Характеристики центробежных вентиляторов: размерные при постоянной и переменной частоте вращения, безразмерные. Работа вентилятора на сеть и регулирование подачи.

Характеристиками вентиляторов называют графики зависимостей напоров, мощности на валу и КПД от объемной подачи. Характеристики получаются непосредственным испытанием вентиляторов при постоянной частоте вращения и строятся для воздуха при так называемых нормальных условиях ( 0,103МПа, 293К, 100%, 1,2кг/м³). При перерасчете характеристик на реальные условия необходимо учитывать, что подача, напор и КПД остаются неизменными, а давление и мощность на валу изменяются пропорционально плотности газа, подаваемого вентилятором.

и .

ГОСТ и ведомственные указания запрещают эксплуатацию вентиляторов при . Это требование исключает из эксплуатации начальный участок седлообразной характеристики при малых подачах.

Для целой серии подобных машин применяются безразмерные характеристики. Они строятся в безразмерных координатах, обозначаемых общепринятыми для подачи, напора, давления, мощности и КПД буквами, но с чертой сверху:

• к оэффициент подачи: ,

• коэффициент напора: ,

• коэффициент давления: ,

• коэффициент мощности: ,

• КПД: , где во всех формулах .

Регулирование подачи вентиляторов можно производить следующими способами:

1. изменением частоты вращения вала вентилятора (требует применения ЭД с переменной частотой вращения, метод весьма экономичен);

2. дросселированием на входе и выходе вентилятора (конструктивно прост; большие затраты энергии, эффективен только в том случае, когда потребляемая мощность уменьшается с уменьшением подачи; применяется для вентиляторов малых и средних размеров, приводимых асинхронными короткозамкнутыми ЭД);

3. направляющими аппаратами различных конструкций на входе (распространен для вентиляторов с большой подачей в шахтных установках, и особенно в станционной теплоэнергетике (дутьевые вентиляторы, дымососы)).

№8.

Характеристики центробежных компрессоров. Работа на сеть. Особенности регулирования производительности.

Характеристиками лопастной компрессорной машины называют графически изображенные зависимости между подачей и основными параметрами – конечным давлением (или степенью повышения давления ), мощностью, внутренним (политропным или изотермическим) КПД при определенных свойствах газа и заданной частоте вращения. Аргументом, как правило, считают подачу машины при условии всасывания.

Характеристики получают испытанием на стенде завода-изготовителя при нескольких постоянных частотах вращения; испытания ведут на воздухе.

Характеристики изображают обычно на одном графике для нескольких частот вращения с обязательным указанием начальных температуры и давления и названия перемещаемого газа.

Перерасчет характеристик на реальные условия работы ведется при следующих допущениях:

1. вследствие больших скоростей газа в проточной полости компрессора значения высоки и режимы движения лежат в области автомодельности;

2. число Маха существенно ниже критического, и влияние его при переходе от одного режима к другому не проявляется;

3. параллелограммы скоростей при разных режимах остаются геометрически подобными (сохраняется кинематическое подобие);

4. КПД компрессора в подобных режимах остаются постоянными;

5. охлаждение компрессора неинтенсивное, процесс сжатия близок к изоэнтропному.

Перерасчет при изменении частоты вращения.

При небольших степенях сжатия для пересчета подачи можно пользоваться обычной формулой пропорциональности:

.

Такой перерасчет подачи дает тем большую неточность, чем выше степень повышения давления.

Степень повышения давления при частоте вращения :

.

Для воздушных компрессоров эта формула приближенно записывается:

.

По рассчитанным для разных подач значениям вычисляются давления и строится характеристика для режима .

При допущениях, указанных ранее, и имея в виду, что мощность компрессора пропорциональна плотности газа, перерасчет мощности можно вести по формуле:

.

Перерасчет при изменении физических свойств газа.

Наиболее часто встречаются случаи работы компрессоров на двухатомных газах. Поэтому полагаем 1,41. Влияние числа исключено условием автомодельности, и поэтому влияние вязкости при перерасчете можно не учитывать.

Изменения газовых констант и начальной температуры не влияют на объемную подачу компрессора: .

Степень повышения давления при новых условиях:

или в упрощенной форме при 1,41

.

Выбирая на заданной характеристике при произвольных значения и определяя , рассчитываем и . По полученным значениям строится искомая характеристика давления.

Перерасчет мощности проводится аналогично указанному в предыдущем случае.

Работа на сеть. Параметры работы компрессора, как и насоса, определяются точкой пересечения характеристики машины и сети. Под сетью компрессорных установок подразумевают совокупность всех устройств, через которые проходит газ, сжатый в компрессоре, и в которых происходит снижение давления. А поскольку соответствующие устройства могут быть весьма разнообразными (домна, воздушный молот, газовая турбина и т.п.), формы характеристик сети также весьма разнообразны.

Особенности регулирования. В зависимости от вида потребителей сжатого воздуха компрессорные установки разделяют на две основные группы:

• потребители требуют подачи постоянного количества воздуха при переменном давлении (доменные печи, спец. аппараты химической технологии);

• потребители требуют подачи воздуха с постоянным давлением при изменяющейся подаче (пневматический инструмент, отбойные молотки и т.п.).

В первом случае изменение режима работы компрессора называют регулированием на постоянную подачу, во втором – на постоянное давление.

Если требуется поддерживать подачу , то рабочие точки режимов должны располагаться на линии , параллельной оси ординат. Повышение или понижение степени сжатия при обуславливается потребителем и может быть достигнуто только изменением частоты вращения вала компрессора. При этом следует иметь в виду, что точка определяет предельное значение степени сжатия . Выход за точку , лежащую на границе помпажа, не допустим. Поэтому лопастные компрессоры, регулируемые изменением частоты вращения на постоянную п одачу, должны снабжаться предохранительными клапанами, отрегулированными на конечное давление .

Если к компрессору предъявляется требование поддержания постоянной степени повышения давления

при переменной подаче, то возможные режимные точки должны располагаться на линии . Точка определяет предельное минимальное значение подачи по условиям помпажа. В этом случае компрессор должен быть снабжен автоматическим антипомпажным устройством, датчиком в котором является динамический импульс или давление всасывания, зависящее от подачи компрессора. При регулировании на различные режимы также могут достигаться изменением частоты вращения вала компрессора. Из графика видно, что при любом способе регулирования ( или ) изменение частоты вращения приводит к уменьшению адиабатного КПД, т.е. к ухудшению использования энергии, подводимой на вал компрессора. Только в области частот вращения от до имеет место незначительное повышение при регулировании на .

Дроссельное регулирование при является доступным во всех случаях и очень простым способом регулирования. Однако при заданных и характеристике сети этим способом возможно регулирование только на уменьшение подачи. Регулирование можно проводить дросселем на напорном и всасывающем патрубках компрессоров; второе выгоднее вследствие меньших затрат энергии, как правило, пропорциональных плотности дросселируемого потока газа. В некоторых частных случаях дросселирование дросселем на входе оказывается выгоднее, чем регулирование изменением частоты вращения.

Регулирование направляющим лопастным аппаратом на входе находит в центробежных компрессорах ограниченное применение ввиду конструктивной сложности.

№9.