- •Оглавление
- •Глава 5. Конструкции вентиляторов 131
- •Глава 6. Конструкции насосов 163
- •Основные условные обозначения
- •Глава 1. Классификация нагнетателей и область их применения
- •1.1.Классификация нагнетателей
- •1.2. Основные параметры работы нагнетателей
- •1.3.Объемные нагнетатели
- •1.4.Лопастные нагнетатели
- •1.5.Нагнетатели трения
- •1.6.Области применения нагнетателей
- •Глава 2.Теоретические основы работы лопастных вентиляторов и насосов
- •2.1.Движение жидкости в колесе центробежного нагнетателя
- •2.2.Формула Эйлера. Полное теоретическое давление, создаваемое колесом центробежного нагнетателя
- •2.3.Потери энергии в центробежном нагнетателе
- •2.4.Принципы конструирования центробежных нагнетателей
- •2.5.Принципы работы осевых нагнетателей
- •2.6.Кавитация насосов. Допустимая высота всасывания
- •Глава 3. Характеристики нанетателей
- •3.1.Понятие о характеристиках нагнетателей
- •3.2. Характеристики лопастных нагнетателей
- •3.2.1. Характеристики лопастных нагнетателей
- •3.3.2.Характеристики осевых и диаметральных нагнетателей
- •3.3.Подобие лопастных нагнетателей. Пересчет характеристик
- •3.4.Универсальные характеристики
- •Глава 4.Работа насосов и вентиляторов в сети
- •4.1.Характеристика сети
- •4.2.Метод наложения характеристик
- •4.3.Влияние изменения параметров нагнетателя и характеристики сети на параметры системы «нагнетатель-сеть»
- •4.4.Совместная работа нагнетателей
- •4.4.1.Понятие о совместной работе нагнетателей
- •4.4.2.Параллельная работа нагнетателей
- •Параллельная работа нескольких нагнетателей (более двух)
- •4.4.3.Последовательная работа нагнетателей
- •4.4.4.Сопоставление последовательной и параллельной работы
- •4.4.5. Смешанная схема совместной работы нагнетателей
- •4.5. Устойчивость работы нагнетателей в сети (помпаж)
- •4.6. Регулирование насосов и вентиляторов
- •4.6.1. Методы регулирования
- •4.6.2. Регулирование нагнетателей при совместной работе
- •Регулирование при параллельной работе.
- •Регулирование при последовательной работе нагнетателей.
- •Регулирование при смешанной схеме работы нагнетателей.
- •4.6.3. Регулирование насосов и вентиляторов в системах отопления, теплоснабжения и вентиляции
- •4.6.4. Оценка энергетической эффективности регулирования насосов и вентиляторов
- •Глава 5. Конструкции вентиляторов
- •5.1. Основные конструкции и их классификация
- •5.2. Радиальные вентиляторы
- •5.3. Осевые вентиляторы
- •5.4. Энергосберегающее присоединение вентиляторов к сети воздуховодов
- •5.5. Подбор вентиляторов
- •Коэффициенты запаса мощности
- •Глава 6. Конструкции насосов
- •6.1.Основные типы насосов и специфика их работы
- •6.2. Центробежные насосы
- •6.3. Осевые насосы
- •6.4. Подбор насосов
- •Библиографический список
5.5. Подбор вентиляторов
Подбор производится по заданным значениям давления Р и производительности L по каталожным характеристикам. При этом рекомендуется выполнять условие 0,9max. В исключительных случаях допускается нарушение этого неравенства. В таких случаях следует подбор произвести так, чтобы рабочая точка лежала справа от области оптимальной работы. Режима слева, в области седловидной части характеристики, следует избегать из-за опасности возникновения помпажа.
Если параметры перемещаемой среды отличаются от стандартных (Р=101,34 кПа, t=20С, газовая постоянная R=288 Дж/(кг·К), то фактические значения давления и мощности определяются по формулам
; (5.2)
, (5.3)
где B – барометрическое давление.
При решении обратной задачи, когда по фактическим параметрам требуется найти стандартные, приведенные в каталоге характеристики, значения Рст и Nст несложно найти путем простейшего преобразования формул (5.2), (5.3).
При выборе необходимо учитывать свойства перемещаемой среды (температуру, наличие коррозирующих, взрывоопасных примесей, пыли и т.д.) и окружающей среды (установка на улице, во влажном помещении и т.д.), наличие места для размещения, возможность регулирования. Категория размещения, характеризующая параметры окружающей среды, определяется по ГОСТу 15150-90. В каталогах заводов-изготовителей указываются: общие сведения (описание конструкции), назначение (область применения), варианты изготовления, условия эксплуатации. В качестве примера приведем описание вентилятора В – Ц 4-70 завода «Мовен».
Общие сведения: вентилятор низкого давления, одностороннего всасывания, корпус спиральный поворотный, назад загнутые лопатки, количество лопаток – 12, направления вращения – правое и левое. Назначение: стационарные системы вентиляции, другие производственные и санитарно-технические цели. Варианты изготовления: общего назначения из углеродистой стали, коррозионностойкие из нержавеющей стали (К) /изготавливаются по специальному заказу/. Условия эксплуатации: температура окружающей среды до минус 40С; умеренный климат; 2-я категория размещения. При защите двигателя от прямого воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков для умеренного климата – 1-я категория размещения.
Подбор электродвигателей к вентиляторам производится по следующим показателям: по мощности, по частоте вращения, по условиям эксплуатации.
Требуемая мощность находится по формуле
, (5.4)
где k – коэффициент запаса, определяемый по табл. 5.1;
п – КПД передачи. Для соединений на одном валу п = 1, для муфтовой передачи п = 0,98, для клиноременной передачи п=0,95.
Давление Р исчисляется в Па, производительность L в м3/ч.
Таблица 5.1.
Коэффициенты запаса мощности
Мощность на валу электродвигателя, кВт |
Коэффициент запаса при вентиляторе | |
радиальном |
осевом | |
<0,5 |
1,5 |
1,2 |
0,511 |
1,3 |
1,15 |
1,012 |
1,2 |
1,1 |
2,015 |
1,15 |
1,05 |
>5 |
1,1 |
1,05 |
При перемещении воздуха с повышенным содержанием пыли требуемая мощность
. (5.5)
При повышенной температуре окружающей среды мощность рассчитывается по формуле:
. (5.6)
При температуре окружающей среды t=45С, kt =1,08; при t=50С, kt =1,15.
При соединении с двигателем на одном валу и при муфтовой передаче . Для клиноременной передачи отношение частот вращения обратно пропорционально отношению диаметров шкивов, т.е.
. (5.7)
Под условиями эксплуатации при подборе подразумеваются характеристики перемещаемой и окружающей среды (температура, влажность, запыленность, наличие взрывоопасных примесей и т.д.). При выборе типа электродвигателя следует строго руководствоваться рекомендациями заводских паспортов оборудования, где оговариваются возможные области применения конкретных конструкций.
Применяемые в системах теплогазоснабжения и вентиляции типы электродвигателей отечественного производства делятся на три группы: защищенные, закрытые обдуваемые, взрывобезопасные. Защищенные электродвигатели устанавливаются в сухих малозапыленных помещениях, не содержащих в воздухе агрессивных и взрывоопасных веществ. Закрытые обдуваемые электродвигатели применяются в пыльных, влажных и содержащих агрессивные вещества помещениях, а так же при установке на открытом воздухе. Электродвигатели во взрывобезопасном исполнении применяются в помещениях, содержащих взрывоопасные вещества.
Вентиляторы выпускаются комплектно с электродвигателями, и их N и n указываются на характеристике. Однако во многих случаях приходится делать проверочные расчеты мощности. Например, при перемещении среды с параметрами, отличными от стандартных, с повышенным содержанием твердых веществ, при применении совместной работы нескольких вентиляторов и т.д.
Рассмотрим принципы подбора вентиляторов на следующих примерах.
Пример 5.1.
Вентилятор подает воздух, не содержащий коррозирующих и взрывоопасных примесей, липких и волокнистых материалов, с содержанием пыли менее 0,01 г/м3 и температурой 20С. Требуемое давление Р=1750 Па, производительность L=18000 м3/ч.
В данном случае можно применить вентилятор общего назначения. По характеристике выбираем вентилятор В-Ц 14-46-6.3. L=18000 м3/ч; P=1800 Па; частота вращения n=975 об/мин; требуемая мощность электродвигателя 15 кВт (рис.5.21). Схема исполнения 1, электродвигатель АИР 160М6.
Пример 5.2.
Вентилятор перемещает газопаровоздушную взрывоопасную смесь категории IIА. В смеси содержатся примеси, агрессивные по отношению к углеродистой стали, но не вызывающие ускоренной коррозии нержавеющей стали и латуни. Содержание пыли менее 0,01 г/м3, температура смеси 200С, липкие и волокнистые материалы отсутствуют. Группа взрывоопасной смеси по ГОСТу 12.1.011-78 Т-1, класс взрывоопасной зоны по «Правилам устройства электроустановок» В-IIа. P=1100Па, L=18000 м3/ч.
Из каталога завода «Мовен» находим, что в данном случае можно применить взрывозащищенный коррозионностойкий теплостойкий вентилятор в модификации В4Ж2. По характеристике (рис.5.22) выбираем вентилятор В-Ц14-46-6.3 В4Ж2, который обеспечивает требуемые параметры системы при n=975 об/мин.
Рассчитаем требуемую мощность электродвигателя.
Коэффициент запаса k =1,1 ( см.табл.5.1), В=0,72, п=1 (соединение на одном валу),
кВт.
Электродвигатель заводской комплектации АИМ160S6, N=11 кВт, n=975 об/мин. Следовательно, мощность заводского электродвигателя выше расчетной.
Рис. 5.21. Пример подбора вентилятора В-Ц 14-46-6.3
Рис. 5.22. Пример подбора вентилятора
Пример 5.3
Вентилятор удаляет воздух от местных отсосов деревообрабатывающих станков. Объем воздуха с учетом коэффициентов запаса L=8000 м3/ч. Требуемое давление Р=1980 Па. По каталогу завода «Тайра» (рис. 5.23) подбираем вентилятор ВР-120-45, исполнение 5, № 6,3. Частота вращения вентилятора n=1740 об/мин. Коэффициент запаса К=1,1 (табл. 5.1); ηв =0,57; ηп =0,95 (клиноременная передача).
кВт
Электродвигатель заводской комплектации АИРМ132М4, n=1740 об/мин, N=11 кВт.
Рис. 5.23. Пример подбора пылевого вентилятора
Пример 5.4
Вентилятор удаляет воздух, загрязненный твердыми невзрывоопасными частицами. Объем удаляемого воздуха L=8000 м3/ч. Требуемое давление Р=1980 Па. Температура окружающей среды t =50°С. В данном случае, как и в примере 5.3, подойдет вентилятор ВР-120-45, исполнение 5, №6.3, n=1740 об/мин. Однако, так как вентилятор стандартного исполнения рассчитан на температуру окружающей среды до 40°С, то следует установить вентилятор в тропическом исполнении. Мощность электродвигателя должна определяться по формуле (5.6), учитывающей повышенную температуру окружающей среды (более 40°С). Коэффициент Kt =1,15.
кВт
Стандартная мощность электродвигателя N=15 кВт.