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第四章通风动力本章重点与难点1、自然风压的产生、计算、利用与控制2、轴流式和离心式主要通风机特性3、主要通风机的联合运转4、主要通风机的合理工作范围欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。
这种克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。
由第二章可知，通风机风压和自然风压均是矿井通风的动力。
本章将就。
对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、特性进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。
第一节自然风压一、自然风压及其形成和计算自然风压与自然通风图4-1-1为一个简化的矿井通风系统，2-3为水平巷道，0-5为通过系统最高点的水平线。
如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则通风系统可视为一个闭合的回路。
在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致Array两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。
其重力之差就是该系统的自然风压。
它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。
在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。
地面空气从井口5流入，从井口1流出。
这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
图4—1—1 简化矿井通风系统由上述例子可见，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。
根据自然风压定义，图4—1—1所示系统的自然风压H N 可用下式计算：gdZ gdZ H N ⎰⎰-=532201ρρ 4-1-1 式中 Z —矿井最高点至最低水平间的距离，m ；g —重力加速度，m/s 2；ρ1、ρ2—分别为0-1-2和5-4-3井巷中dZ 段空气密度，kg/m 3。
由于空气密度受多种因素影响，与高度Z 成复杂的函数关系。
因此利用式4-2-1计算自然风压较为困难。
为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，用其分别代替式4—1—1中的ρ1和ρ2，则(4-1-1)可写为：H Zg N m m =-()ρρ12 4-1-2二、 自然风压的影响因素及变化规律自然风压影响因素由式4-1-1可见，自然风压的影响因素可用下式表示：H N =f (ρZ ）=f [ρ(T,P ,R ，φ)Z ] 4-1-3影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而影响空气密度又由温度T 、大气压力P 、气体常数R 和相对湿度φ等因素影响。
自然风压计算公式【原创版】目录1.引言2.自然风压的定义和影响因素3.自然风压计算公式的推导4.自然风压计算公式的应用实例5.结论正文1.引言在建筑设计、桥梁工程和高层建筑等领域，自然风压的影响不容忽视。
为了确保这些工程的安全和稳定，我们需要对自然风压进行准确的计算。
本文将介绍自然风压计算公式及其应用。
2.自然风压的定义和影响因素自然风压是指风力对建筑物表面产生的压力。
其大小与风速、空气密度、建筑物形状和风向等因素有关。
在计算自然风压时，需要考虑这些因素的影响。
3.自然风压计算公式的推导自然风压计算公式的推导过程较为复杂，涉及到流体力学原理和积分方法。
一般来说，自然风压计算公式可以表示为：自然风压 = 0.5 * 空气密度 * 风速^2 * 迎风面积 * 形状系数其中，空气密度和风速可以通过气象数据获得，迎风面积是指建筑物在风向上暴露的面积，形状系数则与建筑物的形状有关。
4.自然风压计算公式的应用实例假设有一个长方体建筑物，长为 L，宽为 W，高为 H，风向与建筑物的长边平行。
此时，我们可以将迎风面积视为 L*H，形状系数取为 1。
根据自然风压计算公式，我们可以计算出自然风压：自然风压 = 0.5 * 空气密度 * 风速^2 * L * H在实际应用中，建筑物的形状可能更复杂，需要根据实际情况确定形状系数。
此外，还需要考虑建筑物的抗风能力，以确保其在自然风压作用下不会发生倾覆或破坏。
5.结论自然风压计算公式对于建筑设计、桥梁工程和高层建筑等领域具有重要意义。
通过计算自然风压，可以确保这些工程在风力作用下具有足够的稳定性和安全性。
自然风压计算公式
摘要：
一、自然风压的概念
二、自然风压计算公式
1.基本公式
2.修正公式
三、自然风压的应用领域
四、自然风压的测量方法
五、我国自然风压的研究现状与展望
正文：
自然风压是指由于气流通过建筑物或结构物产生的压力，这种压力会对建筑物或结构物产生一定的影响。
因此，对自然风压进行计算和评估是十分必要的。
自然风压的计算公式分为基本公式和修正公式。
基本公式为：
P = 0.5 * ρ * A * Cd * v^2
其中，P 代表自然风压，ρ 代表空气密度，A 代表受风面积，Cd 代表阻力系数，v 代表风速。
修正公式主要考虑风压系数、建筑物迎风角、地形、大气稳定度等因素，对基本公式进行修正。
自然风压广泛应用于建筑设计、结构工程、气象学等领域。
在建筑设计中，自然风压是评估建筑物抗风能力的重要指标；在结构工程中，自然风压对
高层建筑和桥梁等结构的安全性具有重要影响；在气象学中，自然风压是研究大气环流和气候变化的重要参数。
自然风压的测量方法主要有风洞实验和现场实测两种。
风洞实验是通过模拟实际风场环境，对模型进行风压测试；现场实测是在实际环境中，通过风速仪、压力计等仪器设备进行实时测量。
我国在自然风压的研究方面已取得一定成果，但仍需进一步深入研究。
目前，我国已制定了一系列自然风压计算和评估的标准和规范，为工程设计和实践提供了依据。
第六节 矿井通风动力一 、自然风压(一)、 自然风压及其形成和计算图1—6—1 简化矿井通风系图1-6-1为一个简化的矿井通风系统，2-3为水平巷道，0-5为通过系统最高点的水平线。
如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则通风系统可视为一个闭合的回路。
在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。
其重力之差就是该系统的自然风压。
它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。
在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。
地面空气从井口5流入，从井口1流出。
这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
由上述例子可见，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。
p 为井口的大气压，Pa ；Z 为井深，m ；0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，kg/m 3，则自然风压为：H Zg N m m =-()ρρ12 (1-6-1)(二)、自然风压的影响因素及变化规律1、自然风压变化规律自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。
如图1-6-2、图1-6-3所示分别为浅井和我国北部地区深井的自然风压随季节变化的情形。
由图可以看出，对于浅井，夏季的自然风压出现负值；而对于我国北部地区的一些深井，全年的自然风压都为正值。
图1-6-2 浅井自然风压随季节变化图图1-6-3 深井自然风压随季节变化图2、自然风压影响因素（1）两侧空气柱的温度差矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素。
影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。
其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。
（2）矿井深度当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z 成正比。
深1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30%。
矿井自然风压计算摘要：分析自然风压的形成原理与过程。
以大唐呼图壁铁列克煤矿为例，对进回风井分析建立通风模型，借助矿井相关参数，计算空气密度大气压强，最后利用相关公式计算夏季和冬季环境下的自然风压，并就自然风压对矿井通风的影响进行分析讨论。
关键词：自然风压；空气密度；饱和水蒸气绝对分压自然风压对与煤矿既有利又有害，煤矿对自然风压也一直有较高的重视。
通过计算煤矿自然风压，用数据来体会自然风压对煤矿的影响。
一、煤矿简介大唐呼图壁铁列克煤矿是大唐新疆能源开发有限公司建设的。
该矿区位于呼图壁县城西南，井田采用主副立井开拓方式，分两个水平，一水平井底标高为+950m，二水平标高为+600m，+950m--+600m水平采用暗斜井开拓。
主立井：井口标高+1482m，井筒落底水平标高为+950m，垂深532m。
副立井：井口标高为+1482m，一水平井底标高为+950m，垂深557m（含水平以下井窝）。
立风井：井口标高+1635m，井底标高+1330m，垂深305m。
二、自然风压的形成原理图1为一个简化的矿井通风系统，0-5为通过系统最高点的水平面，2-3为水平巷道，0-1为两井口的的标高差。
在水平面0-5上，各点的大气压力均相等；在该水平面一下，由于空气温度、湿度的不同，空气柱0-1-2和5-4-3的密度也就不同，只是两空气柱作用在水平面2-3上的重力不等，其重力差就是该系统的自然风压。
在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力，2处大于3处，它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。
在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。
地面空气从井口5流入，从井口1流出。
图1三、自然风压相关参数的计算1.计算各种情况下的p值P进表=（1-1000112.0进表Z⨯）×1.01325×105=（1-10001482112.0⨯）×1.01325×105=84.51KPa式中：Z进表--进风井口地表标高，+1482m。
第三节自然风压测定在矿井通风设计，日常通风管理和通风系统调整中，为了确切地考虑自然风压的影响，必须对自然风压进行定量分析，为此需要掌握自然风压的测算方法。
一·平绝密度测算自然风压可根据（4-1-2）式进行测算。
为了测定通风系统自然风压，以最低水平为基准面（线），将通风系统分为两个高度均为Z的空气柱，一个称之为进风空气柱，一个称之为回风空气柱（有时也含有部分进风段）。
为了准确地求得高度Z内空气柱的平均密度，应在密度变化较大的地方，如井口·井底·倾斜巷道的上下端及风湿变化较大和变坡的地方布置测点，并在较短的时间内测出各点风流的绝对静压力P、干湿球温度t d、t w、湿度φ。
两测点间高差不宜超过100m（以50m为宜）。
若各测点间高差相等，可用算术平均法求各点密度的平均值，即若高差不等，则按高度加权平均求其平均值，即式中此方法一般配合矿井通风阻力测定进行。
也是目前普遍使用的方法。
例如图15-3-1 所示的通风系统，在利用气压计法测定该系统通风阻力的同时，测得了图中各测点的空气密度如表15-3-1，求此系统自然风压H N.表15-3-1 某通风系统不同标高处空气密度测算结果解根据（15-3-2）式，计算进、回风侧平均空气密度ρm1-5、ρm6-11Ρm1-5=由（4-1-2）式计算出该系统的自然风压H N:二、直接测定法当主要通风机的风硐中安有闸门且水柱计安装在闸门靠井筒一侧时，风机停止运转后放下闸门，水柱计示值，即是通风系统的自然风压，如图15-3-2所示。
也可采用在通风系统的总进或总回风系统某处设置密闭墙隔断总风流，用压差计测出密闭墙两侧的压差，此值即为该回路的自然风压。
这种测算要求密闭墙尽可能严密，否则读数偏低。
密闭墙的位置可以任意选定，但要能完全隔断总风流。
应用上述方法测定时既要等风流停滞（停风后等待10~15min），又要动作迅速。
防止因停风时间过长，空气的密度发生变化，影响测定精度。
下面我们就来讨论风压的计算问题.我们知道，风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。
根据伯努利方程得出的风－压关系,风的动压为wp=0。
5·ro·v² (1）其中wp为风压[kN/m²］,ro为空气密度[kg/m³],v为风速［m/s］。
由于空气密度(ro）和重度（r）的关系为r=ro·g, 因此有 ro=r/g。
在(1)中使用这一关系,得到wp=0。
5·r·v²/g (2)此式为标准风压公式。
在标准状态下（气压为1013 hPa，温度为15°C), 空气重度 r=0。
01225 [kN/m³］.纬度为45°处的重力加速度g=9。
8[m/s²］，我们得到wp=v²/1600 (3）此式为用风速估计风压的通用公式。
应当指出的是,空气重度和重力加速度随纬度和海拔高度而变。
一般来说，r/g 在高原上要比在平原地区小，也就是说同样的风速在相同的温度下，其产生的风压在高原上比在平原地区小.现在我们将风速代入（3）, 10 级大风相当于 24。
5—28.4m/s, 取风速上限 28。
4m/s, 得到风压wp=0。
5 ［kN/m²］，相当于每平方米广告牌承受约51千克力.•级现象米/秒1 烟能表示风向。
0．3～1．52 人面感觉有风，树叶微动。
1．6～3．33 树叶及微技摇动不息,旌旗展开。
3．4～5．44 能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动。
5．5～7．95 有叶的小树摇摆,内陆的水面有小波。
8．0一10．76 大树枝摇动,电线呼呼有声，举伞困难。
10．8～13。
87 全树动摇，迎风步行感觉不便. 13．9~17．l8 微枝折毁，人向前行感觉阻力甚大。
17．2～20．79 草房遭受破坏，大树枝可折断。
20．8～24．410 树木可被吹倒，，一般建筑物遭破坏。
自然风压计算自然风压是一种特殊的压力，它是由于自然风力作用于建筑物表面而产生的。
自然风压的大小取决于多种因素，如风速、风向、建筑物形状和高度等。
因此，计算自然风压需要一定的专业知识和技能。
自然风压的计算是建筑物设计和风险评估的重要步骤。
对于高层建筑、大型桥梁和飞行器等，自然风压的影响尤为显著。
因此，研究和计算自然风压对于确保建筑物和结构的安全和稳定性至关重要。
自然风压的计算方法有多种，其中最常用的是静力法和动力法。
静力法是通过计算建筑物表面受到的静态压力来估算自然风压。
这种方法适用于建筑物表面较为平坦、风速较低的情况。
动力法则是基于建筑物表面所受到的动态压力进行计算。
这种方法可以适用于高层建筑和大型桥梁等复杂结构。
在进行自然风压计算时，需要考虑多种因素。
其中最重要的是风速。
风速是决定自然风压大小的关键因素。
此外，风向、建筑物形状和高度等也会对自然风压的大小产生影响。
因此，在进行自然风压计算时，需要尽可能多地考虑这些因素，并采用合适的计算方法和工具来进行计算。
除了计算自然风压外，还需要采取一定的措施来减少自然风压对建筑物和结构的影响。
例如，对于高层建筑和大型桥梁等，可以采用减震措施和风阻抗措施来减少其受到的自然风压影响。
这些措施可以有效地保护建筑物和结构的安全和稳定性，并确保其正常运行。
自然风压是建筑物设计和风险评估的重要因素之一。
对于高层建筑、大型桥梁和飞行器等，自然风压的影响尤为显著。
因此，在进行自然风压计算和控制方面，需要专业的知识和技能，并采用合适的计算方法和措施来确保建筑物和结构的安全和稳定性。
自然风压计算公式
摘要：
1.引言：介绍自然风压计算公式的背景和意义
2.自然风压的定义与影响因素
3.自然风压计算公式推导与验证
4.自然风压计算公式的应用
5.结论：总结自然风压计算公式的重要性及其对相关领域的影响
正文：
1.引言
随着现代城市建设的快速发展，高层建筑日益增多，对建筑物的通风设计提出了更高的要求。
为了确保建筑物内部空气的流通和舒适度，研究自然风压计算公式具有重要意义。
本文将介绍自然风压计算公式的背景和意义，以及该公式的推导、验证和应用。
2.自然风压的定义与影响因素
自然风压是指由于地表不同区域的气压差产生的空气流动现象。
自然风压的影响因素主要包括地形、气候、建筑物布局等。
了解这些影响因素有助于分析建筑物在不同自然条件下的风压变化。
3.自然风压计算公式推导与验证
自然风压计算公式的推导基于能量守恒定律和动量守恒定律。
假设建筑物的外形为长方体，风向与建筑物的长边平行，风压分布为均匀分布，则自然风压计算公式可表示为：
ΔP = (1/2)ρv
其中，ΔP 表示自然风压，ρ表示空气密度，v 表示风速。
该公式经过大量实测数据的验证，具有一定的准确性和可靠性。
4.自然风压计算公式的应用
自然风压计算公式在实际应用中具有广泛的价值。
首先，在建筑物设计阶段，可以根据自然风压计算公式预测建筑物在不同自然条件下的风压变化，从而优化建筑物的通风设计。
其次，在建筑物运行阶段，可以根据实测的自然风压数据，评估建筑物的通风效果，为建筑物的运行管理提供依据。
5.结论
自然风压计算公式是研究建筑物通风设计的重要工具，具有较高的实用价值。
自然风压计算公式自然风压计算公式1. 简介自然风压是指自然环境下空气流动对建筑物表面产生的压力，是建筑物耐风设计的重要参数。
为了确保建筑物的安全性，需要进行自然风压的计算。
下面列举了几种常用的自然风压计算公式，并给出了详细的解释说明。
2. 平面构件自然风载荷计算公式对于平面构件（如墙面、屋面等），可以采用以下公式进行自然风载荷的计算：F=×C f×ρ×V2×A其中， - F表示平面构件所受的自然风载荷（单位为牛顿）； - C_f表示风压系数，取决于建筑物表面的性质，建筑规范中有相应的取值范围； - （单位为千克/立方米），一般取kg/m³； - V表示风速（单位为米/秒）； - A表示平面构件的投影面积（单位为平方米）。
例如，某建筑物的墙面面积为100平方米，风速为30米/秒，且墙面表面为光滑的玻璃幕墙，根据规范可知C_f取值为，则可计算得到该墙面受到的自然风载荷：F=×××302×100=10800 N3. 曲面构件自然风载荷计算公式对于曲面构件（如圆柱体、球体等），由于其形状的复杂性，需要采用不同的计算公式。
以圆柱体为例，可以采用以下公式进行自然风载荷的计算：F=×C f×ρ×V2×A p其中， - F表示曲面构件所受的自然风载荷（单位为牛顿）； - C_f表示风压系数，取决于建筑物表面的性质，建筑规范中有相应的取值范围； - （单位为千克/立方米），一般取kg/m³； - V表示风速（单位为米/秒）； - A_p表示曲面构件的有效投影面积（单位为平方米），是曲面构件在风向垂直于其轴线方向上面积的投影。
例如，某建筑物的圆柱体形状的烟囱高度为10米，上底直径为2米，风速为20米/秒，且烟囱表面为光滑的金属板，根据规范可知C_f 取值为，则可计算得到该烟囱所受的自然风载荷：A p=π×r2=π×(1 m)2=π m2F=×××202×π≈1448 N4. 结论自然风压的计算对于建筑物的耐风设计非常重要。
矿井自然风压计算1、进、回风井井口标高相同(1)冬季自然风压H冬H冬=(ρ进冬-ρ回冬)×H×g式中ρ回冬———冬季回风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3；ρ进冬———冬季进风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3；H ———井筒垂深，m；g ———重力加速度，9.8m/s2；(2)夏季自然风压H夏H夏=(ρ进夏-ρ回夏)×H×g式中ρ回夏———夏季回风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3；ρ进夏———夏季进风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3；其余符号同上。
2、回风井井口高于进风井井口(1)冬季自然风压H冬H冬=(ρ冬×H c+ρ进冬×H j-ρ回冬H h)×g式中ρ冬———冬季进风井筒侧地表湿空气的平均密度，kg/m3；ρ进冬———冬季进风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3；ρ回冬———冬季回风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3；H c———进、回风井井口标高差，m；H j———进风井筒的垂深，m；H h———回风井筒垂深，m；(2)夏季自然风压H夏H夏=(ρ夏×H c+ρ进夏×H j-ρ回夏H h)×g式中ρ夏———夏季进风井筒侧地表湿空气的平均密度，kg/m3；其余符号同上。
3、回风井井口低于进风井井口(1)冬季自然风压H冬H冬=(ρ进冬×H j-ρ冬×H c-ρ回冬H h)×g式中符号同上。
(2)夏季自然风压H夏H夏=(ρ进夏×H j-ρ夏×H c-ρ回夏H h)×g式中符号同上。
4、空气平均密度计算自然风压计算时，关键是计算各种状态下的空气平均密度。
通常按下式计算空气密度：式中ρ———湿空气平均密度，kg/m3；P ———湿空气绝对静压，Pa；φ———湿空气相对湿度，%；t ———湿空气温度，℃；P s———湿空气中饱和水蒸气绝对分压，Pa；饱和水蒸气的绝对分压P s随湿空气温度t变化而变化，见表1。
自然风压Pa Hz=Hz=KB（α1-α2）井口大气压力Pa B修正系数K当H＞100m时，K=1+H/10000当H＜100m时，K=1井筒深度m H干空气的气体常数R进风井的平均绝对温度°K T1出风井的平均绝对温度°K T2进风井的平均温度系数α1出风井的平均温度系数α2进风井口气温°C t1进风井底气温°C t2出风井井底气温°C t3出风井井口气温°C t4矿区常年大气平均气温°C t c矿区常年大气平均气温（℃）进风井深度m Hj进风井井口标高m进风井井底标高m回风井深度m Hh回风井井口标高m回风井井底标高m矿区地层常温层的深度m Hc 地温梯度m/°C g一般Hc=25～30mKB（10000/RT1-10000/RT2）H/10000一般g=45～50m/°C采用矿区最冷、最热月的平均气温t2=tc+(Hj-Hc)/g-4t3=tc+(Hh-Hc)/g-1.5t4=t3-0.005Hh根据计算得出的T1、T2结果查表得通风最容易时期（-自然风压冬季参数夏季参数夏季参数1021009960099600K= 1.0364 1.0364 1.036436436436429.2729.2729.27281.3296.8293.7290.9290.9290.6T1= 1.2145 1.1477 1.1624T2= 1.1744 1.1744 1.1744230.825.3密云县温度15.715.715.418.818.818.517.017.016.7Tc=12.912.912.6336.8336.8336.8132.8132.8132.8-204-204-204364364364160160160-204-204-204303030454545期（-84）通风最困难时期（-204）（-144）。
第四章通风动力本章重点与难点1、自然风压的产生、计算、利用与控制2、轴流式和离心式主要通风机特性3、主要通风机的联合运转4、主要通风机的合理工作范围欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。
这种克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。
由第二章可知，通风机风压和自然风压均是矿井通风的动力。
本章将就。
对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、特性进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。
第一节自然风压一、自然风压及其形成和计算自然风压与自然通风图4-1-1为一个简化的矿井通风系统，2-3为水平巷道，0-5为通过系统最高点的水平线。
如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则通风系统可视为一个闭合的回路。
在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致Array两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。
其重力之差就是该系统的自然风压。
它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。
在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。
地面空气从井口5流入，从井口1流出。
这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
图4—1—1 简化矿井通风系统由上述例子可见，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。
根据自然风压定义，图4—1—1所示系统的自然风压H N 可用下式计算：gdZ gdZ H N ⎰⎰-=532201ρρ 4-1-1 式中 Z —矿井最高点至最低水平间的距离，m ；g —重力加速度，m/s 2；ρ1、ρ2—分别为0-1-2和5-4-3井巷中dZ 段空气密度，kg/m 3。
由于空气密度受多种因素影响，与高度Z 成复杂的函数关系。
因此利用式4-2-1计算自然风压较为困难。
为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，用其分别代替式4—1—1中的ρ1和ρ2，则(4-1-1)可写为：H Zg N m m =-()ρρ12 4-1-2二、 自然风压的影响因素及变化规律自然风压影响因素由式4-1-1可见，自然风压的影响因素可用下式表示：H N =f (ρZ ）=f [ρ(T,P ,R ，φ)Z ] 4-1-3影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而影响空气密度又由温度T 、大气压力P 、气体常数R 和相对湿度φ等因素影响。
1、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响H N 的主要因素。
影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。
其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。
大陆性气候的山区浅井，自然风压大小和方向受地面气温影响较为明显；一年四季，甚至昼夜之间都有明显变化。
由于风流与围岩的热交换作用使机械通风的回风井中一年四季中气温变化不大，而地面进风井中气温则随季节变化，两者综合作用的结果，导致一年中自然风压发生周期性的变化。
图4-1-2曲线1所示为某机械通风浅井自然风压变化规律示意图。
对于深井，其自然风压受围岩热交换影响比浅井显著，一处四季的变化较小，有的可能不会出现负的自然风压，如图4-1-2曲线2所示。
图4—1—22、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。
3、井深。
由式4—1—2可见，当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点（水平）间的高差Z成正比。
4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。
因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向，加之风流与围岩的热交换，使冬季回风井气温高于进风井，在进风井周围形成了冷却带以后，即使风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时期内仍有一定的气温差，从而仍有一定的自然风压起作用。
有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作，这在建井时期表现尤其明显。
如淮南潘一矿及浙江长广一号井在建井期间改变通风系统时都曾遇到这个问题。
三、自然风压的控制和利用自然风压既是矿井通风的动力，也可能是事故的肇因。
因此，研究自然风压的控制和利用具有重要意义。
1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点，使在全年大部分时间内自然风压作用的方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。
例如，在山区要尽量增大进、回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。
2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。
例如在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小叶片角度或转速方法降低机械风压。
3、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。
图4-1-3a是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。
该矿为抽出式通风，风机型号为BY-2-№28，冬季AB平硐和BD立井进风，Q AB=2000m3/min，夏季平硐自然风压作用方向与主要通风机相反，平硐风流反向，出风量Q‘=300m3/min，反向风流把平硐某处涌出的瓦斯带至硐口的给煤机附近，因电火花引起瓦斯爆炸。
下面就此例分析平硐AB风流反向的条件及其预防措施。
如图4-1-3b所示，对出风井来说夏季存在两个系统自然风压。
图4—1—3 自然风压使风流反向示意图ABB ’CEFA 系统的自然风压为 H Zg NA CB AF =-()'ρρDBB ’CED 系统的自然风压为 H Zg ND CB BE =-()'ρρ式中 ρCB’、、ρAF 和ρBE 分别为CB’、AF 和BE 空气柱的平均密度，kg/m 3.自然风压与主要通风机作用方向相反，相当于在平硐口A 和进风立井口D 各安装一台抽风机（向外）。
设AB 风流停滞，对回路ABDEFA 和ABB’CEFA 可分别列出压力平衡方程：22Q R H H Q R H H C NA S D ND NA =-=- 4-1-6式中 H S —风机静压，Pa ；Q —DBB’C 风路风量，m 3/S;R D 、R C —分别为DB 和BB’C 分支风阻，N ·S 2/m 8。
方程组4-1-6中两式相除，得H H H H R R NA ND S NA D C--= 4-1-7 此即AB 段风流停滞条件式。
当上式变为 H H H H R R NA ND S NA D C--> 4-1-8 则AB 段风流反向。
根据式4-1-8，可采用下列措施防止AB 段风流反向：（1）加大R D ；（2）增大H S ；（3）在A 点安装风机向巷道压风。
为了防止风流反向，必须做好调查研究和现场实测工作，掌握矿井通风系统和各回路的自然风压和风阻，以便在适当的时候采取相应的措施。
4、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路，形成自然风压，解决局部地区通风问题。
5、利用自然风压做好非常时期通风。
一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。
这在矿井制定事故预防和处理计划时应予以考虑。
第二节通风机的类型及构造矿井通风的主要动力是通风机。
通风机是矿井的“肺脏”。
其日夜不停地运转，加之其功率大，因此其能耗很大。
据统计，全国部属煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16%。
所以合理地选择和使用通风机，不仅关系到矿井的安全生产和职工的身体健康，而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。
矿用通风机按其服务范围可分为三种：1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；2、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主要通风机通风，以保证该分支风量；3、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。
按通风机的构造和工作原理可分为离心式通风机和轴流式通风机两种。
一、离心式通风机的构造和工作原理风机构造。
离心式通风机一般由进风口、工作轮（叶轮）、螺形机壳和前导器等部分组成。
图4-2-1是G4-73-11型离心式通风机的构造。
工作轮是对空气做功的部件，由呈双曲线型的前盘、呈平板状的后盘和夹在两者之间的轮毂以及固定在轮毂上的叶片组成。
风流沿叶片间流道流动，在流道出口处，风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为叶片出口构造角，以β2表示。
根据出口构造角β2的大小，离心式通风机可分为前倾式（β2>90º)、径向式（β2=90º)和后倾式（β2<90º)三种，如图4-2-2。
β2不同，通风机的性能也不同。
矿用离心式通风机多为后倾式。
图4-2-1 离心式通风机图4-2-2 叶片出口构造角与风流速度图 进风口有单吸和双吸两种。
在相同的条件下双吸风机叶（动）轮宽度是单吸风机的两倍。
在进风口与叶（动）轮之间装有前导器（有些通风机无前导器），使进入叶（动）轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。
工作原理。
当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，获得离心力。
经叶端被抛出叶轮，进入机壳。
在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。
与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于进风口压力），于是，进风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。
常用型号。
目前我国煤矿使用的离心式通风机主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。
这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。
型号参数的含义举例说明如下：G 4 — 73 — 1 1 № 25 D代表通风机的用途，K 表示 表示传动方式 矿用通风机，G 代表鼓风机 通风机叶轮直径（25dm) 表示通风机在最高效率点时全压系数10倍化整 设计序号(1表示第一次设计） 表示通风机比转速(n s )化整 表示进风口数,1为单吸,0为双吸说明：（1）比转数n s 是反映通风机Q 、H 和n 等之间关系的综合特性参数。
n n S Q H =1234//()ρ。
式中Q 、H 分别表示全压效率最高时的流量和压力。
相似通风机的比转数相同。
（2）离心式通风机的传动方式有六种：A 表示无轴承电机直联传动；B 表示悬臂支承皮带轮在中间；C 表示悬臂支承皮带轮在轴承外侧；D 表示悬臂支承联轴器传动；E 表示双支承皮带轮在外侧；F 表示双支承联轴器传动。
二、轴流式通风机的构造和工作原理风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器和传动部件等部分组成。
图4-2-3 轴流式通风机进风口是由集流器与疏流罩构成断面逐渐缩小的进风通道，使进入叶轮的风流均匀，以减小阻力，提高效率。
