、N和n是相等的。它们的压力 H流量Q和功率N与其转速n、尺寸D和空气 密度p成一定比例关系，这种比例关系叫比例定律。将转速u= n Dn/60代入式4-4-17、4-4-18 和 4-4-19 得H =0.00274（D2 n2HQ =0.04108D3nQN = 1.127 107 ?D5n3N对于1、2两个相似风机而言，Q1=Q2、H1=H2、N1 = N2，所以其压力、风量和功率之间关系为:Hi2 20.00274 2 nj H12 20.00274 r2D2 n2 H24-4-20Q10.04108 D13nj Q1D1n1Q20.04108D2 n? Q2.D2n24-4-2153弘 _ 1127 ：-1D1 n1 N1 N21.127 t2D25n23 N24-4-22各种情况下相似风机的换算公式如表 4 4 1所示。由比例定律知，同类型同直径风机的转速变化时，其相似工况点在等风阻曲线 上变化。Dr 式 D2D1 = D2D1 =D2D| 式 D2m式n2m = n2n-i丰n2n1 =P1 h P2卩1芒P1 =P2P1 二压力换算H1 H?H1 _巳H22也=H2H1持丿2风量Q1 P n1Q1 Q13换算Q2 Id2 丿 n2Q1 = Q2Q2Q2e丿功率N1-p1Dn1 i旦N 2 2N1 =|N15换算N2P2 g丿严丿N2E丿N20,则表示串联有效；当工况点M 与A点重合（即管网风阻 R通过A 点）时， Q=Q -Qn =0，则串联无增风；当工况点M ”位于A点右下方（即管网 风阻为R”）时， Q=Q -Q n0，则串联不但不能增风，反而有害，即小风机成为 大风机的阻力。这种情况下串联显然是不合理的。通过A点的风阻为临界风阻，其值大小取决于两风机的特性曲线。欲将两台风 压曲线不同的风机串联工作时，事先应将两风机所决定的临界风阻R与管网风阻R进行比较，当R 0，即工况点 M 位于合成特性曲线与大风机曲线的交点A右侧时，则并联有效；当管网风阻R（称为临界风阻）通过 A点时， Q =0，则并联增风无效；当管网风阻 R” R 时， 工况点M ”位于A点左侧时， Q 0，即小风机反向进风，贝U并联不但不能增风， 反而有害。此外，由于轴流式通风机的特性曲线存在马鞍形区段，因而合成特性曲线在小 风量时比较复杂，当管网风阻 R较大时，风机可能出现不稳定工作。2、风压特性曲线相同风机并联工作图4-6-6所示的两台特性曲线I（U）相同的风机Fi和F2并联工作。川为其合成特性曲线，R为管网风阻。M和M 为并联的工况点和单独工作的工况点。由M作等风压线与曲线I（U）相交于 mi,此即风机的实际工况点。由图可见，总有（二）对角并联工况分析如图4-6-4b所示的对角并联通风系统中，两台不同型号风机Fi和F2的特性曲线分别为I、U,各自单独工作的管网分别为0A （风阻为Ri）和0B （风阻为R2）,公共风路0C （风阻为Ro）,如图4-6-7。为了分析对角并联系统的工况点，先将两 台风机移至O点。方法是，按等风量条件下把风机 Fi的风压与风路OA的的阻力相 减的原则，求风机Fi为风路OA服务后的剩余特性曲线I，即作若干条等风量线， 在等风量线上将风机 Fi的风压减去风路 OA的的阻力，得风机Fi服务风路OA后的 剩余风压点，将各剩余风压点连起来即得剩余特性曲线I。按相同方法，在等风量条