Изучение устройства и работы вентиляторов Методические указания

4

Цель работы: 1. Изучить конструкции и принцип работы вентиляторов.

2. Освоить методику расчѐта и подбора вентилятора.

1 Назначение и классификация вентиляторов

Вентиляторы предназначены для перемещения воздушных потоков в вентиляционных, аспирационных и пневмотранспортных установках, некоторых сепарирующих машинах, для активного вентилирования и сушки зерна, кондиционирования, воздушного отопления зданий и для других целей.

Вентиляторами называют лопастные воздуходувные машины, развивающие давление до 15000 Па. При дальнейшем совершенствовании методов расчѐта и развития конструкций вентиляторов пределом развиваемого давления может стать 20000 Па и более.

Воздуходувные машины, развивающие давления более 15000 Па, имеют другие названия: воздуходувки, турбонасосы, вакуум–насосы и компрессоры.

Ввентиляторах механическая энергия вращающегося рабочего колеса преобразуется в потенциальную и кинетическую энергии воздуха, расходуемые на преодоление всех сопротивлений при его перемещении.

Вентиляторы в соответствии с направлением движения воздуха в нѐм подразделяют на радиальные (центробежные), осевые и диаметральные.

Врадиальных (центробежных) вентиляторах (рисунок 1) поток воздуха под действием центробежных сил движется от оси рабочего колеса к его периферии.

Восевых вентиляторах (рисунок 2) поток под действием осевой силы давления вращающихся лопастей рабочего колеса движется по направлению оси рабочего колеса. Лопасти рабочего колеса осевого вентилятора закреплены под углом к плоскости вращения колеса.

Вдиаметральных вентиляторах (рисунок 3) поток воздуха дважды пересекает вращающиеся лопасти рабочего колеса в диаметральном направлении.

Схемы радиального (центробежного), осевого и диаметрального вентиляторов показаны на рисунках 1–3.

5

В промышленных вентиляционных и аспирационных установках применяют преимущественно радиальные (центробежные) вентиляторы (см. рисунок 1), так как они обеспечивают необходимые расходы воздуха и давления в широких пределах.

Осевые вентиляторы применяют в установках активного вентилирования зерна и при общеобменной вентиляции помещений. Обычные осевые вентиляторы (см. рисунок 2) развивают небольшие давления 50...1000 Па при больших объѐмных расходах воздуха – до 65000 M3/Ч. Их применяют в системах общеобменной вентиляции. Специальные шахтные осевые вентиляторы используют для активного вентилирования зерна и иногда в аспирационных сетях на очищенном воздухе. Они развивают давления до 2000 Па при объѐмных расходах воздуха до 10000...18000 м3/ч. Особенность конструкции шахтных осевых вентиляторов в том, что лопасти рабочего колеса смонтированы на валу ротора в корпусе электродвигателя.

Осевые вентиляторы выпускают типов ВО – 13 – 200; ВО –

06 – 290 – 11; ВО – 06 – 300; ВО – 2,3 – 130; ВОЭ – 5; ВОЭ – 6.

Диаметральные вентиляторы (см. рисунок 3) используют в воздушных сепараторах с замкнутым и комбинированным циклами воздуха для очистки зерна от аэроотделимых примесей и разделения продуктов шелушения крупяных культур. Они раз-

вивают давление до 500 Па при объѐмном расходе воздуха до

10000 м3/ч.

Рисунок 1 – Схема радиального (центробежного) вентилятора: 1 – спиральный корпус (кожух); 2 – рабочее колесо; 3 – входной патрубок; 4 – выходной патрубок

6

Рисунок 2 – Схема осевого вентилятора: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – электродвигатель; 4 – стойки; 5 – входной патрубок; 6 – выходной патрубок

Рисунок 3 – Схема диаметрального вентилятора: 1 – корпус (основание); 2 – рабочее колесо; 3 – входное пространство; 4 – выходное отверстие: 5 – язык; I – вихрь; II – транзитный воздушный поток

Разновидностями радиального (центробежного) вентилятора являются смерчевый и прямопоточные.

Смерчевый вентилятор (рисунок 4) отличается от традиционного радиального (центробежного) тем, что поток воздуха внутри вентилятора проходит, минуя рабочее колесо, которое является лишь побудителем смерча. Поэтому этот вентилятор можно применять на сильно запылѐнном воздухе, так как в нѐм по сравнению с другими конструкциям вентиляторов значительно уменьшен износ лопаток. Смерчевый вентилятор развивает сравнительно небольшие давления – примерно до

100 Па.

7

Рисунок 4 – Схема смерчевого вентилятора: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – входной патрубок; 4 – выходной патрубок; I – смерч

Прямоточный радиальный вентилятор (рисунок 5 ) имеет выходное отверстие 4 кольцевой формы, расположенное на периферии корпуса, что позволяет использовать такие вентиляторы в кондиционерах. Развиваемое этим вентилятором давление составляет до 300 Па.

Рисунок 5 – Схема прямоточного вентилятора: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – входной патрубок; 4 – выходное кольцевое отверстие; 5 – спрямляющий аппарат

Крышные вентиляторы (рисунок 6) предназначены для вытяжной бессетевой вентиляции помещений. Выпускают крышные вентиляторы (рисунок 6, б) типа ВКО – вентиляторы крыш-

8

ные осевые и типа ВКР – вентиляторы крышные радиальные (рисунок 6, а).

Рисунок 6 – Схемы крышных вентиляторов: а – радиального; б – осевого; 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – электродвигатель; 4 – решѐтка; 5 – входной патрубок; 6 – выходное отверстие

Наибольшее применение на предприятиях хлебопродуктов находят радиальные (центробежные) вентиляторы общего назначения для работы на чистом и малозапылѐнном воздухе и специального назначения, например пылевые при запылѐнном воздухе.

Радиальные (центробежные) вентиляторы общего назначения по величине развиваемого давления выпускают: низкого давления – до 1000 Па, среднего давления – от 1000 до 3000 Па и высокого давления – от 3000 до 15000 Па.

По направлению вращения рабочего колеса радиальные вентиляторы бывают: правого вращения – с вращением по часовой стрелке, если смотреть со стороны входного отверстия вентилятора, и левого вращения – с вращением против часовой стрелки (рисунок 7).

По размерам вентиляторы характеризуются номером. Номер вентилятора означает номинальный диаметр рабочего колеса в дециметрах. Например, вентиляторы №3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 12,5; 16; 20; 25; 30; 40 и 50 имеют диаметры рабочих колес соответственно: 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1200; 1250; 1600;

2000; 2500; 3200; 4000 и 5000 мм. На зерноперерабатывающих предприятиях применяют вентиляторы до №12,5 и крайне редко больших номеров.

9

Рисунок 7 – Радиальные (центробежные) вентиляторы: а – правого вращения; б – левого вращения

Положения корпуса радиального вентилятора обозначают углом поворота корпуса относительно исходного нулевого положения. Отсчѐт углов поворота осуществляют по направлению вращения рабочего колеса (рисунок 8).

Вентиляторы с поворотными спиральными корпусами выпускают для номеров со 2 по 6,3, а для номеров свыше 6,3 – как с поворотными, так и с неповоротными корпусами.

Рисунок 8 – Положения корпуса радиального (центробежного) вентилятора: а – правого вращения; б – левого вращения

10

По конструкции привода рабочего колеса вентиляторы выпускают семи исполнений (рисунок 9).

В вентиляторах первого исполнения рабочее колесо закреплено на валу электродвигателя, т.е. вентилятор не имеет вала и подшипников. Во всех остальных исполнениях рабочее колесо крепится на свой вал с двумя подшипниками.

Преимущества первого исполнения состоят в компактности, т.е. в минимальных габаритах и минимальной металлоѐмкости (отсутствуют подшипники), а также в безопасности обслуживания отсутствуют клиноремѐнная передача и ограждение, в экономичности; недостаток – невозможность изменения частоты вращения рабочего колеса, так как асинхронный электродвигатель имеет постоянную частоту вращения. Кроме того, коренной подшипник электродвигателя работает в тяжѐлых условиях из-за вибраций в случае неполной отбалансированности рабочего колеса, что уменьшает срок его службы. Ремонт, замена подшипника или замена электродвигателя затруднены, так как требуется разборка всего вентилятора.

Рисунок 9 – Исполнения (1–7) радиального вентилятора по конструкции привода

Кроме вентиляторов первого исполнения широкое применение находят также вентиляторы с приводом через муфту (третье исполнение) и посредством клиноремѐнной передачи (шестое исполнение) – см. рисунок 9.

По назначению вентиляторы выпускают общего назначения, применяемые для работы на чистом воздухе, и специаль-