Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Насосы, компрессоры, вентиляторы

..pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
18.49 Mб
Скачать

При 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