3. Сведения из теории и расчетные зависимости

По принципу действия, а также по характеру протекающих процессов центробежные вентиляторы аналогичны центробежным насосам. Небольшие давления, развиваемые вентиляторами, не влияют на изменение свойств газов, в связи с чем их основные гидродинамические характеристики – плотность и вязкость – можно принимать постоянными.

Основными параметрами, определяющими работу центробежного вентилятора, являются: производительности объемная Q и массовая G, полезная мощность N, коэффициент полезного действия η_в и полное давление p, создаваемое вентилятором.

Полное давление p, создаваемое вентилятором, представляет собой разность между абсолютным давлением и атмосферным давлением p_а = 101,3 кПа. Вследствие этого, если вентилятор создает избыточное давление, то p будет иметь положительное значение, если вакуум – отрицательное. Полное давление, создаваемое вентилятором, определятся как

, (2)

где – статическое давление, – динамическое давление.

В свою очередь, статическое давление складывается из вакуума , создаваемого вентилятором на всасывании, и давления , создаваемого на нагнетании:

. (3)

Динамическое давление определяется по скорости газа или воздуха с в выходном патрубке вентилятора:

. (4)

Следовательно, полное давление вентилятора определяется зависимостью

. (5)

Если всасывающий патрубок вентилятора открыт непосредственно в атмосферу ( ), то такой вентилятор называется нагнетательным и

. (6)

Если нагнетательный патрубок вентилятора открыт в атмосферу, то и тогда

.

Такой вентилятор называется всасывающим.

В случае, когда вентилятор установлен так, что он только перемещает воздух, не создавая разрежения на всасывании и напора на нагнетании, то и . Такой вентилятор называется безнапорным. Он не создает статического напора, а его энергия затрачивается только на создание скорости перемещения воздуха:

. (7)

Подача или производительность Q центробежного вентилятора – это объемное количество воздуха или газа, подаваемое вентилятором в единицу времени. На практике подача вентилятора обычно определяется по действительным условиям всасывания или нагнетания. Она может быть также приведена к стандартным техническим условиям: температуре 20 С, абсолютному давлению 101,3 кПа и относительной влажности φ = 50 %.

Как и в случае центробежного насоса, полный коэффициент полезного действия центробежного вентилятора равен произведению объемного, гидравлического и механического КПД:

. (8)

Для характеристики полноты использования энергии газа после вентилятора вводят понятие статического КПД, под которым подразумевают отношение мощности, затрачиваемой на создание статического напора N_ст, к общей затрачиваемой мощности (мощности на валу вентилятора) N_в:

. (9)

Введение η_ст обусловлено тем, что источником энергии для перемещения газа в газопроводах при работе вентиляторов является статический напор, и отношение статического давления к динамическому характеризует полноту использования затрачиваемой в вентиляторе энергии. Для увеличения статического давления в некоторых вентиляторах устанавливают диффузоры, в которых происходит повышение за счет снижения .

Полезная мощность, создаваемая вентилятором,

. (10)

Аналогично мощность, необходимая на создание статического напора,

. (11)

Полная мощность, затрачиваемая вентилятором,

. (12)

Тогда статический КПД

. (13)

Мощность двигателя для привода вентилятора

, (14)

где η_пер – КПД передачи от вала двигателя к валу рабочего колеса вентилятора; m – коэффициент запаса мощности на изменение режима работы вентилятора (m = 1,05 ÷ 1,15).