Caracteristicile aerodinamice ale palelor tangențiale ale ventilatorului. Ushakov, Konstantin Andreevich - Aerodinamica ventilatoarelor axiale și elementele structurilor lor. Exemplu de caracteristici ale ventilatorului atunci când sunt echipate cu un motor electric
Caracteristicile aerodinamice ale ventilatoarelor arată debitul ventilatorului în funcție de presiune. O anumită presiune corespunde unui anumit debit de aer, care este ilustrat de curba ventilatorului.
Figura 28. Caracteristicile aerodinamice ale ventilatorului și rețelei
Caracteristicile rețelei
Rezistența sistemului de ventilație la diferite debite este afișată pe graficul cu caracteristicile rețelei. Punctul de funcționare a ventilatorului este punctul de intersecție a caracteristicii rețelei și curba ventilatorului. Acesta arată caracteristicile de curgere pentru o anumită rețea de conducte.
Fiecare modificare a presiunii în sistemul de ventilație dă naștere unei noi caracteristici de rețea. Dacă presiunea crește, caracteristica rețelei va fi similară cu linia B. Când presiunea scade, linia sistemului va fi similară cu linia C. (Presupunând că numărul de rotații al rotorului rămâne neschimbat).
Figura 29. Schimbările de presiune dau naștere la noi curbe de rețea
Dacă rezistența reală a rețelei este reprezentată de curba B, punctul de funcționare se schimbă de la 1 la 2. Aceasta implică și o scădere a debitului de aer. În același mod, debitul de aer va crește dacă rezistența rețelei corespunde liniei C.
Figura 30: Creșterea sau scăderea vitezei ventilatorului
Pentru a obține un debit de aer similar cu cel calculat, în primul caz (unde caracteristica rețelei corespunde lui B) puteți pur și simplu să creșteți viteza ventilatorului. Punctul de funcționare (4) va fi apoi situat la intersecția caracteristicii rețelei B și curba ventilatorului pentru o viteză de rotație mai mare. De asemenea, viteza ventilatorului poate fi redusă dacă caracteristica reală a rețelei corespunde liniei C.
Figura 31. Diferența de presiune la diferite viteze de rotație
În ambele cazuri, va exista o oarecare diferență în performanța presiunii față de caracteristicile rețelei pentru care au fost efectuate calculele, iar aceasta este prezentată ca ΔР1 și, respectiv, ΔР2 în figură. Aceasta înseamnă că punctul de operare pentru rețeaua de proiectare a fost selectat pentru a obține o eficiență maximă, iar fiecare creștere sau scădere a vitezei ventilatorului are ca rezultat o reducere a eficienței.
Eficiența și caracteristicile rețelei
Pentru a ușura selecția ventilatorului, puteți reprezenta mai multe caracteristici posibile ale rețelei pe un grafic al ventilatorului și apoi puteți vedea între ce caracteristici operează un anumit tip de ventilator. Dacă numerotăm caracteristicile rețelei de la 0 la 10, ventilatorul va sufla liber (debit maxim de aer) pe linia 10, iar sufocare (debit zero) pe linia 0. Aceasta înseamnă că ventilatorul de pe linia 4 de sistem produce 40% din debitul liber. curgere.
Figura 32. Caracteristicile rețelei (0-10) pe graficul ventilatorului
Eficiența ventilatorului rămâne constantă de-a lungul întregii caracteristici a rețelei.
Ventilatoarele cu palete curbate înapoi au adesea o eficiență mai mare decât ventilatoarele cu palete curbate înainte. Dar un nivel mai ridicat de eficiență al acestor ventilatoare este realizabil doar într-o zonă limitată, unde caracteristica rețelei este reprezentată de un debit mai mic la o presiune dată decât cel al ventilatoarelor cu palete curbate înainte.
Pentru a obține debite similare cu cele ale ventilatoarelor curbate înainte, menținând în același timp un nivel ridicat de eficiență, trebuie să selectați un ventilator curbat înapoi mai mare.
Figura 33. Valori de eficiență pentru ventilatoare centrifuge de dimensiuni similare cu pale curbate înapoi și, respectiv, curbate înainte
Ventilatoarele de uz general sunt folosite pentru a funcționa în aer curat, a cărui temperatură este mai mică de 80 de grade. Ventilatoarele speciale rezistente la căldură sunt proiectate pentru a mișca aerul mai fierbinte. Pentru lucrul în medii agresive și explozive, sunt produse ventilatoare speciale anticorozive și anti-explozie. Carcasa și părțile ventilatorului anticoroziv sunt realizate din materiale care nu reacționează chimic cu substanțele corozive din gazul transportat. Designul rezistent la explozie elimină posibilitatea formării de scântei în interiorul carcasei ventilatorului (carcasa) și încălzirea sporită a pieselor sale în timpul funcționării. Ventilatoarele speciale de praf sunt folosite pentru a deplasa aerul praf. Dimensiunile ventilatorului sunt caracterizate printr-un număr care indică diametrul rotorului ventilatorului, exprimat în decimetri.
Conform principiului de funcționare, ventilatoarele sunt împărțite în centrifuge (radiale) și axiale. Ventilatoarele centrifugale de joasă presiune creează o presiune totală de până la 1000 Pa; ventilatoare de medie presiune - până la 3000 Pa; iar ventilatoarele de înaltă presiune dezvoltă presiune de la 3000 Pa la 15000 Pa.
Ventilatoarele centrifuge sunt fabricate cu rotoare disc și fără disc:
Paletele rotorului sunt montate între două discuri. Discul din față este sub formă de inel, cel din spate este solid. Lamele unei roți fără disc sunt atașate de butuc. Carcasa spirală a unui ventilator centrifugal este instalată pe suporturi independente, sau pe un cadru comun cu motorul electric.
Ventilatoarele axiale se caracterizează prin performanță ridicată, dar presiune scăzută și, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în ventilația generală pentru a deplasa volume mari de aer la presiune scăzută. Dacă rotorul unui ventilator axial este format din palete simetrice, atunci ventilatorul este reversibil.
Diagrama ventilatorului axial:
Ventilatoarele de acoperiș sunt fabricate axiale și radiale; instalate pe acoperișuri și pe podelele fără acoperiș ale clădirilor. Rotorul ventilatoarelor de acoperiș axiale și radiale se rotește într-un plan orizontal. Scheme de funcționare ale ventilatoarelor de acoperiș axiale și radiale (centrifuge). V:
Ventilatoarele axiale de acoperiș sunt utilizate pentru ventilația generală de evacuare fără o rețea de canale de aer. Ventilatoarele radiale de acoperiș dezvoltă presiuni mai mari, astfel încât pot funcționa atât fără rețea, cât și cu o rețea de conducte de aer conectate la ele.
Alegerea unui ventilator pe baza caracteristicilor aerodinamice.
Pentru fiecare sistem de ventilație, aspirație sau instalație de transport pneumatic, un ventilator este selectat individual, folosind grafice ale caracteristicilor aerodinamice ale mai multor ventilatoare. Pe baza presiunii și a debitului de aer din fiecare grafic, se găsește punctul de funcționare, care determină eficiența și viteza de rotație a rotorului ventilatorului. Comparând poziția punctului de funcționare pe diferite caracteristici, selectați ventilatorul care oferă cea mai mare eficiență la valori date de presiune și debit de aer.
Exemplu. Calculul unității de ventilație a arătat pierderea totală de presiune în sistem Hc = 2000 Pa la debitul de aer necesarQs=6000 m³/oră. Selectați un ventilator care poate depăși această rezistență a rețelei și oferă performanța necesară.
Pentru a selecta un ventilator, presiunea de proiectare a acestuia este luată cu un factor de siguranțăk=1,1:
Hb= kHc; Нв=1,1·2000=2200 (Pa).
Consumul de aer este calculat luând în considerare toate aspirațiile neproductive.Q in= Qs=6000 (m³/oră). Să luăm în considerare caracteristicile aerodinamice ale două numere similare de ventilatoare, al căror interval de valori de funcționare include valorile presiunii de proiectare și ale debitului de aer al instalației de ventilație proiectate:
Caracteristicile aerodinamice ale ventilatorului 1 și ventilatorului 2.
La intersecția valorilor Pv=2200 Pa și Q=6000 m³/oră indică punctul de funcționare. Randamentul maxim este determinat de caracteristica ventilatorului 2: randament = 0,54; viteza de rotație a rotoruluin=2280 rpm; viteza periferică a marginii roțiiu~42 m/sec.
Viteza periferică a primului rotor al ventilatorului (u~38 m/sec) este semnificativ mai mic, ceea ce înseamnă că zgomotul și vibrațiile create de acest ventilator vor fi mai mici, iar fiabilitatea de funcționare a instalației va fi mai mare. Uneori, se preferă un ventilator mai lent. Dar eficiența de funcționare a ventilatorului trebuie să fie de cel puțin 0,9 din randamentul său maxim. Să comparăm încă două caracteristici aerodinamice care sunt potrivite pentru alegerea unui ventilator pentru aceeași instalație de ventilație:
Caracteristicile aerodinamice ale ventilatorului 3 și ventilatorului 4.
Eficiența ventilatorului 4 este aproape de maxim (0,59). Viteza de rotație a rotorului săun=2250 rpm. Eficiența celui de-al treilea ventilator este puțin mai mică (0,575), dar viteza de rotație a rotorului este semnificativ mai mică:n=1700 rpm. Dacă diferența de eficiență este mică, al 3-lea ventilator este de preferat. În cazul în care calculele de putere ale variatorului și ale motorului arată rezultate similare pentru ambele ventilatoare, trebuie selectat ventilatorul 3.
Calculul puterii necesare pentru a antrena ventilatorul.
Puterea necesară pentru a antrena un ventilator depinde de presiunea pe care o creeazăHîn (Pa), volumul de aer mutatQîn (m³/sec) și factor de eficiență:
N in= H V · Î randament V/1000·(kW); Hb=2200 Pa; Qh=6000/3600=1,67 m³/sec.
Eficiente ale ventilatoarelor 1, 2, 3 si 4 preselectate in functie de caracteristicile aerodinamice, respectiv: 0,49; 0,54; 0,575; 0,59.
Înlocuind valorile de presiune, debit și eficiență în formula de calcul, obținem următoarele valori de putere pentru fiecare antrenare a ventilatorului: 7,48 kW, 6,8 kW, 6,37 kW, 6,22 kW.
Calculul puterii motorului electric pentru a antrena un ventilator.
Puterea motorului electric depinde de tipul de transmisie a acestuia de la arborele motorului la arborele ventilatorului și este luată în considerare la calcul de coeficientul corespunzător (kBANDĂ). Nu există pierderi de putere atunci când rotorul ventilatorului este montat direct pe arborele motorului electric, adică eficiența unei astfel de transmisii este de 1. Eficiența conectării ventilatorului și arborilor motorului electric folosind un cuplaj este de 0,98. Pentru a obține viteza de rotație necesară a rotorului ventilatorului, folosim o transmisie cu curele trapezoidale, a cărei eficiență este de 0,95. Pierderile la rulmenți sunt luate în considerare de coeficientkn=0,98. Conform formulei de calcul a puterii unui motor electric:
N el= N V/ k BANDĂ k P
obținem următoarele puteri: 8,0 kW; 7,3 kW; 6,8 kW; 6,7 kW.
Puterea instalată a motorului electric este luată cu un factor de siguranțăkz=1,15 pentru motoarele cu putere mai mică de 5 kW; pentru motoare de peste 5 kWk z=1,1:
N y= k h· N e-mail
Ținând cont de factorul de siguranțăkz=1,1 puterea finală a motoarelor electrice pentru ventilatoarele 1 și 2 va fi de 8,8 kW și 8 kW; pentru 3 și 4 7,5 kW și 7,4 kW. Primele două ventilatoare ar trebui să fie echipate cu un motor de 11 kW pentru orice ventilator din a doua pereche, puterea unui motor electric de 7,5 kW este suficientă. Alegem ventilatorul 3: deoarece consumă mai puțin energie decât mărimile 1 sau 2; și ca fiind mai de viteză redusă și mai fiabil din punct de vedere operațional în comparație cu ventilatorul 4.
Numerele ventilatoarelor și graficele caracteristicilor aerodinamice din exemplul de selecție a ventilatorului sunt luate în mod condiționat și nu se referă la nicio marcă specifică și dimensiune standard. (Și ei ar putea.)
Calculul diametrelor scripetelor de antrenare a ventilatorului curea trapezoidale.
O transmisie cu curele trapezoidale vă permite să selectați viteza dorită de rotație a rotorului instalând scripete de diferite diametre pe arborele motorului și pe arborele de antrenare a ventilatorului. Raportul de transmisie dintre viteza de rotație a arborelui motorului electric și viteza de rotație a rotorului ventilatorului este determinat:nuh/ nV.
Scripetele de antrenare a curelei trapezoidale sunt selectate astfel încât raportul dintre diametrul scripetei de antrenare a ventilatorului și diametrul scripetei de pe arborele motorului electric să corespundă raportului dintre vitezele de rotație:
DV/ Duh= nuh/ nV
Raportul dintre diametrul scripetelui condus și diametrul scripetei antrenare se numește raport de transmisie prin curea.
Exemplu. Selectați scripeți pentru o transmisie cu curele trapezoidale a unui ventilator cu o viteză de rotație a rotorului de 1780 rpm, acționat de un motor electric cu o putere de 7,5 kW și o viteză de rotație de 1440 rpm. Raport de transmisie:
nuh/ nV=1440/1780=0,8
Viteza necesară de rotație a rotorului va fi asigurată de următoarele echipamente: un scripete pe un ventilator cu un diametru 180 mm , scripete pe un motor electric cu un diametru 224 mm.
Scheme ale unei transmisii cu curele trapezoidale ale ventilatorului care crește și scade viteza de rotație a rotorului:
Figura 7.24. Instalarea unui ventilator axial TsAGI tip U.
Orez. 7.23. Ventilator axial de acoperiș.
1-gritar de siguranta; 2- colector; 3- corp; 4- motor electric; 5- rotor; 6- difuzor; 7- supapa; 8-umbrela.
În prezent, a început producția acestui ventilator în modificarea acoperișului (Fig. 7.23). În acest caz, roata ventilatorului se rotește în plan orizontal, fiind instalată pe arborele unui motor electric amplasat vertical montat pe trei bretele în carcasă (carcasă).
Întreaga instalație este situată într-o conductă scurtă, echipată cu o grilă de siguranță pe partea de intrare a aerului și o umbrelă pe partea de evacuare.
Unitățile sunt produse în venti-cinci dimensiuni Nr. 4, 5, 6, 8, 10 și 12. Conform catalogului, viteza maximă circumferențială este de 45 m/sec. Presiunea statică maximă dezvoltată ajunge la 10-11 kg/m2 la randament static 0,31.
Ventilatoarele axiale TsAGI tip U (universale) au un design mai complex. Roata ventilatorului constă dintr-o bucșă cu diametru mare (0,5 D), pe care sunt fixate 6 sau 12 lame goale. Fiecare lamă este nituită pe o tijă, care, la rândul său, este înșurubată într-o sticlă specială și fixată cu piulițe în manșon. Lamele sunt rotative și pot fi instalate la un unghi de la 10 la 25° față de planul de rotație al roții (Fig. 7.24). Instalarea lamelor la unghiul necesar se efectuează conform marcajelor făcute pe suprafața laterală a bucșei.
Capacitatea de a schimba unghiurile paletelor, adică de a schimba geometria roții, conferă acestui ventilator versatilitate, deoarece presiunea pe care o dezvoltă crește odată cu creșterea unghiului palelor.
Ventilatorul este proiectat pentru a fi antrenat de un motor electric prin intermediul unei curele trapezoidale, astfel încât roata ventilatorului este montată pe un arbore. Arborele are doi lagăre, ale căror carcase sunt plasate în suporturi în formă de cutie. Fiecare suport are patru tije turnate care se termină în picioare plate cu găuri pentru șuruburi de montare. Suporturile cu tije și picioare formează două cadre pe care se ține roata. Rola de antrenare este amplasată într-un cantilever la capătul arborelui. In prezent (in principal pentru nevoile industriei textile) se produc ventilatoare cu 12 pale Nr. 12, 16 si 20 Roata acestor masini este foarte rezistenta si permite viteze periferice de pana la 80-85 m/sec..
Avand in vedere ca presiunea dezvoltata de un ventilator de tip Y depinde de unghiul de instalare al palelor, trebuie construit un ventilator caracteristic pentru fiecare unghi separat. Prin urmare, pentru ventilatoarele de tip U se acordă o caracteristică universală specială, acoperind zonele de funcționare a ventilatorului în diferite condiții.
Performanța celor trei dimensiuni de ventilatoare variază de la 1-6000 la 100.000 m 3 /h. Presiunile dezvoltate variază de la 11 kg/m2(cu lamele instalate la un unghi de 10°) până la 35-40 kg/m2(când instalați lamele în unghi.
Motorul electric care actioneaza roata ventilatorului se afla de obicei pe podea langa peretele incaperii, in gaura in care este montat ventilatorul.
Eficiența maximă a ventilatorului (la unghiuri ale palelor de 20°) ajunge la 0,62. La unghiuri de instalare mai mici și mai mari, eficiența scade ușor (la 0,5 la 10° și la 0,58 la 25°).
Designul aerodinamic al unui ventilator înseamnă un set de elemente structurale de bază dispuse într-o anumită secvență și care caracterizează partea de curgere a mașinii prin care trece aerul. Ventilatorul VOD11P implementează designul aerodinamic prezentat în Fig. 7.25 (RK1 + NA + RK2 + SA), adică. aerul este aspirat în ventilator din canalul 5 prin colectorul 6 sub influența forțelor aerodinamice care decurg din rotația palelor 8 ale rotorului RK 1.
Fig.7.25 Design aerodinamic al ventilatorului VOD11P
La părăsirea roții, fluxul de aer învolburat lovește paletele 9 ale paletei de ghidare NA1, care o învârte și o direcționează către paletele 10 ale rotorului RK2 din a doua treaptă. În același timp, în NA se efectuează o ușoară răsucire a fluxului înainte de a intra în RK2 în direcția opusă rotației rotorului, ceea ce ajută la creșterea tracțiunii pe a doua roată. După RK2, fluxul intră în aparatul de îndreptat SA. Cu ajutorul lamelor 11, SA învârte fluxul și îl direcționează într-un difuzor, realizat sub forma unui con de expansiune 14 și a unei carcase 13. În difuzor, de-a lungul fluxului, aria secțiunii transversale deschise crește, prin urmare , presiunea vitezei scade, iar presiunea crește. În același timp, crește și presiunea statică.
Rotoarele RK1 și RK2 sunt montate rigid pe arborele 4, montate în lagărele 3 și 12 și primesc rotație de la motorul 1 prin cuplajul 2. Carenul 7 servește la egalizarea fluxului de aer aspirat în ventilator.
În fig. 7.26. Ventilatorul VOD11P este prezentat în secțiune, care este destinat pentru ventilarea lucrărilor miniere din zonele miniere și camere individuale și este, de asemenea, utilizat la scufundarea puțurilor de mine, în instalații de încălzire, la întreprinderi mari etc.
Ventilatorul este format dintr-un rotor - arbore 2 cu două rotoare 4 și 10, fixate rigid de arbore cu ajutorul cheilor 3 și inelelor de blocare. Rotoarele primei trepte RK1 și ale celei de-a doua trepte RK2 au un design identic, constând din 4 bucșe pe care sunt așezate 12 pale din material polimeric. Lamele 8 și 11 sunt instalate în prize speciale, fixate cu ajutorul inelelor arc distanțiere 6 și presate de arcurile 5 pe butucul roții. Această fixare a paletelor vă permite să le rotiți manual prin ferestre speciale din carcasă atunci când ventilatorul este oprit în unghiurile de instalare de 15 - 45 0 pentru a regla debitul și presiunea. Carcasa ventilatorului este formată din două părți detașabile, superioară 7 și inferioară 15, realizate din oțel turnat sub forma unui cilindru despicat.
Ventilatoarele sunt dispozitive concepute pentru a crea un flux de aer (în general, gaz). Sarcina principală care se rezolvă cu utilizarea acestor dispozitive în echipamentele de ventilație, climatizare și tratare a aerului este crearea în sistemul de conducte de aer a condițiilor pentru deplasarea maselor de aer de la punctele de admisie la punctele de emisie sau consumatori.
Pentru o funcționare eficientă a echipamentului, debitul de aer creat de ventilator trebuie să învingă rezistența sistemului de conducte de aer cauzată de rotațiile liniilor, modificările secțiunii lor transversale, apariția turbulențelor și alți factori.
Ca urmare, are loc o cădere de presiune, care este unul dintre cei mai importanți indicatori caracteristici care influențează alegerea unui ventilator (pe lângă acesta, performanța, puterea, nivelul de zgomot etc. joacă un rol major). Aceste caracteristici depind, în primul rând, de proiectarea dispozitivelor și de principiile de funcționare utilizate.
Toate modelele de ventilatoare sunt împărțite în mai multe tipuri principale:
- Radial (centrifugal);
- Axial (axial);
- Diametral (tangențial);
- Diagonală;
- Compact (racitoare)
Ventilatoare centrifuge (radiale).
În dispozitivele de acest tip, aerul este aspirat de-a lungul axei rotorului și eliberat sub influența forțelor centrifuge dezvoltate în zona palelor sale în direcția radială. Utilizarea forțelor centrifuge va permite utilizarea unor astfel de dispozitive în cazurile în care este necesară o presiune ridicată.
Performanța ventilatoarelor radiale depinde în mare măsură de designul rotorului și de forma palelor (lamele).
Pe baza acestei caracteristici, rotoarele radiale ale ventilatorului sunt împărțite în dispozitive cu palete:
- spate curbat;
- direct, inclusiv respins;
- aplecat înainte.
Rotoare cu palete curbate înapoi
Un astfel de rotor (B în figură) se caracterizează printr-o dependență semnificativă a performanței de presiune. În consecință, ventilatoarele radiale de acest tip sunt eficiente atunci când funcționează pe ramura ascendentă (stânga) a caracteristicii. Când este utilizat în acest mod, se atinge un nivel de eficiență de până la 80%. În același timp, geometria lamelor face posibilă atingerea unui nivel scăzut de zgomot de funcționare.
Principalul dezavantaj al unor astfel de dispozitive este aderența particulelor în aer la suprafața lamelor. Prin urmare, astfel de ventilatoare nu sunt recomandate pentru mediile poluate.
Rotoare cu palete drepte
În astfel de rotoare (forma R în figură), riscul de contaminare a suprafeței cu impuritățile conținute în aer este eliminat. Astfel de dispozitive demonstrează o eficiență de până la 55%. La utilizarea lamelor drepte curbate înapoi, performanța se apropie de cea a dispozitivelor cu lame curbate înapoi (se atinge eficiența de până la 70%).
Rotoare cu palete curbate înainte
Pentru ventilatoarele care folosesc acest design (F în figură), efectul modificărilor de presiune asupra fluxului de aer este neglijabil.
Spre deosebire de rotoarele cu palete curbate înapoi, cea mai mare eficiență a unor astfel de rotoare este obținută atunci când funcționează pe ramura dreaptă (descrescătoare) a caracteristicii, iar nivelul acesteia este de până la 60%. În consecință, toate celelalte lucruri fiind egale, un ventilator cu un rotor de tip F depășește dispozitivele echipate cu un rotor în ceea ce privește dimensiunile rotorului și dimensiunile totale generale.
Ventilatoare axiale (axiale).
Pentru astfel de dispozitive, atât fluxurile de aer de intrare, cât și de ieșire sunt direcționate paralel cu axa de rotație a rotorului ventilatorului.
Principalul dezavantaj al unor astfel de dispozitive este eficiența lor scăzută atunci când se utilizează opțiunea de instalare cu rotație liberă.
O creștere semnificativă a eficienței este obținută prin închiderea ventilatorului într-o carcasă cilindrică. Există și alte metode de îmbunătățire a performanței, cum ar fi plasarea paletelor de ghidare direct în spatele rotorului. Astfel de măsuri fac posibilă obținerea unei eficiențe a ventilatoarelor axiale de 75% fără utilizarea paletelor de ghidare și chiar de 85% la instalarea acestora.
Ventilatoare diagonale
Cu fluxul de aer axial este imposibil să se creeze un nivel semnificativ de presiune echivalentă. O creștere a presiunii statice poate fi realizată prin utilizarea unor forțe suplimentare pentru a crea un flux de aer, de exemplu, forțele centrifuge, care acționează în ventilatoarele radiale.
Ventilatoarele diagonale sunt un fel de hibrid de dispozitive axiale și radiale. În ele, aspirația aerului se realizează într-o direcție care coincide cu axa de rotație. Datorită designului și aranjamentului paletelor rotorului, se realizează o deviere a fluxului de aer de 45 de grade.
Astfel, în mișcarea maselor de aer apare o componentă de viteză radială. Acest lucru face posibilă obținerea unei creșteri a presiunii datorită acțiunii forțelor centrifuge. Eficiența dispozitivelor diagonale poate fi de până la 80%.
Ventilatoare cu flux încrucișat
La dispozitivele de acest tip, fluxul de aer este întotdeauna direcționat tangențial la rotor.
Acest lucru permite obținerea unor performanțe semnificative chiar și cu diametre mici ale rotorului. Datorită acestor caracteristici, dispozitivele diametrale au devenit larg răspândite în instalațiile compacte precum perdele de aer.
Eficiența ventilatoarelor folosind acest principiu de funcționare ajunge la 65%.
Caracteristicile aerodinamice ale ventilatorului
Caracteristica aerodinamică reflectă dependența debitului (performanței) ventilatorului de presiune.
Există un punct de funcționare pe acesta, care arată debitul curent la un anumit nivel de presiune din sistem.
Caracteristicile rețelei
Rețeaua de conducte de aer la debite diferite are rezistență diferită la mișcarea aerului. Această rezistență este cea care determină presiunea din sistem. Această dependență este reflectată de caracteristica rețelei.
Atunci când se construiesc caracteristicile aerodinamice ale ventilatorului și caracteristicile rețelei într-un singur sistem de coordonate, punctul de funcționare al ventilatorului se află la intersecția lor.
Calculul caracteristicilor rețelei
Pentru a construi caracteristicile rețelei, se utilizează dependența
In aceasta formula:
- dP – presiunea ventilatorului, Pa;
- q – debit de aer, m/h sau l/min cubi;
- k – coeficient constant.
- Primul punct corespunzător punctului de funcționare a ventilatorului este reprezentat grafic pe caracteristica aerodinamică. De exemplu, funcționează la o presiune de 250 Pa, creând un flux de aer de 5000 de metri cubi pe oră. (punctul 1 din figură).
- Formula determină coeficientul kk = dP/q2 Pentru exemplul luat în considerare, valoarea acestuia va fi 0,00001.
- Sunt selectate aleatoriu mai multe abateri de presiune pentru care debitul este recalculat De exemplu, cu o abatere de presiune de -100 Pa (valoarea rezultată 150 Pa) și +100 Pa (valoarea rezultată 350 Pa), debitul de aer calculat prin formulă va fi. fie 3162, respectiv 516 metri cubi pe oră.
Fiecare valoare a rezistenței rețelei de conducte are propria caracteristică de rețea. Sunt construite într-un mod similar.
Ca rezultat, menținând viteza de rotație a ventilatorului, punctul de funcționare se deplasează de-a lungul caracteristicii aerodinamice. Pe măsură ce rezistența crește, punctul de funcționare se schimbă din poziția 1 în poziția 2, ceea ce determină o scădere a fluxului de aer. Dimpotrivă, când rezistența scade (trecerea la punctul 3a al liniei C), debitul de aer va crește.
Astfel, abaterea rezistenței reale a sistemului de conducte de aer față de cea calculată duce la o discrepanță între debitul de aer și valorile de proiectare, ceea ce poate afecta negativ performanța sistemului în ansamblu. Principalul pericol al unei astfel de abateri constă în incapacitatea sistemelor de ventilație de a-și îndeplini în mod eficient sarcinile atribuite.
Abaterea debitului de aer de la cel calculat poate fi compensată prin modificarea vitezei de rotație a ventilatorului. În acest caz, se obține un nou punct de funcționare, situat la intersecția caracteristicii rețelei și a caracteristicii aerodinamice din familia care corespunde noii viteze de rotație.
În consecință, pe măsură ce rezistența crește sau scade, va fi necesar să se regleze viteza de rotație astfel încât punctul de operare să se deplaseze în poziția 4 sau, respectiv, 5.
În acest caz, există o abatere a presiunii de la caracteristicile calculate ale rețelei (mărimea modificărilor este prezentată în figură).
În practică, apariția unor astfel de abateri indică faptul că modul de funcționare al ventilatorului diferă de cel care a fost calculat din motive de eficiență maximă. Acestea. reglarea vitezei fie în direcția de creștere, fie de scădere duce la o pierdere a eficienței ventilatorului și a sistemului în ansamblu.
Dependența eficienței ventilatorului de caracteristicile rețelei
Pentru a simplifica selecția unui ventilator, mai multe caracteristici de rețea se bazează pe caracteristicile sale aerodinamice. Cel mai adesea, se folosesc 10 linii, ale căror numere satisfac condiția
L = (dPd / dP)1/2
- L – numărul caracteristic al rețelei;
- dPd – presiune dinamică, Pa;
- dP – valoarea presiunii totale.
În acest caz, eficiența ventilatorului, care este determinată de raport
- dP – presiunea totală, Pa;
- q – debitul de aer, mc/h;
- P – putere, W
În acest sens, este interesant să se compare eficiența ventilatoarelor radiale cu palete de rotor curbate înapoi și înainte. Pentru primul, valoarea maximă a acestui indicator este adesea mai mare decât pentru cel din urmă. Cu toate acestea, această relație este menținută numai atunci când funcționează în zona caracteristicilor rețelei corespunzătoare unor debite mai mici la o anumită valoare a presiunii.
După cum se poate observa din figură, la niveluri ridicate de debit de aer, ventilatoarele curbate înapoi vor necesita un diametru mai mare al rotorului pentru a obține o eficiență egală.
Pierderi aerodinamice în rețea și reguli de instalare a ventilatoarelor
Caracteristicile tehnice ale ventilatoarelor corespund celor specificate de producător în documentația tehnică dacă sunt îndeplinite cerințele pentru instalarea acestora.
Principalul este să instalați ventilatorul pe o secțiune dreaptă a conductei de aer, iar lungimea acestuia ar trebui să fie de cel puțin una, respectiv de trei ori diametrul ventilatorului pe partea de aspirație și, respectiv, de refulare.
Încălcarea acestei reguli duce la o creștere a pierderilor dinamice și, în consecință, la o creștere a căderii de presiune. Dacă această diferență crește, debitul de aer poate scădea semnificativ în comparație cu valorile calculate.
Mulți factori influențează nivelul pierderilor dinamice, performanța și eficiența. În consecință, alte cerințe trebuie îndeplinite la instalarea ventilatoarelor.
Partea de aspirare:
- ventilatorul este instalat la o distanță de cel puțin 0,75 diametre de cel mai apropiat perete;
- secțiunea transversală a conductei de aer de admisie nu trebuie să difere de diametrul deschiderii de admisie cu mai mult de +12 și -8%;
- lungimea conductei de aer pe partea de admisie a aerului trebuie să fie mai mare de 1,0 ori diametrul ventilatorului;
- prezența obstacolelor în calea trecerii fluxului de aer (amortizoare, ramuri etc.) este inacceptabilă.
- modificarea secțiunii transversale a conductei de aer nu trebuie să depășească 15% și, respectiv, 7% în direcția de scădere și, respectiv, de creștere;
- lungimea secțiunii drepte a conductei la ieșire trebuie să fie de cel puțin 3 diametre ale ventilatorului;
- Pentru a reduce rezistența, nu se recomandă folosirea curbelor la un unghi de 90 de grade (dacă este necesară întoarcerea liniei principale, acestea ar trebui să fie obținute din două coturi de 45 de grade fiecare).
Cerințe specifice de putere a ventilatorului
Indicatorii de eficiență energetică ridicată sunt una dintre principalele cerințe care se aplică în tari europene la toate echipamentele, inclusiv la sistemele de ventilație ale clădirilor. În consecință, Institutul Suedez pentru Clima Interioară (Svenska Inneklimatinsitutet) a dezvoltat un concept de evaluare integrală a eficienței pentru echipamentele de ventilație bazat pe așa-numita putere specifică a ventilatorului.
Acest indicator este înțeles ca raportul dintre eficiența energetică totală a tuturor ventilatoarelor incluse în sistem și debitul total de aer din conductele de ventilație ale clădirii. Cu cât valoarea rezultată este mai mică, cu atât eficiența echipamentului este mai mare.
Această evaluare stă la baza recomandărilor pentru achiziționarea și instalarea sistemelor de ventilație pentru diverse sectoare și industrii. Deci pentru clădirile municipale valoarea recomandată nu trebuie să depășească 1,5 la instalarea sistemelor noi și 2,0 pentru echipamente după renovare.
