§ 126. Характеристики вентиляторов и способы регулирования

По уравнению для теоретического давления вентилятора можно построить его теоретическую характеристику аналогично построению для центробежного насоса. Аэродинамические характеристики вентиляторов бывают размерные индивидуальные, размерные универсальные и безразмерные.

Для практических целей и оценки аэродинамических качеств вентилятора пользуются действительными размерными индивидуальными характеристиками, представляющими собой графические зависимости p=f(Q), N=f(Q) и η=f(Q) при постоянной частоте вращения, полученные опытным путем.

Вид характеристик центробежных вентиляторов зависит от их быстроходности и угла наклона лопаток рабочего колеса при выходе.

В зависимости от угла β₂ наклона лопаток относительно направления вращения рабочего колеса вентиляторы делятся на три типа: с лопатками, загнутыми вперед, радиальными и загнутыми назад.

Если лопатки загнуты вперед (β₂>90°), то вентилятор обладает высоким полным давлением и низким полным кпд (η<0,67). Вентиляторы с радиальными лопатками (β₂=90°) развивают среднее полное давление и имеют достаточно высокий полный кпд (η=0,7÷0,76). Вентиляторы с загнутыми назад лопатками обладают низким полным давлением, но имеют высокий полный кпд (η=0,8÷0,9).

Рис. 86. Характеристики вентиляторов: а – центробежного; б – осевого

На рис. 86, а приведены характеристики центробежного вентилятора с лопатками рабочего колеса, загнутыми назад. Из характеристики N = f(Q) следует, что максимальная мощность, потребляемая вентилятором, почти соответствует оптимальному режиму (работа с максимальным кпд) и при дальнейшем увеличении подачи потребляемая мощность увеличивается незначи тельно, т.е. увеличение подачи по сравнению с расчетной не вызывает заметной перегрузки электродвигателя.

У вентиляторов с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперед, потребляемая мощность возрастает с увеличением подачи (см. рис. 86, а, штриховая линия), что вызывает значительную перегрузку электродвигателя. Указанные особенности характеристик центробежных вентиляторов необходимо учитывать при эксплуатации.

Вид характеристик осевых вентиляторов зависит от угла θ установки лопаток рабочего колеса.

При θ<15÷20° зависимость p=f(Q) монотонно убывает (см. рис. 86, б, штриховая линия), а при θ>15÷20° зависимость р=f(Q) имеет седлообразную форму. У осевых вентиляторов с большими углами установки лопаток рабочих колес могут возникнуть неустойчивые многозначные режимы, которые необходимо избегать при эксплуатации.

Характеристикой вентиляционной сети называют параболическую зависимость напора от подачи, имеющую вершину в точке начала координат.

Рабочий режим вентилятора определяется точкой пересечения характеристики вентилятора p=f(Q) и характеристики вентиляционной сети А (см. рис. 86, точки 1 и 2).

При выборе вентилятора необходимо стремиться к тому, чтобы, во-первых, рабочая точка находилась в зоне устойчивой работы вентилятора (в особенности это относится к осевым вентиляторам) и, во-вторых, режим работы соответствовал максимальному кпд вентилятора (η≥0,6).

Регулирование вентиляторов применяют для поддержания постоянной подачи воздуха при изменении сопротивления вентиляционной сети и для изменения подачи воздуха, вызванного технологическими условиями. Регулирование можно осуществлять путем изменения характеристики вентиляционной сети или характеристики вентилятора.

Рис. 87. Регулирование вентилятора дросселированием

Наиболее простой способ регулирования центробежных и осевых вентиляторов – изменение характеристики вентиляционной сети путем дросселирования в вентиляционном канале (дроссель находится в линии нагнетания) (рис. 87). При характеристиках 1 вентилятора и 2 вентиляционной сети имеется режим (точка А), при котором подача воздуха в сеть будет больше требуемой подачи Q_в. Требуемый режим (точка В) с подачей Q_в достигается изменением характеристики вентиляционной сети (парабола 3). Такой способ регулирования неэкономичен, так как для преодоления сопротивления дросселя (шибера) вентилятор создает дополнительное давление и, следовательно, затрачивается излишняя энергия.

При регулировании изменением частоты вращения рабочих колес вентилятора характеристика вентиляционной сети остается неизменной, а характеристика вентилятора изменяется. Каждой частоте вращения соответствует своя характеристика вентилятора. Этот способ регулирования самый экономичный и применяется в мощных вентиляторных установках с регулируемым электроприводом.

Регулирование вентиляторов при постоянной частоте вращения и характеристике вентиляционной сети осуществляется поворотом лопаток рабочего колеса и изменением числа рабочих колес или лопаток на колесе или поворотом лопаток направляющего аппарата.