Все аппараты, независимо от назначения, предназначены для создания потока воздуха (чистого или содержащего примеси других газов или мелкие однородные частицы) разного давления. Оборудование подразделяется на классы по созданию низкого, среднего и высокого давления.
Агрегаты называются центробежными (а также радиальными) из-за способа создания воздушного потока вращением радиального рабочего колеса лопаточного типа (форма барабана или цилиндра) внутри спиральной камеры. Профиль лопатки может быть прямым, изогнутым, «профилем крыла». В зависимости от скорости вращения, типа и количества лопаток давление воздушного потока может варьироваться от 0,1 до 12 кПа. Вращение в одну сторону удаляет газовые смеси, в противоположную — нагнетает чистый воздух в помещение. Изменить вращение можно с помощью перекидного переключателя, меняющего фазы тока местами на клеммах электрического двигателя.
Корпус оборудования общего назначения для работы в неагрессивных газовых смесях (воздух чистый или задымленный, содержание частиц менее 0,1 г/м3) изготавливается из листовой углеродистой или оцинкованной стали различной толщины. Для более агрессивных газовых смесей (присутствуют активные газы или испарения кислот и щелочей) используются коррозионно-устойчивые (нержавеющие) стали. Такое оборудование может работать при температуре среды до 200 градусов тепла. В изготовлении взрывозащищенного варианта для работы в опасных условиях (горное оборудование, большое содержание взрывоопасной пыли) применяются более пластичные металлы (медь) и алюминиевые сплавы. Оборудование для взрывоопасных условий отличается повышенной массивностью и при работе исключает искрение (главную причину взрывов пыли и газов).
Барабан (рабочее колесо) с лопатками изготавливается из сортов стали, не подверженных коррозии и достаточно пластичных, чтобы выдержать длительные вибрационные нагрузки. Форма и количество лопаток проектируются из расчета аэродинамических нагрузок при определенной скорости вращения. Большое количество лопаток, прямых или слегка изогнутых, вращающихся с большой скоростью, создают более устойчивый воздушный поток и издают меньше шума. Но давление воздушного потока все же ниже, чем у барабана, на котором установлены лопатки с аэродинамическим «профилем крыла».
«Улитка» относится к оборудованию с повышенной вибрацией, причины которой именно в низком уровне сбалансированности вращающегося рабочего колеса. Вибрация вызывает два следствия: повышенный уровень шума и разрушение основания, на котором установлен агрегат. Снизить уровень вибрации помогают амортизационные пружины, которые вставляются между основанием корпуса и местом установки. При монтаже некоторых моделей вместо пружин используются резиновые подушки.
Вентиляционные агрегаты — «улитка» комплектуются электродвигателями, которые могут быть снабжены взрывобезопасными корпусами и крышками, улучшенной окраской для работы в агрессивных газовых средах. В основном это асинхронные двигатели с определенной частотой вращения. Электродвигатели рассчитаны на работу от однофазной сети (220 В) или трехфазной (380 В). (Мощность однофазных электродвигателей не превышает 5 — 6 кВт). В исключительных случаях может быть установлен двигатель с управляемой скоростью вращения и тиристорным управлением.
Существуют три способа соединения электродвигателя с валом барабана:
- Прямое соединение. Валы соединены с помощью шпоночной втулки. «Конструктивная схема №1».
- Через редуктор. Редуктор может иметь несколько передач. «Конструктивная схема №3».
- Ременно — шкивная передача. Скорость вращения может меняться если поменять шкивы. «Конструктивная схема №5».
Наиболее безопасным соединением для электродвигателя в случае внезапного заклинивания является ременно — шкивное (если вал рабочего колеса внезапно и резко остановится, повредятся ремни).
Кожух изготавливается в 8 положениях выходного отверстия относительно вертикали, от 0 до 315 через 45 градусов. Это позволяет облегчить крепление агрегата к воздуховоду. Для исключения передачи вибрации фланцы воздуховода и корпуса агрегата соединяются через рукав из толстого прорезиненного брезента или синтетической ткани.
Оборудование окрашивается прочными порошковыми красками с повышенной ударопрочностью.
Популярные модели ВР и ВЦ
1. Вентилятор ВР 80 75 низкого давления
Предназначен для вентиляционных систем производственных и общественных зданий. Условия работы: умеренный и субтропический климат, в неагрессивных условиях. Диапазон температур, пригодный для работы оборудования общего назначения (ОН) от -40 до +40. Жаростойкие модели выдерживают повышение до +200. Материал: углеродистая сталь. Средний уровень влажности: 30-40%. Дымоулавливающие могут в течение 1,5 часа работать при температуре +600.
Рабочее колесо несет 12 изогнутых лопаток, изготовленных из нержавеющей стали.
Коррозионностойкие модели изготавливаются из нержавеющей стали.
Взрывозащищенные — из углеродистой стали и латуни (для нормальной влажности), из нержавеющей стали и латуни (для повышенной влажности). Материал для самых защищенных моделей: алюминиевые сплавы.
Оборудование производится по конструктивным схемам №1 и №5. Мощность двигателей, поставляемых в комплекте — от 0,2 до 75 кВт. Двигатели до 7,5 с частотой вращения до от 750 до 3000 об/мин, более мощные — от 356 до 1000.
Срок службы — более 6 лет.
В номере модели отражен диаметр рабочего колеса: от №2,5 — 0,25м. до №20 — 2 м. (согласно ГОСТ 10616-90).
Параметры некоторых ходовых моделей:
1. ВР 80-75 №2,5: двигатели (Дв) от 0,12 до 0,75 кВт; 1500 и 3000 об/мин; давление (Р) — от 0,1 до 0,8 кПа; производительность (Пр)- от 450 до 1700 м3/ч. Виброизоляторы (Ви)- резиновые. (4 шт) К.с. №1.
2. ВР 80-75 №4: Дв от 0,18 до 7,5 кВт; 1500 и 3000 об/мин; Р — от 0,1 до 2,8 кПа; Пр — от 1400 до 8800 м3/ч. Ви — резиновые. (4 шт) К.с. №1.
3. ВР 80-75 №6,3: Дв от 1,1 до 11 кВт; 1000 и 1500 об/мин; Р — от 0,35 до 1,7 кПа; Пр — от 450 до 1700 м3/ч. Ви — резиновые. (4 шт) К.с. №1.
4. ВР 80-75 №10: Дв от 5,5 до 22 кВт; 750 и 1000 об/мин; Р — от 0,38 до 1,8 кПа; Пр — от 14600 до 46800 м3-ч. Ви — резиновые. (5 шт.) К.с. №1.
5. ВР 80-75 №12,5: Дв от 11 до 33 кВт; 536 и 685 об/мин; Р — от 0,25 до 1,4 ка; Пр — от 22000 до 63000 м3/ч. Ви — резиновые (6 шт) . К.с. №5.
6. Вентилятор ВЦ 14 46 среднего давления.
Рабочие характеристики и материалы для изготовления идентичны ВР за исключением количества лопаток (32 шт).
Номера — от 2 до 8. Конструкционные схемы №1 и №5.
Срок службы — более 6 лет. Гарантийное количество часов отработки — 8000.
Параметры и производительность:
1. ВЦ 14 46 №2: Дв от 0,18 до 2,2 кВт; 1330и 2850об/мин; Р — от 0,26 до 1,2 кПа; Пр — от 300 до 2500 м3/ч. Ви — резиновые. (4 шт) К.с. №1.
2. ВЦ 14 46 №3,15: Дв от 0,55 до 2,2 кВт; 1330 и 2850 об/мин; Р — от 0,37 до 0,8 кПа; Пр — от 1500 до 5100 м3/ч. Ви — резиновые. (4 шт) К.с. №1.
3. ВЦ 14 46 №4: Дв от 1,5 до 7,5 кВт; 930 и 1430 об/мин; Р — от 0,55 до 1,32 кПа; Пр — от 3500 до 8400 м3/ч. Ви — резиновые. (4 шт) К.с. №1.
4. ВЦ 14-46 №6,3: Дв от 5,5 до 22 кВт; 730 и 975 об/мин; Р — от 0,89 до 1,58 кПа; Пр — от 9200 до 28000 м3/ч. Ви — резиновые. (5 шт) К.с. №1,5.
5. ВЦ 14-46 №8: Дв от 5,5 до 22 кВт; 730 и 975 об/мин; Р — от 1,43 до 2,85 кПа; Пр — от 19000 до 37000 м3/ч. Ви — резиновые. (5 шт) К.с. №1,5.
Пылевой вентилятор «улитка»
Вентиляторы пылевые предназначены для жестких условий работы, их предназначение — удалять с места работы воздух с достаточно крупными частицами (галечник, труха, мелкая металлическая стружка, деревянная стружка, щепа). Рабочее колесо несет 5 или 6 лопаток, изготовленных из толстой углеродистой стали. Агрегаты предназначены для работы в вытяжках со станков. Популярны модели ВЦП 7-40. Выполняются по К.с. №5.
Создают давление от 970 до 4000 Па, их можно отнести к классу «среднее и высокое давление». Номера рабочих колес — 5, 6,3 и 8. Мощность Дв — от 5,5 до 45 кВт.
Прочие
Существуют устройства особого класса — для поддува в твердотопливных котлах. Производятся в Польше. Специализированное оборудование для отопительных систем (частных).
Корпус — «улитка» отлит из алюминиевого сплава. Специальная заслонка с системой грузиков исключает попадание воздуха в топку, когда мотор отключен. Устанавливаться может в любом положении. Небольшой двигатель с датчиком температуры, 0,8 кВт. В продаже модели WPA-117k,WPA-120k, различающиеся размерами основания.
Вентиляторы улитки свое название получи по форме корпуса, которая напоминает панцирь этого моллюска. Сегодня этот вид оборудования применяется и в промышленности, и в жилищном строительстве в вентиляционных системах. Производители предлагают сегодня несколько моделей улиток для вентиляции. Но все они работают по одному и тому же принципу – центробежная сила, создаваемая вращением лопаток на роторе, захватывает воздух через входное отверстие виде улитки и выталкивает его через прямолинейное выходное отверстие, расположенное под 90° в другой плоскости к входному.
Общие данные о центробежных (радиальных) вентиляторах
Вентиляторы улитки имеют двойственное обозначение (маркировку): ВР и ВЦ, то есть, радиальный и центробежный. Первое говорит о том, что лопатки рабочего органа оборудования расположены радиально относительно своего ротора. Второе – это обозначение физического принципа работы прибора, то есть, процесс забора и перемещения воздушных масс происходит за счет центробежной силы.
Именно центробежные вентиляторы в системах вентиляции показали себя с положительной стороны за счет высокой эффективности отвода воздуха.
Принцип действия
Как уже было сказано, вентиляторы этой модификации работают на основе действия центробежной силы.
- Лопатки, закрепленные на роторе устройства, вращаются с большой скоростью, создавая завихрения внутри корпуса.
- Давление на входе падает, что становится причиной всасывания близ расположенного воздуха, который устремляется внутрь.
- Под действием лопаток он отбрасывается к периферии пространства, где создается высокое давление.
- Под его действием воздушный поток устремляется к выходному патрубку.
Так работают все центробежные модели, которые устанавливаются не только в системах вентиляции, но и дымоудаления. О последних надо сказать, что изготавливают их корпус из алюминиевого сплава или стали, покрытой жаростойкими материалами, а комплектуют взрывозащищенным электродвигателем.
Особенности конструкции
Как уже было сказано, основная особенность конструкции – улитка. Необходимо обозначить и форму лопаток. В вентиляторах этой марки применяют три их разновидности:
- с прямым наклоном,
- с наклоном назад,
- в виде крыла.
Первая позиция – это небольшие вентиляторы с большой мощностью и производительностью. То есть, они могут создавать условия, при которых другие модели требуют наличия большого корпуса. При этом они работают с низким уровнем шума. Вторая позиция – это экономный вариант, который потребляет на 20% электроэнергии меньше, чем другие позиции. Такие вентиляторы легко переносят нагрузки.
Что касается исполнения, которое относится к электродвигателю, то здесь также три позиции:
- ротор закреплен напрямую с валом двигателя через муфту и подшипники;
- через ременную передачу с помощью шкивов;
- крыльчатка насажена на вал электродвигателя.
И еще одна особенность – это места соединения вентилятора с воздуховодами вентиляционной системы. Входной патрубок имеет прямоугольную форму отверстия, выходной круглую.
Виды
Виды центробежных вентиляторов улиток – это три позиции, отличающиеся друг от друга мощностью. Этот параметр зависит от скорости вращения электродвигателя, а соответственно и ротора, а также от количества лопаток в конструкции устройства. Вот три вида:
- Вентиляторы улитки низкого давления, параметр которых не превышает 100 кг/см². Чаще всего их используют в системах вентиляции многоквартирных домов. Устанавливают улитки на крышах.
- Модели среднего давления – 100-300 кг/см². Устанавливаются в системах вентиляции промышленных объектов.
- Разновидность высокого давления – 300-1200 кг/см². Это мощные вентиляторные установки, которые обычно включают в систему воздухоотвода лакокрасочных цехов, в производствах, где установлен пневмотранспорт, на складах с горюче-смазочными материалами и прочих помещениях.
Есть еще одно разделение вентиляторов улиток – по своему назначению. Это в первую очередь приборы общего назначения. Далее еще три позиции: взрывозащищенные, термостойкие и коррозионостойкие.
Ограничения в использовании
- с липкими взвесями с концентрацией более 10 мг/м³;
- с волокнистыми материалами в воздухе;
- со взрывоопасными включениями;
- с коррозионными частицами;
- и на складах, где хранится взрывчатка.
Во всех остальных случаях использовать улитки можно без ограничений. И еще один момент, регламентирующий условия их эксплуатации, это температурный режим, который нельзя нарушать: от -45С до +45С.
Популярные модели
В принципе, по-модельного разделения улиток не существует. Есть определенные марки, которые выпускаются всеми производителями. И делятся они в основном по прямому назначению. К примеру, вентилятор ВРП, где буква «П» обозначает, что это пылевая модель, которую используют в системах вентиляции и аспирации, для удаления воздуха с большой концентрацией пыли. То есть, это специфичная модель, которую надо использовать именно по прямому назначению. Конечно, этот прибор легко справится и с обычным воздухом, но он дороже стандартных ВР или ВЦ, потому что в его конструкции используется толстый металл для изготовления корпуса и лопаток, отсюда и более высокая мощность электродвигателя.
То же самое касается вентиляторов марки ВР ДУ, то есть, для дымоудаления. Изготавливают их из более качественных материалов с установкой взрывозащищенного двигателя. Отсюда и высокая их цена. Что касается других позиций, то ВР разделяется на виды, о которых было уже сказано, и в каждой группе есть свои модели со своими техническими характеристиками.
Как сделать своими руками
Вопрос, поставленный названием этого раздела, можно отнести к категории риторических. То есть, в принципе, сделать улитку своими руками можно, если владеть навыками жестянщика или сварщика. Потому что собирать прибор придется из листового металла. А в зависимости от мощности и производительности устройства металл будет разной толщины.
Плюс ко всему самостоятельно сделать лопатки и качественно прикрепить их к ротору – сложно. Потому что ротор будет вращаться с огромной скоростью, и если балансировка конструкции нарушена, то вентилятор разнесет на части в первые 20 секунд работы. Да и правильно подобрать электродвигатель надо с учетом мощности и скорости вращения, плюс грамотно провести подсоединение его к ротору вентилятора. Так что не пытайтесь ничего делать своими руками – это опасно для вашей же жизни.
Встроенный вентилятор, укрепленный на валу электрической машины, должен создавать напор, достаточный для того, чтобы обеспечить необходимый расход охлаждающей среды в каналах вентиляционной системы машины. Вентиляторы проектируются с учетом особенностей конструктивного исполнения конкретного типа машины .
Ниже приводится упрощенный метод поверочного расчета встроенного вентилятора, основанный на данных серийных машин общего назначения. В таких машинах используют преимущественно центробежные вентиляторы с радиальными лопатками, рабочее колесо которых изменяет свое направление потока на радиальное.
Внешний диаметр вентиляторного колеса выбирают в соответствии с типом вентиляционной системы и конструкции машины. При аксиальной вентиляции внешний диаметр рабочего колеса (рис. 7.7) выбирают максимально возможным.
Рис. 7.7. Колесо вентилятора
По выбранному внешнему диаметру вентилятора определяют окружную скорость, м/с:
. (7.49)
Максимальное
значение КПД вентилятора приблизительно
соответствует режиму, когда номинальное
давление вентилятора
,где
-
давление,
развиваемое вентилятором в режиме
холостого хода,
т. е. при закрытых отверстиях по внешнему
диаметру, когда расход воздуха равен
нулю. Номинальное значение расхода
приблизительно равно:
,
где
- расход вентилятора, м 3 /с,
работающего в режиме короткого
замыкания (по аналогии с электрической
цепью), т. е. в открытом пространстве.
Из условия максимального КПД принимается
. (7.50)
Сечение на выходной кромке вентилятора, м 2 ,
, (7.51)
где 0,42 - номинальный КПД радиального вентилятора.
Ширина колеса вентилятора
, (7.52)
где 0,92 - коэффициент, учитывающий наличие вентиляционных лопаток на поверхности вентиляционной решетки (поверхности ).
Внутренний
диаметр колеса
определяют
из условия, что вентилятор работает при
максимальном значении КПД, т. е. при
и
.
Используя уравнения статического
давления, развиваемого вентилятором,
Па, найдем давление, развиваемое
вентилятором при холостом ходе:
, (7.53)
где
=
0,6
для радиальных лопаток;
кг/м 3
- плотность воздуха.
Зная расход воздуха V , сопротивление вентиляционной системы и определив окружную скорость на внутренней кромке вентилятора :
, (7.54)
найдем внутренний диаметр колеса вентилятора, м:
. (7.55)
Во
встроенных вентиляторах отношение
лежит
в пределах 1,2…1,5.
Число лопаток вентилятора принимают :
. (7.56)
Для
уменьшения вентиляционного шума
рекомендуется выбирать число лопаток
вентилятора таким, чтобы оно равнялось
нечетному числу. При вытяжной вентиляции
могут быть рекомендованы и числа
зависимости от диаметра вентилятора:
при
мм
,
при
мм
,
при
мм
,
при
мм
.
Для вентиляторов асинхронных двигателей серии 4А рекомендуется выбирать число лопаток согласно табл. 7.6.
Таблица 7.6. Число лопаток вентилятора
Высота оси вращения, мм |
Число лопаток при |
|
Число лопаток вентиляторов машин постоянного тока выбирают ориентировочно:
. (7.57)
Значение округляют до ближайшего простого числа.
После расчета вентилятора необходимо уточнить результаты вентиляционного расчета.
Для
определения действительного расхода
воздуха
и
давления
и строят совмещенные характеристики
вентилятора и вентиляционного тракта
машины. Характеристика вентилятора
может быть выражена с достаточной
точностью уравнением
Характеристика вентиляционного тракта согласно (7.50)
. (7.59)
На рис. 7.8 представлены графики, построенные по уравнениям (7.58) (кривая 1 ) и (7.59) (кривая 2 ). Координата точки пересечения этих характеристик определяется путем решения уравнений
(7.60)
Рис. 7.8. Характеристики вентилятора
Мощность, потребляемая вентилятором, Вт,
, (7.61)
где - энергетический КПД вентилятора, который может быть принят равным примерно
(7.62)
Вентиляционный расчет электрической машины при курсовом проектировании проводится по упрощенной методике. Более подробные расчеты отдельных видов исполнения машин приводятся в гл. 9-11.
Краткая характеристика центробежных вентиляторов
Центробежные вентиляторы относятся к категории нагнетателей, отличающихся наибольшим разнообразием конструктивных типов. Колеса вентиляторов могут иметь лопатки загнутые как вперед, так и назад относительно направления вращения колеса. Достаточно распространены вентиляторы с радиальными лопатками.
При проектировании следует учитывать, что вентиляторы с лопатками назад более экономичны и менее шумны.
КПД вентилятора растет с увеличением быстроходности и для колес конической формы с лопатками назад может достигать значения 0,9.
С учетом современных требований к энергосбережению при проектировании вентиляторных установок следует ориентироваться на конструкции вентиляторов, соответствующих отработанным аэродинамическим схемам Ц4-76, 0,55-40 и сходным с ними.
Компоновочные решения определяют КПД вентиляторной установки. При моноблочном исполнении (колесо на валу электропривода) КПД имеет максимальное значение. Использование в конструкции ходовой части (колесо на собственном валу в подшипниках) снижает КПД приблизительно на 2%. Клиноременная передача по сравнению с муфтой дополнительно снижает КПД еще минимум на 3%. Проектные решения зависят от давления вентиляторов и их быстроходности.
По развиваемому избыточному давлению воздушные вентиляторы общего назначения делятся на следующие группы:
1. вентиляторы высокого давления (до 1 кПа);
2. вентиляторы среднего давления (13 кПа);
3. вентиляторы низкого давления (312 кПа).
Некоторые специализированные вентиляторы высокого давления могут развивать давление до 20 кПа.
По быстроходности (удельному числу оборотов) вентиляторы общего назначения подразделяют на следующие категории:
1. быстроходные вентиляторы (11n s 30);
2. вентиляторы средней быстроходности (30n s 60);
3. быстроходные вентиляторы (60n s 80).
Конструктивные решения зависят от требуемой проектным заданием подачи. При больших подачах вентиляторы имеют колеса двустороннего всасывания.
Предлагаемый расчет относится к категории конструктивных и выполняется методом последовательных приближений.
Коэффициенты местных сопротивлений проточной части, коэффициенты изменения скорости и соотношения линейных размеров задаются в зависимости от проектного давления вентилятора с последующей проверкой. Критерием правильности выбора является соответствие расчетного давления вентилятора заданному значению.
Аэродинамический расчет центробежного вентилятора
Для расчета задаются:
1. Отношением диаметров рабочего колеса
2. Отношением диаметров рабочего колеса на выходе и на входе газа:
Меньшие значения выбираются для вентиляторов высокого давления.
3. Коэффициентами потерь напора:
а) на входе в рабочее колесо:
б) на лопатках рабочего колеса:
в) при повороте потока на рабочие лопатки:
г) в спиральном отводе (кожухе):
Меньшие значения вх, лоп, пов, к соответствуют вентиляторам низкого давления.
4. Выбираются коэффициенты изменения скорости:
а) в спиральном отводе (кожухе)
б) на входе в рабочее колесо
в) в рабочих каналах
5. Вычисляется коэффициент потерь напора, приведенный к скорости потока за рабочим колесом:
6. Из условия минимума потерь давления в вентиляторе определяется коэффициент Rв:
7. Находится угол потока на входе в рабочее колесо:
8. Вычисляется отношение скоростей
9. Определяется коэффициент теоретического напора из условия максимума гидравлического коэффициента полезного действия вентилятора:
10. Находится значение гидравлического к.п.д. вентилятора:
11. Определяется угол выхода потока из рабочего колеса, при оптимальном значении Г:
Град.
12. Необходимая окружная скорость колеса на выходе газа:
М/с.
где [кг/м 3 ] - плотность воздуха при условиях всасывания.
13. Определяется необходимое число оборотов рабочего колеса при наличии плавного входа газа в рабочее колесо
Об/мин.
Здесь 0 =0,91,0 - коэффициент заполнения сечения активным потоком. В первом приближении он может быть принят равным 1,0.
Рабочее число оборотов приводного двигателя принимается из ряда значений частот, характерных для электроприводов вентиляторов: 2900; 1450; 960; 725.
14. Наружный диаметр рабочего колеса:
15. Входной диаметр рабочего колеса:
Если действительное отношение диаметров рабочего колеса близко к принятому ранее, то уточнения в расчет не вносятся. Если значение получается больше 1м, то следует рассчитывать вентилятор с двухсторонним всасыванием. В этом случае в формулы следует подставлять половинную подачу 0,5Q .
Элементы треугольника скоростей при входе газа на рабочие лопатки
16. Находится окружную скорость колеса на входе газа
М/с.
17. Скорость газа на входе в рабочее колесо:
М/с.
Скорость С 0 не должна превышать 50 м/с.
18. Скорость газа перед лопатками рабочего колеса:
М/с.
19. Радиальная проекция скорости газа при входе на лопатки рабочего колеса:
М/с.
20. Проекция входной скорости потока на направление окружной скорости принимается равной нулю для обеспечения максимума напора:
С 1u = 0.
Поскольку С 1r = 0, то 1 = 90 0 , то есть вход газа на рабочие лопатки радиальный.
21. Относительная скорость входа газа на рабочие лопатки:
По рассчитанным значениям С 1 , U 1 , 1 , 1 , 1 строится треугольник скоростей при входе газа на рабочие лопатки. При правильном подсчете скоростей и углов треугольник должен замкнуться.
Элементы треугольника скоростей при выходе газа с рабочих лопаток
22. Радиальная проекция скорости потока за рабочим колесом:
М/с.
23. Проекция абсолютной скорости выхода газа на направление окружной скорости на ободе рабочего колеса:
24. Абсолютная скорость газа за рабочим колесом:
М/с.
25. Относительная скорость выхода газа с рабочих лопаток:
По полученным значениям С 2 , С 2u ,U 2 , 2 , 2 строится треугольник скоростей при выходе газа из рабочего колеса. При правильном расчете скоростей и углов треугольник скоростей должен также замкнуться.
26. По уравнению Эйлера производится проверка давления, создаваемого вентилятором:
Расчетное давление должно совпадать с проектным значением.
27. Ширина лопаток на входе газа в рабочее колесо:
здесь: УТ = 0,020,03 -коэффициент утечек газа через зазор между колесом и входным патрубком; u1 = 0,91,0 - коэффициент заполнения входного сечения рабочих каналов активным потоком.
28. Ширина лопаток на выходе газа из рабочего колеса:
где u2 = 0.91.0 - коэффициент заполнения активным потоком выходного сечения рабочих каналов.
Определение углов установки и числа лопаток рабочего колеса
29. Угол установки лопатки на входе потока в колесо:
где i - угол атаки, оптимальные значения которого лежат в пределах -3+5 0 .
30. Угол установки лопатки на выходе газа из рабочего колеса:
где - угол отставания потока вследствие отклонения потока в косом срезе межлопаточного канала. Оптимальные значения обычно принимаются из интервала у = 24 0 .
31. Средний установочный угол лопатки:
32. Число рабочих лопаток:
Округляем число лопаток до целого четного числа.
33. Уточняется принятый ранее угол отставания потока по формуле:
где k = 1,52,0 при загнутых назад лопатках;
k = 3,0 при радиальных лопатках;
k = 3,04,0 при загнутых вперед лопатках;
Уточненное значение угла должно быть близким к предварительно заданному значению. В противном случае следует задаться новым значением у.
Определение мощности на валу вентилятора
34. Полный КПД вентилятора: 78.80
где мех = 0,90,98 - механический к.п.д. вентилятора;
0,02 -величина утечек газа;
д = 0,02 - коэффициент потери мощности на трение рабочего колеса о газ (дисковое трение).
35. Необходимая мощность на валу двигателя:
25,35 кВт.
Профилирование лопаток рабочего колеса
Наиболее часто применяются лопатки, очерченные по дуге окружности.
36. Радиус лопаток колеса:
37. Радиус центров находим по формуле:
R ц =, м.
Построение профиля лопаток может быть выполнено также в соответствии с рис. 3.
Рис. 3. Профилирование лопаток рабочего колеса вентилятора
Расчет и профилирование спирального отвода
У центробежного вентилятора отвод (улитка) имеет постоянную ширину B , существенно превышающую ширину рабочего колеса.
38. Ширину улитки выбирают конструктивно:
В 2b 1 =526 мм.
Очертания отвода чаще всего соответствуют логарифмической спирали. Ее построение выполняется приближенно по правилу конструкторского квадрата. При этом сторона квадрата a в четыре раза меньше раскрытия спирального корпуса A .
39. Величину А определяем из соотношения:
где средняя скорость газа на выходе из улитки С а находится из соотношения:
С а =(0,60,75)*С 2u =33,88 м/с.
а = А /4 =79,5 мм.
41. Определим радиусы дуг окружностей, образующих спираль. Исходной окружностью для образования спирали улитки является окружность радиуса:
Радиусы раскрытия улитки R 1 , R 2 , R 3 , R 4 находим по формулам:
R 1 = R Н +=679,5+79,5/2=719,25 мм;
R 2 = R 1 + а =798,75 мм;
R 3 = R 2 + a =878,25 мм;
R 4 = R 3 + а =957,75 мм.
Построение улитки выполняется в соответствии с рис. 4.
Рис. 4.
Вблизи рабочего колеса отвод переходит в так называемый язык, разделяющий потоки и уменьшающий перетечки внутри отвода. Часть отвода, ограниченную языком, называют выходной частью корпуса вентилятора. Длина выходного отверстия C определяет площадь выходного отверстия вентилятора. Выходная часть вентилятора является продолжением отвода и выполняет функции криволинейного диффузора и напорного патрубка.
Положение колеса в спиральном отводе задают, исходя из минимума гидравлических потерь. Для уменьшения потерь от дискового трения колесо смещено к задней стенке отвода. Зазор между основным диском колеса и задней стенкой отвода (со стороны привода) с одной стороны, и колесом и языком с другой, определяется аэродинамической схемой вентилятора. Так, например, для схемы Ц4-70 они составляют соответственно 4 и 6,25%.
Профилирование всасывающего патрубка
Оптимальная форма всасывающего патрубка соответствует суживающимся сечениям по ходу газа. Сужение потока увеличивает его равномерность и способствует ускорению при входе на лопатки рабочего колеса, что уменьшает потери от удара потока о кромки лопаток. Лучшими показателями обладает плавный конфузор. Сопряжение конфузора с колесом должно обеспечивать минимум протечек газа с нагнетания на всос. Величина протечек определяется зазором между выходной частью конфузора и входом в колесо. С этой точки зрения зазор должен быть минимален, его реальное значение должно зависеть только от величины возможных радиальных биений ротора. Так, для аэродинамической схемы Ц4-70 размер зазора составляет 1% от наружного диаметра колеса.
Лучшими показателями обладает плавный конфузор. Однако в большинстве случаев оказывается достаточно обычного прямого конфузора. Входной диаметр конфузора должен быть больше диаметра всасывающего отверстия колеса в 1,32,0 раза.
Так называемая улитка для вентиляции не всегда может означать один и тот же вид принуждающего вентиляционного устройства — основные общие черты, это форма агрегата, но, отнюдь, не принцип работы и направления воздушного потока.
Нагнетательные приборы такого типа могут:
- кардинально отличаться по принципу устройства лопастей;
- а также могут быть приточного или вытяжного типа, то есть, направлять поток в противоположную сторону.
Вентиляционная «улитка»
Их обычно используют для твердотопливных котлов большого размера, производственных цехов и общественных зданий, но обо всём этом ниже, а в дополнение — видео в этой статье.
Механическая вентиляция
Примечание. Нагнетательные/отсасывающие агрегаты с электрическим двигателем, которые называют «улиткой» подходят не для любого вида вентиляции, так как могут направлять воздушный поток только в одну сторону.
Виды вентиляции
- Как вы видите на верхнем изображении, под словом «вентиляция» могут подразумеваться совершенно разные способы воздухообмена и о некоторых вы, возможно, даже не слышали, но мы вкратце рассмотрим только самые основные из них.
- Во-первых, существует всем известный вытяжной способ, когда тёплый или загрязнённый воздух удаляется с помещения.
- Во-вторых, есть приточный вариант и чаще всего это добавление свежего прохладного воздуха.
- В-третьих, это совмещение, то есть, приточно-вытяжной вариант.
- Указанные выше системы могут функционировать естественным образом, но также могут работать принудительно, при использовании осевых (аксиальных), радиальных (центробежных), диаметральных (тангенциальных) и диагональных вентиляторов. Помимо этого, вытяжка и приток воздуха могут осуществляться либо в общем, либо в местном режиме. То есть, воздуховод подводится к определённому месту назначения и выполняет функцию обдува или вытяжки.
Примеры
Примечание. Ниже мы рассмотрим несколько типов улиток, которые используются для .
BDRS 120-60 (Турция) — это вытяжная улитка радиального типа с весом 2,1кг, частотой 2325 об/мин, напряжением 220/230В/50Гц и максимально потребляемой мощностью 90Вт. При этом BDRS 120-60 в состоянии максимально перекачивать 380м 3 /мин воздуха с температурным диапазоном от -15⁰C до +40⁰C, имеет класс безопасности IP54.
Марка BDRS может иметь несколько типоразмеров, внешний роторный двигатель делается из оцинкованной стали и защищён сбоку хромированной решёткой, что предотвращает попадание сторонних элементов на крыльчатку.
Термостойкий приточно-вытяжной радиальный вентилятор Dundar CM 16.2H обычно используется для откачивания горячего воздуха из котлов, работающих на твёрдом топливе, хотя инструкция позволяет его также применять и для помещений разного назначения. Воздушный поток при транспортировке может иметь температуру от -30⁰C до +120⁰C, а саму улитку можно разворачивать на 0⁰ (горизонтальное положение), 90⁰, 180⁰ и 270⁰ (двигатель с правой стороны).
Модель CM 16.2H имеет скорость двигателя 2750 об/мин, напряжением 220/230В/50Гц и максимальное потребление мощности 460Вт. Агрегат весом 7,9кг способен перекачивать в максимальном объёме 1765м 3 /мин воздуха, уровень давления 780Па, имеет степень защиты IP54.
Различные модификации ВЕНТС ВЩУН могут использоваться для нужд и кондиционирования воздуха в помещениях разного назначения и имеют производительность транспортировки воздуха до 19000м 3 /час.
Такая центробежная улитка имеет спирально-поворотный корпус и крыльчатку, которая установлена на оси трёхфазного асинхронного двигателя. Корпус ВЩУН делается из стали, которая позже покрывается полимерами
Любая модификация подразумевает возможность поворота корпуса вправо или влево. Это позволяет присоединяться к действующим воздуховодам под любым углом, но при этом шаг между фиксируемым положением составляет 45⁰.
Также на разных моделях могут быть использованы либо двухтактные, либо четырёхтактные асинхронные двигатели с внешним расположением ротора, а его рабочее колесо в форме загнутых вперёд лопаток выполняется из оцинкованной стали. Подшипники качения увеличивают эксплуатационный ресурс агрегата, сбалансированные на заводе турбины значительно понижают шум, а уровень защиты составляет IP54.
Кроме того, для ВЩУН предусмотрена регулировка скорости своими руками с помощью автотрансформаторного регулятора, что очень удобно при:
- смене времён года;
- условий работы;
- помещения и так далее.
Кроме того, к автотрансформаторному устройству можно подключать сразу несколько агрегатов такого типа, но при этом в обязательном порядке должно соблюдаться главное условие — их общая мощность не должна превышать номинала трансформатора.
Указание параметра | ВЦУН | |||||||
140×74-0,25-2 | 140×74-0,37-2 | 160×74-0,55-2 | 160×74-0,75-2 | 180×74-0,56-4 | 180×74-1,1-2 | 200×93-0,55-4 | 200×93-1,1-2 | |
Напряжение (В) при 50Гц | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
Мощность потребления (кВт) | 0,25 | 0,37 | 0,55 | 0,75 | 0,55 | 1,1 | 0,55 | 1,1 |
Ток)А) | 0,8 | 0,9 | 1,6 | 1,8 | 1,6 | 2,6 | 1,6 | 2,6 |
Расход воздуха максимум (м 3 /час) | 450 | 710 | 750 | 1540 | 1030 | 1950 | 1615 | 1900 |
Скорость вращения)об/мин) | 1350 | 2730 | 1360 | 2820 | 1360 | 2800 | 1360 | 2800 |
Уровень звука на расстоянии 3м (db) | 60 | 65 | 62 | 68 | 64 | 70 | 67 | 73 |
Температура воздуха при транспортировке максимум t⁰C | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
Защита | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 | IP54 |