Напрямок обертання і кут повороту вентилятора. Велика енциклопедія нафти і газу

Незалежно від конструкції вентилятора повітряного (з осьовим або відцентровим вентилятором) виробнику зазвичай передбачає певний напрям обертання вентилятора.

Для того щоб працював в оптимальному режимі, Рекомендованому в техпаспорті, при визначенні напрямку обертання вентилятора необхідно виконувати розпорядження розробника.

Таким чином, обдуває вентилятор потік повітря вибирається конструктором для поліпшення переохолодження і збільшення теплообміну з урахуванням напрямку руху холодоагенту і охолоджуючого його потоку повітря згідно з принципом протитечії.

У підсумку виходить, що вказане конструктором напрямок потоку повітря конденсатора має суворо дотримуватися, оскільки, в іншому випадку, його потужність буде нижчою, ніж передбачено. Якщо потужність конденсатора знизиться, то це стане причиною значного зниження повного температурного перепаду, що супроводжується несправністю «занадто слабкий конденсатор» (особливо в перші дні потепління) (рис. 26.11).

Якщо обладнаний осьовим вентилятором, то при обертанні у зворотний бік зміниться напрямок потоку повітря, що проходить через нього, що і призведе до вищеописаних ознаками.

Усунути даний дефект досить непросто, оскільки в конденсаторі з осьовим вентилятором напрямок руху повітря залежить тільки від напрямку обертання двигуна.

У разі, коли конденсатор обладнаний відцентровим вентилятором, то напрямок циркуляції повітря не залежить від напрямку обертання двигуна. Ця закономірність пояснюється тим, що в відцентровому вентиляторі всмоктування відбувається в центрі равлики, незалежно від напрямку обертання. При обертанні відцентрового вентилятора в зворотну сторону напрямок потоку повітря залишається незмінним, але його витрата різко знизиться, що призведе до появи ознак несправності «занадто слабкий конденсатор» (рис. 26.12).


Виходячи з цього, здійснювати контроль обертання вентилятора необхідно візуально і у випадку з осьовим вентилятором не слід покладатися тільки на напрямок руху повітря.

Окремо слід сказати про конденсаторі, обладнаному осьовим вентилятором, який не захищений від дії сильних вітрів. Справа в тому, що коли конденсатор зупинений, сильний порив вітру може змінити напрямок обертання його лопатей. Якщо вентилятор почав обертатися в протилежному напрямку, можливо кілька варіантів розвитку ситуації:

  • вентилятор забезпечений трифазним двигуном. Відомо, що обертання трифазного двигуна залежить від схеми підключення його обмоток до електричної мережі. Якщо з причин вітру двигун почав обертатися в протилежному напрямку, то пусковий момент опору вентилятора різко збільшується. Причому це підвищення буде залежати від швидкості обертання вентилятора в зворотному напрямку, що стане причиною збільшення часу запуску.
Переважно, трифазний двигун загальмовує обертання вентилятора в зворотному напрямку і змушує його повернутися в правильний режим, незважаючи на що виникає при цьому електричну перевантаження, термореле не спрацьовує;
  • вентилятор обладнаний однофазним двигуном. В даному варіанті пусковий момент переважно слабкий і виникає ймовірність того, що після включення в мережу вентилятор стане обертатися в тому ж напрямку, що і в вимкненому стані - в зворотному. Таким чином, маючи в своєму розпорядженні конденсатор повітряного охолодження, слід завбачливо враховувати переважний напрямок вітрів, щоб уникнути виникнення проблем в подальшому.
Якщо виникають сумніви, то краще використовувати трифазні двигуни разом з відцентровими вентиляторами.

Порушена цілісність ременя вентилятора

При прослизанні ременя швидкість обертання вентилятора зменшується, що стає причиною зниження витрати повітря. Перед тим як його підтягнути ремонтник повинен візуально оглянути ремінь і в разі значного зносу його замінити. Також необхідно перевірити стан приводного мотора і безпосередньо вентилятора.


Класифікація вентиляторів

Вентиляторами називають пристрої, що служать для переміщення повітря або інших газів при тиску не більше 0,15 × 10 5 Па.
Вони, як і насоси, знаходять застосування в багатьох галузях народного господарства і, зокрема, в системах теплогазопостачання, вентиляції та кондиціонування повітря.
Автомобільна, дорожня і сільськогосподарська техніка застосовує у своїй конструкції, наприклад, вентилятори системи охолодження двигунів, вентилятори системи опалення та кондиціонування повітря в салоні. Аеромобілі, судна на повітряній подушці і подібні машини використовують вентилятори в якості рушія.

Слід відрізняти вентилятори від повітродувок і компресорів, здатних переміщувати гази при тиску понад 0,15 × 10 5 Па. Компресори, на відміну від вентиляторів, найчастіше є аеромашінамі об'ємного типу, що використовують принцип витіснення речовини за аналогією з об'ємними насосами. Якщо ж в якості компресора застосовуються динамічні аеромашіни (Відцентрові, осьові турбіни і т. П.), То стиснення повітря в них здійснюється в декілька ступенів, т. Е. Поетапно.

Вентилятори поділяють на відцентрові і осьові. Ці два типи вентиляторів використовують безпосереднє силовий вплив робочими органами (крильчатками) на потоки повітря або газів для збільшення їх кінетичної енергії, т. Е. Є аеродинамічними машинами.

Як в конструкціях насосів, серед вентиляторів лопатевого типу іноді виділяють тип діагональні вентилятори, У яких лопаті вигнуті по схемі, яка не дозволяє класифікувати їх як відцентрові або осьові (рис. 1). У діагональних вентиляторах лопатки розташовані під кутом 45˚до осі колеса або вони мають складну геометричну форму, що надає діагональне напрямок переміщуваного потоку газу.
Переміщення робочого середовища (газу, повітря) в таких вентиляторах здійснюється і вздовж осі робочого колеса (Як у осьових вентиляторів) , І радіально (Як у відцентрових вентиляторів)уздовж зовнішньої стінки кожуха.
Подібна конструкція має деякі переваги в порівнянні з вентиляторами осьового типу, так як виникають відцентрові сили сприяють підвищенню тиску в потоці.
Крім того, лопаті діагональних вентиляторів в меншій мірі схильні до поперечної згинального навантаження, оскільки значна частина енергії передається потоку в осьовому напрямку, що вигідно відрізняє їх від відцентрових (радіальних) вентиляторів.

В окрему групу можна виділити так звані діаметральні вентилятори, В яких схема переміщення повітряних потоків відрізняється від такої у відцентрових вентиляторів - і входить, і нагнітається потоки переміщаються по зовнішньому периметру робочого колеса (рис. 1).
Робоче колесо діаметральні вентиляторів оснащено довгими, але дуже вузькими лопатками.
Відрізняється у таких вентиляторів і конструкція кожуха - уздовж зовнішнього ділянки робочого колеса є широке вікно, з якого лопаті захоплюють газ (повітря), переміщують його уздовж закритої частини кожуха і викидають в вихідний отвір (розтруб). Іноді конструкція діаметральні вентиляторів взагалі не передбачає кожуха - залишки його функції виконує розтруб.



Оскільки діагональні і діаметральні вентилятори являють собою деяку різновид основних типів вентиляторів - відцентрових і осьових, в цій статті більш детально розглянуті характеристики двох останніх конструкцій.

відцентрові вентилятори

Відцентрові вентилятори іноді називають радіальними вентиляторами, оскільки переміщення повітряного потоку при контакті з лопатями здійснюється від центру до зовнішнього периметру, т. Е. Радіально.

Загальний вигляд і схема пристрою відцентрового вентилятора (рис. 2) нагадують конструкцію відцентрових насосів. Він складається з робочого колеса (ротора) 2 з лопатками, спірального корпусу 2 (кожуха) і станини 1. Робоче колесо насаджено на вал 4, який встановлений в підшипниках на станині. Ротор відцентрового вентилятора складається з двох дисків, між якими розташовуються лопатки. Їх число коливається від 6 до 36 .



Кожухи вентиляторів виконують з листового металу зварними або клепаними. У відцентрових вентиляторів кожух зазвичай має форму логарифмічною спіралі (равлики). У ньому є круглий вхідний і квадратне або прямокутне вихідний отвори.

Принцип роботи відцентрового вентилятора аналогічний принципу роботи відцентрового насоса.
Повітря, що надійшов через вхідний отвір вентилятора в порожнину робочого колеса, захоплюється лопатками і приводиться в обертання. Під дією відцентрових сил він стискається, відкидається до зовнішньої стінки спірального кожуха, і, рухаючись по спіралі, потрапляє через вихідний отвір в повітропровід.
Основне призначення кожуха - зібрати потік повітря, збігає з ротора і знизити його швидкість, т. Е. Перетворити кінетичну енергію потоку газу (Динамічний тиск)в потенційну енергію (Статичний тиск).
В середньому швидкість руху повітря або газу в кожусі відцентрового вентилятора приймається рівною половині окружної швидкості робочого колеса.

Відцентрові вентилятори класифікують за такими ознаками:

  • по створюваному тискунизького тиску(До 0,01 × 10 5 Па), середнього (до 0,03 × 10 5 Па) і високого тиску (понад 0,03 × 10 5 Па);
  • за призначенням - загального (Для переміщення чистого повітря і неагресивних газів)і спеціального призначення (Для переміщення запиленого повітря, димових газів - димососи, і ін.);
  • по числу сторін всмоктування- одностороннього і двостороннього всмоктування;
  • по числу ступенів- одноступінчасті і багатоступінчасті, що працюють, як і багатоступінчасті відцентрові насоси.

осьові вентилятори

Цей тип вентиляторів іноді називають аксіальним вентиляторами, Оскільки переміщення потоку в них здійснюється уздовж осі робочого колеса. Ще одна назва осьових вентиляторів, здавна закріпився в побуті - пропелери.

Вентилятори є розташоване в циліндричному кожусі (обечайке) лопатка колесо, при обертанні якого надходить через вхідний отвір повітря під впливом лопаток переміщається між ними в осьовому напрямку. На рис. 3 показаний найпростіший осьової вентилятор, що складається з двох основних частин - осьового лопаточного колеса 1, розташованого на одному валу з двигуном, і циліндричного корпусу (кожуха) 2.



Колесо осьового вентилятора складається з втулки, на якій закріплені наглухо або в яку вбудовані лопатки. Число лопаток на колесі зазвичай від 2 до 32 . Лопатки виготовляють симетричного або спеціального несиметричного профілю, розширюється і закручується в міру наближення до втулки. Осьові вентилятори з лопатками симетричного профілю називають реверсивними, А з лопатками несиметричного профілю - нереверсивними.

Колеса осьових вентиляторів роблять звареними з листової сталі або литими; вони бувають також штампованими. Останнім часом набули широкого поширення вентилятори з пластмас.

Кожух осьового вентилятора має циліндричну форму (обечайку) і роль його більш обмежена, ніж у відцентрових вентиляторів, так як потік повітря (газу) проходить вздовж осі вентилятора, і на його рух обичайка майже не впливає.
Діаметр кожуха не повинен перевищувати 1,5 % довжини лопатки колеса, так як великі зазори між колесом і кожухом різко знижують аеродинамічні якості осьового вентилятора.
При відсутності всмоктуючого воздуховода на вході встановлюють колектор, що забезпечує гарне заповнення вхідного перетину вентилятора, а також встановлюють обтічник.
Для зниження швидкості потоку (Перетворення кінетичної енергії в потенційну енергію тиску)на виході з вентилятора іноді встановлюють дифузор.

Порівняльні характеристики відцентрових і осьових вентиляторів

Відцентрові вентилятори, в порівнянні з осьовими, здатні створювати більший тиск на виході, тому їх доцільно застосовувати для подачі повітря при значному тиску. Тому їх часто застосовують в системах вентиляції зі складною розгалуженою мережею повітроводів, в системах пневмотранспорту матеріалів, в котельних установках як тягодутьевих пристроїв, і в системах кондиціонування повітря.

Осьові вентилятори не здатні створювати високого тиску, подібно відцентровим, але мають більший ККД, Вони здатні працювати реверсивно (Т. Е. В зворотному напрямку), Більш прості у виготовленні (А значить і дешевше), Балансуванню, монтажі і обслуговуванні, мають менші габарити і вага. У зв'язку з цим осьові вентилятори найчастіше застосовують для провітрювання приміщень, вентиляції шахт, тунелів і т. П. - там, де не потрібно створення відносно високого тиску потоку повітря (газу).

Робота вентиляторів супроводжується шумом, інтенсивність якого обумовлюється типом вентилятора, режимом його роботи, якістю виготовлення і монтажу. Зниженню шумів сприяє установка вентилятора на одному валу з двигуном, застосування спеціальних віброгасителів при кріпленні на станині, якісна балансування ротора, ретельна обробка і оздоблення поверхонь лопаток робочого колеса, м'яке з'єднання з повітроводами.

позначення вентиляторів

В даний час промисловість випускає вентилятори багатьох типів і серій. Кожному вентилятору присвоюється умовне позначення- індекс, в якому вказані:

  • тиск, що створюється вентилятором: н.д.- низька, с.д.- середнє, с.д.- високий тиск;
  • призначення вентилятора: Ц- відцентровий загального призначення, ЦП- пиловий і т. Д .;
  • коефіцієнт тиску при оптимальному режимі- цифрою, що відповідає 10 кратної величиною цього коефіцієнта (З округленням до цілих одиниць);
  • питома частота обертання (Швидкохідні)- цифрою, округленої до цілих одиниць;
  • номер вентилятора- цифра або число, відповідне діаметру колеса в дециметрах.

Приклад позначення відцентрового вентилятора: н.д. Ц4-70 № 8, що означає відцентровий вентилятор загального призначення низького тиску з коефіцієнтом тиску 0,403 , швидкохідні 70 і діаметром робочого колеса 800 мм.



Робочі параметри і характеристики вентиляторів

До основних технічних характеристик вентиляторів відносяться подача, повний тиск, ККД, Споживана потужність, критерій швидкохідності.

подача вентиляторів

Подача вентилятора L (М 3 / год або м 3 / сек)- обсяг газу (або повітря), переміщуваного вентилятором за одиницю часу.
У загальному випадку подача вентилятора може бути визначена, як добуток площі живого перетину потоку газу в вихідному отворі вентилятора на відповідну проекцію абсолютної швидкості потоку на виході з робочого колеса:

L = S вих з v2,

де:
S вих - площа вихідного отвору, яка приймається з урахуванням коефіцієнта стиснення потоку лопатками, рівного 0,9 ... 0,95;
з v2 - проекція абсолютної швидкості потоку газу: для відцентрових вентиляторів - радіальна проекція, для осьових - осьова проекція.

При виборі вентилятора для конкретних практичних потреб використовують аеродинамічні характеристики-графіки, що встановлюють залежність між основними робочими параметрами вентилятора і витратою газу (повітря). Приклад такої аеродинамічної характеристики вентилятора наведено внизу на рис. 4.

Повний тиск вентилятора

Повний тиск р п вентилятора залежить від щільності газу (Його фізична характеристика), Коефіцієнта тиску і швидкості потоку (Кінематичні характеристики), І визначається на основі рівняння Ейлера:

р п = ρψv 2,

де:
ρ - щільність газу;
ψ - коефіцієнт тиску вентилятора; ψ = η г φ 2 (тут η г - гідравлічний ККД вентилятора, φ 2 - коефіцієнт закручування потоку, який визначається з відношення проекції швидкості потоку до його абсолютної швидкості);
v 2-швидкість потоку на виході з колеса.

потужність вентилятора

Теоретична потужність вентилятора, що передається переміщуваної середовищі, визначається за формулою:

N Т = р п L / 1000 (кВт).

Дійсна потужність N, споживана вентилятором, значно відрізняється від корисної внаслідок гідравлічних втрат енергії при протіканні повітря всередині вентилятора. Ці втрати складаються з втрат на вихреобразование у крайок лопатей і лопаток, перетікання повітря через зазори між колесом і кожухом вентилятора і механічних втрат на тертя.

ККД вентиляторів

ККД- відношення корисної потужності до споживаної вентилятором від приводного пристрою:

η = N п / N.

повний ККДвентиляторів, як і ККДнасосів, може бути визначений у вигляді добутку трьох складових:

η = η г η про η м,

де: η г - гідравлічний ККД (втрати в потоці), η о - об'ємний ККД (витік через зазори), η м - механічний ККД (тертя).

повний ККДвідцентрових вентиляторів (В залежності від швидкохідності і конструкції лопаток)становить від 0,65 до 0,85 . У осьових вентиляторів він не перевищує 0,9 .

При підборі електродвигуна для вентиляційної установки використовують коефіцієнт запасу К = 1,05…1,2 для осьових вентиляторів, і К = 1,1…1,5 - для відцентрових вентиляторів.

Критерій швидкохідності вентиляторів

Відцентрові і осьові вентилятори, як і насоси, зручно класифікувати за питомою частоті обертання (Критерієм швидкохідності). Критерій швидкохідності характеризує аеродинамічні якості вентилятора - його здатність створювати більший чи менший тиск.
для оптимальної роботивентилятора при ρ = 1,2 кг / м 3критерій швидкохідності визначається за формулою:

n уд = 53L 1/2 ω / р п 3/4,

де:
L - подача в м 3 / с;
ω - кутова швидкість в с -1;
р п - тиск в Па.

Для геометрично подібних вентиляторів (Що мають однакову конструкцію і форму при різних габаритах)критерій швидкохідності буде однаковим. Для відцентрових вентиляторів критерій швидкохідності становить 40…80 , А для осьових - 80…300 . Осьові вентилятори при інших рівних умовах (Зокрема, при однаковій кутової швидкості колеса)розвивають менший тиск в порівнянні з відцентровими, тому значення Nуд у них вище (Т. Е. Для отримання необхідного тиску потрібно більш висока швидкість обертання).

Використання критерію швидкохідності полегшує підбір і розрахунок вентиляторів, так як швидкохідні входить в індекс вентиляторів. За індексом можна судити про тиск, що розвивається вентилятором.

На рис. 4 представлена ​​універсальна аеродинамічна характеристика відцентрового вентилятора, на якій графічно зображені всі допустимі або оптимальні для даного вентилятора режими його роботи. Користуючись універсальною аеродинамічній характеристикою, можна вибрати найбільш ефективний режим роботи вентилятора, при якому його ККДматиме максимальне значення.



Приклад рішення задачі на підбір вентилятора

завдання
Визначити тиск, що розвивається відцентровим вентилятором, якщо коефіцієнт тиску ψ = 0,9 , Частота обертання робочого колеса n = 1450 хв -1, Зовнішній діаметр колеса D 2 = 0,4 м, А щільність повітря ρ = 1,2 кг / м 3.

Рішення .
Окружну швидкість на зовнішньому діаметрі робочого колеса визначаємо за формулою:

v p2 = πD 2 n / 60 = 3,14 × 0,4 × 1450/60 ≈ 30,4 м / с.

Визначаємо тиск, що розвивається вентилятором:

р п = ρψv p2 = 1,2 × 0,9 × 30,42 ≈ 1000 Па.



Вітаю! Компресорні машини, в яких додаткова енергія повідомляється робочого тіла за допомогою обертового колеса з лопатками, що забезпечують рух нагнітається рідини в радіальному напрямку, і в яких для нагнітання використовуються відцентрові сили, що впливають на робоче тіло, називають відцентровими. За цим принципом працюють відцентрові вентилятори.

Відцентрові вентилятори (рис.1.) Складаються з колеса 1 з робочими лопатками 2, розташованого в спіральному кожусі 3. При обертанні колеса повітря, що надходить через вхідний отвір 4, переміщається лопатками в спіральний кожух і потім в дифузор 5, в якому відбувається підвищення тиску повітря. Залежно від тиску розрізняють вентилятори низького (до 1 кПа), середнього (від 1 до 3 кПа) і високого (понад 3 кПа) тиску. Вентилятори високого тиску мають довгі, але вузькі лопатки, тоді як у вентиляторів низького тиску лопатки широкі і короткі. Залежно від призначення розрізняють димососи, призначені для переміщення димових газів, пилові вентилятори для переміщення повітря, що містить механічні домішки та ін.

Вентиляційні установки розрізняють за номерами, причому номер вентилятора відповідає діаметру робочого колеса в дециметрах. Наприклад, вентилятор № 6 має діаметр робочого колеса близько 600 мм. Взагалі, відповідно до ГОСТ 5976-90 існує порядок позначення вентиляторів, що складається з наступних складових:

позначення самого виробу - В (вентилятор);

позначення виду вентилятора - Р або Ц (радіальний або відцентровий відповідно);

величини коефіцієнта повного тиску, який округляється до цілих чисел;

числа, що визначає швидкохідні - hy;

номер виробу відповідно до ГОСТ 10616, який відповідає розміру зовнішнього діаметра колеса - D.

Якщо, наприклад, вентилятор позначений як ВР-86-77-6,3, то це означає, що це вентилятор радіальний, що характеризується коефіцієнтом повного тиску, рівним 0,86, швидкохідні - 76,5 і діаметром робочого колеса 630 мм.

Залежно від напрямку обертання бувають праві і ліві вентилятори.

Праві вентилятори обертаються проти годинникової стрілки, якщо дивитися з боку всмоктування, ліві - в зворотному напрямку. Вентилятори розрізняють по виконанню, який визначає спосіб з'єднання з двигунами (існує сім виконань). Наприклад, першому виконанню відповідає консольная посадка колеса вентилятора на вал двигуна.

Відцентрові вентилятори повинні обертатися в напрямку розвороту спірального кожуха (рис.1.). При зворотному обертанні колеса продуктивність вентиляторів різко зменшується, але реверсування (зміни напрямку подачі) не відбувається. Осьові вентилятори реверсують, однак для лопаток з несиметричним профілем, які звичайно застосовуються в вентиляторах осьового типу, зміна напрямку обертання призводить до зниження к. П. Д. Тому під час реверсування осьових вентиляторів необхідно повернути на 180 ° лопатки або все колесо. У цих вентиляторів несиметричні лопатки повинні обертатися тупий кромкою вперед. Відцентрові вентилятори чаcто виконуються із заломленими назад лопатками. В цьому випадку знижується вихідна швидкість c2, підвищуються аеродинамічні якості профілю і вентилятори створюють менше шуму.

Для вентиляторів застосовують кількісне і якісне регулювання продуктивності. При кількісному регулюванні змінюється характеристика мережі за допомогою заслінки. Такий спосіб неекономічний, і його слід уникати. Якісне регулювання полягає в зміні характеристики p = f (Q) вентилятора за допомогою напрямних апаратів на всмоктуванні або шляхом зміни числа обертів. Так як двигуни змінного струмуне дозволяють плавно змінювати число обертів, то для регулювання вентиляторів застосовують поворотні напрямні апарати. Ісп.література: 1) Теплотехніка, Під загальною редакцією І.М. Сушкіна, Москва, «Металургія», 1973. 2) Теплотехніка, Бондарєв В.А., Процька А.Е., Гринкевич Р.Н. Мінськ, вид. 2-е, "Вишейшая школа", 1976.

Вентилятори знаходять застосування в вентиляційних системах і служать для транспортування повітря від джерел його забору до необхідного приміщення за допомогою системи воздуховодов. Однією з основних технічних характеристик вентиляторів є можливість подолання опору воздуховодной мережі, обумовлюється наявністю вигинів в системі вентиляції, перепадів діаметрів воздуховода і іншими подібними особливостями.

Опір повітря в мережі викликає дисбаланс тиску, і виникає різниця тисків є головним фактором в питанні вибору типу вентилятора.

Виходячи з принципу роботи і геометричної конфігурації крильчатки, все вентилятори можна розділити на радіальні, осьові, напівосьові і діагональні.

радіальні вентилятори

Основну сферу застосування радіальних вентиляторів складають умови експлуатації з високим тискомв системі вентиляції. Основні технічні характеристикирадіального вентилятора визначає геометрія робочого колеса і лопатей.


У разі, якщо лопатки загнуті назад, зберігається низький рівень шуму при досягненні 80% ефективності, проте кількість подаваного такими лопатками повітря сильно залежить від тиску.

У разі, якщо лопатки вентилятора мають пряму форму і при цьому відхилені назад - можливе досягнення 70% ефективності. Даний тип вентилятора добре підходить для роботи в умовах забрудненого повітря.

Якщо лопатки робочого колеса мають пряме радіальне виконання, то вентилятор ще менш схильний до налипання з повітря забруднюючих речовин, і зберігає при цьому ефективність використання 50% і більше.

При конструкції вентилятора із загнутими лопатками вперед, вентилятор зберігає 60% ефективності, однак при цьому підвищений тиск повітря майже не позначається на його продуктивності, причому ця конструкція дозволяє вкладатися в більш низькі габаритні розміри, Що сприятливо позначається на масі вентилятора і можливості його розміщення.

осьові вентилятори

Осьові вентилятори відносяться до найбільш простому типу - пропелерним.


Даний тип вентиляторів має досить низьку ефективність експлуатації. Одним із можливих методівїї підвищення є вбудовування осьових вентиляторів в корпус, який має форму циліндра. Також сприятливо позначається на ефективності розміщення лопаток безпосередньо за лопатевим колесом.

Дані методи здатні підвищити ефективність експлуатації осьових вентиляторів до 75%, а в разі застосування направляючих лопастей - до 85%.

типи крильчаток

Стрілка вказує напрямок обертання колеса.

діагональні вентилятори

Крильчатка, що має радіальне розташування, піддається впливу збільшеного статичного тиску повітряної маси, що обумовлюється дією відцентрової сили, вектор дії якої розташований в радіальному напрямку.


Конструкція осьової крильчатки не відчуває подібного тиску, так як потік повітря діє строго в осьовому напрямку. Діагональні вентилятори являють собою синтез конструкцій радіальних і осьових вентиляторів. Рухомий повітря має спочатку осьовий напрямку, а, потрапляючи на осьовий колесо, змінює свій напрямок на 45%. Використання даного типу вентилятора дозволяє домогтися 80% ефективності, хоча радіальна проекція вектора швидкості потоку повітря і викликає певне підвищення тиску за рахунок відцентрової сили.

діаметральні вентилятори

Конструкція діаметрального вентилятора дозволяє направляти потік повітря, що проходить уздовж робочого колеса вентилятора, при цьому потоки повітря, (як вхідні, так і вихідні) проходять по периметру колеса вентилятора.


Незважаючи на малі розміри робочого колеса, даний тип вентилятора є досить продуктивним і досягає 65% рівня ефективності, що дозволяє цілком успішно експлуатувати його в малих вентиляційних системах, наприклад, для створення повітряних завіс.

Аеродинамічні характеристики вентиляторів

Під аеродинамічними характеристиками вентиляторів розуміють продуктивність вентилятора в залежності від значення тиску повітря в мережі. Так, тиск з певним значенням відповідає певному питомої витратиповітряної маси. Дана залежність проілюстрована на графіку залежності.



Аеродинамічні характеристики вентилятора і мережі воздуховода

Графік характеристики мережі наочно демонструє залежність продуктивності вентилятора від значення тиску повітря в мережі. На даному графіку робочої точкою вентилятора є точка лежить на перетині кривої характеристики мережі та кривої аеродинамічній характеристики вентилятора. Дана точка характеризує повітряний потік для заданої мережі воздуховода.

Будь-яка зміна тиску повітря в системі дає початок нової кривої, яка описує характеристику мережі. При зростанні тиску характеристика мережі буде відповідати кривої «В», а при його зниженні - кривий «С». Дана залежність справедлива за умови, що кількість обертів робочого колеса в хвилину залишається незмінним.


Криві мережі в залежності від зміни тиску

Дана залежність наочно показує, як витрата повітря залежить від опору повітря в мережі. Залежно від кривої опору мережі робоча точка може зміщуватися як вгору по графіку, так і вниз, знижуючи або, відповідно, збільшуючи витрату повітря.

При цьому слід враховувати, що в разі відхилення перепаду тиску від теоретичних (розрахункових) значень, і положення робочої точки, і витрата повітря будуть відрізнятися від розрахункових.



Зміна значень швидкості вентилятора

Для отримання експлуатаційних характеристиксхожих з теоретичними, можлива зміна значень швидкості обертання робочого колеса вентилятора. Так, наприклад, при збільшенні або зменшенні швидкості обертання вентилятора можна зміщувати робочі точки як вправо і вгору по графіку, так і опускати їх вліво і вниз, змінюючи тим самим витрата повітря.



Зміна тиску в залежності від швидкості обертання робочого колеса вентилятора

І в першому, і в другому випадках можливе відхилення фактичних показників тиску від теоретичних розрахункових даних (на графіку зображено, як ΔР1 і ΔР2). Внаслідок чого, робоча точка для розрахункової мережі може визначатися так, щоб була можливість виходу на рівень максимальної ефективності експлуатації. При цьому зміна кількості оборотів робочого колеса вентилятора (і збільшення, і зменшення) веде до зниження ефективності.

Ефективність і характеристики мережі

Як же здійснити правильний вибірвентилятора?

Найбільш наочним способом є графічне визначення, для цього необхідно скласти кілька можливих характеристик мережі на графіку вентилятора і візуально визначити між кривими яких характеристик знаходиться конкретний тип вентилятора. Пронумерувавши криві характеристик від 0 до 10, можна з упевненістю сказати, що вентилятор на кривій 10 має максимальну витрату повітря і дме вільно, а вентилятор на лінії 0 - «захлинеться». Вентилятор, що знаходиться на лінії 4, буде мати витрата близько 40%.



Характеристики мережі (0:10) на графіку вентилятора

При цьому ефективність вентилятора константа уздовж всієї кривої характеристики мережі.

Вентилятори, конструкція яких передбачає наявність лопаток загнутих назад, мають більш високий показник ефективності, на відміну від вентиляторів із загнутими вперед лопатками. Однак високий рівень ефективності можливий на невеликій ділянці, де крива характеристики мережі представлена ​​більш низькою витратою при заданому значенні тиску, ніж у конструкцій вентиляторів із загнутими вперед лопатками.

Для досягнення витрати подібного при експлуатації вентиляторів із загнутими вперед лопатками, і одночасному збереженні високої ефективності продуктивності, необхідно здійснювати вибір вентилятора з загнутими назад лопатками, мають великі геометричні розміри.


Рівень ефективності для однакових розмірів відцентрових вентиляторів з лопатками, загнутими назад і загнутими вперед

Теоретичні розрахунки характеристики мережі

ΔP - загальне тиску вентилятора (Па),

q v - витрата повітря (м 3 / год або л / с),

k - постійна.

приклад

Вентилятор подає 5 000 м 3 / год при тиску 250 Па.

A. Як зобразити характеристику мережі на графіку?

a) Поставте крапку на характеристиці вентилятора (1), де тиск становить 250 Па, а витрата - 5 000 м 3 / год.

Введіть це значення в вищенаведену формулу для отримання значення константи k.

k = ΔP / q v 2 = 250/50002 = 0.00001

b) Виберіть довільне зниження тиску, наприклад, 100 Па, розрахуйте витрата повітря і поставте на графіку точку (2).

c) Побудуйте дві нові точки (2 і 3) і проведіть нову характеристикумережі.

Нова робоча точка (4) розташована на перетині характеристики вентилятора і новою лінією системи.

Даний графік також показує, що збільшення тиску викликає також зменшення витрати повітря приблизно до 4 500 м 3 / год.

Визначення характеристики мережі

L - лінія системи,

Δp d - динамічний тиск (Па),

Δp t - загальний тиск (Па).

ефективність вентилятора

ΔP t - загальна зміна тиску (Па),

q - витрата повітря (м 3 / год),

P - потужність (Вт).

Аеродинамічні втрати мережі

Характеристики вентиляторів на зазначених вище графіках справедливі за тієї умови, що монтаж, установка і налагодження вентиляторів відповідають певним правилам. Так, наприклад, з боку паркану повітряної маси повинен бути передбачений прямолінійний ділянку воздуховода, довжиною не менше одного діаметра, а з боку вихлопу повітряної маси - не менше трьох діаметрів.

У разі відступу від зазначених правил, можливе виникнення значного перепаду тиску, що може негативно позначитися на продуктивності вентилятора. Для того, щоб застрахувати себе від подібного випадку, необхідно враховувати такі фактори.

З боку паркану:
- відстань до прилеглої стіни повинно бути не менше, ніж 0,75 діаметра вводу:
- розміри поперечного перерізу воздуховода на вході системи не повинно лежати в межах дії значень 92% ... 112% від діаметра вхідного отвору вентилятора;
- довжина воздуховода на всмоктуванні повинна перевищувати за значенням 1 діаметр воздуховода;
- елементи воздуховода, розташовані на паркані повітряних мас, не повинні мати ніяких елементів, що перешкоджають вільному всмоктуванню повітря.

З боку нагнітання:
- кут звуження поперечного перерізу не повинен перевищувати 15%;
- кут збільшення поперечного перерізу - не більше 7%;
- довжина прямолінійного ділянки, що лежить за вентилятором повинна бути більш або дорівнює трьом діаметрам воздуховода;
- по можливості, необхідно уникати елементів воздуховода мають кут повороту 90 градусів, рекомендуються використання відводів під 45 градусів;
- відводи повинні повторювати форму проходить повітряного потоку на виході з вентилятора.

Питома потужність вентилятора

У країнах Європи діють суворі правила, що регламентують рівень ефективності споживання електроенергії в будівлях і приміщеннях. Шведський інститут внутрішнього клімату - Svenska Inneklimatinsitutet розробив і представив світовій громадськості спеціальну концепцію, яка називається «Питома потужністю вентилятора» і представляє собою одну з можливих заходів підвищення енергоефективності всій вентиляційної системи в цілому.

Дана концепція говорить, що питома потужність одного вентилятора може бути визначена як відношення сумарної ефективності енергоспоживання всіх вентиляторів системи повітропроводів до обсягу загальної повітряної маси, що циркулює через будівлю або окреме приміщення. При цьому, чим нижче значення даного відносини, тим вище ефективність системи, що відповідає за транспортування повітря.
В якості окремої рекомендації можна виділити наступну вимогу до придбання вентиляційних систем для комунального сектора - максимально допустиме значення питомої потужності вентилятора не повинно перевищувати коефіцієнта 2,0 для систем вентиляції після проведення ремонтних робіт, І 1,5 для нових вентиляційних систем.

Питома потужність вент-ра для будівлі:

P tf - загальна потужністьприпливних вентиляторів (КВт),

P ff - загальна потужність для витяжних вентиляторів (КВт),

q f - обраний витрата (м 3 / с),

Теоретичний розрахунок споживаної потужності вентиляторів:

P - споживана електрична потужність вентилятора (КВт),

p t - загальний тиск вентилятора (Па),

q - витрата повітря (м 3 / с),

η fan - ефективність вентилятора,

η belt - ефективність пасової передачі,

η motor - ефективність електродвигуна вентилятора.

Загнуті назад лопатки (крильчатка В):обсяг повітря, що подається вентилятором з загнутими назад лопатками, в значній мірі залежить від тиску. Не рекомендується для забруднення повітря. Цей тип вентилятора найбільш ефективний у вузькому спектрі, що знаходиться в лівій частині кривої вентилятора. До 80% ефективності досягається при збереженні рівня низького рівня шуму вентилятора.

Відхилені назад прямі лопатки:вентилятори з такою формою лопаток добре підходять для забрудненого повітря. Тут можна досягти 70% ефективності.

Прямі радіальні лопатки (крильчатка R):Форма лопаток запобігає налипання забруднюючих речовин на лопатеве колесо навіть більш ефективно, ніж при використанні лопатевого колеса Р. З цим типом лопаток досягається ефективність понад 55%.

Загнуті вперед лопатки (крильчатка F):Зміни тиску повітря має незначний вплив на обсяг повітря, що подається радіальними вентиляторами з загнутими вперед лопатками. Крильчатка F менше, ніж, наприклад, крильчатка В, і вентилятор займає, соответствен-но, менше місця. У порівнянні з крильчаткою В, цей тип вентиляторів має оптимальну ефективність в правій частині графіка характеристик вентилятора. Це означає, що при перевазі вентилятора з лопатевим колесом F, а не В, можна вибрати вентилятор менших габаритів. В цьому випадку можна досягти ефективності близько 60%.


осьові вентилятори

Найпростіший тип осьових вентиляторів - пропелерні вентилятори. Вільно обертаються осьові вентилятори цього типу мають дуже низьку ефективність, а тому більшість осьових вентиляторів вбудовується в циліндричний корпус. Крім того, ефективність можна підвищити, якщо зміцнити напрямні лопаті безпосередньо за лопатевим колесом. Рівень ефективності може бути піднято до 75% без направляючих лопастей і до 85% з їх використанням.

Малюнок 25: Проходження повітряного потоку через осьовий вентилятор.


діагональні вентилятори

Радіальна крильчатка викликає збільшення статичного тиску в зв'язку з відцентровою силою, що діє в радіальному напрямку. У осьової крильчатки не виникає еквівалентного тиску, оскільки повітряний потік є нормально осьовим. Діагональні вентилятори є змішанням радіальних і осьових вентиляторів. Повітря рухається в осьовому напрямку, а потім в лопастном колесі він відхиляється на 45 °. Радіальна складова швидкості, яка збільшується таким відхиленням, викликає деяке збільшення тиску за допомогою відцентрової сили. Можна досягти ефективності до 80%.


Малюнок 26: Проходження повітряного потоку через діагональний вентилятор.


діаметральні вентилятори

У діаметральні вентилятори повітря проходить безпосередньо вздовж робочого колеса, і як вхідний, так і вихідний потоки розташовуються по периметру робочого колеса. Незважаючи на невеликий діаметр, робоче колесо може подавати великі об'єми повітря, а тому придатне для застосування в невеликих вентиляційних установках, наприклад повітряна завіса. Рівень ефективності може досягати 65%.


Малюнок 27: Проходження повітряного потоку через діаметральний вентилятор.