Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ОСНОВЫ ТЕОРИИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ.doc
Скачиваний:
300
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
9.08 Mб
Скачать

8. Газодинамический расчет систем

8.1. Определение потерь давления в системах

Аэродинамический расчет сопротивления в системах кондиционирования воздуха производят после расчета и подбора всех элементов и составления точного эскиза конструкции.

При комплектации кондиционеров оборудованием его сопротивления определяют по данным заводов-изготовителей. При расчете новых конструкций воздухоохладителей и воздухонагревателей сопротивление при поперечном обтекании воздухом аппаратов определяют расчетным путем.

Скорость воздуха на участках магистральных воздуховодов и ответвлений принимается в соответствии с принятой системой СКВ.

Необходимый диаметр воздуховода определяется по формуле:

d = ,

где LВ – расход воздуха на рассчитываемом участке воздуховода, м3/с; – скорость движения воздуха, м/с.

Принимая воздуховоды прямоугольного сечения в формулы расчета сопротивлений, подставляется эквивалентный диаметр, определяемый по формуле:

dэкв = ,

где А и В – размеры сторон прямоугольного сечения воздуховода, м.

Для каждого участка воздуховода определяются расход воздуха Lв, диаметр (эквивалентный) dэкв, скорость воздуха и длина .

Общее аэродинамическое сопротивление магистрального воздуховода, состоящего из нескольких участков, также включая соответствующие местные сопротивления:

 = тр + м + обор.

где тр – потери давления в прямых участках, Па; м – потери давления в местных сопротивлениях, Па; обор – потери давления в обрабатываемом оборудовании, Па.

Потери давления на трение в прямом участке определяется по формуле:

тр = ,

где – коэффициент сопротивления трения; – длина участка, м; d – диаметр воздуховода, м; плотность воздуха, кг/м3; скорость воздуха, м/с.

Коэффициент сопротивления трения определяется по формуле

= при  100 000;

 = ,

где Rе  100 000; Rе – критерий Рейнольдса.

Re = ,

где коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с.

Потери давления в местных сопротивлениях определяется по формуле

м = ,

где – коэффициент местного сопротивления.

Коэффициенты местного сопротивления для некоторых местных сопротивлений имеют следующие значения:

- плавный поворот на 90° – 0,5

- прямое колено под 90° – 1,1

- тройник приточный под 90° – 1,6

- тройник приточный под 45° – 0,5

- шибер (открытое и закрытое состояние) – 0 и 35

- дроссель-клапан: в открытом состоянии – 0,04-0,15; закрытом – 5000-8000

- свободный выход из канала – 1,0

- внезапное расширение канала – 0,8-1,0

- плавное сужение канала – 0,4

В результате расчета определяются общие потери давления в системе кондиционирования и подбирается вентилятор.

8.2. Вентиляторы

Вентиляторы – воздуходувные машины, предназначенные для перемещения воздуха. Основной рабочий элемент - свободно вращающееся колесо с лопатками.

Классификация вентиляторов по давлению: низконапорные до 1000 Па; средненапорные от 1000 до 3000 Па; высоконапорные свыше 3000 Па.

По направлению вращения рабочего колеса (рис. 68): правого исполнения и левого.

Рис. 68

По типу крыльчатки: загнутые назад, прямые радиальные, загнутые вперед (рис. 69).

а б в

Рис. 69. По типу крыльчатки: а – загнутые назад; б – прямые радиальные; в – загнутые вперед

По направлению выхода потока воздуха: нормального положения и под углами: 45°, 90°, 110°; 135°, 180°, 270° и 315°.

По степени защиты электродвигателя: коррозионностойкие, пылевые, брызгозащитные, взрывозащитные, термостойкие.

По типу привода: непосредственное соединение колеса с валом электродвигателя; с клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением и с регулируемой бесступенчатой передачей.

По конструктивному исполнению: осевые и радиальные или центробежные (рис. 70).

а б в

Рис. 70. Вентиляторы: а – осевой; б, в – радиальные: двух- и одностороннего всасывания

Осевые вентиляторы. Простейший тип осевых вентиляторов – пропеллерные. Свободно вращающиеся осевые вентиляторы этого типа имеют очень низкую эффективность, поэтому большинство из них встраивается в цилиндрический корпус.

В зависимости от профиля лопаток колеса вентиляторы называют нереверсивными и реверсивными.

Размеры и другие параметры осевых вентиляторов регламентированы ГОСТом 11442-90 «Вентиляторы осевые общего назначения. Общие технические условия».

П

Рис. 71

реимущество осевых вентиляторов в том, что они реверсивны, т.е. при изменении направления вращения рабочего колеса изменяется направление потока, что невозможно в радиальных вентиляторах.

Радиальные вентиляторы используются там, где необходимо очень высокое общее давление. Особые характеристики радиальных вентиляторов определяются формой рабочего колеса и лопаток. Радиальные вентиляторы бывают одностороннего и двухстороннего всасывания (рис. 71). Конструктивное исполнение вентиляторов регламентируется ГОСТом 5976-90 «Вентиляторы радиальные общего назначения. Общие технические условия». Гост регламентирует диаметр входящих отверстий и другие диаметры: колеса, корпуса, патрубка.

Диагональные вентиляторы. Радиальная крыльчатка вызывает увеличение статического давления в связи с центробежной силой, действующей в радиальном направлении.

У осевой крыльчатки не возникает эквивалентного давления, поскольку воздушный поток является нормально осевым. Диагональные вентиляторы являются смешением радиальных и осевых вентиляторов. Воздух движется в осевом направлении, а затем в лопастном колесе он отклоняется на 45°. Радиальная составляющая скорости, которая увеличивается таким отклонением, вызывает некоторое увеличение давления посредством центробежной силы.

Диаметральные вентиляторы. В диаметральных вентиляторах воздух проходит напрямую вдоль рабочего колеса, и как входящий, так и исходящий потоки располагаются по периметру рабочего колеса. Несмотря на небольшой диаметр, рабочее колесо может подавать большие объемы воздуха.

Вентиляторные блоки ВБКП, предназначенные для использования в системах, хорошо компонуются с дополнительными элементами для очистки, подогрева или охлаждения воздуха, подаваемого в помещение, с элементами шумоглушения. Это позволяет легко приспособить блоки к системам приточно-вытяжной вентиляции с утилизацией тепла вентвыбросов с использованием промежуточного теплоносителя.

ВБКП оснащены вентиляторами двухстороннего всасывания с диаметрами рабочих колес от 140 до 1400 мм.

Подбор и технические характеристики вентиляторов производятся по двум основным параметрам: производительности по воздуху и полному давлению.

Также важной характеристикой вентиляторов является уровень шума.

Типы вентиляторов изображены на рис.72.

а б в

г д е

Рис. 72. Типы вентиляторов: а – шумозащищенный; б, е – осевой; в, д – радиальный; г – центробежный с ременным приводом

В системах вентиляции, кондиционирования воздуха применяются такие вентиляторы, как радиальные ВР-80-75, ВЦ-14-46, ВР-12-26 и ВР-125-28.

К примеру, вентиляторы радиальные низкого давления ВР-80-75, изготавливаются по 1-й (с непосредственным соединением с двигателем) и по 5-й (с ременным приводом) конструктивным схемам исполнения. Производительность 1000-100000 м3/ч, полное давление 100-1800 Па. Вентиляторы применяют в системах, где требуется высокий КПД, низкий уровень шума и в системах с параллельной работой нескольких вентиляторов.

Вентиляторы радиальные среднего давления ВЦ-14-46 изготавливаются по 1-й и 5-й схемам исполнения. Производительность 600-120000 м3/ч, полное давление 250-2800 Па.

Вентиляторы радиальные высокого давления ВР-12-26 изготавливаются в общепромышленном исполнении. ВР-12-26 изготавливаются по 1-й схеме исполнения.

Вентиляторы радиальные высокого давления ВР-125-28 изготавливают по 1-й и 5-й схемам исполнения. Производительность 3000-25000 м3/ч, полное давление 2000-8000 Па.

Для каждого вентилятора в справочной литературе представлены аэродинамические характеристики в виде диаграмм (рис. 73); технические характеристики по марке и номеру вентилятора: производительность по воздуху, тыс. м3/ч и полного давлении, Па; марка электродвигателя мощностью кВт и частотой вращения, мин-1.

Рис. 73. Аэродинамическая характеристика вентилятора ВЦ 14-46-3,15

Вентиляторы пылевые высокого давления ВЦП-7-40 предназначены для перемещения взрывобезопасных, неабразивных пылегазовоздушных смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, имеющих температуру не выше 80 °С, не содержащих липких веществ. Пылевые вентиляторы применяются в основном в системах пылеочистных установок и т.п.

Судовые электровентиляторы кондиционеров

Судовой вентилятор, встраиваемый в кондиционер должен иметь большую площадь выходного патрубка, чтоб более полно и равномерно обдувалась поверхность теплообменника, перед которым он устанавливается.

В центральных кондиционерах типа «Экватор», КЦВД, «Бриз» и других устанавливают центробежный вентилятор марки 56ЦС-34 производительностью 5600 м3/ч, при полном давлении воздуха 3,4 кПа.

Прямоточный центробежный электровентилятор производительностью 5600 м3/ч и напором 3,6 кПа устанавливается в групповых и центральных прямоточных кондиционерах.

Центробежный вентилятор двухстороннего всасывания с клиноременным приводом от электродвигателя производительностью 750 м3/ч и напором 4,3 кПа, встраиваемый в центральные высоконапорные кондиционеры типа КЦВ имеет небольшие габариты. Последнее время исключают клиноременную передачу, заменяют более надежными центробежными прямоточными электровентиляторами.

В местных кондиционерах устанавливаются электровентиляторы производительностью 1000 м3/ч и напором 0,28 кПа.

Нередко для равномерного обдувания теплообменных батарей применяют осевые электровентиляторы производительностью 600 м3/ч и напором 0,2 кПа, применяемые в автономных кондиционерах.

В каждом конкретном случае при подборе электровентилятора необходимо учитывать параметры вентилятора: воздухопроизводительность, давление и конструктивное оформление.

Воздухопроизводительность вентилятора определяется из расчета и построения процессов кондиционирования для выбранной СКВ. Давление определяется из расчета сопротивления воздуха и необходимого избыточного давления, которое используется в системе воздуховодов и распределения воздуха.

Потребляемая мощность электродвигателя, кВт:

,

где Lв-ха – количество воздуха, м3/ч; Р – расчетное сопротивление, Па; В – кпд вентилятора.

Установочная мощность электродвигателя, кВт

N = kзN,

где kз – коэффициент запаса мощности.

На рис. 74 приведена конструкция виброизолирующего основания для центробежного вентилятора, т.к. при работе вентилятора появляются побочные эффекты: шум, вибрации.

Рис. 74. Виброоснования для центробежного вентилятора: 1 – центробежный вентилятор; 2 – рама; 3 – виброизолятор

В связи с расширением области применения вентиляторов существенно повышаются требования к их шуму и вибрациям. При работе вентилятора шум может иметь механическую или аэродинамическую природу. Механический – создается в результате наличия вибрации в источнике (вентиляторе, электродвигателе) из-за неуравновешенности вращающихся масс (рабочее колесо, шкив или приводная муфта), а также из-за возмущений ударного характера в шарикоподшипниках, приводах и др.

Аэродинамический шум возникает вследствие образования вихрей и пульсации давления. Основные способы борьбы с механическим шумом: тщательная балансировка рабочего колеса вентилятора; правильная установка шарикоподшипников; замена подшипников качения подшипниками скольжения; замена плоскоременных передач клиноременными; обеспечение соосности валов вентилятора и электродвигателя при их соединении с помощью эластичной муфты; устранение биения в муфтах; использование звукоизолирующих прокладок из резины; войлока, прессованной пробки и др. под основание вентилятора (электродвигателя); применение виброизолирующих оснований; применение гибких вставок из прорезиненной ткани между вентилятором и присоединенными к нему воздуховодами; устройство звукоизолирующего съемного кожуха, одеваемого на вентилятор и т.д.

Основные способы борьбы с аэродинамическим шумом в радиальных вентиляторных установках: снизить количество оборотов вентилятора в пределах, обеспечивающих его необходимую производительность.

В вентиляторной установке при осевом вентиляторе – у входного отверстия вентилятора установить плавный коллектор; уменьшить угол установки лопастей крыльчатки вентилятора в пределах допустимого снижения его производительности; придать обтекаемую форму стойкам подшипников и другим средствам крепления вентилятора, омываемым воздушным потоком; или обеспечить режим работы вентилятора в пределах рабочей части его характеристики.