Características aerodinâmicas das pás tangenciais do ventilador. Ushakov, Konstantin Andreevich - Aerodinâmica de ventiladores axiais e elementos de suas estruturas. Exemplo de características do ventilador quando equipado com motor elétrico
As características aerodinâmicas dos ventiladores mostram o fluxo do ventilador dependendo da pressão. Uma determinada pressão corresponde a um determinado fluxo de ar, que é ilustrado pela curva do ventilador.
Figura 28. Características aerodinâmicas do ventilador e da rede
Características da rede
A resistência do sistema de ventilação em várias vazões é exibida no gráfico de características da rede. O ponto de operação do ventilador é o ponto de intersecção da característica da rede e da curva do ventilador. Mostra as características de fluxo para uma determinada rede de dutos.
Cada mudança de pressão no sistema de ventilação dá origem a uma nova característica da rede. Se a pressão aumentar, a característica da rede será semelhante à linha B. Quando a pressão diminuir, a linha do sistema será semelhante à linha C. (Assumindo que o número de rotações do impulsor permanece inalterado).
Figura 29. Mudanças de pressão dão origem a novas curvas de rede
Se a resistência real da rede for representada pela curva B, o ponto de operação muda de 1 para 2. Isto também implica uma diminuição no fluxo de ar. Da mesma forma, o fluxo de ar aumentará se a resistência da rede corresponder à linha C.
Figura 30: Aumentando ou diminuindo a velocidade do ventilador
Para obter um caudal de ar semelhante ao calculado, no primeiro caso (onde a característica da rede corresponde a B) pode simplesmente aumentar a velocidade do ventilador. O ponto de operação (4) estará neste caso localizado na intersecção da característica B da rede e da curva do ventilador para uma velocidade de rotação mais elevada. Da mesma forma, a velocidade do ventilador pode ser reduzida se a característica real da rede corresponder à linha C.
Figura 31. Diferença de pressão em diferentes velocidades de rotação
Em ambos os casos, haverá alguma diferença no desempenho da pressão em relação às características da rede para as quais os cálculos foram realizados, e isso é mostrado como ΔP1 e ΔP2 na figura, respectivamente. Isto significa que o ponto de operação da rede projetada foi selecionado para atingir a eficiência máxima, e cada aumento ou diminuição na velocidade do ventilador resulta em uma redução na eficiência.
Eficiência e características da rede
Para facilitar a seleção de ventiladores, você pode traçar diversas características de rede possíveis em um gráfico de leque e, em seguida, ver entre quais características um determinado tipo de ventilador opera. Se numerarmos as características da rede de 0 a 10, o ventilador soprará livremente (fluxo de ar máximo) na linha 10 e sufocará (fluxo zero) na linha 0. Isso significa que o ventilador na linha 4 do sistema produz 40% do livre fluxo.
Figura 32. Características da rede (0-10) no gráfico em leque
A eficiência do ventilador permanece constante ao longo de toda a característica da rede.
Ventiladores com pás curvadas para trás geralmente têm maior eficiência do que ventiladores com pás curvadas para frente. Mas um nível mais elevado de eficiência destes ventiladores só é alcançável numa área limitada, onde a característica da rede é representada por uma taxa de fluxo mais baixa a uma determinada pressão do que a dos ventiladores com pás curvadas para a frente.
Para obter taxas de fluxo semelhantes às dos ventiladores curvados para frente e, ao mesmo tempo, manter um alto nível de eficiência, você deve selecionar um ventilador curvado para trás maior.
Figura 33. Valores de eficiência para ventiladores centrífugos de tamanho semelhante com pás curvadas para trás e curvadas para frente, respectivamente
Ventiladores de uso geral são usados para operar em ar limpo, cuja temperatura é inferior a 80 graus. Ventiladores especiais resistentes ao calor são projetados para movimentar o ar mais quente. Para trabalhos em ambientes agressivos e explosivos, são produzidos ventiladores especiais anticorrosivos e à prova de explosão. A carcaça e as peças do ventilador anticorrosivo são feitas de materiais que não reagem quimicamente com as substâncias corrosivas do gás transportado. O design à prova de explosão elimina a possibilidade de faíscas dentro da carcaça do ventilador (caixa) e aumento do aquecimento de suas peças durante a operação. Ventiladores de poeira especiais são usados para mover o ar empoeirado. Os tamanhos dos ventiladores são caracterizados por um número que indica o diâmetro do impulsor do ventilador, expresso em decímetros.
De acordo com o princípio de funcionamento, os ventiladores são divididos em centrífugos (radiais) e axiais. Ventiladores centrífugos de baixa pressão criam uma pressão total de até 1000 Pa; ventiladores de média pressão - até 3.000 Pa; e ventiladores de alta pressão desenvolvem pressão de 3.000 Pa a 15.000 Pa.
Os ventiladores centrífugos são fabricados com impulsores de disco e sem disco:
As pás do impulsor são montadas entre dois discos. O disco dianteiro tem a forma de um anel, o traseiro é sólido. As lâminas de uma roda sem disco são fixadas ao cubo. A carcaça espiral de um ventilador centrífugo é instalada em suportes independentes ou em uma carcaça comum ao motor elétrico.
Os ventiladores axiais são caracterizados por alto desempenho, mas baixa pressão, e por isso são amplamente utilizados na ventilação geral para movimentar grandes volumes de ar em baixa pressão. Se o impulsor de um ventilador axial consistir em pás simétricas, o ventilador é reversível.
Diagrama do ventilador axial:
Os ventiladores de telhado são fabricados axiais e radiais; são instalados em telhados e pisos sem telhado de edifícios. O impulsor dos ventiladores de teto axiais e radiais gira em um plano horizontal. Esquemas de operação de ventiladores de teto axiais e radiais (centrífugos) V:
Ventiladores axiais de teto são usados para ventilação de exaustão geral sem rede de dutos de ar. Os ventiladores radiais de teto desenvolvem pressões mais altas, podendo operar tanto sem rede quanto com uma rede de dutos de ar conectados a eles.
Seleção de um ventilador com base nas características aerodinâmicas.
Para cada instalação de sistema de ventilação, aspiração ou transporte pneumático, é selecionado um ventilador individualmente, através de gráficos das características aerodinâmicas de vários ventiladores. Com base na pressão e na vazão de ar de cada gráfico, é encontrado o ponto de operação, que determina a eficiência e a velocidade de rotação do impulsor do ventilador. Comparando a posição do ponto de operação em diferentes características, selecione o ventilador que oferece a maior eficiência em determinados valores de pressão e fluxo de ar.
Exemplo. O cálculo da unidade de ventilação mostrou a perda total de pressão no sistema Hc = 2.000 Pa na vazão de ar necessáriaPs=6000 m³/hora. Selecione um ventilador que possa superar essa resistência da rede e fornecer o desempenho necessário.
Para selecionar um ventilador, sua pressão de projeto é medida com um fator de segurançak=1,1:
Hb = kHc; Nв=1,1·2000=2200 (Pa).
O consumo de ar é calculado tendo em conta todas as aspirações improdutivas.P em = Ps=6000 (m³/hora). Consideremos as características aerodinâmicas de dois números semelhantes de ventiladores, cuja faixa de valores operacionais inclui os valores da pressão de projeto e do fluxo de ar da instalação de ventilação projetada:
Características aerodinâmicas do ventilador 1 e do ventilador 2.
Na intersecção dos valores Pv=2200 Pa e P=6000 m³/hora indica o ponto de operação. A maior eficiência é determinada pela característica do ventilador 2: eficiência = 0,54; velocidade de rotação do impulsorn=2280 rpm; velocidade periférica da borda da rodavocê~42 m/seg.
Velocidade periférica do primeiro impulsor do ventilador (você~38 m/s) é significativamente menor, o que significa que o ruído e a vibração criados por este ventilador serão menores e a confiabilidade operacional da instalação será maior. Às vezes é dada preferência a um ventilador mais lento. Mas a eficiência operacional do ventilador deve ser de pelo menos 0,9 da sua eficiência máxima. Vamos comparar mais duas características aerodinâmicas adequadas para a escolha de um ventilador para a mesma instalação de ventilação:
Características aerodinâmicas do ventilador 3 e do ventilador 4.
A eficiência do ventilador 4 está próxima do máximo (0,59). Velocidade de rotação do seu impulsorn=2250 rpm. A eficiência do terceiro ventilador é um pouco menor (0,575), mas a velocidade de rotação do impulsor é significativamente menor:n=1700 rpm. Se a diferença de eficiência for pequena, o terceiro ventilador é preferível. Se os cálculos de potência do inversor e do motor mostrarem resultados semelhantes para ambos os ventiladores, o ventilador 3 deverá ser selecionado.
Cálculo da potência necessária para acionar o ventilador.
A potência necessária para acionar um ventilador depende da pressão que ele criaHem (Pa), volume de ar movidoPem (m³/seg) e fator de eficiência:
N em = H V ·Q Eficiência V/1000 (kW); Hb = 2.200 Pa; Ph=6000/3600=1,67 m³/seg.
Eficiências dos ventiladores 1, 2, 3 e 4 pré-selecionados de acordo com características aerodinâmicas, respectivamente: 0,49; 0,54; 0,575; 0,59.
Substituindo os valores de pressão, vazão e eficiência na fórmula de cálculo, obtemos os seguintes valores de potência para cada acionamento do ventilador: 7,48 kW, 6,8 kW, 6,37 kW, 6,22 kW.
Cálculo da potência de um motor elétrico para acionar um ventilador.
A potência do motor elétrico depende do tipo de transmissão do eixo do motor para o eixo do ventilador, e é levada em consideração no cálculo pelo coeficiente correspondente (kfaixa). Não há perda de potência quando o impulsor do ventilador é montado diretamente no eixo do motor elétrico, ou seja, a eficiência dessa transmissão é 1. A eficiência de conexão dos eixos do ventilador e do motor elétrico por meio de um acoplamento é de 0,98. Para atingir a velocidade de rotação necessária do impulsor do ventilador, utilizamos um acionamento por correia em V, cuja eficiência é de 0,95. As perdas nos rolamentos são levadas em consideração pelo coeficientekn=0,98. De acordo com a fórmula de cálculo da potência de um motor elétrico:
N el = N V/ k faixa k P
obtemos as seguintes potências: 8,0 kW; 7,3 kW; 6,8 kW; 6,7 kW.
A potência instalada do motor elétrico é medida com fator de segurançakz=1,15 para motores com potência inferior a 5 kW; para motores acima de 5 kWk z = 1,1:
N e = k h· N e-mail
Levando em consideração o fator de segurançakz=1,1 a potência final dos motores elétricos do 1º e 2º ventiladores será de 8,8 kW e 8 kW; para o 3º e 4º 7,5 kW e 7,4 kW. Os dois primeiros ventiladores deveriam ser equipados com motor de 11 kW; para qualquer ventilador do segundo par, a potência de um motor elétrico de 7,5 kW é suficiente. Escolhemos o ventilador 3: pois consome menos energia que os tamanhos 1 ou 2; e como mais de baixa velocidade e operacionalmente confiável em comparação com o ventilador 4.
Os números dos ventiladores e gráficos de características aerodinâmicas no exemplo de seleção de ventiladores são considerados condicionalmente e não se referem a nenhuma marca específica e tamanho padrão. (E eles poderiam.)
Cálculo dos diâmetros das polias de acionamento do ventilador com correia em V.
Um acionamento por correia em V permite selecionar a velocidade de rotação desejada do impulsor instalando polias de diferentes diâmetros no eixo do motor e no eixo de acionamento do ventilador. A relação de transmissão entre a velocidade de rotação do eixo do motor elétrico e a velocidade de rotação do impulsor do ventilador é determinada:nuh/ nV.
As polias de acionamento por correia em V são selecionadas de modo que a relação entre o diâmetro da polia de acionamento do ventilador e o diâmetro da polia no eixo do motor elétrico corresponda à relação das velocidades de rotação:
DV/ Duh= nuh/ nV
A relação entre o diâmetro da polia acionada e o diâmetro da polia motriz é chamada de relação de transmissão por correia.
Exemplo. Selecione polias para acionamento por correia em V de um ventilador com velocidade de rotação do rotor de 1780 rpm, acionado por motor elétrico com potência de 7,5 kW e velocidade de rotação de 1440 rpm. Relação de transmissão:
nuh/ nV=1440/1780=0,8
A velocidade de rotação necessária do impulsor será garantida pelo seguinte equipamento: uma polia em um ventilador com diâmetro 180 milímetros , polia de um motor elétrico com diâmetro 224 milímetros.
Esquemas de uma transmissão por correia em V do ventilador que aumenta e diminui a velocidade de rotação do impulsor:
Figura 7.24. Instalação de ventilador axial TsAGI tipo U.
Arroz. 7.23. Ventilador axial de telhado.
1-grelha de segurança; 2- coletor; 3- corpo; 4- motor elétrico; 5- impulsor; 6- difusor; 7- válvula; 8 guarda-chuva.
Atualmente, já foi iniciada a produção deste ventilador na modificação do telhado (Fig. 7.23). Neste caso, a roda do ventilador gira em um plano horizontal, sendo instalada no eixo de um motor elétrico localizado verticalmente montado em três suportes na carcaça (carcaça).
Toda a instalação está localizada em uma tubulação curta, equipada com grade de segurança no lado da entrada de ar e guarda-chuva no lado da saída.
As unidades são produzidas nos tamanhos venti-cinco nº 4, 5, 6, 8, 10 e 12. Segundo o catálogo, a velocidade circunferencial máxima é de 45 m/seg. A pressão estática máxima desenvolvida atinge 10-11 kg/m2 com eficiência estática 0,31.
Os ventiladores axiais TsAGI tipo U (universais) possuem um design mais complexo. A roda do ventilador consiste em uma bucha de grande diâmetro (0,5 D), nas quais são fixadas 6 ou 12 lâminas ocas. Cada lâmina é rebitada a uma haste, que por sua vez é aparafusada em um vidro especial e fixada com porcas na bucha. As lâminas são giratórias e podem ser instaladas em um ângulo de 10 a 25° em relação ao plano de rotação da roda (Fig. 7.24). A instalação das lâminas no ângulo desejado é feita de acordo com as marcações feitas na superfície lateral da bucha.
A capacidade de alterar os ângulos das pás, ou seja, alterar a geometria da roda, confere versatilidade a este ventilador, uma vez que a pressão que ele desenvolve aumenta com o aumento do ângulo das pás.
O ventilador foi projetado para ser acionado por um motor elétrico por meio de uma correia em V, de forma que a roda do ventilador seja montada em um eixo. O eixo possui dois rolamentos, cujos alojamentos são colocados em suportes em forma de caixa. Cada suporte possui quatro hastes fundidas terminando em pés chatos com furos para parafusos de montagem. Os suportes com hastes e pés formam duas armações nas quais a roda é fixada. A polia motriz está localizada em um cantilever na extremidade do eixo. Atualmente (principalmente para as necessidades da indústria têxtil) são produzidos ventiladores com 12 pás nº 12, 16 e 20. A roda dessas máquinas é muito durável e permite velocidades periféricas de até 80-85. m/seg..
Considerando que a pressão desenvolvida por um ventilador tipo Y depende do ângulo de instalação das pás, um ventilador característico deve ser construído para cada ângulo separadamente. Portanto, para ventiladores tipo U, é dada uma característica universal especial, cobrindo as áreas de operação dos ventiladores em diversas condições.
O desempenho dos três tamanhos de ventiladores varia de 1-6.000 a 100.000 m 3 /h. As pressões desenvolvidas variam de 11 kg/m2(com lâminas instaladas em um ângulo de 10°) até 35-40 kg/m2(ao instalar as lâminas em ângulo.
O motor elétrico que aciona a roda do ventilador geralmente fica localizado no chão próximo à parede da sala, no orifício onde o ventilador está montado.
A eficiência máxima do ventilador (em ângulos de pá de 20°) atinge 0,62. Em ângulos de instalação cada vez maiores, a eficiência diminui ligeiramente (para 0,5 a 10° e para 0,58 a 25°).
O desenho aerodinâmico de um ventilador significa um conjunto de elementos estruturais básicos dispostos em uma determinada sequência e caracterizando a parte de fluxo da máquina por onde passa o ar. O ventilador VOD11P implementa o design aerodinâmico mostrado na Fig. 7.25 (RK1 + NA + RK2 + SA), ou seja, o ar é sugado para dentro do ventilador do canal 5 através do coletor 6 sob a influência de forças aerodinâmicas decorrentes da rotação das pás 8 do impulsor RK 1.
Fig.7.25 Projeto aerodinâmico da ventoinha VOD11P
Ao sair da roda, o fluxo de ar em turbilhão atinge as pás 9 da palheta guia NA1, que o gira e o direciona para as pás 10 do impulsor de segundo estágio RK2. Ao mesmo tempo, uma leve torção do fluxo é realizada no NA antes de entrar no RK2 no sentido oposto à rotação do rotor, o que ajuda a aumentar a tração na segunda roda. Após RK2, o fluxo entra no aparelho de endireitamento SA. Com o auxílio das pás 11, o SA gira o fluxo e o direciona para um difusor, feito em forma de cone expansível 14 e concha 13. No difusor, ao longo do fluxo, a área da seção transversal aberta aumenta, portanto , a pressão da velocidade diminui e a pressão aumenta. Ao mesmo tempo, a pressão estática também aumenta.
Os impulsores RK1 e RK2 são montados rigidamente no eixo 4, montados nos mancais 3 e 12 e recebendo rotação do motor 1 através do acoplamento 2. A carenagem 7 serve para equalizar o fluxo de ar aspirado para o ventilador.
Na Figura 7.26. O ventilador VOD11P é mostrado na seção, que se destina à ventilação de minas em áreas de mineração e câmaras individuais, e também é utilizado para afundar poços de minas, em instalações de aquecimento, em grandes empreendimentos, etc.
O ventilador é composto por um rotor - eixo 2 com dois impulsores 4 e 10, fixados rigidamente ao eixo por meio de chavetas 3 e anéis de travamento. Os impulsores do primeiro estágio RK1 e do segundo estágio RK2 possuem design idêntico, constituídos por 4 buchas nas quais são colocadas 12 pás de material polimérico. As lâminas 8 e 11 são instaladas em soquetes especiais, fixadas com anéis espaçadores de mola 6 e pressionadas pelas molas 5 no cubo da roda. Esta fixação das pás permite girá-las manualmente através de janelas especiais na carcaça quando o ventilador está parado dentro dos ângulos de instalação de 15 - 45 0 para regular a vazão e a pressão. A carcaça do ventilador consiste em duas partes destacáveis, superior 7 e inferior 15, feitas de aço fundido em forma de cilindro bipartido.
Ventiladores são dispositivos projetados para criar fluxo de ar (em geral, gás). A principal tarefa que se resolve com a utilização destes dispositivos em equipamentos de ventilação, ar condicionado e tratamento de ar é a criação de condições no sistema de condutas de ar para a movimentação das massas de ar desde os pontos de entrada até aos pontos de emissão ou consumidores.
Para o funcionamento eficiente do equipamento, o fluxo de ar gerado pelo ventilador deve vencer a resistência do sistema de dutos de ar causada por curvas das linhas, alterações em sua seção transversal, aparecimento de turbulência e outros fatores.
Como resultado, ocorre uma queda de pressão, que é um dos indicadores característicos mais importantes que influenciam a escolha de um ventilador (além disso, desempenho, potência, nível de ruído, etc. desempenham um papel importante). Estas características dependem, em primeiro lugar, do design dos dispositivos e dos princípios de funcionamento utilizados.
Todos os muitos designs de ventiladores são divididos em vários tipos principais:
- Radial (centrífugo);
- Axial (axial);
- Diametral (tangencial);
- Diagonal;
- Compacto (refrigeradores)
Ventiladores centrífugos (radiais)
Em dispositivos deste tipo, o ar é aspirado ao longo do eixo do impulsor e liberado sob a influência de forças centrífugas desenvolvidas na área de suas pás no sentido radial. O uso de forças centrífugas permitirá a utilização de tais dispositivos nos casos em que é necessária alta pressão.
O desempenho dos ventiladores radiais depende em grande parte do projeto do impulsor e do formato das pás (pás).
Com base nesta característica, os impulsores radiais dos ventiladores são divididos em dispositivos com pás:
- costas curvadas;
- direto, inclusive rejeitado;
- curvado para frente.
Impulsores com pás curvadas para trás
Tal impulsor (B na figura) é caracterizado por uma dependência significativa do desempenho da pressão. Conseqüentemente, ventiladores radiais deste tipo são eficazes quando operam no ramo ascendente (esquerdo) da característica. Quando utilizado neste modo, é alcançado um nível de eficiência de até 80%. Ao mesmo tempo, a geometria das lâminas permite atingir um baixo nível de ruído operacional.
A principal desvantagem de tais dispositivos é a adesão de partículas transportadas pelo ar à superfície das lâminas. Portanto, tais ventiladores não são recomendados para ambientes poluídos.
Impulsores de lâmina reta
Nesses impulsores (formato R na figura), o risco de contaminação da superfície por impurezas contidas no ar é eliminado. Tais dispositivos demonstram eficiência de até 55%. Ao usar lâminas retas curvadas para trás, o desempenho se aproxima dos dispositivos com lâminas curvadas para trás (é alcançada uma eficiência de até 70%).
Impulsores com pás curvadas para frente
Para ventiladores que utilizam este projeto (F na figura), o efeito das mudanças de pressão no fluxo de ar é insignificante.
Ao contrário dos impulsores com pás curvadas para trás, a maior eficiência de tais impulsores é alcançada quando operando no ramo direito (descendente) da característica, e seu nível é de até 60%. Conseqüentemente, sendo todas as outras coisas iguais, um ventilador com um impulsor tipo F supera os dispositivos equipados com um impulsor em termos de dimensões do impulsor e dimensões gerais.
Ventiladores axiais (axiais)
Para tais dispositivos, os fluxos de ar de entrada e saída são direcionados paralelamente ao eixo de rotação do impulsor do ventilador.
A principal desvantagem de tais dispositivos é sua baixa eficiência ao usar a opção de instalação de rotação livre.
Um aumento significativo na eficiência é alcançado colocando o ventilador em uma caixa cilíndrica. Existem outros métodos para melhorar o desempenho, como colocar palhetas-guia diretamente atrás do impulsor. Tais medidas permitem atingir uma eficiência dos ventiladores axiais de 75% sem o uso de lâminas guia e até 85% na instalação.
Ventiladores diagonais
Com o fluxo de ar axial é impossível criar um nível significativo de pressão equivalente. Um aumento na pressão estática pode ser alcançado usando forças adicionais para criar um fluxo de ar, por exemplo, forças centrífugas que atuam em ventiladores radiais.
Os ventiladores diagonais são uma espécie de híbrido de dispositivos axiais e radiais. Neles, a sucção do ar é realizada no sentido coincidente com o eixo de rotação. Devido ao design e disposição das pás do impulsor, é alcançada uma deflexão do fluxo de ar de 45 graus.
Assim, um componente radial da velocidade aparece no movimento das massas de ar. Isto permite obter um aumento de pressão devido à ação das forças centrífugas. A eficiência dos dispositivos diagonais pode chegar a 80%.
Ventiladores de fluxo cruzado
Em dispositivos deste tipo, o fluxo de ar é sempre direcionado tangencialmente ao impulsor.
Isto permite que um desempenho significativo seja alcançado mesmo com diâmetros de impulsor pequenos. Graças a estas características, os dispositivos diamétricos tornaram-se difundidos em instalações compactas, como cortinas de ar.
A eficiência dos ventiladores que utilizam este princípio de funcionamento chega a 65%.
Características aerodinâmicas do ventilador
A característica aerodinâmica reflete a dependência do fluxo do ventilador (desempenho) da pressão.
Nele há um ponto de operação que mostra a vazão atual em um determinado nível de pressão no sistema.
Características da rede
A rede de dutos de ar em diferentes vazões tem diferentes resistências ao movimento do ar. É essa resistência que determina a pressão no sistema. Esta dependência é refletida pelas características da rede.
Ao construir as características aerodinâmicas do ventilador e as características da rede em um único sistema de coordenadas, o ponto de operação do ventilador está na sua intersecção.
Cálculo das características da rede
Para construir características de rede, a dependência é usada
Nesta fórmula:
- dP – pressão do ventilador, Pa;
- q – vazão de ar, m³/h ou l/min;
- k – coeficiente constante.
- O primeiro ponto correspondente ao ponto de operação do ventilador é traçado na característica aerodinâmica. Por exemplo, opera a uma pressão de 250 Pa, criando um fluxo de ar de 5.000 metros cúbicos por hora. (ponto 1 na figura).
- A fórmula determina o coeficiente kk = dP/q2 Para o exemplo em consideração, seu valor será 0,00001.
- Vários desvios de pressão são selecionados arbitrariamente para os quais a vazão é recalculada. Por exemplo, com um desvio de pressão de -100 Pa (valor resultante 150 Pa) e +100 Pa (valor resultante 350 Pa), o fluxo de ar calculado pela fórmula será. ser 3.162 e 516 metros cúbicos por hora, respectivamente.
Cada valor de resistência da rede de dutos possui sua própria característica de rede. Eles são construídos de maneira semelhante.
Como resultado, mantendo a velocidade de rotação do ventilador, o ponto de operação muda ao longo da característica aerodinâmica. À medida que a resistência aumenta, o ponto de operação muda da posição 1 para a posição 2, o que provoca uma diminuição no fluxo de ar. Pelo contrário, quando a resistência diminui (transição para o ponto 3a da linha C), o fluxo de ar aumentará.
Assim, o desvio da resistência real do sistema de dutos de ar em relação à calculada leva a uma discrepância entre o fluxo de ar e os valores de projeto, o que pode afetar negativamente o desempenho do sistema como um todo. O principal perigo de tal desvio reside na incapacidade dos sistemas de ventilação de desempenhar eficazmente as tarefas que lhes são atribuídas.
O desvio do fluxo de ar em relação ao calculado pode ser compensado alterando a velocidade de rotação do ventilador. Neste caso, obtém-se um novo ponto de operação, situado na intersecção da característica da rede e da característica aerodinâmica da família que corresponde à nova velocidade de rotação.
Assim, à medida que a resistência aumenta ou diminui, será necessário ajustar a velocidade de rotação para que o ponto de operação se mova para a posição 4 ou 5, respectivamente.
Neste caso, há um desvio de pressão das características calculadas da rede (a magnitude das alterações é mostrada na figura).
Na prática, o aparecimento de tais desvios indica que o modo de funcionamento do ventilador difere daquele que foi calculado por razões de máxima eficiência. Aqueles. a regulação da velocidade tanto no sentido de aumentar quanto de diminuir leva a uma perda de eficiência do ventilador e do sistema como um todo.
Dependência da eficiência do ventilador nas características da rede
Para simplificar a seleção de um ventilador, diversas características da rede são baseadas em suas características aerodinâmicas. Na maioria das vezes, são usadas 10 linhas, cujos números satisfazem a condição
L = (dPd/dP)1/2
- L – número característico da rede;
- dPd – pressão dinâmica, Pa;
- dP – valor da pressão total.
Neste caso, a eficiência do ventilador, que é determinada pela relação
- dP – pressão total, Pa;
- q – vazão de ar, m3/h;
- P – potência, W
A este respeito, é interessante comparar a eficiência de ventiladores radiais com pás de impulsor curvadas para trás e para frente. Para o primeiro, o valor máximo deste indicador é muitas vezes superior ao do segundo. No entanto, esta relação é mantida apenas quando se opera na área de características da rede correspondentes a vazões mais baixas em um determinado valor de pressão.
Como pode ser visto na figura, em níveis elevados de fluxo de ar, os ventiladores curvados para trás exigirão um diâmetro de impulsor maior para atingir eficiência igual.
Perdas aerodinâmicas na rede e regras para instalação de ventiladores
As características técnicas dos ventiladores correspondem às especificadas pelo fabricante na documentação técnica se forem cumpridos os requisitos para a sua instalação.
A principal delas é instalar o ventilador em uma seção reta do duto de ar, e seu comprimento deve ser de pelo menos uma e três vezes o diâmetro do ventilador nos lados de sucção e descarga, respectivamente.
A violação desta regra leva ao aumento das perdas dinâmicas e, consequentemente, ao aumento da queda de pressão. Se esta diferença aumentar, o fluxo de ar pode diminuir significativamente em comparação com os valores calculados.
Muitos fatores influenciam o nível de perdas dinâmicas, desempenho e eficiência. Conseqüentemente, outros requisitos devem ser atendidos ao instalar ventiladores.
Lado de sucção:
- o ventilador é instalado a uma distância de pelo menos 0,75 diâmetro da parede mais próxima;
- a seção transversal do duto de entrada de ar não deve diferir do diâmetro da abertura de entrada em mais de +12 e -8%;
- o comprimento do duto de ar do lado da entrada de ar deve ser maior que 1,0 vezes o diâmetro do ventilador;
- a presença de obstáculos à passagem do fluxo de ar (amortecedores, ramais, etc.) é inaceitável.
- a variação da seção transversal do duto de ar não deve ultrapassar 15% e 7% no sentido de diminuição e aumento, respectivamente;
- o comprimento da seção reta da tubulação na saída deve ser de pelo menos 3 diâmetros de ventilador;
- Para reduzir a resistência, não é recomendado o uso de curvas em ângulo de 90 graus (se for necessário girar a linha principal, devem ser obtidas a partir de duas curvas de 45 graus cada).
Requisitos específicos de energia do ventilador
Altos indicadores de eficiência energética são um dos principais requisitos aplicados em países europeus a todos os equipamentos, incluindo sistemas de ventilação predial. Assim, o Instituto Sueco de Clima Interior (Svenska Inneklimatinsitutet) desenvolveu um conceito de avaliação de eficiência integral para equipamentos de ventilação com base na chamada potência específica do ventilador.
Este indicador é entendido como a relação entre a eficiência energética total de todos os ventiladores incluídos no sistema e o fluxo total de ar nos dutos de ventilação do edifício. Quanto menor o valor resultante, maior será a eficiência do equipamento.
Esta avaliação constitui a base para recomendações para a compra e instalação de sistemas de ventilação para diversos setores e indústrias. Assim, para edifícios municipais o valor recomendado não deve exceder 1,5 na instalação de novos sistemas e 2,0 para equipamentos após reparação.
