книги / Насосы и вентиляторы.-1
.pdfI to
•-».. -■ *-----« _ â• « |
_ |
« - -— |
» |
20 |
*°q jf/e |
|
> |
-— |
|||||
Еис. 53. водный график подачи напоров |
шестеренных |
и винтовых насосов. Условные обозначения |
||||
подач и напоров насосов: ^ - шестеренных; |
(% - винтовых |
о тремя винтами; |
(9 ) - |
винтовых |
||
о одним винтом |
|
|
|
|
|
|
I . Параметры, характеризующие работу вентилятора
Работа вентилятора оценивается аэродинамическими параметрами:
производительностью L |
полным и статическим давлениями Р полн |
||
Р от, |
мощностью N |
, |
полным и статическим КПД ( £ t %с7 ). |
|
Производительность - количество воздуха, подаваемое вентилято |
||
ром в |
единицу времени |
(м8/ч , мэ/о ) . |
|
|
Давлений - приращение энергии каждого килограмма воздуха, про |
||
ходящего через вентилятор, т .е . разность давлений при выходе из |
|||
вентилятора и входе |
в |
него( II&J. |
Полезная шщность - полное приращение энергии, получаемое воз духом в единицу времени, Не вся энергия, расходуемая на вращение рабочего колеса вентилятора, передается перемещаемому им воздуху, часть ее идет на преодоление гидравлических объемных г механических потерь. Экономическая эффективность pa6o"N вентилятора определяет ся коэффициентом полезного действия £ , который представляет оо-
бой отношение полезной теоретической мощности д действительной
2 - H . / N =1P«/iOOON.
Аэродинашческое совершенство вентилятора определяется статичес.жм КПД ( £ ÇT ), который показывает, какая часть расходуемой на рабо ту вентилятора анергии превращается в потенциальную энергию переме щаемого воздуха
* M‘r/N • ЪРсг/iOOO м.
_ |
Для хараятвргстикя конструктивного |
«m â проточной части венти |
||||||
лятора используют коэффициент |
у д е л ь н о й |
О н с т р о х о д - |
||||||
н о |
о т |
и |
|
[З] |
V4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= с ut I ft/ ( P / f ) |
|
|
(56) |
|
зде |
Ь- |
|
- |
производительность вентнлятора, |
м3/о ; |
Р - давление, |
||
Па; |
иТ |
|
- |
частота вращения, |
рад/о; С |
- |
коэффициент пропорциональ |
|
ности |
f |
|
- плотность перемещаемого газа, кг/м3. |
Коэффициент удельной .Шстроходаости является критерием подобия. Ве
личины |
гьп подсчитываются для режима максимального |
КПД. |
Приведен |
|
ная фоома зьпиои удобна в том случае, когда известны |
k |
, |
Р |
|
jp , |
взятые непосредственно ив эксперимента. Критерий использует |
|||
ся при классификации, выборе и расчете вентиляторов, |
однако |
он не |
позволяет учитывать и: зконошчяость.
При равенстве козффициентоа удельной быстроходности двух венти ляторов все размеры проточной части одного вентилятора можно полу-
чить умножением на постоянное число соответствующих размеров цругчэго.
Если |
принять |
P |
= q |
£ |
4/3, |
Tu |
= I м3/с , тогда |
|
|
||||
|
a 33 |
c v t / C Ÿ / f C * ) * |
|
|
|
|
|
(57) |
|||||
т.е. rt-yj - представляет |
собой |
частоту |
вращения такого |
вентилято |
|||||||||
ра, производительность которого равна I м3/с при указанном давле |
|||||||||||||
нии. На этом основании критерий быстроходности называют удельным |
|||||||||||||
числом оборотов вентилятора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В свое время ЦАГЛ предложил для вентиляторов принять |
С =20 'U\ |
||||||||||||
вычисляя критерий быстроходности по форл/уле^ |
|
|
|
||||||||||
|
lxM -20Trll |
|
|
|
|
|
|
|
(58) |
||||
Поэднее формулу упростили |
и после |
соответствующих преобразований |
|||||||||||
получили |
|
|
|
, |
i |
/ |
.. А |
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
Vk |
/ |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
lv |
|
к /н |
|
|
|
|
|
|
||
В размерности СИ i |
Н |
(кгс/м2) |
= 9,81 |
Па и I n в об/мин= |
|||||||||
0,105 |
рад/с |
получим , |
|
|
|
’ |
|
4/ |
у |
|
|
||
|
ы - ь ъ ^ : - « ч / т |
* |
) * |
|
(59 |
||||||||
Отсюда следует, |
что |
выражение |
|
|
из-за |
размерности |
коэффициен |
||||||
та пропорциональности становится размерным |
при условии |
геометри |
|||||||||||
ческого |
подобия |
вентиляторов, |
|
является |
критерием подобия и |
||||||||
именуется нросто коэффициентом быстроходности вентилятора. |
|||||||||||||
Для оценки габаритов, массы и стоимости вентиляторов из тео |
|||||||||||||
рии подобия можно получить критерий габаритнооти |
|
|
|||||||||||
|
|
ж |
Т Э , ( р / у ) ^ / Т - |
, |
|
|
|
|
(60) |
||||
где |
- наружный диаметр рабочего |
колеса, |
м. |
|
|
||||||||
По величине коэффициента быстроходности |
можно судить о геомет |
рических соотношениях проточной |
части вентилятора. Так, |
например^ |
радиальные вентиляторы, имеющие |
большие* значения |
, имеют бо |
лее широкие (рабочие колеса, больший диаметр входа, большее число лопаток, чем осевые вентиляторы.
2. Классификация вентиляторов
В зависимости от принципа действия, коэффи иента быстроходности
назначения, рода перемещаемой среды, аэродинамической схемы, конструк тивных исполнений и ряда других факторов вентиляторы можно классифи цировать [ з , 9]:
1. По принципу работы: центробежные |
(радиальные) и осевые, |
|||
2. По коэффициенту быстроходности: а) радиальные высокого дав |
||||
ления ( |
= 10-30) ; б) радиальные низкого и среднего давления о |
|||
лопатками колес, загнутыми вперед ( гг^= |
30-60); в) радиальные |
|||
низкого |
и среднего |
давления, |
с лопатками |
колес, загнутыми назад |
( ^*9= 50-80); г) |
радиальные |
с двусторонним всасыванием ( |
80-120); д) осезые для повышенных давлений со спрямляющими аппара тами ( ttw= 120-200) ; е) осевые с листовыми кручеными лопатками
( faijÿ* 200—400),
Как видно из приведенных данных, область применения радиаль
ных вентиляторов соответствует |
< 100, ооевых |
> 100* |
3. В зависимости от разности |
полных давлений, |
создаваемых при |
перемещении воздуха (при плотности на входе в вентилятор 1,2 кг/м3) радиальные вентиляторы разделяют на три группы: а) низкгго давле ния - до 100 кгс/м2 (1000 ila)-v 6) среднего давления - 100-300 кго/м2 (IOOO-3GQO Па); в) высокого давления - 300-1200 кгс/м2 (3000-12000 Па). Принятое разделение условно, так как кроме давления необхо димо указывать производительность вентилятора. Вентиляторы низкого давления при увеличении числа оборотов (если позволяет .прочность колеса) ьш ут развивать среднее давление, а вентилятор высокого дав ления при уменьшении частоты вращения может создавать среднее и даже низкое давление. Обычные осевые вентиляторы используются при давлениях от 30 до 300 Па. Производительность вентиляторов при боль ших диаметрах рабочих колес может доотигать нескольких кубических метров воздуха в час.
4. В зависимости от аэродинамической схема.
Почти все аэродинамические особенности центробежных вентиляторовобусловлены углом установки лопаток на выходе рабочего колеса р 2д „
В зависимости от этого вентиляторы разделяют |
на три |
типа: |
с лопат |
ками, загнутыми назад р 2ы 90°, радиальными |
Р 2л |
=90° |
и загну |
тыми вперед jb2A > 90°. Под углом установки лопатки |
на выходе коле |
са следует понимать угол между направлением относительной скорос
ти Wz |
V. отрицательным направлением переносной (окружной) |
ско |
||
рости |
Hg Аэродинамические параметры вентилятора зависят |
не |
толь |
|
ко от |
форм*-., лопаток, |
ко ,к от размеров других его элементов, |
к |
ко |
торым относятся кохух |
и уплотнение между рабочим колесом и коллек- |
тором вентилятора, а также от ширины колеса, длины и ширины лопа ток, диаметра входного и выходного отверстий вентилятора,,
ст правильного соотношения всех элементов JT размеров его про точной части. Эти соотношения определяются аэродинамической схе мой, разрабатываемой на основе многочисленных экспериментов. За воды выпускают вентиляторы определенных типов, выполненные по од ной аэродинамической схеме, например, аэродинамические радиальные вентиляторы: Ц4 - 70; Ц4 - 76; Ц14 - 46; Ц8 - 18; ЩТ7 - 40, осевые вентиляторы: 06 - 300.
5 . По направлению вращения рабочего колеса: а) правого враще ния - колесо правильно вращаетоя по часовой стрелке; б) левого вращения - колесо правильно вращается против часовой стрелки.
Для определения направления вращения колеса на.\3 встать так, что бы входящий в вентилятор воздух двигался на наблюдателя (т .е . встать со стороны привода вентилятора или смотреть на вентиля тор со стороны всасывания). Вращение колеса будет правильным, если оно направлено по ходу разворота спирального корпуса. Нап равление вращения принято обозначать ПР и Л .
6. По расположению выходного отверстия спирального корпуса. Положение корпуса .радиального вентилятора определяется углом по ворота егб относительно исходных положений. Отсчет углов (в гра дусах) производится по направлению вращения рабочего колеса. На спиральном отводе о расположением выходного отверстия вверх делают надпись lip 0° или Л 0° (рис. 54).
7. По. способу соединения с электродвигателем.
Вентиляторы приводят в действие электродвигателями, с которыми они соединяются одним из следующих способов: а) непосредственно
Рис. 54. Рас положение спираль ных корпусов вен тиляторов
на одном валу; б) через эластичную Ny$ay; в) криноременной пере дачей с. постоянным передаточным отношением; г) регулируемой бессаупенчатой передачей через гидрагсические и индукторные муфты скольжения.
Общая конструктивная компоновка и способы соединения венти ляторов с электродвигателями осуществляются для радиальных венти ляторов в семи исполнениях, осевых - в шести(рис. 55 и 56),
Рио, 55. Способы соединения радиальных вентиляторов с электродвигателем
* |
6 j |
г |
-, |
9 1 |
\ ___ |
|
V - |
|
|
и -
Рис. 5 f . Способы соединения осевых вентиляторов с электродвигателем
Конструктивные исполнения,представленные на рис* 55, а, рис* 56, а ,б , называют злектровенткляторами, так как колесо вентилятора укреплено непосредственно на конце вала электродвига эля. Досто инство таких конструкций б компактности, надежности, бесшумности (исключает щум в подшипниках) и экономична эти работы (отсутствие Муфты). Однако установка колеса на валу электродвигателя возмож на лишь при малых размерах и относительно небольшой массе перво го; выпускаемые промышленностью и применяемые в системах теплогаэоснабжения и вентиляции асинхронные электродвигатели имеют огра ниченное число оборотов в минуту (750, 950, 1450 и 2940), что де лает невозюжным регулирование числа оборотов вентиляторов.
Конструктивнее исполнения, изображенные на рис. 55, б ,в ,д , рис. 56, в ,г ,д , используют при больших размерах колес или их зна чительной Ми.ссе и совпадении числа оборотоэ вентилятора и электро двигателя. Соединение валов вентиляторов и двигателя осуществля ется с помощью муфты.
Конструктивные исполнения, показанные на рис. 55, г,в,ж и рис. 56, е , применяют, если вентиляторы предназначаются для ре менной передачи, шкивы при этом насаживают на вал за подшипника ми коксольно. Установка вентилятора на клиноременной передаче поз воляет с помощью подбора шкивов изменять число его оборотов в ши роких пределах. Консольное расположение шкива дает возможность
легко и быстро заменять ремни. У вентиляторов с двухсторонним всасы
ванием консольное расположение колес |
нецелесообразно. |
|
Исполнение, приведенное на рис. |
55 |
б ,г,д ,ж , обеспечивает |
болыцую жесткость конструкции, так .как |
колесо вентилятора находит |
|
ся, между подшипниками, что уменьшает |
изгибающий момент вала и |
создает спокойный режим работы вентилятора. Данные конструкции осложняют присоединение всасывающих воздуховодов к всасывающему отверстию (передний подшипник находится внутри воздуховода). Эти. схемы применяют при заборе воэдуха иепоследственно из помещения или
при установке вентилятора в открытой камере. |
|
||
8. |
В зависимости от |
состава перемещаемой среды (назначения) |
|
изготовляют вентиляторы: |
|
|
|
а) |
обычного исполнения - |
для перемещения неагрессивных сред |
|
с температурой не выше 80°С, не содержащих липких веществ, |
при |
||
наличии пыли и других твердых примесей не более ЮЭ мг/м3. |
Для |
вентиляторов двухстороннего воаоывания о расположением ременной передачи в перемещаемой ореде температура этой среды не должна* превышать 6Ü°C;
б) коррозионпоотойкие - для удаления невзрывоопасних гаэо-*
.воздушных смесей с агреооивныш примесями, вызывающими ускоренную коррозию вентиляторов из углеродистой стали. Изготовляют их из тумана, специальной нержавеющей стали, алюминия*и полимерных ма териалов (винипласт, полипропилен), В отдельных случаях можно приме нять вентиляторы, выполняемые из углеродистой стали с антикорро зионными покрытиями. Вентилятор из титана может использоваться*во воех средах, где происходит пассивация поверхности титана в ре зультате образования окислов, гидридов и сульфоэкисных соединений
титана (влажный хлор, пары растворов |
хлоридов и щелочей, пары |
|
азотной, соляной и оерной кислот и |
т . д . \ кроме |
сред, содержа |
щих пары фтористоводородной и плавиковой кислот, |
фтора и брома, |
а также сухих хлора и йода; в) ззрывобезопаоного исполнения, предназначенные для переме
щен*. воздуха, содержащего примеси взрывоопасных веществ в вид' газов' (например, паров бензина, толуола, ацетилена) или пыли (са харной пудры, угольной пыли, пыл" взрывчатых веществ и т .д .) . Для предотвращения взоыва колесо вентилятора изготовляют из мягкого металла (алюминий, латунь, медь) или облицовывают более мягким ме таллом. Для перемещения от зоей, взрывающихся от удара, вентилято ры применять нельзя. В этом случае используются эжекторы (низкого давления с вентиляторным побуждением и высокого давления с побужде нием сжатым воз,духом);
г) пылевые, используемые для перемещения воздуха (с содержа нием пыли более 100 мг/м^), подлежащего очистке от пыли, древесной отружкк, земли, пеока и т .д .
3. Чентробехнне вентиляторы
В центробежном вентиляторе перемещение потока и передача ему энергии происходят в рабочем колесе при существенном расстоянии первого от оси вращения. Приращение энергии осуществляется за счет работы центробежных сил и торможения потока в относительном движении в самом рабе зм колесе, спиральном корпусе отвода к диф фузоре.
Центробежный вентилятор ооотоит 38 трех основных элементов: входного патрубка, радиального колеоа и спирального корпуса от вода (рис. 57-58).
|
|
|
Рио# 58# Схема радиального вен |
||
Рио.57. 0б1Г"Й вид радиаль |
тилятора: I - радиальное коле- |
||||
•cOf |
2 - спиральный корпус от |
||||
ного вентиляторе: I - |
ра |
||||
вода; 3 - выходное отверстие; |
|||||
диальное колесо; 2 - |
спираль |
||||
4 - |
входной патрубок |
||||
ный корпус отвода; 3 |
- |
ста |
|||
|
|
нина
Центробежное закрытое колесо ооотоит ив лопаток, переднего и заднего дисков и ступицы. Лопатки прикрепляют к дискам с помощью заклепок, сварки и шипов, которые вставляют в отверстия дисков и расклепывают или прихватывают сверкой. Они могут бьгь закрытыми, полуоткрытыми (без покрывного диска) и открытыми (без основного даска), которые применяют в осковном в палевых вентиляторах. Ко леоа бывают с лопатками, зал о гтд а наз&л (А,< 90°), радиальными
* 90°) в гахнутыми вперед Число лопаток в коле се 12-32. Колеса цептробеяных вентиляторов изготовляют из листо вого металла сваркой или аташ овю в, реве - литыми и пластмассовы- т (рио. 5S),
До недавнего времени в радиальных^ вентиляторах в большинстве
случаев лопатки делали |
загнуты» вперед, что дозволяло уменьшать |
|
габариты первых. В настоящее время s вентиляторах лопатки |
загну |
|
ты назад, что приводит |
к повшени» ВОД и уменьшение щума, |
хотя |
габариты вентиляторов несколько увеличиваются.
Входные кромки лопаток, для обеспечения безударного входа по тока всегда следует отгибать в направлении зращзяия вентиляторе < А * < 90°>- Профили лопаток при заданных углах входа и выхода
Ь-J тока должны быть плавными, наиболее аффективны профилированные объемные лопатки, Соупицы (точеные или литые) предназначены для насаживания колес на валы, колеса на валах укрепляют шпонками и стопорными болтами. У вентиляторов с односторонним всасыванием колеса на валы насаживают консольно, с двухсторонним всасыванием - между дцумя опорами, что обеспечивает наиболее спокойный режим работы вентиляторной установки. Для вентиляторов малых размеров колеса насаживаются непосредственно на валы электродвигателей, в больших вентиляторах колеса с валами двигателей соединяются с по мощью промежуточных адуфт. ЭДуфты могут быть жесткими и упругими. Состоят они из дцух полунуфт, которые соединяются специальными болтами. Б отверстия упругих муфт заклапдааются резиновые втулки, благодаря упругости которых смягчается удар при цусне и компенси руется небольшое нарушение центровки валов. Вал с насаженными на него рабочим колесом, подшипниками и другими деталями называется ротором.
Рис. 59. Рабочие колеса центробежных ентиляторов: а - серия ВНР, б - серия ВРС, в - серия ВВД, г - сеоия ЦП7 - 40. д - серия Ц4 - 70