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第197篇通风安全学课后习题答案第五章矿井通风网络中风量分配与调节5.1什么是通风网络。
其主要构成元素是什么。
用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其属性组成的系统，称为通风网络。
构成元素：1.分支，表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷中的风流方向。
2.节点。
两条或两条以上分支的交点，每个节点有惟一编号。
3.路。
由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。
4.回路。
由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。
若回路中除始末节点重合外，无其他重复节点，则称为基本回路，简称回路。
5.树。
任意两点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。
包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。
在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。
6.割集。
网络分支的一个子集。
将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离的部分。
若某割集s中恰好含有生成树t中的一个树枝，则称s为关于生成树t的基本割集。
5.2如何绘制通风网络图。
对于给定矿井其形状是否固定不变。
1.节点编号.。
在通风系统上给井巷交汇点标上特定的节点号。
某些距离较近，阻力很小的几个节点，可简化为一个节点。
2.绘制草图。
在图纸上画出节点符号，并用单线条连接有风流连通的节点。
3.图形整理。
按照正确、美观的原则对网络图进行修改。
网络图总的形状基本为“椭圆形”。
5.3简述风路、回路、生成树、余树、割集等基本概念的含义。
风路：由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。
回路：两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路为回路。
树：任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。
包含通风网络的全部节点的树称为生成树。
在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。
割集是网络分支的一个子集，将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离的部分。
5.4基本关联矩阵、独立回路矩阵、独立割集矩阵有何关系?基本关联矩阵表示网络分支ej与节点vi关系的矩阵。
5.2.2 风量自然分配一、计算巷道风量自然分配的目的井下各用风地点的需风量可按照一定的方法进行计算，矿井对这些地点的供风是按照按需分配的原则进行的。
新鲜风流在用风地点之前及之后的流动，要经过许多风路，形成复杂的风网，风流在这些风路中的流动为自然分配，其风量为未知数，需通过计算来确定。
对矿井通风网络中风量自然分配进行计算的目为：一是在新建矿井通风设计或生产矿井通风系统改造中，为求出矿井整个风网的通风阻力和总风阻，必须首先求出网络中每个分支的自然分配风量；二是为验算各巷道的风速是否符合《煤矿安全规程》的规定；三是为通风系统优化改造提供基础数据，便于对巷道风压和风量的调节选择合理方式，并能预先计算出调节后的结果。
二、通风网络基本术语 1 节点是指三条或三条以上风路的交汇点；对断面和支护方式不同的两条风路，其交界点也可称为节点。
如图5－2－5中b 、c 等。
2 分支两节点之间的连线，也称风路，在风网图上，用单线表示。
如图5－2－5中的b-c 、c-d 等，分支中风流方向用箭头表示，箭头自始节点指向末节点。
3 回路和网孔 由两条以上的风路形成的闭合线路，其中有分支者称回路，无分支者称网孔。
如图5－2－5中的b-c-e-d-b 是一个回路，b-c-d-b 是一个网孔。
4 树 包括风网中的全部节点而不形成回路。
每一通风网络具有若干颗树，树中的每个分支称为树枝，如图5－2－6所示的实线图即为风网图5－2－5若干树中的两颗树，每条实线即为树枝。
对于每颗风网树而言，其节点数总比树枝数多1，且每增加一个分支，在风网树中就会构成一个回路。
因此，在整个风网中，若用N 表示总分支数，J 表示总节点数，M 表示独立的回路或网孔数，则任何一个风网树中的树枝数为J －1，整个风网中独立回路或风网数M ＝Ｎ－J ＋1。
图 5－2－6 风网树三、巷道风量自然分配的计算方法1 计算方法通风网络中风量自然分配的计算方法有很多，但无论哪种方法都必须依据风流流动的基本定律来建立数学模型，然后用不同的数学方法进行计算。
第五章矿井通风网络中风量分配与调节（2个学时）§5-1.风量分配基本规率。
§5-2简单网络特性。
§5-3通风网络动态特性分析。
1.上次所讲课内容的回顾（5～10min）1.1上次课所讲内容通风机的实际特性曲线，风机房水柱计读数与矿井通风阻力和风机压力之间的关系。
通风机工况的求法，通风机的联合运转及通风机选型和噪声控制。
1.2能解决的实际问题（1）绘制风机特性曲线，求工况点；（2）通风机联合运转的工况分析；（3）进行通风机选型。
2.本节课内容的引入（5min）2.1与上次内容的关联。
2.2讨论的主要内容风量分配的规律，简单网络特性，通风网络的动态特性分析。
2.3思考题3.内容讨论与课堂讲述（60～70min）第一节风量分配基本规律矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的复杂系统。
用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其属性组成的系统，称为通风网络。
一、矿井通风网络与网络图：（一）矿井通风网络1.分支（边、弧）表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷中的风流方向，每条分支可有一个编号，称为分支号。
伪分支，数值（如分支的风阻风量、阻力等）2.节点是两条成两条以上分支的交点。
3.路（通路、道路）由若干条方向相同首尾相连而成的线路。
图中1-2-5、1-2-4-6、1-3-6均是通路。
图4.回路由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。
若回路中除始、末点重合外，无其他重复节点，则为基本回路，简称回路，当回路中的非相邻节点间不存在分之时，该回路又称为网孔。
5.树不含有回路的连通图称为树，树中的分支为树枝。
包含网络中全部节点的树，称为生成树。
除去生成树后，剩下的称为余树，余树中的分支称为余枝。
图6.割集割集是使连通图失去连通性的分支集合。
（二）矿井通风网络图通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置与分支形状可以任意改变，因此网络图的形状可以千变万化。
第五章矿井通风网络中风量分配与调节本章主要内容及重点和难点1、风量分配基本定律----三大定律2、网络图及网络特性1)简单网络2)角联及复杂网络3、网络的动态分析4、矿井风量调节5、计算机解算复杂网络矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。
用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其属性组成的系统，称为通风网络。
第一节风量分配基本规律一、矿井通风网络与网络图(一）矿井通风网络通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。
1. 分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷中的风流方向。
每条分支可有一个编号，称为分支号。
2. 节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。
3. 路（通路、道路）：是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。
如图中，1－2－5、1－2－4－6和1－3－6等均是通路。
4. 回路：由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。
如图中，2－4－3、2－5－6－3和1－3－6－75、树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。
由于这类图的几何形状与树相似，故得名。
树中的分支称为树枝。
包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。
（二）矿井通风网络图特点：1）通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置与分支线的形状可以任意改变。
2）能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算的基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件。
网络图两种类型：一种是与通风系统图形状基本一致的网络图，如图5-1-3所示；另一种是曲线形状的网络图，如图5-1-4所示。
但一般常用曲线网络图。
绘制步骤：(1) 节点编号在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。
(2) 绘制草图在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线）连接有风流连通的节点。
(3) 图形整理按照正确、美观的原则对网络图进行修改。
通风网络图的绘制原则：(1) 用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部；(2)分支方向基本都应由下至上；(3) 分支间的交叉尽可能少；(4) 网络图总的形状基本为“椭圆”形。
第五章矿井通风网络与风量分配矿井各工作地点需要有足够的风量，以满足人们安全与生理的需要。
但风量的分配形式有自然分配和按需分配两种。
当自然分配不能满足需要时，往往通过各种风量调节设施加以调节。
因此，我们必须了解风网的形式与性质，以便于应用。
§5—1矿井通风网络一、有关概念1、风网：指风流在流动过程中的分岔、汇合的结构形式，分简单风网和复杂风网。
2、简单风网：仅有串、并联风路组成的风网叫简单风网。
3、复杂风网：有对角风路的风网叫复杂风网，也叫角联风网。
4、节点：三条以上风路的汇合点。
二、风网中风流流动的基本规律1、风量平衡定律在风路中，流进某一节点（或回路）的风量，等于流出该节点（或回路）的风量，称风量平衡定律。
即ΣQ i＝0图示，Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5或：Q1＋Q2＋Q3－Q4－Q5＝02、风压平衡定律对于任何闭合风路，在无自然风压或风机工作时，各支路的风压（或阻力）代数和为零。
一般地，顺时针取正，逆时针取负。
或描述为：任何闭合风路，顺时针压降Σh i＝0当有自然风压或风机存在时，Σh通±Σh自－Σh i＝0上例中，h1—2＋h2—3＋h3—4＝h1—4或h1—2＋h2—3＋h3—4－h1—4＝03、阻力定律对于任何风路，其阻力等于风阻与通过风量平方之积。
h i＝R i Q i2§5—2简单风网的性质一、串联风路两条以上的风路循序地首尾相接，中间无分岔与汇合的风路，叫串联风路。
由串联风路进行的通风叫串联通风，俗称“一条龙通风”。
1、风量串联风路总风量等于各支路的风量，即2、阻力串联风路总阻力等于各支路的阻力之和，即h 总＝h 1＋h 2＋…＋h n Pa3、风阻将h i ＝R i Q i 2代入上式，由于Q 总＝Q 1＝Q 2＝…＝Q n ，得R 总＝R 1＋R 2＋…＋R n即；串联风路总风阻等于各支路的风阻之和。
4、总等积孔由A ＝R 19.1 得R ＝（A19.1）2代入上式并化简得 21总A ＝211A ＋221A ＋ (21)A 或：A 总＝222211111n A A A +⋯++ m 2即：串联风路总等积孔平方的倒数等于各支路等积孔平方的倒数之和。
