2009年 7月 30日星期四,矿井通风,1
第七章 矿井通风网路
◆ 主要内容与基本要 求
◆ 第一节 概述
◆ 第二节 串、并联通风网路分析
◆ 第三节 角联网路分析
◆ 第四节 复杂通风网路解算
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,2
主要内容与基本要求
1、理解节点、分支巷道、网孔、通风网路等概念。
2、掌握基本定律。
3、掌握串、并联网路的性质及各自优缺点。
4、掌握并联网路的风量自然分配计算
5、理解对角巷道风向的判别方法和影响对角巷道风向的稳定性的因素。
6、了解复杂通风网路解算方法。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,3
一、基本概念二、基本定律
1、能量守恒定律
2、阻力定律
3、风量平衡定律
4、风压平衡定律
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,4
一、基本概念
1、通风网路风流所流经的巷道都是以一定的联接形式构成了一个网状线路，称之为通风网路。
联接形式可分为串联、并联、角联和复杂联。
2、矿井通风系统图系反映通风巷道的空间位置，
风流结构（分、汇、方向），
扇风机的工作方式和进、回风井的布置形式的实体图。
它与实际的通风系统在几何上是相似的。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,5
某矿井通风系统立体图
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,6
3、通风网路图用不按比例，不反映巷道空间关系的单线条来表示矿井通风网路的图，叫通风网路图。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,7
4、通风网路的基本要素
1）节点：三条或三条以上风路的交汇点称为节点。
2）分支风路：联结两个节点的风路称为分支风路。
3）网孔（回路）：由两条或两条以上的分支风路形成的闭合回路称网孔。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,8
二、基本定律
1、能量守恒定律空气沿井巷流动时产生的能量损失用于克服井巷的通风阻力
)2()2( 2
2
2
2221
2
1
11121
vgzpvgzph
mm
2、阻力定律通风井巷对空气流动所产生的阻力大小等于该井巷的风阻与通过该井巷风量平方的乘积。
PaRQh 2?
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,9
3、风量平衡定律（克希荷夫第一定律）
网路中流进节点的风量等于流通出节点的风量。
Q1+Q2 = Q3+Q4+Q5
或：节点的风量代数和为零
Q1+Q2–Q3–Q4–Q5 = 0
0 iQ
对闭合回路，流进闭合回路的风量等于流出闭合回路的风量
Q1+Q2 = Q3+Q4 或 Q1+Q2–Q3–Q4 = 0
即闭合回路的风量代数和为零。
一般数学式：则为任一节点或闭合回路的风量代数和为零。
式中 Qi—流进或流出的风量，流入为,+”，流出为,-”。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,10
4、风压平衡定律（克希荷夫第二定律）
闭合回路中，各分支风路的风压降的代数和为零。
若取顺时针方向风流的风压降为,+”，逆时针方向的风流的风压降为,-”，则对闭合回路（网孔） 1231中有
h1-2+ h2-3 - h1-3 = 0
对 2342网孔
h2-4 - h3-4 - h2-3 = 0
则一般式：
hi—分支风路的风压降（阻力），顺时针,+”，逆时针,-”。
0 ih
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,11
若网孔中有扇风机和自然风压作用闭合回路中，风压降的代数和应等于回路中的扇风机风压和自然风压的代数和。
h1 + h3 – h2 – h4 =Hf + Hn
注意,Hf和 Hn的符号规定。
式中 hi——网孔中各分支风路的风压，顺时针,+”，逆时针,-” 。
Hf——网孔中的风机风压，顺时针,-”，逆时针,+”。
Hn —网孔中的自然风压，顺时针,-”，逆时针,+”。
0 nfi HHh
网孔中各分支风路的风压与自然风压和扇风机的风压代数和为零。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,12
一、串联网路的性质二、并联网路的性质三、并联网路中风量自然分配四、串、并联网路的比较
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,13
Q0 = Q1 = Q2 = Q3 = … = Q n
2、阻力关系串联网路的总阻力等于各分支风路的阻力之和。
h0 = h1 + h2 + h3 + … + h n
一、串联网路的性质各风路依次首尾相接组成的网路称为 串联网路 。
1、风量关系串联网路各分支风路的风量相等，而且等于总风量
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,14
3、风阻关系串联网路的总风阻等于各分支风阻之和。
R0 = R1 + R2 + R3 + … + R n
4、等积孔关系总等积孔与分支风路等积孔的关系
22
2
2
1
2
0
1111
nAAAA
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,15
二、并联网路的性质若一条风路在某一节点分为二条或两条以上的分支风路，
然后又在另一节点汇合，把这种联接方式称为并联网路。
1、风量关系根据风量平衡定律，并联网路的总风量等于各分支风量之和
Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + … + Qn （ 1）
2、阻力关系根据风压平衡定律，并联网路的总阻力应等于各分支风路的阻力。
h0 = h1 = h2 = … = hn （ 2）
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,16
3、风阻关系
n
i in RRRRR 1210
11111?
n
i iR
R
1
2
0
)1(
1
（ 3）
故：
当 R1 = R2 = …….= R n时，
则：
2
1
2
1
0
)(
1
n
R
R
nR
从上式可看出，并联网络的总风阻比任何一条并联分支风路的风阻都要小，并联风路越多,n↑,R0↓。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,17
4,等积孔关系
A0= A1 + A2+ A3+…….+ A n
并联网路总等积孔等于各分支风路等积孔之和。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,18
三,并联网路中风量自然分配
2000 QRh?
2iii QRh?
i0h h? QRQR 2ii200?
0
0 Q
R
RQ
i
i?
当有 n 条风路并联时，总阻力分支风路阻力：
得：
故：
由此可见，并联网路中，各分支风路的风量取决于总风阻与该支路风阻的比值。
风阻小的分支（ Ri↓）,分支风量大（ Qi↑）,Ri↑,Qi ↓。
由
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,19
代入上式得：
2
1
0
)1(
1
n
i iR
R
)1(
1
0
n
i i
i
i
R
R
QQ
n
n
i i R
R
R
R
R
R
Q
RR
QQ
1
3
1
2
1
0
1
1
0
1
.,,,,,1)1(
n
n
i i R
R
R
R
R
R
Q
R
R
QQ
2
3
2
1
2
0
1
2
0
2
.,,,,,1)1(
………………………………………………
则各分支风路的风量为：
1.,,,,,
121
0
n
nnn
n
R
R
R
R
R
R
QQ
将
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,20
四,串,并联网路的比较
1,经济性并联网路比串联总风压和总风阻都要小,消耗能量小 。
设：两条风路的风阻相等 R1 = R2,分别构成并联和串联 。
并联网路总风阻：
42
1
)1(
1 1
2
1
2
1
0
R
RR
R n
i i
并
2010 4 QRh?并总风压：
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,21
因此说明,并联网路比串联网路的通风经济性要优越得多 。
1210 2 RRRR串
2010 2 QRh?串
8
1
2
4
1
1
0
0
R
R
R
R
串并 并串 00 8 RR?
8
1
2
4
2
01
2
0
1
0
0
QR
Q
R
h
h
串并并串 00 8 hh?
总风压则,即：
即：
串联网路：
总风阻
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,22
2,安全性并联网路各分支风路有独立的新鲜风流,互不影响,某一风路发生事故,也容易隔绝,不至影响其它风路 。
串联网路后一工作面受到前一工作面的风路污染,某一工作面发生事故则会影响其它工作面 。
此外，并联网路各分支风量能够按需调节，串联不能调节。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,23
一、基本概念二、角联网路风流方向判定
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,24
一,基本概念在两条并联巷道之间,若有一条或数条巷道使两者连通,
这种网路称为 角联通风网路 。
起连接作用的巷道称为 对角巷道 。
构成角联通风网路的二支并联巷道,称为 边缘巷道 。
角联网路的特点：边缘巷道的风流方向是稳定的，而对角巷道中的风流方向是不稳定的。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,25
二,角联网路风流方向判定在简单角联中,对角巷道的风流方向呈出现三种情况,无风,
风流由 C→B,风流由 B→C。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,26
1,CB巷道无风当对角巷道 CB无风,C点和 B点能量相等,即 CB无压力差 。
Q2=0,hCB=0
由风压平衡定律：
网孔 ACBA,hAC = hAB （ 1）
网孔 CDBC,hCD = hBD （ 2）
式 （ 1） /式 （ 2） 得：
BD
AB
CD
AC
h
h
h
h? 2
44
233
255
211
QR
QR
QR
QR?或：
∵ Q2=0,则,Q1 = Q5,Q3 = Q4 故：
4
3
5
1
R
R
R
R?
上式表明，简单角联网路，当边缘巷道的风阻比值相等时，对角巷道没有风流通过。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,27
2,风流由 C→B
此时,C点的能量比 B点的大,由风压平衡定律得：
ACBA网孔,hAC + hCB = hAB
则,hAC < hAB
233211 QRQR?
3
1
2
52
2
3
)( R
R
QQ
Q?
CDBC网孔,hCD = hBD + hCB
故,（ 1）
或,而,Q1 = Q2 + Q5
则,hCD > hBD
或,2
44255 QRQR?
而,Q4 = Q2 + Q3
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,28
25
232
4
5 )( Q QQRR
3
1
252
23
25
232
4
5
)(
)(
R
R
QQ
Q
Q
QQ
R
R?
3
1
4
5 RRRR?
4
3
5
1 RRRR?
故,（ 2）
上式表明，简单角联中，靠 C这边边缘巷道前后的风阻比值小于靠 B这边边缘巷道前后的风阻阻比值时，对角巷道的风流方向必从 C点流向 B点。
或
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,29
3,当风流由 B→C
同理可得：
4
3
5
1
R
R
R
R?
满足上面不等式，对角巷道的风流方向必从 B→C。
从以上分析可知：
①对角巷道的的风向是不稳定的。
②对角巷道的风向是由边缘巷道的风阻比值所决定的，与对角巷道本身风阻大小无关。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,30
一,复杂通风网路概念由串联,并联,角联和其它一些联结方式所构成的通风网路称为 复杂通风网路 。
二,解算方法
1,图解法
2、电模拟法
3、数值解法
Scott-Hinsley法京大式试算法牛顿法线性解算法风压平衡 渐近法
第七章 矿井通风网路
◆ 主要内容与基本要 求
◆ 第一节 概述
◆ 第二节 串、并联通风网路分析
◆ 第三节 角联网路分析
◆ 第四节 复杂通风网路解算
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,2
主要内容与基本要求
1、理解节点、分支巷道、网孔、通风网路等概念。
2、掌握基本定律。
3、掌握串、并联网路的性质及各自优缺点。
4、掌握并联网路的风量自然分配计算
5、理解对角巷道风向的判别方法和影响对角巷道风向的稳定性的因素。
6、了解复杂通风网路解算方法。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,3
一、基本概念二、基本定律
1、能量守恒定律
2、阻力定律
3、风量平衡定律
4、风压平衡定律
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,4
一、基本概念
1、通风网路风流所流经的巷道都是以一定的联接形式构成了一个网状线路，称之为通风网路。
联接形式可分为串联、并联、角联和复杂联。
2、矿井通风系统图系反映通风巷道的空间位置，
风流结构（分、汇、方向），
扇风机的工作方式和进、回风井的布置形式的实体图。
它与实际的通风系统在几何上是相似的。
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某矿井通风系统立体图
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,6
3、通风网路图用不按比例，不反映巷道空间关系的单线条来表示矿井通风网路的图，叫通风网路图。
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4、通风网路的基本要素
1）节点：三条或三条以上风路的交汇点称为节点。
2）分支风路：联结两个节点的风路称为分支风路。
3）网孔（回路）：由两条或两条以上的分支风路形成的闭合回路称网孔。
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二、基本定律
1、能量守恒定律空气沿井巷流动时产生的能量损失用于克服井巷的通风阻力
)2()2( 2
2
2
2221
2
1
11121
vgzpvgzph
mm
2、阻力定律通风井巷对空气流动所产生的阻力大小等于该井巷的风阻与通过该井巷风量平方的乘积。
PaRQh 2?
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3、风量平衡定律（克希荷夫第一定律）
网路中流进节点的风量等于流通出节点的风量。
Q1+Q2 = Q3+Q4+Q5
或：节点的风量代数和为零
Q1+Q2–Q3–Q4–Q5 = 0
0 iQ
对闭合回路，流进闭合回路的风量等于流出闭合回路的风量
Q1+Q2 = Q3+Q4 或 Q1+Q2–Q3–Q4 = 0
即闭合回路的风量代数和为零。
一般数学式：则为任一节点或闭合回路的风量代数和为零。
式中 Qi—流进或流出的风量，流入为,+”，流出为,-”。
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4、风压平衡定律（克希荷夫第二定律）
闭合回路中，各分支风路的风压降的代数和为零。
若取顺时针方向风流的风压降为,+”，逆时针方向的风流的风压降为,-”，则对闭合回路（网孔） 1231中有
h1-2+ h2-3 - h1-3 = 0
对 2342网孔
h2-4 - h3-4 - h2-3 = 0
则一般式：
hi—分支风路的风压降（阻力），顺时针,+”，逆时针,-”。
0 ih
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若网孔中有扇风机和自然风压作用闭合回路中，风压降的代数和应等于回路中的扇风机风压和自然风压的代数和。
h1 + h3 – h2 – h4 =Hf + Hn
注意,Hf和 Hn的符号规定。
式中 hi——网孔中各分支风路的风压，顺时针,+”，逆时针,-” 。
Hf——网孔中的风机风压，顺时针,-”，逆时针,+”。
Hn —网孔中的自然风压，顺时针,-”，逆时针,+”。
0 nfi HHh
网孔中各分支风路的风压与自然风压和扇风机的风压代数和为零。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,12
一、串联网路的性质二、并联网路的性质三、并联网路中风量自然分配四、串、并联网路的比较
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,13
Q0 = Q1 = Q2 = Q3 = … = Q n
2、阻力关系串联网路的总阻力等于各分支风路的阻力之和。
h0 = h1 + h2 + h3 + … + h n
一、串联网路的性质各风路依次首尾相接组成的网路称为 串联网路 。
1、风量关系串联网路各分支风路的风量相等，而且等于总风量
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3、风阻关系串联网路的总风阻等于各分支风阻之和。
R0 = R1 + R2 + R3 + … + R n
4、等积孔关系总等积孔与分支风路等积孔的关系
22
2
2
1
2
0
1111
nAAAA
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二、并联网路的性质若一条风路在某一节点分为二条或两条以上的分支风路，
然后又在另一节点汇合，把这种联接方式称为并联网路。
1、风量关系根据风量平衡定律，并联网路的总风量等于各分支风量之和
Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + … + Qn （ 1）
2、阻力关系根据风压平衡定律，并联网路的总阻力应等于各分支风路的阻力。
h0 = h1 = h2 = … = hn （ 2）
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3、风阻关系
n
i in RRRRR 1210
11111?
n
i iR
R
1
2
0
)1(
1
（ 3）
故：
当 R1 = R2 = …….= R n时，
则：
2
1
2
1
0
)(
1
n
R
R
nR
从上式可看出，并联网络的总风阻比任何一条并联分支风路的风阻都要小，并联风路越多,n↑,R0↓。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,17
4,等积孔关系
A0= A1 + A2+ A3+…….+ A n
并联网路总等积孔等于各分支风路等积孔之和。
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三,并联网路中风量自然分配
2000 QRh?
2iii QRh?
i0h h? QRQR 2ii200?
0
0 Q
R
RQ
i
i?
当有 n 条风路并联时，总阻力分支风路阻力：
得：
故：
由此可见，并联网路中，各分支风路的风量取决于总风阻与该支路风阻的比值。
风阻小的分支（ Ri↓）,分支风量大（ Qi↑）,Ri↑,Qi ↓。
由
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代入上式得：
2
1
0
)1(
1
n
i iR
R
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1
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1
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1
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n
n
i i R
R
R
R
R
R
Q
R
R
2
3
2
1
2
0
1
2
0
2
.,,,,,1)1(
………………………………………………
则各分支风路的风量为：
1.,,,,,
121
0
n
nnn
n
R
R
R
R
R
R
将
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,20
四,串,并联网路的比较
1,经济性并联网路比串联总风压和总风阻都要小,消耗能量小 。
设：两条风路的风阻相等 R1 = R2,分别构成并联和串联 。
并联网路总风阻：
42
1
)1(
1 1
2
1
2
1
0
R
RR
R n
i i
并
2010 4 QRh?并总风压：
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,21
因此说明,并联网路比串联网路的通风经济性要优越得多 。
1210 2 RRRR串
2010 2 QRh?串
8
1
2
4
1
1
0
0
R
R
R
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串并 并串 00 8 RR?
8
1
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01
2
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1
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0
QR
Q
R
h
h
串并并串 00 8 hh?
总风压则,即：
即：
串联网路：
总风阻
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2,安全性并联网路各分支风路有独立的新鲜风流,互不影响,某一风路发生事故,也容易隔绝,不至影响其它风路 。
串联网路后一工作面受到前一工作面的风路污染,某一工作面发生事故则会影响其它工作面 。
此外，并联网路各分支风量能够按需调节，串联不能调节。
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一、基本概念二、角联网路风流方向判定
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一,基本概念在两条并联巷道之间,若有一条或数条巷道使两者连通,
这种网路称为 角联通风网路 。
起连接作用的巷道称为 对角巷道 。
构成角联通风网路的二支并联巷道,称为 边缘巷道 。
角联网路的特点：边缘巷道的风流方向是稳定的，而对角巷道中的风流方向是不稳定的。
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二,角联网路风流方向判定在简单角联中,对角巷道的风流方向呈出现三种情况,无风,
风流由 C→B,风流由 B→C。
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1,CB巷道无风当对角巷道 CB无风,C点和 B点能量相等,即 CB无压力差 。
Q2=0,hCB=0
由风压平衡定律：
网孔 ACBA,hAC = hAB （ 1）
网孔 CDBC,hCD = hBD （ 2）
式 （ 1） /式 （ 2） 得：
BD
AB
CD
AC
h
h
h
h? 2
44
233
255
211
QR
QR
QR
QR?或：
∵ Q2=0,则,Q1 = Q5,Q3 = Q4 故：
4
3
5
1
R
R
R
R?
上式表明，简单角联网路，当边缘巷道的风阻比值相等时，对角巷道没有风流通过。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,27
2,风流由 C→B
此时,C点的能量比 B点的大,由风压平衡定律得：
ACBA网孔,hAC + hCB = hAB
则,hAC < hAB
233211 QRQR?
3
1
2
52
2
3
)( R
R
Q?
CDBC网孔,hCD = hBD + hCB
故,（ 1）
或,而,Q1 = Q2 + Q5
则,hCD > hBD
或,2
44255 QRQR?
而,Q4 = Q2 + Q3
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25
232
4
5 )( Q QQRR
3
1
252
23
25
232
4
5
)(
)(
R
R
Q
Q
R
R?
3
1
4
5 RRRR?
4
3
5
1 RRRR?
故,（ 2）
上式表明，简单角联中，靠 C这边边缘巷道前后的风阻比值小于靠 B这边边缘巷道前后的风阻阻比值时，对角巷道的风流方向必从 C点流向 B点。
或
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3,当风流由 B→C
同理可得：
4
3
5
1
R
R
R
R?
满足上面不等式，对角巷道的风流方向必从 B→C。
从以上分析可知：
①对角巷道的的风向是不稳定的。
②对角巷道的风向是由边缘巷道的风阻比值所决定的，与对角巷道本身风阻大小无关。
2009年 7月 30日星期四,矿井通风,30
一,复杂通风网路概念由串联,并联,角联和其它一些联结方式所构成的通风网路称为 复杂通风网路 。
二,解算方法
1,图解法
2、电模拟法
3、数值解法
Scott-Hinsley法京大式试算法牛顿法线性解算法风压平衡 渐近法
