Комкин А.И.Расчет систем механической вентиляции (А.И. Комкин, В.С. Спиридонов Расчет систем механической вентиляции), страница 21

Здесь, в отличие от индивидуальных характеристик вентилятора, по оси абсцисс откладываютне расход, а скорость газового потока на выходе из вентилятораcвых. Кроме того, на графике вместо линий, соответствующихn = const, наносят линии uк = const, где uк – окружная скорость рабочего колеса по концам лопаток. Это позволяет рассматриватьтакую характеристику как универсальную для всех вентиляторовданной серии. При ее использовании по заданному значению давления вентилятора p определяют cвых, соответствующее η = ηмах.Затем по найденному значению cвых и заданному значению расхода L находят площадь выхода Fвых = L/cвых. Далее по таблицеплощадей подбирают для данного типа вентилятора площадьFвых′ , ближайшую к Fвых.

Тем самым определяют номер вентилятора и его диаметр D. После этого уточняют значение скорости навыходе cвых′ = L Fвых′ и по графику определяют соответствующиеэтой скорости и давлению р значение КПД и окружной скоростиuк. На основании этого определяют частоту вращения n == 60uк πD и мощность вентилятора N = pL η.Совмещенные характеристики. Представляют собой график,на котором показаны области эффективной работы всех вентиляторов данной серии (рис.

8.10). Они позволяют быстро выбрать изнескольких вентиляторов самый экономичный вариант.На эти графики помимо основной координатной сетки наносятдополнительные сетки линий D = const, соответствующие номерувентилятора, и n = const. Уравнения, описывающие эти линии, могут быть выведены из формул (8.4) и (8.5) исключением из нихпоочередно n и D.

В результате получим следующие уравнения:136p = 1,6ρp = 0,023ρp2LpLD −4 L2 ;2/3n 4 / 3 L2 / 3 .(8.24)(8.25)Рис. 8.10. Совмещенная характеристика вентилятора Ц4-70При построении графиков в логарифмическом масштабе этимуравнениям будут соответствовать прямые линии с углом наклона,определяемым показателем степени при L. Так, линиям D = constсоответствует угол α = arctg2, а линиям n = const – уголα = arctg2 /3.Точки пересечения линий D = const и n = const характеризуютноминальный режим работы вентилятора (η = ηmах) данного типоразмера при данной частоте вращения.

Через каждую такую точкупроводят кривую p = f (L), соответствующую рабочему участкухарактеристики.137Рис. 8.11. Безразмерная характеристика вентилятора Ц4-70Безразмерные характеристики позволяют сравнивать аэродинамические качества вентиляторов различных типов. Сама безразмерная характеристика отражает свойства всех вентиляторов данной серии всего несколькими кривыми. По оси абсцисс на графикеэтой характеристики откладывают безразмерные значения коэффициента расхода, а по оси ординат – значения коэффициентовдавления, мощности и КПД (рис.

8.11).8.4. Работа вентилятора в сетиДавление вентилятора. Фактический режим работы вентилятора будет зависеть от характеристики сети, к которой подключенвентилятор. Полное давление pс, развиваемое вентилятором, определяется уравнениемpс = Δpст + Δpс + Δpд + Δpв ,138(8.26)где Δpст = pвых − pвх – разность статических давлений со сторонынагнетания и всасывания; Δpс = Δpвс + Δpнг – суммарные потеридавления в сети, равные сумме потерь на линиях всасывания и на22 – динамическое давление газа на выходегнетания; Δpд = ρ wвыхиз сети; Δpв = ρgh – давление столба газа, определяемого плотностью газа, ускорением свободного падения и вертикальным расстоянием h между центрами всасывающего и выходного отверстийвентиляционной сети.В обычных вентиляционных системах статические давления навсасывании и нагнетании, как правило, одинаковы и равны атмосферному (барометрическому) давлению. Тогда первое слагаемоев правой части (8.26) следует отбросить.

Кроме того, если плотность перемещаемого в сети газа ρ не равна плотности атмосферного воздуха ρа, то последнее слагаемое в (8.26) следует представить в виде (ρ − ρа ) gh. Величину (ρ − ρа )gh называют самотягой.Если ρа > ρ, то самотяга является положительной величиной и повышает напор, создаваемый вентилятором.Если высота h незначительна, то в (8.27) можно пренебречьтакже и последним слагаемым, что приводит это уравнение к видуpс = Δpс + Δpд .(8.27)В этом случае полное давление вентилятора расходуется напреодоление суммарных потерь давления в сети и создание динамического давления газа на выходе из вентиляционной сети. Приэтом потери давления в сети Δpс, как это было показано выше,2пропорциональны квадрату расхода воздуха L , также как и динамическое давление газа Δpд.

Графическая зависимость полногодавления от расхода имеет вид параболы и называется полной характеристикой сети. При этом сама величина pс соответствуетполному сопротивлению сети.Если на характеристику вентилятора, построенную в координатах p–L, наложить построенную в том же масштабе характеристику сети, то точка их пересечения, так называемая рабочая точка(рис. 8.12), однозначно определит давление и производительностьвентилятора при работе в этой сети. При этом полное давление pв,139создаваемое вентилятором, будет равно полному сопротивлениюсети pс, а производительность вентилятора равна расходу газа всети. При изменении какой-либо составляющей сопротивлениясети меняется и положение рабочей точки (рис. 8.13). Так, увеличение сопротивления в вентиляционной сети (характеристика В),например, вследствие загрязнения установленного в ней фильтрадля очистки воздуха, приводит к снижению расхода воздуха в сетипри условии, что частота вращения рабочего колеса вентилятораостается неизменной.

Наоборот, при снижении сопротивлениясети (характеристика С), расход воздуха в сети возрастает.Рис. 8.12. Наложение характеристик вентилятора и сетиСовместная работа вентиляторов. Необходимость в совместной работе вентиляторов возникает, когда один вентилятор неможет обеспечить требуемую подачу или давление, а замена егодругим, более мощным не представляется возможной, а также вряде других случаев, например, когда нужно повысить надежностьвсей системы в целом.Рис. 8.13. Влияние характеристики сети на положение рабочей точки140Включение вентиляторов в совместную работу может быть параллельным, последовательным или комбинированным.

При этомпроизводительность или давление в такой системе можно определить лишь путем построения суммарной характеристики, соответствующей совместной работе вентиляторов. Суммарная мощностьсистемы будет равна сумме мощностей составляющих ее вентиляторов.Параллельное включение вентиляторов. Используется для увеличения производительности системы. Характеристики при параллельной работе двух или нескольких вентиляторов получают путем суммирования расходов отдельных вентиляторов при одинаковом давлении.Эффективность параллельной работы вентиляторов зависит отвида индивидуальных характеристик вентиляторов и от характеристики сети.Суммарную характеристику при параллельном включении вентиляторов строят суммированием расходов отдельных вентиляторов при одинаковом давлении. На рис.

8.14 индексами 1, 2 и (1 + 2)обозначены соответственно индивидуальные характеристики вентиляторов и их суммарная характеристика. Здесь нанесены такжехарактеристики трех различных вентиляционных сетей: I, II и III.Работа вентиляторов на эти сети соответствует рабочим точкам B,C и D.При работе вентиляторов на первую сеть (точка B) оба вентилятора имеют положительные расходы, так что общий расход будет больше, чем при индивидуальной работе каждого из них в сети.

В этом случае параллельное включение вентиляторов целесообразно. Это справедливо на всем участке А– С суммарной характеристики.Рис. 8.14. Определение рабочей точки при работе в сети двух параллельно соединенных вентиляторов141Если вентиляторы работают на вторую сеть (точка С), то общий расход в системе будет таким же, как и при работе только одного первого вентилятора. Вентилятор не увеличивает расход ввентиляционной сети, а приводит только к дополнительному, хотьи небольшому, увеличению мощности.Когда рабочая точка на суммарной характеристике располагается левее точки С, как например точка D, соответствующая сетиIII, то расход одного из вентиляторов будет положительным, авторого отрицательным, так как поток в нем будет направлен вобратную сторону.

Поэтому суммарный расход окажется меньшим, чем при работе только вентилятора с характеристикой 2. Таким образом, включение в параллельную работу вентилятора с характеристикой 1 в данном случае не только бесполезно, но и вредно, так как это приводит к снижению производительности системыпри одновременном повышении ее мощности.Последовательное включениевентиляторов. Используется вбольшинстве случаев для увеличения давления, если давление,создаваемое одним вентиляторомнедостаточно для преодоленияполного сопротивления сети. Характеристики при последовательной работе двух или несколькихвентиляторов получаются путемсуммирования давления отдельных вентиляторов при одинаковомрасходе (рис.

8.15). Как следуетиз рисунка, последовательноевключение вентиляторов целесообразно, когда рабочая точка буРис. 8.15. Определение рабочейдет располагаться левее точки А2точки при работе в сети двухпоследовательно соединенных(сеть I), так как при этом создавентиляторовваемое давление будет большетого, что могут создать каждыйиз вентиляторов, работая отдельно.При работе вентиляторов на сеть II (рабочая точка А2) включение в совместную работу вентилятора 2 становится бесполезным,так как это не приводит к увеличению давления в системе.142Работа вентиляторов на сеть III (рабочая точка А3) характеризуется снижением общего давления по сравнению с тем, что создает при индивидуальной работе вентилятор 1. Поэтому включение вэтом случае в совместную работу вентилятора 2 не только бесполезно, но и вредно.8.5. Подбор вентилятораПодбор вентилятора сводится к определению его типа, размеров и скорости вращения рабочего колеса, которые удовлетворялибы исходным данным при возможном минимуме затрат энергии,иными словами, эксплуатационный режим работы вентилятораобеспечивал бы его наибольший КПД.