Экспериментальное определение производительности механической вытяжной вентиляционной установки

Схема лабораторной вытяжной механической вентиляционной установки представлена на рис.1:

Рис.1

1,2 - патрубки с отверстиями, через которые увлекается воздух из помещения лаборатории; 3 - патрубок, че­рез который удаляется воздух из вытяжного шкафа;

4 - вытяжной шкаф для лабораторных работ с вредными веществами;

5 - патрубок выброса воздуха за пределы помещения;

6 - центробежный вентилятор;

7,8,9,10,11 - клапаны (заслонки) для регулирования количест­ва проходящего воздуха по воздуховодам вентиляционной установки.

Объемная производительность вентиляционной установки (м³/ч) определяется по формуле

V = ·F_i ·V_i ·3600, (7)

где m – число патрубков;

F_i – площадь сечения патрубков 1, 2, 3 (рис.1);

V_i – скорость движения воздуха, м/с.

Скорость движения воздуха в насадках (патрубках) изме­ряется анемометром. Он предназначен для измерения скорости воздушного потока во входных патрубках вентиляционных устано­вок или определения скорости движения воздуха в открытом про­странстве. Чашечный анемометр применяют для измерения скорос­тей движения воздуха от 1 до 30 м/с. Он воспринимает движение воздуха, насаженными на ось полушариями.

Порядок выполнения замеров чашечным анемометром

1. Включить вентилятор с приводом.

2. Перед измерением скорости движения воздуха необходимо

записать начальное положение всех 3-х стрелок (чашечный анемометр встроен в патрубок).

3. При вращении чашечек с постоянной скоростью надо зафиксировать начало замера по секундомеру.

4. Продолжительность замера - 1 мин. (60 с),

5. После каждого замера производить выключение счетчика анемометра и секундомера.

6. Количество делений счетчика, полученное за минуту из­мерения, надо разделить на 60, чтобы получить количество деле­ний за секунду, (дел/с).

7. Измерение повторить 3 раза и для расчета взять сред­нюю арифметическую величину показаний счетчика.

8. Скорость воздуха определяется по графику, переводом из дел/с в м/с (см. паспорт анемометра или график на стенде лабораторного стола).

После определения скорости потока воздуха производится расчет объемной производительности вентиляции по формуле (7).

Для оценки эффективности существующей вентиляции необхо­димо сравнить объемную производительность лабораторной венти­ляционной установки (7) и количество воздуха, необходимого для удаления избыточной теплоты (6). Если производительность лабо­раторной вентиляционной установки не обеспечивает удаление избыточной теплоты, надо выбрать рациональный тип вентилятора с электроприводом для обеспечения необходимого воздухообмена.

Выбор типа вентилятора

Техническими показателями эффективности вентилятора явля­ются: количество перемещаемого в единицу времени воздуха или производительность Lв (м³/ч или м³/с); развиваемое и пол­ное давление Нв (Па); скорость вращения колеса за минуту n_вр, зависящие от него диаметры колеса Dв, окружная скорость вра­щения Vв (м/с); коэффициент полезного действия η_в и потребляемая мощность N_в (КВт).

Определяем производительность вентилятора, м³/ч

Lв = Kз ·L, (8)

где K_з – коэффициент запаса (1,3 .... 2,0);

L – количество воздуха, необходимое для удаления избыточной теплоты (6).

Определяем напор (полное давление) вентилятора, Па

Н_в = Н_л, (9)

где Н_л – суммарная потеря напора на линии,

Н_л = Н_пп + Н_м , (10)

где Н_пп – потеря напора на прямых участках труб, Па;

Н_м – местные потери напора в переходах, коленах и др.

Н_пп = , (11)

где ψ – коэффициент, учитывающий сопротивление труб

(для железных труб ψ_T = 0,02);

l_T – длина участка трубы, м;

ρ – плотность удаляемого воздуха (в табл. на стенде), кг/м³;

V_ср – средняя скорость воздуха на рассчитываемом участке воздушной сети; для прилегающих к вентилятору участков она принимается 8 - 12 м/с, для удалённых 1- 4 м/с;

d_Т – принятый диаметр трубы на участке, м. (d_Т = 0,15 м)

Н_м = 0,5· φ_м · V2_ср · ρ , (12)

где φ_м – коэффициент местных потерь напора (определяется по табл.2).

Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вентилятора по его аэродинамической характеристике (приложение 1) на стенде лабораторного стола. Эта характеристика выражает в графичес­кой форме зависимость между Lв, Н_в, n_вр, η_в, N_в и Vв.

При выборе типа и номера вентилятора необходимо руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий КПД, относительно небольшую скорость вращения Vв = , а также, чтобы частота вращения колеса позволяла осуществить соединение с электроприводом на одном валу.

Например, требуется подобрать вентилятор производитель­ностью

Lв = 3800 м³/ч при Н_в = 140 Па. Для выбранного радиаль­ного вентилятора Ц4-70 № 6,3 требуемый режим работы будет соответствовать точке А.. По этой точке находят частоту вращения колеса n_вр = 500 об/мин и η_в = 0,8.