книги из ГПНТБ / Рудничная вентиляция учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов канд. техн. наук М. Н. Бодягин.1960 - 23 Мб

Для обеспечения широких пределов производительности вен­ тиляторы каждого типа выпускаются сериями разных размеров, но обычно геометрически подобными.

Геометрически подобными назы­ вают вентиляторы, у которых все

проточные размеры (диаметр входа,

ширина колеса и т. д.) одного про­ порциональны соответствующим

проточным размерам другого. Неко­ торые из типов вентиляторов, напри­ мер, вентиляторы типа «Сирокко»,

различаются по номерам. (Для «Си­ рокко» номер вентилятора соответ­

одной и той же окружной скорости

Так, если для вентилятора с диаметром колеса 1,2 м (рис. 92) положение точки Z\ на его характеристике (кривая I) опреде­ лится координатами Qi и hi, то для идентичной точки z2 на ха­

189

рактеристике вентилятора с диаметром колеса 2 м (кривая 2) при той же окружной скорости, что и в первом случае, коорди­ наты будут

h2=h. и =

Индивидуальная характеристика вентилятора может быть выражена не только в координатах Q—h, но и в иных координа­

тах, например R — Q.

Поскольку характеристики подобных вентиляторов подобны, то для всей серии вентиляторов одного типа можно составить одну типовую отвлеченную характеристику. По­ следняя для центробежных вентиляторов строится по безразмер­ ным коэффициентам напора р и дебита б, определяемым соотношениями:

(143)

(144)

где g — ускорение земного притяжения, м/сек2;

Для осевых вентиляторов построение типовых характери­ стик производится по отвлеченному напору (//) и по отвле­

На рис. 93—95 приведены отвлеченные характеристики неко­ торых типов вентиляторов (<р = В :]Лр.).

190

Рис. 93. Типовая характеристика вентиляторов без аморти­ затора ГМЗ

Рис. 94. Типовая характеристика вентиляторов с колесами барабанного типа

191

Отвлеченная произоооигпельность

Рис. 95. Отвлеченные характеристики осевых вентиляторов серии В:

а — одноступенчатых; б — двухступенчатых

Таким образом, имея одну индивидуальную характери­ стику вентилятора данного типа, можно взять на ней ряд точек и, вычислив для каждой из них значения коэффициентов напора и дебита, построить отвлеченную характеристику для всей серии вентиляторов данного типа, и наоборот, имея типовую характе­ ристику вентиляторов данного типа, можно построить индивиду­ альную характеристику для любого из вентиляторов данной

серии.

3. Работа вентилятора на сеть

Точка, определяющая режим работы данного вентилятора на данную сеть, должна находиться одновременно и на характери­ стике вентилятора, и на характеристике подключенной к нему сети, т. е. являться точкой пересечения этих характеристик, как, например, точка I на рис. 96. При этом из условия экономично­ сти определяющая режим точка (/, III} должна находиться

Рис. 96. Определение режима работы вентилятора на заданное сопротивление

в пределах участка KL, где обеспечивается достаточно высокий к. п. д. вентилятора. Участок этот обычно отмечен на характери­ стиках как рабочая зона вентилятора.

Если определяющая режим точка выходит из рабочей зоны вправо (например, точка IV на рис. 96), то это характеризует уменьшение к. п. д. работы вентилятора ниже принятого при определении рабочей зоны. Если точка, определяющая режим работы, располагается влево от рабочей зоны, то в зависимости от характеристики это может вызвать снижение экономичности работы вентилятора и даже привести к нарушению устойчивости

его работы. Последнее происходит в тех случаях, когда харак-

нст,кё!мг

Рис. 97. Диаграммы рабочих зон вентиляторов при т] > 0,5

194

теристика вентилятора и сети пересекаются не в одной, а в двух или более точках, например в точках II, II' при характеристике сети В на рис. 96, и, следовательно, вентилятор в процессе ра­ боты будет самопроизвольно переходить от одного режима к другому. Это недопустимо по соображениям безопасности ра­ бот и по условиям правильности использования вентилятора. Поэтому рекомендуется не давать нагрузку вентилятору более

0,9 его максимального напора, чтобы при случайном повышении сопротивления сети режим работы вентилятора не стал неустой­ чивым.

Рабочая зона вентилятора, определенная с учетом возмож­ ного изменения угла установки лопаток рабочего колеса или

направляющего аппарата и числа оборотов, будет представлена уже площадью (например, площадь на рис. 97), которая и определит возможности экономичного использования данного вентилятора. Точка, определяющая режим работы вентилятора на подключенную к нему сеть, должна лежать в границах пло­ щади. Обычно вентилятор подбирается на длительный срок работы, в продолжение которого сопротивление сети может суще­ ственно изменяться, и нужно заранее учитывать, чтобы в про­ цессе этого изменения режим работы вентилятора не выходил из зоны экономичной его работы.

При расчете производительности и напора вентилятора необ­ ходимо учитывать, что дебит вентилятора, равный дебиту сети,

на которую он работает, слагается из дебита шахты и дебита подсосов (или утечек) через надшахтное здание, а депрессия

вентилятора, равная депрессии сети, — из депрессии шахты и

депрессии вентиляторной установки. Вследствие этого полная характеристика сети в общем случае не совпадает с характери­ стикой шахты, проходя выше или ниже ее в зависимости от кон­

кретных значений величины подсосов и сопротивления вентиля­ торной установки. На рис. 108 показан пример такого несовпа­ дения. Режим работы вентилятора определяется координатами

точки N, а режим проветривания шахты координатами точки М.

Абсцисса ML выражает величину подсосов воздуха через над­

шахтное здание, а ордината LN — потерю депрессии в вентиля­

торной установке (в канале и диффузоре).

При одинаковой окружной скорости рабочих колес вентиля­

торы одной серии, но с разными диаметрами колес, дают одну и

ту же депрессию, но при разных дебитах. Рабочие зоны для вен­ тиляторов с малыми диаметрами колес расположены ближе к оси ординат, чем для вентиляторов с большими диаметрами колес. Поэтому для сетей с большим сопротивлением, когда ха­ рактеристика сети располагается близко к оси ординат, оказы­ ваются выгодными малые вентиляторы и высокие окружные ско­ рости, и наоборот, для сетей с малым сопротивлением — большие вентиляторы и малые окружные скорости. Так, на рис. 92 при­ ведены характеристики вентиляторов одной серии при одной

окружной скорости с диаметрами колес 1,2 и 2 м и характери­ стики сети при Л =0,6 м2 и при А = 1,5 м2. Режим работы вен­ тиляторов определится для малого вентилятора точками В и В',

лого.

4. Совместная работа нескольких источников тяги на одну сеть

Весьма часто на одну вентиляционную сеть работает одновре­

менно несколько вентиляторов. Кроме вентиляторов, в сети

плотную сеть, т. е. без утечек и подсосов). Положительная или

отрицательная естествен­ ная тяга, имеющаяся в сети, в этом случае дейст­ вует также последова­

посредственно (рис. 99,а)

или через выработки (рис. 99, б).

Естественная тяга в этом случае может помогать или проти­ водействовать работе одного или обоих вентиляторов. Так, если естественная тяга будет действовать в направлении от пунктов F и D к пунктам К и С, то она будет помогать вентилятору С и препятствовать вентилятору F.

196

Комбинированным называется такое соединение вен­ тиляторов, при котором часть из них включена параллельно, а часть последовательно по отношению друг к другу. Например, на схеме, представленной на рис. 100, вентилятор С включен параллельно с вентилятором В и последовательно с вентилятором А.

первом квадранте характеристики на четвертый и второй квад­ ранты. Так, на рис. 101 дана характеристика (кривая ED) вен­

тилятора С, включенного последовательно с вентилятором D, как это показано на схеме (см. рис. 98). Если допустить беспрерывное увеличение дебита вентилятора D, то в какой-то момент этот дебит может стать равным максимальному дебиту вентиля­ тора С, выраженному абсциссой ОВ. При дальнейшем увеличе­

Рис. 101. Полная характеристика вентилятора

нии дебита вентилятора D вентилятор С будет являться уже со­ противлением и при положительном дебите будет иметь отрица­ тельную депрессию. Характеристика вентилятора С для этих условий выразится кривой BD в IV квадранте.

Если при параллельном включении вентилятора С с вентиля­ тором F, как показано на схеме, представленной на рис. 99, до­ пустить беспрерывное увеличение депрессии, создаваемой вен­

197

тилятором F, то последний будет забирать все большее и боль­ шее количество воздуха из поступающей струи, пока наконец поступление воздуха к вентилятору С совершенно прекратится. В этот момент вентилятор С будет иметь нулевой дебит и де­

прессию, выраженную ординатой ОА. Если теперь продолжить увеличение депрессии вентилятора F, то он будет засасывать воздух не только по ветви DK, но и по ветви СК через вентиля­ тор С, несмотря на то, что направление работы (вращения)

последнего остается прежним. Вентилятор С сохранит положи­ тельную депрессию, но будет иметь отрицательный дебит. Харак­ теристика вентилятора С для этих условий выразится кривой АЁ во II квадранте.

Следует учитывать, что характеристики вентиляторов могут быть безгорбыми или горбатыми. При этом впадина на левой ветви характеристики может быть либо в I, либо во II квадранте, как это показано, например, для характеристики LKN.

Последовательная работа вентиляторов применяется тогда,

когда каждый из вентиляторов способен обеспечить достаточный для проветривания дебит, но не может при этом дебите создать депрессию, необходимую для преодоления сопротивления сети,

или когда создание большой депрессии на одной вентиляторной установке нежелательно и ее нужно рассредоточить.

При последовательной работе двух или более вентиляторов на плотную сеть через них проходит одно и то же количество воздуха, а общая депрессия, действующая в сети, равна сумме

депрессий, создаваемых отдельными вентиляторами. Так, если даны (рис. 102) характеристики двух вентиляторов (кривые I и II), то их суммарная характеристика выразится кривой III, полу­ ченной путем сложения индивидуальных характеристик вентиля­ торов по ординатам (ОД-|-ОС=ОЕ и т. д.). Режим проветривания

сети определится координатами точки М пересечения харак­ теристики сети, выраженной кривой IV, с суммарной характери­

стикой вентиляторов (кривая III). При этом дебит сети и венти­ ляторов определится абсциссой OL, а общая депрессия сети ординатой LM. Депрессии, создаваемые каждым из вентилято­ ров, определятся как ординаты точек N и К пересечения линии равного дебита ML с индивидуальными характеристиками вен­

тиляторов (кривые I и II). Поскольку ординаты кривой III по­

лучались путем сложения ординат кривых I и II, то ~ML = LK+LN

или ho = hi + h2, где hi и h2 — депрессии вентиляторов I и II, а Ло — общая депрессия.

При одиночной работе вентилятора I на сеть IV режим про­ ветривания определился бы координатами точки G, а для венти­ лятора II при индивидуальной его работе на сеть IV — точкой Е.

И депрессия и дебит каждого из вентиляторов при одиночной работе оказались бы ниже депрессии и дебита получаемых при

■их совместной работе. Однако это положение относится только

ктем режимам, которые расположены на кривой III влево от

198