Аеродинамічні характеристики лопат тангенціального вентилятора. Ушаков, Костянтин Андрійович - Аеродинаміка осьових вентиляторів та елементи їх конструкцій. Приклад характеристики вентилятора при комплектації електродвигуном
Аеродинамічні характеристики вентиляторів показують витрату вентиляторів залежно від тиску. Певний тиск відповідає певній витраті повітря, яка проілюстрована кривою вентилятора.
Малюнок 28. Аеродинамічні характеристики вентилятора та мережі
Характеристики мережі
Опір вентиляційної системи за різних витрат відображаються на графіку характеристики мережі. Робоча точка вентилятора це точка перетину характеристики мережі та кривої вентилятора. Вона показує характеристики потоку даної мережі воздуховодов.
Кожна зміна тиску у вентиляційній системі дає початок новій характеристиці мережі. Якщо тиск зростає, характеристика мережі буде аналогічна лінії В. При зниженні тиску лінія системи буде аналогічна лінії С. (За умови, що кількість обертів робочого колеса залишається незмінною).
Рисунок 29. Зміна тиску дає початок новим кривим мережі
Якщо реальний опір мережі представлений кривою, робоча точка зсувається з 1 на 2. Це також тягне за собою зменшення витрати повітря. Так само витрата повітря зросте, якщо опір мережі відповідає лінії З.
Малюнок 30. Збільшення або зменшення швидкості обертання вентилятора
Для отримання витрати повітря, аналогічного розрахунковому, можна в першому випадку (де характеристика мережі відповідає В) просто збільшити швидкість вентилятора. Робоча точка (4) перебуватиме в цьому випадку на перетині характеристики мережі В та кривої вентилятора для більш високої швидкості обертання. Так само швидкість обертання вентилятора може бути зменшена, якщо реальна характеристика мережі відповідає лінії С.
Рисунок 31. Різниця в тиску при різних швидкостях обертання
В обох випадках буде спостерігатися деяка відмінність у показниках тиску від характеристики мережі, для яких були проведені розрахунки, і це показано як Р1 і Р2 на малюнку, відповідно. Це означає, що робоча точка для розрахункової мережі була обрана таким чином, щоб вийти на максимальний рівень ефективності, і кожне підвищення та зниження швидкості обертання вентилятора веде до скорочення ефективності.
Ефективність та характеристики мережі
Для того щоб полегшити вибір вентилятора, можна побудувати кілька можливих характеристик мережі на графіці вентиляторів, а потім подивитися між якими характеристиками працює певний тип вентилятора. Якщо пронумерувати характеристики мережі від 0 до 10, вентилятор вільно дутиме (максимальна витрата повітря) на лінії 10, і захлинеться (нульова витрата) на лінії 0. Це означає, що вентилятор на лінії системи 4 виробляє 40% від вільної витрати.
Рисунок 32. Характеристики мережі (0-10) на графіку вентилятора
Ефективність вентилятора вздовж усієї характеристики мережі залишається постійною.
Вентилятори із загнутими назад лопатками часто мають більшу ефективність, ніж вентилятори із загнутими вперед лопатками. Але більш високий рівень ефективності цих вентиляторів можна досягти лише на обмеженій ділянці, де характеристика мережі представлена меншою витратою при заданому тиску, ніж у вентиляторів із загнутими вперед лопатками.
Щоб отримати витрати аналогічні тому, що у вентиляторів із загнутими вперед лопатками, і зберегти при цьому високий рівень ефективності, потрібно вибрати вентилятор із загнутими назад лопатками більшого розміру.
Рисунок 33. Значення ефективності для аналогічних розмірів відцентрових вентиляторів з лопатками, загнутими назад та загнутими вперед відповідно
Вентилятори загального призначення застосовують для роботи на чистому повітрі, температура якого менша за 80 градусів. Для переміщення гарячішого повітря призначені спеціальні термостійкі вентилятори. Для роботи в агресивних та вибухонебезпечних середовищах випускають спеціальні антикорозійні та вибухобезпечні вентилятори. Кожух і деталі антикорозійного вентилятора виконані з матеріалів, що не вступають у хімічну реакцію з корозійними речовинами газу, що переміщується. Вибухобезпечне виконання унеможливлює іскроутворення всередині корпусу (кожуха) вентилятора та підвищеного нагрівання його частин під час роботи. Для переміщення запиленого повітря застосовують спеціальні пилові вентилятори. Розміри вентиляторів характеризуються номером, що означає діаметр робочого колеса вентилятора, виражений в дециметрах.
За принципом дії вентилятори поділяються на відцентрові (радіальні) та осьові. Відцентрові вентилятори низького тиску створюють повний тиск до 1000 Па; вентилятори середнього тиску – до 3000 Па; та вентилятори високого тиску розвивають тиск від 3000 Па до 15000 Па.
Відцентрові вентилятори виготовляють з дисковим та бездисковим робочим колесом:
Лопатки робочого колеса кріпляться між двома дисками. Передній диск – у вигляді кільця, задній – суцільний. Лопаті-лопатки бездискового колеса кріпляться до маточини. Спіральний кожух відцентрового вентилятора встановлюють на самостійних опорах або на станині, спільної з електродвигуном.
Осьові вентилятори характеризуються великою продуктивністю, але низьким тиском, тому широко застосовують у загальнообмінній вентиляції для переміщення великих об'ємів повітря при невисокому тиску. Якщо робоче колесо осьового вентилятора складається з симетричних лопаток, вентилятор є реверсивним.
Схема осьового вентилятора:
Дахові вентилятори виготовляються осьові та радіальні; встановлюються на дахах, на безперервному перекритті будівель. Робоче колесо і осьового, і радіального покрівлі вентилятора обертається в горизонтальній площині. Схеми роботи осьового та радіального (відцентрового) дахових вентиляторів.в:
Осьові дахові вентилятори застосовують для загальнообмінної витяжної вентиляції без мережі повітроводів. Радіальні дахові вентилятори розвивають більш високий тиск, тому можуть працювати як без мережі, так і з мережею підключених до них повітроводів.
Підбір вентилятора за аеродинамічними характеристиками.
Для кожної вентиляційної системи, аспіраційної чи пневмотранспортної установки вентилятор підбирають індивідуально, використовуючи графіки аеродинамічних характеристик кількох вентиляторів. По тиску та витраті повітря на кожному графіку знаходять робочу точку, яка визначає коефіцієнт корисної дії та частоту обертання робочого колеса вентилятора. Порівнюючи положення робочої точки на різних характеристиках, вибирають вентилятор, який дає найбільший ккд при заданих значеннях тиску і витрати повітря.
приклад. Розрахунок вентиляційної установки показав загальні втрати тиску в системі Нс = 2000 Па при потрібній витраті повітряQз = 6000 м / год. Підібрати вентилятор, здатний подолати цей опір мережі та забезпечити необхідну продуктивність.
Для підбору вентилятора його розрахунковий тиск приймається з коефіцієнтом запасуk=1,1:
Нв = kHc; Нв = 1,1 · 2000 = 2200 (Па).
Витрата повітря розрахована з урахуванням усіх непродуктивних підсмоктувачів.Qв= Qс=6000 (м³/година). Розглянемо аеродинамічні характеристики двох близьких номерів вентиляторів, у діапазон робочих значень яких потрапляють значення розрахункового тиску та витрати повітря проектованої вентиляційної установки:
Аеродинамічна характеристика вентилятора 1 та вентилятора 2.
На перетині величин Рv=2200 Па та Q=6000 м³/годину вказуємо робочу точку. Найбільший коефіцієнт корисної дії визначається характеристиці вентилятора 2: ккд=0,54; частота обертання робочого колесаn=2280 про/хв; окружна швидкість краю колесаu~42 м/с.
Окружна швидкість робочого колеса 1-го вентилятора (u~38 м/сек) значно менше, значить, будуть менше створювані цим вентилятором шум і вібрація, вища експлуатаційна надійність установки. Іноді перевага надається більш тихохідному вентилятору. Але робочий коефіцієнт корисної дії вентилятора повинен бути не нижчим за 0,9 його максимального ккд. Порівняємо ще дві аеродинамічні характеристики, які підходять для вибору вентилятора до тієї ж вентиляційної установки:
Аеродинамічні характеристики вентилятора 3 та вентилятора 4.
Коефіцієнт корисної дії вентилятора 4 близький до максимальної (0,59). Частота обертання його робочого колесаn=2250 про/хв. Ккд 3-го вентилятора трохи нижче (0,575), але й частота обертання робочого колеса істотно менша:n=1700 про/хв. При невеликій різниці коефіцієнтів корисної дії 3-й вентилятор краще. Якщо розрахунок потужності приводу та електродвигуна покаже близькі результати обох вентиляторів, слід вибрати вентилятор 3.
Розрахунок потужності, необхідної для приводу вентилятора.
Потужність, яка потрібна для приводу вентилятора, залежить від створюваного ним тиску.Hв (Па), об'єму повітря, що переміщаєтьсяQв (м³/сек) та коефіцієнта корисної дії ккд:
Nв= Hв · Qв/1000 ККД (кВт); Нв = 2200 Па; Q=6000/3600=1,67 м³/сек.
Коефіцієнти корисної дії попередньо підібраних по аеродинамічних характеристик вентиляторів 1, 2, 3 та 4 відповідно: 0,49; 0,54; 0,575; 0,59.
Підставляючи величину тиску, витрати і ккд у формулу розрахунку, отримаємо такі значення потужності для кожного вентилятора: 7,48 кВт, 6,8 кВт, 6,37 кВт, 6,22 кВт.
Розрахунок потужності електродвигуна для приводу вентилятора.
Потужність електродвигуна залежить від виду її передачі з валу двигуна на вал вентилятора і враховується в розрахунку відповідним коефіцієнтом (kпер). Немає втрат потужності при безпосередній посадці робочого колеса вентилятора на вал електродвигуна, тобто ккд такої передачі дорівнює 1. Ккд з'єднання валів вентилятора та електродвигуна за допомогою муфти 0,98. Для досягнення необхідної частоти обертання робочого колеса вентилятора застосовуємо клиноременную передачу коефіцієнт корисної дії якої 0,95. Втрати у підшипниках враховуються коефіцієнтомkп = 0,98. За формулою розрахунку потужності електродвигуна:
Nел = Nв / kпер · kп
отримаємо такі потужності: 8,0 кВт; 7,3 кВт; 6,8 кВт; 6,7 квт.
Настановну потужність електродвигуна приймають з коефіцієнтом запасуkз=1,15 для двигунів потужністю менше 5 кВт; для двигунів понад 5 кВтkз = 1,1:
Nу= kз · Nел.
З урахуванням коефіцієнта запасуkз=1,1 остаточна потужність електродвигунів для 1-го та 2-го вентиляторів складе 8,8 кВт та 8 кВт; для 3-го та 4-го 7,5 кВт та 7,4 кВт. Перші два вентилятори довелося б комплектувати двигуном 11 кВт, для будь-якого вентилятора з другої пари достатньо потужності електродвигуна 7,5 кВт. Вибираємо вентилятор 3: як менш енергоємний ніж типорозміри 1 або 2; і як більш тихохідний та експлуатаційно-надійний порівняно з вентилятором 4.
Номери вентиляторів та графіки аеродинамічних характеристик у прикладі підбору вентилятора прийняті умовно, і не належать до будь-якої конкретної марки та типорозміру. (А могли б.)
Розрахунок діаметрів шківів клиноременного приводу вентилятора.
Кліноремінна передача дозволяє підібрати потрібну частоту обертання робочого колеса за допомогою установки на вал двигуна та приводний вал вентилятора шківів різного діаметра. Визначається передатне відношення частоти обертання валу електродвигуна до частоти обертання робочого колеса вентилятора:nе/ nв.
Шківи клиноременной передачі підбираються так, щоб відношення діаметра приводного шківа вентилятора до діаметра шківа на валу електродвигуна відповідало відношенню частот обертання:
Dв/ Dе= nе/ nв
Відношення діаметра веденого шківа до діаметра ведучого шківа називається передавальним числом ременної передачі.
приклад. Підібрати шківи для клиноременної передачі вентилятора з частотою обертання робочого колеса 1780 об/хв, з приводом електродвигуна потужністю 7,5 кВт і частотою обертання 1440 об/хв. Передатне відношення передачі:
nе/ nв=1440/1780=0,8
Необхідну частоту обертання робочого колеса забезпечить наступна комплектація: шків на вентиляторі діаметром 180 мм , шків на електродвигуні діаметром 224 мм.
Схеми клиноременної передачі вентилятора, що підвищує та знижує частоту обертання робочого колеса:
Рис 7.24. Встановлення осьового вентилятора ЦАГІ типу У.
Мал. 7.23. Даховий осьовий вентилятор.
1-запобіжні грати; 2-колектор; 3 корпус; 4 електродвигун; 5- робоче колесо; 6-дифузор; 7- клапан; 8- парасолька.
В даний час розпочато випуск цього вентилятора в дах модифікації (рис 7.23). Колесо вентилятора при цьому обертається в горизонтальній площині, встановлене на валу вертикально розташованого електродвигуна, укріпленого на трьох розтяжках в обічайці (корпусі).
Вся установка розміщується в короткому трубопроводі, забезпеченому запобіжними гратами з боку входу повітря та парасолькою на виході.
Агрегати випускаються свенти-п'яторами № 4, 5, 6, 8, 10 та 12. За даними каталогу, граничні окружні швидкості становлять 45м/сек. Максимальний статичний тиск, що розвивається, досягає 10-11. кг/м 2при статичному к. п. буд. 0,31.
Осьові вентилятори ЦАГІ типу У (універсальні) мають складнішу конструкцію. Колесо вентилятора складається із втулки великого діаметру (0,5 D),на якій укріплені 6 або 12 порожнистих лопаток. Кожна лопатка приклепана до стрижня, який у свою чергу ввернуть у спеціальну склянку та закріплюється гайками у втулці. Лопатки поворотні та можуть встановлюватися під кутом від 10 до 25° до площини обертання колеса (рис. 7.24). Встановлення лопаток під необхідним кутом проводиться за розміткою, зробленою на бічній поверхні втулки.
Можливість змінювати кути установки лопаток, тобто змінювати геометрію колеса, надає цьому вентилятору універсальність, так як тиск, що розвивається, збільшується зі збільшенням кута установки лопаток.
Вентилятор розрахований на привід від електродвигуна за допомогою клинопасової передачі, тому колесо вентилятора встановлено на валу. Вал має два підшипники, корпуси яких розміщуються в коробчастих утримувачах. Кожен із власників має чотири литі стрижні, що закінчуються плоскими лапами з отворами під установчі болти. Тримачі зі стрижнями та лапами утворюють дві рами, на яких утримується колесо. Шків для приводу розташований консольно на кінці валу. В даний час (в основному для потреб текстильної промисловості) випускаються вентилятори з 12 лопатками № 12, 16 та 20. Колесо цих машин дуже міцне і допускає окружні швидкості до 80-85 м/сек.
Враховуючи, що тиск, що розвивається вентилятором типу У, залежить від кута установки лопаток, характерно вентилятора слід будувати для кожного кута окремо. Тому для вентиляторів типу У наводиться особлива універсальна характеристика, що охоплює області роботи вентиляторів у різних умовах.
Продуктивність вентиляторів зазначених трьох розмірів лежить у межах від 1-6000 до 100000 м 3 /год. Розвиваються тиски коливаються від 11 кг/м 2(При лопатках, встановлених під кутом 10 °) до 35-40 кг/м 2(Під час встановлення лопаток під кутом.
Електродвигун, що приводить у обертання колесо вентилятора, зазвичай розташовують на підлозі біля стіни приміщення, в отворі якої монтують вентилятор.
Максимальний к. п. д. вентилятора (при кутах установки лопаток 20 °) досягає 0,62. При менших і більших кутах установки к. п. д. дещо знижується (до 0,5 за 10° і до 0,58 за 25°).
Під аеродинамічною схемою вентилятора мається на увазі сукупність основних конструктивних елементів, розташованих у певній послідовності і характеризують проточну частину машини, через яку проходить повітря. У вентиляторі ВОД11П реалізована аеродинамічна схема, представлена на рис.7.25 (РК1 + НА + РК2 + СА), тобто. повітря всмоктується у вентилятор з каналу через 5 колектор 6 під дією аеродинамічних сил, що виникають при обертанні лопаток 8 робочого колеса РК 1 .
Рис.7.25 Аеродинамічна схема вентилятора ВОД11П
При виході з колеса закручений потік повітря потрапляє на лопаті направляючого 9 апарату НА1, який розкручує його і направляє на лопатки 10 робочого колеса РК2 другого ступеня. При цьому НА здійснюється невелика підкрутка потоку перед входом в РК2 в напрямку зворотному обертанню ротора, що сприяє підвищенню тяги на другому колеса. Після РК2 потік потрапляє в спрямовуючий апарат СА. За допомогою лопатей 11 СА розкручує потік і направляє його в дифузор, виконаний у вигляді конуса 14, що розширюється, і обичайки 13. У дифузорі по ходу потоку збільшується площа живого перерізу, отже швидкісний напір знижується, а тиск зростає. При цьому статичний натиск також зростає.
Робочі колеса РК1 і РК2 жорстко закріплені на валу 4, встановленому в підшипниках 3 і 12 і одержують обертання від двигуна через 1 муфту 2. Обтічник 7 служить для вирівнювання потоку повітря, що втягується у вентилятор.
На рис.7.26. представлений у розрізі вентилятор ВОД11П, який призначений для провітрювання гірничих виробок видобувних ділянок та окремих камер, а також використовується при проходженні стовбурів шахт, у калориферних установках, на великих підприємствах тощо.
Вентилятор складається з ротора - вала 2 з двома робочими колесами 4 і 10, жорстко закріплених на валу за допомогою шпонок 3 і стопорних кілець. Робочі колеса першого ступеня РК1 і другого ступеня РК2 мають ідентичну конструкцію, складаються з 4 втулок на яких розміщено 12 лопаток з полімерного матеріалу. Лопатки 8 і 11 встановлюються спеціальні гнізда кріпляться за допомогою розпірних пружинних кілець 6 і притискаються пружинами 5 до втулки колеса. Таке кріплення лопаток дозволяє повертати їх вручну через спеціальні вікна в корпусі при зупиненому вентиляторі в межах кутів установки 15-450 для регулювання подачі та тиску. Корпус вентилятора складається з двох роз'ємних частин 7 верхньої і нижньої 15, виконаних зі сталевого лиття у вигляді розрізного циліндра.
Вентилятори – пристрої, призначені створення повітряного (загалом, газового) потоку. Основне завдання, яке вирішують із застосуванням цих пристроїв в устаткуванні для вентиляції, кондиціювання та повітропідготовки – створення в системі повітроводів умов для переміщення повітряних мас від точок забору до точок викиду або споживачів.
Для ефективної роботи обладнання повітряний потік, створюваний вентилятором, повинен подолати опір системи повітроводів, обумовлений поворотами магістралей, зміною їх перетину, появою турбулентностей та іншими факторами.
В результаті має місце перепад тиску, який є одним із найважливіших характеристичних показників, що впливають на вибір вентилятора (крім нього основну роль відіграють продуктивність, потужність, рівень шуму тощо). Залежать ці показники, передусім, від конструкції пристроїв і принципів роботи.
Усі безліч конструкцій вентиляторів поділяють на кілька основних типів:
- Радіальні (відцентрові);
- Осьові (аксіальні);
- Діаметральні (тангенціальні);
- Діагональні;
- Компактні (кулери)
Відцентрові (радіальні) вентилятори
У пристроях цього типу відбувається всмоктування повітря по осі робочого колеса і викид його під дією відцентрових сил, що розвиваються в зоні його лопат, у радіальному напрямку. Використання відцентрових сил дозволить використовувати такі пристрої у випадках, коли потрібний високий тиск.
Характеристики радіальних вентиляторів значною мірою залежать від конструкції робочого колеса та форми лопатей (лопаток).
За цією ознакою крильчатки радіальних вентиляторів поділяють на пристрої з лопатками:
- загнутими назад;
- прямими, зокрема, відхиленими;
- загнутими вперед.
Робочі колеса із загнутими назад лопатями
Для такої крильчатки (B малюнку) характерна значна залежність продуктивності від тиску. Відповідно, радіальні вентилятори такого типу виявляються ефективними при роботі на висхідній (лівій) галузі характеристики. За умови їх використання у такому режимі досягається рівень ефективності до 80%. При цьому геометрія лопаток дозволяє досягти низького рівня робочого шуму.
Основний недолік таких пристроїв - налипання частинок, що знаходяться в повітрі, на поверхні лопатей. Тому такі вентилятори не рекомендується використовувати для забруднених середовищ.
Робочі колеса із прямими лопатками
У таких крильчатках (форма R на малюнку) усунена небезпека забруднення поверхні домішками, що містяться в повітрі. Такі пристрої демонструють ефективність до 55%. При використанні прямих відхилених лопатей характеристики наближаються до показників пристроїв із загнутими назад лопатками (досягається ефективність до 70%).
Крильчатки із загнутими вперед лопатями
Для вентиляторів, які використовують таку конструкцію (F на малюнку), вплив зміни тиску на повітряний потік незначний.
На відміну від крильчаток із загнутими назад лопатями найбільша ефективність таких робочих коліс досягається при роботі на правій (низхідній) галузі характеристики, при цьому її рівень становить до 60%. Відповідно, за інших рівних, вентилятор з крильчаткою типу F виграє у пристроїв, забезпечених крильчаткою, за розмірами робочого колеса та загальним габаритним показниками.
Осьові (аксіальні) вентилятори
Для таких пристроїв і вхідний та вихідний повітряний потоки спрямовані паралельно осі обертання крильчатки вентилятора.
Головним недоліком таких пристроїв є низька ефективність при використанні варіанта установки із вільним обертанням.
Значне підвищення ефективності досягається під час укладання вентилятора в циліндричний корпус. Існують інші методи поліпшення характеристик, наприклад, розміщення безпосередньо за робочим колесом направляючих лопатей. Такі заходи дозволяють досягти ефективності аксіальних вентиляторів у 75% без використання напрямних лопатей і навіть 85% при їх встановленні.
Діагональні вентилятори
При осьовому повітряному потоці неможливо створити значний рівень еквівалентного тиску. Досягти збільшення статичного тиску дозволяє використання для створення повітряного потоку додаткових сил, наприклад, відцентрових, які діють у радіальних вентиляторах.
Діагональні вентилятори є своєрідним гібридом аксіальних та радіальних пристроїв. Вони всмоктування повітря здійснюється у напрямку, що збігається з віссю обертання. За рахунок конструкції та розташування лопат робочого колеса досягається відхилення повітряного потоку на 45 градусів.
Таким чином, у русі повітряних мас утворюється радіальна складова швидкості. Це дозволяє досягти збільшення тиску за рахунок дії відцентрових сил. Ефективність діагональних пристроїв може становити до 80%.
Діаметральні вентилятори
У пристроях цього типу потік повітря завжди спрямований щодо до робочого колеса.
Це дозволяє досягти значної продуктивності навіть за малих діаметрів крильчатки. Завдяки таким особливостям діаметральні пристрої набули поширення в компактних установках, таких як повітряні завіси.
Ефективність вентиляторів, які використовують цей принцип дії, досягає рівня 65%.
Аеродинамічна характеристика вентилятора
Аеродинамічна характеристика відбиває залежність витрати (продуктивності) вентилятора від тиску.
На ній знаходиться робоча точка, що показує актуальну витрату за певного рівня тиску в систем.
Характеристика мережі
Мережа повітроводів при різних значеннях витрати чинить різний опір руху повітря. Саме цей опір визначає тиск у системі. Ця залежність відображається характеристикою мережі.
При побудові аеродинамічної характеристики вентилятора та характеристики мережі в єдиній системі координат робоча точка вентилятора знаходиться на їх перетині.
Розрахунок характеристики мережі
Для побудови характеристик мережі використовується залежність
У цій формулі:
- dP – тиск вентилятора, Па;
- q - витрата повітря, куб.м/год або л/хв;
- k - Постійний коефіцієнт.
- На аеродинамічну характеристику наноситься перша точка, що відповідає робочій точці вентилятора. Наприклад, працює при тиску 250 Па, створюючи повітряний потік 5000 м3/год. (Точка 1 на малюнку).
- За формулою визначається коефіцієнт kk = dP/q2 Для прикладу, що розглядається, його величина складе 0.00001.
- Довільно вибираються кілька відхилень тиску, для яких перераховується витрата. Наприклад, при відхиленні тиску -100 Па (результуюча величина 150 Па) і +100 Па (значення 350 Па), розрахована за формулою витрата повітря становитиме 3162 і 516 куб. відповідно.
Кожному значенню опору мережі повітроводів відповідає власна характеристика мережі. Будуються вони аналогічним чином.
В результаті, при збереженні швидкості обертання вентилятора робоча точка зміщується за аеродинамічною характеристикою. При збільшенні опору робоча точка положення 1 зміщується в положення 2, що викликає зниження витрати повітря. Навпаки, при зменшенні опору (перехід у точку 3 а лінії С) витрата повітря збільшиться.
Таким чином, відхилення реального опору системи повітроводів від розрахункового призводить до невідповідності величини повітряного потоку проектним значенням, що може негативно вплинути на експлуатаційні показники системи в цілому. Головна небезпека такого відхилення полягає у неможливості для вентиляційних систем ефективно виконувати покладені на них завдання.
Компенсувати відхилення витрати повітря від розрахункового можна за рахунок зміни швидкості обертання вентилятора. При цьому виходить нова робоча точка, що лежить на перетині характеристики мережі та аеродинамічної характеристики з сімейства, яка відповідає новій швидкості обертання.
Відповідно, при підвищенні або зменшенні опору потрібно відрегулювати швидкість обертання таким чином, щоб робоча точка перемістилася в положення 4 або 5 відповідно.
У цьому випадку спостерігається відхилення тиску від розрахункової характеристики мережі (величина змін відображена на малюнку).
На практиці появи таких відхилень говорить про те, що режим роботи вентилятора відрізняється від того, який розрахований з міркувань максимальної ефективності. Тобто. регулювання швидкості як у бік збільшення, так і у бік зниження веде до втрати ефективності роботи вентилятора та системи загалом.
Залежність ефективності вентиляторів від характеристик мережі
Для спрощення вибору вентилятора на аеродинамічних характеристиках будують кілька характеристик мережі. Найчастіше використовуються 10 ліній, номери яких задовольняють умову
L = (dPd/dP)1/2
- L – номер характеристики мережі;
- dPd - динамічний тиск, Па;
- dP – величина загального тиску.
При цьому ефективність вентилятора визначається співвідношенням
- dP - загальний тиск, Па;
- q – витрати повітря, куб.м/год;
- P – потужність, Вт
У цьому відношенні інтерес представляє порівняння ефективності радіальних вентиляторів із загнутими назад і вперед лопатями робочого колеса. Для перших максимальне значення цього показника нерідко виявляється вищим, ніж для других. Однак, таке співвідношення зберігається тільки при роботі в області характеристик мережі, що відповідає меншим витратам при заданому значенні тиску.
Як видно з малюнка, при високих рівнях витрати повітря для отримання рівної ефективності вентиляторам із загнутими назад лопатками знадобиться більший діаметр робочого колеса.
Аеродинамічні втрати в мережі та правила монтажу вентиляторів
Технічні характеристики вентиляторів відповідають зазначеним виробником у технічній документації у тому випадку, якщо виконуються вимоги щодо їх встановлення.
Основним з них є монтаж вентилятора на прямій ділянці повітроводу, причому його довжина повинна становити не менше одного та трьох діаметрів вентилятора з боку всмоктування та нагнітання відповідно.
Порушення цього правила веде до збільшення динамічних втрат і, як наслідок, до зростання перепаду тиску. При збільшенні такого перепаду витрата повітря може значно зменшитися порівняно з розрахунковими значеннями.
На рівень динамічних втрат, продуктивність та ефективність впливає безліч факторів. Відповідно, при встановленні вентиляторів необхідно виконувати й інші вимоги.
З боку всмоктування:
- вентилятор встановлюють з відривом щонайменше 0.75 діаметра до найближчої стіни;
- переріз вхідного повітроводу не повинен відрізнятися від діаметра вхідного отвору більш ніж на +12 та -8%;
- довжина повітроводу з боку забору повітря повинна бути більшою за 1.0 діаметра вентилятора;
- наявність перешкод для проходження повітряного потоку (демпферів, відгалужень та ін.) неприпустима.
- зміна поперечного перерізу повітроводу не повинна перевищувати 15% та 7% у бік зменшення та збільшення відповідно;
- довжина прямолінійної ділянки трубопроводу на виході повинна становити не менше ніж 3 діаметри вентилятора;
- для зменшення опору не рекомендується використовувати відводи під кутом 90 градусів (при необхідності повороту магістралі їх слід одержати із двох відводів по 45 градусів).
Вимоги до питомої потужності вентиляторів
Високі показники енергоефективності – одна з головних вимог, яка застосовується у європейських країнахдо всього обладнання, в тому числі і до систем вентиляції будівель. Відповідно до цього Шведського інституту внутрішнього клімату (Svenska Inneklimatinsitutet) було розроблено концепцію інтегральної оцінки ефективності для вентиляційного обладнання, засновану на так званій питомій потужності вентиляторів.
Під цим показником розуміється відношення загальної енергоефективності всіх вентиляторів, що входять до системи, до сумарного повітряного потоку у вентиляційних каналах будівлі. Чим нижче отримане в результаті значення, тим більша ефективність обладнання.
Така оцінка лягла в основу рекомендацій щодо купівлі та встановлення вентиляційних систем для різних секторів та галузей. Так, для комунальних будівель рекомендоване значення не повинно перевищувати 1.5 при встановленні нових систем та 2.0 для обладнання після ремонту.
Читайте також...
