發(fā)布日期:2022-10-13 22:04 瀏覽次數(shù):
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序的適用范圍、術(shù)語和定義、基本功能、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型、解算原則、解算精度與誤差分析。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于穩(wěn)定狀態(tài)下礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序的編寫。
本標(biāo)準(zhǔn)不適用于非穩(wěn)定狀態(tài)下礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序的編寫。
下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn),然而,鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
GB/T 15663.8 煤礦科技術(shù)語 煤礦安全
AQ 1028 煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件
MT 421 煤礦用主要通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)性能參數(shù)測(cè)定方法
MT/T 635 礦井巷道通風(fēng)摩擦阻力系數(shù)測(cè)定方法
MT/T 440 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定方法
除GB/T 15663.8的術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)外,補(bǔ)充以下術(shù)語和定義。
3.1 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) mine ventilation network
表示礦井風(fēng)路、風(fēng)流方向、通風(fēng)設(shè)施、通風(fēng)動(dòng)力裝置之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)。
3.2 風(fēng)路 airflow branch
有風(fēng)流流經(jīng)的井筒、巷道、以及回采工作面等通風(fēng)線路。
3.3 節(jié)點(diǎn) node
兩條或兩條以上風(fēng)路的交匯點(diǎn)。在同一條巷道中,將巷道斷面形狀、斷面積、支護(hù)方式、坡度的變化點(diǎn)也可稱之為節(jié)點(diǎn)。
3.4 回路 circuit
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中若干條風(fēng)路首尾相接構(gòu)成的閉合路徑。
3.5 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算 ventilation network flow distribution
已知通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路的風(fēng)阻及通風(fēng)機(jī)特性曲線(或礦井總風(fēng)量),計(jì)算各風(fēng)路風(fēng)量的過程。
3.6 固定風(fēng)量風(fēng)路 fixed air flux branch
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算時(shí)有風(fēng)量期望值并且不參與迭代計(jì)算的風(fēng)路。
3.7 自然分風(fēng) natural airflow distribution
不含有固定風(fēng)量風(fēng)路的網(wǎng)絡(luò)解算,解算結(jié)果滿足節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡和回路阻力平衡定律。
3.8 按需分風(fēng) fixed airflow distribution
含有固定風(fēng)量風(fēng)路的網(wǎng)絡(luò)解算,解算結(jié)果滿足節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡定律,而不一定滿足回路阻力平衡定律。
3.9 按需調(diào)節(jié) adjustment for fixed airflow distribution
為使按需分風(fēng)結(jié)果能夠滿足通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡、回路阻力平衡而采取的增加、降低通風(fēng)阻力或者改變通風(fēng)動(dòng)力的措施。
3.10 網(wǎng)絡(luò)半割集 half cut set of ventilation network
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)半割集是一個(gè)將通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分成進(jìn)風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)兩部分,并使通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)失去連通性的最小風(fēng)路的集合。
3.11 固定通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)半割集下的按需分風(fēng) fixed half cut set’s airflow distribution
固定風(fēng)量風(fēng)路為一個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)半割集的按需分風(fēng)稱之為固定通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)半割集下的按需分風(fēng)。
3.12 無理固定風(fēng)量的風(fēng)路 irrational fixed air flux branch
由于固定風(fēng)量風(fēng)路的位置或者固定風(fēng)量值不合理導(dǎo)致通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果不收斂的固定風(fēng)量風(fēng)路。
3.13 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系 topology relationship of ventilation network
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中滿足拓?fù)鋷缀螌W(xué)原理的風(fēng)路、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)筑物、通風(fēng)動(dòng)力裝置等各空間數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系,即風(fēng)路與節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系以及構(gòu)筑物、通風(fēng)動(dòng)力裝置等通風(fēng)設(shè)施與風(fēng)路的綁定關(guān)系。
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序至少應(yīng)具有如下功能:
——自然分風(fēng);
——按需分風(fēng);
——固定半割集下的按需分風(fēng);
——解算能力不受通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)路數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)的限制;
——能夠自動(dòng)檢測(cè)無理固定風(fēng)量風(fēng)路;
——模擬礦井自然風(fēng)壓;
——程序操作應(yīng)具有良好的人機(jī)交互功能。
5.1 質(zhì)量守恒定律
5.1.1 狹義的質(zhì)量守恒定律(亦稱節(jié)點(diǎn)質(zhì)量守恒定律)
在單位時(shí)間內(nèi),任一節(jié)點(diǎn)流入和流出的風(fēng)流質(zhì)量的代數(shù)和為零。習(xí)慣上取流入為正、流出為負(fù),則節(jié)點(diǎn)質(zhì)量守恒定律可以寫成式(1):

式中:
ρij、ρki----分別為風(fēng)路(vi,vj)和風(fēng)路(vk,vi)的風(fēng)流密度,。
qij、qki----分別為風(fēng)路和的風(fēng)量,;
(vi,vj)----始節(jié)點(diǎn)為vi,末節(jié)點(diǎn)為vj的風(fēng)路;
(vk,vi)----始節(jié)點(diǎn)為vk,末節(jié)點(diǎn)為vi的風(fēng)路;
E+(vi)----節(jié)點(diǎn)的流入風(fēng)路集合;
E-(vi)----節(jié)點(diǎn)的流出風(fēng)路集合;
V----是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集合。
當(dāng)密度變化可以忽略不計(jì)時(shí),式(1)可寫為(2):

即節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡定律。該定律表明:對(duì)通風(fēng)網(wǎng)路中的任一節(jié)點(diǎn),流進(jìn)的風(fēng)量等于流出的風(fēng)量。
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中共有個(gè)節(jié)點(diǎn),可以列出個(gè)節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡方程,個(gè)節(jié)點(diǎn)流量平衡方程的矩陣表示如式(3):

式中:
b=(bij)為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的完全關(guān)聯(lián)矩陣;
Q=(q1,q2,…,qn),為分支的流量矩陣,其排列次序與關(guān)聯(lián)矩陣一致,QT是Q的轉(zhuǎn)置
5.1.2 廣義質(zhì)量守恒定律
單位時(shí)間內(nèi),任一有向割集對(duì)應(yīng)的風(fēng)路流量的代數(shù)和等于0。割集風(fēng)量平衡方程的矩陣表示如式(4):

式中:
S=(Sij)為有向割集矩陣及其元素值;s為割集數(shù)。
5.2 能量守恒定律
在任一閉合回路上所發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換的代數(shù)和為零。如式(5)

式中:
hi----風(fēng)路i的阻力;
hfc----回路上的機(jī)械通風(fēng)動(dòng)力;
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