Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра электротехники и электрооборудование предприятий

Курсовая работа по элементам систем автоматики

Разработка устройства управления вентилятором работающего на эффекте Коанда

Выполнил студ. гр. АЭ 08-01 Э.Ж. Зинаттуллин

Проверил ст. преподаватель каф. ЭЭП И.А. Макулов

Уфа 2011

Содержание

Введение и постановка задачи	3
1 Эффект Коанда	4
2 Виды вентиляторов и их классификация	6
3 Вентилятор работающий на эффекте Коанда	11
4 Разработка устройства управления вентилятором работающего на эффекте Коанда	15
Выводы	24
Список литературы	25

Введение и постановка задачи

В данной курсовой работе поставлена задача разработки устройства управления вентилятором, работающем на эффекте Коанда. Для этого необходимо в первую очередь описать эффект Коанда. Далее вкратце рассмотреть различные вентиляторы и их принципы работы и применение в различных вентиляционных системах. Широко рассмотреть принцип работы самого вентилятора, работающим на эффекте Коанда. Описать достоинства и недостатки такого вентилятора. Сравнить его с другими вентиляторами. Предложить способ регулирования расходом воздуха исходя из устройства вентилятора.

1 Эффект Коанда

Эффект Коанда — физическое явление, названное в честь румынского учёного Анри Коанды, который в 1932 году обнаружил, что струя жидкости, вытекающая из сопла, стремится отклониться по направлению к стенке и при определенных условиях «прилипает» к ней.

Рисунок 1 – Слои воздуха

Никакого прилипания на самом деле, конечно же, нет. Объясняется всё той же разницей давлений между слоями воздуха, которая является причиной и многих других интересных явлений в воздухе и воде

Это объясняется тем, что боковая стенка препятствует свободному поступлению воздуха с одной стороны струи, создавая вихрь в зоне пониженного давления

В аэродинамике давно пользуются моделью, основанной на слоях воздуха, имеющих одинаковую скорость движения. Согласно этой модели причина, в том, что трение между твёрдой поверхностью и граничными к ней слоями потока меньше, чем между отдельными слоями потока воздуха. Кроме того, где-то на достаточно большом расстоянии от поверхности обязательно появится слой с почти нулевой скоростью течения относительно рассматриваемой твёрдой поверхности. Таким образом, скорость слоёв потока возле твёрдой поверхности выше, чем на некотором удалении от поверхности. А по закон Бернулли, по которому более медленные слои воздуха оказывают большее поперечное давление, чем слои, которые движутся быстрее. То есть, со стороны более медленных слоёв воздушный поток испытывает поперечное давление в сторону более быстрых слоёв. И, весь поток отклоняется. То есть, в случае эффекта Коанда, отклоняется в сторону твёрдой поверхности, которая его ограничивает. Итак, эффект Коанда часто в изобретательской практике используется для засасывания дополнительной массы воздуха не через вентилятор, а увлеканием скоростным потоком. Это считается более эффективным. Закон сохранения энергии при этом, конечно же, не нарушается. Просто, маленький вентилятор для того, чтоб подать больше воздуха, должен крутиться быстрее, ускорять воздушный поток, чтоб прокачать больше. Но, затрачиваемая энергия, как нам подсказывает формула кинетической энергии, растёт пропорционально массе и квадрату скорости. Так что, если нам требуется именно большое количество воздуха, то очень заманчиво для изобретателя этот квадрат скорости преобразовать в как можно большие массы.

2 Виды вентиляторов и их классификация

Вентилятор представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам систем кондиционирования и вентиляции, а также для осуществления прямой подачи воздуха в помещение либо отсоса из помещения, и создающее необходимый для этого перепад давлений (на входе и выходе вентилятора).

По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на осевые (аксиальные), радиальные (центробежные) и диаметральные (тангенциальные). В зависимости от величины полного давления, которое они создают при перемещении воздуха, вентиляторы бывают низкого давления (до 1 кПа), среднего давления (до 3 кПа) и высокого давления (до 12 кПа).

По направлению вращения рабочего колеса (если смотреть со стороны всасывания) вентиляторы могут быть правого вращения (колесо вращается по часовой стрелке) и левого вращения (колесо вращается против часовой стрелки).

В зависимости от состава перемещаемой среды и условий эксплуатации вентиляторы подразделяются на:

обычные — для воздуха (газов) с температурой до 80 °С

коррозионностойкие — для коррозионных сред;

термостойкие — для воздуха с темпера турой выше 80 °С;

взрывобезопасные — для взрывоопасных сред;

пылевые — для запыленного воздуха (твердые примеси в количестве более 100 мг/м3).

По способу соединения крыльчатки вентилятора и электродвигателя вентиляторы могут быть:

с непосредственным соединением с электродвигателем;

с соединением на эластичной муфте;

с клиноременной передачей;

с регулирующей бесступенчатой пере дачей.

По месту установки вентиляторы делят на:

обычные, устанавливаемые на специальной опоре (раме, фундаменте и т.д.);

канальные, устанавливаемые непосредственно в воздуховоде;

крышные, размещаемые на кровле.

Основными характеристиками вентиля торов являются следующие параметры:

• расход воздуха, Q [м³/ч];

• полное давление, H [Па];

• частота вращения, n [об/мин];

• потребляемая мощность, затрачиваемая на привод вентилятора, P [кВт];

• КПД (η) — коэффициент полезного действия вентилятора, учитывающий механические потери мощности на раз личные виды трения в рабочих органах вентилятора, объемные потери в результате утечек через уплотнения и аэродинамические потери в проточной части вентилятора;

• уровень звукового давления, N [дБ].

Различают уровни звукового давления в воздуховоде со стороны всасывания и нагнетания, а также передаваемые в окружающую среду.