Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чертеж рабочего колеса вентилятора

Вентиляторы

Вентиляторы – это машины, предназначенные для перемещения воздуха под воздействием вращающегося рабочего колеса, заключенного в кожухе. Степень повышения давления вентиляторов не более 1,1. При таком повышении давления сжатие воздуха не оказывает существенного влияния на рабочий процесс, и при исследовании работы и расчете вентиляторов во внимание не принимается.

В основу классификации положена быстроходность вентилятора, которая выражается безразмерным числом:

Формула 1где Vc – производительность вентилятора, м³/с; p – давление, Па; ρ – плотность газа, кг/м³; n – частота вращения, об/мин.

В зависимости от быстроходности вентиляторы подразделяют на быстроходные, средней быстроходности, тихоходные и весьма тихоходные.

Наиболее быстроходными являются осевые вентиляторы. Их применяют для получения больших подач при малых напорах. Тип вентилятора выбирают по специальному каталогу в зависимости от назначения.

Вентиляторы различают также по создаваемому давлению: вентиляторы низкого (до 1 кПа), среднего (1-3 кПа) и высокого (свыше 3 кПа) давления.

По конструкции рабочего колеса и ротора различают вентиляторы центробежные и осевые. В зависимости от направления вращения рабочего колеса вентиляторы могут быть правого и левого вращения (если смотреть на вентилятор со стороны привода). При этом положение кожуха может быть различным (рис. 1).

Рис. 1

рис. 1. Положение корпусов центробежных вентиляторов.

По способу соединения с двигателем вентиляторы имеют различные схемы исполнения (рис. 2): а – рабочее колесо находится на валу двигателя (схема 1); б – рабочее колесо соединено с валом двигателя с помощью муфты (схемы 4 и 6); в — рабочее колесо соединено с двигателем ременной передачей (схемы 2, 3, 5 и 7).

Рис. 2

рис. 2. Схемы соединения вентиляторов с двигателем.

Существует несколько серий и номеров вентиляторов. Серию составляют вентиляторы одного типа , но разных номеров.

В народном хозяйстве, и в частности в машиностроении, наиболее широко применяют центробежные и осевые вентиляторы общего назначения.

Схема устройства и принцип действия центробежных и осевых вентиляторов

Центробежный вентилятор состоит из корпуса 1 (рис. 3, а) с подводным 2 и отводным 3 патрубками и рабочего колеса (рис. 3, б) с лопатками 5.

Рис. 3

рис. 3. Центробежный вентилятор:
а — общий вид; б — рабочее колесо;
1 — корпус (кожух); 2 — подводной патрубок; 3 — отводной патрубок; 4 — станина;
5 — рабочая лопатка; 6 — диски.

Корпус спиральной формы служит для преобразования части динамического потока газа, поступающего с лопаток колеса, в энергию давления. Выходной патрубок кожуха присоединен к напорному трубопроводу большого сечения посредством диффузора, в котором продолжается преобразование динамического напора в энергию давления.

Лопатки рабочего колеса изготавливаются вместе с колесом или крепятся к дискам 6 колеса. Высота лопаток небольшая. В зависимости от расположения выходной кромки различают рабочие лопатки трех типов (рис. 4).

Рис. 4

рис. 4. Рабочие лопатки: а — загнутые вперед; б — радиально направленные; в — загнутые назад.

В вентиляторах чаще применяют колеса с лопатками, загнутыми вперед, что позволяет создавать определенный напор при наименьшей окружной скорости. На вентиляторах большой мощности наиболее экономично устанавливать лопатки, изогнутые назад.

Осевые вентиляторы (рис. 5) перемещают газ вдоль оси. Корпус вентилятора состоит из обечайки 8 цилиндрической формы, входного коллектора 1 и диффузора 6. Рабочее колесо состоит из втулки 2 с укрепленными на ней лопатками 4. Перед рабочим колесом и за ним устанавливают обтекатели 3 и 5. Рабочее колесо чаще всего укрепляют непосредственно на валу двигателя 7. В некоторых вентиляторах за рабочим колесом устанавливают спрямляющий аппарат, а перед рабочим колесом — направляющие аппараты.

Рис. 5

рис. 5. Схема осевого вентилятора:
1 — входной коллектор; 2 — втулка; 3 — передний обтекатель; 4 — лопасть; 5 — задний обтекатель; 6 — диффузор; 7 — электродвигатель; 8 — обечайка.

Параметры и характеристики вентилятора

Давление воздуха, Па, создаваемое вентилятором, определяют по формуле:

Формула 2Здесь ρ — плотность воздуха, равная ρ=1,2 кг/м³; φ — коэффициент закручивания, зависящий от формы лопаток рабочего колеса вентилятора (для рабочих колес с лопатками, загнутыми вперед, φ=1,1. 1,35; для для радиальных лопаток φ=1; для лопаток, загнутых назад, φ=0,5. 0,8); ηв — полный КПД вентилятора; u — окружная скорость, м/с:
Формула 3где Dн — диаметр рабочего колеса вентилятора, м; n — частота вращения рабочего колеса, с -1

Производительность вентиляционной установки V=Sc, где S — площадь сечения воздуховода, м²; с — скорость воздуха, м/с

Формула 4

Потребляемая мощность или мощность на валу вентилятора, кВт:

Формула 5

Полный КПД вентилятора:

Формула 6где ηr гидравлический (аэродинамический) КПД, учитывающий потери напора в рабочем колесе и проточной части вентилятора; ηV объемный КПД, учитывающий объемные потери; ηм — механический КПД.

При изменении частоты вращения вентилятора изменяются развиваемое давление и и производительность, а следовательно, и мощность. Пересчет основных параметров работы вентилятора при изменении частоты вращения выполняют, как и для центробежных насосов, по формулам пропорциональности.

Указанные зависимости справедливы при подаче вентилятором воздуха в одну и ту же сеть.

Характеристики вентилятора представляют собой графические зависимости между его параметрами: давлением, мощностью, КПД и производительностью при постоянной частоте вращения рабочего колеса. Наибольшее значение для практики имеет зависимость между давлением и производительностью: p=f(V) (рис. 6). Штриховыми линиями показаны теоретические зависимости развиваемого давления рт от производительности вентилятора. Параметры вентилятора принимают оптимальные значения при определенной его производительности V (рис. 7).

Рис. 6

рис. 6. Рабочие характеристики вентилятора:
а — β>90°; б — β=90°; в — β<90°

Рис. 7

рис. 7. Зависимость параметров вентилятора от производительности

Регулирование производительности вентилятора в основном аналогично регулированию центробежных насосов. Однако для регулирования вентиляторов часто применяют специальные направляющие аппараты, устанавливаемые перед рабочим колесом. Эффективность метода регулирования существенно зависит от типа вентилятора и режима его работы.

Подобно насосам вентиляторы могут быть включены в систему параллельно и последовательно: параллельно — когда нужно повысить производительность, а последовательно — когда необходимо увеличить развиваемое давление вентиляционной установки.

Подбирают вентиляторы с учетом областей их применения по специальным таблицам и графикам или таблицам и характеристикам. При подборе вентиляторов необходимо, чтобы КПД был не ниже 0,9 номинального значения.

Читайте так же:
Что делать если не откручивается болт

Характеристики рабочих колес для насосов

Рабочее колесо (крыльчатка) – главная рабочая деталь насоса. Задача рабочего колеса насоса – преобразование вращательной энергии, которая выходит из двигателя, в энергию протока воды. С помощью движения крыльчатки жидкость, что находится в ней, также вращается и на нее влияет центробежная сила.

Такая сила перемещает жидкость от центра крыльчатки к ее краю. После такого перемещения в центре крыльчатки создается разрежение, что и помогает всасыванию жидкости через всасывающий патрубок устройства. Достигнув периферии крыльчатки, жидкость выходит в напорный патрубок агрегата.

1 Виды рабочих колес

Рабочие колеса могут быть следующих типов: осевые, радиальные, диагональные, открытые, полузакрытые и закрытые. В основном, в насосных устройствах крыльчатка трехмерной конструкции, которая соединяет плюсы осевых и радиальных колес.

Виды рабочих колес для насосов

Виды рабочих колес для насосов

1.1 Открытое

Такой тип изделия имеет один диск, который на поверхности оборудован лопастями. Таких лопастей может быть четыре или шесть. Их используют в случаях, когда нужен низкий напор, а рабочая жидкость имеет загрязнения, маслянистые включения или твердые частицы.

Конструкция открытой крыльчатки позволяет легко очистить загрязненные каналы. КПД таких крыльчаток небольшой – примерно 40%. Вместе с этим недостатком крыльчатки обладают рядом преимуществ – они не так засоряются и весьма просто очищаются от разнообразного налета. Открытая деталь устройства износостойкая по отношению к абразивным частицам рабочей жидкости (например, к песку).
к меню ↑

1.2 Полузакрытое

Отличие полузакрытого изделия заключается в том, что у него нет второго диска, а лопасти с зазором примыкают к корпусу устройства, которое играет роль второго диска. Используют полузакрытые изделия для перекачки очень загрязненных жидкостей.
к меню ↑

1.3 Закрытое

Конструкция закрытого изделия имеет два диска, между которыми находятся лопасти. Такая крыльчатка часто используется для работы центробежных насосов, ведь она создает хороший напор, и характеризуется малыми утечками воды из выхода на вход. Производят такие крыльчатки несколькими способами: штамповкой, литьем, точечной сваркой или клепкой. На качество и эффективность работы влияет количество лопастей. Чем больше лопастей имеет деталь, тем меньше пульсации давления воды на выходе из устройства.

Конструктивные элементы рабочего колеса

Конструктивные элементы рабочего колеса

1.4 Вид посадки

Посадка крыльчатки на вал двигателя в одноколесных агрегатах бывает конической или цилиндрической. Посадочное место колес в горизонтальных или вертикальных насосных устройствах бывает в виде шестигранника или шестигранной звездочки, либо крестообразным.

Выделяют следующие виды посадок на вал:

  1. Конусная посадка. Такой вид посадки обеспечивает легкую посадку и снятие крыльчатки. Недостатком конусной посадки является не совсем точное положение колеса относительно корпуса устройства в продольном направлении. Рабочую деталь двигать на валу нельзя, ведь она жестко закреплена. Коническая посадка характеризуется большими биениями изделия, что плохо для торцевых уплотнений и сальниковых набивок.
  2. Цилиндрическая посадка. При такой посадке деталь находится в точном положении на валу. Закрепляется крыльчатка при помощи нескольких шпонок. Цилиндрическую посадку устанавливают в погружных вихревых и вихревых насосных агрегатах. Это соединение позволяет точнее закрепить положение крыльчатки на валу. Недостатком цилиндрической посадки является точная обработка вала прибора и отверстия в ступице крыльчатки.
  3. Шестигранная (крестообразная) посадка. Используется, в основном, в насосных аппаратах для перекачки воды из скважин. При этом типе посадки очень просто закрепить и демонтировать крыльчатку с вала механизма. При этом, она крепко фиксируется на валу в оси вращения механизма. С помощью шайб в крыльчатке и диффузоре можно отрегулировать зазоры.
  4. Посадка в виде шестигранной звезды применяется в многоступенчатых высоконапорных насосах (вертикальных и горизонтальных). Рабочие колеса для этих установок производят из нержавеющей стали. Это самая трудная посадка и требует высшего класса обработки. Втулками в диффузорах и крыльчатках регулируют зазоры.

1.5 Рабочее колесо центробежного насоса

Для изготовления колес для центробежных насосов, чаще всего, используют чугун марок СЧ 20-СЧ 40. Если электронасос будет работать с химическими агрессивными веществами, колеса и корпуса центробежных насосов производят из нержавеющей стали. Для функционирования прибора в сложных режимах, которые характеризуются: долгим сроком включения; материал для перекачки имеет механические частицы; высоким напором, — для производства крыльчаток применяют хромистый чугун ИЧХ.

1.6 Рабочие колёса (видео)

1.7 Обточка и расчет рабочего колеса

При помощи обточки колеса уменьшают диаметр для снижения силы напора, но эффективность гидравлики устройства при этом не ухудшается. При небольшом снижении КПД весьма существенно поднимается напор и подача.

Если характеристики прибора не соответствуют необходимым условиям работы в определенных пределах, стоит применить обточку. Количество обточек от производителя, как правило, не больше двух. Размер обточки варьируется от 8 до 15% от диаметра рабочей детали. Но бывают исключения, когда показатель можно увеличить до 20%.

Расчет рабочего колеса центробежного прибора не рекомендуют делать самостоятельно – это ответственный процесс, который лучше выполнять специалисту.
к меню ↑

2 Описание двигателя с открытым рабочим колесом

Открытым типом крыльчаток оборудуют как дренажные, так и фекальные устройства. Колеса такого типа можно установить над рабочей камерой агрегата и внутри камеры. При установке выше камеры крупные частицы могут свободно проходить, поэтому такую схему именуют свободновихревой.

Насосы с плавающим типом рабочих колес

Насосы с плавающим типом рабочих колес

Вместе с этим преимуществом, есть ряд недостатков:

  1. Уменьшение КПД.
  2. Необходимость установки более мощного двигателя.
  3. Слабый напор жидкости.

В дренажных агрегатах устанавливать свободновихревую схему нецелесообразно, так как они изначально предназначены для перекачки жидкости с включениями. В таких устройствах крыльчатку ставят внутри рабочей камеры. Бывает несколько видов колес открытого типа:

  • с небольшими лопатками (по высоте), которые используют для установки в дренажных механизмах или в приборах со свободновихревой схемой;
  • с высокими лопатками, которые применяют в фекальных насосах. Характеристики такого колеса позволяют устанавливать его там, где необходимо свободное прохождение частиц и больший напор, чем при работе свободновихревой схемы.
Читайте так же:
Кабель ввг область применения

В основном, крыльчатка открытого типа с одной лопаткой применяется в агрегатах с режущим механизмом, когда кромка прибора играет роль ножа. На всасывающей крышке имеются звездообразные кромки, которые служат неподвижными ножами. При этом устройство выполняет сразу две функции: перекачивание воды с крупными частицами и измельчение длинноволокнистых включений. Это позволяет работать с такими жидкостями, не рискуя засорить прибор.
к меню ↑

2.1 агрегат с периферийным рабочим колесом

Погружное устройство с периферийной крыльчаткой применяют для подачи воды из скважин с минимальным диаметром 4’’ (100 мм). Такие механизмы работают с жидкостью без твердых включений и осадков.

Заготовка рабочего колеса насоса 32Д19

Заготовка рабочего колеса насоса 32Д19

Колесо изготавливают из латуни или бронзы. Особенность таких устройств – наличие радиальных лопаток на периферии крыльчатки, которые передают энергию перекачиваемой среды. Изделие устанавливается между двумя пластинами, которые сделаны из нержавеющей стали.

При цилиндрической посадке создаются маленькие зазоры внутри рабочей камеры устройства. Конструкция лопаток обеспечивает радиальную циркуляцию жидкости, которая входит в агрегат, между пластинами и лопатками крыльчатки. Это позволяет постепенно повышать давление воды при ее перемещении от заборного патрубка к выходному. Само колесо устанавливают на вал из нержавеющей стали.
к меню ↑

2.2 Крыльчатка мотора 1СВН 80 А

Агрегаты 80 А предназначены для перекачивания чистых жидкостей: воды, горючесмазочных материалов, дизельного топлива, бензина и т.п. Устанавливают механизм 80 А в бензовозах, автоцистернах и подобных видах техники. Привод механизма 80 А происходит от вала отбора мощности, или от электродвигателя через коробку отбора мощности и трансмиссию. Проточная часть изготовлена из сплава алюминия.

Рабочая деталь имеет радиальные лопатки и находится в закрытом корпусе механизма цилиндрической формы. Между корпусом и крыльчаткой есть торцевые зазоры.

Технические характеристики 80 А:

  • напор – 32 м;
  • частота вращения — 1450 об/мин;
  • высота всасывания – до 6,5 м;
  • мощность – 9 кВт.

Рабочее колесо к насосу СВН-80

Рабочее колесо к насосу СВН-80

2.3 Замена основной рабочей детали

Если элемент изготовлен некачественно, возникает неравномерная нагрузка на все устройство, что может привести к нарушению равновесия проточных деталей. И это, чаще всего, приводит к поломке ротора. При возникновении подобной поломки, надо заменить крыльчатку.

Балансировка вентиляторов — промышленных и приточно-вытяжной вентиляции

Балансировка вентиляторов - промышленных и приточно-вытяжной вентиляции

Балансировка вентилятора — одна из наиболее востребованных работ в обслуживании оборудования. Это обусловлено высокой чувствительностью вентиляторов к дисбалансу — даже малейшее отклонение может привести к большим вибрациям.

Инженеры Технического центра Галподшипник выполняют динамическую и статическую балансировку промышленных вентиляторов и вентиляторов ПВВ, в т.ч. балансировку крыльчатки и рабочего колеса вентилятора.

Динамическая и статическая балансировка промышленных вентиляторов и вентиляторов ПВВ, в т.ч. балансировку крыльчатки и рабочего колеса вентилятора

Дисбаланс вентилятора возникает, когда имеет место несовпадение геометрического центра вала и центра массы.

И чем выше скорость вращения вентилятора — тем точнее он должен быть отбалансирован.

Наиболее распространенными причинами возникновения дисбаланса вентилятора являются:

  • абразивный износ лопастей вентилятора;
  • накопление грязи на лопастях вентилятора;
  • расшатанность узла, смещение рабочего колеса по отношению к ступице;
  • перепады температуры в корпусе вентилятора или на валу;
  • потеря балансирующего веса;
  • деформация крыльчатки.

Работа несбалансированного вентилятора вызывает вибрацию, опасную для остальной конструкции. Это приводит не только к увеличенному энергопотреблению, но и к преждевременному выходу из строя подшипников (валов или опорных конструкций) и к незапланированным простоям.

И наоборот — качественно выполненная балансировка вентилятора:

  • сделает работу оборудования более эффективной;
  • уменьшит нагрузку на оборудование;
  • увеличит срок эксплуатации ваших подшипников;
  • сделает работу вентилятора менее шумной.

Поэтому, независимо от того, имеете ли вы дело с новым вентилятором или с обслуживанием / ремонтом старого — пренебрегать этапом балансировки вентиляторов мы не рекомендуем.

Комментарий специалиста

Как показывает опыт, за балансировкой обращаются при любом увеличении вибрации. Однако, балансировка — это последний этап в работе по уменьшению вибрации. И перед тем, как к нему переходить, необходимо провести вибродиагностику состояния агрегата (механизма) (которая является обязательным этапом при проведении работ инженерами нашего Технического Центра), определить и убрать (если есть) все недостатки (например — дефекты муфтовых соединений , отсутствие соосности валов, отсутствие жесткости опорной системы механизма и т.д.), и только после этого переходить к этапу балансировки — если это еще будет актуально.

Например — недавно клиент обратился к нам с потребностью в выполнении балансировки вентилятора сушилки. Сделанные нами замеры вибрации, в частности спектр виброскорости указал на присутствие в оборудовании механических послаблений. При дальнейшем обследовании оборудования было обнаружено повреждение крепления опорной системы вентилятора к фундаменту. После проведения работ по закреплению опор к фундаменту и повторной диагностики значение остаточного дисбаланса было уже в пределах нормы. Соответственно — потребности в балансировании уже не было. Таким образом, инженеры Технического центра Галподшипник с помощью вибродиагностики не только решили проблему в работе оборудования нашего клиента, но и сэкономили его деньги.

Юрий, специалист по неразрушающему контролю, инженер технического центра Галподшипник

Специалисты Технического центра Галподшипник выполняют балансировку вентиляторов (балансировка крыльчатки или рабочего колеса вентилятора) в собственных опорах на месте — это позволяет выполнить балансировку с максимальной точностью и скоростью без демонтажа, а значит — и без лишнего вмешательства в конструкцию оборудования.

В своей работе по балансировке вентиляторов мы всегда стараемся достичь наименьшего остаточного дисбаланса и придерживаемся точности балансировки в соответствии с ГОСТ ISO 1940-1-2007 для соответствующего класса оборудования. Для этого мы используем профессиональные высокоточные и высокотехнологичные анализаторы данных: SKF Microlog, FAG Detecor и соответствующее программное обеспечение.

  • Все наши инженеры являются специалистами по неразрушающему контролю (вибродиагностика) 2-го уровня квалификации и имеют большой опыт в решении различных проблем в оборудовании.
  • Кроме того, мы — партнеры компании SKF по техническому обслуживанию.
Читайте так же:
Маркировка конвейерных лент расшифровка

Обращайтесь! Мы поможем выявить скрытые дефекты вашего оборудования, причину повышенной вибрации и при необходимости проведем балансировку или выверку оборудования.

Чертеж рабочего колеса вентилятора

Для расчета, проектирования и исследования вентиляторов широко применяется теория подобия лопастных машин. Данная теория позволяет, используя формулы подобия, спроектировать новый вентилятор, пересчитав размеры любого существующего вентилятора при условии, если геометрия их проточных полостей и рабочих органов подобна. Например, спроектировать и изготовить уменьшенный/увеличенный вариант хорошо зарекомендовавшего себя вентилятора с параметрами кратными коэффициенту подобия. Этот метод позволяет также построить характеристику проектируемого вентилятора по характеристике подобного вентилятора или пересчитать характеристику вентилятора с одной частоты вращения на другую.

Для того чтобы воспользоваться формулами пересчёта параметров вентилятора должны быть выполнены следующие условия идентичности.

· Проточные полости вентиляторов должны быть геометрически подобны (включая зазоры, шероховатости внутренних поверхностей, уплотнения и толщины лопаток рабочего колеса).

· Должно быть выполнено условия кинематического подобия на границах потоков, то есть средняя скорость воздуха на входе в вентилятор была пропорциональна окружной скорости рабочего колеса.

· Соблюдено динамическое подобие потоков.

Теория подобия устанавливает пересчетные формулы, выражающие зависимость производительности, давления и мощности геометрически подобных вентиляторов, эксплуатируемых на подобных режимах, от их размеров и частоты вращения.

Подачи вентиляторов подобного и проектируемого связаны следующей формулой пересчета:

индексы 1 и 2 обозначают принадлежность, соответственно, проектируемому и геометрически подобному вентилятору;

L – любой линейный размер вентилятора (например, диаметр колеса).

Величины давлений геометрически подобных вентиляторов находятся в соотношении, выражаемом формулой:

Мощности геометрически подобных вентиляторов можно с достаточно точным приближением пересчитать по уравнению:

n1 и n2 – значения частоты оборотов геометрически подобных вентиляторов;

ρ1 и ρ2 – плотность перекачиваемой среды через вентиляторы.

Значение коэффициентов полезного действия при работе рассматриваемых вентиляторов в подобных режимах можно считать равными:

Теорию подобия удобно использовать, например, для решения одной из часто встречаемых на практике задач расчета вентилятора, определения его размеров и конструкции основных рабочих элементов, рабочих характеристик исходя из требуемого объема перекачиваемого воздуха, то есть – производительности вентилятора, давления и предполагаемых условий его работы. При этом коэффициент полезного действия должен иметь максимально возможное для расчетного режима значение.

Производительность вентилятора для систем вентиляции определяется по объему помещения или заданного рабочего пространства и тем, какое количество раз за единицу времени должен подаваться воздух (то есть – кратностью).

V – объем рабочего пространства (м 3) ;

z – частота подачи воздуха (количество раз).

Определенная таким образом величина подачи сравнивается со значениями, установленными нормативными требованиями или имеющимися статистическими данными для конкретных условий эксплуатации рассчитываемого вентилятора. По результатам сравнения выбор делают в пользу большего из двух значений подачи.

Величину давления Рвс, необходимого для преодоления имеющихся в вентиляционной системе потерь, получают из предварительного расчета вентиляционной установки. Давление вентилятора Рв уже принимают с гарантированным запасом:

где коэффициент запаса берут обычно k=1,1.

Далее по производительности вентилятора, давлению, эксплуатационным требованиям и варианту установки выбирают тип вентилятора – осевой или радиальный.

Выбор угла установки лопатки рабочего колеса

Изогнутость лопатки у выхода из рабочего колеса может иметь три вида:

· Изогнутость в направлении вращения (угол установки β ˂ 90°);

· Изогнутость против направления вращения (угол установки β > 90°);

· Радиальное расположение (β = 90°).

При увеличении угла β (лопатки с изогнутостью по ходу вперед, β > 90°) давление вентилятора растет. Однако это преимущество обесценивается тем, что в колесах с такими лопатками и с радиальными лопатками (β = 90°) гидравлические потери гораздо больше, чем в колесах с лопатками, изогнутыми по направлению вращения (угол установки β ˂ 90°).

Вследствие этого аэродинамическая мощность, а соответственно, и потребляемая мощность вентилятора с лопатками, изогнутыми назад (β ˂ 90°) с изменением подачи меняется относительно мало. То сеть при изменении подачи вентилятора в довольно большом диапазоне приводной двигатель будет работать почти в постоянном режиме, что, разумеется, положительно влияет на срок его службы.

Поэтому, если нет специальных требований, связанных с характеристикой давления вентилятора, то чаще всего лопатки рабочих колес выполняют с изогнутостью в направлении вращения. На практике угол установки обычно выбирают в пределах β = 16 — 40°.

Далее используются формулы пересчета для геометрически подобных вентиляторов.

Для того чтобы применить эти формулы необходимо выбрать из большого числа вариантов разнообразных существующих вентиляторов с высокими технико-экономическими данными такой, который имеет близкий к оптимальному и подобный проектируемому рабочий режим.

Для этого используют безразмерный параметр, который одинаков для всех подобных вентиляторов и служит для них общим критерием подобия. Этот критерий определяют по заданным значениям подачи, давления и числа оборотов проектируемого вентилятора, затем сравнивают его с критериями подобия существующих вентиляторов и таким образом получают возможность подобрать необходимый вентилятор.

Таким критерием подобия, одинаковым для подобных вентиляторов с подобными режимами работы, является коэффициент быстроходности ns.

Исходя из практики коэффициент быстроходности вентилятора равен числу оборотов вентилятора, геометрически подобного данному, который под условным давлением в 30 кГ/м 2 перемещает 1 м 3 /с газопотока при максимальном к.п.д.

По изначально имеющимся значениям – требуемого давления вентилятора Pв (Па), необходимой его производительности Qв (м 3 /с) и числу оборотов nв (об/мин) коэффициент быстроходности проектируемого вентилятора ns в определяют по следующей формуле:

Где ω – угловая скорость, с -1 .

По коэффициенту быстроходности конструкции рабочих колес вентилятора подразделяют следующим образом.

Центробежные. Делят на тихоходные и нормальные. Диапазон малых значений коэффициента быстроходности ns = 50 ÷ 90 соответствует тихоходным вентиляторам. При постоянной подаче и частоте вращения коэффициент быстроходности тем меньше, чем больше давление. Колеса, имеющие ns = 80 ÷ 300, называют нормальными. Увеличение быстроходности, связанное с уменьшением давления, позволяет уменьшить выходной диаметр рабочего колеса вентилятора и, соответственно, уменьшить его габариты.

Читайте так же:
Циатим 201 срок годности

Полуосевые рабочие колеса. Они соответствуют значениям коэффициента быстроходности ns = 250 ÷ 500.

Осевые или, как их еще иногда называют, пропеллерные. Этой конструкции колес соответствует диапазон коэффициента быстроходности ns = 500 ÷ 1000. С еще большим увеличением быстроходности наклон выходной кромки лопаток возрастает, и она становится почти перпендикулярной к оси вентилятора.

С увеличением быстроходности мощность при подаче, равной нулю, растет. Характеристика зависимости давления от подачи принимает более крутой вид. У вентиляторов с тихоходными и нормальными колесами с ростом подачи мощность тоже растет. У вентиляторов с полуосевым колесом мощность почти не меняется, а у вентиляторов с осевым колесом она снижается.

Чем выше коэффициент быстроходности, тем сильнее падает график к.п.д. по обе стороны от точки оптимального режима и, соответственно, уменьшается диапазон подач, при котором работа вентилятора экономически целесообразна.

При расчете вентилятора с двусторонним входом его рабочее колесо может рассматриваться как состоящее из двух параллельно соединенных колес, поэтому при определении коэффициента быстроходности вентилятора с таким входом величину подачи необходимо брать в два раза меньшей и подставлять в приведенную формулу Q/2.

Определение коэффициента быстроходности многоступенчатого вентилятора также имеет свою особенность. Такой вентилятор состоит из нескольких последовательно соединенных одноступенчатых вентиляторов, поэтому определяют коэффициент быстроходности одной ступени, а не всех, и в расчетную формулу подставляют давление только одной ступени.

Если у вентиляторов соблюдены геометрические условия подобия и они работают в подобных режимах, то они имеют одинаковые коэффициенты быстроходности. Тогда из ранее приведенной формулы пересчета подач подобных вентиляторов следует, что:

То есть, данное отношение является величиной постоянной для всех подобных вентиляторов. Благодаря чему можно определить любой необходимый линейный размер проектируемого вентилятора:

Для этого из существующего ряда вентиляторов с наилучшими технико-экономическими данными выбирают вентилятор, у которого коэффициент быстроходности nпод на участке максимального к.п.д. близок к коэффициенту быстроходности проектируемого вентилятора nпр.

Далее на характеристике подобного вентилятора, взятого за образец, наносят характеристику зависимости коэффициента быстроходности ns от подачи Q.

Далее на характеристике подобного вентилятора находят точку Х, соответствующую режиму, на котором коэффициенты быстроходности обоих вентиляторов равны. Этот рабочий режим подобен расчетному режиму проектируемого вентилятора.

Теперь из ранее приведенных формул пересчета для подачи и давления определяют соотношение размеров двух вентиляторов L1/L2. Величина этого соотношения, полученная из формулы пересчета подачи и формулы пересчета давления, должна совпасть, что и подтвердит насколько точно сделан расчет.

Далее вычисляются все необходимые размеры проектируемого вентилятора.

Диаметр наружного колеса проектируемого вентилятора:

Определенный по данной формуле диаметр наружного колеса затем уточняется, чтобы при ранее выбранном угле установки лопатки рабочего колеса получилось требуемое давление.

Ширина рабочего колеса на выходе:

Определение диаметра всасывающего отверстия:

Ko = 1,65 — 1,75, малым значениям ns в соответствуют меньшие значения Ko.

После вычисления диаметра всасывающего отверстия полученное значение округляют до ближайшего из ряда:

100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000,2500, 3150, 4000, 5000 мм.

Диаметр входа в рабочее колесо допускается взять равным диаметру всасывающего отверстия:

Ширина нагнетательного прохода и, соответственно, ширина кожуха вентилятора определяется по условию равенства площади нагнетательного прохода и всасывающего:

Пересчет характеристик вентиляторов с одной частоты вращения на другую

Задача в данном случае выглядит следующим образом. Есть характеристика вентилятора, соответствующая частоте вращения n1, а электродвигатель вентилятора работает при частоте вращения n2, не равной n1. То есть фактически вентилятор будет работать с характеристикой, соответствующей частоте оборотов n2, которую и требуется получить, чтобы знать, как изменяются параметры вентилятора при его эксплуатации на этих оборотах.

Получить эту характеристику удобно с помощью все той же теории подобия. Для получения новой характеристики, соответствующей другой частоте вращения, берут несколько значений подач Q1, далее по старой характеристике определяют соответствующие им значения давления Р1, мощности N1 и к.п.д. η1.

Для пересчета параметров одного и того же вентилятора на разные частоты вращения используются те же вышеприведенные формулы пересчета, но с учетом того, что L1 = L2. То есть:

Найденные по прежней характеристике, соответствующей частоте вращения n1, величины P1, N1, η1 и принятые для их поиска значения Q1 подставляют в формулы пересчета и определяют из них новые параметры подачи Q2, давления P2, мощности N2 и к.п.д. Эти значения берут в качестве координат для построения характеристики вентилятора, соответствующей оборотам вращения электродвигателя n2.

Принцип работы вентиляторов различной модификации

Сегодня практически в любом доме можно встретить вентилятор разной конструкции. Вытяжная система на кухне, кондиционеры, кулеры в ПК, системы принудительной вентиляции разных помещений в быту и на производстве — все эти устройства не смогут нормально функционировать без этой важной составляющей. В этой статье мы познакомимся с принципом работы разных по конструкции вентиляторов, а также узнаем их достоинства и недостатки.

Осевой или аксиальный

С виду вентилятор такого типа — это металлический кожух в виде цилиндра, где располагается колесо с лопастями разной конфигурации, установленное на один вал с приводом. Корпус имеет специальные перфорации для надежного закрепления на месте использования. Поток воздуха поступает параллельно оси вращения. На входе располагается коллектор — он улучшает аэродинамику изделия в процессе работы. Как работает изделие, можно объяснить довольно просто.

  1. Закрепленный на специальной раме электрический двигатель раскручивает рабочее колесо вентилятора, насаженное на один вал с ним.
  2. Обороты крыльчатки идентичны установленным изготовителем параметрам привода.
  3. Лопасти закреплены на ступице таким образом, чтобы захватывать слои воздуха и направлять их вдоль оси. Размах лопастей не имеет четких градаций: в быту используют длиной в несколько сантиметров, а в промышленности — до нескольких метров.

Устройство защищено мелкой сеткой, исключающей попадание внутрь предметов, способных нанести вред конструкции, и в целях обеспечения безопасности.

КПД осевых агрегатов значительно выше других изделий, напор воздушной массы и ее количество можно регулировать за счет изменения угла атаки лопастей. Этот вид вентиляторов используется для перемещения очень больших воздушных масс при низком встречном сопротивлении.

Читайте так же:
Что такое специальный технологический процесс

Ниже приведен чертеж осевого вентилятора, где 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – электродвигатель.

Чертеж вентилятора

  • сравнительно небольшое энергопотребление;
  • механизм работает исправно без вмешательства человека;
  • для установки не требуется много места.
  • изделие исправно работает только с воздухом без примесей;
  • высокая вибрация и соответственно шум.

Как правило, такие изделия устанавливаются снаружи объектов, чтобы шум работы вентилятора не мешал производственному процессу.

Вентилятор

Радиальный

Радиальное или центробежное устройство отличается от других видов необычным спиральной конструкции кожухом, в котором расположено рабочее колесо, сжимающее при вращении воздушные массы, перемещая их в направлении от центра к периферийной части. В кожух поток поступает под воздействием центробежных сил от вращения колеса с лопастями.

Лопатки приварены к полому цилиндру по всему его периметру строго параллельно оси вращения при помощи стальных дисков, концы их загнуты внутрь или наружу, что зависит от прямого назначения устройства. Вращение может производиться в любую сторону — это зависит от того, как устроен вентилятор, и какие перед ним поставлены задачи (нагнетания или вытяжки).

Основные компоненты радиального вентилятора показаны на чертеже ниже, где 1- корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — лопасти рабочего колеса; 4 — ось вентилятора; 5 — станина; 6 — двигатель; 7 — выхлопной патрубок; 8 — фланец всасывающего патрубка

Радиальный вентилятор

  • выдерживает приличные перегрузки;
  • экономия энергоресурсов до 20%;
  • небольшой диаметр рабочего колеса;
  • невысокие скорости вращения вала привода.
  • высокие вибрации и шум;
  • требовательность к качеству изготовления вращающихся частей.

Радиальный тип вентилятора

Канальный

Такой тип вентиляторов устанавливают в стене, а в помещении видна только его решетка, далее идут воздуховоды, через которые отработанный воздух направляется наружу или к системе фильтрации и очистки, после чего возвращается назад.

Чтобы узнать все нюансы работы вентилятора этого типа, посмотрите видео. В нем подробно разъясняются функциональные особенности канального вентилятора.

Для изготовления корпусов этих оригинальных устройств используется многослойное полотно, состоящее из стали, прочного пластика или их комбинаций. Соединение происходит методом точечной сварки или крепежными деталями.

Канальный вентилятор

  • обработка одновременно нескольких помещений;
  • осуществлять добавку свежего воздуха с улицы;
  • вариации подачи воздушного потока.
  • при подаче во все помещения происходит смешивание, если кто-то курит, то этот запах попадает в другие комнаты;
  • нет независимой регулировки температуры;
  • высокая стоимость установки, куда входит цена трубопроводов;
  • чтобы чистить фильтры, нужен люк для работы.

На заметку! Весьма высокие характеристики по эксплуатации таких вентиляторов из-за их оригинального строения делают их популярными. Канальные вентиляторы устанавливают в жилых домах, крупных торговых комплексах и на некоторых видах производства.

Тангенциальные

Изделия этого вида состоят из корпуса, имеющего диффузор и патрубок, оригинального вида рабочее колесо, очень похожее на жатку уборочного комбайна, только сильно уменьшенного размера с загнутыми вперед параллельными лопастями.

Принцип работы тангенциального вентилятора основывается на повторном прохождении воздуха через рабочие параллельные лопатки в поперечном направлении, что является оригинальным нюансом этой конструкции. Кроме этого, эти устройства отличаются довольно высокими показателями по части аэродинамики.

Ниже приведен упрощенный чертеж тангенциального вентилятора, где 1 – входной патрубок, 2 – рабочее колесо, 3 – выходной диффузор.

Тангенциальный вентилятор

Благодаря тому, что они могут создавать плоский поток воздушных масс, их часто используют для «теплых затворов», располагая вал вращения в вертикальном положении.

  • весьма высокий КПД;
  • возможность направлять поток в любую сторону;
  • создание уникально плоского и равномерного потока воздуха.

Этот вид изделий отличается весьма небольшим уровнем шума при довольно большом расходе воздуха в единицу времени.

Внешний вид тангенциального вентилятора

Безлопастные

В основе работы безлопастного вентилятора заложен принцип действия реактивного двигателя: есть турбина, работа которой и способствует быстрой циркуляции воздуха в помещении. Конструкция этого вентилятора весьма оригинальная: мощное основание, овальная рабочая часть, визуально очень похожая на воздухозаборник современного авиационного двигателя.

Контурное кольцо имеет ряд перфораций, через которые вырывается воздух, увлекая за собой слои воздушных масс по закону аэродинамики. Мощная турбина может осуществлять прокачку до 20 кубических метров воздуха за секунду, чего не могут аналогичные устройства — это основное отличие этого вида изделий.

Скорость проходящего сквозь кольцо воздуха может достигать весьма приличных значений, производители такого оригинального оборудования уверяют, что она может превышать 90 км/ч.

  • быстрота сборки и установки;
  • высокая безопасность;
  • большая экономия;
  • пульт ДУ;
  • LED-подсветка, успешно заменяет ночник;
  • щетки привода выполнены из магнитного сплава, что исключает скопление на них пыли;
  • весьма неординарный дизайн.
  • высокая стоимость;
  • сильный шумовой эффект из-за большой скорости потока.

Такие оригинальные изделия считаются разновидностью напольного вентилятора.

Безлопастной вентилятор

Бытовые

Для осуществления нормальной вентиляции в квартире или собственном доме используют специальной конструкции бытовые вентиляторы, т.к. они должны эффективно работать и не пропускать обратную тягу в помещение вместе со всеми негативными компонентами.

Бытовой вентилятор

Электрическая схема вентилятора отличается в зависимости от его вида и назначения — она прилагается в инструкции по эксплуатации изделия. Аналогичная электросхема подключения практически не меняется, за исключением некоторых специфических для каждого конкретного устройства нюансов.

Под бытовыми вентиляторами понимаются также привычные всем нам конструкции для охлаждения воздуха в помещениях. По исполнению они могут быть настольного или напольного вида, стандартная комплектация — электрический привод, импеллер и ограничительные решетки для безопасности.

Напольный вентилятор

Функции бытового вентилятора могут быть расширены за счет эффективных добавлений:

  • увлажнение воздуха;
  • система ионизации, что весьма полезна для подрастающего поколения и людей пожилого возраста.

Эти усовершенствования повышают стоимость изделия, но положительно влияют на микроклимат помещения, особенно в период всплеска сезонных заболеваний.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector