- •Оглавление
- •Глава 5. Конструкции вентиляторов 131
- •Глава 6. Конструкции насосов 163
- •Основные условные обозначения
- •Глава 1. Классификация нагнетателей и область их применения
- •1.1.Классификация нагнетателей
- •1.2. Основные параметры работы нагнетателей
- •1.3.Объемные нагнетатели
- •1.4.Лопастные нагнетатели
- •1.5.Нагнетатели трения
- •1.6.Области применения нагнетателей
- •Глава 2.Теоретические основы работы лопастных вентиляторов и насосов
- •2.1.Движение жидкости в колесе центробежного нагнетателя
- •2.2.Формула Эйлера. Полное теоретическое давление, создаваемое колесом центробежного нагнетателя
- •2.3.Потери энергии в центробежном нагнетателе
- •2.4.Принципы конструирования центробежных нагнетателей
- •2.5.Принципы работы осевых нагнетателей
- •2.6.Кавитация насосов. Допустимая высота всасывания
- •Глава 3. Характеристики нанетателей
- •3.1.Понятие о характеристиках нагнетателей
- •3.2. Характеристики лопастных нагнетателей
- •3.2.1. Характеристики лопастных нагнетателей
- •3.3.2.Характеристики осевых и диаметральных нагнетателей
- •3.3.Подобие лопастных нагнетателей. Пересчет характеристик
- •3.4.Универсальные характеристики
- •Глава 4.Работа насосов и вентиляторов в сети
- •4.1.Характеристика сети
- •4.2.Метод наложения характеристик
- •4.3.Влияние изменения параметров нагнетателя и характеристики сети на параметры системы «нагнетатель-сеть»
- •4.4.Совместная работа нагнетателей
- •4.4.1.Понятие о совместной работе нагнетателей
- •4.4.2.Параллельная работа нагнетателей
- •Параллельная работа нескольких нагнетателей (более двух)
- •4.4.3.Последовательная работа нагнетателей
- •4.4.4.Сопоставление последовательной и параллельной работы
- •4.4.5. Смешанная схема совместной работы нагнетателей
- •4.5. Устойчивость работы нагнетателей в сети (помпаж)
- •4.6. Регулирование насосов и вентиляторов
- •4.6.1. Методы регулирования
- •4.6.2. Регулирование нагнетателей при совместной работе
- •Регулирование при параллельной работе.
- •Регулирование при последовательной работе нагнетателей.
- •Регулирование при смешанной схеме работы нагнетателей.
- •4.6.3. Регулирование насосов и вентиляторов в системах отопления, теплоснабжения и вентиляции
- •4.6.4. Оценка энергетической эффективности регулирования насосов и вентиляторов
- •Глава 5. Конструкции вентиляторов
- •5.1. Основные конструкции и их классификация
- •5.2. Радиальные вентиляторы
- •5.3. Осевые вентиляторы
- •5.4. Энергосберегающее присоединение вентиляторов к сети воздуховодов
- •5.5. Подбор вентиляторов
- •Коэффициенты запаса мощности
- •Глава 6. Конструкции насосов
- •6.1.Основные типы насосов и специфика их работы
- •6.2. Центробежные насосы
- •6.3. Осевые насосы
- •6.4. Подбор насосов
- •Библиографический список
4.4.Совместная работа нагнетателей
4.4.1.Понятие о совместной работе нагнетателей
Совместной работой нагнетателей называется одновременная работа двух и более нагнетателей на одну сеть. Различают параллельную (рис.4.11а) и последовательную работу нагнетателей (рис.4.11б).
Рис.4.11.Схема совместной работы нагнетателей
При параллельной работе происходит сложение расходов при одинаковых давлениях:
;
. (4.13)
При последовательной работе складываются давления, а протекающий через нагнетатель расход остается постоянным:
(4.14)
Кроме того, в практике встречаются случаи, когда в одной части сети нагнетатели работают параллельно, а в другой – последовательно (смешанная схема совместной работы). Пример такой схемы приведен на рис. 4.12.
Рис.4.12.Смешанная схема совместной работы нагнетателей
Совместная работа применяется в следующих случаях:
одна машина (насос или вентилятор) не может обеспечить необходимой производительности или напора.
по условиям работы группа установок должна объединиться в общую систему. Например несколько установок вытяжной вентиляции имеют общую систему пыле- (газо) очистки или общую выбросную трубу большой высоты. Группа приточных установок может иметь централизованный воздухозабор и т.д.
для регулирования производительности (давления) системы.
Во всех случаях применения совместной работы должно производиться только на основе технико-экономического обоснования.
4.4.2.Параллельная работа нагнетателей
При параллельной работе различают участки раздельной работы (УРР) ас и bс и совместной работы (УСР) cd (рис.4.11а).
И здесь возможны три характерных случая:
1)потери давления на участке совместной работы ΔРуср существенно больше потерь на участках раздельной работы Рурр; Руср>>Рурр;
2)Рурр и Руср соизмеримы;
3)Рурр>>Руср. Для третьего случая влиянием совместной работы можно пренебречь.
Параллельная работа одинаковых нагнетателей.
Пусть параллельно работают два нагнетателя и Руср>>Рурр. Характеристика нагнетателя задана точками.
Р, Па |
530 |
580 |
530 |
450 |
250 |
L, м3/ч |
4000 |
6000 |
7000 |
9000 |
12000 |
Для построения характеристики системы параллельно работающих нагнетателей необходимо сложить расходы при соответствующих давлениях (рис. 4.13).
Рис.4.13.Характеристика параллельной работы двух одинаковых нагнетателей
Точка 1. Р=530 Па, Lс=4000+4000=8000 м3/ч;
Точка 2. Р=580 Па, Lс=6000+6000=12000 м3/ч;
Точка 3. Р=530 Па, Lс=7000+7000=14000 м3/ч и т.д.
Нанесем теперь характеристику сети P=kL2. Точка 1 характеризует параметры системы: суммарный расход Lс=L1+L2 и давление Р1=Р2. Точка А, лежащая на пересечении линии P1=P2=const с характеристикой одного нагнетателя, определяет показатели одного нагнетателя при параллельной работе со вторым нагнетателем: L1=L2=0,5Lс. N1=N2. Суммарная потребляемая мощность Nс=N1+N2.
Пусть нагнетатель 2 выключен. Характеристика сети примет вид: Р=k’L2. Рабочая точка 1’ будет лежать на пересечении этой кривой и характеристике нагнетателя. Параметры системы: L’1; Р’1; N’1; 0,5Lс < L'1 < Lс; P’l < Pl; N'1 > N1. Из анализа неравенств следует два вывода:
1. При включении параллельно второго такого же нагнетателя производительность увеличивается меньше чем в два раза.
2. При параллельной работе нагнетателей расчетными для выбора мощности электродвигателя является режим работы при выключенном втором нагнетателе.
При параллельной работе нескольких нагнетателей правила сложения остаются теми же: расходы складываются по зависимости (4.13). Рабочая точка лежит на пересечении суммарной характеристики P-L с характеристикой сети.
Пример 4.3.
Построить характеристику системы и найти ее параметры: давление, производительность, потребляемую мощность при параллельной работе двух вентиляторов, характеристики которых заданы точками:
P, Па |
530 |
580 |
530 |
450 |
250 |
L, м3/ч |
4000 |
6000 |
7000 |
9000 |
12000 |
N, кВт |
1,2 |
1,35 |
1,45 |
1,51 |
1,57 |
Характеристика сети Р=3·10-6L2.
Сначала нанесем характеристику одного вентилятора (рис. 4.14).
Рис.4.14.Пример анализа параллельной работы двух одинаковых нагнетателей
При параллельной работе складываются расходы при одинаковых давлениях, т.е. Р=530 Па, Lс=4000+4000=8000 м3/ч; Р=580 Па Lс=6000+6000=12000 м3/ч и т.д. В результате получим характеристику параллельной работы двух вентиляторов:
Р, Па |
530 |
580 |
530 |
450 |
250 |
L, м3/ч |
8000 |
12000 |
14000 |
18000 |
24000 |
Характеристику сети построим по точкам:
L = 0, ΔP = 0; L = 10000 м3/ч, ΔP = 300 Па; L = 12000 м3/ч, ΔP = 432 Па; L = 14000 м3/ч, ΔP = 588 Па; L = 15000 м3/ч, ΔP = 675 Па.
Точка 1 характеризует параметры системы: Lс=13800 м3/ч, Р1=Р2=540 Па. Точка А характеризует параметры одного вентилятора при параллельной работе: L1 = L2 = 0,5Lс = 6900 м3/ч. N1=N2=1,42 кВт.
Суммарная мощность Nс= N1+N2=2,84 кВт.
Пример 4.4.
Для условий предыдущей задачи найти параметры системы, если второй вентилятор будет выключен. Характеристика сети Р=3,2·10-6L2. Построим новую характеристику сети (рис. 4.17). Точка 1' характеризует параметры системы: L'1=10500 м3/ч, N1'=1,53 кВт, Р1'=360 Па.
Сопоставление расчетов по этим примерам показывает, что в данном случае при включении второго вентилятора производительность системы возрастает на 31,4%, а потребляемая мощность – на 85,6%.
Учет влияния потерь давления на участке раздельной работы
Пусть Рурр и Руср соизмеримы. Правила сложения характеристик остаются теми же, что и для случая Руср>>ΔРурр. Но складываются не каталожные, а условные характеристики. Для получения условной характеристики Р-Lусл необходимо из давлений, создаваемых нагнетателем, вычесть потери давления на участке раздельной работы при соответствующих расходах (рис.4.15,а).
После сложения условных характеристик на них накладывается характеристика участка совместной работы, и точка 1 является рабочей, определяющей параметры системы (рис. 4.15, б).
Пример 4.5.
Характеристика нагнетателя задана точками
Номер точки |
1 |
2 |
3 |
4 |
Р, Па |
450 |
500 |
550 |
420 |
L, м3/ч |
0 |
1000 |
3000 |
5000 |
Характеристика участка раздельной работы Р=10-5L2.
Произведем расчеты:
Точка 1. L=0, Р=0, Р–Р=450 Па, Русл=450 Па.
Точка 2. L=1000 м3/ч, Р=10 Па, Р–Р=490 Па, Русл=490 Па.
Точка 3. L=3000 м3/ч, Р=90 Па, Р–Р=460 Па, Русл=460 Па.
Точка 4. L=5000 м3/ч, Р=250 Па, Р–Р=170 Па, Русл=170 Па.
В результате получим условную характеристику:
Русл, Па |
450 |
490 |
460 |
170 |
L, м3/ч |
0 |
1000 |
3000 |
5000 |
Рис.4.15. Учет гидравлического сопротивления
участка совместной работы
Параллельная работа разных нагнетателей
Пусть характеристики нагнетателей заданы точками
P, Па |
530 |
580 |
530 |
450 |
250 |
L1,м3/ч |
4000 |
6000 |
7000 |
8000 |
12000 |
L2,м3/ч |
3000 |
5000 |
6000 |
7000 |
11000 |
Произведем сложение расходов.
Точка 1. Р=530 Па, Lc =4000+3000=7000 м3/ч;
Точка 2. P=580 Па, Lс=6000+5000=11000 м3/ч;
Точка 3. P=530 Па, Lс=7000+6000=13000 м3/ч и. т.д.
При анализе параллельной работы разных нагнетателей целесообразно использовать область отрицательных расходов (рис.4.16). Рассмотрим работу двух разных нагнетателей при сетях А,В,С. При сети A LСA=L1A+L2A, т.е. включение в сеть параллельно двух разных нагнетателей дает увеличение расхода.
Для сети В: LCB=LIIB. LIB=0.
Для сети С: LCC<LIIC, LIC<0.
Рис.4.16.Параллельная работа разных нагнетателей
Следовательно, для сетей В и С параллельная работа разных нагнетателей нецелесообразна. В последнем случае при включении в сеть нагнетателя №1 производительность системы уменьшится.
Пример 4.6.
Два разных нагнетателя работают параллельно на сеть.
Характеристика участка совместной работы имеет вид: ΔР= 2,22·10-5L2 (Рис. 4.17).
Рис. 4.17
Условные характеристики нагнетателей 1и 2 после учета потерь давления на участках ac и вc имеют вид
Нагнетатель 1
L, м3/ч |
1000 |
2000 |
2500 |
3000 |
3700 |
4000 |
P, Па |
550 |
530 |
500 |
450 |
350 |
300 |
Нагнетатель 2
L, м3/ч |
750 |
1500 |
2300 |
2700 |
3000 |
P, Па |
500 |
450 |
350 |
300 |
250 |
Сложение производится в области одинаковых давлений. В результате получим суммарную характеристику (рис. 4.18).
L1+2, м3/ч |
3250 |
4500 |
6000 |
6700 |
P, Па |
500 |
450 |
350 |
300 |
Рис.4.18
Точка 3 является рабочей и определяет параметры системы: производительность Lc=L1+L2=4500 м3/ч, потери давления ΔPcd =450 Па. Точки 1и 2 определяют соответственно производительности нагнетателей: L1= 3000 м3/ч; L2= 1500 м3/ч. Зная эти расходы по характеристикам участков ac и вc можно найти потери давления на этих участках и давления нагнетателей 1 и 2.
P1= ΔPac+ ΔPcd , P2= ΔPвc+ΔPcd