авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«Г Г Вахвахов. РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРОВ В СЕТИ строииздат РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРОВ В СЕТИ с ...»

-- [ Страница 2 ] --

Для определения режимов работы каждого вентилятора через точку А проводим линию, параллельную оси абсцисс. Из точек К, И к Л, являющихся пересечениями этой линии с кривыми / /, IV и VI, восставляем перпендикуляры до пересечения с кривыми /, -» ^ Рис. 30. Суммарная характеристика трех параллельно работающих вент1ля торов /—3, имеющих неодинаковые характеристики ? Рис. 31 Суммарная характеристика пяти параллельно работающих вентиля­ торов 1—5, имеющих неодинаковые характеристики / / / и 1/. Полученные точки Л А и А соответствуют рабочим ре­ ь 2 жимам каждого вентилятора.

Таким образом, вентиляторы обеспечивают следующие параметры:

вентилятор / — подачу Q и давление P = P H- АРд ;

r vl vA ?

вентилятор 2 — подачу Q и давление Р = P + &Р' ;

2 и2 tA ог = вентилятор 3— подачу Q и давление P 3 PVA + АР^,. 3 V Потери давления АРдг, АРбг и АР ' подсчитываются в соот­ в ветствии с объемом воздуха, протекающего через каждый уча­ сток, т. е. Q Q и Q.

lf 2 Более сложной для построения характеристик, но весьма рас­ пространенной в практике вентиляции является установка в сети различных по характеристике вентиляторов (рис. 31).

Для упрощения построения суммарной характеристики допу­ стим, что сопротивления участков сети от вентиляторов 2, 3, 4, до пересечения их с магистральным воздуховодом ничтожно малы и поэтому их не учитываем. Давления вентиляторов P — P vl v описаны соответственно линиями / — V.

Вентилятор / обслуживает участок аб, его характеристика, отнесенная к точке б, P — АРаб представлена на рис. 31 линией vl VI.

Начиная с точки б в сеть поступает воздух от вентилятора 2.

Суммарная характеристика вентиляторов 1 и 2 в начале участка бе (сразу за точкой б) представлена кривой P — АРаб Н- P 2 vl V (линия VII);

их суммарной характеристикой, отнесенной к концу этого участка (к точке в), будет кривая P — ДРаб + Рьг — vl —АРб (линия VIII).

в Аналогичным образом получим кривые:

P — &Раб+Ри2 — ЬРбе + Pva (линия IX);

vl Рп — ЬР'аб + Рт — ЬРбв + Рм — ЬРвг (линия X);

J J P — /iPa6 rP 2—hP6e rP 3 — &Pee-{-P (ЛИНИЯ XI);

vl V v vi Я„1 —ДРвб + Р —ДРб. + Р —Д^м + Л* —Д#з (линия XII);

м г P - кР' + P -IiP + P - AP ' + vl аб v2 6e v3 S + P - A P ' + P„ (линия XIII).

D4 3 5 Последняя кривая является суммарной характеристикой всех пяти вентиляторов в этой системе. Если кривая XIV является кри­ вой участка де, то точка Л соответствует совместному режиму ра­ боты вентиляторов.

Для определения режимов работы каждого вентилятора в от­ дельности следует поступить так же, как и в случаях, показанных на рис. 28 и 30.

Проводим через точку А прямую, параллельную оси абсцисс.

Вентилятор 5 работает только на преодоление сопротивления уча­ стка де и, следовательно, должен создать полное давление P A, V соответствующее точке Л, являющейся рабочей точкой этого венти­ лятора.

Вентилятор 4, помимо общего для всех вентиляторов сопротив­ ления ЛРае, преодолевает еще сопротивление участка гд. Посколь­ ку кривая XII является суммарной характеристикой вентиляторов 1,2,3, 4, отнесенной к точке д, точка К соответствует совместному рабочему режиму, создаваемому этими вентиляторами непосред­ ственно перед точкой б. Восставляя перпендикуляр из точки К до пересечения с кривой XI (точка И), получаем отрезок КИ, пред­ ставляющий собой сопротивление участка гд при данном расходе воздуха. Следовательно, точка И соответствует совместному рабо­ чему режиму вентиляторов /, 2, 3, 4, отнесенному к точке г. По­ скольку вентилятор 4 никаких других сопротивлений больше не преодолевает, то создаваемое им давление также определяется точ­ кой И. Для определения рабочего режима вентилятора 4 проводим горизонталь до кривой IV, в результате чего получаем рабочую точку Л. Аналогичным образом получаем точку Л, характеризующую совместный рабочий режим вентиляторов ], 2, 3, отнесенный к точ­ ке г. Затем получаем точку М, соответствующую рабочему режиму этих же вентиляторов, но отнесенному уже к точке в, и, наконец, получаем точку А, представляющую собой рабочий режим вентиля­ тора 3. Тем же способом получим рабочие точки Л и A 2 v Таким образом, вентиляторы должны обеспечить следующие рабочие параметры:

вентилятор 5 — подачу Q и давление О я в X "г? 5 " "vA\ о впециа листе.PRO КТА NT.

РОН ровщи ков вентилятор 4 — подачу Q и давление * hri = PVA + АР ' ;

Р У4 г я W 0)jS иИ вентилятор 3 — подачу Q и давление [ически i проек КОПИ TEKA P 3 = PvA + №гд + &Р'вг, V СО о 3" вентилятор 2 — подачу Q и давление и Я W о p = p + ^p' + др;

+ А^б«;

я о v2 vA гд г и ю вентилятор / — подачу Q и давление P = PvA + АР ' + ^Peг + ЬР'бв + ЬР'аб vl г Иногда, помимо указанных сопротивлений, каждый из вентиля­ торов преодолевает сопротивление всасывающих участков сети (например, отсосов от каких-либо механизмов). В этом случае вме­ сто характеристик самих вентиляторов следует брать их кривые дав­ ления, отнесенные к точкам, где эти вентиляторы включаются в об­ щую магистраль.

Весьма также распространенной является параллельная работа вентиляторов при переменном сопротивлении (рис. 32). Два вен­ тилятора, работая каждый на своем участке, совместно преодоле вают общее сопротивление участка вг;

на участке ав вентилятора установлен дроссельный клапан. Кривые давления вентиляторов и Pvi Рм представлены на рис. 32 соответственно линиями / и / /.

Строим суммарную характеристику P + P (линия III), vl v пренебрегая для упрощения задачи сопротивлениями участков ав и бв. Пересечение (точка А) суммарной характеристики с кривой общей сети вг (линия IV) представляет собой общий режим вентиля­ торов при полностью открытом дросселе, т. е. когда он еще не соз­ дает сопротивления. В этом случае индивидуальные рабочие режимы вентиляторов определяются рабочими точками A и Л. Если же t дроссель полностью закрыт, то в общую сеть подает воздух только вентилятор 2 и его рабочий режим определяется точкой Б. При про­ межуточных положениях дросселя общий рабочий режим опреде­ ляется точками, расположенными на участке кривой АБ.

Для примера можно рассмотреть такое положение дросселя, когда общий режим вентиляторов определяется точкой В. В этом случае рабочий режим вентилятора 2 соответствует точке Г, а ра­ бочий режим вентилятора 1 должен определиться как разность аб­ сцисс BE и ГЕ. Отложим эту разность, т. е. отрезок, равный отрезку ВГ, от оси ординат и получим точку Д, представляющую собой рабочий режим вентилятора / вместе с дросселем в этом по­ ложении поворота. Кривая давления этого вентилятора вместе с дросселем представлена на рис. 32 пунктирной кривой, проходящей через точку Д (по аналогии построения характеристики вентилятора с сопротивлением какого-либо участка сети). Восставив перпен­ дикуляр из точки Д, получим точку Ж, представляющую собой ра­ бочий режим непосредственно самого вентилятора /.

Пример 10. Требуется подобрать вентиляторы к вентиляционной системе, схема которой представлена на рис. 33;

подача 100 000 м /ч;

сопротивление участков аб АРаб = 250 Па, сопротивление участка бв вместе с динамическим давлением на выходе из сети составляет АРбв = 450 Па.

Решение. Поскольку два вентилятора совместно обслуживают только общий участок сети бв, они должны давать вместе 100 000 м /ч воздуха при давлении АРбв = 450 Па (точка А). Следовательно, каждый из них должен подавать 50 000 м /ч при том же давлении (точка Б), преодолев сопротивление раздельных участков сети АРаб = 250 Па. Таким образом, через точку Б должна пройти характеристика вентилятора, уже отнесенная к точке соеди­ нения воздуховодов б (кривая / ). Характеристика же самого вентилятора должна пройти через точку В, соответствующую давлению АРбв + АРаб = = 450 + 250 = 700 Па. Кривая / / / представляет собой суммарную харак­ теристику обоих вентиляторов. Такие условия может обеспечить вентилятор - Ц4-70 № 12,5 с частотой вращения 650 м и н (кривая / / ).

Пример 11. Требуется определить рабочие режимы вентиляторов, уста­ навливаемых в вентиляционной системе по схеме, приведенной на рис. 30.

3 3 Расходы воздуха Q = 3 000 м /ч;

Q = 4 500 м /ч;

Q = 6 000 м /ч.

x 2 Сопротивление участка гд (вместе с динамическим давлением воздуха на вы­ ходе из этого участка) АР д = 400 Па;

сопротивления других участков се­ г ти АР'т = 100 Па;

АРбг = 150 Па;

Ар' = 200 Па.

вг Решение. Суммарный расход воздуха 2 = Q + Q 4 - Q = 3 000 + 4 500 + 6 000 = 13 500 м /ч.

Л x 2 О (2 тиляторов / 2 пр [ переменном сопро тивлении Этому расходу соответствует полное давление венти гяюров Р -= — — ДРг9 400 Па Далее поступаем аналогично тому, как было юяснено при разборе вентиляционной системы, представленной на рии 30 В резуль­ тате построения получим точки А, Л, А, являющиеся рабочими режимами х 2 вентиляторов /, 2, Выше было показано, что такую задачу можно решить анатитическим путем Р = р л р 4 0 0 1 0 0 500Па »1 А-Ь ^ + = & ДР ==400 150 550 Ш Р = ^рЛ+ бв + ~ ' о P = P + АР' = 400+ 200 =• 600 Па v3 vA вг Пример 12 Требуется определить рабочие режимы вентиляторов, уста­ навливаемых в вентиляционной системе по схеме, приведенной на рис 3 3 Расходы воздуха Q =- 2 200 м /ч, Q = 1 200 м /ч, Q •= 3800 м /ч, x 2 3 Q — 2200 м /ч, Q = 1000 м /ч. Сопротивление участка де (вместе 4 с динамическим давлением воздуха из сети) АРз» = 800 Па сопротивления других участков АР 'б =• 200 Па, АРбв = 50 Па, АРе'г = 300 Па, а АРгд = 100 Па Решение Суммарный расход воздуха Q = Qi + Q + Фз + Q\ + A + Q -^ 2200 4 1200 + 3800 + 2200 + 1000 = 10 400 м /ч Этому расходу воздуха соответствует полное давление вентиляторов P ЛР = 800 П а vA = д»

Аналогично предыдущему получаем P =P = №IIa, v5 oA р +р -Ь&Рг ^=ш-}-1оо=шт, и4 1А д P =P + AP' i-AP',^W0-\-l00+300=l200na, v3 vA sd g!

Р =Р + ДР;

+Др;

+ ДР^=800+100+300+50=-1250Па, о2 м э г АР А Р Д Р ЛР = Р =Р Л+ ^+ «+ ^+ аб +^^^ у1 о г Пример 13. Требуется определить рабочие режимы вентиляторов, уста­ навливаемых в вентиляционной системе, по схеме, приведенной на рис 31, но с индивидуальными сопротивлениями у каждого вентилятора, представ ляющими собой всасывающие участки воздухопроводов. Сопротивления их принимаем одинаковыми: АР = 130 Па. Расходы воздуха и сопротивления вс участков нагнетательной сети те же, что и в примере 12.

Решение. Для настоящего примера справедливо решение, проведенное в предыдущем примере, но точки А, А, А, Л, А являются рабочими точ­ х 2 3 4 ь ками вентиляторов с учетом сопротивлений всасывающих участков. Для полу­ чения давлений непосредственно самих вентиляторов следует к значениям P Р, P P 2, P 4 v5 Добавить значение Д Р с у1 v2 V V е В результате получим:

p P AP m v5= vA+ oc- + 130 = 930 Па;

Р ЛР ЛР : 800 100 130 :1030 П а и т ^4= оЛ+ г'а+ ' = -Ь +- = - Д е С Схема последовательной работы вентиляторов применяется для увеличения величины давления.

Построение суммарной аэродинамической характеристики по­ следовательно работающих вентиляторов показано на рис. 34;

от­ резки, представляющие собой давления вентиляторов при каждом значении расхода воздуха, складываются.

Эффективность работы определяется, как обычно, пересечением суммарной характеристики сети. Поэтому установка последователь­ но работающих вентиляторов целесообразна при малых подачах воздуха (кривая сети /) и менее выгодна при больших подачах (кривая сети 2).

Последовательная работа вентиляторов с разными характеристи­ ками может еще более ограничить участок рациональной их работы.

Например, в случае, приведенном на рис. 35, работа на режимах, когда рабочая точка находится правее точки А, сопровождается понижением общей величины давления.

Примерно та же картина наблюдается и при совместной работе вентилятора и естественной тяги (рис. 36).

Естественная тяга вызывается тепловым подпором в помещении.

Чем больше через это помещение проходит воздуха, тем меньше он успевает нагреваться и тем меньше будет величина тяги. Соответ ствеино этому характеристика естественной тяги Р — f (Q) пред­ е ставляет собой прямую, снижающуюся при увеличении расхода воз­ духа.

При режимах работы слева от точки А (кривая сети /) введение в работу вентилятора оправдано, при режимах работы справа от точки А (кривая сети 2) нерационально.

Подачи всех последовательно включенных в одну сеть венти­ ляторов должны быть одинаковыми, если только между ними нет каких-либо ответвлений для выпуска воздуха.

Схема одновременно параллельной и последовательной работы нескольких вентиляторов встречается весьма часто.

П е р в ы й с л у ч а й (рис. 37). Вентиляторы 1 и 2 имеют раз­ личные характеристики (линии /, /7), вентиляторы 3 и 4— одина­ ковые (линия 77/). Строим результирующие характеристики двух последовательно работающих вентиляторов каждой из ветвей, от­ несенные к точке в. Это будут- кривые Р -+- P — &Р'ав (линия V) о1 v% Cembt « \2 вентилятора •J o I \ Сеть 7^ \ )П'вентилятор « roL 0 Q Рис. 35. Суммарная характери­ Рис 34 Суммарная характери­ стика двух разных вентилято­ стика двух одинаковых венти­ ров 1, 2, работающих последо­ ляторов, работающих последо­ вательно вательно Сеть Рис 36. Схема последователь­ ной работы вентилятора и есте­ ственной тяги / — характеристика вентилятора, / / — характеристика естественной тяги;

III — суммарная характе­ ристика и Р „ + Pvi — кР' (линия VII). Эти две ветви работают парал­ 3 бв лельно, и их суммарная характеристика (для всех четырех венти­ ляторов) представлена кривой (P + P — АРд ) + (P 3 + vl v2 в V _j_ p — АРбв) (линия VIII). Участок вг преодолевается совместно vi и поэтому точка А является рабочей точкой всей установки. Кривая участка вг представлена линией IX.

Режимы работы каждого вентилятора определяют уже извест­ ным путем. Из точки А проводится прямая, параллельная оси аб­ сцисс. Точка К определяет режим совместной работы вентиляторов 3 и 4, отнесенный к точке в, а точка Л — режим вентиляторов 1 и 2, отнесенный к той же точке. Пересечения перпендикуляров, вос­ ставленных из точек ^ и Л, с кривыми VI и IV дадут рабочие точки соответственно двух вентиляторов 1, 2 и двух вентиляторов 3, 4, а пересечения с кривыми давления вентиляторов, т. е. точки Л Л и 1( А з, Л, соответствуют рабочим режимам этих вентиляторов.

Можно составить следующие равенства: Qi = Q ;

Яз = Qi QA = QI + QS = Q2 + &;

Рр1 + Л * - А # = PVA = A/.V, в '. з Рис. 37. Первый случай одновременно Рис. 38. Второй случай одно­ последовательной и параллельной работы временно последовательной и параллельной работы вентиля­ вентиляторов торов отсюда Л,1 + Л * = ЛР ' + АРа ;

е3 в Ар Р*г + Л* - бв = PVA = ЬР' ;

вг отсюда Р„ + Р, =кРег + кРбе.

3 Л При наличии большего числа ветвей и большего числа вентиляторов в каж­ дой ветви задача решается тем же способом.

Второй случай (рис. 38). Характеристики вентиляторов 1 и 2 (линия /) одинаковы;

сопротивления участков ав и бв также оди­ наковы. Строим кривую P — vl — АРав ИЛИ Р „ — А Р (ЛИНИЯ 3 бв / / ) ;

затем строим суммарную О кривую для вентиляторов Рис. 39. Третий случай одновременно по­ / И 2 (P — АРав) + следовательной и параллельной работы vl + ( Р — АР ) (линия IV) и вентиляторов из бв суммарную кривую для всех вентиляторов (P — АРав) + ( Р — Л^бв) + Р (линия vl и2 и У). Из рабочей точки А опускаем перпендикуляр до пересе­ чения с кривой Р „ (линия / / / ) и кривой (P —• АРав) + ( Р — 3 vl и —АР'б ) (линия IV). Точка А соответствует режиму работы вен в тилятора 3;

режимы работы вентиляторов 1 и 2 получаем уже из­ вестным способом—проводим прямую из точки К до точки Л и вос­ ставляем из последней перпендикуляр до точки А (точки Л ). х В этом случае имеем r —P •= A P P -{- 1лР.

vl v2 S3 v3 ад Т р е т и й с л у ч а й (рис. 39). Число включенных параллельно вентиляторов бывает различным, что не изменяет принципиальной схемы вентиляционной системы. Вентиляторы /, 2, 3 работают па­ раллельно, а вентилятор 4 — последовательно с ними. Кроме общей сети каждый из параллельно включенных вентиляторов обслужи­ вает еще индивидуальный участок, а все четыре вентилятора обслу­ живают общий участок сети де.

Имея характеристики вентиляторов /, 2 и 3 в виде кривых дав­ и ления P, Р„ Риз (линии I, / /, /77), строим уже известным спосо­ vl бом кривые P — АРсг, P 2 — кР'йг и Р — АР^ (линии IV, vl V ва V, VI);

затем строим суммарную кривую для вентиляторов / и 2, отнесенную к точке г, (P — АР^) + (P 2— АРб ) (линия VII),vl V г а потом и кривую, oiнесенную к точке д, (P — кР' ) + (P — vl аг v — АРбг)—&Ргд (ЛИНИЯ VIII).

Суммируя последнюю кривую с характеристикой вентилятора 3, отнесенной к точке д, получаем кривую (P —AP ' ) + (Р„ — vl QS — АРбг) — APg'a + (P — Рвд) (линия /X);

затем, складывая v ординаты этой кривой и кривой Р„ (линия X), получим суммарную характеристику всех четырех вентиляторов (P — АРд ) -j- (Р„ — vl 3 — АР ' ) - АР ' + (Р„ - АР;

) + Р„ (линия X/).

0г га 3 а Если рабочей точкой всей установки является точка А, то точка Л соответствует рабочему режиму вентилятора 4, а точка К — рабо­ чему режиму вентиляторов 1,2,3 с характеристиками, отнесенными к точке д. Пересечение прямой, параллельной оси абсцисс, с кривой VI (точка Л) соответствует рабочему режиму вентилятора 3, имеюще­ го характеристику, отнесенную к точке д, а точка А — рабочему режиму самого вентилятора 3. Точка И представляет собой рабочий режим вентиляторов 1 и 2 с характеристиками, отнесенными к точке д, а точка М — рабочий режим этих вентиляторов, но с характе­ ристиками, отнесенными к точке г. Проводим прямую из точки М, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривыми IV и V, из точек пересечения восставляем перпендикуляры и в результате получаем рабочие точки вентиляторов А и Л. х Можно составить следующие равенства:

Qi + Q + Qs = Q4 = k;

a P = kPde = P +PvI;

vA vi Р = PVK + AP^ = АРде - Р „ + АР'сь 0Э 4 е р = p + лр;

+ л/& =.- i±P' e - p + АР;

, + \р' ;

г2 vK а d t4 бг Pvl = PvK + АР ' + Маг = APtfe ~ P + Д/Уа + Д/«.

3 а v i Пример 14. Для вентиляционной системы, устроенной по схеме, изобра­ женной на рис. 37, требуется определить рабочие режимы вентиляторов. Рас­ 3 ходы воздуха Qx = Q = 4 300 м /ч Q = Q = 5 200. м /ч. Сопро­ 2 ;

3 тивление участков ЛРае=120 Па;

ДРб'а = 100 Па;

Ар' — 400 Па (вме­ вг сте с динамическим давлением на выходе из сети).

Решение. Рабочей точкой суммарной характеристики всех четырех вен­ тиляторов является точка А (см. рис. 37):

Q^ = Qi + Q3 = Q2+Q4 = 4 300 + 5200 = 9 500. мз/ч;

Р = АР;

. = 4000Па. оА Далее поступаем аналогично тому, как было пояснено при разборе вен­ тиляционной системы, представленной на рис. 37.

Суммарное давление Pvi + Pvz - Д Р а з + Д Рае = 4 0 0 + 120 = 520 Па.

Можно выбрать любые вентиляторы при условии, что они при расходе, равном 4 300 м /ч, совместно создадут давление 520 Па: например, P i = D = 220 Па и P = 300 Па.v Аналогичным образом определим:

^ 3 + ^ 4 = ^ 8 + ^ 6. =400 + 1 0 0 - 500 Па.

Можно принять одинаковые вентиляторы:

P 3 = P =25Q Па V vi Пример 15. Для вентиляционной системы, устроенной по схеме, изобра­ женной на рис. 38, требуется определить рабочие режимы вентиляторов. Рас­ ход воздуха Qi — Q2 — 3 000 м /ч. Сопротивления участков АРав ~ •= ДРбв = 1000 Па;

АРвг = 6000 Па (вместе с динамическим давлением на выходе из сети).

Решение. Подача вентилятора Q = Q i + Q = 6 000 м /ч. 3 Суммарное давление вентиляторов при этой подаче Р = АЯ^=6000Па.

оЛ Поскольку сопротивления участков ав и бв равны при равных расходах воздуха, то P = P но значения их зависят от значений давления венти­ vl D лятора 3:

при Р = 1500 Па;

и P = p = д р ;

- р + Д Р ' = 6 0 0 0 - 1500 + 1000 = 5500 Па;

vl v2 з 03 а а при Р = 3000 Па о P = P „ = 6000 — 3000+1000 = 4000 Па;

Dl a при Р „ = 4500Па P = P = 6000 —4500+1000 = 2500 Па.

D1 M Пример 16. Для вентиляционной системы, устроенной по схеме, изобра­ женной на рис. 39, требуется определить рабочие режимы вентиляторов.

3 3 Расходы воздуха Q = 5200 м /ч;

Q = 2400 м /ч;

Q = 8400 м /ч. Сопро­ 1 2 тивление участков АРаг = 900 Па;

АРбг = 500 Па;

АР д = 1400 Па;

в АРгд = 600 Па;

ДРдг = 9000 Па (вместе с динамическим давлением воздуха на выходе из сети).

Решение. Рабочему режиму всей установки соответствуют:

подача Q = Q + Q + Q = 5200 + 2 4 0 0 + 8400 = 16000 м /ч;

A 1 a суммарное давление P,.,=APjL = 9000ria.

де vA Давление вентилятора 4 выбираем P = 6000 Па.

vi В таком случае:

1 6 00 м3 Q =Q^ = ° /' = 900 6000 1 4 0 0 = 4 4 0 0 П а р = д р ^ — р „ 4 + ДЯ 'а °— + ;

г3 в P = A P J — P + A P. ;

+ A P ^ = 9000 —6000 + 600+500 = 4100 Па;

Da e D4 Р = ДР — Р + Д Р. ;

+ Д Р ;

;

= 9000 —6000 + 600+900 = 4500 Па.

о1 е в4 3 г 5. РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРА НА СЕТЬ С ПОСТОЯННЫМ ДАВЛЕНИЕМ ИЛИ РАЗРЕЖЕНИЕМ Вентилятор работает на сеть с постоянным разрежением или дав­ лением при нагнетании воздуха в камеры большого объема, при от­ сосе его из указанных камер, при продувке газа через слой жидкости и при дутье под топку котлов.

На рис. 40 и 41 представлены схемы работы вентилятора на ка­ мере с давлением или с разрежением (прямая А Б).

На схеме, приведенной на рис. 40, вентилятору приходится пре­ одолевать сопротивление АР;

его рабочей точкой является точка В.

Если же наряду с этим вентилятор преодолевает и какое-либо сете­ вое сопротивление АР \ то его рабочей точкой окажется точка Г С (аналогично рис. 21).

Q Q Рис. 40. Схема работы вентилятора при нагнетании газа в камеру с давле­ нием или при отсосе его из камеры с разрежением Рис. 41. Схема работы вентилятора при отсосе газа из камеры с давлением или нагнетании его в камеру с разрежением На схеме, изображенной на рис. 41, давление в камере при отсосе помогает вентилятору в его работе. Точно так же разрежение в ка­ мере при нагнетании в нее воздуха способствует работе вентилятора.

Рабочий режим вентилятора во всех случаях можно определять вычислением (без составления графиков с характеристиками), как это показано в примере 5.

6. РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРА НА СЕТЬ ПРИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ВОЗДУХА С МЕХАНИЧЕСКИМИ ПРИМЕСЯМИ При содержании в перемещаемом воздухе твердых примесей в со­ ответствии с уравнением Эйлера можно предположить, что давление вентилятора повысится, так как плотность смеси больше, чем воздуха. Однако экспериментальные исследования, проведенные в ЦАГИ [3], не подтвердили это предположение. В частности, в пылевых вентиляторах с небольшим числом лопаток колеса влия­ ние механических примесей вообще не было замечено.

Потребляемая вентилятором мощность вследствие воздействия лопастей колеса на частицы примесей, как показали эти же иссле­ дования, где N — потребляемая вентилятором мощность, подсчитанная на B полное давление ;

\i — массовая концентрация, т. е. отношение массы материала к массе воздуха;

k — постоянный коэффициент (согласно проведенным опытам можно принять k = 1).

Как видно из рис. 42, подача вентилятора при содержа­ нии в воздухе твердых примесей уменьшается, в результате чего мощность, потребляемая вентилятором, может быть в некоторых случаях меньше мощности, потребляемой тем же вентилятором, ра­ ботающим на чистом воздухе.

Поскольку вентилятор, предназначенный к работе на смеси, может в какое-то время работать и на чистом воздухе, то при выборе электродвигателя к нему следует определять потребляемую мощ­ ность для обоих случаев.

Пример 17. Требуется перемещать смесь воздуха с пылью: р. = 0,2, расход воздуха Q = 5000 м /ч. Давление вентилятора при перемещении за­ данного расхода чистого воздуха по выбранной сети воздуховодов состав­ ляет Р ист = 1200 Па.

Ч Потери давления в сети при наличии в воздухе механических примесей определяются по формуле ДРсм = АРчист(1 + k'ii), где ДРчист — потери давления в сети при перемещении чистого воздуха, k' —коэффициент, зави­ сящий от вида и концентрации смеси, в среднем для ориентировочных рас­ четов можно принимать k' — 1,4 [2].

Решение. Для перемещения смеси воздуха с пылью требуется, чтобы вен­ тилятор обеспечивал давление Рем = *Чист(И-* 40 = 1200(1 + + 1,4-0,2) = 1540 Па.

Выбираем по каталогу вентилятор ЦП7-40 № 5 с частотой вращения п = 1800 мин" его к. п. д. на этом режиме составляет г) = 0,55 (точка А на рис. 42).

Потребляемая вентилятором мощ­ ность Рис. 42. Потребляемая вентилято­ 5000- ром мощность при перемещении X #см = ЛГ (1+*М-) = в 3600-1000-0, воздуха с механическими приме­ сями Х(1 + 1 - 0, 2 ) « 4, 5 кВт.

Проверяем, какова должна быть потребляемая вентилятором мощность, если в запроектированную сеть воздуховодов будет подан чистый воздух.

В этом случае была бы достаточна частота вращения вентилятора -1 1600 м и н (Q = 5000 м /ч и Р т = 1200 Па). Но так как уже выбран венти­ ЧИС - лятор с частотой вращения 1800 м и н, то расход воздуха, согласно закону подобия, окажется равным 5600 м /ч, давление равным 1500 Па (точка Б вместо А), к. п. Д. Ц = 0,54.

5600- :4,3 кВт.

Л'чирт —= 3600-1000-0, Как видим, мощность, потребляемая вентилятором при перемещении сме­ си, будет больше мощности, потребляемой тем же вентилятором при переме­ щении чистого воздуха.

Пример 18. Принимаем те же данные, что и в примере 17, кроме концент­ рации пыли — здесь [х = 0,05.

Решение.

Р = 1200(1+ 1,4-0,05) ж 1300 Па.

см Заданный режим обеспечит вентилятор ЦП7-40 № 5 с частотой вращения - п = 1680 м и н при к. п. д. г) -= 0,55.

5000- Л^см = Т Г ^ (1 + 1-0,05) = 3,4кВт.

с v 3600-1000-0, Если этот вентилятор будет работать на чистом воздухе, то получим:

5000-1200 / 1680 ^ = 3,5 кВт.

А'чиг.т — 3600-1000-0,54 V В данном случае при перемещении чистого воздуха, вентилятор расходует мощность, большую, чем при перемещении смеси.

7. РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРА НА СЕТЬ ПРИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ГАЗА НЕСТАНДАРТНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПРИ НЕСТАНДАРТНОМ БАРОМЕТРИЧЕСКОМ ДАВЛЕНИИ Очень часто вентиляторы устанавливают для перемещения газов плотностью, отличной от стандартной для воздуха (р = 1,2 кг/м ) с любой температурой, а также в условиях, когда барометрическое давление не равно 103,3 кПа. В Э1их случаях выбор вентиляторов, проведение их аэродинамических испытаний и определение расхо­ дуемой ими мощности имеют свои особенности.

Согласно формуле (7) имеем P JP i = Рг/pi', NJN = p /pi- v v 1 a Но, как известно, _Р2 P (273 + /i)/?i a ~ P {273 + h)R Pl 1 i Таким образом:

P (273 + /i)/?i Р (273 + t )R Pvi х 2 Р (273+^ )/?

2 1 N P (273 + / ) / ?

± 1 2 Подача и к. п. д. остаются при этом неизменными:

Q = Qi и т) = Л1 2 Примем, что индекс 1 относится к параметрам, соответствующим стандартным барометрическим и температурным условиям воздуха (/?! = 288 Дж/(кг-°С);

t = 20° С;

Р = 103,3 кПа, а индекс 2 — x г к фактическим параметрам перемещаемого газа и фактическому баро­ метрическому давлению (замеренному приборами), тогда эти урав­ нения можно записать в следующем виде:

Р-293- и факт VLr 103,3(273 + 0/?

(14) Р. 293- N ст ЛАФ 103,3(273 + 0 / ?

Формулы (14) применяются в тех случаях, когда каталожную ха­ рактеристику вентилятора требуется пересчитать на среду других физических параметров, чем стандартные.

Чаще бывает обратная задача, когда давление вентилятора рас­ считывают на фактические параметры перемещаемого газа при фак­ тическом барометрическом давлении и необходимо выбрать по ка­ талогу вентилятор.

В этом случае приведенное к стандартным условиям воздуха зна­ чение давления вентилятора [ Р вместо принятого в уравнении (14) опр обозначения Р„ „J 103,3(273 + 0/?

(15) Р =Р Р-293- v пр *в Вентилятор, выбранный по каталогу на давление P подсчи­ vnv танное по формуле (15), перемещая газ с газовой постоянной ^.тем­ пературой f С при барометрическом давлении, даст давление v факт Потребляемую мощность нельзя подсчитывать на каталожное значение давления P, так как фактически перемещается не v пр воздух стандартных условий, а М)К8т газ с другими параметрами. Фак­ тическая мощность, потребляемая Ко 8, 13,5 вентилятором, -—"го 11, ^^-^ь^ \т QPy факт — "во факт ~~ 3600-ЮООг) ' В наиболее распространенных i 0 случаях необходимо перемещать i воздух, отличный от воздуха стан­ Р„Па дартных параметров лишь по тем­ пературе. Когда температура воз­ духа является большей 20° С, кри­ вые давления вентилятора и пот­ ребляемой им мощности понижают­ ся по сравнению с теми, которые указаны в каталоге.

Если сопротивление сети, а О 30 следовательно, и требуемое давле­ Q, тыс, м /ч ние вентилятора P подсчиты Рис. 43. К примеру 19 v факт ваются по фактической темпера­ туре перемещаемого газа t, то для выбора вентилятора по каталогу необходимо определить его давление, приведенное к стандартным параметрам воздуха:

Р —Р 273-Н,«рл 1 i 1U v пр v факт OQQ * \ / Потребляемая вентилятором мощность определяется исходя из фактического давления P ф, т. е. она будет ниже каталожной.

v акт Если вентилятор, выбранный на данные условия, пустить на хо­ лодном воздухе, то его фактическое давление будет равно приведен­ ному, а расходуемая мощность соответственно этому давлению будет больше, чем при перемещении горячего воздуха.

Поскольку у вентиляторов, перемещающих газы различной тем­ пературы, меняются давления и расходуемые мощности при неизмен­ ных расходах воздуха и к. п. д., то расположение вентилятора в цепи оборудования отопительно-вентиляционной системы не безразлично.

Вентиляторы выгоднее размещать до нагревательных приборов. Это позволяет применять вентиляторы с меньшей частотой вращения, а иногда и меньших габаритов.

Пример 19. В отопительно-вентиляционной системе, состоящей из секций подогревателей и воздуховода с фильтрами, перемещается 30 000 м /ч воз­ духа с температурой 80° С. Общее сопротивление системы составляет 1000 Па (считая по воздуху с температурой 80° С). Динамическое давление воздуха на выходе из системы равно 50 Па. Следует выбрать вентилятор для двух ва­ риантов его установки — до нагревателей и после нагревателей.

В а р и а н т I. Вентилятор установлен перед нагревателем и переме­ щает воздух с температурой 20° С, который нагревается до 80° С уже после вентилятора. Аэродинамическая характеристика вентилятора не изменяется по сравнению с каталожной, и его рабочей точкой (рис 43) будет пересече­ ние кривой сети / (рассчитанной на температуру воздуха 80° С) и кривой дав­ ления, вентилятора P, составленной на температуру воздуха 20° С.

v На рис. 43 заданному режиму соответствует рабочая точка А, соот­ ветствующая подаче Q = 30 000 м /ч и полному давлению P — 1050 Па.v - Можно выбрать вентилятор Ц4-70 № 10 с частотой вращения 860 м и н и т] == 0,78.

Расходуемая мощность (точка A±) 30 000- к N= — Г = П,2 Вт.

3600-1000-0, В а р и а н т П. Вентилятор установлен после нагревателя и переме­ щает воздух с температурой 80° С. Его аэродинамическая характеристика из­ меняется, кривые давления и мощности понижаются (P и N ).

v 80 so - Если выбрать тот же вентилятор, с той же частотой вращения 860 м и н, то рабочей окажется точка Б, и расход воздуха уменьшится.

Для получения заданной производительности нужно выбрать по каталогу вентилятор на давление 273-К 273 + Pv пр = Pv факт ~^ZT— = 1 ° = 1050 ^ - = I 50 260 Па 293 Рабочей в этом случае будет точка В.

Можно выбрать вентилятор варианта I, но с частотой вращения - 920 м и н — кривая Pv. Если не считаться с разницей в значении к. п. д. вентилятора, то, посколь­ ку фактическое давление остается равным 1050 Па, расходуемая мощность будет, как и в варианте I, 11,2 кВт.

Таким образом, в данном случае различное расположение вентилятора по отношению к нагревателю влияет только на значение частоты его вращения.

Но если возможна работа системы с выключенным нагревателем, вентилятор - при частоте вращения 920 м и н перемещает воздух с температурой 20° С и согласно каталожным данным дает заданный расход воздуха при давлении P = 1260 Па (точка В, сеть 2). Расходуемая мощность, если опять прене­ v бречь изменением к. п. д., 30 000- = 1 3, 5 кВт.

N = 3600-1000-0, 8. УСТОЙЧИВОСТЬ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ Работа вентилятора в сети весьма часто сопровождается измене­ нием колебательного характера значений расхода воздуха, давления и потребляемой мощности. Причиной этого может быть, например, изменение напряжения электросети и как следствие изменение часто­ ты вращения электродвигателя.

При работе вентилятора на обычную вентиляционную сеть, имею­ щую параболическую характеристику (P = kQ ), эти колебания v носят временный характер, так как при установлении первоначаль­ ного напряжения электросети частота вращения электродвигателя, а следовательно, и работа вентилятора полностью восстанавлива­ ются.

Тем не менее, особенно в тех случаях когда колебания становятся значительными, такое нарушение работы вентиляторов весьма неже­ лательно.

Исключить это явление весьма трудно, но уменьшить его послед­ ствия вполне возможно путем правильного выбора типа вентилятора и режима его работы. Сказанное станет понятным, если рассмотреть устойчивость работы вентилятора.

При падении частоты вращения электродвигателя и вентилятора соответственно понизятся и кривые давления вентилятора. Рабочая точка также переместится. При одном и том же изменении давления соответствующее ему изменение подачи вентилятора зависит от характера того участка кривой давления, где находится рабочая точка, — при снижающемся участке кривой изменение подачи получается меньшим, чем при восходящем участке.

Поэтому для большей устойчивости работы вентилятора лучше выбирать режим на падающей стороне кривой давления, т. е., как правило, вправо от максимального значения к. п. д.

Возможность использования вентилятора с рабочей точкой левее максимального значения к. п. д. следует определять в каждом кон­ кретном случае в зависимости от заданных условий эксплуатации и характера кривой давления вентилятора на этом участке.

Однако бывают случаи, когда работа вентилятора с рабочей точ­ кой левее максимального значения к. п. д. вообще недопустима. Это может быть при подаче воздуха вентилятором в большую емкость, истечение воздуха из которой меньше, чем подача вентилятора при наибольшем для него давлении.

Вначале, когда статическое давление в резервуаре еще невелико, вентилятор подает в него большие объемы воздуха. Давление в резервуаре постепенно растет и соответственно уменьшается пода­ ча воздуха. Наконец, настает момент, когда давление в резервуаре достигает максимально возможного давления вентилятора. Но пода­ ча воздуха в резервуар все еще превышает истечение воздуха из не­ го, поэтому давление в резервуаре продолжает расти и в какой-то момент превысит давление вентилятора. В результате воздух поте­ чет в обратном направлении через вентилятор, не прекращая исте­ кать из резервуара и через воздуховод. Давление в резервуаре пони­ зится. Затем весь цикл работы начнет повторяться. Таким образом, работа вентилятора все время будет неустойчивой.

Если утечка воздуха из резервуара больше, чем подача при наи­ большем для вентилятора давлении, то перетекания воздуха в об­ ратном направлении через вентилятор не будет, так как давление в резервуаре никогда не превысит максимального давления венти­ лятора.

9. ВЛИЯНИЕ НЕТОЧНОСТИ РАСЧЕТА СЕТИ НА РАБОТУ ВЕНТИЛЯТОРА Неточность расчета сети заключается в основном в ошибочном вычислении или сознательном завышении величины сопротивления сети.

На рис. 44 достаточно ясно видно, в чем заключается влияние ошибочного расчета сопротивления сети на работу вентилятора:

одного с падающей кривой давлений P (с лопатками, загнутыми vl назад) и другого с седлообразной кривой давления P (с лопатками, v загнутыми вперед).

Завышение величины сопротивления сети приводит к тому, что фактически сеть будет представлена не кривой 1, а, например, кри­ вой 3. Следовательно, рабочая точка вентилятора окажется не в точ­ ке А, как предполагалось по расчету, а в точке Б (если вентилятор имеет кривую P ) или в точке В (если вентилятор имеет кривую vl P ). Соответственно увеличивается расход воздуха, особенно у вен­ v тиляторов с лопатками, загнутыми вперед, и, что весьма важно, у этих вентиляторов может значительно повыситься и потребляемая мощность. Наоборот, при занижении величины сопротивления сети расход воздуха и потребляемая мощность выбранного вентилятора должны понизиться (кривая 2).

Расчет вентиляционных сетей, и в частности определение величи­ ны их сопротивления, не относится к числу точных. Неточность ±10% считается нормальной. Поэтому, чтобы обеспечить достаточ­ ность создаваемого вентилятором давления, вычисленную величину его увеличивают, как правило, на 10—15%. Это, безусловно, гаран­ тирует в большинстве случаев надежность работы вентиляторов, но может, как мы уже знаем, привести к нежелательному повышению расходуемой мощности. Поэтому следует подробнее разобрать этот вопрос и показать, к чему может привести искусственное завышение величины сопротивления на 10—15% (рис. 45). Для большей объек­ тивности интересующие нас параметры выразим в процентах.

Требуемое от вентилятора полное давление, полученное по рас­ чету, принято за 100 при расходе воздуха, также соответствующем значению 100 (точка А). Проектировщик искусственно завышает величину давления на 15%, считая таким образом точку Б за рабо­ чую. Для обеспечения этого режима могут быть выбраны радиальные вентиляторы двух типов: с лопатками, загнутыми вперед (P и vl М ), и с лопатками, загнутыми назад ( Р и N ).

г и2 Предположим, что расчет оказался правильным и фактической кривой сети является кривая 2, а не кривая 1. Тогда фактическими рабочими точками будут точка Г при вентиляторе с лопатками, загну­ тыми вперед,— расход мощности повышается на 6% (точка Ж) и точ­ ка Д при вентиляторе с лопатками, загнутыми назад, — расход мощ­ ности не увеличивается (точка Е).

Может быть и другой случай: при расчете сети допущена неточ­ ность в сторону завышения на 10%, т. е. на самом деле сопротивление Рис. 44. Влияние неточности расчета сети на работу вентиля­ торов с разными характеристи­ ками Рис. 45. Влияние искусственно­ го завышения сопротивления сети вследствие предположи­ тельной неточности ее расчета О wo по Q % r сети составляет не 100, а 90 (точка В на кривой 3). Проектировщик же считает правильной величину 100 и надбавляет еще 15%, принимая (ошибочно) точку Б за рабочую. Фактически рабочими точками будут в данном случае: точка И для вентилятора с лопатками, загнутыми назад, и точка К для вентилятора с лопатками, загнутыми вперед;

в последнем случае расходуемая мощность повышается на 11% (точка М).

Расчеты показывают, что искусственное завышение сопротивле­ ния сети может привести к увеличению расхода мощности на 6%, а в некоторых случаях и на 11% только при применении радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед. При использовании вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, и осевых, у которых кривые мощности примерно аналогичны, увеличения расхода мощ­ ности можно не опасаться.

Г л а в а IV. РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЯТОРОВ 1 ПРИМЕНЯЕМЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ Когда говорят о регулировании вентиляторов, то подразумевают искусственное уменьшение его подачи от какой-то начальной его величины до любой необходимой.

При уменьшении псдачи понижается в разной степени (в зависи­ мости от способа регулирования) и расходуемая вентилятором мощ­ ность Основным требованием к регулирующим устройствам для венти­ ляторов является возможность плавного изменения подачи от мак­ симального для данной установки значения до заданного значения.

При этом регулирующее устройство должно быть экономичным, т. е.

чтобы понижение подачи происходило при наибольшем снижении потребляемой вентилятором мощности При эксплуатации радиальных вентиляторов применяют несколь­ ко способов регулирования:

изменением частоты вращения колеса вентилятора, введением в вентиляционную сеть дополнительного сопротивле­ ния (дросселированием);

закручиванием потока воздуха, входящего в колеса вентилятора.

Известны и другие способы (регулирование направления потока выходящего из колеса воздуха с помощью закрылок и уменьшением ширины колеса путем приближения его заднего диска к переднему), но они не нашли в вентиляционных системах практического исполь­ зования и поэтому здесь не рассматриваются.

Осевые вентиляторы регулируют изменением частоты вращения, поворотом лопаток колеса и поворотом лопастей направляющего ап­ парата.

Направляющий аппарат у осевого вентилятора является по су­ ществу элементом его конструкции, и поэтому поворот лопастей это­ го аппарата, так же как и поворот лопаток колеса вентилятора, фак­ тически меняет аэродинамическую схему вентилятора, а следова­ тельно, и его аэродинамические характеристики. В каталогах аэро­ динамические характеристики указаны для различных углов пово­ рота лопаток колеса и лопастей направляющего аппарата, так что проектировщику весьма удобно выбирать вентилятор на заданные условия.

Поэтому все, что рассматривается ниже, относится к регулиро­ ванию радиальных вентиляторов, за исключением изменения часто­ ты вращения колеса, которое в одинаковой степени касается и осе­ вых вентиляторов.

3 Зак. 2. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОДАЧИ ВЕНТИЛЯТОРА ИЗМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТЫ ЕГО ВРАЩЕНИЯ Работа вентилятора на сеть при изменении частоты вращения ко­ леса происходит, как правило, при неизменном коэффициенте полез­ ного действия. Снижение мощности определяется по формуле (5):

графически — это параболическая кривая.

Такое регулирование вентилятора является идеальным с точки зрения экономичности работы самого вентилятора, поскольку его к. п. д. не изменяется. Что же касается экономичности всей венти­ ляционной установки, т. е. вентилятора с приводом, то это зависит от способа изменения частоты вращения.

Плавного регулирования можно достигнуть несколькими отлич­ ными друг от друга способами.

Можно регулировать различными электроприводами: системой «генератор — двигатель» (Леонарда);

электроприводом с асинхрон­ ным двигателем, регулируемым посредством дросселя с подмагничи ванием;

электроприводом с применением асинхронного двигателя с жидкостным реостатом;

электроприводом с двумя асинхронными двигателями (Сандлера).

Эти электроприводы не получили пока применения в вентиля­ ционных установках вследствие большой стоимости и сложности из­ готовления. Достаточно указать, что большинство из них представ­ ляет собой сочетание нескольких машин: электропривод Леонарда кроме электродвигателя вентилятора имеет еще две машины;

элект­ ропривод с асинхронным двигателем, регулируемым посредством дросселя с подмагничиванием, осложнен тем, что дроссель дол­ жен быть по мощности равен электродвигателю вентилятора;

элек­ тропривод Сандлера требует установки кроме мотора вентилятора еще асинхронного двигателя с поворотным статором нестандартного исполнения и сервопривода с большим передаточным числом редук­ тора.

Более простым и дешевым является электропривод с применением асинхронного двигателя с жидкостным реостатом, однако последний требует особого наблюдения и неудобен в эксплуатации.

Следует заметить, что для вентиляторов большой величины и зна­ чительной мощности применение электропривода вполне рациональ­ но: например, для шахтных вентиляторов с колесом диаметром бо­ лее 3 м.

Наиболее распространен способ регулирования гидромуфтами и индукторными муфтами скольжения.

Гидромуфта состоит из двух соосных роторов с лопатками: одно­ го, соединенного с валом электродвигателя, и второго—с валом вен­ тилятора. Большее или меньшее заполнение маслом пространства между роторами дает большее или меньшее сцепление между ротора ми, вследствие чего, регулируя объем подаваемого масла, можно из­ менить частоту вращения ведомого вала при неизменной частоте вра­ щения ведущего.

Индукторная муфта скольжения является относительно менее известным у нас регулирующим устройством Принцип действия ее примерно такой же, как и гидромуфты. Состоит она из двух механи­ чески не связанных друг с другом частей: стального индуктора на приводном валу (например, вентилятора) и стального якоря на ведущем валу (электродвигателя). Индуктор несет на себе обмотку возбуждения постоянного тока, которая питается от обычной осве­ тительной сети через выпрямитель. Увеличение или уменьшение тока, осуществляемое с помощью плавно регулируемого автотрансформа­ тора, меняет величину магнитного поля между индуктором и яко­ рем, соответственно чему изменяется сила сцепления между ними и происходит большее или меньшее отставание индуктора от якоря.

Энергетические показатели гидромуфты и индукторной муфты скольжения совершенно одинаковы, если не считать относительно небольшого дополнительного расхода электроэнергии на работу на­ соса, подающего масло в гидромуфту. Определить эти показатели весьма несложно Снижение мощности при уменьшении частоты вращения опреде­ ляется, как известно, зависимостью 1Г ='( — )• Преобразуя уравнение (5) для нашего случая, получим так назы­ ваемую идеальную кривую снижения мощности:

(JL) =(i).

К. п. д. муфты определяется уравнением п Отсюда теоретическая кривая снижения мощности, потребляе­ мой вентилятором, при уменьшении его частоты вращения с помощью гидромуфты или индукторной муфты скольжения будет:

( (—\ =(JL\ • = JLV [М ) { М V * " UoJ " 0 м Гидромуфта и индукторная муфта скольжения являются относи­ тельно дорогостоящим оборудованием, и поэтому их применение рационально главным образом для больших вентиляторов — № 12, и более. Вентиляторы таких размеров работают в большинстве слу­- чаев с частотой вращения колеса от 700 до 200 мин. Вследствие это­ го соединять ведущую полумуфту напрямую с электродвигателем, - имеющим частоту вращения 1500 или даже 1000 мин, нерациональ­ но, так как в этом случае начальному режиму вентилятора соответ 3* ствует работа муфты уже при сниженной, и довольно значительно, частоте вращения ее индуктора, т. е. не при максимальном ее к п.д ' а при значительно более низком. Поэтому, как правило, гидромуфта или индукторная муфта скольжения соединяется с электродвига­ телем через ременную передачу.

Довольно известным способом изменения скорости вращения ведо­ мого вала, но весьма мало распространенным в вентиляторных уста­ новках, является применение ременного вариатора скоростей.

Принцип действия этого устройства основан на изменении пере­ даточного отношения шкивов ременного привода;

ведомый шкив со­ стоит из двух половин, одну из которых с помощью пружины можно передвигать вдоль вала, изменяя расстояние между ними (сближая или раздвигая). Соответственно этому ремень также за­ нимает различное положение между обеими частями шкива (при­ ближается к валу или отодвигается), радиус его обращения вокруг оси вала изменяется, а вслед за ним меняется и передаточное отно­ шение. Передвижение подвижной части шкива вдоль вала произво­ дится от руки или от привода, без остановки работы передачи.

Кривая снижения мощности является по существу идеальной, но должна быть внесена поправка на к. п. д. вариатора. При переда­ ваемой мощности до 12—15 кВт ременной вариатор скоростей ограни­ чивается одним ведомым шкивом и поэтому представляет собой до­ статочно простое и недорогое устройство. При больших мощ­ ностях вариатор должен уже иметь несколько шкивов, вслед­ ствие чего его конструкция ус­ ложняется, и применение ремен­ ного вариатора скоростей для вентиляторов, потребляющих мощность не более 15 кВт, ме­ нее рационально.

3. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОДАЧИ ВЕНТИЛЯТОРА ВВЕДЕНИЕМ В СЕТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Принцип регулирования по­ дачи вентилятора введением в сеть дополнительного сопротив­ ления или, как принято назы­ вать, дросселированием доста­ точно хорошо известен.

При введении в сеть допол­ Рис. 46. Характеристика вентиля­ нительного сопротивления (рис.

тора и сети 46) кривая сети и дополнитель I — с дросселем, / / — без дросселя ного сопротивления передвигается влево на графике Q — P. Влево v перемещается и рабочая точка вентилятора, соответственно чему по­ нижается и создаваемая ими подача. Если до введения дополнитель­ ного сопротивления (дросселя) в сеть вентилятор имел подачу QA При давлении P A и потреблял мощность V 3600-1000т1 л а после введения дросселя подача стала равной Q и давление P, B VB то потребляемая мощность, расходуемая на преодоление сопротив­ ления сети и дросселя:

P P P P г QB VB QB VE VE Г VB Л Л l\l B= — * Ж1\ Б, т. е. значительная часть потребляемой вентилятором мощности рас­ ходуется на преодоление сопротивления дросселя.

Вообще же снижение мощности при дросселировании происхо­ дит по кривой мощности от точки А до точки В;

эту кривую часто называют дроссельной кривой вентилятора.

Отсюда можно сделать вывод, что эффективность дросселиро­ вания зависит только от типа вентилятора.

4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОДАЧИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА ЗАКРУЧИВАНИЕМ ПОТОКА ВОЗДУХА ПЕРЕД КОЛЕСОМ При отсутствии закручивания потока воздуха перед колесом вентилятора теоретическое давление последнего выражается, как известно, уравнением (2):

= *т Р^2 ^2и* Следовательно, предполагается, что скорость закручивания с, входящая в уравнение (1):

1и == и с м Рт Р г 2и Р 1 ^1 и равна нулю и, значит, абсолютная скорость потока на входе на ло­ патку колеса с перпендикулярна направлению скорости % (рис.47).

х При искусственном закручивании потока воздуха перед колесом направление относительной скорости w отклоняется в сторону на­ правления вращения колеса, причем тем больше, чем сильнее про­ исходит это закручивание. Составляющая с становится больше 1и нуля, и теоретическое давление, которое определяется теперь уже уравнением (2), уменьшается.


Соответственно этому понижаются кривые давления вентилятора на графике Q — P, причем это понижение происходит тем сильнее, v чем большим является угол закручивания потока а;

подача вентилятора, работающего на определенную сеть, уменьшается Рис. 47 Треугольники скоростей на лопатке рабочего колеса вен­ тилятора при регулировании на­ правляющим аппаратом (стрелка показывает направление вращения колеса) Рис. 48. Схема регулирования вен­ тилятора осевым направляющим аппаратом (рис. 48). С понижением кривых давлений уменьшается и к. п. д.

вентилятора, поэтому снижение расходуемой мощности происходит не пропорционально уменьшению произведения расхода воздуха на давление QP, а в меньшей степени. На рис. 48 видно, что понижение V расходуемой вентилятором мощности при закручивании потока воздуха перед колесом происходит по кривой Б Б.

г ь Устройства, осуществляющие закручивание потока воздуха пе­ ред входом в колесо радиального вентилятора, называются направ­ ляющими аппаратами.

Для центробежных вентиляторов направляющие аппараты можно подразделить на четыре типа:

а) осевой направляющий аппарат (ОНА), представляющий собой набор радиально расположенных во входном патрубке вентиля­ тора (или в самостоятельном патрубке) лопастей, которые можно одновременно и синхронно поворачивать на любой угол вокруг ра­ диальных осей;

б) упрощенный осевой направляющий аппарат конструкции Л. А. Рихтера (УОНА), состоящий из двух секторов, которые раз­ ворачиваются в различные стороны и обеспечивают тем самым ча­ стичное закручивание проходящего между ними воздуха;

в) радиальный направляющий аппарат (РНА), представляющий собой спиральный кожух с набором поворотных лопастей, располо L о Рис 49 Характеристика вентилятора Ц4-70 с осевым направляющим аппа­ ратом (с различными углами поворота лопаток) и без него • без направляющего аппарата, а=0°, • а = 20°, —.— а=40°;

а=60°, X а=75° женных по кругу параллельно оси вала вентилятора;

этот кожух при­ мыкает к входному патрубку корпу­ са вентилятора;

г) упрощенный радиальный на­ правляющий аппарат конструкции А. Г. Бычкова, состоящий из короб­ ки с набором поворотных лопастей, расположенных не по кругу, как у РНА, а на прямой, параллельной оси вала.

В вентиляторах, устанавливаемых в вентиляционных системах, приме­ Рис. 50. Кривые E B и BiB t 5 s няются почти всегда осевые направ­ в координатах Q/Qo и N/N ляющие аппараты (ОНА) вследствие их меньших размеров по сравнению с размерами направляющих аппаратов других типов при одинаковой эффективности работы и экономичности.

На рис. 49 представлена характеристика вентилятора Ц4- с осевым направляющим аппаратом при различных углах поворота лопастей последнего.

Экспериментальные исследования различных авторов показали, что экономичность регулирования вентиляторов осевыми направляю­ щими аппаратами почти не зависит от числа и формы лопаток и значительно зависит от типа вентилятора и режима его работы.

Обычно число лопаток принимается равным 8 или 12. Лопатки, как правило, вырезают из плоского металлического листа постоян­ ной толщины, и только в тех случаях, когда прочность и жесткость лопаток (у вентиляторов большой величины) оказывается недоста­ точной, их выполняют крыловидными или чечевицеобразными.

Прежде чем рассматривать зависимость экономичности регули­ рования от типа вентилятора и режима его работы, следует пояс­ нить, что понимается под экономичностью регулирования и как она оценивается.

Понижение расходуемой вентилятором мощности (см. рис. 48) происходит при регулировании направляющим аппаратом по кривой i и при регулировании дросселем по кривой Б Б. Положение 5 г & этих кривых показывает, что регулирование направляющим аппа­ ратом эффективнее и экономичнее дросселирования.

Для более точной оценки экономичности таких кривых удобнее пользоваться графиками с кривыми снижения мощности или, как принято их называть, с кривыми регулирования.

Снижение мощности определяем по формуле (17), заменяя п на Q и п на Q :

0 (18) т-=П-г) No \ Qo J В этом случае кривые Б Б и Б Б (см. рис. 48) будут выглядеть 1 Ъ Х несколько иначе (рис. 50). С помощью рис. 50 легко оценить эконо­ мичность обоих способов регулирования. Например, при регулиро­ вании подачи данного вентилятора от исходного значения до 50% от него потребляемая мощность падает при дросселировании до 68% и при регулировании направляющим аппаратом до 45%., Рассмотрим влияние на экономичность регулирования вентиля­ тора направляющим аппаратом значения относительного диаметра входа в колесо, угла выхода лопаток колеса, начального режима работы вентилятора.

Относительным диаметром входа в колесо называют отноше­ ние диаметра окружности, от которой берут свое начало лопатки, к диаметру колеса, т. е. к окружности, где расположены концы лопаток.

Влияние относительного диаметра входа в колесо на экономич­ ность регулирования направляющим аппаратом заключается в сле­ дующем: чем меньше этот диаметр, тем более низкой является и экономичность регулирования закручиванием потока воздуха перед колесом.

Такая закономерность легко объясняется теоретически с по­ мощью уравнения Эйлера — при одной и той же частоте вращения колеса скорость % понижается при уменьшении значения относи­ тельного диаметра входа в колесо и соответственно этому умень­ шается и второй член уравнения Эйлера.

Таким образом, понижение кривой давления при повороте лопа­ ток направляющего аппарата на один и тот же угол будет более зна­ чительным у вентилятора с большим относительным диаметром вхо­ да в колесо.

Регулирование направляющим аппаратом вентиляторов с лопат­ ками, загнутыми вперед, экономичнее, чем вентиляторов с лопат­ ками, загнутыми назад.

При проведении исследований по определению влияния на регу­ лирование начальных режимов вентилятора было обнаружено до­ вольно любопытное явление: у вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, более экономичным является регулирование на начальном режиме с меньшим расходом воздуха;

у вентиляторов с лопатками, радиально оканчивающимися, экономичность регулирования прак­ тически одинакова на различных начальных режимах;

у вентилято­ ров же с лопатками, загнутыми вперед, наоборот, более экономич­ ным является регулирование на начальном режиме с большим расходом воздуха.

Описанный выше эффект влияния на экономичность регулирова­ ния вентилятора направляющим аппаратом таких факторов, как значение относительного диаметра входа в колесо, угол выхода ло­ паток колеса и начальный режим работы, был, как уже говорилось, обнаружен при экспериментальных исследованиях. Естественно воз­ никает вопрос, не являются ли экспериментальные результаты слу­ чайными (поскольку они носили ограниченный характер), не позво­ ляющими сделать обобщенные выводы. Поэтому теоретические под­ тверждения этого эффекта следует считать не только полезными, но и необходимыми.

На основе уравнения Эйлера при некоторых возможных для этого случая допущениях удалось получить теоретическое уравне­ ние кривой регулирования:

N a cos(180°— p ) —, w cos (180° — PJ 2 g x + N ~~ a H-^cos{180° — p ) 0 2 l u —D u Q 2 l t O « +K;

COS(180 --P,) QO 3 Это уравнение является параболой типа N„ [ Qo I { Qo I Г. Г. Вахвахов. Исследование осевых направляющих аппаратов для эксплуатационного регулирования производительности центробежных вен­ тиляторов и выбор оптимальных схем этих аппаратов. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. МИСИ, 1954.

4 Зак. Здесь А + Б = 1, так как при Q!Q = 1 NIN должно быть также 0 равно 1.

Поэтому последнее уравнение можно записать в следующем виде:

V No Ч Qo 1 \ Qo I ko \Qo) 1 \Qol Так как ~ — (pf) • 0, то NlN уменьшается с уменьшением В. Q Wo Wo Но Б= ц —Di^i o a + a;

cos(180 -p ) ' 3 2 и поэтому можно сделать следующие выводы:

а) чем больше относительный диаметр входа в колесо D тем lf меньше отношение N/N ;

б) с уменьшением угла выхода лопатки |3 отношение N/N уве­ 2 личивается, т. е. регулирование становится менее экономичным;

в) при различных режимах работы изменяется Q и соответст­ венно этому w ;

с увеличением Q при |3 90° (лопатки, загнутые 2 0 вперед) cos (180° — (3 ) имеет положительное значение — Б и N/N 2 уменьшаются, при р — 90° (лопатки, радиально оканчивающиеся ) cos (180° — (3 ) равен нулю — Б и N/N остаются неизменными, а 2 при (3 90° (лопатки, загнутые назад) cos (180°—р ) имеет отрица­ 2 тельное значение — Б я N/N увеличиваются. Таким образом, теоретические выводы полностью подтвердили результаты, полученные экспериментальным путем.

Следует указать, что полученное уравнение устанавливает только качественную связь между экономичностью регулирования, с одной стороны, и геометрическими параметрами и режимом работы венти­ лятора— с другой. Значения падения мощности получать таким об­ разом нельзя, так же как нельзя определять фактические давления вентилятора по уравнению Эйлера.

Небезынтересно указать еще на одно различие между вентиля­ тором с лопатками, загнутыми вперед, и вентилятором с лопатками, загнутыми назад, при регулировании их направляющим аппаратом, замеченное автором при экспериментальных исследованиях, про­ веденных в 1953 г., и независимо от него В. М. Коваленко и К- В. Че бышевой в ЦАГИ им. Жуковского [4].

Оказалось, что закручивание направляющим аппаратом потока воздуха перед входом в колесо вентилятора с лопатками, загнутыми вперед, изменяет кинематику потока за колесом не только количест­ венно, что естественно, но и качественно. Скорость закручивания потока за колесом с уменьшается по сравнению со скоростью, кото­ 2и рая была до поворота лопастей направляющего аппарата, не только из-за естественного уменьшения скоростей w и w, но и вследствие x поворота вектора скорости w в сторону, противоположную вращению колеса Соответственно этому давление вентилятора понижается не только за счет появления скорости закручивания потока перед входом в колесо, но и за счет уменьшения этой скорости при повороте вектора скорости.


У вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, такого явления не наблюдалось, т. е. при закручивании потока перед колесом ско­ рость закручивания уменьшалась только в связи с уменьшением w и w.

x 5. СРАВНЕНИЕ ОПИСАННЫХ СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИ ОДНОСКОРОСТНОМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕ Характер регулирования вентилятора дросселем и направляю­ щим аппаратом зависит, как было выяснено, от типа вентилятора.

Следовательно, экономичность различных способов регулирования не может быть одинаковой для всех типов вентиляторов, но сущест­ вует определенная закономерность. Поэтому проведение такого ана­ лиза представляет безусловный интерес и может принести пользу.

Сравнение целесообразно сделать на примере какого-нибудь вен­ тилятора, наиболее распространенного в системах вентиляции, на­ пример вентилятора Ц4-70. Что же касается способов регулирования, то следует, естественно, выбрать для сравнения наиболее распростра­ ненные: например, применением осевого направляющего аппарата, гидромуфты, индукторной муфты скольжения и ременного вариа­ тора скоростей Целесообразно также привести данные и по регули­ рованию дросселем.

Сравнительный анализ был сделан с помощью известной формулы относительной кривой регулирования или относительной кривой снижения мощности:

— =fl-2-).

No '\ Q ) Кривые регулирования вентилятора Ц4-70 теми способами регу­ лирования, которые мы собираемся сравнивать, представлены на рис. 51 (начальный режим соответствует работе вентилятора при максимальном к. п. д.). За исключением кривой снижения мощности идеальным способом (изменением частоты вращения), которая опре­ делена теоретически, все кривые построены на основании экспери­ ментальных данных: при регулировании дросселем и осевым на­ правляющим аппаратом — по материалам ЦАГИ им. Г. Е. Жуков­ ского;

при регулировании гидромуфтой — по материалам лаборато­ рии гидравлических машин АН УССР;

при регулировании индук­ торной муфтой скольжения — по материалам б. Всесоюзного научно исследовательского института санитарно-технического оборудова­ ния (ВНИИСТО МПСМ СССР).

По данным испытаний гидромуфты и индукторной муфты сколь­ жения оказалось, что последняя несколько экономичнее первой.

Однако известно, что энергетические показатели этих устройств тео­ ретически одинаковы, и, очевидно, получившуюся разницу следует отнести за счет различного качества изготовления и, возможно, точ 4* И,кбт ш 0,8 7, / 1 ом­ 1,f J #.V - ом J 1-J — 5 — Ц 0.2 0. / " ОМ 0,8 Q/Q 0, 01 Он g 1000 2000 3000 1000 о000 6000 д цЗ/ г ч Рис 52 Кривые снижения мощ­ Рис 51 Кривые снижения мощности, по­ ности, потребляемой вентилято­ требляемой вентилятором Ц4-70, при ре­ ром Ц4-70 № 5 при регули­ гулировании различными устройствами ровании различными устройст­ и способами вами и способами / — дросселем, 2—осевым направляющим ап паратом, 3 — гидромуфтой, 4 — индукторной 1 — дросселем, 2 — направляющим ьфтой скольжения, 5 — идеальным способом аппаратом, 3— идеальным способом ности испытаний. Поэтому в дальнейшем, для большей объектив­ ности сравнения, имеет смысл принять для гидромуфты и индуктор­ ной муфты скольжения общую кривую снижения мощности, напри­ мер кривую 4 на рис. 51.

Правильного суждения об эффективности регулирования венти­ лятора рис. 51 не дает, так как кривые на нем построены без учета к. п. д. вентилятора. Между тем этот к. п. д. влияет довольно су­ щественным образом на экономичность регулирования. Лучше всего это показать на примере регулирования вентилятора Ц4-70 № тремя способами: идеальным, применением дросселя и применением осевого направляющего аппарата.

Допустим, что, работая на какую-то конкретную сеть при частоте 1 вращения 1600 мин-, вентилятор дает производительность 6500 м /ч при полном давлении 950 Па. Этот режим вентилятора является начальным. Определяем потребляемую вентилятором мощность, для чего предварительно нужно установить значение к. п. д. вен­ тиляторов.

При регулировании частотой вращения вентилятор имеет сво­ бодный вход и его к. п. д. ц = 0,8. г Дроссель-клапан, располагаемый во входном патрубке, имеет настолько малое сопротивление, что им можно пренебречь. Таким образом, к. п. д. вентилятора с дроссель-клапаном можно также при­ нять равным 0,8.

Но к. п. д вентилятора с полностью открытым направляющие аппаратом, согласно испытаниям, г\ = 0,77. В таком случае мощность, потребляемая вентилятором со сво­ бодным входом или с дроссель-клапаном, p 65 N- Qy °0- - о1 вт =:т к 3600- 1000т)! 3600-1000-0, а мощность, потребляемая вентилятором с направляющим аппара­ том, tf = # 2 U, 2,1 -М--2,2кВт.

= 42 0, Следовательно, кривые снижения мощности должны брать свое начало не в одной точке, а соответственно фактически потребляемым мощностям, как и показано на рис. 52. Аналогично этому и относи­ тельные кривые снижения мощности N/N = f (Q/Q ) также должны 0 иметь начало в различных точках соответственно значениям к. п. д., которые имеют вентиляторы с теми или другими регулирующими устройствами.

Поскольку установка дросселя не понижает к. п. д. вентилятора, примем, что относительная кривая снижения мощности для венти­ лятора с дросселем (N/N ) = f (Q/Q ) берет свое начало в точке, 0 nv соответствующей единице, а все кривые, относящиеся к вентилято­ рам с другими регулирующими устройствами, сравниваются с кри­ вой регулирования дросселем как с эталоном.

Положение точки начала относительных кривых снижения мощ­ ности (обозначим ее А) для вентиляторов с другими регулирующими устройствами определяется отношением Чв.р.у где Лв.др — к. п. д. вентилятора с дросселем;

т].. — к. п. д. вентилятора с каким-либо другим регулирую­ в р у щим устройством.

Коэффициенты понижения к. п. д. вентилятора из-за применения вместе с ним регулирующих устройств принимаем равными: для дросселя & = 1;

для осевого направляющего аппарата &.а — др н = 0,96;

для гидромуфты и индукторной муфты скольжения к = м = 0,96;

для вариатора & = 0,86. Обычно вентиляторы приводятся вар во вращение с помощью клиноременнои передачи, за исключением того случая, когда регулирующим устройством является вариатор.

К. п. д. ременного привода принимаем т]р. = 0,95. пр В результате к. п. д. вентилятора с указанными регулирующими устройствами получились равными:

с дросселем и ременным приводом 'Пв.др = Лв д Лр.пр = 0,8-1 - 0,95 - 0,76;

Р с осевым направляющим аппаратом и ременным приводом Лв.н.а = Лв К.& Лр.пр = 0,8 -0,96- 0,95 = 0,72;

ЭЭ 11'Ч(Но V -- W | щ С, OJS J 3-j 0, 0,1 2.

/ — 0,6 г 0, ^ 2^ 1^ I ~2 _ / » -V !

^ п,б — :

из i т /т иЙ ш 1 I в ]Фа он _ 0,1 t)? 03 04 0,5 П6 OJ DB 0, 03 -JQ/Qo 42 0,3 0,h 0,5 0,6 0,7 0,8 0, Рис. 53. Кривые снижения мощ­ ности, потребляемой вентилятором Рис. 54. Кривые снижения мощности, Ц4-70 при регулировании различ­ забираемой вентилятором Ц4-70 из элек­ ными устройствами с учетом тросети при регулировании различными их к. п. д.

устройствами с учетом к. п. д. привода / — дросселем и клиноременным при­ / — д р о с с е л е м ;

2 — направляющим аппаратом;

водом;

2—'Осевым направляющим ап­ 3 — электромуфтой;

4 — вариатором скоростей * паратом и клиноременным приводом, 3 — индукторной муфтой скольжения или гидромуфтой и клиноременным приводом;

4 — ременным вариатором скоростей с гидромуфтой или индукторной муфтой скольжения и ременным приводом ^в. =^в Лр.пр = 0,8.0,96-0,95 = 0,72;

м м с вариатором Лв.вар = 1]в*вар = 0.8-0,8б = 0,69.

Теперь можно определить положение точки начала кривых сни­ жения мощности:

для направляющего аппарата 0, л 'Пв.др = 1,05;

0, •Пв.н.а для гидромуфты и индукторной муфты скольжения 0, А — Лв.др -1,05;

0, 'Ов.м для вариатора 0, •Пв.др А: 1,1.

0, •Пв.вар Относительные кривые снижения потребляемой мощности (кри­ вые регулирования) с учетом влияния регулирующих устройств на к. п. д вентилятора, представленные на рис. 53, достаточно объек­ тивно характеризуют экономичность основных способов регулиро­ вания, но только по отношению к потребляемой вентилятором мощ­ ности, т. е. мощности на его валу.

Окончательная же сравнительная оценка экономичности спосо­ бов регулирования вентиляторов может быть выявлена только по расходу электроэнергии в электросети, а последний зависит не только от мощности, расходуемой самим вентилятором, но также и от к. п. д. электродвигателя, который понижается по мере уменьшения расходуемой мощности.

Если известны мощность на валу вентилятора N и к п. д. элект­ родвигателя Г), э Э=—. (19) Аналогично относительным кривым снижения мощности, расхо­ дуемой вентилятором на валу, N/N = f (Q/Q ), можно построить 0 и кривые снижения мощности, забираемой вентилятором из сети:

Согласно уравнению (19) получим:

Э _ ЛЛПэ.о (21) Э N т| 0 0 э Значения г) и rj следует определять по кривой к. п. д. конкрет­ э0 a ного электродвигателя, выбранного для данной установки. Но для выявления общей принципиальной закономерности, учитывая, что большинство короткозамкнутых электродвигателей трехфазного тока мало отличаются друг от друга по кривой к. п. д., можно вос­ пользоваться типичной кривой.

Считая, что мощность на начальном режиме вентилятора состав­ ляет 100% по нагрузке, получим г) = 0,89. В этом случае урав­ э нение (21) примет вид:

Зц Т ] Л^о э Кривые снижения мощности, забираемой вентилятором из элект­ росети, Э 0,89N,( Q -'Ш Э т]э No представлены на рис. 54.

Как видим, окончательная сравнительная оценка экономичности различных способов регулирования весьма значительно отличается от оценки экономичности, отнесенной к мощности, потребляемой Вентилятором на валу.

На рис. 54 кривая регулирования дросселем и кривая регулиро­ вания направляющим аппаратом могут менять свое положение в за­ висимости от типа вентилятора и режима его работы. Например, при режиме справа от максимального к. п. д. кривая 2 (регулирова­ ния направляющим аппаратом) несколько поднимается вверх в соот­ ветствии с эффектом влияния режима работы на регулирование вен­ тилятора с лопатками, загнутыми назад, с помощью направляющих аппаратов. Кривая регулирования направляющим аппаратом венти­ лятора с лопатками, загнутыми вперед, должна располагаться не­ сколько ниже, чем кривая 3, в соответствии с эффектом влияния от­ носительного диаметра входа в колесо вентилятора.

Несмотря на возможность таких изменений, можно все-таки уста­ новить некоторые общие закономерности:

1. Дросселирование является самым неэкономичным способом регулирования, 2. При глубине регулирования ниже 90% самым экономичным регулирующим устройством является ременный вариатор скоростей, но при передаче мощности не более 12—15 кВт;

при больших мощ­ ностях в связи с усложнением конструкции вариатора сделать объек­ тивную оценку этого способа трудно.

3. Осевой направляющий аппарат и муфты скольжения (индук­ торная и гидравлическая) не очень отличаются друг от друга по своей экономичности. При регулировании до глубины 70% осевой направляющий аппарат более выгоден, чем муфта скольжения, при более глубоком регулировании последние экономичнее. Окончатель­ ное суждение об этом можно составить только в результате построе­ ния кривых регулирования для конкретного случая, так как эконо­ мичность регулирования направляющим аппаратом зависит, как указывалось, от типа вентилятора и режима его работы, а также и от стоимости самих регулирующих устройств.

Для небольших вентиляторов более экономичным, вероятно, ока­ жется направляющий аппарат, для крупных вентиляторов (№ и выше) экономичнее, возможно, будет муфта скольжения.

6. ПРИМЕНЕНИЕ РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ СОВМЕСТНО С МНОГОСКОРОСТНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ Применение для привода вентиляторов многоскоростных электро­ двигателей может обеспечить изменение расхода воздуха соответст­ венно ступеням частоты вращения присоединенного мотора. Регули­ рование в этом случае будет не плавным, а ступенчатым. Приме­ нение же этих электродвигателей совместно с другими регули­ рующими устройствами позволяет плавно изменять подачу вен­ тилятора. Эффективность и экономичность этого способа во многом зависят от характеристики многоскоростного электродвигателя и установить какую-то общую закономерность весьма затруднитель­ но. Метод построения регулирующей кривой и его экономичность •O S 6) NJN.

i)k ч К. / ^ X / — _^_ —н л-} и*у \С M ^f\ р. г^ т\ !

д,Ч 0,5 0, э/э moo moo moo (?// \ — К / лЬ 0. Рис. 55. К примеру с Ам ~- Г ^ т* l !

0 1 i.— 0,h 0,5 0, при наличии многоскоростного электродвигателя лучше всего показать на конкретном примере.

Пример 20. Начальный режим вентилятора Ц4-70 составляет Q = = 26 000 м /ч и Р „ = 1900 Па (точка А на рис. 55, а). Необходимо понизить расход воздуха на 50%, т. е. до 13 000 м /ч.

Решение. Осуществить требуемое понижение производительности можно и с односкоростным электродвигателем. При этом снижение потребляемой вентилятором мощности при дросселировании будет происходить по кривой В Г, а при регулировании осевым направляющим аппаратом — по кривой ЖИ, Х (предположительно), для чего лопасти направляющего аппарата необходимо повернуть на угол а = 75°.

При использовании двухскоростного электродвигателя, например, с ча­ стотой вращения 1450 и 950 мин", регулирование вентилятора происходит следующим образом.

- При скорости вращения электродвигателя 1450 м и н снижаем расход воздуха только до 17 200 м /ч (точка В);

дальше не имеет смысла работать на этой частоте вращения, так как этот расход воздуха можно полу­ - чить уже при скорости вращения электродвигателя 950 м и н. Кривые сни­ жения мощности на указанном участке от точки А до точки В изображены на рис. 55, а кривой В К при дросселировании и кривой Ж ^ п р и регулирова­ Х нии направляющим аппаратом с поворотом его лопастей на угол а = 62°.

- Затем электродвигатель переводится на скорость 950 м и н, а дроссель и направляющий аппарат полностью открываются, как и ранее. Постепенным закрыванием дросселя или поворотом лопастей направляющего аппарата до угла а = 40° производительность вентилятора доводится до заданной вели­ чины 13 000 м /ч. Снижение мощности происходит по кривой MP при дроссе­ лировании и по кривой СТ при регулировании направляющим аппаратом.

Относительные кривые снижения расходуемой на валу вентилятора мощности N/N — f(Q/Q ) изображены на рис. 55, б. Мощность, расходуемая вентиля­ 0 тором при дросселировании на начальном режиме (точка А на рис. 55, а), равна N = 17 кВт (точка В^;

на рис. 55, б эта точка будет соответствовать единице, так как при Q = Q N/N = 1. 0 Для режима, обозначенного на рис. 55, а точкой В, будем иметь следую­ щие параметры: N/N = f {Q/Q );

Q/Q = 17 200/26 000 = 0,66;

относи­ 0 Q - тельная мощность при дросселировании и частоте вращения 1450 м и н NJN = 14,8/17 = 0,87 (точка К на рис. 55, б);

относительная мощность при - регулировании направляющим аппаратом и частоте вращения 1450 м и н N/N = 9/17 = 0,56 (точка Л на рис. 55, б);

относительная мощность при - регулировании направляющим аппаратом, но при частоте вращения 950 м и н NjN = 5,2/17 = 0,31 (точка С на рис. 55, б);

относительная мощность при - регулировании дросселем и частоте вращения 950 м и н N/N = 4,6/17 = •= 0,28 (точка М на рис. 55, б). Подобным же образом вычисляются все необ­ ходимые нам точки и строятся кривые N/N = f (Q/Q ). 0 Теперь строим график с кривыми Э/Э = / {QIQ ), для чего пользуемся 0 уравнением (22). Для примера приводим вычисление значений Э/Э для не­ скольких точек (рис. 55, в).

При частоте вращения электродвигателя 1450 м и н - для точки /( нагрузка электродвигателя составит 14,8-100/17=87%. К- п. д. электродвигателя при этой загрузке г] ^ 0,86. В этом случае э Э К 0,89N 0,89-14, —- = — =— ^ = 0,89.

Э цЫ 0,87- 0 э Для точки Л нагрузка электродвигателя будет: 9 • 100/17 = 53%, чему соответствует г] = 0,76 и э э л 0,89- —1-=—: = 0,62.

Э 0,76-17 При вычислении точек кривых при частоте вращения электродвигателя - 950 м и н большое значение имеет номинальная мощность электродвигателя на этой ступени скорости. В этом отношении многоскоростные электродвига­ тели довольно разнообразны: у двухскоростных мощность второй ступени бывает в большинстве случаев около 60% максимальной, соответствующей первой ступени, у четырехскоростных эти мощности могут относиться друг к Другу как 100. 800. 60. 40.

Предположим, что в нашем примере на второй ступени скорости мощ­ ность электродвигателя составляет 60% максимальной, т. е. 0,6 • 17 = = 10,2 кВт. Между тем потребляемая вентилятором мощность на режиме работы, определяемом точкой М на рис. 55, a, N = 4,5 кВт. Следовательно, M электродвигатель окажется загруженным всего лишь на 4,5 • 100/10,2 = = 44%, чему соответствует т] = 0,75. В таком случае получим:

э э м 0,89 4, = ^ =0,31.

— Э 0,75 100/10,2 = 51% и, следо Для точки С нагрузка электродвигателя 5, вательно, г] = 0,78.

э Э, 0,89 5, 'с = 0,35.

0,78- Э Для точки Р нагрузка электродвигателя 3,8 100/10,2 = 37% и т] = э «= 0,69:

0,89 3, • = 0,29.

0,69- 100/10,2 = 29,5% и Т1 == Для точки Т нагрузка электродвигателя 3 Э 0,62:

Э 0,89 т 0,25.

Э ~ 0,62- Теперь предположим, что выбран электродвигатель, мощность которого на второй ступени составляет 80% максимальной, т. е. в нашем случае 0,8 X X 17 = 13,6 кВт. Тогда на режиме работы, соответствующем точке М, за­ грузка электродвигателя будет. 4,5 • 100/13,6 = 33% и г) = 0,65. Получаем:

э 0,89 4, Эм = 0,365.

0,65 Э Аналогичным образом расположатся выше и кривые MP и СТ для дан­ ного варианта.

Следовательно, можно сделать заключение, что экономичность регулирования вентилятора с использованием многоскоростных электродвигателей правильнее всего определять в конкретных усло­ виях, не забывая при этом также и того, что стоимость многоско­ ростных электродвигателей значительно выше односкоростных.

Г л а в а V. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ УСТАНОВКИ И РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ 1. ВИБРОИЗОЛЯЦИЯ Вращение недостаточно сбалансированных вращающихся масс вызывает вибрацию, которая не только отрицательно сказывается на долговечности работы машины, но и передается от нее к фунда­ менту и элементам здания, создавая существенные помехи для ра­ боты в здании.

Величина вибрации характеризуется размахом колебаний (ам­ плитудой) и частотой колебаний, собственных и вынужденных. Соб­ ственные колебания происходят в системе после единичного внешнего возмущения, например толчка. Характер этих колебаний опреде­ ляется в основном только внутренними свойствами, зависящими от физического строения системы. Вынужденные колебания происходят под действием внешних периодических сил, которые действуют не­ зависимо от колебаний в системе. В этом случае характер колебатель­ ного процесса зависит не только от внутренних свойств системы, но и от внешних сил.

Общеизвестным способом уменьшения вибраций является устрой­ ство фундамента большой массы, в которой затухают передаваемые ему колебания. Более универсальным и экономичным средством слу­ жит виброизоляция, т. е. установка под машину виброизоляторов.

Эффективность виброизоляции принято оценивать коэффициен­ том передачи [5] Формула (23) позволяет сделать следующие выводы:



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.