通風(fēng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定

VENTILATOR'S PARAMETER MEASUREMENT

　

一、壓力測(cè)量

COMPRESSIVE STRESS MEASURING

在通風(fēng)機(jī)技術(shù)測(cè)定中需要測(cè)量風(fēng)峒斷面的靜壓和全壓，測(cè)量全壓的目的是為了獲得該風(fēng)峒斷面的動(dòng)壓值，以便計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)量。

1.靜壓測(cè)量

測(cè)量風(fēng)峒某點(diǎn)的靜壓值，可使用皮托管和前述的各種靜壓感受管。由于靜壓為風(fēng)流作用于管壁上的法向壓力值，故測(cè)量靜壓值的關(guān)鍵在于選擇一個(gè)合適的測(cè)壓斷面，以保證所安裝的測(cè)壓管的感受孔中心線和氣流方向垂直。實(shí)踐證明由于測(cè)壓斷面選擇不當(dāng)或由于測(cè)壓管安裝不正確，使所測(cè)值中含有部分動(dòng)壓，造成測(cè)壓計(jì)液面波動(dòng)，使讀數(shù)有較大誤差。如圖21系為測(cè)壓點(diǎn)位置選擇不當(dāng)及測(cè)壓管安裝不正確的示例。

圖21 靜壓管安裝錯(cuò)誤示意圖

1一反風(fēng)門、2一靜壓管、3---風(fēng)峒、4一通風(fēng)機(jī)

由于條件限制，在現(xiàn)場(chǎng)往往不易找到理想的測(cè)壓斷面。為了減少測(cè)量誤差，則可選擇適當(dāng)位置的斷面上，安裝多測(cè)孔并聯(lián)，如圖22所示，其中差壓計(jì)指示h_s系n個(gè)測(cè)點(diǎn)靜壓的算術(shù)平均值，即

h_s= 式﴾12)

式中 h_si——第i個(gè)測(cè)孔的靜壓(mmH₂0)；

n——測(cè)孔數(shù)目。

圖22 多孔并聯(lián)靜壓測(cè)量

1--風(fēng)峒、2一靜壓管、3—三通管、4—風(fēng)管

2.全壓測(cè)量

全壓測(cè)量的關(guān)鍵在于使所安裝的全壓管測(cè)孔迎風(fēng)，并使測(cè)孔中心線和氣流的方向平行，否則將會(huì)造成較大誤差。由于在風(fēng)峒同一斷面上各點(diǎn)的氣流速度不相等，故各點(diǎn)的全壓值也不相等。在用測(cè)壓管測(cè)量風(fēng)量時(shí)，常須測(cè)得某風(fēng)峒斷面的平均全壓值，這是指該斷面各點(diǎn)全壓的算術(shù)平均值。一般可在該斷面安裝多空全壓管或多支皮托管并聯(lián)測(cè)出。

3.動(dòng)壓測(cè)量

風(fēng)峒某點(diǎn)的動(dòng)壓h_d等于該點(diǎn)的全壓h與該點(diǎn)的靜壓h_s之差。在測(cè)量動(dòng)壓時(shí)應(yīng)注意將全壓管感受孔與靜壓管感受孔安裝在與風(fēng)流垂直的同一截面內(nèi)，否則將會(huì)造成誤差。

測(cè)量動(dòng)壓值是為了測(cè)算風(fēng)量。因此必須測(cè)出某風(fēng)峒斷面的平均動(dòng)壓值h_dp。由于風(fēng)峒斷面上各點(diǎn)動(dòng)壓值不等，故用單孔測(cè)壓管測(cè)量動(dòng)壓時(shí)，必須在通風(fēng)機(jī)測(cè)定前將風(fēng)峒按圖6所示，將全斷面分成n個(gè)面積不大于0．5米²的小方格，逐個(gè)測(cè)出每個(gè)方格中心點(diǎn)的動(dòng)壓值h_di，然后算出測(cè)定時(shí)單孔測(cè)壓管擬固定在g點(diǎn)的風(fēng)速場(chǎng)系數(shù)K_g：

K_g= (式13﴿

式中 h_di——所測(cè)第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓(mmH₂O)；

h_dg——固定測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓(mmH₂O)；

n——測(cè)點(diǎn)的數(shù)目。

則被測(cè)斷面的動(dòng)壓平均值h_dp為：

h_dP=Kg²▪H_dg (式14)

用多孔測(cè)壓管測(cè)量圓形風(fēng)峒時(shí)，可將圓斷面劃分成若干等面積環(huán)﴾圖23)，在環(huán)的中心布置測(cè)壓點(diǎn)的位置。各測(cè)點(diǎn)位置按下式計(jì)算：

R_i=R ﴾ 式15﴿

圖23 圓形風(fēng)峒當(dāng)n=5時(shí)的測(cè)量點(diǎn)半徑圖

式中 Ri——從斷面中心到第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的半徑﴾m)；

R——圓風(fēng)峒斷面半徑(m)；

i——自風(fēng)峒中心算起的環(huán)序號(hào)；

n——風(fēng)峒斷面劃分的環(huán)數(shù)，可參考表2。

表2 風(fēng)峒直徑與圓環(huán)數(shù)表

風(fēng)峒斷面直徑m

<1.6

2.2

2.6

2.8

3.4

圓環(huán)數(shù)

5

6

7

8

10

對(duì)于環(huán)形斷面，各測(cè)點(diǎn)位置按下式計(jì)算: (見圖24)

R1=R ﴾ 式16﴿

式中 d——環(huán)形風(fēng)峒內(nèi)徑(m)；

D——環(huán)形風(fēng)峒外徑(m)；

R=D/2﴾m﴿。

其它符號(hào)與(式15)同。

圖24 環(huán)形風(fēng)峒當(dāng)d／D=0.7，n=5時(shí)測(cè)點(diǎn)半徑圖

二、風(fēng)量測(cè)量

AIR OUTPUT MEASURING

在通風(fēng)機(jī)技術(shù)測(cè)定中，風(fēng)量的測(cè)量常用風(fēng)速表及測(cè)壓管兩種方法進(jìn)行。一般應(yīng)兩種方法同時(shí)使用，便于校核。

1．用風(fēng)速表測(cè)量風(fēng)量

用普通風(fēng)速表采用路線法測(cè)量某風(fēng)峒斷面的平均風(fēng)速v_P，已為大家所熟悉，此時(shí)通過該風(fēng)峒斷面的風(fēng)量Q用﴾式11)計(jì)算。由于這種測(cè)量風(fēng)量的方法存在許多缺點(diǎn)，因此目前一些礦井采用可以遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)的風(fēng)速表定點(diǎn)測(cè)量，此時(shí)可將風(fēng)速表的感受元件固定在風(fēng)峒某點(diǎn)，測(cè)出該點(diǎn)風(fēng)速v_g后再按下式算出該斷面的平均風(fēng)速v_p。

V_p=K_g·V_g (式17)；

式中 K_g——測(cè)點(diǎn)g的風(fēng)速場(chǎng)系數(shù)。在測(cè)量前，將包括g點(diǎn)在內(nèi)的斷面分成若干小方格(≤0，5米²)。用風(fēng)速表分別測(cè)出該小方格的風(fēng)速v_i后，以按下式求得

K_g= ﴾式18﴿

式中 n——?jiǎng)澐值男》礁駛€(gè)數(shù)；

v_i——所測(cè)得第i個(gè)小方格的風(fēng)速(m／s)。

應(yīng)當(dāng)指出，用高效遠(yuǎn)距離監(jiān)視風(fēng)速表測(cè)量風(fēng)量，雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是由于這種儀表價(jià)格昂貴，因此大多數(shù)礦井都采用測(cè)壓管測(cè)量風(fēng)量。

2． 用測(cè)壓管測(cè)量風(fēng)量

用測(cè)壓管測(cè)量風(fēng)量比較簡(jiǎn)單易行，只要用單孔測(cè)壓管或多孔測(cè)壓管測(cè)出風(fēng)峒斷面的平均動(dòng)壓值h_dP，則該斷面的平均風(fēng)速v_p即可按下式求得：

v_p= ﴾m/s﴿ (式19)

將上式v_P值代入(式11)中，即可求得通風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q。

用測(cè)壓管測(cè)量風(fēng)量雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)風(fēng)峒斷面較大及風(fēng)量較小時(shí)，動(dòng)壓值過小，氣流略有不穩(wěn)將使讀數(shù)困難，誤差較大。因此不易測(cè)得通風(fēng)機(jī)的全特性曲線。這種情況在離心式通風(fēng)機(jī)測(cè)定中較為突出，為此可以在全壓測(cè)管的鄰近同時(shí)安裝風(fēng)速表，作為小風(fēng)量時(shí)的輔助測(cè)量。

三、其它參數(shù)的測(cè)量
OTHER PARAMETER MEASURING

1.功率及效率的測(cè)量

通風(fēng)機(jī)的軸功率P_d(千瓦)是指通風(fēng)機(jī)工作所需要的功率。當(dāng)通風(fēng)機(jī)通過聯(lián)軸器由電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)時(shí)，P_d等于電動(dòng)機(jī)的輸出功率。通風(fēng)機(jī)的效率是通風(fēng)機(jī)的有效功率P與軸功率P_d的比值百分?jǐn)?shù)。有效功率按下式計(jì)算：

P_H= ﴾式20)

P_s= ﴾式21﴿

式中 P_H、P_S——通風(fēng)機(jī)的有效全壓功率、有效靜壓功率(kW)；

H、H_s——通風(fēng)機(jī)的全壓、靜壓(mmH₂0)；

Q——通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量(m³／s)。

通風(fēng)機(jī)的效率由下式計(jì)算：

﴾式22﴿

﴾式23﴿

式中 η_H、η_s——通風(fēng)機(jī)的全壓效率、靜壓效率。

抽出式通風(fēng)機(jī)由于擴(kuò)散器出口動(dòng)壓變?yōu)閾p失，故應(yīng)以靜壓效率衡量其工作的好壞。而壓入式通風(fēng)機(jī)則應(yīng)用全壓效率來衡量其工作的好壞。

2．轉(zhuǎn)速測(cè)量

通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n系指通風(fēng)機(jī)主軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。

3ִ空氣密度的測(cè)量

風(fēng)峒內(nèi)的空氣密度ρ(公斤·秒²／米⁴)主要取決于空氣的溫度和絕對(duì)壓力，經(jīng)過通風(fēng)機(jī)的空氣壓力是在不斷變化，因此我們?nèi)⊥L(fēng)機(jī)進(jìn)、出口處絕對(duì)壓力的平均值來確定通過通風(fēng)機(jī)的空氣密度。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定中用下式計(jì)算可以滿足要求：

﴾式24﴿

式中 B——大氣壓力(mmH_g)，可用空盒氣壓計(jì)測(cè)得；

h_s——通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)側(cè)(抽出式)或出風(fēng)側(cè)(壓入式)靜壓(mmH_sO)；

T——通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)側(cè)(抽出式)或出風(fēng)側(cè)(壓入式)風(fēng)流的絕對(duì)溫度(ºK)。

在抽出式通風(fēng)時(shí)， (式24)中用“-”，h_s為通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)側(cè)靜壓值。在壓入式通風(fēng)時(shí)(式24)中用“+”，h_s為通風(fēng)機(jī)出風(fēng)側(cè)靜壓值。