Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

3.9.2. Характеристики радиальных вентиляторов

Согласно уравнению Эйлера зависимость теоретического полного

давления PVT от производительности Q представляет собой прямую ли-

нию, причем в графике с координатами PV Q эта прямая должна брать

свое начало не от нуля, а от точки на ординате PV, отстоящей от абсциссы

Qна отрезок, по величине соответствующий 2

Направление этой прямой в координатах PV Q будет зависеть от

формы лопаток колеса (рис. 3.46). Так, у вентиляторов с лопатками, за-

гнутымивперед,сувеличениемрасходавоздухатеоретическоедавление

растет, и прямая линия поднимается вверх. У вентиляторов с радиально

оканчивающимися лопатками эта прямая параллельна оси абсцисс и у

вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, падает с увеличением Q

Фактическое давление, создаваемое вентилятором, оказывается

меньше теоретического (рис. 3.46), определенного с учетом конечного

числа лопаток. Это объясняется тем, что внутри самого нагнетателя имеются потери давления, связанные с условиями входа потока в рабочее колесо, потерями в самом лопастном колесе и потерями за рабочим ко-

лесом. Однако указанное выше отличие, свойственное различным фор-

мам лопаток, сохраняется. Типичные кривые давления и потребляемой

мощности радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед и

назад, представлены на рис. 3.47.

Рис. 3.46. Теорети-

ческие характерис

тики радиальных

вентиляторов при

различных углах уста

новки лопаток

1 – с лопатками, за-

гнутыми вперед; 2 – с

радиально оканчива

ющимися лопатками;

3 – с лопатками,

загнутыми назад

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Рис. 3.47. Действительные характеристики радиальных вентиляторов при различных

углах установки лопаток

а –кривые полного давления и потребляемой мощности у вентилятора с лопатками, загнутыми вперед; б – то же, с лопатками, загнутыми назад

У вентилятора с лопатками, загнутыми вперед, при увеличении

производительности давление вначале увеличивается, а потом незна

чительно снижается; у вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, с

увеличением производительности давление падает значительно резче,

и вентилятор с радиально оканчивающимися лопатками занимает в этом

отношении промежуточное положение. Таким же образом отличаются друг от друга и кривые потребляемой мощности у вентиляторов с раз-

личными лопатками (рис. 3.47).

От вида лопаток зависит также КПД радиальных вентиляторов: вен-

тиляторы с лопатками, загнутыми вперед, уступают по значению КПД вентиляторам с лопатками, загнутыми назад. Вентиляторы с радиально

оканчивающимися лопатками занимают промежуточное положение

Анализ характеристик вентиляторов с различными углами установ-

ки лопаток приводит к следующим выводам

1. Вентиляторы с лопатками, загнутыми назад.

Потребляемая мощность при увеличении производительности по

сравнению с расчетной возрастает незначительно, остается неизменной или даже снижается. Давление при этом уменьшается, что является

преимуществом лопаток этой формы. Вентиляторы, имеющие рабочие

колеса с лопатками такой формы, характеризуются высоким КПД, полу-

чаемым в результате небольших потерь срыва в межлопастных каналах, и небольшим шумообразованием.

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

2. Вентиляторы с радиально оканчивающимися лопатками.

Преимущества – небольшие потери на трение в межлопастных ка-

налах; высокие коэффициенты давления и сравнительно высокие значения КПД. К недостаткам этих лопаток относятся значительное увеличе-

ние потребляемой мощности при увеличении производительности, что

вызывает перегрузку электродвигателя и усиление шума. Вентиляторы с лопатками такой формы находят применение в системах пневмотран-

спорта

3. Вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед.

Преимуществом нагнетателей с лопатками, загнутыми вперед, яв-

ляются высокие давления и большие производительности. При этом окружная скорость меньше, чем при лопатках любых других форм. Это позволяет применять рабочие колеса небольших размеров и создавать

экономически выгодные конструкции. Недостатки этих нагнетателей со-

стоят в крутом подъеме характеристики потребляемой мощности, что создает опасность перегрузки электродвигателя, небольших КПД и по-

явлении значительного шума при высоких окружных скоростях

Следует отметить, что за пределами рабочего участка характеристики, т.е. при < 0,9 , может не обеспечиваться устойчивая работа

вентилятора

Вентилятор с лопатками, загнутыми назад:

– рабочей области характеристики соответствуют такие условия течения, при которых лопатки обтекаются потоком практически безотрывно; вентилятор работает устойчиво, имеет наибольшие значения КПД и

минимальные уровни шума

– при увеличении производительности за пределами рабочей области появляется и постепенно усиливается отрывное течение вблизи передней поверхности лопатки рабочего колеса. В этой области аэроди-

намическаяхарактеристикакрутопадает,сувеличениемпроизводитель

ности КПД вентилятора быстро снижается. Появляется дополнительный

шум вентилятора, связанный со случайным во времени процессом вих-

реобразования на передних поверхностях лопаток колеса, который так-

же усиливается с повышением производительности

– при уменьшении производительности за пределами рабочей об-

ласти появляется и постепенно усиливается отрывное течение возле за

дней поверхности лопатки рабочего колеса; КПД вентилятора начинает достаточно быстро снижаться. Появляется дополнительный шум венти-

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

лятора, связанный со случайным во времени процессом вихреобразова-

ния на задних поверхностях лопаток колеса, который также усиливается

со снижением производительности

– в области малых производительностей часть межлопаточных каналов рабочего колеса блокируется отрывными зонами полностью, и

через них отсутствует течение. Остальная часть межлопаточных каналов

содержит как отрывные зоны, так и зоны активного течения. Течение становится неустойчивым, и такой режим характеризуется периодическим

по окружности чередованием разных зон. Это явление называется вра-

щающимся срывом. На аэродинамической характеристике вращающий-

ся срыв проявляется некоторым провалом давления, значительным сни

жением КПД и сопровождается повышенным низкочастотным шумом.

В сетях определенной конфигурации, при большом снижении производительности возможно возникновение режима интенсивных колебаний

производительности и давления вентилятора во времени с низкой час-

тотой. Это явление носит название помпаж – резонансный процесс низ-

кочастотных продольных (поршневых) колебаний столба воздуха во всей

сети целиком, включая вентилятор. В вентиляторах низкого и среднего

давления он не носит разрушительного характера, а сопровождается

еще большим по сравнению с вращающимся срывом усилением низкочастотного шума и некоторым повышением вибраций. В вентиляторах

высокого давления помпаж может создавать значительные механичес

кие колебания вентилятора и сильный низкочастотный шум, он может

даже приводить к поломкам вентилятора

Вентилятор с лопатками, загнутыми вперед: при уменьшении

производительности за пределами рабочей области углы входа потока

в колесо уменьшаются, интенсивность отрывных зон на задней сторо-

не лопаток увеличивается. Это приводит к снижению полного давления

и КПД вентилятора, возрастает его шум. При дальнейшем снижении

производительности сильно увеличиваются размеры отрывных зон на

лопатках, они начинают перекрывать межлопаточные каналы, и возника

ет вращающийся срыв. Поток отрывается от переднего диска рабочего

колеса, и отрывная зона занимает существенную часть ширины колеса,

увеличивающуюся при уменьшении производительности. В спиральном корпусе возникает отрыв потока от внутренней поверхности языка вдоль спирали и вдоль передней стенки спирального корпуса около переднего

диска рабочего колеса. Это приводит к провалу давления на аэродина-