Комкин А.И.Расчет систем механической вентиляции (А.И. Комкин, В.С. Спиридонов Расчет систем механической вентиляции), страница 19

д.), связанных с возможным несоответствием присоединительных размеровразличных элементов, что, в свою очередь, может потребоватьпроведения дополнительных уточняющих расчетов.1218. ВЕНТИЛЯТОРЫ8.1. Классификация вентиляторовПодачу воздуха в системах вентиляции осуществляют с помощью вентиляторов. Вентиляторами называются лопаточные машины с вращающимся ротором, служащие для перемещения воздуха или других газов при их относительном сжатии, не превышающем 1,3 (под давлением до 30 кПа). Подводимая к валу рабочего колеса вентилятора механическая мощность вследствие еговращения преобразуется в мощность воздушного потока.Существует несколько типов вентиляторов. Тип, так же как иназвание вентилятора, определяется направлением движения воздуха в рабочем колесе.

В зависимости от этого вентиляторы подразделяются на осевые, в которых поток не меняет своего направления,перемещаясь вдоль оси рабочего колеса, радиальные, в которых направление потока на входе осевое, а на выходе меняется на 90º порадиусу рабочего колеса, и диагональные, в которых в отличие отрадиальных угол поворота потока менее 90º (рис. 8.1).Рис. 8.1. Классификация вентиляторов по направлению движениявоздуха:а − осевой; б − радиальный; в − диагональный122Широкое распространение в системах вентиляции получилосевой вентилятор (рис.

8.2), который содержит рабочее колесо,состоящее из втулки с насаженными на нее лопатками и размещенное в цилиндрическом кожухе (обечайке). Во избежаниеухудшения аэродинамических характеристик вентилятора зазормежду обечайкой и лопатками должен быть минимальным. Вогнутой стороной лопатки должны быть обращены в сторону вращения.

При их движении возникает воздушный поток в осевом направлении. При изменении направления вращения вентилятораизменяется и направление воздушного потока. Осевые вентиляторы выпускают с диаметром рабочих колес до 2 м. Они характеризуются большой производительностью, но обладают малым напором, не превышающим 1 кПа.Рис. 8.2. Схема осевого вентилятора:1 − коллектор; 2, 4 − входной и выходной направляющие аппараты; 3 − рабочееколесо; 5 − кожух; 6 − обтекательВ свою очередь, радиальные вентиляторы также можно разделить на три типа: центробежные вентиляторы (рис. 8.3), в которых воздух, проходя через вращающееся рабочее колесо с размещенными на нем лопатками, под действием центробежных силдвижется по спирали; смерчевые вентиляторы (рис.

8.4), где вращающееся рабочее колесо используется для генерации воздушноговихря во входной полости вентилятора, обеспечивая там областьпониженного давления, и как следствие подсасывание воздуха ипрохождение его через вентилятор; дисковые вентиляторы (рис.8.5), в которых движение воздуха происходит за счет сил трения,возникающих на поверхности вращающихся дисков.123Рис. 8.3. Схема центробежного вентилятора:1 − коллектор; 2 − спиральный кожух; 3 − рабочее колесо; 4 − лопаткиРис. 8.4.

Схема смерчевоговентилятора:1 − кожух; 2 − лопатка; 3 − заднийдискРис. 8.5. Схема дисковоговентилятора:1 − кожух; 2 − рабочее колесоНаиболее распространенными среди радиальных вентиляторовявляются центробежные. Рабочее колесо центробежного вентилятора вращается в направлении разворота спирали кожуха.

При изме124нении направления вращения вентилятора направление перемещения воздуха сохраняется, однако производительность и КПД вентилятора при этом резко снижаются. Расположение лопаток на рабочем колесе таких вентиляторов может быть разным.

Лопатки бывают загнуты назад, загнуты вперед по отношению к направлениювращения рабочего колеса и расположены радиально. В зависимости от создаваемого давления p центробежные вентиляторы делятна вентиляторы низкого давления (p ≤ 1 кПа); среднего давления(1 кПа < p < 3 кПа); высокого давления (3 кПа < p < 12 кПа). Такимобразом, центробежные вентиляторы создают гораздо большее давление по сравнению с осевыми и поэтому получили более широкоеприменение в системах промышленной вентиляции.Существуют также диаметральные вентиляторы (рис.

8.6),в которых осуществляется сквозное движение воздуха по диаметру рабочего колеса поперек его оси, с двукратным прохождениемчерез вращающуюся решетку колеса. Однако в отличие от центробежных вентиляторов они не нашли широкого промышленногоприменения.Рис. 8.6. Схема диаметрального вентилятора:1 − коллектор; 2 − рабочее колесо; 3 − направляющий аппарат; 4 − кожухВ последнее время в системах вентиляции широко применяются канальные вентиляторы. Круглый канальный вентилятор(рис.

8.7) является по сути вентилятором диагонального типа,удачно сочетающим в себе преимущества осевых и центробежныхвентиляторов.125Рис. 8.7. Схема канального вентилятора:1 − коллектор; 2 − электродвигатель с внешним ротором; 3 − рабочее колесо;4 − рама крепления двигателя; 5 − кожухДля удаления воздуха из верхней зоны помещений используюткрышные вентиляторы (рис. 8.8), устанавливаемые на кровлях зданий, рабочее колесо которых вращается в горизонтальной плоскости на вертикально расположенном валу.Рис. 8.8.

Схема крышного вентилятора с горизонтальным (а) ивертикальным (б) выходом воздуха:1 − коллектор; 2 − рабочее колесо; 3 − кожух; 4 − электродвигательПо направлению вращения рабочего колеса, если смотреть состороны всасывания, вентиляторы бывают: правого вращения (колесо вращается по ходу часовой стрелки); левого вращения (коле126со вращается против хода часовой стрелки). По числу рабочих колес вентиляторы делят на одно- и многоступенчатые. Увеличениечисла ступеней, соответствующее их последовательному соединению, приводит к практически пропорциональному увеличениюдавления, развиваемому вентилятором при заданной его производительности.В зависимости от способности менять направление воздушногопотока вентиляторы подразделяют на реверсивные и нереверсивные.

Так, осевые вентиляторы являются реверсивными, а радиальные вентиляторы в принципе не могут быть таковыми. В зависимости от возможности изменения рабочих характеристик вентилятора за счет изменения скорости вращения рабочего колеса илиповоротах его лопаток вентиляторы делят на регулируемые и нерегулируемые.По характеру перемещаемой среды вентиляторы можно подразделить на вентиляторы общего назначения, предназначенныедля перемещения неагрессивных газов с температурой не выше380 ºС и с запыленностью не более 100 мг/м ; пылевые – для пере3мещения таких же газов, но с запыленностью более 100 мг/м ;коррозионно-стойкие – для перемещения агрессивных газов;взрывобезопасные – для перемещения взрывоопасных парогазовыхсмесей; теплостойкие – для перемещения газов с температурой от80 до 200 ºС.8.2.

Основные параметры вентиляторовРабота вентилятора характеризуется рядом параметров, главными из которых являются производительность, давление, мощность и КПД.3Производительность, расход или подача вентилятора, L, м /с3(м /ч), определяется как объем газа, перемещаемого вентиляторомв единицу времени.

Производительность вентилятора зависит отконструкции, размеров и скорости движения рабочих органов вентилятора. Следует отметить, что в литературе по вентиляторамвеличину L, как правило, обозначают через Q.Давление, создаваемое вентилятором, p, Па, численно равноэнергии, сообщенной единице объема газа, прошедшего через вентилятор. Часто это давление отождествляют с понятием напора.Под напором H вентилятора понимают высоту столба жидкости127плотностью ρ, создающего гидростатическое давление, равноеполному давлению, развиваемому вентилятором. Давление и напор связаны соотношением H = p/(ρg).Мощность. Произведение создаваемого вентилятором давления p, на расход L определяет общее количество энергии, сообщаемой им потоку воздуха в единицу времени.

На этом основаниивеличинаN п = pL(8.1)определяет полезную мощность вентилятора, Вт.Мощность N, подводимая к вентилятору от двигателя, называется мощностью, потребляемой вентилятором.КПД вентилятора. Эффективность использования вентилятором подводимой к нему мощности оценивают КПД:ηв = N п N .(8.2)Величина ηв определяется потерями мощности в вентиляторевследствие наличия трения в его рабочих органах.Помимо этого для оценки работы вентиляторов используютбезразмерные параметры. Их получают из рассмотренных вышеразмерных параметров соответствующим пересчетом, основанномна методах теории подобия.Рассмотрим вентиляторы одного и того же типа, выполненныепо одной аэродинамической схеме с соблюдением точного геометрического подобия и отличающиеся только размерами. В силу подобия каждый из этих вентиляторов может быть полностью определен каким-либо одним характерным линейным размером.

Влиянием вязкости перемещаемого газа на работу вентилятора можнопренебречь. Тогда при заданной аэродинамической схеме вентилятора рабочие процессы в нем будут определять три основных параметра: характерный размер колеса вентилятора D, м; угловая–1скорость вращения рабочего колеса ω, с ; плотность перемещае3мого газа ρ, кг/м .Исходя из размерностей рассматриваемых параметров, с расходом L может быть связана следующая безразмерная величина:LD 3ω128.(8.3)Обычно в качестве характерного размера используют диаметр ра3бочего колеса по концам лопаток. Кроме того, в (8.3) величину Dзаменяют соответствующей этому диаметру площадью круга Fк =2= πD /4. Для сохранения безразмерности комплекса (8.3) угловуюскорость вращения заменяют окружной скоростью рабочего колеса по концам лопаток uк = ωD/2 = πDn/60, где n — частота враще–1ния колеса, мин .