资源描述
第一章 矿内大气
一、 例题
例1—1 用于湿球温度计测得矿内空气的干温度为15℃,湿温度为14℃,求空气的相对湿度。
解:干温度计及湿温度计指示数差为
℃
查附录 得相对湿度φ=90%
例1—2 矿井总的排风量Q=4500m3/min,入风温度t1=+5℃,空气相对湿度φ1=50%,排风温度t2=+25℃,φ2=100%,试计算每天风流从矿井中带走的水蒸汽量。
解:查附录得,当t1=+5℃时,ρS1=/ m3
当t2=+25℃时,ρS2=/ m3
∴带走的水蒸气量G为:
G=〔ρS2×100%-ρS1×50%〕·Q·24×60/1000000
例1—3 大气压力B=101325Pa,相对湿度φ=80%,温度t=30℃,求湿空气的d、ρV、ρ、和i。
解:根据t=30℃,查附录,得,于是
×
kg/kg干空气
湿空气的绝对湿度为:
kg/ m3
湿空气的密度为:
kg/ m3
湿空气的焓为:
×〔×30〕
=581.23 kg/kg干空气
例1—4 矿井总回风流中的沼气含量为0.55%,总回风量为2900 m3/min,该矿日产量1700T,试问该矿井的绝对沼气涌出量为多少?属于哪级沼气矿井?
解:绝对沼气涌出量Q=C·Q×24×60
=0.55%×2900×1440
=22968 m3/d
相对瓦斯涌出量 m3/T
根据?规程?规定,该矿属于高沼气矿井。
例1—5 B=101325N/㎡,空气干球温度t=25℃,d=0.016 kg/kg干空气,试用焓湿图求空气的湿球温度,露点温度和相对湿度。
解:根据B=101325N/㎡的焓湿图,找到t=25℃,d=0.016 kg/kg干空气的状态点,得出该点的相对湿度φ=80%,根据湿球温度定义,沿着等焓线及φ=100%线相交的温度为湿球温度t湿=℃,根据干球温度定义,沿着等含湿量线及φ=100%线相交点的湿度为露点温度℃。
d=16g/kg干空气
80%
100%
25.0
t湿 等焓线
22.5
21.5 t露
图1
例1—6 计算某巷道中一条宽,长200m的排水明沟的水蒸汽蒸发量。水温为30℃,空气温度为20℃,空气的相对湿度75%,大气压力103896Pa,风速为3m/s。
解:水沟露出的水外表积为:
×200=60㎡
当温度为30℃时,水蒸汽的饱和压力为:
Ps=4242Pa
空气中水蒸汽的分压力为:
Pv=Ps〔20℃〕×2337=1753Pa
湿交换系数为:
K1×10-6×10-6·×10-6×10-6××10-6kg/N·S
湿交换量为:
第二章 矿内风流的能量及其变化
一、例题
例2-1 用皮托管和压差计测得A、B两风筒的压力分别为h1=-50,h2=10,h4=50,h5=10mmH2O,如图2-1所示。求h3, h6的压力各为多少?各压差计测得的是什么压力?并判定风机所处的位置?
解:1〕h1为相对静压,h2为动压,h4为相对全压,h5为动压。
2〕压差计3的读数h3为相对全压:
h3= h1+ h2=-50+10=-40mmH2O
3〕压差计5的读数h5为相对静压:
h5= h4-h3=50-10=40mmH2O
4〕A风筒风机位于左侧,进展抽出式通风
B风筒风机位于左侧,进展压入式通风
例2-2 某通风管路如图2-2所示,U型管1和2的压力值及r=/m3,g=/s2,求管路中风流的动压、相对静压、相对全压和中心点的风速。
解:1〕用皮托管和压差计测压有如下公式:
ht=hs+hv
由图2-2看出,压差计1、2均为负值,可判断为抽出式通风,且动压hv永为正值,所以根据上式可知:
h1=-30mmH2O,为相对全压
h2=-35mmH2O,为相对静压
h3=h4-h2=-30+36=6mmH2O,为动压
2〕中心点的风速:
33,风峒中平均风速为8m/s,出风井口的平均风速为4m/s,求该矿井的通风阻力。
解:取1-2为通风系统的始末端点,那么:
例2-4 某矿井通风系统如图2-4所示,在扇风机风峒中安设静压管及地表的U型管压差计相连接,压差计的读数△h=2254Pa,该处断面S=9㎡,流经风峒的风量Q=90m3/s,入风井筒深度Z1=300m,其空气重率r13,回风井筒深度Z2=250m,其空气重率r23,两井筒间巷道中的空气平均重率r33〔两井口标高一样〕,问风流流经矿井的总阻力为多少?
解:风流流经矿井的总阻力:
∵v1=0,故hv1=0
那么:
因此,
例2-5 抽出式风机风峒内某断面的绝对静压为98925Pa,地面大气压为101058Pa,风峒内风量为3000m3/min,净断面积为4.2㎡,干温度28℃,湿温度21℃,问风峒内该断面上的相对静压、速压、相对全压、绝对全压各为多少?假设按图2-5方式安装一U型压差计,请在图2-5上画出水柱示意高度。
解:
∵干湿球温度差为7℃,由附录可得φ=52%,Psa=3783.5=3783.516Pa,那么由公式:
速压:
相对全压:
绝对全压:
例2-6 某矿通风系统如下图,各断面绝对静压Pi、风速vi、标高Zi和断面处空气密度ρi见下表中,请绘制压力坡度图。
参数
1
2
3
4
5
Pi
99811
104651
102771
100830
98120
vi
Zi
ρi
解:经计算得各点数值如下:
参数
1
2
3
4
5
hv〔Pa〕
he〔Pa〕
hr〔Pa〕
例2-7 在进风井中,测得1、2两断面诸参数如下:
绝对静压:P1=101325Pa,P2=108011Pa
标高:Z1=,Z2=-
气温:t1=10℃,t2=20℃
相对湿度:φ1=70%,φ2=80%
断面平均风速:W1=/s,W2=/s
试求:1~2断面间通风阻力。
解:〔一〕用单位质量流体能量方程计算:
(1) 求1、2断面空气密度:
查附表 得:
∴
得:ρ1=/m3,ρ2=/m3
(2) 求值
由热力学可知,多变过程可以概括所有的热力变化过程:
对于多变过程:
故:
多变指数n可由实测值进展计算:
对于:,取对数可得:
〔3〕运用单位质量流体能量方程求阻力:
〔二〕用单位体积流量的能量方程计算
由以上计算可见,当空气密度变化不大时,用简化的单位体积流量的能量方程进展计算即可满足工程需要。
第三章 矿井通风阻力
一、例如
例3-1 某梯形木支架巷道,巷道长度L=200m,断面积S=4m2,周界U=,巷道摩擦阻力系数μ·S2/m4,假设通过巷道的风量Q=900m3/min,试求其摩擦风阻和摩擦阻力。
解: 摩擦阻力 R=μ·
·
·S2/m3
巷道摩擦阻力:
hf=RQ2
×〔〕2
例3-2 某矿回风巷道长L=1000m,梯形断面S=6m2,棚子支护,边柱厚度do=24cm,支架纵口径△=6,通过风量Q=40m3/s,空气平均厚度ρ3。 求:〔1〕摩擦风阻Rf ;〔2〕摩擦阻力hf ;假设通过风量Q=30m3/s,其他条件不变化,求Rf 、hf 〔U=4.16s,对于△=6,do=24cm,μ×10-4N·S2/m8,S=6m2〕
解: α=192.1 ×10-4 ××10-4 N·S2/m8
摩擦风阻:Rf ==
N·S2/m6
摩擦阻力:hf = Rf ×Q2
×402
=1247Pa
其他条件不变时,Q=30m3/s
Rf 也不变化,因为Rf 仅及巷道本身特征有关。
hf = Rf ×Q2 ×302
例3-3 某倾斜巷道断面形状为半圆拱,混凝土碹支护,1、2断面面积分别为S1=2,S2=2,平均断面积S=2,巷道端面平均周长U=,1、2两点距离l=200m,断面1的平均风速为V1=/s,空气重率分别为τ13,τ23,用皮托管、压差计测得1、2两断面压差值h=51Pa,试计算1—2段巷道的摩擦风阻Rf 和摩擦阻力系数α。
解: 根据倾斜压差计测阻的数据整理公式:
hr1-2=h+ρ1 V1 2/2-ρ2 V1 2/2
=51+ (
那么摩擦风阻:R1,2=hτ1-2/Q2 ×7.15〕2 =0.0296 N·S2/m8
摩擦阻力系数α为:
α=
例3-4 某矿通风系统如下图,:R1-2=0.186 N·S2/m8 ,R2-4=R2-3 N·S2/m8 ,Q2-3=40m3/s,Q2-4=50m3/s;
试求:〔1〕各区段等积孔A1-2、A2-3、A3-4和通风阻力h1-2、h2-3、h2-4
〔2〕两翼等积孔A1-2-3、A1-2-4和通风阻力h1-2-3和h1-2-4 ;
〔3〕矿井总阻力、总风阻和总等积孔
题3-4
解: 根据公式 A=
A1-2=
A2-3=
A2-4=
通风阻力:
h1-2=R1-2Q1-22×〔40+50〕2
h2-3=R2-3Q2-32×402
h2-4=R2-4Q2-42×502=2940Pa
〔2〕 h1-2-4=R1-2Q1-22+R2-4Q2-42
=1506.6+2940
h1-2-3 = R1-2Q1-22+R2-3Q2-32
h1-2-3=
==2
h1-2-3=
==2
(3)根据风流能量消耗平均法
hτ〔Q2-3+Q2-4〕=h1-2-3+h1-2-4Q2-4
∴hτ =
R=
A=
例3-5 某梯形巷道的规格尺寸长1000m下宽3m,上宽2m,巷道高2m,α=0.0147 N·S2/m6 ,通过风量1200m3/min,该巷道的局部阻力为摩擦阻力的10%,求以下各项:
(1) 巷道的摩擦阻力、摩擦风阻、总阻力、总风阻、和总等积孔各为多少?
(2) 假设巷道长度为1600m,其他条件不变,摩擦阻力为多少?
(3) 假设α降为0.0006 N·S2/m6 ,其他条件不变,摩擦阻力为多少?
(4) 假设风量增加到1800m3/min,其他条件不变,摩擦阻力和总风阻各为多少?
(5) 假设巷道断面变为6m2,其他条件不变,摩擦阻力为多少?
解:
(1) 梯形的面积S=
=〔3+2〕×1=5m2
周界U=
摩擦风阻:
Rf=
摩擦阻力:
hf=RfQ2×〔1200/60〕2=432Pa
局部阻力:
heτ=hf×
总阻力:
hτ= hf + heτ
总风阻:
Rτ= hτ/Q2·S2/m8
总等积孔:
〔2〕当L=1600m时
hf =
〔3〕当α″=0.0006 N·S2/m4 时
hf ″′=
〔4〕当Q″=1800m3/min时
hf ″′=
由于Rf N·S2/m8 。
〔5〕当断面变为6m2时,巷道的周界也会发生变化,因此周界变为:
∴hf *=
第四章 矿井通风动力
一、例题
例4-1 通风系统如下图,当扇风机停顿运转,立即放下风峒中的闸门,并测得风峒中相对静压为△ h,试证明△ h值即等于矿井自然风压。
题4-1
[证]: 风机停顿运转,放下闸门后,矿内风流体停顿流动,但空气的重率仍保持原在的状态。在风峒中A点测出的相对静压△ h为:
△ h =PA-Po
根据流体静力学原理,可得出:
PA =Po+τ1Z-τ2Z
∴ △ h= PA -Po= Po+τ1Z-τ2Z- Po
=τ1Z-τ2Z
矿井自然风压:H n=τ1Z-τ2Z
∴ △ h= H n
例4-2 通风系统如图5-7,R1=0.4 N·S2/m8 ,R2=0.6 N·S2/m8 ,R3=0.4 N·S2/m8 ,并测得Q o=5m3/s,Q2=10m3/s。
题4-2
试求: 〔1〕CDA风路、BDA风路及CDB风路的自然风压〔不计出口动压损失〕各 多少?
(2)如在BD及AD两段巷道中间时设密闭,隔断风流,这时分别测定各密闭两侧的静压差是多少?
〔3〕如单独在AD巷道中设密闭,测定其两侧静压差,其值是多少?
解:
〔1〕矿井为自然通风,CDA风路的自然风压Hn3,应等于该风路的通风阻力〔不计出口动压损失〕即:Hn3=R2Q22+R3Q32
×102×152=150Pa
同理,BDA风路的自然风压Hn1为:
Hn1 = R1Q12+R3Q32
×52×152=100Pa
CDB风路的自然风压Hn2为:
Hn2= R2Q22-R1Q12
×102×52=52Pa
〔2〕在BD及AD两巷道中同时设密闭后,矿内即无风流流动。
在AD巷道中密闭〔设于A处〕两侧测出的静压差△h3,根据压力平衡原理,从CDA回路计算:
△h3 =τ0〔Z1+Z2〕-〔τ1Z1+τ2Z2〕=Hn3
即测出的△h,等于CDA风路的自然风压Hn3 =150Pa。
在BD巷道中密闭两侧测出的静压差△h1 ,有BCD回路计算为:
△h1 =PD-PB
PD=PB+τ0 Z2-τ2 Z2
△h1 =〔PB+τ0 Z2-τ2 Z2〕-PB=τ0 Z2-τ2 Z2=Hn2
即△h1 等于BCD风路的自然风压Hn2 =50Pa
〔3〕单独在AD巷道中设密闭时,由于在CDB风路中有自然风压存在而有风流流动,其风量Q2 ′可由下式计算
Q2 ′=/S
因为在CD巷道中有风流〔流动方向为C→D〕,即有能量损失,所以,这时在AD巷道中密闭两侧测出的静压差△h3 ′为:
△h3 ′=r0 〔z1 + z2 〕-〔 r1 z1 + r2 z2 〕-R2 Q2 2
=Hn3 -R2 Q2 2
×2
=120Pa
例4-3 某矿通风系统如下图,各段的空气平均重率为r0 3 ,r1 =12.15 N/m3 ,r2=11.17 N/m3 ,风峒内压差数为2940Pa。3点平均速压为98Pa,扩散器出口平均速压为19.6Pa,试求:
(1) 1点到3点的阻力h1-3 ;
(2) 扇风机的全压h扇全 ;
(3) 当P0 =101325Pa时,3点的绝对静压、相对静压、相对全压值。
题4-3
解: h n =r0 z0 + r1 z1 – r2 z2
×××150
(1) h1-3 =h s –h v + h n
〔2〕h f s = h s 2 - h v2
=2940-98
=2842Pa
h f t = h f s + h f v
〔3〕 当P0 =101325Pa时
对于3点:P s = P0 –h s =101325-2940=98386Pa
h s =2940Pa
h t = h s - h v =2940-98=2842Pa
例4-4 某抽出式通风矿井如下图,地表空气重率r0 3 ,矿井内各点的空气重率为:r1 3 ,r2 3 ,r3 3 ,z1 =100m,z2 =200m,风机房内压差计的静压读值为981Pa,矿井风量为50m/S,风峒断面为5m2 ,
试求:
(1) 自然通风压力为假设干?
(2) 主扇静风压为假设干?
(3) 全矿通风阻力为假设干?
(4) 矿井等积孔为假设干?
题4-4
解:〔1〕h n = r0 〔z2 – z1 〕+
×100+〔11.77+11.38〕×100/2-〔11.38+11.18〕×200/2
〔2〕h f s = h s4 - h v4
=981-=981-
=924Pa
〔3〕h1-4 =h f s + h n
矿/
×50/
=2
例 4-5 抽出式通风矿井,主扇的进风口〔风峒〕断面积为4m2 ,出风口〔扩散器出口〕断面积为5 m2 ,在进风口测的相对静压为1764Pa,通过扇风机的风量为50m3 /s N/m3 ,试求抽出式主扇的全压。静压。速增值。如改为压入式,测的出风口〔风峒〕的相对静压为1862Pa,通过主扇的风量为40 m3 /s,其余条件不变,问这时压入式主扇的全压。静压和速增值又是多少?
解:抽出式:h s =1764Pa ,Q=50 m3 /s ,r=12.05 N/m3 ,
v1 =50/4=/s,v2 =50/5=10m/s
hv 1 =
hv 2=
hf s = hs - hv 1 =1764-95.96=1668Pa
hf v = hv 2
hf t = hf s + hf v
压入式:v1 =40/4=10m/s,v2 =40/5=8m/s
hv 1 =
hv 2=
hs 1 =1862Pa
hf s = hs 1 =1862Pa
hf v = hv 1
hf t = hf s + hf v
例 4-6矿井通风系统如下图,巷道风阻R1·S2/m8 ,R2·S2/m8 ,扇风机Ⅰ的特性曲线见下列图中曲线Ⅰ,当要求巷道1的风量Q1 =30m3/s时,求扇风机Ⅰ的工况及巷道2的风阻应为多少?
题4-6
解 :1〕在下列图中作风阻曲线R1、R3。
2〕将扇风机Ⅰ及风阻R3按照“风量相等,风压相减〞原则串联合成得风机曲线Ⅰ′。
3〕作Q1 =30m3/s等风量线及R1曲线交于1点,得h1=36mmH2O。
4〕由于1,2风路为并联,风机曲线Ⅰ′提供的风压应及1,2风路的通风阻力相等。即:HⅠ ′=h1=h2=36mmH2O
m3/s
作HⅠ ′=36mmH2O的等风压线交于曲线Ⅰ′上2点,得QⅠ = QⅠ ′=48m3/s,由2点作等风量线及曲线Ⅰ交于3点,3点为扇风机Ⅰ的工况点,扇风机Ⅰ的风量QⅠ =48 m3/s,风压H1=81mmH2O。
5〕巷道2的风阻计算为:
Q2= QⅠ- Q1 =48-30=18m3/s
h2=h1=30mmH2
R2=h2/Q222=1.09 N·S2/m8
第五章 通风网络中风流根本规律和风量自然分配
一、 例题
例5-1某通风网络如下图,各巷道的风阻RA2/m8,R22/m8,R32/m8,巷道1的风量Q1=65m3/s,求BC、BD风路自然分配的风量Q2,Q3,及风路ABC。ABD的阻力为多少?
题5-1
A
B
C
D
R1 Q1
R2 Q2
R3 Q3
解:计算自然分配的风量:
m3/s
Q3=Q1-Q2=65-34.95=3/s
计算各巷道的阻力:
h1=RAQ12×652
h2=R2Q22×2
h3=R3Q32×2
计算各风路的阻力:
hABC=h1+h2=1056.3+415.3=1472Pa
hABD=h1+h3=1056.3+415.4=1472Pa
例5-2通风系统如下图,各巷道的风阻RA2/m8,R22/m8,R32/m8,R42/m8,R52/m8,R62/m8,该系统的风压为h=81Pa。正常通风时风门E关闭,求此时各巷道的风量;假设翻开风门,而且系统的总风压保持不变,求该种情况下系统的总风量及工作面和风门短路的风量。
题5-2
A
D
E
C
B
4
3
2
1
6
5
解:1)风门关闭时,BC间的风阻R0为:
R0=R2+R3+R42/m8
系统的总风阻R为:
R=R1+R0+R52/m8
系统的风量:m3/s
2)翻开风门,巷道6中有风流,系统的总风阻R‘为:R‘=R1+R5+R0/
2/m8
系统的总风量为:=3/s
工作面的风量为:
m3/s
通过风门的短路风量:
m3/s
例5-3通风网路如下图,各巷道阻力h1=13,h2=8,h4=6,h5=4,h6=5mmH2O,方向已在图上标注,求巷道7、3、8之间风流方向及阻力。
解:设巷道3的风流方向为B D,对BDC回路的风压平衡定律:
h3+h5-h4=0
题5-3
A
2
1
8
F
E
7
6
C
4
B
5
D
3
h3=h4-h5=6-4=2mmH2O
巷道3的风流方向为B D。
设巷道7的风流方向为E D,对AEDB回路
h1+h7-h3-h2=0
h7=h3+h2-h1=8+2-13=-3mmH2O
巷道7的风流方向及所设相反,为D E。
设巷道8的风流方向为E F,对EFCD回路
h8-h6-h5+h7=0
h8=h6+h5-h7=5+4-3=6mmH2O
巷道8的风流方向为E F。
例5-4某通风网路如下图,各巷道风阻:R12/m8,R22/m8,R32/m8,R42/m8,AB间的总风压为500Pa。
题5-4
B
A
1
2
3
试:1)A、B间总风阻;2)各巷道风量。
解:1)
2/m8,
2/m8,
2)=3/s
m3/s
m3/s
m3/s
Q1=Q124-Q2=25.32-10.3=3/s
题5-5
B
C
Q0
2
4
5
3
1
例5-5通风网络如下图,巷道风阻R12/m8,R22/m8,R32/m8,R42/m8,R52/m8,Q0=30m3/s,求通风网路中各巷道自然分配的风量。
解:方法Ⅰ:首先判断BC的风流方向:
因:故巷道BC的风流方向为C B
h1=h3+h5
h4=h5+h2
以除以上式两式得:
设:,代入,整理为:
(A)
(B)
(A),(B)两式为二元联立方程组,可用图解法求解。设y等于0,1,2,3代入式(A)可求得x等于1.33,1.36,1.41,1.43,再设x等于0,1,2,3代入式(B),可求得y等于1.58,1.74,1.96,2.08,作图得二曲线交点M为
X
Y
M
x=1.41,y=1.81
m3/s
m3/s
m3/s
Q2=Q0-Q4=30-12.9=3/s
Q3=Q0-Q1=30-10=20m3/s
据式h=RQ2可求得各巷道的阻力h1=400,h2=145,h3=400,h4=500,h5=352Pa
通风网络的总阻力:
h0=h1+h2=400+145=545Pa
方法Ⅱ,上述(A),(B)可用迭代法求解:
设:
将x’值代入式(B):
将y’代入式(A)
将代入式(B)
因及足够接近,故可取x=1.4,y=1.81,再按方法Ⅰ的计算过程,由x,y可求得各巷道的风量和风压。
第六章 采区通风
一、例题:
例6—1 某综采工作面长150m,日产2000吨,该工作面相对沼气涌出量为3/T,工作面人数为45人,两端开机窝所需消耗炸药量为7kg,工作面温度为21℃,采高支撑掩护式支架,试问该工作面应供多少风量?
解:根据回采面所需风量的计算要求:
〔1〕按沼气或二氧化碳涌出量计算:
式中:— 沼气涌出不均衡系数,取1.35;
— 绝对沼气涌出量,m3/min;
— 入风流中沼气浓度,不得大于0.5%,该处取为零。
〔2〕按炸药量计算:
式中:25— 以炸药量〔kg〕为计算单位的供风标准,m3/min·kg;
A— 一次爆破所用的最大炸药量,kg。
〔3〕按人数计算:
式中:4— 每人每分钟应供应的最小风量,m3/min·人;
N— 工作面同时工作的最多人数。
〔4〕按工作面气温计算
根据风速及气温对良好气候条件的关系
取
式中:S— 工作面断面积,m2。
对于支撑掩护式支架,其断面可按以下近似式计算:
式中:M— 采高,m。
〔5〕低沼气矿井综采工作面所需风量经历计算式计算:
式中:K1— 采高系数,对于采高大于2m,取
K2— 工作面长度系数,L=150m
K3— 温度系数,t=21℃,取
K4— 支架前方空顶系数,对于易于冒落,取
〔6〕按工作面风速验算:
≤V≤4m/s 要求
因此,根据以上计算取Q=656m3/min作为工作面供应风量,满足了以上要求。
例6—2 某矿采用中央分裂式通风系统,安有一台K2-60风机,测得风机的吸风量为5000m3/min,回风石门通过风量为4800m3/min,东翼有两个回采面,其风量分别为:510和450 m3/min,还有一个备用面,二掘进头,一个采区变电所和绞车房,它们的风量分别为:255,2×150,??,70 m3/min,西翼有两个工作面和一个备用面,其风量分别为:560,570,270 m3/min,还有两个掘进头、变电所、绞车房和单独供风的火药库,其风量分别为:2×150,70,70,100 m3/min。试求该矿井的内部有效风量率,外部漏风率、内部漏风率和矿井漏风率?
解:矿井的有效风量:
矿井的内部漏风量:
矿井的外部漏风量:
矿井的内部漏风率PLi:
矿井的外部漏风率PLe:
矿井的总漏风率PLt:
矿井的有效风量率PR:
矿井的内部有效风量率:
第七章 掘进通风
一、例题
例7—1 某矿掘进一条长150m的独头巷道,断面为2,一次爆破火药量为15kg。用一台局扇作压入式通风,通风时间t=20min。试计算工作面需风量为多少?假设漏风风量备用系数φ,求局扇风量。
解:1〕工作面所需风量
2〕漏风风量备用系数φ=1.25时,局扇风量为:
例7—2 掘进某独头巷道,工作面所需风量Q0为3/s采用引射器作压入式通风,配直径为400mm,长为50m的风筒,风筒漏风风量备用系数φ,风筒摩擦阻力系数α·S2/m4,试确定引射器的型号。
解:1〕风筒阻力的计算,取风筒局部风阻为摩擦风阻的25%,那么
2〕引射器风量的计算
3) 引射器风压的计算
4〕由Qi×60=3/min,hi=236pa,查有关设备手册,可选用WA-200型,气压P=5kg/cm2,环隙宽度δ=的环隙式引射器。
例7—3 某矿掘进一条长903m的独头巷道,采用混合式通风方式。在距工作面72m处,用一台局扇作压入式工作,其胶皮风筒直径300mm,总长62m。在距工作面52m处,用一台局扇由工作面向外排风〔相当于抽出式〕,其胶皮风筒直径为500mm,总长851m。由风筒排出的污风送入旧巷,由主扇排出地表,如下图。掘进巷道断面为2,一次爆破火药量为20kg,通风时间为20min。试计算工作面所需风量,并选择局扇。
解:1〕压入式局扇的计算
工作面所需风量:
胶皮风筒漏风风量备用系数φ
式中:n— 风筒接头数目,10m一节,取n=6;
Pi— 一个接头的漏风率,取0.02。
压入式局扇的风量Qfp:
风筒风阻R的计算:
考虑到风筒接头处的局部风阻,将α值增大25%,可以近似认为所计算出来的风阻包括了风筒的摩擦风阻R1和风筒接头处的局部风阻R2,此题中风筒转弯处的局部风阻R3=0,取α=0.004,所以风筒风阻为:
压入式局扇风压的计算:
由计算的风量Qfp=3/s,Hfp=1222.8pa,可选用JF-42型4KW局扇。
2〕抽出式局扇的计算
有效排风量Qe
漏风风量备用系数φ
抽出式风筒共851m,用罗圈反边接头,质量好,漏风小,Pi=0.005,接头数n=22〔每节风筒长40m〕,φ近似为:
局扇风量Qfe
风筒风阻R
式中:α— 风筒摩擦阻力系数,α=0.003 N·S2/m4;
ξ—风筒转弯局部阻力系数,此题中弯头一个160°,得ξ=0.48;
d— 风筒直径,d=;
S— 风筒断面,S=πr2×2=2。
那么:
局扇风压Hfe:
由计算的风量Qfe=3/s,Hfe=1641.5pa,可选用JF-52型11KW局扇。
第八章 矿井风量调节
一、例题
例8—1 巷道长L=2000m,摩擦阻力系数α=0.004 N·S2/m4,断面S=5m2,周界P=m。巷道风量Q=30m3/s,求巷道的通风阻力?欲使巷道的通风阻力不超过100pa,巷道的断面应扩大到多少〔其他条件都不变〕才能满足要求?
解:1〕巷道摩擦阻力依下式计算:
2〕扩大巷道断面计算:
当巷道阻力不超过100pa时,由上式便可求出巷道断面为:
例8—2 某巷道ABCD各段之风阻RAB=0.4,RBC=2.0,RCD=0.6 N·S2/m8,巷道风量为10m3/s。欲在BC间另开一辅助巷道,使总风量增到15m3/s,假设AD间风压保持不变,求BC间辅助巷道的风阻及该巷道的风量。
解:未调节前AD间的总风压损失为:
R’BC
RBC
D
C
B
A
假设总风量增到15m3/s,又由题知AD间风压保持不变,所以BC段的风压损失为:
开设辅助巷道后BC巷道的风量为:
辅助巷道的风量
辅助巷道的风阻RBC为:
例8—3 并联通风系统的总风量Q1=20m3/s,左翼需风量Q2=12m3/s,右翼需风量Q3=8m3/s,各巷道的风阻为:R1=0.2,R2=2.8,R3=2.0,R4=0.25 N·S2/m8。如下图,用辅扇调节风量时,求辅扇应当造成的风压和该系统的总阻力;假设用风窗调节时,求风窗的面积〔设风窗处巷道断面S=4m2〕和该系统总阻力。
R4
解:左翼的阻力:
Q2R2
Q3R3
右翼的阻力:
辅扇应设在巷道2中,其风压为:
Q1R1
此时该系统的总阻力为:
假设用风窗调节时,风窗应设计在巷道3中,风窗的阻力△h=275pa,其面积SW为:
用风窗调节后并联系统的总风压损失为:
例8—4 通风网络如下图,各风路的风阻值为Ra=2.2、Rb=1.2、Rc=0.41、Rd=0.28 N·S2/m8;风路所需风量Qa=Qb=12m3/s,Qc=2m3/s,风路a,b的断面为4m2,风路c的断面为6m2,假设采用风窗调节法应在哪条风路上安装风窗,风窗的面积应为多大?
解:1〕首先考虑a、b并联网路,两风路的阻力为:
2
d
3
c
因ha>hb,应在风路b中安设风窗,风窗的局部阻力为:
a
b
1
风窗面积为:
2〕再考虑c及1-2-3并联网络
风路c、d的阻力为:
串、并联风路1-2-3的总阻力为:
因h1-2-3>hc,应在c风路中安设风窗,风窗的阻力及面积为:
4
例8—5 通风网络如下图。风路a、b所需风量为Qa=27m3/s,Qb=3/s,其风阻值Ra=0.7,Rb=1.3,总进风段R1-2=0.23,总回风段R3-4=0.02 N·S2/m8。通过主扇的风量为3/s,扇风机有效风压H’s=1550pa。求在不调整主扇工况点的情况下,如何对a、b风路进展风量调节?
解:总进风段1-2和总回风段3-4阻力为:
b
a
3
主扇能够供应两并联风路a、b的压力为:
2
风路a通风阻力:
1
因h2-3>ha,故应在风路a中安设调节风窗,其局部阻力为:
风路b的通风阻力为:
因hb>h2-3,故应在b风路中安设辅扇,其风压为:
例8—6 角联通风网,如下图。各巷道的风阻为R1=0.6,R2=0.6,R3=1.05,R4=0.3,R5=1.05 N·S2/m8。各巷道需要的风量为Q1=14,Q2=16,Q3=3.2,Q4=17.2,Q5=3/s,求用风窗调节时,风窗安设的位置及其阻力。
解:计算各巷道的风压:
5
4
D
Ⅱ
B
在Ⅰ闭合回路中,由于∑hi=0,那么h1应变为h’1,且
3
风窗应设在巷道1中,风窗所造成的局部阻力为:
Ⅰ
1
C
2
A
在Ⅱ闭合回路中,风窗应设在巷道4中,
验证一下1、2、4、5分支所组成的闭合回路是否平衡:
因此,在风路1和4中安装风窗是正确的。
展开阅读全文