Характеристика давления центробежного вентилятора. Измерение параметров вентилятора в сети. к лабораторным работам по курсу

Донбасская государственная машиностроительная академия

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по курсу

"Теплотехника и теплоэнергетика"

"Теоретические основы теплотехники"

для студентов технических специальностей

Утверждено

на заседании кафедры

химии и охраны труда.

Позвольте мне начать с упрощенной аналогии, используемой для объяснения «Что такое статическое давление?». Вентилятор или воздуходувка внутри печи настраивается для подачи определенного количества воздуха. Давайте сравним этот воздушный поток с человеком, который подталкивает корзину покупок. Тележка, содержащая пять фунтов продуктов на гладкой ровной поверхности, обеспечивает минимальное сопротивление.

Однако добавьте сопротивление, добавив вес пятого фунта к его лодыжке, и вы обнаружите, что человек, толкающий тележку, будет либо двигаться медленнее, либо потребовать больше энергии, чтобы двигаться с первоначально желаемой скоростью. Статическое давление - сопротивление воздействию воздуха.

Протокол №5

Краматорск 2004

УДК 621.1.016 (175.8)

Методические указания к лабораторным работам по курсу "Теплотехника и теплоэнергетика" и "Теоретические основы теплотехники"для студентов технических специальностей / Сост.: Ю.В.Менафова, С.А.Коновалова. – Краматорск: ДГМА, 2004. - 92 с.

Составители: Ю.В. Менафова, ст. преп.,

Поэтому статическое давление или сопротивление воздуха в системе - это компиляция всей системы. Независимо от того, насколько хорошо общий дизайн, один недостаток может значительно повредить всю систему. Спустя три года после жизни в доме, компания была заключена контракт на очистку воздуховодов. Техник обнаружил, что один из двух возвратных воздуховодов полностью перекрыт верхним полом. Так или иначе, во время строительства воздуховоды никогда не заканчивались. Блокированный возврат добавил к системе неожиданное статическое давление.

С.А. Коновалова, ассист.

Отв. за выпуск А.П. Авдеенко, проф.

Введение

Настоящие методические указания являются учебно-методическим пособием для выполнения лабораторных работ по теплотехнике и теплоэнергетике студентами машиностроительных специальностей.

Цель лабораторного практикума – закрепление теоретических знаний, полученных студентами на лекциях, ознакомление с конструкцией и принципом действия теплотехнических устройств, приобретение навыков эксплуатации оборудования, определение основных характеристик устройств.

Он ограничивал весь воздух, предназначенный для двух возвратов, до одного, увеличивая статическое давление. Конструкция сверхзахвата заставила воздух, наиболее удаленный от ограниченного возвращения, двигаться дальше и по-другому, чем проектировался. Чем выше статическое давление, тем больше затрат требуется для его преодоления. Крайне важно, чтобы воздуховод и все связанные с ним элементы системы были правильно рассчитаны.

Не смешивайте высокое статическое давление с высоким давлением в здании

Дополнительная мощность вентилятора предназначена для правильного распределения воздуха и никоим образом не приводит к созданию давления. Измерение статического давления. Манометр - это инструмент, который первоначально использовал колонну воды для отражения и измерения статического давления. Давление воздуха физически поднимает воду в измерении дюймов. Таким образом, источник статического давления по-прежнему упоминается в дюймах водяного столба как единица измерения. Термин манометр используется в настоящее время применительно к любому устройству для измерения статического давления.

На первом занятии со студентами проводится инструктаж по технике безопасности.

При подготовке к каждой лабораторной работе студенту необходимо :

    изучить теоретический материал по соответствующей теме с помощью методических указаний и специальной литературы, указанной в списке литературы;

    изучить порядок проведения эксперимента;

    Поскольку воздушный фильтр загружается все больше и больше частиц, фильтр фактически становится более эффективным. Однако он также повышает сопротивление и уменьшает поток воздуха. Говорят, что почти половина энергии, используемой в доме, идет на отопление и охлаждение. Грязный фильтр замедляет поток воздуха и заставляет систему работать усерднее, чтобы вы не нагревались или не охлаждались - тратя энергию.

    Вэнс Мори, старший профессор, начальник отдела биосистем и сельского хозяйства. Использование вентиляторов для принудительной подачи воздуха с надлежащей температурой и относительной влажностью через культуру является ценным методом поддержания качества после сбора урожая. Воздух помогает поддерживать влажность, температуру и содержание кислорода в урожае на уровнях, которые предотвращают рост вредных бактерий и грибов и чрезмерную усадку.

    дать ответы на все контрольные вопросы;

    оформить заготовку отчета (при отсутствии заготовки отчета студент не допускается к выполнению лабораторной работы).

Заготовка отчета оформляется на отдельных листах и должна обязательно содержать название работы, цель работы, схему лабораторной установки с указанием всех ее составляющих частей и таблицы, в которые будут заноситься результаты измерений.

Этот информационный бюллетень содержит информацию, которая поможет вам выбрать новых поклонников для сушки, охлаждения или хранения зерна, или поможет вам определить поток воздуха, поставляемый существующими вентиляторами. Также упоминаются зерновые и масличные культуры, но также упоминаются сено, картофель и другие виды продукции.

Общий воздушный поток, создаваемый вентилятором, обычно выражается в виде кубических футов воздуха в минуту. Рекомендации по сушке или аэрации определенного урожая приведены в виде потока воздуха на единицу урожая, подаваемого вентилятором. Типичные рекомендации по воздушному потоку перечислены в таблицах Выбор вентиляторов, которые обеспечивают воздушный поток в пределах диапазонов, указанных в таблице: большие воздушные потоки требуют больших вентиляторов и приводят к большим затратам, в то время как более низкие воздушные потоки могут привести к неприемлемому качеству урожая.

На занятии студенты сдают теорию по соответствующей теме, выполняют лабораторную работу, делают необходимые расчеты, строят графики, если это необходимо, и обязательно делают выводы.

Правильно оформленный отчет в конце занятия подписывается преподавателем.

Лабораторная работа 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Рекомендации по воздушному потоку для сушки, охлаждения и хранения культур. Когда воздух подается через объемный урожай, он должен проходить через узкие пути между отдельными частицами. Для упакованных культур воздух должен проходить через отдельные контейнеры или между ними. Трение вдоль воздушных путей создает сопротивление воздушному потоку. Вентиляторы должны развивать достаточное давление, чтобы преодолеть это сопротивление и перемещать воздух через культуру.

Сопротивление воздушного потока и давление вентилятора обычно выражаются в дюймах водяного столба. Затем вылейте в трубку немного воды или воды, а также небольшое количество антифриза. Поскольку манометры используются для измерения давления по отношению к атмосферному давлению, оставьте один конец трубки открытым в атмосфере. Прикрепите другой конец к воздуховоду или воздуховоду, где вы хотите измерить давление. Когда вентилятор создает давление, он заставляет воду в трубе двигаться в направлении более низкого давления.

Цель работы

Изучить устройство и принцип работы центробежного вентилятора и определить характеристики вентилятора. Найти оптимальный режим работы вентилятора.

Общие сведения

Машины, предназначенные для сжатия газа или пара, называютсякомпрессорами. В зависимости от конструктивного исполнения и принципа работы компрессоры делятся на поршневые, ротационные, центробежные и осевые.

Основные термины и определения

Разница в высоте уровней воды на двух сторонах трубки, измеренная в дюймах, представляет собой статическое давление вентилятора, дюйм воды. В системах с отрицательным давлением или всасывания давление между средой и вентилятором ниже атмосферного, а вода в трубе манометра движется к вентилятору. В системах с положительным давлением вода удаляется от вентилятора. Сопротивление воздушному потоку урожая и давление вентилятора, необходимое для его преодоления, зависят от того, насколько быстро воздух движется и как долго и узкие пути.

Важной качественной характеристикой компрессоров является степень повышения давления , равная отношению давления газа за компрессором Р 2 к давлению газа перед компрессором Р 1:


. (1.1)

В зависимости от величины степени повышения давления компрессоры имеют различное назначение. При= 1,0…1,1 компрессоры называют вентиляторами, основное назначение которых заключается в перемещении газов; при= 1,1…4,0 – нагнетателями или воздуходувками, а при4,0 – собственно компрессорами.

Для зерен и масличных культур эти факторы зависят от конкретной культуры, глубины урожая и скорости воздушного потока, которую вы пытаетесь обеспечить. Как видно из таблиц 2-6, при заданной скорости потока, глубина посева оказывает большое влияние на статическое давление. Статическое давление, в свою очередь, сильно влияет на требования к мощности вентилятора. Для сушки из природного воздуха рекомендуется использовать короткие бункеры большого диаметра, поскольку статическое давление и требуемый размер вентилятора меньше, чем в высоких узких бункерах.

Вентиляторы – это воздуходувные машины, создающие определенное давление и служащие для перемещения воздуха при потерях давления в вентиляционной сети не более 12кПа.

В зависимости от развиваемого давления вентиляторы делят на следующие группы:

    низкого давления - до 1кПа с окружной скоростью колеса 23…55 м/с;

    среднего давления – 1…3кПа с окружной скоростью колеса 40…100 м/с;

    Несмотря на то, что короткие бункеры стоят дороже, чем высокие, которые имеют одинаковую зернистость, общая стоимость сушки меньше, потому что меньшие вентиляторы потребляют меньше электроэнергии. Данные по сопротивлению воздушного потока для ячменя и овса.

    К лабораторным работам по курсу

    Добавьте 5 дюймов воды к значениям таблицы, если воздух распределяется через систему воздуховодов. Сопротивление воздушному потоку сена, картофеля и других продуктов также зависит от глубины посева или толщины слоя, подлежащего вентиляции, и скорости воздушного потока. Для упакованных продуктов тип контейнера и способ упаковки контейнеров также могут иметь значение. Но в большинстве случаев сопротивление воздушному потоку этих культур редко требует давления вентилятора, превышающего примерно 1 дюйм воды.

    высокого давления – 3…12кПа с окружной скоростью колеса 100…150 м/с.

Вентиляторы низкого и среднего давления применяют в установках общеобменной и местной вентиляции, для сушилок и печей. Вентиляторы высокого давления используют в основном для технологических целей, например для дутья в вагранки, в агломерационных установках, для подачи воздуха к форсункам, в фильтроочистительных системах и в системах пневмопочты.

Если лучшей информации не хватает, используйте 1 дюйм в качестве оценки статического давления для этих культур. Полные перфорированные полы, используемые в зерновых бункерах, как правило, имеют незначительную устойчивость к воздушному потоку. Устойчивость к воздушному потоку полов в бухтах не имеет значения, если площадь открытого пространства составляет менее 7%, а большинство коммерчески доступных этажей имеют более 10% открытой площади.

Назначение и область применения вентиляторов

Каналы подачи воздуха, туннели и перфорированные воздухораспределительные каналы обеспечивают большую устойчивость к воздушному потоку, чем полные перфорированные полы. Это сопротивление может быть довольно большим, если каналы слишком маленькие или слишком длинные. Если у вас нет лучшей информации, используйте 5-дюймовую воду в качестве оценки сопротивления воздушного потока для систем воздуховодов. Имейте в виду, что гофрированные пластиковые каналы, предназначенные для распределения воздуха, имеют открытую площадь от 1 до 3%, а обычная пластиковая плитка, предназначенная для полевого дренажа, имеет менее 1% открытой площади.

Наиболее распространенными являются осевые и центробежные вентиляторы.

Осевой вентилятор представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе лопаточное колесо, при вращении которого поступающий в вентилятор воздух под действием лопаток перемещается в осевом направлении. Преимуществами осевых вентиляторов являются простота конструкции, возможность эффективного регулирования производительности в широких пределах посредством поворота лопаток колеса, большая производительность, реверсивность работы. К недостаткам относятся относительно малая величина давления и повышенный шум. Чаще всего эти вентиляторы применяют при малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200Па), хотя возможно использование этих вентиляторов при больших сопротивлениях (до 1кПа).

Вентиляционные отверстия

Поскольку пластиковые каналы имеют так мало площади для выхода воздуха, их сопротивление воздушному потоку может превышать 5 дюймов воды. Когда наружный воздух используется для вентиляции бункера или здания, вам необходимо обеспечить отверстия в достаточном размере для перемещения воздуха внутри и снаружи конструкции. Если отверстия слишком малы, они ограничивают поток воздуха и увеличивают требования к давлению вентилятора.

Из-за того, как спроектированы крыльчатки вентилятора, количество воздуха, которое они могут перемещать, уменьшается по мере того, как давление, с которым они работают, увеличивается. Информация о воздушном потоке и давлении для конкретного вентилятора называется данными о производительности вентилятора. Производительность зависит от размера, формы и скорости рабочего колеса, а также от размера двигателя. Производительность отличается широким распространением среди брендов и моделей, даже для вентиляторов с одинаковым двигателем.

Центробежный вентилятор (рис.1.1) состоит из рабочего колеса 1 с лопатками 2, закрепленного на валу 3 электродвигателя (на рисунке электродвигатель не показан), входного или всасывающего патрубка 4, нагнетательного патрубка 5 и кожуха вентилятора 6.


Рисунок 1.1 – Схема центробежного вентилятора

Доступ к данным о производительности вентилятора необходим для выбора вентиляторов и определения потока воздуха, предоставляемого существующими вентиляторами. Производители могут предоставить вам данные о производительности в виде таблиц или графиков. Таблица 7 является примером типа данных, которые вам нужны. На рисунке 2 представлено графическое представление данных для двух вентиляторов из Таблицы 7, имеющих двигатель того же размера. Обратите внимание, насколько производительность двух вентиляторов отличается.

Большинство поклонников можно классифицировать как осевое или центробежное. Вентиляторы осевого потока иногда называют вентиляторами пропеллера, хотя это действительно только один тип осевого вентилятора. Воздух перемещается по прямой линии через осевые вентиляторы параллельно оси или крыльчатке. На крыльчатке имеется несколько лопастей прикрепленный к центральному узлу.

Принцип действия центробежного вентилятора заключается в следующем. При вращении рабочего колеса 1 частицы воздуха увлекаются лопатками 2 во вращательное движение, при этом на частицы воздуха действуют центробежные силы, которые направлены от центра к стенкам кожуха 6. Таким образом, каждая частица воздуха совершает сложное движение: с одной стороны, движется вдоль лопатки, а с другой – вращается вместе с рабочим колесом вокруг его оси. Так как частицы воздуха движутся от центра к стенке кожуха, то в центре вращения и во всасывающем патрубке 4 создается разрежение, то есть давление воздуха меньше атмосферного давления. Под действием разности давлений во всасывающий патрубок поступают новые частицы воздуха из окружающей атмосферы. Таким образом, удаляется загрязненный воздух от любого источника в машиностроительных, металлургических и других цехах.

Частицы воздуха, отброшенные от центра вращения к кожуху вентилятора, движутся вдоль кожуха и попадают в нагнетательный патрубок 5. При этом происходит сжатие воздуха, его давление увеличивается и становится больше атмосферного.

При постоянной частоте вращения работа центробежного вентилятора характеризуется следующими параметрами:

    объемный расход перемещаемого газа - производительность V , м 3 /с;

    перепад давлений ("напор"), создаваемый вентилятором – разность полных давлений на входе (во всасывающем патрубке) и на выходе (в нагнетательном патрубке) вентилятора –ΔР в , Па,


, (1.2)

где - полное давление на выходе (в нагнетательном патрубке) вентилятора, Па;

- полное давление на входе (во всасывающем патрубке) вентилятора, Па;

    коэффициент полезного действия η отношение мощности, требуемой для перемещения воздуха, к мощности, затрачиваемой в действительности вентилятором:



;
(1.3)

    затраченная мощность вентилятора N в , Вт.

У центробежных вентиляторов параметры V ,ΔР в иN в связаны между собой, и изменение одной из этих величин вызывает изменение остальных.

Графические зависимости ΔР в = f 1 (V ),N в = f 2 (V ),η = f 3 (V ) называютхарактеристиками вентилятора . Они наглядно отражают особенности работы вентилятора и позволяют подобрать для данного воздуховода наиболее экономичный вентилятор. На основании теоретических расчётов эти характеристики с достаточной точностью получить нельзя. Поэтому на практике применяют характеристики вентиляторов, полученные опытным путём. На рисунке 1.2 показаны типичные характеристики центробежного вентилятора при постоянной частоте вращения рабочего колесаn (об/мин).

Значение максимального КПД определяет решающее качество вентилятора – экономичность . Производительность вентилятора, соответствующая максимальному КПД, называется оптимальной, а соответствующий режим работы вентилятора –оптимальным .


Рисунок 1.2 – Полная характеристика вентилятора

Наиболее важной является кривая зависимости между давлением и производительностью P V – так называемаяхарактеристика давления вентилятора (напорная характеристика ). Для ее определения необходимо сделать замеры полного давления на входе и выходе вентилятора при различных значениях производительности.

Полное давление представляет собой алгебраическую сумму статического и динамического давлений:

Р пол ст дин. (1.4)

Статическое давление – это разность давлений газа внутри трубопровода и окружающего воздуха. На входе в вентилятор статическое давление меньше атмосферного, поэтому имеет отрицательную величину. На выходе вентилятора статическое давление больше атмосферного и имеет положительный знак.

Динамическое, или скоростное давление зависит только от скорости движения газа и всегда положительно. Определяется динамическое давление по формуле


(1.5)

где ρ - плотность газа, кг/м 3 ;

ω - скорость газа, м/с.

На практике давление в трубопроводе можно измерить с помощью U-образного манометра и пневмометрической трубки.

При измерении давления жидкостным U-образным манометром измеряемая среда с давлениемР а соединяется при помощи металлической или резиновой трубки с одним коленом манометра, а второе колено – с атмосферой, имеющей барометрическое давлениеР б . Высота столба жидкостиh измеряет избыточное давление (рис 1.3,а )

Р изб = hρg , (1.6)

Где ρ - плотность жидкости, кг/м 3 ;

g - ускорение свободного падения, м/с 2 .

В качестве рабочей жидкости чаще всего используют воду или спирт. Точность измерения U-образным манометром при правильном отсчете уровней жидкости в трубках достаточно высока. Отсчет показаний жидкостных манометров приведен на рис.1.3,б ,в .


Рисунок 1.3 – Измерение давления жидкостным U-образным манометром

Полное давление в вентиляторе может быть измерено при помощи открытой пневмометрической трубки (трубка Пито), поставленной навстречу потоку (рис 1.4, а ), а статическое давление – при помощи трубки или отверстия в трубопроводе, расположенных перпендикулярно к потоку (рис 1.4,б ).

Если обе трубки присоединить к противоположным концам манометра, то разность уровней рабочей жидкости в коленах манометра покажет разность между полным и статическим давлением в данной точке потока, то есть величину динамического давления (рис 1.4, в ).

Перепад полного давления определяется с помощью двух загнутых трубок, помещенных навстречу потоку воздуха в двух сечениях канала (рис.1.4, г ). Перепад статического давления определятся с помощью двух трубок, расположенных в канале перпендикулярно направлению движения воздуха (рис.1.4,д ).


Рисунок 1.4 – Определение давления и перепадов давления с помощью

U-образного манометра

Для определения производительности вентилятора используют пневмометрические трубки или дроссельные приборы –с ужающие устройства . Сужающие устройства могут быть использованы для измерения расхода любых однофазных сред, они могут быть установлены в трубопроводах любого диаметра; температура и давление измеряемой среды могут иметь практически любое значение. Очень существенно, что градуировочная характеристика стандартных сужающих устройств может быть определена расчётным путём.

В данной работе для определения расхода воздуха применяется дроссельный прибор (расходомерная шайба ). Принцип использования дроссельных приборов для замера расхода газа можно уяснить по графику распределения давления при установке в трубе диафрагмы (рис.1.5)

Поместим в трубопровод диаметром D диафрагму, представляющую собой шайбу с отверстиемd , и измерим давление в трубопроводе до диафрагмы и за ней. При сужении трубопровода скорость воздуха увеличивается отω 1 доω 2 , вследствие чего по закону Бернулли происходит падение давления отР 1 доР 2 . За диафрагмой скорость воздуха уменьшается, а давление растет доР 3 , ноР 3 <Р 1 , то есть наблюдается перепад давления на шайбеP ш 1 3 , который пропорционален квадрату скорости воздуха. Зная диаметрd отверстия шайбы, можно определить расход газа в кубических метрах за секунду:

V = c

, (1.7)

где с – расходный коэффициент диафрагмы. Для расходомера, используемого в данной установке,с =0,64·10 -2 .


Рисунок 1.5 – Дросселирование газа диафрагмой и характер изменения

давления при дросселировании

Производительность вентилятора может регулироваться различными способами. Один из наиболее экономичных способов – изменение числа оборотов рабочего колеса – не получил до настоящего времени широкого распространения из-за затруднений, связанных с изменением числа оборотов электродвигателя. Наиболее широко используют способ дросселирования заслонкой, имеющий низкую экономичность. В данной работе регулирование производительности будет выполняться с помощью заслонки, установленной на входном патрубке.

Описание установки

Лабораторная установка (рис.1.6) состоит из центробежного вентилятора 1, асинхронного двигателя 2, всасывающего патрубка 3, заслонки 4, нагнетательного патрубка 5, трубопровода 6 и расходомерной шайбы 7. Для измерения перепада полного давления на входе и выходе вентилятора используют изогнутые под прямым углом пневмометрические трубки 8 и 9, закрепленные во входном и нагнетательном патрубках и присоединенные к U-образному манометру. Перепад статического давления на расходомерной шайбе измеряют с помощью прямых пневмометрических трубок 10 и 11, закрепленных перпендикулярно трубопроводу до и после шайбы 7 и подключенных к манометру 12.

ЛЕКЦИЯ № 7 Центробежные вентиляторы

План

7.1 Основные термины и определения

7.2 Классификация вентиляторов

7.3 Компоновочные схемы

7.4 Назначение и область применения вентиляторов

7.1 Основные термины и определения

Центробежными вентиляторами называют машины для перемещения чистых газов и смесей газов с мелкими твердыми материалами, имеющие степень повышения давления не более 1,15 при плотности потока 1,2 кг/м 3 . Характерным признаком центробежного вентилятора является повышение давления за счет работы центробежной силы газа, движущегося в рабочем колесе от центра к периферии.

При незначительном повышении давления газа изменением его термодинамического состояния можно пренебрегать. Поэтому к центробежным вентиляторам применима теория машины для несжимаемой среды.

Стандартом установлены следующие термины:

    вентилятор - агрегат, состоящий из корпуса, ротора, направляющих, спрямляющих аппаратов с присоединенными к ним коллектором и входной коробкой;

    вентиляторная установка - вентилятор или два вентилятора с присоединенными к ним входным и выходным элементами воздушных потоков, подводящими и отводящими каналами, диффузорами.

    подача вентилятора Q - количество воздуха, проникающего в единицу времени через живое сечение входа в вентилятор, м 3 /с.

    номинальная подача вентилятора Q ном - подача в режиме максимального статического КПД, м 3 /с.

    полное давление вентилятора P V - разность полных давлений газа при выходе из вентилятора и перед входом в него, Па.

    статическое давление вентилятора P SV - разность между полным давлением вентилятора и динамическим давлением за ним, Па.

    номинальное статическое давление вентилятора P SV ном - статическое давление вентилятора в режиме максимального статического КПД, Па.

    полезная мощность N - полное приращение удельной энергии в единицу времени, получаемой потоком воздуха в вентиляторе, кВт,

где β - коэффициент сжимаемости воздуха в вентиляторе (β = 1,01 - 1,07).

    потребляемая мощность N B - мощность на валу вентилятора, кВт.

Центробежные вентиляторы широко распространены в промышленности и коммунальном хозяйстве для вентиляции зданий, отсасывания вредных веществ в технологических процессах.

В теплоэнергетических установках центробежные вентиляторы применяются для подачи воздуха в топочные камеры котлов, перемещения топливных смесей в системах пылеприготовления, отсасывания дымовых газов и транспортирования их в атмосферу.

7.2 Классификация вентиляторов

В литературе не существует единой общепринятой классификации центробежных вентиляторов. Однако вентиляторы могут быть классифицированы по ряду признакам: быстроходности, создаваемому давлению, компоновочной схеме, типу привода, назначению и т.д.

По быстроходности вентиляторы могут быть разделены на вентиляторы малой (N y = 11 30), средней(N y = 30 60) и большой(N y = 6081) быстроходности.

Вентиляторы малой быстроходности . Имеют малые диаметры входа, небольшую ширину колеса, малую ширину и раскрытие спирального корпуса. Лопатки рабочего колеса могут быть загнуты по направлению его вращения и против этого направления. Чем ниже быстроходность вентилятора, тем меньше форма лопатки влияет на его аэродинамическую характеристику. Максимальный КПД этих вентиляторов не превышает 0,8. Габаритность меняется в диапазоне D y = 6 1,7.

Вентиляторы средней быстроходности . Значительно отличаются своими геометрическими и аэродинамическими параметрами. Среднюю быстроходность имеют вентиляторы с колесом барабанного типа и большим диаметром входа, у которых коэффициенты давления близки к максимально возможным (ψ ≈ 3). У этих вентиляторов достигнут максимальный КПД ή́ max ≈ 07,3.

Такую же быстроходность имеют вентиляторы с загнутыми назад лопатками и небольшими коэффициентами давления (ψ ≈ 1). Максимальный КПД этих вентиляторов может достигать 0,87. Габаритность вентиляторов средней быстроходности с большими и малыми коэффициентами ψ отличается почти в 2 раза.

Вентиляторы большой быстроходности . Имеют широкие рабочие колеса с небольшим числом лопаток, загнутых против направления вращения рабочего колеса. Коэффициенты давления ψ < 0,9. Эти вентиляторы могут иметь близкие к максимально возможным значения КПД ή́ max ≈ 0,9.

Заметим, что наибольшее число разработанных в последние годы вентиляторов имеет высокие значения КПД, быстроходность в диапазоне 40 - 80 и невысокие коэффициенты давления (0,6 < ψ < 0,9). Эти вентилятора относятся к классу высокоэкономичных машин и широко применяются в вентиляционных и технологических установках.

К классу вентиляторов принадлежат также и воздуходувные машины, обеспечивающие полное давление до 30 кПа (3000 кгс/см 2).

Вентиляторы общего назначения по величине полного давления, создаваемого при номинальном режиме, подразделяют на вентиляторы низкого, среднего и высокого давления.

Вентиляторы низкого давления . Создают полное давление до 10 кПа (100 кгс/м 2). К ним относятся вентиляторы средней и большой быстроходности, у которых рабочие колеса имеют широкие листовые лопатки. Максимальная окружная скорость таких колес не превышает 50 м/с. Вентиляторы низкого давления широко используют в вентиляционных санитарно-технических системах.

Вентиляторы среднего давления . Создают полное давление в диапазоне от 10 до 30 Па (100 … 300 кгс/м 2). Эти вентиляторы имеют лопатки, загнутые как по направлению вращения колеса, так и против этого направления. Максимальная окружная скорость достигает 80 м/с. Вентиляторы применяют в вентиляционных и технологических установках различного назначения.

Вентиляторы высокого давления . Создают полное давление свыше 30 кПа (300 кгс/м 2). Рабочие колеса вентиляторов высокого давления, как правило, имеют лопатки, загнутые назад, так как они более эффективны. Окружная скорость рабочих колес больше 80 м/с. Поэтому в случае широких колес (вентиляторы средней быстроходности) применяют профильные лопатки с плоским или слегка наклонным передним диском.

Полное давление свыше 10 кПа (1000 кгс/м 2) может быть обеспечено вентиляторами малой быстроходности с узкими рабочими колесами, близкими по своим геометрическим параметрам к компрессорным. Их окружная скорость при соответствующем конструктивном исполнении может достигать 200 м/с. Такие вентиляторы находят применение в системах с небольшим расходом воздуха и большим сопротивлением: в фильтроочистительных установках, в системах пневмопочты, пневмоники и др.

Для обеспечения полных давлений, близких к 30 кПа (3000 кгс/м 2), в некоторых случаях используют двухступенчатые вентиляторы или вентиляторные установки с двумя- тремя последовательно работающими вентиляторами. Такие, установки иногда называют воздуходувками.

7.3 Компоновочные схемы

Центробежные вентиляторы могут быть классифицированы также по компоновке рабочих колес и по форме корпуса. Вентиляторы, состоящие из одного рабочего колеса и спирального корпуса, называют одноступенчатыми центробежными вентиляторами обычного исполнения. Такая компоновка центробежных вентиляторов наиболее широко распространена на практике, Если необходимо увеличить производительность вентилятора, то применяют двусторонние центробежные вентиляторы.

Двусторонний центробежный вентилятор состоит из двух рабочих колес обычного центробежного вентилятора, являющихся зеркальным отображением одного другим, с общим задним диском, двух входных патрубков и спирального корпуса шириной в 2 раза большей ширины одноступенчатого вентилятора. Такой вентилятор фактически представляет собой два параллельно работающих односторонних центробежных вентилятора. В связи с этим номинальная производительность такого вентилятора и потребляемая мощность могут в 2 раза превышать соответствующие параметры одностороннего вентилятора при том же диаметре и частоте вращения колеса.

Применение высокорасходных двусторонних вентиляторов позволяет использовать более быстроходные электродвигатели, уменьшить диаметр, и, следовательно, габаритные размеры и массу вентиляторной установки.

Особенно целесообразно использование двусторонних вентиляторов при их работе на нагнетание со свободным входом. При работе на всасывание, как это имеет место, например, для шахтных вентиляторов главного проветривания, необходимо применять сложную систему трубопроводов, подводящих воздух к вентилятору (входные коробки, тройники). Последнее приводит к дополнительным потерям и снижению КПД вентиляторной установки на 3 - 5% .

Двухступенчатый центробежный вентилятор представляет собой два последовательно работающих центробежных вентилятора, причем в случае компактных установок переход от первой ко второй ступени осуществлен при помощи радиальных лопаточных спрямляющих и направляющих аппаратов. Коэффициенты давления двухступенчатых вентиляторов в 1,8 … 2 раза выше соответствующих коэффициентов одноступенчатого вентилятора, что позволяет при тех же габаритных размерах и частоте вращения установки обеспечить почти вдвое большие давления.

Двухступенчатые центробежные вентиляторы широко используют для создания высокого давления, если габаритные размеры вентиляторной установки ограничены, например в пылесосах, фильтроочистительных устройствах и др. Отметим, что неподвижные радиальные лопаточные и безлопаточные диффузоры, установленные непосредственно за рабочим колесом, не являются эффективными в случае загнутых вперед лопаток, поэтому двухступенчатые центробежные вентиляторы имеют, как правило, колеса с лопатками, загнутыми назад или оканчивающимися радиально. Трех- и более ступенчатые вентиляторы ввиду их конструктивной сложности в вентиляторостроении почти не встречаются.

7.4 Назначение и область применения вентиляторов

Центробежные вентиляторы применяют практически во всех отраслях народного хозяйства. Их используют в вентиляционных системах, в различных технологических установках, в системах охлаждения и др. В зависимости от назначения к вентиляторам предъявляют различные требования.

Вентиляторы общего назначения применяют в системах кондиционирования воздуха и вентиляции и для производственных целей. Серийно выпускают вентиляторы номеров от 2,5 до 20. Основные требования к этим вентиляторам регламентированы ГОСТ 5976 "Вентиляторы радиальные (центробежные) общего назначения". Вентиляторы выполняют или с непосредственным приводом от электродвигателя, или с ременной передачей. Вентиляторы больших номеров (начиная с № 8) имеют осевые направляющие аппараты для регулирования режима работы. В соответствии с ГОСТ 5976 вентиляторы общего назначения имеют обозначение типа, состоящее из буквы Ц (центробежный), пятикратной величины коэффициента полного давления и значения быстроходности при режиме ή́ max , округленных до целых чисел. К этому обозначению добавляют номер вентилятора, численно равный диаметру колеса в дециметрах. Так, вентилятор с диаметром рабочего колеса D = 0,4 м, имеющий при режиме η max коэффициент полного давления ψ = 0,86 и быстроходность N y = 70,3 обозначают Ц4-70 № 4. Такое обозначение вентиляторов очень удобно, так как позволяет по названию оценить аэродинамические параметры вентиляторов.

Вентиляторы, предназначенные для перемещения воздуха с различными примесями: твердыми частицами, пылью, волокнистыми материалами, называют пылевыми . В обозначениях этих вентиляторов добавлена буква П, например центробежный пылевой вентилятор ЦП6-46. Чтобы транспортируемые материалы не застревали в рабочем колесе и корпусе, число лопаток колеса должно быть небольшим, и они должны быть укреплены консольно к заднему диску. Передний диск колеса отсутствует, а передние участки лопатой имеют форму, обеспечивающую сбрасывание попавших в колесо материалов под действием центробежных сил. На колесах и внутри корпуса недопустимо наличие каких-либо выступающих деталей (головок болтов, шайб), которые могут препятствовать передвижению материалов. Упрощенная форма рабочего колеса, большие зазоры между входным патрубком и колесом приводят к тому, что пылевые вентиляторы имеют КПД значительно более низкий, чем КПД обычных центробежных вентиляторов.

В качестве пылевого может быть использован смерчевой центробежный вентилятор, у которого рабочее колесо расположено в специальной нише в задней стенке спирального корпуса. Для перемещения среды с примесями (хлопок, чайные листья), которые нельзя подвергать механическому повреждению, целесообразно использовать специальный вентилятор-сепаратор, в котором благодаря его конструкции транспортируемый материал перемещается, минуя рабочее колесо.

Для общеобменной вентиляции промышленных предприятий и общественных зданий применяют крышные центробежные вентиляторы , которые устанавливают непосредственно на кровлях зданий для вытяжки воздуха из рабочих помещений по одному вертикальному вентиляционному каналу. Такие вентиляторы получили в последние годы широкое распространение во многих странах в связи с тем, что они не занимают полезной площади зданий и не требуют создания сложных вентиляционных систем.

За колесом вентилятора установлен небольшой специальный диффузор. Особенностью этих вентиляторов является то, что, поскольку они работают практически без сети, их рабочий режим соответствует нулевому или небольшому значению коэффициента статического давления и коэффициенту производительности, близкому к максимальному. Поэтому в крышных вентиляторах используют широкие колеса с загнутыми назад лопатками и с большим относительным диаметром входа. Для получения больших значений удельной производительности, лопатки колеса должны иметь малые углы выхода β 2 , чтобы обеспечить небольшие значения теоретического давления.

Тягодутьевые вентиляторы являются частью установок котлоагрегатов тепловых электрических и электровоздуходувных станций. В зависимости от применения различают три типа тягодутьевых вентиляторов: дымососы, дутьевые и мельничные вентиляторы.

Дымососы применяют для отсасывания дымовых газов с температурой t = 120 … 200 0 С из топок пылеугольных котельных агрегатов. Газы содержат твердые частицы золы, вызывающие износ деталей дымососа. Применяют дымососы одностороннего и двустороннего всасывания.

Дымососы снабжены осевыми направляющими аппаратами, позволяющими регулировать их работу. Отметим, что дымососы этой серии имеют рабочие колеса повышенной износоустойчивости. Это позволяет значительно увеличить срок их эксплуатации по сравнению с дымососами типа Д, рабочие колеса которых имеют загнутые по направлению вращения колеса лопатки.

Дутьевые вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топки котельных агрегатов.

Их обозначения следующие:

Дутьевые вентиляторы так же, как и дымососы, выполняют односторонними и двусторонними. Они также снабжены осевыми направляющими аппаратами. Изготовляют серийные дутьевые вентиляторы номеров 8 - 36.

Мельничные вентиляторы предназначены для пневматической транспортировки неагрессивной угольной пыли в системе пылеприготовления котельных агрегатов при размалывании твердого топлива в барабанно-шаровых мельницах. Конструкции мельничных вентиляторов выполняют с учетом уменьшения степени износа стенок спирального корпуса и рабочего колеса. Серийно выпускаемые мельничные вентиляторы типов ВМ-А, ВМ и ВМ-у выполнены по аэродинамическим схемам вентиляторов соответственно 0,5-45, 0,55-40 (МО ЦКТИ) и 0,6-90 (ЦАГИ).

В обозначении типа тягодутьевых вентиляторов использованы следующие буквы: В - вентилятор; Д - дымосос, дутьевой; М - мельничный; Н - назад загнутые лопатки рабочего колеса; А и II - индексы аэродинамической схемы; у - унифицированный; У - узкое рабочее колесо. Цифры означают диаметр рабочего колеса в дециметрах.