- •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
1.3.Объемные нагнетатели
Как уже отмечалось выше, машины этого типа, в зависимости от характера движения рабочего органа, делятся на две группы: поршневые и роторные.
Поршневые нагнетатели. Принцип их действия рассмотрим на примере конструкции, изображенной на рис. 1.1. В цилиндре (1) перемещается поршень (2). При его движении вверх под ним образуется разрежение (рис. 1.1, а), и жидкость из всасывающей трубы (3) через клапан (4) поступает в цилиндр. При обратном ходе поршня (рис. 1.1, б) под ним образуется повышенное давление, клапан (4) закрывается, клапан (6) открывается, и жидкость поступает в нагнетательный трубопровод (5). В некоторых конструкциях (рис. 1.1, в) предусматривается отверстие, снабженное клапаном (6), встроенным в поршне. В этом случае движение под поршнем и над ним направленно снизу вверх.
Рис.1.1. Схемы поршневых нагнетателей
Достоинства поршневых машин: высокое давление, высокий КПД, независимость подачи от гидравлического сопротивления сети. Недостатки: неравномерность подачи, сложность регулирования производительности и соединения с электродвигателем, быстрый износ клапанов. Поршневые нагнетатели применяются в качестве насосов, компрессоров в холодильных машинах и для получения сжатого воздуха, для перемещения газа по газопроводам.
Принцип работы роторных нагнетателей рассмотрим на примере следующих двух конструкций.
Зубчатый (шестеренный) насос (рис.1.2, а) Перемещение жидкости производится за счет вращения двух колес (1), помещенных в корпусе (2), к которому присоединены всасывающая (3) и нагнетательная (4) трубы. Одна из шестерен приводится в движение расположенным на одной с ней оси электродвигателем, а вторая получает вращение от первой благодаря плотному зацеплению зубьев. Имеются конструкции, где число зубьев уменьшено до двух (рис.1.2, б). При этом вращающиеся элементы приобретают очертания, напоминающие восьмерку. В этом случае к приводу присоединяются оба колеса.
Достоинства зубчатых нагнетателей: компактность, простота конструкции, отсутствие клапанов, реверсивность, независимость подачи от гидравлического сопротивления сети, возможность получения высоких давлений. Недостатки: быстрый износ рабочих органов, невысокая подача и более низкий, чем у поршневых машин, КПД.
Рис.1.2. Схемы зубчатых нагнетателей
Пластинчатые нагнетатели (рис.1.3). В цилиндрическом корпусе (1) эксцентрично расположен вращающийся ротор (2) с пазами (3), в который вставлены подвижные пластины (4). Под действием центробежных сил они выдвигаются из пазов и прижимаются к корпусу, захватывают со стороны всасывания жидкость и перемещают ее к нагнетательному трубопроводу. Таким образом, пластины выполняют роль поршня. Остальные обозначения на рис. 1.3: 5–всасывающий патрубок; нагнетательный.
Достоинства этих нагнетателей практически те же, что и у зубчатых. Недостатки: быстрый износ пластин, низкий КПД.
Рис.1.3. Схема пластинчатого нагнетателя
1.4.Лопастные нагнетатели
В лопастных нагнетателях движение перемещаемой среды происходит за счет работы сил, возникающих при вращении колеса. По сравнению с объемными нагнетателями, лопастные развивают меньшее давление, а их подача зависит от гидравлического сопротивления сети. Достоинства лопастных машин: плавность подачи, относительная простота ее регулирования, возможность обеспечения перемещения больших объемов жидкости.
Рассмотрим основные конструкции этих нагнетателей.
Центробежные нагнетатели (рис. 1.4). В корпусе (2) размещается рабочее колесо (1) и закрепляется на валу (3), который соединяется с электродвигателем. Через всасывающее отверстие (4) жидкость входит в корпус нагнетателя, совершает поворот на 90О, проходит между лопатками колеса, поступает в пространство между колесом и корпусом и, пройдя по спирали, выходит через нагнетательное отверстие (5). По такому принципу устроены радиальные вентиляторы со спиральным корпусом (рис. 1.4) и центробежные насосы (рис. 1.5). В насосах жидкость через всасывающий патрубок (1) попадает в каналы, образованные лопастями (в) рабочего колеса (2), основным (б) и покровным (а) дисками. Остальные обозначения на рис. 1.5: 3 – корпус; 4 – диффузор.
Рис.1.4. Схема радиального вентилятора
Рис.1.5. Схема центробежного насоса
Прямоточный радиальный вентилятор (рис.1.6). Здесь перемещаемая среда вначале движется в осевом направлении и поступает во вращающееся рабочее колесо, где под действием центробежной силы проходит в радиальном направлении в межлопаточном пространстве, разворачивается на 90О и выходит по кольцу через радиальный лопастной диффузор. Изготовление таких вентиляторов сложнее, чем радиальных вентиляторов со спиральным корпусом.
Рис.1.6. Схема прямоточного радиального вентилятора
Смерчевой вентилятор (рис. 1.7.) имеет рабочее колесо с небольшим числом лопаток, прикрепленных к заднему диску. При вращении колеса возникает вихревое течение, в центральной и периферийной частях которого возникает перепад давлений, создающий движение воздуха. Недостаток этой конструкции – низкий КПД.
Рис.1.7. Схема смерчевого вентилятора
Осевые нагнетатели. Принцип действия этих машин рассмотрим на примере осевого вентилятора (рис. 1.8). Рабочее колесо машины состоит из втулки (1), к которой прикреплены лопатки (2), установленные под некоторым углом к плоскости вращения. Колесо расположено в корпусе обечайки (3). При вращении жидкость подтекает к лопаткам, проходит между ними и сходит с колеса. В целом траектория потока практически параллельна оси вращения колеса. Достоинства осевых машин: компактность, простота конструкции, высокая производительность. Недостаток – низкое давление. КПД осевых и центробежных нагнетателей примерно одинаковы.
Диаметральные вентиляторы (рис. 1.9). Основные элементы этих машин: рабочее колесо (1), коленообразный кожух (2), всасывающее (3) и нагнетательное отверстие (4). В этих вентиляторах воздух, двигаясь примерно параллельно диаметру, дважды пересекает вращающееся колесо, что способствует повышению давления. Достоинство диаметральных машин – простота конструкции и присоединения к воздуховодам. Недостатки – меньший, по сравнению с радиальными вентиляторами, КПД.
Рис.1.8. Схема осевого вентилятора
Рис.1.9. Схема диаметрального вентилятора