книги / Насосы, компрессоры, вентиляторы
..pdfПри одностороннем всасывании иногда применяют также входные ко робки. Наличие их позволяет установить ротор между двумя опорами и вместе с тем увеличить ширину рабочего колеса и окружную скорость. Постановка коробки целесообразна также в том случае, когда перед входом в вентилятор неизбежен по условиям монтажа поворот трубо провода (рис. 6-18). При наличии на входе регулирующего аппарата его
удобно размещать во входной коробке.
В правильных конструкциях стей |
||
ка, противолежащая |
входу в |
коробку, |
располагается в непосредственной бли |
||
зости от коллектора, а коллектор плав |
||
но очерчен и не выступает в |
коробку |
|
(рис. 6-19). |
коробки |
с малой |
Нежелательны |
||
площадью сечения. Относительная ве |
||
личина сечения коробки iu = QJQо (где |
||
Qi; — сечение коробки; Q0 — площадь |
||
Рис. 6-18. Установка вентилятора входа в рабочее колесо); обычно /к = |
при |
одностороннем всасывании. |
= 1,75-2-2,25. |
|
|
||
й — без |
коробки; |
б — с коробкой; / — вен |
|
(рис. |
||
тилятор; |
2 — всасывающий |
трубопровод; |
Угол ак установки коробки |
|||
3 — поворотный патрубок; 4 — входная ко |
6-20) оказывает различное |
влияние |
||||
робка; 5 — направляющий |
входной |
|||||
|
|
аппарат. |
|
при разных типах рабочих |
лопаток. |
|
гоприятным |
является |
угол 90°, |
В большинстве случаев наиболее бла |
|||
а наименее благоприятным — угол |
180° |
|||||
Форма |
переднего |
диска (рис. 6-21) оказывает существенное |
влия |
ние на величину потерь энергии в рабочем колесе. Наименьшие потери
Рис. 6-19. Различные исполнения |
Рис. 6-20. Угол установки |
входной коробки. |
входной коробки. |
а — правильное; б — неправильное.
Рис. 6-21. Формы переднего диска.
а — плоский; б — конический; в — плавно очерченный.
обеспечиваются при плавно очерченном переднем диске и скошенной входной кромке; это ясно из рис. 6-21. Увеличение ширины колеса при водит к удлинению линий тока, уменьшению кривизны поворота и, следовательно, к уменьшению потерь (рис. 6-22).
Корпус вентилятора конструируется обычно в виде спирального (улиткообразного) кожуха и лишь в некоторых случаях снабжается кольцевым диффузором.
В спиральном кожухе не всегда целесообразно уменьшать скорость выхода газа из вентилятора до скорости потока газа в трубопроводе; в таких случаях вентилятор снабжается на выходе коническим диффу зором. Представление о спиральном кожухе и диффузоре дают рис. 6-23, 6'24 и 6-25.
Рис. 6-22. Влияние |
Рис. 6-23. Спиральный |
||
ширины колеса на ли |
кожух. |
||
нии тока. |
I — рабочее колесо; 2 — спи |
||
/ — широкое |
колесо; 2 — |
ральный кожух; |
3 — выход |
узкое |
колесо. |
ное сечение; |
4 — язык. |
В практике проектирования вентиляторов часто применяют вычер чивание спирального кожуха с помощью так называемого конструктор
ского |
квадрата |
(см. рис. 6-23). Сторона |
конструкторского квадрата |
бе |
|
рется |
равной а—А!4. А= (l + l t2)Q/Bcfl |
(где В — ширина |
кожуха). |
||
Спиральные |
отводы выполняются |
с языком и без |
него |
(см. |
рис. 6-24). Опыты указывают на то, что язык увеличивает шум при ра
боте вентилятора и при широких отводах не |
|
|
|
|
||||
сколько снижает его к. п. д. У высокона |
|
|
|
|
||||
порных |
вентиляторов |
при |
узких отводах |
|
|
|
|
|
язык повышает к. п. д. |
|
|
|
|
|
|
||
Конический диффузор на выходе из спи |
|
|
|
|
||||
рального отвода выполняют |
обычно несим |
|
|
|
|
|||
метричным с углом раскрытия до 25° в сто |
|
|
|
|
||||
рону колеса (рис. 6-25). |
центробежные |
|
|
|
|
|||
В соответствии с ГОСТ |
|
|
|
|
||||
(радиальные) вентиляторы |
различаются |
и |
|
|
|
|
||
маркируются по ряду признаков: |
|
|
|
|
|
|||
а) |
по создаваемому давлению — венти |
|
|
|
|
|||
ляторы низкого давления, создающие полное |
Рис. 6-24. Спиральный кожух |
|||||||
давление (разность |
полных давлений |
на |
||||||
выходе и входе) до 100 кГ/м2; вентиляторы |
с языком |
и без |
него |
|||||
/ — с глубоким |
языком; |
2 — с не |
||||||
среднего давления, создающие полное дав |
большим языком; 3 — без |
языка. |
||||||
ление 100—300 кГ/м2\ вентиляторы высоко |
|
|
|
|
||||
го давления, создающие полное давление 300—1 200 кПм2\ |
|
|
пра |
|||||
б) |
по направлению вращения рабочего колеса — вентиляторы |
вого вращения при вращении рабочего колеса по часовой стрелке, если наблюдать со стороны привода; вентиляторы левого вращения при вращении рабочего колеса против часовой стрелки;
в) по числу всасываний — вентиляторы односторонние со всасыва нием со стороны, обратной приводу (рис. 6-9); вентиляторы двусторон ние со всасыванием с обеих сторон (см. рис. 6-11);
г) по направлению выхода газа из спирального кожуха — вентиля торы правого и левого вращения, изготовляемые .по различным схемам в зависимости от угла поворота кожуха по сравнению с исходным поло-
Рис. 6-25. Установка диффузоров после -вентилятора.
а — правильно; б — неправильно; в — симметричный диффузор.
жением при отсчете угла поворота кожуха q> по направлению вращения: вентиляторы односторонние правые Пф° и левые Лф°; вентиляторы дву сторонние соответственно ДПф° и ДЛф° (рис. 6-26);
Рис. 6-26. Исполнения вентиляторов.
|
|
а — правые; б — левые. |
|
|
д) |
по конструктивной схеме |
установки вентилятора — несколько |
||
схем (рис. 6-27) в зависимости от способа соединения |
с двигателем и |
|||
способов посадки рабочего колеса и приводного шкива |
(консольно или |
|||
между опорами) ; |
|
|
|
|
|
|
|
В-ДиО |
- |
|
|
|
/~7~ТТ7~7ш7тТ7~7т |
|
|
Исполнение 1 |
Исполнение 2 |
Исполнение 3 |
|
Рис. 6-27. Конструктивные схемы вентиляторов.
/ — вентилятор; 2 — двигатель; 3 — подшипники; 4 — муфта; 5 — шкив.
е) по быстроходности или удельному числу оборотов, соответствую щему номинальному режиму работы, — вентиляторы малой быстроход-
4. Вентиляторы низкого давления, выполненные по схеме Ц4-70 (рис. 6-32), имеют рабочее колесо, состоящее из 12 плоских лопаток, загнутых назад (р2л=44°4(У). Колесо клепаное, передний диск кониче ский, кожух выполняется с языком. Окружная скорость не превышает 45 м/сек. _В режиме с т)маис=:0,805 вентилятор имеет коэффициенты
/> = 0,46 и Q = 0,225. Вследствие высокого значения к. д. д. и относитель ной бесшумности эти вентиляторы широко применяются в системах вен тиляции промышленных и общественных зданий.
Рис. 6-32. Вентилятор Ц4-70.
5. Вентиляторы Ц4-70 среднего давления (до 240 кГ/м2) предназна чены для перемещения неагрессивных газов с температурой до 180° С, содержанием пыли до 150 мГ/м3. Колесо вентилятора имеет 12 плоских штампованных, загнутых назад лопаток (р2=44°40') с тремя ребрами жесткости. Окружная скорость допускается до 59 м/сек.
6. В последнее время выполняется ряд вентиляторов по схемам
ЦАГИ с плоскими (Ц4-68) и |
профилированными (Ц4-76) лопатками. |
|||
Вентиляторы |
Ц4-68 выполня |
|
||
ются металлическими и вини- |
|
|||
пластовыми для общего назна |
|
|||
чения и для перемещения аг |
|
|||
рессивных |
газов. Максималь |
|
||
ное давление |
/7= 130 |
кГ/м2; |
|
|
т)манс= 0,75. Вентиляторы Ц4-76 |
|
|||
имеют улучшенную характери |
|
|||
стику давления и относительно |
|
|||
бесшумны; к. п. д. их |
равен |
|
||
84%. Высокие показатели вен |
|
|||
тилятора достигаются отгибом |
|
|||
лопаток назад и профилирова |
Рис. 6-33. Объемная профилированная |
|||
нием их (рис. 6-33). Число ло |
лопасть. |
|||
паток 12, |
как |
в схеме |
Ц4-76, |
|
так и Ц4-68; лопатки сварные оболочно-стержневой конструкции при вариваются к дискам сплошным швом. Для регулирования предусматри ваются конструкции вентиляторов с осевым и упрощенным направляю щими аппаратами. Выпускаются также вентиляторы без направляю щего аппарата. В режиме с т|макс коэффициенты /> = 0,42 п (1 = 0,23.
Вентиляторы по схеме ЦАГИ Ц4-76 -применяются для различных целей общепромышленного назначения, главного проветривания шахт, работы в качестве дымососов (серия DH) и т. п.
7. Вентиляторы теплоэнергетических установок разрабатываются в соответствии с ГОСТ 9725-61 «Вентиляторы центробежные дутьевые котельные». ГОСТ разработан, исходя из условий максимально возмож ного к. п. д. при простой конструкции, минимальной металлоемкости и малых габаритах.
ГОСТ 9725-61 регламентирует максимальный к. п. д. у ’вентиляторов с загнутыми назад лопатками т] не менее 85% при открытом осевом подводе, г) не менее 82% при наличии осевого направляющего аппарата и т| не менее 80% у машин с входной коробкой.
Для вентиляторов с Q<50 000 м3/ч допускается минимальное зна чение к. п. д. 66% для машин с лопатками, отогнутыми вперед, при* наличии всасывающего кармана и направляющего аппарата.
Область режимов при выборе вентиляторов ограничивается значе ниями к. п. д. 72% при лопатках, отогнутых назад, и 60%' при лопат
ках, отогнутых вперед. |
_ |
Котельные вентиляторы по схеме ЦКТИ 0,7-37 (Do= 0,7, Р2л=143°) |
|
(см. рис. 6-2, 6-9 и 6-11) |
разработаны Барнаульским котельным заво |
дом в одностороннем исполнении и Подольским машиностроительнымзаводом имени Орджоникидзе в двустороннем исполнении. МО ЦКТИ разработаны также схемы:
0 ,8 -3 7 |
0 .7 -1 6 0 |
|
5 . |
0,8 |
0,7 |
?гл |
143 |
20 |
7]манс |
0,71 |
0,85 |
Q |
0,28 |
0,14 |
Р1,03 0,4
Регулирование осуществляется обычно с помощью осевых и упрощен ных направляющих аппаратов. Схемы с лопатками, отогнутыми назад,, рекомендуются при небольших глубинах регулирования, особенно- в установках большой мощности.
6-9. ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ УСТАНОВКИ
Вентиляторная установка состоит из одного или нескольких венти ляторов с двигателями и системы всасывающих и напорных трубопро водов.
Для привода вентиляторов применяются почти исключительноасинхронные электродвигатели. Тип применяемого электродвигателяопределяется условиями работы. В сухих помещениях применяются» защищенные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым и фа зовым роторами, а в сырых помещениях — защищенные от влаги* асинхронные электродвигатели. В пыльных цехах необходима установ ка закрытых и взрывобезопасных электродвигателей.
Вентилятор соединяется с двигателем непосредственно или при* помощи различных передач. При непосредственном соединении венти лятор и двигатель находятся на одном валу (см. электровентилятор в исполнении 1 на рис. 6-27) или соединяется через муфту (исполнения 2 и 3 на рис. 6-27). Для соединения применяются жесткие, полужесткие и упругие муфты.
При различных числах оборотов двигателя и вентилятора приме няют передачи. Передача в вентиляторной установке нежелательна, так как она снижает общий к. п. д. установки, увеличивает габариты, умень шает надежность работы, увеличивает шум, удорожает установку. Наи более часто применяется передача клиновыми ремнями или плоскоре-
148
менная передача, причем первая предпочтительнее благодаря большей компактности и надежности, а также бесшумности ее.
Для привода вентиляторов можно применять паровые турбины. Такой привод может быть целесообразен на электрических станциях для тяго-дутьевых установок большой мощности при условии использова ния отработавшего пара. Основное преимущество паротурбинного приво да заключается в возможности гибкого регулирования производительно сти за счет изменения числа оборотов.
Существенное значение в вентиляторных установках имеет шум. Он возникает вследствие вибрации >в различных частях установки, за счет высоких скоростей газа в проточной части и зазорах, из-за нару шения балансировки ротора и скольжения ременной передачи. Основ ным источником шума является так называемый аэродинамический шум, возникающий при соприкосновении вращающихся частей вентиля тора с газом. Аэродинамический шум определяется величиной окружной скорости. Из условий бесшумной работы окружные скорости в венти ляторных установках жилых и общественных зданий принимают не более 25 м/сек, а в промышленных зданиях 40—45 м/сек. Шум создается и в кожухе: при пульсациях давления в потоке газа стенки кожуха вибри руют как мембраны.
Вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед, как правило, создают больше шума, чем вентиляторы с лопатками, загнутыми назад.
Для уменьшения шума необходимо тщательно балансировать ротор, делать кой<ух более жестким (снабжать его уголками жесткости), дви гатели при непосредственном соединении устанавливать на резиновых прокладках, между вентилятором и трубопроводом ставить мягкий (брезентовый или резиновый) патрубок. Сам вентилятор необходимо ставить на звукопоглощающих прокладках (войлок, пробка, резина
ит. п.) или специальных амортизаторах с пружинами.
Впроцессе эксплуатации правильный монтаж вентиляторной уста новки может быть нарушен, что в конечном счете приводит к снижению ее экономичности.
Правильная эксплуатация должна включать наблюдение за систе мой трубопроводов, двигателем и вентилятором, подшипниками, пере дачей и проверку Оалансировки.
Перед пуском вентилятора необходимо убедиться в правильной
центровке валов двигателя и вентилятора, прочности креплений болто вых соединений, надежности электрооборудования и наличии смазки в подшипниках.
Пускать центробежный вентилятор следует при закрытой задвижке, так как потребляемая мощность при этом составляет 30—40% нор мальной. Нагрев подшипников свыше 60° С во время работы и наличие вибрации указывают на перекос валов, который следует немедленно устранить, остановив вентилятор.
Эксплуатационные расходы по вентиляционной установке (в основ ном стоимость электроэнергии) являются основной статьей всех рас ходов. Поэтому расходы но переоборудованию, автоматизации и другие расходы, приводящие к повышению к. п. д. установки и снижению со противлений в системе, обычно быстро окупаются.
Эффективность работы вентиляторной установки может быть выяс нена при ее испытании.
6-10. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ГАЗЕ НА РАБОТУ ВЕНТИЛЯТОРА
В некоторых случаях газ, перемещаемый вентилятором, содержит мелкие твердые взвешенные частицы. Это имеет место при пневматиче ском транспортировании сыпучих материалов, отсасывании пыльного воздуха, в дымососных установках и т. п.
Содержание твердых частиц в газе оценивается весовой концент рацией смеси
где GT— количество твердых частиц в газе, перемещаемых |
вентилято |
|
ром, кГ/сек; |
газу, |
кПсек. |
Gr — весовая производительность вентилятора по |
||
Если р незначительно и размеры твердых частиц |
малы, то можно |
полагать, что наличие их в газе не увеличивает потерь в потоке через вентилятор и давление, создаваемое вентилятором, перемещающим смесь, будет равно давлению такого же вентилятора, перемещающего чистый газ, т. е. Рсм= Р* При этом можно полагать, что объемные про изводительности также будут одинаковы: QCM= Q-
Удельный вес смеси
„г _ Сг + GT
Тем Q
Выразим отношение удельных весов смеси и газа через р:
Тем__ Gr T- GT __1 |
G~r — 1 -Г
Мощность, потребляемая вентилятором, работающим на смеси,
Л^СМ = = Y C M Q C M ^ СМ = = N |
Ï |
поэтому
^ с м = ' Л Г ( 1 + , р ) .
Изложенные соображения являются грубо приближенными, и при веденными формулами можно пользоваться только при малых р для ориентировочных расчетов.
Если размеры твердых частиц в газовом потоке достаточно велики, то при движении вдоль кривых поверхностей они будут выпадать из потока п на преодоление силы трения их о поверхность будет затрачи ваться дополнительная энергия. В этом случае потери энергии в рабо чем колесе, подводах и отводах вентилятора увеличатся, давление, со здаваемое вентилятором, уменьшится, а потребляемая мощность воз растет.
Теоретические соображения и анализ опытных материалов [JI. 51] приводят к двум расчетным соотношениям:
Рс.м=р(1—Арц);
NCM= N ( l+ k Nli).
Коэффициенты &р<1 и Алг>1 определяются по опытным данным, причем
£р=0,1 4-0,45; kN= 1,5ч-1,7.
Коэффициент полезного действия вентилятора, подающего смесь,
_QCMPCM
Ч)см Ю2Л^м*
При работе вентилятора на чистом газе
^102ЛГ