Критерий быстроходности и коэффициент давления вентилятора
Центробежные и осевые вентиляторы, как и насосы, удобно классифицировать по удельной частоте вращения (критерию быстроходности). Для оптимального режима работы вентилятора при р = 1,2 кг/м 3 критерий быстроходности вычисляется по формуле
где яуд — критерий быстроходности;
L — подача, м 3 /с;
со — угловая частота вращения колеса, с -1 ;
Рполн — полное давление, Па.
Для геометрически подобных вентиляторов, т.е. для тех, у которых все проточные размеры (диаметр входа, ширина колеса, размеры кожуха и т.д.) одного из них могут быть получены умножением на одно и то же число соответствующих размеров другого вентилятора, критерий быстроходности имеет одно и то же значение. В связи с этим критерий быстроходности характеризует аэродинамические качества вентилятора — его способность создавать большее или меньшее давление.
Использование критерия быстроходности облегчает подбор и расчет вентиляторов, так как быстроходность входит в состав индекса вентиляторов. По индексу можно судить о развиваемом давлении.
Для центробежных вентиляторов критерий быстроходности составляет 40—80, а для осевых — 80—300. Осевые вентиляторы при прочих равных условиях развивают меньшее давление по сравнению с центробежными, поэтому значение луд у них выше.
Вентиляторы с большей подачей будут иметь и большее значение критерия быстроходности.
Вторым важным показателем аэродинамических качеств вентиляторов является коэффициент давления Т, входящий в уравнение
где р — плотность газа, кг/м 3 ;
Т — коэффициент давления;
«2 — окружная скорость на наружном диаметре рабочего колеса, м/с.
Коэффициент давления характеризует давление, создаваемое вентилятором, и зависит от скорости закручивания потока при выходе из рабочего колеса, гидравлического КПД вентилятора, числа и формы лопаток.
Существенное влияние на коэффициент давления оказывает число лопаток. При его уменьшении активность воздействия колеса на поток понижается, скорость закручивания потока на выходе с2и уменьшается, а следовательно, при неизменном и2 уменьшаются коэффициент закручивания лопаток и коэффициент давления Т. Особенно заметно число лопаток влияет на коэффициент давления осевых вентиляторов. Чем больше лопатки загнуты вперед по направлению вращения колеса, тем больше скорость с2 при неизменной скорости и2, а следовательно, больше ф2 и коэффициент давления Т. Однако при этом вследствие большого изгиба канала между лопатками и увеличения скорости выхода с2 могут увеличиваться потери давления и уменьшаться КПД, что приводит к изменению коэффициента давления Т.
В центробежных вентиляторах, как и в центробежных насосах, различают три формы лопаток (рис. 11.23): загнутые назад, радиально заканчивающиеся, загнутые вперед. При выполнении лопаток, загнутых вперед, появляется возможность уменьшить размеры вентиляторов, а загнутых назад — увеличить КПД и уменьшить шум, хотя при этом размеры увеличиваются. В связи с этим в настоящее время вентиляторы чаще выполняют с лопатками, загнутыми назад.
Входные кромки лопаток центробежных вентиляторов для обеспечения безударного входа, как правило, отгибаются в направлении, обратном направлению вращения.
Рис. 11.23. Формы лопаток центробежных вентиляторов: а — загнутая назад; б — радиальная; в — загнутая вперед
Коэффициент давления для осевых вентиляторов получается значительно меньшим, чем для центробежных, и составляет примерно 0,05—0,2 вместо 0,5—1,5, что объясняется, главным образом, отсутствием влияния центробежных сил на работу осевого колеса.
Классификация вентиляторов
Вентиляторы применяются во всех отраслях народного хозяйства. Вентиляторами называют воздуходувные машины, предназначенные для подачи воздуха при потерях давления в воздухопроводах, не превышающих 1500 кг/м 2 . При эксплуатации вентиляторов в различных отраслях промышленности потреблялось до 8% всей вырабатываемой электроэнергии. Поэтому повышение экономичности их эксплуатации имеет важное значение. Достигается повышением к.п.д. самих вентиляторов и, главное, повышением эксплуатационного к.п.д., обусловленного надлежащим взаимодействием вентилятора с приводящим его в движение двигателем и с обслуживаемой сетью. Эта совокупность совместно действующих вентилятора и двигателя и сети представляет собой вентиляторную установку. Помимо правильной эксплуатации вентиляторной установки, очевидно, должны быть обеспечены надлежащие расчет, монтаж и наладка.
Наиболее широко вентиляторные установки используются для вентиляции, аспирации, пневмоуборки, воздушного отопления в промышленных, общественных и жилых зданиях (вентиляционные вентиляторные установки), для тяги и дутья в котельных установках, для проветривания рудников и шахт (рудничные вентиляторные установки), а также для обслуживания множества технологических процессов. Люди еще в давние времена применяли воздуходувные устройства в виде опахал и мехов для проветривания помещений и раздувания огня.
Устройство вентиляторов
Центробежный вентилятор представляет собой расположенное в спиральном кожухе лопаточное колесо, при вращении которого воздух, поступающий через входное отверстие, попадает в каналы между лопатками колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается спиральным кожухом и направляется в его выпускное отверстие. Центробежные вентиляторы стоят из трех основных элементов: колеса с лопатками (иногда называемого ротором турбиной), спирального кожуха и станина. Литые или точеные ступицы, предназначенные для насаживания колес на валы, приклепывают, крепят болтами или приваривают к задним дискам. К дискам в свою очередь приклепывают лопатки, которые для этой пыли отбортовывают или снабжают уголками [1].
Лопатки обычно укрепляют между передним и задним дисками. Вентиляторы специального назначения, например пылевые, выполняют с консольным расположением лопаток без переднего диска, а в некоторых случаях и без заднего диска (открытое колесо). Колеса чаще всего склепывают из листового металла, но встречаются и литые колеса. При изготовлении колес для дымососов широко применяется сварка, так же весьма легкие и дешевые колеса изготовляют штамповкой. Для этой цели в полосе листовой стали делают высечки, отгибаемые затем в виде лопаток, после чего полосу свертывают по окружности и укрепляют между дисками. Получили распространение также колеса, лопатки которых крепятся к дискам посредством оставляемых при штамповке шипов. Их вставляют в предусмотренные для них отверстия и отгибают или расклепывают. Таким путем обеспечивается большая точность сборки, а в связи с этим и устойчивость аэродинамических качеств. Широкие колеса в целях большой прочности иногда снабжают тягами, соединяющими передние кольца со ступицами. Зазор между колесом и входным патрубком кожуха не должен превышать 1 % от диаметра колеса. Односторонние вентиляторы должны выполняться по схемам 1,2,3,4,5,6; двухсторонние – по схеме 7 (рис 1) [3].
Рисунок 1 Конструктивное исполнение центробежных вентиляторов
Влияние зазора увеличивается с уменьшением быстроходности, так как даже при небольшом количестве протекающего через него воздуха, доля последнего в общем количестве засасываемого воздуха становится значительной.
Положение кожуха принято обозначать литерами (рис. 2). Кожух с расположением выходного отверстия вверх обозначается литерой — В, вниз — Н. вправо — П., влево — Л. Возможны промежуточные положения (под углом к горизонту в 45°): ВЛ, ВП, НЛ и НП. Кроме того, следует указать и направление вращения (правое и левое).
Рисунок 2 Положения кожухов вентилятора по ГОСТ 5976-51
Классификация вентиляторов
По принципу действия вентиляторы разделяют на центробежные и осевые в тех и других давление создается в результате закручивания и сжатия воздуха вращающимся колесом. Центробежные и осевые вентиляторы, равно как и всякие другие лопаточные машины, весьма удобно классифицировать по значению критерия быстроходности, иначе называемого удельным числом оборотов. Критерий быстроходности определяется в зависимости от производительности и давления при оптимальном режиме работы (максимальном к. п. д.), числа оборотов и плотности воздуха [1].
Центробежные вентиляторы подразделяются на вентиляторы:
-низкого давления ( р>100 кг/м2) ( р >1 кПа)
-среднего давления (р<300 кг/м2) ( р < 3 кПа)
-высокого давления (р=300 кг/м2) ( р =3 кПа)
Недостаточно определять тип вентилятора по одному давлению без указания производительности. Например, вентилятор высокого давления при уменьшении числа оборотов может создавать среднее, и даже низкое давление. Поскольку наибольшее число оборотов и соответственно наибольшее давление определяются прочностью колеса. За последнее время начинают получать применение вентиляторы, расположенные непосредственно на кровле, для свободного отсасывания или нагнетания воздуха — крышные вентиляторы для обеспечения широких пределов производительности вентиляторы проектируют сериями, состоящими из нескольких разных по размерам, но обычно теоретически подобных номеров. Номер вентилятора чаще всего определяется наружным диаметром колеса, измеренным в дециметрах. Прежде широкое распространение имели центробежные вентиляторы низкого давления Сирокко, (ГОСТ 90033-40) с большим числом (48—64) широких, загнутых вперед и коротких в радиальном направлении лопаток. Специальные кожухи этих вентиляторов отличаются большой шириной. Отношение диаметра входного отверстия к диаметру колеса также велико. Центробежные вентиляторы среднего давления Сирокко (ГОСТ 649-41) отличаются от описанных выше относительно меньшими диаметрами входных отверстий. Их колеса имеют меньшее число лопаток (24) трапециевидной формы, что обеспечивает большую жесткость конструкции. Лопатки крепят к переднему и заднему дискам. Центробежные вентиляторы среднего давления можно применять при давлениях до 300 кг/м2в качестве дымососов, для отсасывания запыленного воздуха и для других целей. Разработанная заводом Сирокко серия центробежных вентиляторов высокого давления отличается очень узкими кожухами и относительно малыми размерами входных и выходных отверстий. Вентиляторы имеют 12 сравнительно узких и длинных лопаток, загнутых вперед и скрепленных диском. Окружные скорости более допускаются до 100—120 м/с. Эти вентиляторы можно применять для относительно малых подач при давлениях до 1500 кг/м2. Они имеют достаточно высокий к. п. д. Центробежные вентиляторы высокого давления применяются в качестве воздуходувок, для установок нагнетательного пневматического транспорта и др. Позднее были разработаны и внедрены в серийное производство вентиляторы ВРН, ВРС (низкого и среднего давления) (рис 2), ЭВР (специально предназначенные для непосредственного соединения с электродвигателями, Ц9-55 (или, как они иногда обозначались, ЦВ-55-38), а также вентиляторы ЦАГИ-СТ, Ц6-46 (видоизмененные пылевые вентиляторы ЦАГИ), Ц7-40 и некоторые другие типы.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Сложная размерность критериев быстроходности и габаритности свидетельствует о сложности их физической природы. Следует лишь отметить, что эти критерии позволяют перейти от безразмерной характеристики к размерной и определить диаметр колеса, необходимый для обеспечения заданных параметров дымососом принятой аэродинамической схемы. [4]
СР является критерием быстроходности двигателя . Все автомобильные и почти все тракторные двигатели являются быстроходными, так как имеют оп. [5]
СР является критерием быстроходности двигателя . Все автомобильные и почти все тракторные двигатели являются быстроходными, так как имеют уп. [6]
В зависимости от критерия быстроходности тяго-дутьевые машины могут подразделяться на машины малой, средней и большой быстроходности. [8]
При прочих равных условиях целесообразно за критерий быстроходности брать величину Snz м / мин, пропорциональную / тах. [9]
Ориентировочно границу между областью применения центробежных и осевых вентиляторов определяет величина критерия быстроходности . При / гу100 обычно выбирают центробежные, а при пу 100 — осевые вентиляторы. [10]
Если известна характеристика вентилятора, подходящего по типу для заданных условий и имеющего критерий быстроходности , равный или близкий к критерию быстроходности нужного вентилятора, размеры его можно найти, используя формулы пересчета, приведенные выше. [11]
Центробежные и осевые вентиляторы, равно как и другие лопаточные машины, удобно классифицировать по значению критерия быстроходности , называемого удельным числом оборотов. [12]
Если известна характеристика вентилятора, подходящего по типу для заданных условий и имеющего критерий быстроходности, равный или близкий к критерию быстроходности нужного вентилятора , размеры его можно найти, используя формулы пересчета, приведенные выше. [13]
В дальнейшем будет показано, что геометрически подобные вентиляторы, вне зависимости от их размеров, угловой скорости и плотности воздуха, имеют одинаковое значение критерия быстроходности . [14]
В соответствии с ГОСТ 5976 — 55 типы центробежных вентиляторов определяются шифром, в котором на первое место ставится буква Ц — центробежный вентилятор ( для пылевых вентиляторов — ЦП), на второе — значение коэффициента давления Н, умноженное на 10, и на третье, после дефиса, значение критерия быстроходности пу . [15]