книги из ГПНТБ / Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник

Р А З Д Е Л Т Р Е Т И Й

ВЕНТИЛЯТОРЫ

Вентиляторами называются машины, служащие для переме­ щения воздуха или других газов при общем напоре, не превышаю­ щем 15000 Н/м2»1500 мм вод. ст. Степень повышения давления воздуха в вентиляторах невелика и не оказывает какого-либо су­ щественного влияния на процесс в них. Поэтому при исследовании работы и расчете вентилятора можно считать, что газ не сжи­ мается.

Вентиляторы выпускаются центробежные и осевые.

Г л а в а XII

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

§ 93. Принцип действия и основные сборочные единицы центробежного вентилятора

Центробежные вентиляторы работают по тому же принципу, что и центробежные насосы. Обычный центробежный вентилятор (рис. 151, а) состоит из трех основных частей: спирального ко­ жуха 2 и станины 1, центробежного колеса (рис. 151, б) с рабо­ чими лопатками. Лопатками передается мощность двигателя воз­ духу. В зависимости от типа вентилятора они могут быть загну­ тыми назад, радиальными или загнутыми вперед.

Колеса вентиляторов изготовляются чаще всего из листовой стали с применением клепальных и сварочных работ. Колеса с ло­ патками, загнутыми вперед, позволяют получить требуемое дав­ ление при меньших частотах вращения, чем при других типах лопаток, и при одинаковых частотах вращения иметь диаметр ко­ леса и вентилятор меньших размеров. Поэтому в центробежных вентиляторах преимущественно применяются лопатки, загнутые вперед. Однако статическая часть давления, получаемая непосред­ ственно в каналах колеса, меньше, чем при других лопатках. Гид­ равлический к. п. д. вентиляторов с загнутыми вперед лопатками меньше, чем при лопатках, загнутых назад. Вентиляторы с высо­ кими значениями к. п. д. имеют колеса с лопатками, загнутыми назад.

Центробежное колесо служит для создания давления и подачи воздуха в сеть. Ступица к заднему диску крепится болтами, за-

190

клепками или приваривается. К дискам прикрепляются лопатки (6-^64 штуки в зависимости от развиваемого давления). Вентиля­ торы низкого давления имеют большое число лопаток. Применя­ ются также штампованные колеса (см. рис. 151, б).

Рис. 151. Вентилятор серии ЭВР

Кожух, имеющий форму улитки, служит для собирания потока воздуха, сбегающего с лопаток колеса, и для преобразования ди­ намического давления в статическое. Он имеет коллектор (соби­ ратель). Кожух изготовляется из листовой стали. В последнее время для производства вентиляторов применяются также поли­ меры. Для подачи чистого воздуха разработан вентилятор из кар­ тона. Он отличается бесшумностью в работе.

среднего давления, и наоборот. Поэтому приведенная выше клас­ сификация вентиляторов по создаваемому давлению является ус­ ловной. Выпускаются вентиляторы разных конструкций и произ­ водительности, в зависимости от частоты вращения и давления. При классификации вентиляторов пользуются формулой коэффи­ циента быстроходности

(93)

191

воздуха, дутьевые— для печей, вагранок, топок; дымососы — для отсоса газа и пылевые (пылесосы).

§ 95. Конструкции центробежных вентиляторов

Вентиляторы классифицируются и по номерам. Номер венти­ лятора означает наружный диаметр колеса в дециметрах. Напри­ мер, вентилятор № 8 имеет колесо с наружным диаметром 800 мм.

Колеса вентиляторов низкого давления имоют большое число лопаток (48-^64), широких и загнутых вперед, но коротких в ра­ диальном направлении. Поэтому и кожухи этих вентиляторов ши­ рокие, отношение диаметра входного отверстия к диаметру коле­ са также велико, так как внутренний диаметр относительно мало отличается от внешнего, и получается большое входное отверстие.

Вентиляторы низкого давления применяют для подачи боль­ ших объемов воздуха при невысоких давлениях — до 1000 Н/м2 (например, в приточной или вытяжной вентиляции). Окружная скорость вращения не превышает 30 м/с.

Вентиляторы среднего давления отличаются от вентиляторов низкого давления тем, что колеса их имеют меньшее число лопа­ ток—24, трапецеидальной формы, но более длинные в ра­ диальном направлении. Поэтому диаметр входных отверстий у них значительно меньше, а колеса более узкие, чем у вентиляторов низкого давления. Форма и относительные размеры лопаток обес­ печивают большую жесткость конструкции и поэтому допускают большие окружные скорости (до 50 м/с), а следовательно, и боль­ шую частоту вращения колеса. Центробежные вентиляторы сред­

лопаток, загнутых назад. Они имеют передний диск для жестко­ сти и крепления лопаток. Допустимая окружная скорость враще­ ния колеса до 100 м/с. Эти вентиляторы развивают давление до 15000 Н/м2 при высоком к. п. д. Центробежные вентиляторы вы­ сокого давления применяют в качестве воздуходувок, в системе нагнетательного пневматического транспорта и др.

192

Вентиляторы НИИСТ (Научно-исследовательский институт са­ нитарной техники). Центробежные вентиляторы низкого и сред­ него давлений на одном валу с электродвигателем (электровен­ тиляторы) серии ЭВР (см. рис. 151, а) изготовляются от № 2 до № 6 включительно — правого и левого вращения. Они имеют дель­ ноштампованное колесо (см. рис. 151, б) с лопатками, загнутыми вперед, поворотный кожух на фальце и сварную или цельнолитную

или литая. Привод через выносной шкив для клиновых ремней. Вентиляторы серии ВРН применяются для перемещения возду­

ха в системах приточно-вытяжной вентиляции при суммарной по­ тере полного давления в сети до 1000 Н/м2=100 мм вод. ст. Они относительно бесшумны. Окружная скорость вращения вентиля­ тора не более 45 м/с. Вентиляторы этой серии выпускают от № 4 до № 16 включительно.

Центробежные вентиляторы НИИСТ среднего давления ВРС правого и левого вращения имеют поворотный кожух. Габаритные размеры, конструкция станины, привод для клиновых ремней такие же, как и у вентиляторов серии ВРН.

Вентиляторы ВРС применяются для перемещения воздуха при суммарной потере давления в сети до 2000 Н/м2. Они могут использоваться также для перемещения воздуха, содержащего мелкую или сухую пыль. Окружная скорость вращения вентиля­ тора не более 35 м/с. Вентиляторы серии ВР и ВРС изготовля­ ются от № 3 до № 12 включительно.

Центробежные вентиляторы НИИСТ высокого давления серии

. ВВД правого и левого вращения № 8 и № 9 (рис. 153, а) состоят

193

из поворотного кожуха /, привода со шкивом 2 для клиновых рем­

ва между опорами обеспечивает устойчивую и спокойную работу подшипниковых сборочных единиц. Вентилятор № 11 имеет разъ­ емный кожух. Колесо расположено между двумя опорами. Соеди­

носительно большого диаметра с шестью длинными, доходящими до ступицы и загнутыми вперед лопатками. Такая конструкция

Рис. 154. Колесо пылевого вентилятора ЦАГИ

колеса сводит к минимуму возможность засорения вентилятора механическими примесями (опилками, стружками, волокнами). Ло­ патки выполняются из износостойких материалов с увеличенной

494

толщиной и наваркой твердых сплавов. Спиральная обшивка кожуха также покрывается износостойким покрытием.

Крутопадающая характеристика этих вентиляторов позволяет применять их при значительных колебаниях сопротивления в сети; допускаемая окружная скорость их достигает 40-^50 м/с при соот­ ветствующих давлениях до 2000-^2500 Н/м2; они более экономич­ ны по сравнению с другими вентиляторами низкого и среднего давления. Учитывая эти особенности, такие вентиляторы наиболее целесообразно использовать в качестве пылесосов и дымососов и в установках пневматического транспорта, а также для подачи чистого воздуха.

Пылевой вентилятор ЦАГИ рассчитан на большие произво­ дительности, в связи с чем имеет широкое и поэтому недостаточно прочное колесо. Наиболее высокое значение к. п. д. (0,64) имеет вентилятор с шестью лопатками, весьма простой и дешевый в из­ готовлении.

Рис. 155. Аэродинамическая характеристика венти­ лятора Ц4-70 № 8

Среди вентиляторов общего назначения наиболее распростра­ нены вентиляторы низкого давления. Представителями являются новые вентиляторы типа Ц4-70, обладающие высокими аэродина­ мическими качествами (рис. 155) и бесшумностью в работе, к. п. д. достигает 0,8. Обозначение типа вентилятора: Ц — центробежный;

195

цифра 4 соответствует значению коэффициента полного давления на оптимальном режиме, увеличенному в 10 раз и округленному до целой величины; цифра 70 — величина быстроходности вентилято­

ра (округленная).

Вентиляторы типа Ц4-70 предназначаются для перемещения воздуха и неагрессивных газов с температурой не выше 180° С, не содержащих липких и волокнистых веществ. Содержание пыли не должно превышать 150 мг/м3.

Аэродинамическая схема вентилятора разработана ЦАГИ. Колесо вентилятора имеет 12 прямых, загнутых назад лопаток. Угол входа лопатки 164°, угол выхода— 135°. Колесо клепаное с передним коническим диском.

У вентиляторов низкого давления допускаемая окружная ско­ рость 45 м/с. Вследствие высокого значения к. п. д. и относитель­ ной бесшумности эти вентиляторы применяются в системах вен­ тиляции промышленных и общественных зданий.

Колесо вентилятора Ц4-70 среднего давления (до 2400 Н/м2) имеет 12 плоских штампованных, загнутых назад лопаток с тремя ребрами жесткости. Окружная скорость до 59 м/с.

Вентиляторы Ц4-70 изготовляются левого и правого вращения в двух конструктивных исполнениях: а) электровентиляторы — с колесом, насаженным непосредственно на вал электродвигателя (рис. 156), б) вентиляторы для ременного привода со шкивом на консольной части вала (рис. 157).

Электровентиляторы № 2, 5; 4; 5; 6; 7 производит Крюковский вентиляторный завод, № 8 и № 10—.Харьковский завод кондицио­ неров. Вентиляторы для ременного привода изготовляет Харьков­

196

ский завод отопительно-вентиляционного оборудования. По на­ правлению выхода воздуха эти вентиляторы, согласно ГОСТ

Крюковский'вентиляторный завод и Харьковский завод кондицио­ неров по специальному заказу изготовляют так называемые вентагрегаты с вентиляторами № 6, 8, 10, 12, представляющие собой вентилятор с электродвигателем и приводом на общей металли­ ческой раме с виброизоляторами или без них (рис. 158). Венти-

аппаратами и др.) заключается в постоянстве к. п. д. при измене­ нии частоты вращения и производительности вентилятора.

При заказе вентиляторов следует указывать: а) название кон­ структивной схемы вентилятора (электровентилятор или вентиля­ тор с ременным приводом); б) тип вентилятора Ц4-70; в) номер вентилятора; г) направление вращения (правое или левое); д) по­ ложение кожуха по ГОСТ 5976—55. В случае заказа электровенти­ лятора указывается тип электродвигателя. Например, электро­ вентилятор типа Ц4-70 № 8 правый, положение ВЛ с электродви­ гателем типа А031-4. Для вентиляторов других типов в заказе пишут: «Вентилятор типа Ц9-55, № 5, исполнение 1, ВЛ, правый, ГОСТ 5976—55».

По схемам ЦАГИ выполняются вентиляторы с плоскими (Ц4-68, металлические и винипластовые для общего назначения и для пере­

ток назад и профилированием 12 сварных лопаток оболочно-стер­ жневой конструкции. Эти вентиляторы выпускаются с осевыми и упрощенными направляющими аппаратами и без них.

197

Автором предложена конструкция цельноштампованного коле­ са из стали или винипласта (рис. 159), а также конструкция вен­ тилятора с двусторонним подводом и разъемным кожухом на стяжных болтах (рис. 160). Подвод

№ 5, № б, № 7 и № 8. По ГОСТу пылевые вентиляторы должны быть следующих номеров: 2; 3; 4; 5; 6,5; 8 и 9,5. По желанию заказ­ чика вентиляторы ряда номеров могут быть изготовлены в кисло­ тоупорном, а также взрывобезопасном исполнении.

с радиальными бронированными лопатками, доходящими до втул­ ки. Они обладают высокой механической прочностью и могут ис­ пользоваться для пневматического транспортирования горелой земли, асбеста, торфа, песка и т. п. при суммарной потере давле­ ния до 3200 Н/м2 = 320 мм вод. ст.

При выборе пылевого вентилятора или дымососа необходимо учитывать, что скорость в его входном и выходном отверстиях должна быть не меньше скорости транспортирования (скорости витания) твердых частиц, в противном случае эти частицы будут выпадать и засорять вентилятор.

198

Для увеличения срока службы пылевые вентиляторы изготов­ ляются из износостойких материалов; кроме того, применяются утолщенные лопатки и наварка на них твердых сплавов. Спираль­ ная обшивка кожуха с внутренней стороны выкладывается керами­ ческими плитками, которые по мере износа заменяются новыми.

Дымососы работают как обыкновенные центробежные венти­ ляторы, но отличаются от последних некоторыми конструктивны­ ми особенностями: имеют более прочную конструкцию и износо­ стойки. Колеса, кожух и подшипники, а иногда и вал охлаждаются водой (рис. 161). Для охлаждения масла, смазывающего подшип-

Рис. 161. Дымосос с двусторонним всасыванием

ники, в масляном картере дымососа помещается змеевик, внутри которого циркулирует вода. В спиральной обшивке кожуха устраи­ ваются специальные люки для осмотра дымососа и очистки его от золы. Кожухи дымососов выполняются разъемными, чтобы удоб­ нее было сменить колесо или его лопатки. В некоторых конструк­ циях колесо вместе с валом вынимается вбок.

Вентиляторы, подающие горячие газы, необходимо периодиче­ ски очищать от сажи и золы. При сильном забивании ротора золой и сажей производительность вентилятора значительно снижается. Для увеличения срока службы перед дымососом устанавливается золоуловитель, а на лопатки навариваются твердые сплавы. Для этой же цели дымососы выполняются тихоходными с небольшим числом лопаток. Кожухи дымососов с внутренней стороны покры­ ваются броней.

В еще более тяжелых условиях работают вентиляторы, отса­ сывающие отработанные газы из сушилок. Соединения серы в сме­ си с конденсирующейся влагой, содержащиеся в газах, разъедают металл. Для предохранения металла от разъедания рабочее коле­ со вентилятора и внутренние его части периодически покрываются каменноугольным лаком. Кроме того, во избежание конденсации влаги, кожух вентилятора, устанавливаемого в холодном помеще­ нии, утепляют, обмуровывая его легковесным кирпичом или специ­ альными теплоизолирующими материалами. Кожух нужно перио­ дически вскрывать, проверять его исправность и очищать рабочее

199