1.11.2.Последовательное включение нагнетателей

Последовательное включение двух или большего числа нагнетателей в большинстве случаев применяется тогда, когда давление, создаваемое одним нагнетателем, недостаточно для преодоления сопротивления сети. В отдельных случаях такое включение приходится применять потому, что окружные скорости рабочего колеса, соответствующие требуемым значениям давления, оказываются очень высокими и при определенных условиях, например при работе нагнетателя в системе пневмотранспорта, могут стать причиной быстрого разрушения лопаток и корпуса вследствие соударения последних с грубыми кусками транспортируемого материала.

При последовательном включении одно и то же количество жидкости последовательно перемещается всеми нагнетателями, а давление, необходимое для преодоления сопротивления всей сети, равно сумме давлений создаваемых каждым нагнетателем. Так как кинетическая энергия, сообщенная потоку первым нагнетателем, не теряется на удар, то общее статическое давление больше суммы статических давлений отдельных нагнетателей. Например, три одинаковых последовательно включенных нагнетателя создают полное давление З р_1(1+1+1), а суммарное статическое давление равно р_s= 3 p_1(1+1+1) - P_d.

На Рисунок 1 .38 показаны возможные схемы соединения вентиляторов последовательно. Точки на эпюрах давлений соответствуют: А - точка входа в вентиляционную сеть; D – точка входа в первый вентилятор; E – точка выхода из первого вентилятора; F – точка входа во второй вентилятор; G – точка выхода из второго вентилятора.

В схеме а, нагнетатель II расположен непосредственно за нагнетателем I. Эксплуатационным недостатком такой установки является необходимость более тщательной герметизации соединений трубопроводов с тем, чтобы исключить утечки, вероятность которых выше, поскольку отдельные участки сети находятся под большим избыточным давлением, чем в схеме б.

В схеме б, два нагнетателя располагаются другим таким образом, что избыточное статическое давление DE, создаваемое нагнетателем I, расходуется на участке EF, и избыточное статическое давление FG, создаваемое нагнетателем II, - на участке GB.

При установке нагнетателей по схеме в, избыточное статическое давление, развиваемое нагнетателем I, расходуется не на всем участке AB, а лишь на участке AF. Поэтому нагнетателю II приходится создавать разрежение на стороне всасывания для преодоления потерь на участке FB.

По схеме г показано распределение давлений в системе дутьевой вентилятор I – котел – дымосос II. Точка E характеризует давление в топке котла.

На схеме д показана установка нагнетателей в сети, когда потери давления преодолеваются путем создания разрежения на всасывающей стороне нагнетателей.

И, наконец, на схеме е показана установка нагнетателей в сети, когда потери давления преодолеваются путем создания разрежения на всасывающей стороне на всем протяжении сети.

Рисунок 1.38 - Схемы последовательного включения нагнетателей

Рассмотрим работу двух последовательно включенных нагнетателей, имеющих разные характеристики. Построение суммарной характеристики заключается в сложении значений давлений каждого нагнетателя при одинаковой подаче. Обозначим точку пересечения характеристики последовательно соединенных вентиляторов (1+2) и характеристики вентилятора с большим давлением (2) через A₀. Пусть характеристика сети, на которую работают вентиляторы, имеем вид (сеть 1). Как видно из Рисунок 1 .39, в этом случае давление и производительности при последовательной работе вентиляторов на эту сеть (точка A₁), будут больше, чем при работе на эту сеть любого из вентиляторов.

В том случае, когда рабочая точка находится правее точки А₀ (например, точка А₂ в сети 2), характеризуется снижением общего давления по сравнению с тем, которое создает при индивидуальной работе в той же сети нагнетатель с характеристикой 1. В этих условиях включение в совместную работу нагнетателя с характеристикой 2 не только бесполезно, но даже вредно.

Рисунок 1.39 - Построение характеристики при последовательном соединении нагнетателей

В том случае, если характеристика сети проходит через точку A₂ (сеть II), включение в совместную работу нагнетателя с характеристикой 2 бесполезно, так как увеличения давления по сравнению с тем, которое создает при индивидуальной работе в этой сети нагнетатель с характеристикой I, не происходит.

Наконец, работа в режимах, когда рабочая точка находится правее точки A₂ (например, точка А₃ в сети III), характеризуется снижением общего давления по сравнению с тем, которое создает при индивидуальной работе в той же сети нагнетатель с характеристикой I. В этих условиях включение в совместную работу нагнетателя с характеристикой 2 не только бесполезно, но даже вредно.

Эффективность работы последовательно включенных нагнетателей следует оценивать по значению среднего КПД, который равен:

(1.0)

В реальных условиях при необходимости совместного включения нагнетателей целесообразнее использовать, нагнетатели с одинаковой характеристикой. Число последовательно включенных вентиляторов может быть любым и определяется значением необходимого давления. Число последовательно включенных насосов лимитируется прочностью корпусов и надежностью работы концевых уплотнений.