一、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
,
或
。
（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1m空气的能量（N·m/m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，Pa HS=hR=RQ 4-4-2 因
此 Ht=HS+hV 4-4-3 (三）通风机的功率
2
3
3
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：
Nt=HtQ×10 4—5—4 用风机静压计算输出功率，称为静压功率NS，即 NS=HSQ×10
3
—-3
4-4-5
因此，风机的轴功率，即通风机的输入功率N（kW）
, 4—5—6
或
4-4-7
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
4-4-8
二、通风系统主要参数关系和风机房水柱计（压差计）示值含义
掌握矿井主要通风机与通风系统参数之间关系，对于矿井通风的科学管理至关重要。
为了指示主要通风机运转以及通风系统的状况，在风硐中靠近风机入口、风流稳定断面上安装测静压探头，通过胶管与风机房中水柱计或压差计
（仪）相连接，测得所在断面上风流的相对静压h。在离心式通风机测压探头应安装在立闸门的外侧。水柱计或压差计的示值与通风机压力和矿井阻力之间存在什么关系？它对于通风管理有什么实际意义？下面就此进行讨论。 1、抽出式通风
1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系
如图4-4-1，水柱计示值为4断面相对静压h4，h（负4压）=P4-P04(P4为4断面绝对压力，P04为与4断面同标高的大气压力）。
图4—4—1
沿风流方向，对1、4两断面列伯努力方程 hR14=(P1+hv1+ρ
m12 gZ12)- (P4+hv4+ρ
m34 gZ34)
式中 hR14—1至4断面通风阻力，Pa ;
P1、P4—分别为1、4断面压力，Pa； hv1、hv4—分别为1、4断面动压，Pa； Z12、Z34—分别为12、34段高差，m； ρ
m12、ρ
3
m34—分别为12、34段空气柱空气密
度平均值，kg/m；
因风流入口断面全压Pt1等于大气压力P01，即 P1+hv1=Pt1=P01，
又因1与4断面同标高，故1断面的同标高大气压P01’与4断面外大气压P04相等。又 ρρ
m34m12gZ12’—gZ34=HN 故上式可写为
hR14=P04-P4-hv4+HN
hR14=|h4|-hv4+HN
即 |h4|=hR14+hv4-HN 4-4-9 根据通风机静压与矿井阻力之间的关系可得
HS+HN =|h4|—hv4=ht4
4-4-10
式4-4-9和式4—4—10，反映了风机房水柱计测值h4与矿井通风系统阻力、通风机静压及自然风压之间的关系。通常hv4数值不大，某一段时间内变化较小，HN随季节变化，一般矿井，其值不大，因此，|h4|基本上反映了矿井通风阻力大小和通风机静压大小。如果矿井的主要进回风道发生冒顶堵塞，则水柱计读数增大；如果控制通风系统的主要风门开启。风流短路，则水柱计读数减小，因此，它是通风管理的重要监测手段。
2）风机房水柱计示值与全压Ht之间关系。 与上述类似地对4、5断面(扩散器出口）列伯努力方程，便可得水柱计示值与全压之间关系
Ht =|h4|—hv4+hRd+hv5
即 |h4|=Ht+hv4-hRd-hv5 4—4—11 式中 hRd——扩散器阻力，Pa ;
hv5——扩散器出口动压，Pa； 根据式4—4—11可得 Ht=hR12+ hRd+hv4 Ht+HN=hR14+ hRd+hv5 4—4—12
2、压入式通风的系统
如图4-4-2，对1、2两断面列伯努力方程得： hR12=(P1+hv1+ρ
m2
m1
gZ1)-(P2+hv2+ρ
gZ2)
因风井出口风流静压等于大气压，即P2=P02；1、2断面同标高，其同标高的大气压相等，即P01-P02，故P1-P2= P1-P01=h1 又 ρ
m1
gZ1-ρ
m2
gZ2=HN 故上式可写为
hR12=h1+hV1-hv2+HN 所以风机房水柱计值 h1=hR12+hv2-hV1-HN
又 Ht=Pt1-Pt1’=Pt1-P0=P1+hv1-P0=h1+hv1 Ht+HN=hR12+hv2 4—4—13
由式4—4—12和式4—4—13可见，无论何种通风方式，通风动力都是克服风道的阻力和出口动能损失，不过抽出式通风的动能损失在扩散器出口，而压入式通风时出口动能损失在出风井口，两者数值上可能不等，但物理意义相同。
图4—4—2 三、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η，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η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Ｈ─Ｑ、Ｎ─Ｑ和η
─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(ＨS─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
4-4-14 式中 hd━━扩散器阻力。
通风机装置静压Ｈsd因扩散器的结构形式和规格不同而有变化，严格地说
4-4-15 式中 hVd━─扩散器出口动压。
比较式４－4－10与式４－4－15可见，只有当hd+hVd hd+hVd 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5-4-4 轴流式个体特性曲线 图5-4-5 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，Ｈ─Ｑ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。 四、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 ⒈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Ｒe（=）和欧拉数Eu=（）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 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： ， 4-4-16 或 4-4-17 式中 和 叫全压系数和静压系数。 为压力系数，u为 圆周速度。 （2）流量系数 由几何相似和运动相似可以推得 4-4-18 式中 D、u、—分别表示两台相似风机的叶论外缘直径、圆周速度，同系列风机的流量系数相等。 （3）功率系数 风机轴功率计算公式 中的H和Q分别用式4-4-17和式4-4-18代入得 4-4-19 同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。 、、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 、、和η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η。利用式4-4-17、4-4-18和4-4-19计算出该系列风机的、、和η。然后以为横坐标，以、和η为纵坐标，绘出-、-和η-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 五、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、、和η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ρ成一定比例关系，这种比例关系叫比例定律。将转速u=πDn/60代入式4-4-17、4-4-18和4-4-19得 对于1、2两个相似风机而言， 、 、 ，所 以其压力、风量和功率之间关系为： 4-4-20 4-4-21 4-4 -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。 表4-4—1 两台相似风机H、Q、和N的换算 压力 换算 风量 换算 功率 换算 效率换算 η1=η2 例题 某矿使用主要通风机为4-72-11№20B离心式通风机，其特性曲线如图4-4-7所示，图上给出三种不同转速n的Ht--Q曲线，四条等效率曲线。转速为n1=630r/min,风机工作风阻R=0.0547×9.81=0.53657N．s/m，工况点为M0（Q=58m/s,Ht=1805Pa)，后来，风阻变为R’=0.7932 N．s/m，矿风量减小不能满足生产要求，拟采用调整转速方法保持风量Q=58 m/s，求转速调至多少？ 解 因管网风阻已变，故应先将新风阻R’=0.7932 N．s/m的曲线绘制在图中，得其与n1=630r/min曲线的交点为M1，其风量Q1=51.5 m/s。在此风阻下风量增至Q2=58 m/s的转速n2，可按下式求得： n2=n1 Q2/Q1=630×58/51.5=710r/min 即转速应调至n2=710r/min，可满足供风要求。 图4-4-8 4-72=11№20B离心式通风机特性曲线 2、通用特性曲线 3 3 2 8 3 2 8 3 2 8 为了便于使用，根据比例定律，把一个系列产品的性能参数，如压力H、风量Q、和转速n、直径D、功率N和效率η等相互关系同画在一个坐标图上，这种曲线叫通用特性曲线。图4-7-3为G4--73系列离心式通风机的对数坐标曲线，在对数坐标图中，风阻R曲线为直线，与Q轴夹角为63.°,与机号线平行，大大简化了作风阻曲线的步骤。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容