§ 125. Основные закономерности

В связи с тем, что максимальное развиваемое вентиляторами давление не превышает 15 кПа, сжимаемость воздуха (газа) практически не оказывает влияния на протекающие в машине рабочие процессы. Поэтому теоретические основы работы центробежных вентиляторов можно рассматривать по аналогии с лопастными насосами. Поскольку в формуле (32) напор выражен в метрах, а давление вентиляторов измеряется в паскалях, в эту формулу вместо 1/g надо ввести множитель ρ [кг/м³] — плотность воздуха.

Теоретическое давление, создаваемое колесом центробежного вентилятора, определяется по формуле

,

а полное давление, создаваемое рабочим колесом вентилятора,

,

где υ=0,85÷0,9 – аэродинамический кпд вентилятора, учитывающий потери на конечное число лопаток, гидравлические удары и трение воздуха в каналах.

Полное давление р, создаваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений в вентиляционной сети (статическое давление р_ст) и на сообщение потоку воздуха на выходе вентилятора некоторой скорости (динамическое давление р_д). Таким образом,

В свою очередь, статическое давление складывается из вакуума, создаваемого вентилятором на всасывании р_в и давления р_н, создаваемого на нагнетании:

.

Динамическое давление

,

где υ – скорость воздуха (газа) в выходном патрубке вентилятора, м/с.

Полное давление, создаваемое вентилятором,

.

На основании приведенной зависимости вентиляторы по характеру их работы на внешнюю сеть можно разделить на три категории:

нагнетательный – всасывающий патрубок вентилятора открыт в атмосферу (р_в=0) и тогда

;

всасывающий – нагнетательный патрубок вентилятора открыт в атмосферу (р_н=0) и тогда

;

безнапорный – только перемещает воздух, не создавая разрежения на всасывании и давления на нагнетании (р_н=0; р_в=0), т.е. вентилятор не создает статического давления, тогда

.

В приведенных зависимостях, как принято в технике, полное давление р, создаваемое вентилятором, и его статическую составляющую р_ст, отсчитывают от атмосферного давления, а не от абсолютного нуля.

Подачу Q [м³/ч] обычно определяют по действительным условиям всасывания или нагнетания. Она может быть также приведена к стандартным техническим условиям.

Мощность (полезная) N [кВт], потребляемая вентилятором

.

Мощность N_ст [кВт], затрачиваемая на создание статического давления

.

Полная мощность N_в [кВт], потребляемая вентилятором,

,

где η – полный кпд вентилятора.

Коэффициент полезного действия (полный) вентилятора

η=η₀η_гη_м,

где η₀, η_г, η_м – соответственно объемный, гидравлический и механический кпд вентилятора.

Экономичность вентилятора при работе на всасывание оценивается статическим кпд, так как динамическое давление на выходе вентилятора теряется:

,

а при работе на нагнетание – полным кпд η.

Мощность N_дв [кВт] электродвигателя вентилятора

,

где К – коэффициент, характеризующий запас мощности на изменение режима работы вентилятора; η_пер – кпд передачи.

Законы подобия, выведенные для лопастных насосов, справедливы и для вентиляторов.