3.1. Совместная работа вентиляторов в сети

тельность;

одн

м вент лятором нельзя обеспечить заданное давление;

про

звод

тельность (или давление) установленного вентилятора

С

непостоянна

коле лется в значительных пределах.

Во всех друг х случаях не следует прибегать к совместной уста-

ми

новке вент ляторов, так как они всегда являются менее экономичны-

как по кап таловложениям, так и по эксплуатационным расходам.

Параллельная ра ота вентиляторов

P

C

а

а1

а2

RB

PB

RD

В1

в

в2

в

PA

RA

B

A

В2

0

Q

D

Q

A

Q

Q

С

Рис. 3.1. Построен е ра оты на о щую сеть двух параллельно соединенных

вент ляторов

одинаковыми характеристиками:

А – характеристика одного вентилятора;

стикаВ – суммарная характер двух вентиляторов; С – характеристика сети;

R – ра очие точки; В1, В2 – вентиляторы

Производительность и давление одного вентилятора, работающего

на сеть С, определяютсябточкой RA и равны QA и PА . Производитель-

ность и давление двух совместно работающих вентиляторов на сеть

определяются точкой RВ и равны QВ и PВ . Производительность каж-

дого вентилятора при их совместной работе определяется точкой RD ,

образуется пересечением горизонтальной линии, проведенной из точ-

А

ки RВ , с кривой А, так как давление, развиваемое двумя вентилятора-

ми при совместной работе, будет одинаковым и равным PВ .

Из рисунка видно, что при одновременной параллельной работе

двух одинаковых вентиляторов производительность каждого из них

Д

равняется половине общей производительности (QD = 0,5 QВ), а при

работе одного из них, когда другой отключен, на ту же сеть воздухо-

водов производительность составит QА и будет больше, чем QD. Сле-

довательно, если сеть, в которую по расчету подают два вентилятора,

включить один из них, то он разовьет большую производительность,

И

вследствие чего потребует большего расхода энергии. Это может вы-

звать перегрузку электродвигателя и даже перегорание его обмотки.

Если к одному уже работающему нагнетателю присоединить дру-

гой такой же нагнетатель, то общая производительность их увеличит-

ся, но не вдвое, а несколько меньше, так как рабочая точка перемес-

тится не по абсциссе, а по характеристике сети С.

Частным случаем параллельного соединения являются радиальные

вентиляторы двухстороннего всасывания, у которых два ротора по-

С

мещены в одном кожухе.

Параллельная работа вентиляторов широко применяется в круп-

ных котельных установках, зерновых сепараторах и др.

Последовательная работа вентиляторов

причем

Последовательное соединение вентиляторов (рис. 3.2) применяется

для увел чен я давлен я, развиваемого установкой. При последова-

б

тельном соед нен

вентиляторы

устанавливают один за

другим,

через каждый вентилятор проходит весь газ. Следовательно,

Р1+2 = Р1 + Р2 .

А

Р

B

В2

Рис. 3.2. Построение работы

а2

в2

С

на общую сеть двух последовательно со-

В1

единенных вентиляторов с одинаковыми

характеристиками:

РB

RB

А – характеристика одного вентилятора;

И

В – суммарная характеристика двух вен-

тиляторов; С – характеристика сети;

A

с2

а1

в1 RA

R – рабочие точки; В1, В2 – вентиляторы Д

РA

RD

РD

с1

0

QA QB=QD

QС Q

путем складывания

давлений вентиляторов при равной их произ-

водительности.

Производительность и давление одного вентилятора, работающего

С

на сеть, определяются точкой RA , а работа двух совместно соединен-

ных вентиляторов – точкой RВ и работа одного вентилятора, когда

другой отключен, – точкой RD . Точка RD находится на пересечении

вертикальной л н

, проведенной из точки RВ до кривой А, так как

производ тельность каждого вентилятора при последовательной ра-

При

боте будет од наковой

равной QВ .

Из с.

3.2 в дно,

что при совместной последовательной работе

двух од наковых вент ляторов давление каждого из них равняется

общего

полов не

х

давления (PD = 0,5 PВ), а при работе одного (ко-

сеть (QА).

А

3.2. Примеры построения характеристик вентилятора и сети

Пример 1. Рассчитать и построить индивидуальные аэродинами-

ческие характеристики вентилятора ВЦ 4-76 диаметром D = 0,5 м по

Д

безразмерной характеристике этого вентилятора (рис. 3.3).

Решение. Ограничимся расчетом на частоту вращения 1500, 2000

1/мин. Выбираем на рис. 3.3 расчетные точки 1 5 при максимальном

значении КПД max = 0,84 и равноотстоящих от

него значениях

= 0,8 и 0,75 и заносим данные в табл. 3.1.

И

Значения подачи воздуха и полного давления определяем по

формулам

Q 3600 u

πD2

,

(3.1)

4

P

u2

,

(3.2)

2

где

u

πDn

– окружная скорость внешнего кольца лопатки вентиля-

60

тора, м/с; = 1,2 кг/м3

– плотность воздуха при стандартных условиях.

С

2

3

4

0,8

1

5

0,7

0,6

б

0,5

0,8

0,4

Рис. 3.3. Безразмерная

и

характеристика

0,6

0,3

вентилятора

А

0,4

0,2

0,2

0,1

Д

0

0,1

0,2

0,3

Таблица 3.1

Расчетные точки безразмерной характеристики вентилятора

Номер

И

расчетной точки

1

0,75

0,14

0,93

2

0,80

0,175

0,91

3

0,84

0,22

0,82

4

0,80

0,27

0,67

5

0,75

0,29

0,60

Подача Q, м3/ч 10-3

Давление P, кПа

n,

u,

Расчетные точки

1/мин

м/с

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

1500

39

3,85

4,82

6,06

7,44

8,00

0,87

0,85

0,76

0,61

0,56

2000

52

5,15

6,42

8,03

9,91

1,06

1,55

1,52

1,35

1,08

1,01

Таблица 3.3

Значен я подачи воздуха и полного давления при различных частотах

мин

С

вращения

n,

3

-3

Давление P, кПа

Подача Q, м /ч 10

1/

Расчетные точки

б

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

600

1000

1400

А

1800

2200

2600

P, Па

1

Д

2

n1

2000

3

n2

И

n3

4

1500

n4

Рис. 3.4. ндивидуальные

n5

аэродинамические

1000

характеристики

n6

5

вентилятора

500

6

7

0

4000

8000

1200

Q, м3/ч

= 2,58 м3/с (с открытым дросселем-клапаном) (рис. 3.5).

С

1

2

3

4

5

0,9d2

d2

и

d1

l1

l2

б

Р с. 3.5. Вентиляционная сеть:

1, 5 всасывающ й

нагнетательный воздуховоды; 2 – дроссель-клапан;

3 – вентилятор; 4 – диффузор

А

Определить диаметры воздуховодов, номер

вентилятора Ц4-76,

давление на входе в сеть и на выходе из сети равным барометриче-

Д

скому. Длина воздуховода l1 = 20 м, l2 = 32 м, коэффициент гидрав-

лического сопротивления прямолинейного участка = 0,04, коэффи-

циент гидравлического сопротивления

диффузора Ф = 0,25.

Решение.

И

1. Для расчета диаметров воздуховодов зададимся скоростью воз-

духа для всасывающего участка c1 = 12 15 м/с; для нагнетательного

c2 = 15 20 м/с.

Пусть c1 = 14 м/с; c2 = 18 м/с, тогда

d1

4Q

4 2,58

0,48 м;

d2

4Q

4 2,58

0,427 м.

πc1

π 14

πc2

π 18

c

4Q

4 2,58

13,2 м/c;

c

4Q

4 2,58

16,2 м/c.

2

1

πd

2

π 0,52

πd

2

π 0,452

1

2

3. Определяем уравнение характеристики сети:

С1 1

PC

(k1 k2 )Q2 ,

Рассч тываем потерю давления на участках:

при

P

λ

l

ρ

c 2

0,04

20

1,2

13,22

167 Па

потеря давления на вса-

1

d1

2

0,5

2

б

сывающем участке

открытом клапане;

ρ

c 2

1,2

13,22

104,5 Па

P

1

динамическое давление на всасы-

Д1

2

2

вающем воздуховоде;

c2

2

А

PД 2

ρ

1,2 16,22 157 Па

динамическое давление в нагнета-

2

2

тельном воздуховоде;

P2

λ

l2

PД 2 0,04

32

157 446 Па

сопротивление трения в

d2

0,45

Д

нагнетательном воздуховоде;

сопротивление диффузора на выходе вентилятора:

ρc

2

1,2 202

PДИФ

ξ ДИФ

В

0,25

60 Па ,

2

2

c2 d2

2

c2

где

cВ

20 м/c

скорость на выходе вентилятора.

2

( 0,9d2

)2

0,81

167 446И60 157 830 Па

Полное сопротивление сети

P P P P

P

С

1

2

ДИФ

Д 2

.

k

PC

830

124,7.

Q2

2,582

С

Q, м3/с

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,58

3,0

P = 124,7 Q2, Па

0

31

125

280

499

830

1122

4. На основан

данных табл. 3.4 строим график характеристики

сети (р с. 3.6).

режима

P

830 Па;

Q 2,58 м3/с

5. Для заданного

(

C

) рассчиты-

ваем д аметр вент лятора Ц4-76 на оптимальном режиме ОПТ = 0,82,

ОПТ = 0,22 (табл. 3.5):

б

0,81ρψОПТ

0,25

0,81 1,2 0,82 0,25

DB

2

2

0,603 м.

k ОПТ

124,7 0,22

n

24,3Q

24,3 2,58

1300 1/ мин;

D3

0,22 0,6033

угловая скорость

ω

πn

π 1300

136

1

;

А

30

30

c

окружная скорость u

πDn

π 0,603 1300 41

м

.

60

60

c

7. Используя формулы предыдущей работы

ψ

2P

,

Q

и

2

Дρu u D / 4

табл. 3.5, рассчитываем характеристику вентилятора (табл. 3.6) и

строим ее на рис. 3.6 (можно использовать характеристики вентиля-

тора № 6,3 Ц4-76 из любого справочника).

Пересечение

характеристик сети и

вентилятора D = 0,63 м при