Características aerodinámicas de las aspas de ventiladores tangenciales. Ushakov, Konstantin Andreevich - Aerodinámica de ventiladores axiales y elementos de sus estructuras. Ejemplo de características del ventilador cuando está equipado con un motor eléctrico.
Las características aerodinámicas de los ventiladores muestran el flujo del ventilador en función de la presión. A una determinada presión corresponde un determinado caudal de aire, lo que se ilustra mediante la curva del ventilador.
Figura 28. Características aerodinámicas del ventilador y la red.
Características de la red
La resistencia del sistema de ventilación a varios caudales se muestra en el gráfico de características de la red. El punto de funcionamiento del ventilador es el punto de intersección de la característica de la red y la curva del ventilador. Muestra las características de flujo para una red de conductos determinada.
Cada cambio de presión en el sistema de ventilación da lugar a una nueva característica de la red. Si la presión aumenta, la característica de la red será similar a la línea B. Cuando la presión disminuye, la línea del sistema será similar a la línea C. (Suponiendo que el número de revoluciones del impulsor permanece sin cambios).
Figura 29. Los cambios de presión dan lugar a nuevas curvas de red
Si la resistencia real de la red está representada por la curva B, el punto de funcionamiento cambia de 1 a 2. Esto también implica una disminución del flujo de aire. Del mismo modo, el caudal de aire aumentará si la resistencia de la red corresponde a la línea C.
Figura 30: Aumento o disminución de la velocidad del ventilador
Para obtener un caudal de aire similar al calculado, en el primer caso (donde la característica de la red corresponde a B) simplemente se puede aumentar la velocidad del ventilador. El punto de funcionamiento (4) estará situado en este caso en la intersección de la característica de red B y la curva del ventilador para una velocidad de rotación más alta. Asimismo, la velocidad del ventilador se puede reducir si la característica real de la red corresponde a la línea C.
Figura 31: Diferencia de presión a diferentes velocidades de rotación
En ambos casos habrá alguna diferencia en el rendimiento de la presión con respecto a las características de la red para las cuales se realizaron los cálculos, y esto se muestra como ΔP1 y ΔP2 en la figura, respectivamente. Esto significa que el punto de funcionamiento de la red de diseño se ha seleccionado para lograr la máxima eficiencia, y cada aumento o disminución en la velocidad del ventilador resulta en una reducción de la eficiencia.
Eficiencia y características de la red.
Para facilitar la selección de ventiladores, puede trazar varias características de red posibles en un gráfico de ventilador y luego ver entre qué características opera un determinado tipo de ventilador. Si numeramos las características de la red del 0 al 10, el ventilador soplará libremente (flujo de aire máximo) en la línea 10 y se estrangulará (flujo cero) en la línea 0. Esto significa que el ventilador de la línea 4 del sistema produce el 40% del aire libre. fluir.
Figura 32. Características de la red (0-10) en el gráfico del abanico
La eficiencia del ventilador permanece constante a lo largo de toda la característica de la red.
Los ventiladores con aspas curvadas hacia atrás suelen tener mayor eficiencia que los ventiladores con aspas curvadas hacia adelante. Pero un mayor nivel de eficiencia de estos ventiladores sólo se puede lograr en un área limitada, donde la característica de la red está representada por un caudal más bajo a una presión determinada que el de los ventiladores con aspas curvadas hacia adelante.
Para lograr el mismo caudal que un ventilador curvo hacia adelante y al mismo tiempo mantener un alto nivel de eficiencia, debe seleccionar un ventilador curvo hacia atrás más grande.
Figura 33. Valores de eficiencia para ventiladores centrífugos de tamaño similar con aspas curvadas hacia atrás y hacia adelante, respectivamente
Los ventiladores de uso general se utilizan para funcionar en aire limpio, cuya temperatura es inferior a 80 grados. Los ventiladores especiales resistentes al calor están diseñados para mover aire más caliente. Para trabajar en ambientes agresivos y explosivos, se producen ventiladores especiales anticorrosión y a prueba de explosiones. La carcasa y las piezas del ventilador anticorrosión están fabricadas con materiales que no reaccionan químicamente con las sustancias corrosivas del gas transportado. El diseño a prueba de explosiones elimina la posibilidad de que se produzcan chispas dentro de la carcasa del ventilador (carcasa) y un mayor calentamiento de sus piezas durante el funcionamiento. Se utilizan ventiladores de polvo especiales para mover el aire polvoriento. Los tamaños de los ventiladores se caracterizan por un número que indica el diámetro del impulsor del ventilador, expresado en decímetros.
Según el principio de funcionamiento, los ventiladores se dividen en centrífugos (radiales) y axiales. Los ventiladores centrífugos de baja presión crean una presión total de hasta 1000 Pa; ventiladores de media presión: hasta 3000 Pa; y los ventiladores de alta presión desarrollan una presión de 3000 Pa a 15000 Pa.
Los ventiladores centrífugos se fabrican con impulsores de disco y sin disco:
Las palas del impulsor están montadas entre dos discos. El disco delantero tiene forma de anillo, el trasero es macizo. Las palas de una rueda sin disco están unidas al cubo. La carcasa en espiral de un ventilador centrífugo se instala sobre soportes independientes o sobre un bastidor común con el motor eléctrico.
Los ventiladores axiales se caracterizan por un alto rendimiento pero baja presión, por lo que son muy utilizados en ventilación general para mover grandes volúmenes de aire a baja presión. Si el impulsor de un ventilador axial consta de palas simétricas, entonces el ventilador es reversible.
Diagrama de ventilador axial:
Los ventiladores de techo se fabrican axiales y radiales; Se instalan en tejados y en los suelos sin tejado de los edificios. El impulsor de los ventiladores de techo, tanto axiales como radiales, gira en un plano horizontal. Esquemas de funcionamiento de ventiladores de techo axiales y radiales (centrífugos). V:
Los ventiladores de techo axiales se utilizan para la ventilación por extracción general sin una red de conductos de aire. Los ventiladores de tejado radiales desarrollan presiones más altas, por lo que pueden funcionar tanto sin red como con una red de conductos de aire conectados a ellos.
Selección de un ventilador en función de características aerodinámicas.
Para cada instalación de sistema de ventilación, aspiración o transporte neumático, se selecciona un ventilador de forma individual, mediante gráficas de las características aerodinámicas de varios ventiladores. Con base en la presión y el flujo de aire en cada gráfico, se encuentra el punto de operación, el cual determina la eficiencia y velocidad de rotación del impulsor del ventilador. Comparando la posición del punto de funcionamiento según diferentes características, seleccione el ventilador que proporcione la mayor eficiencia a valores dados de presión y flujo de aire.
Ejemplo. El cálculo de la unidad de ventilación mostró la pérdida total de presión en el sistema Hc = 2000 Pa con el flujo de aire requeridoqs=6000 m³/hora. Seleccione un ventilador que pueda superar esta resistencia de la red y proporcionar el rendimiento requerido.
Para seleccionar un ventilador se toma su presión de diseño con un factor de seguridadk=1,1:
Hb= kHc; Нв=1,1·2000=2200 (Pa).
El consumo de aire se calcula teniendo en cuenta todas las succiones improductivas.q en= qs=6000 (m³/hora). Consideremos las características aerodinámicas de dos números similares de ventiladores, cuyo rango de valores operativos incluye los valores de presión de diseño y flujo de aire de la instalación de ventilación diseñada:
Características aerodinámicas del ventilador 1 y del ventilador 2.
En la intersección de valores Pv=2200 Pa y q=6000 m³/hora indican el punto de funcionamiento. La eficiencia más alta está determinada por la característica 2 del ventilador: eficiencia = 0,54; velocidad de rotación del impulsornorte=2280 rpm; velocidad periférica del borde de la ruedatu~42 m/seg.
Velocidad periférica del primer impulsor del ventilador (tu~38 m/seg) es significativamente menor, lo que significa que el ruido y la vibración creados por este ventilador serán menores y la confiabilidad operativa de la instalación será mayor. A veces se da preferencia a un ventilador más lento. Pero la eficiencia operativa del ventilador debe ser al menos el 0,9 de su eficiencia máxima. Comparemos dos características aerodinámicas más que son adecuadas para elegir un ventilador para la misma instalación de ventilación:
Características aerodinámicas del ventilador 3 y del ventilador 4.
La eficiencia del ventilador 4 está cerca del máximo (0,59). Velocidad de rotación de su impulsor.norte=2250 rpm. La eficiencia del tercer ventilador es ligeramente menor (0,575), pero la velocidad de rotación del impulsor es significativamente menor:norte=1700 rpm. Si la diferencia de eficiencia es pequeña, es preferible el tercer ventilador. Si los cálculos de potencia del variador y del motor muestran resultados similares para ambos ventiladores, se debe seleccionar el ventilador 3.
Cálculo de la potencia necesaria para accionar el ventilador.
La potencia necesaria para accionar un ventilador depende de la presión que crea.hen (Pa), volumen de aire movidoqen (m³/seg) y factor de eficiencia:
norte en= h V ·Q V/1000·eficiencia (kW); Hb=2200Pa; qh=6000/3600=1,67 m³/seg.
Eficiencias de los ventiladores 1, 2, 3 y 4 preseleccionados según características aerodinámicas, respectivamente: 0,49; 0,54; 0,575; 0,59.
Sustituyendo los valores de presión, caudal y eficiencia en la fórmula de cálculo, obtenemos los siguientes valores de potencia para cada variador de ventilador: 7,48 kW, 6,8 kW, 6,37 kW, 6,22 kW.
Cálculo de la potencia de un motor eléctrico para accionar un ventilador.
La potencia de un motor eléctrico depende del tipo de transmisión desde el eje del motor al eje del ventilador y se tiene en cuenta en el cálculo mediante el coeficiente correspondiente (kcarril). No hay pérdida de potencia cuando el impulsor del ventilador está montado directamente en el eje del motor eléctrico, es decir, la eficiencia de dicha transmisión es 1. La eficiencia de conectar los ejes del ventilador y del motor eléctrico mediante un acoplamiento es 0,98. Para lograr la velocidad de rotación requerida del impulsor del ventilador, utilizamos una transmisión por correa trapezoidal, cuya eficiencia es 0,95. Las pérdidas en los rodamientos se tienen en cuenta mediante el coeficiente.kn=0,98. Según la fórmula para calcular la potencia de un motor eléctrico:
norte el= norte V / k carril k PAG
obtenemos las siguientes potencias: 8,0 kW; 7,3 kilovatios; 6,8 kilovatios; 6,7 kilovatios.
La potencia instalada del motor eléctrico se toma con un factor de seguridad.kz=1,15 para motores con potencia inferior a 5 kW; para motores de más de 5 kWk z=1,1:
norte y= k h· norte correo electrónico
Teniendo en cuenta el factor de seguridad.kz=1,1 la potencia final de los motores eléctricos del 1º y 2º ventilador será de 8,8 kW y 8 kW; para 3º y 4º 7,5 kW y 7,4 kW. Los dos primeros ventiladores deberían estar equipados con un motor de 11 kW; para cualquier ventilador del segundo par, la potencia de un motor eléctrico de 7,5 kW es suficiente. Elegimos el ventilador 3: porque consume menos energía que los tamaños 1 o 2; y como más de baja velocidad y operativamente confiable en comparación con el ventilador 4.
Los números de ventilador y los gráficos de características aerodinámicas en el ejemplo de selección de ventilador se toman de forma condicional y no se refieren a ninguna marca específica ni tamaño estándar. (Y podrían hacerlo).
Cálculo de los diámetros de poleas de transmisión de ventiladores con correas trapezoidales.
Una transmisión por correa trapezoidal le permite seleccionar la velocidad de rotación deseada del impulsor instalando poleas de diferentes diámetros en el eje del motor y en el eje de transmisión del ventilador. Se determina la relación de transmisión entre la velocidad de rotación del eje del motor eléctrico y la velocidad de rotación del impulsor del ventilador:norteoh/ norteV.
Las poleas de transmisión por correa trapezoidal se seleccionan de modo que la relación entre el diámetro de la polea de transmisión del ventilador y el diámetro de la polea en el eje del motor eléctrico corresponda a la relación de velocidades de rotación:
DV/ Doh= norteoh/ norteV
La relación entre el diámetro de la polea conducida y el diámetro de la polea motriz se denomina relación de transmisión por correa.
Ejemplo. Seleccione poleas para transmisión por correa trapezoidal de un ventilador con una velocidad de rotación del impulsor de 1780 rpm, accionado por un motor eléctrico con una potencia de 7,5 kW y una velocidad de rotación de 1440 rpm. Relación de transmisión:
norteoh/ norteV=1440/1780=0,8
La velocidad de rotación requerida del impulsor estará garantizada por el siguiente equipo: una polea en un ventilador con un diámetro 180 milímetros , polea en un motor eléctrico con un diámetro 224 milímetros.
Esquemas de una transmisión por correa trapezoidal de un ventilador que aumenta y disminuye la velocidad de rotación del impulsor:
Figura 7.24. Instalación de un ventilador axial TsAGI tipo U.
Arroz. 7.23. Ventilador axial de techo.
1-parrilla de seguridad; 2- coleccionista; 3- cuerpo; 4-motor eléctrico; 5- impulsor; 6- difusor; 7-válvula; 8-paraguas.
Actualmente se ha iniciado la producción de este ventilador con modificación de techo (Fig. 7.23). En este caso, la rueda del ventilador gira en un plano horizontal, instalándose en el eje de un motor eléctrico ubicado verticalmente, montado sobre tres tirantes en la carcasa (carcasa).
Toda la instalación está situada en una tubería corta, equipada con una rejilla de seguridad en el lado de entrada de aire y una sombrilla en el lado de salida.
Las unidades se fabrican en los tamaños Venti-Five N° 4, 5, 6, 8, 10 y 12. Según el catálogo, la velocidad circunferencial máxima es de 45 m/s. La presión estática máxima desarrollada alcanza 10-11 kg/m2 con eficiencia estática 0,31.
Los ventiladores axiales TsAGI tipo U (universales) tienen un diseño más complejo. La rueda del ventilador consta de un casquillo de gran diámetro (0,5 D), sobre el que se fijan 6 o 12 palas huecas. Cada hoja está remachada a una varilla, que a su vez se atornilla a un vaso especial y se fija con tuercas en el manguito. Las palas son giratorias y se pueden instalar en un ángulo de 10 a 25° con respecto al plano de rotación de la rueda (Fig. 7.24). La instalación de las palas en el ángulo requerido se realiza de acuerdo con las marcas realizadas en la superficie lateral del casquillo.
La capacidad de cambiar los ángulos de las aspas, es decir, cambiar la geometría de la rueda, le da versatilidad a este ventilador, ya que la presión que desarrolla aumenta al aumentar el ángulo de las aspas.
El ventilador está diseñado para ser accionado por un motor eléctrico mediante una transmisión por correa trapezoidal, por lo que la rueda del ventilador está montada sobre un eje. El eje tiene dos cojinetes, cuyas carcasas están colocadas en soportes en forma de caja. Cada soporte tiene cuatro varillas fundidas que terminan en pies planos con orificios para pernos de montaje. Los soportes con varillas y pies forman dos marcos sobre los que se sujeta la rueda. La polea motriz está ubicada en un voladizo al final del eje. Actualmente (principalmente para las necesidades de la industria textil) se producen ventiladores con 12 aspas No. 12, 16 y 20. La rueda de estas máquinas es muy duradera y permite velocidades periféricas de hasta 80-85. m/seg..
Teniendo en cuenta que la presión desarrollada por un ventilador tipo Y depende del ángulo de instalación de las aspas, se debe construir un ventilador típico para cada ángulo por separado. Por lo tanto, para los ventiladores tipo U, se proporciona una característica universal especial que cubre las áreas de funcionamiento del ventilador en diversas condiciones.
El rendimiento de los tres tamaños de ventiladores oscila entre 1-6.000 y 100.000 m 3 /h. Las presiones desarrolladas oscilan entre 11 kg/m2(con cuchillas instaladas en un ángulo de 10°) hasta 35-40 kg/m2(al instalar las cuchillas en ángulo.
El motor eléctrico que acciona la rueda del ventilador suele estar situado en el suelo cerca de la pared de la habitación, en el orificio en el que está montado el ventilador.
La eficiencia máxima del ventilador (con ángulos de aspas de 20°) alcanza 0,62. En ángulos de instalación cada vez más pequeños, la eficiencia disminuye ligeramente (a 0,5 a 10° y a 0,58 a 25°).
Por diseño aerodinámico de un ventilador se entiende un conjunto de elementos estructurales básicos dispuestos en una secuencia determinada y que caracterizan la parte de flujo de la máquina por la que pasa el aire. El ventilador VOD11P implementa el diseño aerodinámico que se muestra en la Fig. 7.25 (RK1 + NA + RK2 + SA), es decir El aire es aspirado hacia el ventilador desde el canal 5 a través del colector 6 bajo la acción de fuerzas aerodinámicas que surgen de la rotación de las palas 8 del impulsor RK 1.
Fig.7.25 Diseño aerodinámico del ventilador VOD11P
Al salir de la rueda, el flujo de aire arremolinado golpea las palas 9 de la paleta guía NA1, que la hace girar y la dirige hacia las palas 10 del impulsor de segunda etapa RK2. Al mismo tiempo, se realiza una ligera torsión de la corriente en el NA antes de entrar en el RK2 en el sentido opuesto a la rotación del rotor, lo que ayuda a aumentar la tracción en la segunda rueda. Después de RK2, el flujo ingresa al aparato enderezador SA. Con la ayuda de las palas 11, el SA hace girar el flujo y lo dirige hacia un difusor, hecho en forma de un cono en expansión 14 y una carcasa 13. En el difusor, a lo largo del flujo, el área de la sección transversal abierta aumenta, por lo tanto , la presión de velocidad disminuye y la presión aumenta. Al mismo tiempo, también aumenta la presión estática.
Los impulsores RK1 y RK2 están montados rígidamente en el eje 4, montados en los cojinetes 3 y 12 y reciben rotación del motor 1 a través del acoplamiento 2. El carenado 7 sirve para igualar el flujo de aire aspirado hacia el ventilador.
En la figura 7.26. En la sección se muestra el ventilador VOD11P, que está destinado a la ventilación de explotaciones mineras en áreas mineras y cámaras individuales, y también se utiliza para perforar pozos de minas, en instalaciones de calefacción, en grandes empresas, etc.
El ventilador consta de un rotor - eje 2 con dos impulsores 4 y 10, fijados rígidamente al eje mediante chavetas 3 y anillos de bloqueo. Los impulsores de la primera etapa RK1 y de la segunda etapa RK2 tienen un diseño idéntico, formado por 4 casquillos sobre los que se colocan 12 palas fabricadas en material polimérico. Las palas 8 y 11 se instalan en casquillos especiales, se fijan mediante anillos de resorte espaciadores 6 y se presionan mediante resortes 5 contra el cubo de la rueda. Esta fijación de las aspas permite girarlas manualmente a través de ventanas especiales en la carcasa cuando el ventilador está parado dentro de los ángulos de instalación de 15 - 45 0 para regular el flujo y la presión. La carcasa del ventilador consta de dos partes desmontables, la superior 7 y la inferior 15, fabricadas en acero fundido en forma de cilindro partido.
Los ventiladores son dispositivos diseñados para crear un flujo de aire (en general, gas). La principal tarea que se resuelve con el uso de estos dispositivos en equipos de ventilación, aire acondicionado y tratamiento de aire es la creación en el sistema de conductos de aire de condiciones para el movimiento de masas de aire desde los puntos de entrada a los puntos de emisión o consumidores.
Para un funcionamiento eficiente del equipo, el flujo de aire creado por el ventilador debe superar la resistencia del sistema de conductos de aire provocada por giros de líneas, cambios en su sección transversal, aparición de turbulencias y otros factores.
Como resultado, se produce una caída de presión, que es uno de los indicadores característicos más importantes que influyen en la elección de un ventilador (además, el rendimiento, la potencia, el nivel de ruido, etc. desempeñan un papel importante). Estas características dependen, en primer lugar, del diseño de los dispositivos y de los principios de funcionamiento utilizados.
Todos los diseños de ventiladores se dividen en varios tipos principales:
- Radial (centrífugo);
- Axiales (axiales);
- Diametral (tangencial);
- Diagonal;
- Compacto (refrigeradores)
Ventiladores centrífugos (radiales)
En dispositivos de este tipo, el aire es aspirado a lo largo del eje del impulsor y liberado bajo la influencia de fuerzas centrífugas desarrolladas en la zona de sus palas en dirección radial. El uso de fuerzas centrífugas permitirá el uso de dichos dispositivos en los casos en que se requiera alta presión.
El rendimiento de los ventiladores radiales depende en gran medida del diseño del impulsor y de la forma de las palas (álabes).
En función de esta característica, los impulsores de ventiladores radiales se dividen en dispositivos con palas:
- espalda curvada;
- directo, incluido el rechazado;
- inclinados hacia adelante.
Impulsores con palas curvadas hacia atrás.
Un impulsor de este tipo (B en la figura) se caracteriza por una dependencia significativa del rendimiento de la presión. Por consiguiente, los ventiladores radiales de este tipo son eficaces cuando funcionan en la rama ascendente (izquierda) de la característica. Cuando se utiliza en este modo, se logra un nivel de eficiencia de hasta el 80%. Al mismo tiempo, la geometría de las palas permite conseguir un bajo nivel de ruido de funcionamiento.
La principal desventaja de tales dispositivos es la adhesión de partículas en el aire a la superficie de las palas. Por lo tanto, estos ventiladores no se recomiendan para ambientes contaminados.
Impulsores de palas rectas
En tales impulsores (forma R en la figura), se elimina el peligro de contaminación de la superficie por impurezas contenidas en el aire. Estos dispositivos demuestran una eficiencia de hasta el 55%. Cuando se utilizan aspas rectas curvadas hacia atrás, el rendimiento se acerca al de los dispositivos con aspas curvadas hacia atrás (se logra una eficiencia de hasta el 70%).
Impulsores con palas curvadas hacia adelante.
Para los ventiladores que utilizan este diseño (F en la figura), el efecto de los cambios de presión en el flujo de aire es insignificante.
A diferencia de los impulsores con palas curvadas hacia atrás, la mayor eficiencia de dichos impulsores se logra cuando se opera en la rama derecha (descendente) de la característica, y su nivel es de hasta el 60%. En consecuencia, en igualdad de condiciones, un ventilador con un impulsor tipo F supera a los dispositivos equipados con un impulsor en términos de dimensiones del impulsor y dimensiones totales.
Ventiladores axiales (axiales)
Para tales dispositivos, tanto el flujo de aire de entrada como el de salida se dirigen paralelos al eje de rotación del impulsor del ventilador.
La principal desventaja de estos dispositivos es su baja eficiencia cuando se utiliza la opción de instalación de rotación libre.
Se logra un aumento significativo de la eficiencia encerrando el ventilador en una carcasa cilíndrica. Existen otros métodos para mejorar el rendimiento, como colocar paletas guía directamente detrás del impulsor. Estas medidas permiten alcanzar una eficiencia de los ventiladores axiales del 75% sin el uso de palas guía e incluso del 85% al instalarlas.
ventiladores diagonales
Con un flujo de aire axial es imposible crear un nivel significativo de presión equivalente. Se puede lograr un aumento de la presión estática utilizando fuerzas adicionales para crear un flujo de aire, por ejemplo, fuerzas centrífugas, que actúan en ventiladores radiales.
Los ventiladores diagonales son una especie de híbrido de dispositivos axiales y radiales. En ellos, el aire es aspirado en la dirección que coincide con el eje de rotación. Debido al diseño y disposición de las palas del impulsor, se logra una desviación del flujo de aire de 45 grados.
Por tanto, aparece una componente de velocidad radial en el movimiento de masas de aire. Esto permite lograr un aumento de presión debido a la acción de fuerzas centrífugas. La eficiencia de los dispositivos diagonales puede llegar hasta el 80%.
Ventiladores de flujo cruzado
En dispositivos de este tipo, el flujo de aire siempre se dirige tangencialmente al impulsor.
Esto permite lograr un rendimiento significativo incluso con diámetros de impulsor pequeños. Gracias a estas características, los dispositivos diamétricos se han generalizado en instalaciones compactas como las cortinas de aire.
La eficiencia de los ventiladores que utilizan este principio de funcionamiento alcanza el 65%.
Características aerodinámicas del ventilador.
La característica aerodinámica refleja la dependencia del flujo (rendimiento) del ventilador de la presión.
En él hay un punto de funcionamiento que muestra el caudal actual a un cierto nivel de presión en el sistema.
Características de la red
La red de conductos de aire con diferentes caudales tiene diferente resistencia al movimiento del aire. Es esta resistencia la que determina la presión en el sistema. Esta dependencia se refleja en la característica de la red.
Al construir las características aerodinámicas del ventilador y las características de la red en un único sistema de coordenadas, el punto de funcionamiento del ventilador está en su intersección.
Cálculo de características de la red.
Para construir las características de la red, se utiliza la dependencia.
En esta fórmula:
- dP – presión del ventilador, Pa;
- q – caudal de aire, m3/h o l/min;
- k – coeficiente constante.
- El primer punto correspondiente al punto de funcionamiento del ventilador se representa en la característica aerodinámica. Por ejemplo, funciona a una presión de 250 Pa, lo que genera un flujo de aire de 5.000 metros cúbicos por hora. (punto 1 de la figura).
- La fórmula determina el coeficiente kk = dP/q2. Para el ejemplo considerado, su valor será 0,00001.
- Se seleccionan arbitrariamente varias desviaciones de presión, para las cuales se recalcula el caudal. Por ejemplo, con una desviación de presión de -100 Pa (valor resultante 150 Pa) y +100 Pa (valor resultante 350 Pa), el flujo de aire se calcula mediante la fórmula. serán de 3162 y 516 metros cúbicos por hora respectivamente.
Cada valor de resistencia de la red de conductos tiene su propia característica de red. Están construidos de manera similar.
Como resultado, mientras se mantiene la velocidad de rotación del ventilador, el punto de funcionamiento cambia según la característica aerodinámica. A medida que aumenta la resistencia, el punto de funcionamiento cambia de la posición 1 a la posición 2, lo que provoca una disminución del flujo de aire. Por el contrario, cuando la resistencia disminuye (transición al punto 3a de la línea C), el flujo de aire aumentará.
Por lo tanto, la desviación de la resistencia real del sistema de conductos de aire de la calculada conduce a una discrepancia entre el flujo de aire y los valores de diseño, lo que puede afectar negativamente el rendimiento del sistema en su conjunto. El principal peligro de tal desviación radica en la incapacidad de los sistemas de ventilación para realizar eficazmente las tareas asignadas.
La desviación del flujo de aire del calculado se puede compensar cambiando la velocidad de rotación del ventilador. En este caso se obtiene un nuevo punto de funcionamiento situado en la intersección de la característica de red y la característica aerodinámica de la familia que corresponde a la nueva velocidad de rotación.
En consecuencia, a medida que la resistencia aumente o disminuya, será necesario ajustar la velocidad de rotación para que el punto de operación se desplace a la posición 4 o 5, respectivamente.
En este caso, hay una desviación de la presión de las características calculadas de la red (la magnitud de los cambios se muestra en la figura).
En la práctica, la aparición de tales desviaciones indica que el modo de funcionamiento del ventilador difiere del calculado por razones de máxima eficiencia. Aquellos. La regulación de la velocidad ya sea en la dirección de aumento o disminución conduce a una pérdida de eficiencia del ventilador y del sistema en su conjunto.
Dependencia de la eficiencia del ventilador de las características de la red.
Para simplificar la selección de un ventilador, varias características de la red se basan en sus características aerodinámicas. La mayoría de las veces se utilizan 10 líneas, cuyos números cumplen la condición
L = (dPd/dP)1/2
- L – número de característica de red;
- dPd – presión dinámica, Pa;
- dP – valor de presión total.
En este caso, la eficiencia del ventilador, que está determinada por la relación
- dP – presión total, Pa;
- q – caudal de aire, m3/h;
- P – potencia, W
En este sentido, es de interés comparar la eficiencia de ventiladores radiales con álabes de impulsor curvados hacia adelante y hacia atrás. Para los primeros, el valor máximo de este indicador suele ser mayor que para los segundos. Sin embargo, esta relación se mantiene solo cuando se opera en el área de características de la red correspondientes a caudales más bajos a un valor de presión determinado.
Como se puede ver en la figura, a niveles altos de flujo de aire, los ventiladores curvados hacia atrás requerirán un diámetro de impulsor mayor para lograr la misma eficiencia.
Pérdidas aerodinámicas en la red y reglas para la instalación de ventiladores.
Las características técnicas de los ventiladores corresponden a las especificadas por el fabricante en la documentación técnica si se cumplen los requisitos para su instalación.
La principal es instalar el ventilador en un tramo recto del conducto de aire, y su longitud debe ser al menos una y tres veces el diámetro del ventilador en los lados de succión y descarga, respectivamente.
La violación de esta regla conduce a un aumento de las pérdidas dinámicas y, como consecuencia, a un aumento de la caída de presión. Si esta diferencia aumenta, el flujo de aire puede disminuir significativamente en comparación con los valores calculados.
Muchos factores influyen en el nivel de pérdidas dinámicas, el rendimiento y la eficiencia. Por consiguiente, se deben cumplir otros requisitos al instalar ventiladores.
Lado de succión:
- el ventilador se instala a una distancia de al menos 0,75 diámetros de la pared más cercana;
- la sección transversal del conducto de entrada de aire no debe diferir del diámetro de la abertura de entrada en más de +12 y -8%;
- la longitud del conducto de aire en el lado de entrada de aire debe ser mayor que 1,0 veces el diámetro del ventilador;
- la presencia de obstáculos al paso del flujo de aire (compuertas, ramas, etc.) es inaceptable.
- el cambio en la sección transversal del conducto de aire no debe exceder el 15% y el 7% en la dirección de disminución y aumento, respectivamente;
- la longitud del tramo recto de la tubería en la salida debe ser de al menos 3 diámetros de ventilador;
- Para reducir la resistencia, no se recomienda utilizar curvas en un ángulo de 90 grados (si es necesario girar la línea principal, se deben obtener a partir de dos curvas de 45 grados cada una).
Requisitos específicos de potencia del ventilador
Los altos indicadores de eficiencia energética son uno de los principales requisitos que se aplican en países europeos a todos los equipos, incluidos los sistemas de ventilación de los edificios. Por ello, el Instituto Sueco de Clima Interior (Svenska Inneklimatinsitutet) ha desarrollado un concepto integral de evaluación de la eficiencia de los equipos de ventilación basado en la llamada potencia específica del ventilador.
Este indicador se entiende como la relación entre la eficiencia energética total de todos los ventiladores incluidos en el sistema y el flujo de aire total en los conductos de ventilación del edificio. Cuanto menor sea el valor resultante, mayor será la eficiencia del equipo.
Esta evaluación forma la base de recomendaciones para la compra e instalación de sistemas de ventilación para diversos sectores e industrias. Por lo tanto, para los edificios municipales el valor recomendado no debe exceder 1,5 al instalar sistemas nuevos y 2,0 para equipos después de la renovación.
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