42. Аэродинамические характеристики вентиляторов;

Аэродинамические характеристики вентиляторов (вентиляторных установок) определяются опытным путем и представляют совокупность графических зависимостей статического давления и статического коэффициента полезного действия от расхода (подачи) воздуха при различных регулируемых параметрах вентиляторных агрегатов (частотах вращения, углах установки лопастей рабочего колеса и пр.).

Статическое давление вентилятора численно равно разности давлений в нагнетательном и всасывающем каналах вентиляторной установки. Оно отображает приращение в каналах вентилятора удельной энергии давления газа, отнесенной к его объему. Приращение удельной кинетической энергии воздуха в каналах вентиляторной установки практически равно нулю, так как скорости соответствующих потоков в нагнетательном и всасывающем каналах примерно одинаковы. Приращением удельной энергии положения в поле тяжести Земли можно пренебречь из-за малой плотности воздуха. Поэтому статическое давление с достаточной точностью отображает величину полной удельной энергии, приобретаемой воздухом в каналах вентиляторной установки.

Статический КПД вентиляторной установки определяется следующим образом:

где - статическое давление вентилятора, Па; - расход воздуха, м³/с; - потребляемая вентилятором мощность, кВт.

К режиму работы вентиляторов предъявляются три основных требования: обеспечение необходимой подачи, экономичность и устойчивость. Исходя из последних двух условий, на напорной характеристике вентилятора выделяют зону промышленного использования. Режим работы вентилятора главного проветривания считается экономичным, если

Центробежные вентиляторы имеют пологопадающую характеристику статического давления (рис. 2, а), для которой все режимы работы являются устойчивыми. Поэтому зона промышленного использования 1 – 2 характеристики центробежного вентилятора определяется только из условия экономичности. Осевые вентиляторы имеют, как правило, седлообразную характеристику со впадинами и даже с разрывами (рис. 2, б). Поэтому осевые вентиляторы в некотором диапазоне подач могут иметь неустойчивые режимы работы. Исходя из этого, со стороны малых подач, где указанная характеристика имеет впадины и разрывы, зона промышленного использования ограничивается условием устойчивости (точка 7), а со стороны больших подач условием экономичности (точка 2).

Отличительной эксплуатационной особенностью вентиляторных установок является их работа на внешнюю сеть, сопротивление которой постоянно меняется в связи с развитием фронта работ и изменением климатических и горно-технических условий. Кроме того, вентиляторы главного проветривания имеют очень большой срок службы: от 14 до 20 лет. За это время характеристика внешней сети может измениться в значительных пределах. Поэтому для того, чтобы вентиляторная установка могла обеспечить необходимую подачу воздуха в течение всего срока службы, она должна быть регулируемой.

Регулирование режима работы осевых вентиляторов типа ВОД осуществляют в настоящее время за счет изменения углов установки лопастей рабочего колеса. При этом поворот лопастей производится дискретно через 5 град. Поэтому регулирование получается ступенчатым.

Режимы работы центробежных вентиляторов регулируются изменением углов установки лопаток направляющих аппаратов или частоты вращения рабочего колеса. Оба эти способа регулирования являются непрерывными.

Комбинированный способ регулирования заключается в том, что в диапазонах рабочего режима вентиляторов осуществляется подрегулировка (тонкое регулирование) различными способами (направляющим аппаратом, задвижкой в вентиляционном канале и т.д.).

Рис. 2. Определение зоны промышленного использования вентиляторов главного проветривания по их индивидуальным характеристикам: а – центробежного вентилятора; б – осевого вентилятора

В связи с этим для вентиляторов выбирают не индивидуальные, а универсальные характеристики, используя на практике при расчетах только ее часть – область промышленного использования, в которой все режимы работы являются экономичными и устойчивыми. Для ее получения на каждой напорной характеристике выделяют зону промышленного использования и соответственные концы этих зон соединяют линиями, которые являются границами области по условиям экономичности и устойчивости. Поэтому аэродинамические характеристики вентиляторов главного проветривания имеют вид, показанный на рис. 2. (а) и 2. (б).