Изучение устройства и работы вентиляторов Методические указания

11

ного назначения, например пылевые для работы на запылѐнном воздухе или коррозионностойкие и искрозащищѐнные для работы в сильно агрессивных и взрывоопасных средах.

Квентиляторам общего назначения относят вентиляторы низкого и среднего давлений типов В – Ц4 – 75; В – Ц4 – 76; В – Ц14 – 46.

Кспециальным вентиляторам относят пылевые вентиляторы типов ВЦП (Ц8 – 46), В.ЦП 6 – 45, BP – 100 – 45, искрозащищѐнные типов В.Ц 5 – 35, В.Ц 5 – 45; В.Ц 5 – 50.

Вентиляторы характеризуют также по удельной быстроходности nóä , которая служит критерием подобия вентиляторов

одного типа (серии). Удельной быстроходностью вентилятора nóä называют такую частоту вращения его рабочего колеса, при

которой перемещается 1 м3/с воздуха при нормальных условиях и развивается давление 10 Па при максимальном КПД. Вне зависимости от абсолютных размеров и частоты вращения рабочего колеса геометрически подобных вентиляторов значение удельной быстроходности будет одинаковым, т.е. это число характеризует данный тип вентилятора.

Удельную быстроходность вентилятора (об/мин) находят по формуле:

Q0.5

nóä 5,3 â n , (1)

ðâ0,75

где Qâ – объѐмный расход воздуха (производительность вентилятора), м3/с;

Pâ –давление вентилятора, Па;

n – частота вращения рабочего колеса, об/мин.

Из формулы (1) видно, что вентиляторы с большими расходами и малыми давлениями имеют большую быстроходность, и наоборот. Например, осевые вентиляторы низкого давления имеют nóä >200, среднего давления – от 100 до 200,

высокого давления – от 50 до 100 об/мин. Радиальные вентиляторы низкого давления имеют nóä 50, среднего от 50 до 25,

высокого давления nóä <25 об/мин.

12

2 Устройство радиальных (центробежных) вентиляторов

Радиальный (центробежный) вентилятор (рисунок 10) состоит из рабочего колеса 1, спирального корпуса (кожуха) 2 , вала с подшипниками 3, приводного шкива 4 и станины 5 .

Рабочее колесо вентилятора, состоящее из лопаток, диска и втулки, изготовляют клѐпаным, сварным или штампованным. Например, рабочее колесо пылевого вентилятора ВЦП – клѐпаной конструкции, а рабочее колесо вентилятора Рысина BP и ВРН – штампованной конструкции. Пылевой вентилятор ЦП 7 – 40, разработанный Г. Вахватовым, отличается от пылевого вентилятора ВЦП бездисковым рабочим колесом. Этот вентилятор допускает окружную скорость рабочего колеса до 70 м/с, развивая давление до 4000 Па.

Рисунок 10 – Устройство радиального (центробежного) вентилятора: 1 – рабочее колесо (ротор); 2 – корпус; 3 – подшипники; 4 – шкив; 5 – станина; 6 – входной патрубок; 7 – выходной патрубок

Рабочие колѐса вентиляторов общего назначения имеют число лопаток z 12 , а пылевых вентиляторов z 12 (обычно z 6 ). При этом в вентиляторах общего назначения длина лопа-

13

ток по радиусу меньше ширины рабочего колеса. В пылевых вентиляторах длина лопатки по радиусу больше ширины колеса и она начинается от самой втулки.

Ширина рабочего колеса b зависит от развиваемого давления: чем выше давление, тем меньше ширина рабочего колеса. Самое широкое рабочее колесо имеет вентилятор низкого давления, самое узкое – вентилятор высокого давления.

Корпус 2 проектируют по спирали, используя конструкторский квадрат со стороной a A/ 4 . Из углов конструкторского квадрата 1, 2, 3 и 4 проводят дуги радиусами R1 ,R2 ,R3 и R4, которые описывают профиль спирального корпуса вентилятора.

Входное отверстие радиального вентилятора круглое, расположено по оси рабочего колеса. Диаметр входного отверстия равен 0,9 диаметра рабочего колеса. Выходное отверстие

– квадратное или прямоугольное. Во входном отверстии устанавливают патрубок 6, назначение которого уменьшать подсос воздуха в рабочем колесе при работе вентилятора.

Марка вентиляторов означает: первые буквы – класс вентилятора (Ц – центробежный, ЦП – центробежный пылевой и т.д.); первая цифра – коэффициент давления , увеличенный в пять раз и округлѐнный до целых единиц при максимальном КПД. Последующая цифра означает удельную быстроходность nóä , округлѐнную до целых единиц. Последняя цифра – номер

вентилятора. Например, вентилятор ЦП 4 – 70 – 4,5 означает: центробежный, пылевой с коэффициентом давления = 0,8, удельной быстроходностью nóä = 70 об/мин; номер 4,5.

3 Мощность, необходимая для привода вентилятора

Мощность на валу вентилятора (кВт):

где Qâ – объѐмный расход воздуха (производительность), м3/с; Ðâ – действительное давление вентилятора, Па; â – КПД вентилятора (принимают его по аэродинамической характеристике).

14

Мощность электродвигателя (кВт) для привода вентилято-

ра:

2 – КПД передачи (для клиноремѐнной передачи 2 =0,95, при соединении валов вентилятора и электродвигателя через муфту 2 = 0,98);

kç – коэффициент запаса (принимают его при мощности до 5 кВт равным 1,15, при мощности Nâ более 5 кВт – 1,1).

Для осевых вентиляторов принимают kç 1,1 независимо от мощности.

4 Аэродинамическая характеристика вентилятора

Аэродинамической характеристикой (или просто характеристикой) вентилятора называют зависимость между основными его параметрами: объѐмным расходом (производительностью) Q , давлением pâ , частотой вращения n и КПД â . Такую характеристику называют рабочей. Аэродинамические характеристики вентиляторов строят также в безразмерных координатах и .

Аэродинамические характеристики предназначены для подбора вентилятора к вентиляционной (аспирационной) сети, а также для расчѐта и проектирования вентиляторов. По форме характеристики бывают графические и табличные. Наибольшее применение имеют графические характеристики. По содержанию характеристики разделяют на обезличенные, или групповые, когда дают одну характеристику для всех номеров данной серии, и личные (индивидуальные), когда для каждого номера вентилятора дают свою характеристику.

Наибольшее применение имеют индивидуальные графические характеристики (рисунок 11), На этой характеристике по оси абсцисс откладывают расход воздуха Q (м3/с или тыс.

15

м3/ч), а по оси ординат – давление вентилятора pâ (Па). Кривые

КПД расходятся в виде лучей, причѐм, только один луч (около середины графика) соответствует максимальному КПД. На рисунке 11 max 0,61.

Рисунок 11 – Графическая аэродинамическая характеристика вентилятора

Угловые скорости рабочего колеса (рад/с) или частоты

pâ 1600 Па проводят (см. рисунок 11) вертикаль и горизонталь.

На пересечении находят точку А, которая является рабочей точкой вентилятора в данной сети. В нашем примере (см. рисунок 11) угловая скорость рабочего колеса 183,5 рад/с; КПД

â0,61.

Если рабочая точка А располагается •за пределами кривой 0,9 max , то данный вентилятор не подходит для этой сети и следует подобрать другой номер или тип вентилятора с боль-

16

шим КПД.

Часто вместо равномерной шкалы по осям ординат и абсцисс для изображения характеристик используют логарифмическую шкалу. Тогда линии КПД получаются прямыми.

Аэродинамические характеристики вентиляторов представлены в приложении А.

17

Приложение А

Аэродинамические характеристики вентиляторов

(справочное)

Вентиляторы радиальные ВР – 100 – 45 Аэродинамические характеристики вентиляторов ВР – 100 – 45

18

Продолжение приложения А Вентиляторы радиальные В.Ц 5

Аэродинамические характеристики вентиляторов В.Ц 5

19

Продолжение приложения А

20

Продолжение приложения А Вентиляторы радиальные пылевые

Аэродинамические характеристики вентиляторов ВЦП

а) ВЦП – 3; б) ВЦП – 5; в) ВЦП – 6; г) ВЦП – 8