
- •Раздел 4. Вентиляторы
- •Тема 1.
- •Вопрос 1. Применение и конструкция
- •Вопрос 2. Основные энергетические параметры
- •Вопрос 3. Характеристики центробежных вентиляторов
- •Вопрос 4 Обозначение центробежных вентиляторов
- •Вопрос 1
- •Вопрос 2 Основные геометрические и энергетические показатели
- •Вопрос 3 Характеристики осевых вентиляторов
Раздел 4. Вентиляторы
Вентиляторы – это машины для перемещения газов, создающие степень повышения давления не более рвых/рвх 1,15 (при плотности потока 1.2 кг/м3).
Вентиляторы потребляют около 8 % электроэнергии, вырабатываемой в стране. Они бывают центробежные, осевые и диагональные. Центробежные вентиляторы имеют коэффициент быстроходности ns=500-1400, осевые - ns>1500. Коэффициент быстроходности определяется по формуле
,
где P – давление вентилятора, кгс/м2;
V – производительность вентилятора, м3/с;
n – частота вращения вала вентилятора, об/мин.
Так как изменение плотности рабочего тела в вентиляторах очень незначительно, то ее принимают часто постоянной, и все уравнения теории насосов справедливы и для вентиляторов.
Тема 1.
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
Вопрос 1. Применение и конструкция
Центробежные вентиляторы применяются для вентиляции зданий, подачи воздуха в топки, для отсасывания дымовых газов и вредных веществ в различных технологических процессах.
Конструктивно центробежный вентилятор состоит из входного патрубка 1, рабочего колеса 2 и спирального корпуса (кожуха) 3. Входной патрубок имеет осесимметричную форму. Рабочее колесо состоит из основного диска и покрывного диска, между которыми установлены лопатки, причем покрывной диск может быть плоским, или коническим, или вообще отсутствовать. Спиральный корпус служит для отвода в определенном направлении газа, выходящего из рабочего колеса, и для частичного преобразования динамического давления потока в статическое. Обычно он имеет постоянную ширину, превышающую ширину рабочего колеса.
Лопатки, как правило, имеют цилиндрическую форму, но могут быть и прямыми. В основном их выполняют листовыми толщиной 28 мм, иногда профилированными. В зависимости от величины угла на выходе 2, лопатки могут быть загнутыми назад (2<90O), с радиальным выходом (2=90O) или загнутыми вперед (2>90O).
В ЦВ применяют все виды лопаток:
- в 30-40-х годах 20 века широко применялись ЦВ с лопатками, загнутыми вперед, их максимальный КПД не превышал 70%;
- в 40-50-х годах были разработаны ЦВ с лопатками, загнутыми назад с 2=40-90O, их максимальный КПД достигает 80%;
- в 55-60-х годах были разработаны ЦВ с сильно загнутыми назад листовыми и профильными лопатками с 2=18-25O, их максимальный КПД достигает 85-88%; кроме того, эти вентиляторы работают устойчиво в более широком диапазоне расходов и меньше шумят. Поэтому в настоящее время они получили широкое распространение.
Вопрос 2. Основные энергетические параметры
1. Давление (напор) вентилятора
Если поток на входе в ЦВ имеет статическое давление р1ст и скорость с1, а на выходе – р2ст и скорость с2, то полное давление (давление по заторможенным параметрам), развиваемое вентилятором будет равно
Взаимосвязь давления, напора и удельной работы вентилятора:
- напор
,
м;
- удельная работа
,
Дж/кг.
При рассмотрении уравнения момента количества движения для рабочего колеса турбомашины мы получили уравнение для теоретической удельной работы, обусловленной взаимодействием потока с лопатками, (основное уравнение турбомашин, уравнение Эйлера)
.
Для центробежных вентиляторов обычно
Тогда теоретический напор будет равен
,
а теоретическое давление -
.
Коэффициентом закрутки потока на выходе из рабочего колеса называется отношение
Тогда
Потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений в проточной части вентилятора оцениваются гидравлическим КПД
.
Тогда давление, создаваемое вентилятором, можно записать в виде
Коэффициентом полного давления называется величина
Для ориентировочных расчетов можно пользоваться следующими данными:
2л |
2 |
г |
|
больше 900 |
1,11,6 |
0,60,75 |
0,661,2 |
равно 900 |
0,850,95 |
0,650,80 |
0,600,76 |
меньше 900 |
0,50,8 |
0,70,9 |
0,350,72 |
2. Подача (производительность), потребляемая мощность, полный и статический КПД вентилятора.
Производительность вентилятора – это расход газа на выходе, пересчитанный на условия всасывания (Q или V).
Подача вентилятора – это расход газа, подаваемый потребителю.
Потребляемая мощность – N. Полезная мощность
.
Подача самых крупных ЦВ, применяемых при проветривании шахт, достигает 1,8106 м3/час (500 м3/с).
В энергии, сообщаемой газу вентилятором, существенную долю составляет кинетическая энергия. Поэтому для оценки эффективности вентиляторов используют КПД вентилятора по параметрам заторможенного потока на входе и выходе (полный КПД) и КПД по статическим параметрам на входе и выходе.
Полный КПД:
.
Статический КПД:
,
где Рст= р2ст- р1ст.
Соотношение между ст и зависит от 2. Обычно ст на 20 30%.