矿井通风网络风量分配基本规律

4．3．1 通风网络的基本术语

任何一个通风网络都是由一些基本单元组成的，要认识一个矿井通风网络首先必须弄清楚这些基本单元的含义。

（1）节点（结点）

节点是指三条或三条以上风道的交点；断面或支护方式不同的两条风道，其分界点有时也称为节点。 每个节点应当有唯一的编号，称为节点号。 节点号最好是一组从1开始的自然数，且编号应当连续，方便利用计算机对通风网络进行模拟计算。

（2）分支（边、弧）

分支是两节点间的连线，也叫风道，在通风网络图上，用单线表示分支。 其方向即为风流的方向，箭头由始节点指向末节点。

（3）路（风路、通路）

由若干方向相同的分支首尾相连而成的线路。

（4）回路和网孔

由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路，其中有分支者叫回路，无分支者叫网孔。

（5）生成树、余树

它包括风网中全部节点而不构成回路或网孔的一部分分支构成的图形。 每一种风网都可选出若干生成树。 通常讨论的树都是生成树。 一个网络中，把树去掉，剩下的部分图形称之为余树。

（6）弦

在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成一个独立回路或网孔，这种分支叫作弦。

4．3．2 矿井通风网络图

通风网络图是指用直观的单线条有向几何图形所表示的通风网络。 矿井通风网络图的组成要素为分支与节点。 其常见形式有两种：一是以单线条有向几何图形绘制出的矿井通风网络图；二是以数学集合或矩阵形式表示的矿井通风网络数学式。

1．矿井通风网络图的特点

（1）矿井通风网络图只反映井巷分支中的风流方向及节点与分支间的相互连接关系，网络图中的节点位置与分支线形可以任意改变，但总体绘出的网络图应当美观、分支连接关系易于辨别等。

（2）矿井通风网络图能清楚地反映分支风流的方向、分支之间的分合关系与串并联关系，是进行各种通风模拟计算的基础。 另外，矿井通风网络图也属于生产矿井通风管理的一种重要图件。

2．矿井通风网络图的类型

矿井通风网络图的类型有两种：一是曲线形状绘制的矿井通风网络图，此类型的网络图在实际工作中较常见；二是与通风系统图形基本一致的网络图。

3．矿井通风网络图的绘制步骤

（1）节点编号：在矿井通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。

（2）绘制草图：在图纸上绘出节点位置及其符号，并用单线条（弧线或直线）连接有风流连通关系的节点。

（3）图形整理：按照连接关系正确、总体结构美观原则对网络图进行补充、修改。

4．矿井通风网络图的绘制原则

（1）一般可将采掘面等分支布置在网络图的中部醒目区域；进风分支与节点位于其下部，出风分支与节点则位于网络图的上部；风机出口所在分支与节点位于最上部。

（2）分支方向基本都应由下而上布局，分支间的相互交叉尽可能少。

（3）合并节点。 对于某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为一个节点。

（4）合并分支。 对于某些特别的并联分支可合并为一条分支。

（5）网络图总的形状基本为“椭圆”形。

风流在通风网络内流动时，除遵守能量守恒定律外，还遵守风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。

4．3．3 风量平衡定律

井巷风流近似为不可压风流，对于节点、网络（回路）而言，流入的风量与流出的风量的代数和等于零，一般取流入的风量为正，流出的风量为负。

图4．7 节点风流图

图4．8 闭合回路风流

如图4．7所示，有

Q1＋Q2＝Q3＋Q4＋Q5（4．26）

如图4．8所示，有

Q1—2＋Q3—4＝Q6—5＋Q8—7（4．27）

用数学表达式表示为

ΣQi＝0 （4．28）

风量平衡定律主要是针对节点或者闭合回路（把闭合回路看成一个节点）的。

4．3．4 风压平衡定律

任一回路或网孔中的风流遵守能量守恒定律，回路或网孔中不同方向的风流，它们的风压或阻力必须平衡或相等，图4．8中对回路2—4—6—8，有：

h2—4＋h4—6＝h2—8＋h8—6（4．29）

写成一般的数学表达式为

上式表明：回路或网孔中，不同方向的风流，它们的风压或阻力的代数和等于零。 一般取顺时针方向风流的风压为正，逆时针方向风流的风压为负。

当回路内有压源（如自然风压Σhn、机械风压Σhf等），也可以证明如下关系式成立：

Σhi-（Σhn＋Σhf）＝0（回路内有压源） （4．31）

4．3．5 阻力定律

风流在通风网络中流动，绝大多数属于完全紊流状态，其阻力定律遵守平方关系，即

式中 hi——风网中第i条风路的风压或阻力，Pa；

Ri——第i条风路的风阻，N*s2／m8；

Qi——第i条风路的风量，m3／s。