13

Лабораторная работа № 2 «Совместная работа вентиляторов в сети»

Цель работы: закрепление и углубление знаний студентов по разделу «Совместная работа вентиляторов в сети» курса «Нагнетатели и тепловые двигатели».

В ходе выполнения работы студенты знакомятся с устройством вентиляторов, с совместной работой их в сети и с методикой испытаний.

Программа работы: Получение опытных зависимостей перепада давлений Р_ развиваемого вентиляторами от их подачи при последовательном, параллельном и одновременном последовательном и параллельном включении.

Краткие теоретические сведения

При устройстве вентиляции очень часто устанавливают несколько вентиляторов, которые не только преодолевают индивидуальные сопротивления своих участков сети, но и работают одновременно на одну общую сеть.

Вентиляторы могут работать параллельно, последовательно, одновременно параллельно и последовательно в различных вариантах по взаимному расположению, числу и характеристикам вентиляторов.

Параллельная работа двух и более вентиляторов не используется, для увеличения подачи воздуха. Построение суммарной кривой давления двух одинаковых параллельно работающих вентиляторов показано на рисунке 1.

Абсциссы, представляющие собой расход каждого вентилятора, складываются при каждом значении давления. Подача обоих вентиляторов Q_А соответствует пересечению кривой сети (например, сети 2) с суммарной

Рисунок 1- Суммарная характеристика двух одинаковых

вентиляторов, работающих параллельно

кривой давления, т.е. рабочей точке А. Оба вентилятора создают одинаковые давления Р_VA. Подача каждого вентилятора соответствует точке Б, т.е. Q_Б=0,5Q_А.

КПД обоих вентиляторов равен КПД каждого из них, но кривая его «растягивается» вдоль абсциссы таким образом, что каждая точка кривой для одного вентилятора передвигается горизонтальной на удвоенную абсциссу.

Если при работе на какую-то сеть один вентилятор отключить, то второй будет подавать расход воздуха Q_В, т.е. больше, чем он подавал при совместной работе. Это обстоятельство следует учитывать, т.к. при этом возможно увеличение расходуемой мощности. Эффективность параллельной работы вентиляторов зависит в основном от характера кривой сети. При работе на сеть 1 (см. рис. 1) установка второго вентилятора почти ничего не даст, при работе же на сеть 2 подача двух вентиляторов уже значительно превышает подачу одного.

О бычно вентиляторы присоединяются к общей сети через вспомогательные участки воздуховодов, сопротивление которых следует учитывать. В этом случае нанесение характеристики, общей для сети, на суммарную характеристику самих вентиляторов будет неправильным, т.к. сеть становится общей только начиная с точки соединения воздуховодов. Пример построения характеристик для такого случая приведен на рисунке 2.

Рисунок 2- Суммарная характеристика двух одинаковых вентиляторов

1 И 2, работающих параллельно, но имеющих свои индивид.Участки

Два одинаковых по характеристике вентилятора работают каждый на своем участке, сопротивление которым предположим равными между собой, а затем, начиная с точки в, совместно перемещают воздух по общему участку вг. Линией I изображена кривая, давления вентиляторов Р_V1 и P_V2. Кривая Р_V1- P^/_АВ или Р_V2 - P ^/_бВ (линия II) представляет собой кривую давления каждого вентилятора, отнесенную к точке пересечения, в; получена в результате вычитания ординат характеристику участка семи ав, или бв (линия III) из ординат индивидуальной кривой давления вентилятора. Отрезок б на рис. 2 соответствует Р^/_АВ и Р^/_БВ. Суммарная характеристика (Р_V1 - Р^/_АВ)+( Р_V2 - Р^/_БВ) (линия IV) получается при сложении абсцисс индивидуальных кривых, отнесенных к точке В. На участке сети СБ оба вентилятора работают совместно, поэтому в точку В каждый из них должен подать половину общего расхода, причём с одинаковым давлением. Если вентиляторы подают в точку В воздух с различным давлением, то часть воздуха может перетечь обратно в вентилятор с меньшим давлением. Величина давления, созданного вентиляторами в точке В, должна преодолеть сопротивление участка ВГ и создать динамическое давление на выходе. На рисунке 2 этому соответствует рабочая точка А, являющаяся точкой пересечения суммарной кривой (IV) и кривой участка сети ВГ (V).

Режим работы каждого вентилятора определяется построением противоположным построению суммарной характеристики. Проводим горизонтальную прямую от точки А до кривой II. Полученная точка е не соответствует рабочей точке вентилятора, т.к. кривая не представляет собой характеристики самого вентилятора. Для получения режима работы непосредственно самих вентиляторов следует восстановить перпендикуляр из точки до пересечения с кривой I. Точка А₁ и будет искомой рабочей точкой.

Полное давление каждого вентилятора равно

Р_V1 = P_V2 = (Р^/_ВГ + Р_Д) + Р^/_АВ

Последовательная работа вентиляторов применяется для увеличения величены давления. Построение суммарной аэродинамической характеристики последовательно работающих вентиляторов показано на рисунке 3. Отрезки, представляющие собой давление вентиляторов при каждом значении расхода воздуха, складываются. Эффективность работы определяется пересечением суммарной характеристики сети. Поэтому установка последовательно работающих вентиляторов целесообразна при малых подачах воздуха (кривая сети 1) и менее выгодна при больших подачах (кривая сети 2).

Р исунок 3- Суммарная характеристика двух одинаковых

вентиляторов, работающих последовательно

П оследовательная работа вентиляторов с разными характеристиками может ещё более ограничить участок рациональной их работы. Так на рисунке 4 работа на режимах, когда рабочая точка находится правее точки А, сопровождается понижением общей величины давления. Подачи всех последовательно

Рисунок 4 - Суммарная характеристика двух разных вентиляторов,

работающих последовательно

включенных в одну сеть вентиляторов должны быть одинаковыми, если только между ними нет каких либо ответвлений для выпуска воздуха.

С хема одновременно параллельной и последовательной работы нескольких вентиляторов встречается весьма часто. Здесь также могут иметь место различные способы последовательного и параллельного включения вентиляторов, имеющих одинаковые или различные характеристики. Рассмотрим один из них (рисунок 5).

Рисунок 5 - Одновременная последовательная и параллельная работа

вентиляторов

Вентиляторы 1 и 2 имеют различные характеристики (линии I, II), вентиляторы 3 и 4 – одинаковые (линия III). Результирующие характеристики двух последовательно работающих вентиляторов каждой из ветвей, отнесённые к точке в – это кривые Р_V1 + P_V2 - P^/_АВ (линия V) и Р_V3 + P_V4 - P^/_БВ (линия VII). Эти две ветви работают параллельно, но их суммарная характеристика представлена кривой (Р_V1 + P_V2 - P^/_АВ ) + (Р_V3 +P_V4 - P^/_БВ) (линия VIII). Участок вг преодолевается совместно и поэтому точка А является рабочей точкой всей установки. Кривая участка вг представлена линией IX. Режим работы каждого вентилятора определяется противоположным построением.

Можно составить следующие равенства: Q₁=Q₂; Q₃=Q₄;

Q_A=Q₁+ Q₃=Q₂ + Q4;

Р_V1 + P_V2 - P^/_АВ - Р_VA = P^/_ВГ;

Отсюда Р_V1 + P_V2 - P^/_ВГ +P^/_АВ ;

Р_V3 + P_V4 - P^/_БВ - Р_VА = P^/_ВГ ;

Тогда Р_V3 + P_V4 = P^/_ВГ + P^/_БВ.