Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

–применением автоматических регуляторов (преобразователей час-

тоты) для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ро-

тором. Частота вращения регулируется изменением частоты питаю-

щего тока

При наличии промежуточной передачи частоту вращения венти-

лятора регулируют изменением передаточного числа. Наиболее часто

применяется клиноременная передача, в которой регулирование часто-

ты вращения производится путем изменения диаметров шкивов

Осевые вентиляторы могут регулироваться, кроме вышеуказанных

способов, поворотом лопаток рабочего колеса. Поворот лопаток колеса

вентилятора фактически меняет аэродинамическую схему вентилятора,

а следовательно, и его аэродинамические характеристики

Количественный метод регулирования предполагает постоян

ную частоту вращения вала вентилятора; для регулирования применя

ются дросселирование сети, закручивание входящего в рабочее колесо

вентилятора воздушного потока, устройство закрылок у конца лопаток колеса; уменьшение активной ширины колеса при помощи передвижно-

го диска и др

Некоторые из названных способов регулирования вентиляторов из-

за своей сложности не нашли применения в вентиляционных установках систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Например, регулирование закрылками у лопаток колеса и изменение активной ширины ко-

леса

Наиболее простой способ – регулирование с помощью дроссели-

рующих устройств (введение в сеть дополнительного сопротивления),

получил широкое распространение, но неэкономичен и позволяет про

водить регулировку только в сторону уменьшения производительности

Осевые направляющие аппараты к вентиляторам применяются для

регулирования производительности по воздуху и уменьшения пусковой нагрузки электродвигателя. Лопатки осевых направляющих аппаратов

могут поворачиваться от угла 90° (всасывающее отверстие полностью перекрыто) до 0° (всасывающее отверстие полностью открыто).

3.11. Подбор вентиляторов

Вентиляторы подбирают по характеристикам, помещенным в каталогах и справочниках. Для выбора вентилятора необходимо знать его

производительность Qи полное давление PV

Генеральный спонсор –

131

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Производительность определяется с учетом потерь или подсосов в воздуховодах. Давление вентилятора определяется по результатам аэродинамического расчета вентиляционной сети.

Выбор типоразмера вентилятора сводится, как правило, к подбору вентилятора, потребляющего наименьшее количество энергии, то есть имеющего наибольший КПД в заданной рабочей точке. Иногда превалирующим является требование минимизации габаритов, шума или другие

условия

Вентилятор выбирается в следующем порядке: по заданным значе-

ниям производительности и полного давления на характеристике вен

тилятора находят точку пересечения координат Q и PV (рабочую точку).

В том случае, если эта точка располагается между характеристиками вентилятора, соответствующими определенной частоте вращения, то

ее сносят по вертикали на нижележащую характеристику и пересчиты

вают систему на новое давление, соответствующее полученной рабочей

точке, или же повышают ее до вышерасположенной характеристики. По принятой характеристике и заданным Q и PV находят частоту вращения

рабочего колеса вентилятора n, его коэффициент полезного действия и потребляемую мощность N

Рабочая точка должна находиться в пределах рабочего участка ха-

рактеристики вентилятора, т.е. 0,9

Требуемую мощность на валу электродвигателя определяют по за-

висимости

, кВт, (3.30)

где PV – полное давление вентилятора, Па;

Q– производительность (объемный расход) вентилятора, м3/с;

– полный КПД вентилятора в рабочей точке;

– КПД передачи, принимаемый по табл. 3.5.

Установочная мощность электродвигателя N

N K3 N3 , кВт,

(3.31)

где K3 – коэффициент запаса мощности, принимаемый по табл. 3.6.

Притемпературеокружающейсредыдляэлектродвигателя45°Сустановочную мощность N следует увеличить на 8%, а при 50 °С – на 15%.

При перемещении воздуха с механическими примесями установочная

мощность электродвигателя увеличивается на 20%.

132	Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Таблица 3.5

Значения КПД передачи

Передача

КПД передачи,

Непосредственная насадка колеса вентиля-

тора на вал электродвигателя
Соединение вала вентилятора и электродви-		0,98
гателя с помощью муфты
Клиноременная передача		0,95
		Таблица 3.6
Коэффициенты запаса мощности
Мощность на валу	Коэффициент запаса мощности, K3
электродвигателя, кВт	радиальные вентиляторы	осевые вентиляторы
<0,5	1,5	1,2
0,51–1	1,3	1,15
1,01–2	1,2	1,1
2,01–5	1,15	1,05
>5	1,1	1,05

3.12. Практикум

Пример 1.

Определить тип радиального вентилятора, имеющего при стандар-

тных условиях следующие характеристики
производительность	– Q= 1300 м3/ч;
полное давление	– PV = 620 Па;
диаметр рабочего колеса	– D= 0,25	м;
частота вращения колеса	– = 2750	об/мин.

Решение.

Тип вентилятора определяется по величинам коэффициента полно-

го давления и быстроходности.

Коэффициент полного давления вентилятора

Генеральный спонсор –

133

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

м/с – окружная скорость рабочего

колеса

Быстроходность вентилятора

Q= 1300/3600 = 0,3611 м3/с – производительность вентилятора;

= 74.

Стократная величина коэффициента полного давления на режиме максимального полного КПД – 100 · = 100 · 0,797 = 80.

Ответ: По каталогу вентиляторов ОАО «МОВЕН» определяем, что

поставленным условиям более всего удовлетворяет радиальный венти-

лятор ВР-86-77.

Пример 2.

Радиальный вентилятор при стандартных условиях имеет следую-

щие характеристики
производительность	– Q = 3,611 м3/с;
полное давление	– PV = 1200 Па;
диаметр рабочего колеса	– D= 0,63	м;
частота вращения колеса	– = 1435	об/мин;
полный КПД вентилятора	– = 0,835.
Определить аэродинамические параметры вентилятора при темпе-
ратуре перемещаемого воздуха	= 100 °C.

Решение.

Пересчет аэродинамических характеристик вентилятора на плот-

ность перемещаемого воздуха проводится по зависимостям (3.19) – (3.26):

полное давление

134	Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

, Па;

кг/м3 – плотность перемещаемого воздуха при

температуре

Па;

производительность

Q Q= 3,611 м3/с;

полный КПД

= 0,835;

мощность, потребляемая вентилятором

кВт;

где N – мощность, потребляемая вентилятором при стандартных усло-

виях, кВт;

, кВт;

NV = PV Q· 10-3 = 1200·3,611· 10-3 = 4,333, кВт – полезная мощность

вентилятора при стандартных условиях

кВт;

кВт;

иликВт.

Пример 3.

Подобрать радиальный вентилятор исполнения 1, имеющий при

стандартных условиях производительность – Q = 13000 м3/ч и полное

давление – PV = 1200 Па.

Генеральный спонсор –

135

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Решение.

Принимаем к установке радиальный вентилятор типа ВР-86-77. По

техническим характеристикам этого типа вентиляторов (приложение 1)

предварительно принимаем вентилятор номер 6,3 (ВР-86-77-6,3) с диа-

метром рабочего колеса D = 1,05·D	, имеющий диапазоны парамет-
ров: производительность – Q = 8300	17500 м3/ч; полное давление –

PV = 1430 1940 Па.

По индивидуальной аэродинамической характеристике венти-

лятора ВР-86-77-6,3 в соответствии с рекомендациями раздела 3.11

определяем рабочую точку вентилятора (точка A на рис. 3.55) и на-

ходим	– Q = 13000 м3/ч;
производительность
	(Q= 3,611 м3/с);
полное давление	– PV = 1390 Па;
частоту вращения колеса	– = 1435 об/мин;
полный КПД вентилятора	– = 0,805;
максимальный полный КПД вентилятора	– = 0,815;
установочную мощность электродвигателя	– N = 7,5 кВт.

Проверяем значение полного КПД рабочей точки

= 0,805 > 0,9 = 0,9·0,815 = 0,734.

Рассчитаем установочную мощность электродвигателя по зависи-

мостям (3.30), (3.31)

кВт.

Установочная мощность стандартного электродвигателя N = 7,5 кВт.

Пример 4.

Вентилятор ВР-86-77-4 с диаметром рабочего колеса D = D при

стандартных условиях имеет следующие характеристики

производительность	– Q= 6700 м3/ч;
полное давление	– PV = 1900 Па;
частота вращения колеса	– = 2850 об/мин;
полный КПД вентилятора	– = 0,78.

Определить частоту вращения рабочего колеса, необходимую для

получения производительности Q =2000 м3/ч. Найти аэродинамические

параметры вентилятора при этой частоте вращения.

136 Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Рис. 3.55. Индивидуальная аэродинамическая характеристика вентилятора ВР-86-77-6,3

Решение.

Необходимая частота вращения определяется из зависимости (3.28)

об/мин.

Аэродинамические параметры вентилятора при частоте вращения

= 850 об/мин:

полное давление

Па;

Генеральный спонсор –

137

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

полный КПД

= 0,78;

мощность, потребляемая вентилятором

, кВт,

где N – мощность, потребляемая вентилятором при стандартных усло-

виях, кВт;

м3/с;

кВт;

кВт,

или

м3/с;

кВт.

Пример 5.

В сеть, характеризуемую параметрами: полные потери давления –

P = 700 Па; производительность – Q= 12000 м3/ч, включены параллель-

но два вентилятора ВР-86-77-5 с номинальным диаметром рабочего ко-

леса D= D

Построить суммарную характеристику двух вентиляторов и опреде-

лить фактическую рабочую точку.

Решение.

При параллельном включении вентиляторов в сеть суммар-

ная производительность равна Q1+2 = Q + Q2 а суммарное давле

ние – PV1+2 = PV = PV2 . По аэродинамической характеристике вентиля-

тора ВР-86-77-5 с номинальным диаметром рабочего колеса D = D

(приложение 1) строится суммарная характеристика. Результаты расче-

та приведены в табл. 3.7 и на рис. 3.56.

138 Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Таблица 3.7

Построение суммарной аэродинамической характеристики двух

параллельно работающих одинаковых вентиляторов

Q м3/ч			3700	4600	5300	6000	7000	8000	8850
Q	1+2	м3/ч	7400	9200	10600	12000	14000	16000	17700
PV1+2	= PV , Па		800	825	800	760	680	590	465

По заданным исходным данным определяется характеристика сети K

Q= 12000/3600 = 3,333 м3/с;

(Па•с2 )/м6

и по зависимости (3.27) строится график P = f() (табл. 3.8, рис. 3.56).

							Таблица 3.8
Построение характеристики сети
Q м3/ч	3700	4600	5300	6000	7000	8000	8850
Q м3/с	1,028	1,278	1,472	1,667	1,944	2,222	2,458
P , Па	67	103	137	175	238	311	381
Q м3/ч	7400	9200	10600	12000	14000	16000	17700
Q м3/с	2,056	2,556	2,944	3,333	3,889	4,444	4,917
P , Па	266	412	546	700	953	1244	1523

При параллельном включении вентиляторов в сеть режим работы будет определяться точкой пересечения суммарной характеристики

вентиляторов и характеристики сети (точка A). По графику (рис. 3.56) на-

ходятся параметры фактической рабочей точки A

производительность	– Q= 12370 м3/ч;
полное давление	– PV = 745 Па.

Пример 6.

В сеть, характеризуемую параметрами: полные потери давления –

P = 1400 Па; производительность – Q= 6000 м3/ч, включены последова-

тельно два вентилятора ВР-86-77-5 с номинальным диаметром рабочего

колеса D= D

Генеральный спонсор –

139

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Рис. 3.56. Параллельная работа вентиляторов ВР-86-77-5 в сети

Построить суммарную характеристику двух вентиляторов и опреде-

лить фактическую рабочую точку.

Решение.

При последовательном включении вентиляторов в сеть суммар-

ная производительность равна Q1+2 = Q = Q2 а суммарное давле

ние – PV1+2 PV	PV2 . По аэродинамической характеристике вентиля-
тора ВР-86-77-5	с номинальным диаметром рабочего колеса D = D

(приложение 1) строится суммарная характеристика. Результаты расче-

та приведены в табл. 3.9 и на рис. 3.57.

Таблица 3.9

Построение суммарной аэродинамической характеристики двух

последовательно работающих одинаковых вентиляторов

Q1+2	Q1	Q2 м3/ч	3700	4600	5300	6000	7000	8000	8850
PV	= PV2 , Па		800	825	800	760	680	590	465
PV1+2 = PV		+ PV2 , Па	1600	1650	1600	1520	1360	1180	930

140	Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

По заданным исходным данным определяется характеристика сети K

Q= 6000/3600 = 1,667 м3/с;

(Па•с2 )/м6

и по зависимости (3.27) строится график P = f(Q) (табл. 3.10, рис. 3.57).

						Таблица 3.10
Построение характеристики сети
Q м3/ч	3700	4600	5300	6000	7000	8000	8850
Q м3/с	1,028	1,278	1,472	1,667	1,944	2,222	2,458
P , Па	533	823	1092	1400	1905	2488	3272

При последовательном включении вентиляторов в сеть режим рабо-

Рис. 3.57. Последовательная работа вентиляторов ВР-86-77-5 в сети

ты будет определяться точкой пересечения суммарной характеристики

вентиляторов и характеристики сети (точка A). По графику (рис. 3.57) на-

ходятся параметры фактической рабочей точки A

Генеральный спонсор –

141

	Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
производительность	– Q= 6190 м3/ч;
полное давление	– PV = 1490 Па.

Пример 7.

Какая мощность электродвигателя необходима для радиального

вентилятора исполнения 1 производительностью Q = 35000 м3/ч и пол-

ным давлением PV = 1100 Па, если полный КПД вентилятора = 0,75.

Решение.

Требуемая мощность на валу электродвигателя

, кВт,

где PV – полное давление вентилятора, Па;

Q– производительность (объемный расход) вентилятора, м3/с;

Q= 35000/3600 = 9,722 м3/с;

– полный КПД вентилятора в рабочей точке;

=1 – КПД передачи (принимается по табл. 3.5 для непосредственной насадки рабочего колеса вентилятора на вал электродвигателя);

кВт.

Установочная мощность электродвигателя

N = K N , кВт,

где K = 1,05 – коэффициент запаса мощности, принимаемый по

табл. 3.6;

N = 1,05·14,26 = 15 кВт.

Ответ: Установочная мощность стандартного электродвигателя

N =15 кВт.

142	Генеральный спонсор –