4.5. Работа и кпд нагнетательного вентилятора

На рис.32 показана схема нагнетательной вентиляторной установки, где имеются обозначения скоростей и статических давлений. Вычислим работу в трубопроводе, необходимую для транспортирования воздуха.

Рис.32. Схема к определению работы и КПД

нагнетательного вентилятора

Исходя из закона сохранения энергии на преодоление сопротивлений движению воздуха между сечениями 2-2 и 3-3 и на создание кинетической энергии на выходе из ствола:

. (66)

Затраченная работа машины применительно к сечениям 1-1 и 2-2:

(67)

где P – избыточное действительное давление или полезная работа нагнетательного вентилятора; Р_маш – потери энергии на преодоление всех видов сопротивления внутри машины.

Из уравнения (67) видно, что полезная работа состоит из двух слагаемых:

приращение статического давления

Р_d – Р_вх = Р_ст;

приращение динамического (скоростного) давления

( – ) = Р_дин.

Следовательно, в нагнетательном вентиляторе скоростное давление на выходе из машины ( ) представляет собой полезную работу, способствующую проветриванию рудника.

Обычно выходное сечение вентилятора значительно меньше сечения соединительного канала, поэтому для уменьшения потерь на удар при внезапном снижении скорости у нагнетательных вентиляторов также необходимы диффузоры. Гидравлический КПД нагнетательного вентилятора

(68)

4.6. Мощность вентилятора

Мощность на валу всасывающего вентилятора выражают через статическое давление и статический КПД:

, 69)

где Р_ст – статическое давление вентилятора, Н/м²; Q – производительность вентилятора, м³/с;_ст – статический КПД с учетом всех потерь, _ст = _гст₀_диск_мех.

Для нагнетательного вентилятора мощность выражается через полное давление и полный КПД:

, (70)

где  = _гполн_диск_мех.

Из формул (69) и (70) видно, что мощность на валу вентилятора и по статическому и по полному КПД будет одинаковой. Различна только полезная работа машины в зависимости от места подключения вентилятора к трубопроводу.

4.7. Схемы вентиляторных установок

главного проветривания

Шахтная вентиляторная установка состоит из рабочего и резервного вентиляторов с входными и выходными элементами, диффузорами и глушителями шума и вспомогательными устройствами для переключения и реверсирования струи воздуха, а также элементов привода и автоматизации. В соответствии с правилами безопасности воздух при поступлении в выработки должен быть чистым. Должны быть предусмотрены меры для предотвращения обмерзания проточной части вентилятора, ляд, каналов.

Установки с центробежными вентиляторами (рис.33, а). При работе вентилятора 1 в режиме всасывания воздух из шахты выбрасывается через диффузор в атмосферу.

В соответствии с правилами безопасности схемы вентиляторных установок должны обеспечивать реверс струи воздуха за 10 мин. Это позволяет локализовать очаг пожара в шахте и вывести людей по свежей струе.

Для реверсирования воздушного потока вентилятором 1, лядами 5 и 3 перекрывается соответственно диффузор и общий подводящий канал, а с шахтой соединяется обводной канал. Свежий воздух при этом забирается из атмосферной. Для работы вентилятора 2 ляда 6 открывает подводящий канал, а ляда 7 опускается, перекрывая канал вентилятора 1. Положение остальных ляд в режиме всасывания и нагнетания аналогично положениям ляд вентилятора 1. Для перемещения ляд служат лебедки с электрическим приводом 8, положение ляд контролируется конечными выключателями 9.

Установки с осевыми вентиляторами (рис.33, б). При работе вентилятора 1 в режиме всасывания воздух поступает из шахты и выбрасывается через диффузор в атмосферу. В случае реверсирования воздушного потока этим вентилятором путем изменения направления вращения приводного электродвигателя все ляды занимают то же самое положение, что и в нормальном режиме. Воздух при этом засасывается через диффузор из атмосферы и нагнетается в шахту. При переходе на проветривание вентилятором 2 ляды переводятся в положения, показанные пунктирными линиями. Ляда 3 занимает всегда верхнее положение и опускается лишь при остановке обоих вентиляторов или при противопожарных мероприятиях, перекрывая общий канал от поступления воздуха из шахты или в шахту за счет естественной тяги.

Рис.33. Технологическая схема вентиляторных установок с центробежными вентиляторами типа ВЦ (а) и осевыми вентиляторами типа ВОД (б)