книги из ГПНТБ / Ушаков, Константин Андреевич. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкций

показана на рис. 167, в. Измерение расхода воздуха Q и стати­ ческого давления Яст происходит так же, как и на обычной всасывающей камере. Измеренное в камере разрежение есть

статическое давление, развиваемое вентилятором //ст1.

Камера с наддувом позволяет изменять режим работы испы­ туемого вентилятора не только изменением положения дросселя,

но также и изменением скоростей вращения наддувающего и ис­

пытуемого вентиляторов.

На рис. 169 приведена характеристика вентилятора, получен­ ная при постоянной скорости вращения наддувающего вентиля­ тора и разных положениях дросселя камеры.

На камере с наддувом, помимо испытания вентиляторов, воз­ можно также измерение аэродинамического сопротивления мо­ делей вентиляционных сетей или отдельных их элементов.

Измерение потребляемой вентилятором мощности в лабора­

торных условиях рекомендуется производить при помощи ба­ лансирного станка.

При снятии нормальной аэродинамической характеристики

■вентилятора в лабораторных условиях может быть принят сле­ дующий порядок испытания.

I. Подготовка к эксперименту. Присоединение микроманометра. Определение поправочного коэффициента А для приведения к нормальным атмосферным условиям. Подсчет постоянных величин в формулах обработки.

2.Предварительный пуск установки (5—10 мин.).

3.Снятие Мо. При этом измеряются нагрузки на весах

балансирного станка при 10—12 значениях скорости вращения

п(об/мин).

4.Построение графика M = f(n2). Л1о равно отрезку на оси М, отсекаемому прямой, проведенной через полученные точки.

5.Снятие характеристики вентилятора. Одно­ временный замер hc, hQ, п и М. Снимается 12—18 точек. Изме­

нение режима производится при помощи дросселя. Одновре­

менно ведется подсчет величин Нст, Q и N.

6.Контрольное снятие Л40 после эксперимента при 6—8 значениях п.

7.Построение характеристик статического

давлениями мощности вентилятора в безразмерных

величинах 7/ст = 4>(Q); N = f(Q)-

8. Подсчет значений Нл, тг;ст, ц и построение соответ­ ствующих характеристик.

Ниже приводятся формулы для определения всех указанных выше величин.

Наддув не оказывает влияния на измерение давлений, развиваемых вентилятором, так как разрежение в камере измеряется разностью давлений непосредственно до и после испытуемого вентилятора.

320

Статическое давление вентилятора

Рис. 169. Снятие .характеристики вентилятора в камере с наддувом:

1 — характеристики сети камеры при разных положениях дросселя: 2 - суммарная характеристика двух вентиляторов; 3 — характеристика вентилятора наддува; 4 — дрос­

Заводские испытания

Завод-изготовитель вентиляторов обязан проводить аэроди­ намические испытания отдельных образцов серийных вентиля­ торов своего производства по специальной программе и мето­ дике. Например, согласно ГОСТ 0976—55 на центробежные вен­ тиляторы общего назначения, при выпуске вентиляторов свыше100 штук в год проводятся аэродинамические испытания не ме­ нее шести вентиляторов.

Для контроля аэродинамических качеств изготовленных вен­ тиляторов служит типовая аэродинамическая характеристика,,

которая строится по результатам ряда испытаний вентиляторов серийного производства. Отклонения от этой характеристики) в пределах рабочей зоны не должны превыЩать для величины полного давления +6%. Из рассмотренных выше схем испыта­ ний вентиляторов для заводских условий при диаметрах рабочих,

колес, больших 0,8 м, наиболее приемлемыми являются схемы испытания на всасывающем или на нагнетательном трубопро­ водах. Установка для испытания на всасывание представлена на:

рис. 167. Установка состоит из измерительного коллектора и тру­

322

бопровода с дросселирующим устройством. Расход воздуха

(производительность вентилятора) определяется по измеритель­ ному коллектору. Измерение статического давления потока про­ изводится при помощи 3—4 штуцеров, расположенных на рас­

стоянии 1,0 D от входа в вентилятор.

Статическое давление вентилятора Яст (приведенное к нор­

мальным атмосферным условиям) определяется как разность статического и динамического давлений потока, замеренных в одном и том же сечении,

Н„ = Нст-р^=(/1- h0)cik^ - 0,061 (^-)2,

где Q — расход воздуха, измеренный по коллектору, мР/сек;

Я-гр — площадь трубопровода в сечении замера Л/ст, м2. Производительность вентилятора

Тарировка коллектора (определение коэффициента ак) на месте может быть произведена при помощи трубки Пито-ЦАГИ.

Рассмотренная установка предназначена для заводских испытаний вентиляторных установок (вентилятор с выходным

диффузором). Применение подобной установки для испытания осевых вентиляторов без диффузоров не рекомендуется из-за больших потерь в сети всасывания. Кроме того, при выходе из вен­ тилятора теряется его динамическое давление. Для заводских испытаний осевых вентиляторов без диффузоров следует реко­ мендовать схемы, позволяющие хотя бы частично использовать динамическое давление самого вентилятора [104]. Может быть рекомендована схема с измерением расхода воздуха по кольце­ вой трубке Вентури (см. рис. 168). Дросселирование произво­ дится при выходе из трубопровода.

z Измерение производительности в схемах для испытаний на нагнетание производится при помощи осредняющих пневмометрических насадков. Статическое давление вентилятора изме­ ряется при помощи отверстий в стенках внешней обечайки.

Изменение режимов работы осуществляется дросселированием

досками при выходе из трубопровода- В некоторых случаях после предварительной тарировки возможно измерение производитель­ ности по коллектору самого вентилятора.

Ниже даны формулы обработки экспериментальных данных.

Статическое давление

Л/ст = (А — Л0)с/^Тж^, «г ш2.

Полное давление

где FTp— сечение трубопровода в месте измерения статиче­ ского давления.

Производительность вентилятора:

а) для схемы с кольцевой трубкой Вентури

с целью получения его характеристики в эксплуатационных условиях проводятся производственные аэродинамические испы­ тания. При этом определяются давление, производительность,

потребляемая мощность, к. п. д. вентиляторной установки

в целом по возможности не только на ее рабочем режиме в дан­ ный момент, но и на ряде других режимов. Для этого необхо­ димо применение таких (временных или постоянных) дроссели­

рующих устройств, которые позволили бы задавать вентилятору эти режимы.

При шахтных испытаниях вентиляторов главного проветри­ вания в качестве дросселя иногда используется шибер, перекры­ вающий вентиляционный канал (если шибер удален от вентиля­

тора на расстояние не менее 5—8 О).

Расход воздуха при подобных испытаниях определяется пневмометрическим насадком или анемометром.

рительная тщательная тарировка коллектора при предшество­ вавших заводских испытаниях при помощи пневмометрических насадков).

Давление, развиваемое вентиляторной установкой, измеряется отверстиями, расположенными по периметру подводящего

канала, или пневмометрическими насадками, измеряющими ста­ тическое и полное давления потока.

В тех случаях, когда допустимо отсоединение на длительное время вентилятора от шахтной сети, вентиляционный канал на­ глухо перекрывается временной стенкой. В потолке канала де­ лается специальное отверстие, к которому присоединяется изме­ рительный коллектор (рис. 170). Дросселирование осущест-

324

вляется решеткой-дросселем, встроенной в измерительный кол­

лектор.

Обычно в указанной установке имеет место значительный

просос воздуха из-за неплотностей (в закрытом шибере, пере­ городке, месте присоединения коллектора к каналу, в самом подводящем канале и т. д.). Поэтому перед началом испытаний

рекомендуется проведение опыта по определению величин про­ соса при разных давлениях в канале. Для этого дроссель плотно закрывается, производится запуск установки и при помощи ане­ мометра измеряется скорость воздушного потока за вентилято­ ром (например, в кольцевом диффузоре). При разных давлениях вентилятора, которые задаются поворотом лопаток рабочих ко­ лес или НА измеряется просос воздуха AQ. Строится график

AQ = )(ЯУ).

Так как максимальная величина прососа не должна превы­ шать 3—5% минимального расхода воздуха в рабочей зоне, то AQ может определяться с точностью + 10%. Если величина про­ соса больше указанной, то следует принять меры к уменьшению

прососа.

Указанная поправка AQ вводится при определении произво­

вается по следующей формуле:

Порядок проведения производственных испытаний вентиля­

тора обычно следующий:

1.Обмер вентилятора, заключающийся для осевых вентиля­ торов в определении средних значений углов установки лопаток рабочих колес и зазоров между лопатками рабочего колеса и стенкой кожуха, между втулками рабочих колес и НА.

2.Проверка паспортов измерительных приборов (класс точ­ ности, время проверки и т. д.).

3.Определение прососа воздуха в установке AQ.

4.Определение к. п. д. электродвигателя т;э [если нет

заводской характеристики двигателя t]3=/(AQ].

5.Определение коэффициента расхода измерительного кол­ лектора Е

6.Определение правильности установки отверстий, измеряю­

щих /гст, путем снятия полей статических давлений в канале.

1 Тарировка коллектора может проводиться при помощи пневмона­ садков.

326

электродвигателя с вентилятором на одном-двух углах уста­ новки лопаток рабочих колес или двух положениях дросселя.

Учет влияния сжимаемости воздуха при определении полезной мощности вентилятора, его к. п.д. и производительности

При давлениях, развиваемых вентилятором, превышающих

200 кг/м2, происходит уже заметное изменение плотности пере­ мещаемого воздуха [91].

Если рассматривать вентилятор как нагнетатель, развиваю­ щий полезную мощность при адиабатическом сжатии, т. е. без

Если последнее выражение заменить при помощи коэффици­ ента уменьшения полезной мощности бд, то получим

Z.ad —

В табл. 14 даны значения коэффициента б/, в зависимости от полного давления вентилятора Н.

327

Часть вторая

ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИЙ ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК

При конструировании лопаток рабочих колес необходимо выбрать подходящий материал, рациональное для рассматри­ ваемого случая крепление их ко втулке, указать технологию изготовления лопаток и сделать необходимые прочностные рас­ четы. Для лопаток регулируемых НА необходимо выбрать ра­ циональную конструкцию механизма их одновременного пово­ рота. Из-за большой скорости вращения рабочих колес и боль­ шой нагрузки от усилий, действующих вдоль оси вентилятора, весьма ответственным узлом являются подшипники с системой смазки и контроля их работы. При конструировании вентиля­ тора должны быть рассмотрены вопросы удобства его монтажа

и демонтажа на шахте, удобства транспортирования вентиля­ тора по железной дороге, снижения его веса, стоимости и т. п.

При разработке вентиляторной установки должна быть вы­ брана рациональная схема переключающих устройств для ре­ версирования воздушной струи, в случае надобности установлен глушитель шума и т. п.

Вторая часть книги посвящена описанию возможных кон­

струкций отдельных элементов вентилятора и его установки.

Глава XII

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВЕНТИЛЯТОРА

Поскольку назначением вентилятора является перемещение воздуха при одновременном сообщении ему энергии, получаемой вентилятором от привода, приводящего его во вращение, наибо­ лее существенной в вентиляторе является его так называемая проточная часть. Под этим названием объединяются все те эле­

менты вентилятора, которые определяют направление и скорость движения через вентилятор перемещаемого им воздуха. Сюда относятся лопаточные венцы: подвижные — рабочие колеса и неподвижные — НА и СА; кожух, ограничивающий проточную часть с внешней стороны, и поверхность, обычно цилиндри­ ческая, являющаяся внутренней границей проточной части.

329