2. 简单串联通风网络风量分配手算
串联网络的风量守恒与风压叠加
三条巷道首尾相接构成最简单的串联通风网络。串联网络有一个关键性质:无漏风、无分支时,各分支风量必然相等,且等于总风量。因此本例的手算重点不在“分配”,而在于用风阻与风压关系验证这一守恒关系,并算出总阻力与总风阻。
设三条巷道依次为 ①进风平巷、②回采工作面、③回风平巷,已知总风量 Q = 30 m³/s,各分支风阻为 R₁ = 0.02、R₂ = 0.15、R₃ = 0.03 N·s²/m⁸。串联网络的总风阻为各分支风阻之和:
R总 = R₁ + R₂ + R₃ = 0.02 + 0.15 + 0.03 = 0.20 N·s²/m⁸
h总 = R总 · Q² = 0.20 × 30² = 180 Pa
各分支风压按 h = R·Q² 分别计算,再求和校验是否等于总风压:
| 分支 | R (N·s²/m⁸) | Q (m³/s) | h = R·Q² (Pa) | 风压占比 |
|---|---|---|---|---|
| ①进风平巷 | 0.02 | 30 | 18 | 10% |
| ②回采工作面 | 0.15 | 30 | 135 | 75% |
| ③回风平巷 | 0.03 | 30 | 27 | 15% |
| 合计 | 0.20 | 30 | 180 | 100% |
校验:18 + 135 + 27 = 180 Pa,与 R总·Q² 一致,说明风量守恒与风压叠加同时成立。可见工作面风阻虽只占总风阻的 75%,却消耗了 75% 的总风压,是降阻改造的首要对象。
手算串联网络时,先求 R总 = ΣRᵢ,再用 h总 = R总·Q² 得总风压;各分支风压按 hᵢ = Rᵢ·Q² 计算,其和必须等于总风压。若两者不等,说明风量取值或风阻数据有误,应回查输入。
串联网络中任一分支风阻增大,总风阻随之增大,在总风压不变时总风量将下降(Q = √(h总/R总))。因此不能只按“各段风量相等”就认为风量恒定,风量大小仍由总风压与总风阻共同决定。