книги / Насосы и вентиляторы.-1

I 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