Две главные характеристики промышленных вентиляторов – это давление и производительность. Они описывают рабочее тело, то есть транспортируемую вентилятором среду. Это основные характеристики центробежных вентиляторов (радиальных) и вихревых вентиляторов.
Другие технические характеристики вентилятора, важные для подбора – это его тип, материал корпуса и рабочего колеса, положение корпуса, мощность двигателя (измеряемая в киловаттах кВт), тип привода, КПД, допустимые температуры и условия окружающей среды, допустимые температуры и состав транспортируемой среды, а также, если нужно, специальное исполнение и дополнительное оборудование.
Давление вентилятора
Под давлением промышленного вентилятора имеют в виду полный перепад давлений между напором и всасом вентилятора, складывающийся из статической и динамической составляющей. Статическое давление создается вентилятором за счет сжатия или разрежения рабочего тела. Динамическое давление создается кинетической энергией потока рабочего тела.
Наиболее часто используемыми единицами измерения давления являются паскаль – Па (Pa) и производный от него килопаскаль кПа (kPa), а также миллибар мбар (mbar) = 100 Па.
Основные параметры вентиляторов
Осевые и центробежные вентиляторы | Следующая страница ==> Работа вентилятора на сеть
Вентиляторы, как и насосы, характеризуются следующими параметрами:
производительность;
напор;
мощность;
коэффициент полезного действия
.
Производительность вентилятора
– это объемное количество газа, подаваемого вентилятором в единицу времени, выражается в м3/с.
Полный напор, создаваемый вентилятором при подаче газа.
Для вентиляционных машин под полным напором понимается повышение давления, создаваемого вентилятором. Обозначается полный напор литерой «Р» и имеет размерность Па (для напоминания: в разделе «Гидравлика» под полным напором понимается удельная механическая энергия потока с геометрической размерностью метр).
Полный напор, создаваемый вентилятором, рассматривается как сумма давлений, созданных при функционировании машины по перемещению газов. Сумма складывается из двух слагаемых: статического давления и динамического давления:
. (7.1)
Статическое давление состоит из двух составных частей: разрежение на всасывающей линии и избыточное давление на нагнетательной линии .
В свою очередь, динамическое давление, в соответствии с уравнением Бернулли, равно скоростному напору на нагнетательном патрубке:
. (7.2)
Таким образом, полное давление, развиваемое вентилятором, состоит из трех слагаемых:
. (7.3)
В уравнении (7.3) первый член правой части (давление разрежения) всегда принимается за положительную величину, хотя по физическому смыслу он отрицателен.
На рис. 7.7 представлены варианты использования статического давления, создаваемого машинами для перемещения газов.
Если вентиляционная установка имеет всасывающую и нагнетательную линии (рис. 7.7, а
), то:
.
Если всасывающая линия отсутствует (забор воздуха производится непосредственно из атмосферы), то в соответствии с рис.7.7, б
:
.
Если нагнетательная линия отсутствует (сброс воздуха производится непосредственно в атмосферу), то, в соответствии с рис.7.7, в
:
.
Если отсутствуют нагнетательная и всасывающая линии (вентилятор безнапорный), то полное давление определяется из уравнения:
.
Рис. 7.7. Способы использования статического давления вентиляторов:
а)
всасывающе–нагнетательный вентилятор;
б)
нагнетающий (дутьевой) вентилятор;
в)
всасывающий (вытяжной) вентилятор;
г)
безнапорный вентилятор
Мощность, расходуемая вентиляционной установкой, определяется уравнением:
, (7.4)
где – производительность вентилятора, м3/с;
– повышение давления, создаваемое вентилятором, Па;
– общий кпд вентиляционной установки, равный:
. (7.5)
В уравнении (7.5) сомножители правой части уравнения представляют собой: – кпд вентилятора; – кпд передачи; – кпд двигателя.
Для реально действующих вентиляционных установок общий коэффициент полезного действия лежит в интервале 0,4 – 0,6.
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 24 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Свободное давление вентилятора это
Напор – это одна из основных характеристик вентилятора, которая показывает, как изменяется давление потока воздуха до и после вентилятора. Именно за счёт этого давления воздух «проталкивается» через сеть воздуховодов, повороты, тройники, решетки и другое вентиляционное оборудование.
Различают статический, динамический и полный напоры вентилятора.
После вентилятора воздух имеет более высокое давление, чем до вентилятора. Разность давлений воздуха – это и есть статический напор вентилятора (статическое давление вентилятора).
Кроме того, после вентилятора воздух приобретает некоторую скорость движения – так называемый скоростной напор. Если на пути воздуха поставить стенку, то, очевидно, достигнув стенки, воздух остановится, при этом слегка сжавшись. Возле стенки кинетическая энергия воздуха (скорость) превратится в потенциальную энергию (давление). Именно этот прирост давления и есть скоростной напор вентилятора. Иными словами, динамическое давление вентилятора – это давление, которое мог бы иметь движущийся поток воздуха, если его внезапно остановить.
Полное давление вентилятора – суть сумма статического и динамического давлений вентилятора.
Давление (напор) вентилятора зависит от его конструктива. Наименее напорными являются осевые вентиляторы. Их напор измеряется единицами и десятками паскалей.
Средненапорные вентиляторы – как правило, вентиляторы радиального и центробежного типов. Такие вентиляторы «выдают» сотни паскалей. Именно такие вентиляторы чаще всего применяются в общеобменных системах вентиляции.
Вентиляторы высокого давления создают напор, измеряемый тысячами паскалей. Такие вентиляторы используются в промышленных системах вентиляции для прокачки воздуха через длинные воздуховоды, применяются в качестве дымососов, а также для надува при сжигании топлива.
Несколько иная классификация вентиляторов принята в канальных кондиционерах. Канальные кондиционеры также бывают низкого, среднего и высокого давления. Чем выше напор кондиционера, тем более разветвленную сеть воздуховодов можно к нему подсоединить.
К низконапорным кондиционерам подсоединять воздуховоды не рекомендуется.
Они комплектуются всасывающими и нагнетательными адаптерами, которые имеют отверстия для всасывания и нагнетания воздуха. Средненапорные канальные кондиционеры предусматривают подключение воздуховодов средней длины. Обычно речь идёт о рукавах длиной по нескольку метров. Наконец, высоконапорные канальные кондиционеры способны прокачивать воздух на 10 и более метров.
Напор – это одна из основных характеристик вентилятора, которая показывает, как изменяется давление потока воздуха до и после вентилятора. Именно за счёт этого давления воздух «проталкивается» через сеть воздуховодов, повороты, тройники, решетки и другое вентиляционное оборудование.
Различают статический, динамический и полный напоры вентилятора.
После вентилятора воздух имеет более высокое давление, чем до вентилятора. Разность давлений воздуха – это и есть статический напор вентилятора (статическое давление вентилятора).
Кроме того, после вентилятора воздух приобретает некоторую скорость движения – так называемый скоростной напор. Если на пути воздуха поставить стенку, то, очевидно, достигнув стенки, воздух остановится, при этом слегка сжавшись. Возле стенки кинетическая энергия воздуха (скорость) превратится в потенциальную энергию (давление). Именно этот прирост давления и есть скоростной напор вентилятора. Иными словами, динамическое давление вентилятора – это давление, которое мог бы иметь движущийся поток воздуха, если его внезапно остановить.
Полное давление вентилятора – суть сумма статического и динамического давлений вентилятора.
Давление (напор) вентилятора зависит от его конструктива. Наименее напорными являются осевые вентиляторы. Их напор измеряется единицами и десятками паскалей.
Средненапорные вентиляторы – как правило, вентиляторы радиального и центробежного типов. Такие вентиляторы «выдают» сотни паскалей. Именно такие вентиляторы чаще всего применяются в общеобменных системах вентиляции.
Вентиляторы высокого давления создают напор, измеряемый тысячами паскалей. Такие вентиляторы используются в промышленных системах вентиляции для прокачки воздуха через длинные воздуховоды, применяются в качестве дымососов, а также для надува при сжигании топлива.
Несколько иная классификация вентиляторов принята в канальных кондиционерах. Канальные кондиционеры также бывают низкого, среднего и высокого давления. Чем выше напор кондиционера, тем более разветвленную сеть воздуховодов можно к нему подсоединить.
К низконапорным кондиционерам подсоединять воздуховоды не рекомендуется.
Они комплектуются всасывающими и нагнетательными адаптерами, которые имеют отверстия для всасывания и нагнетания воздуха. Средненапорные канальные кондиционеры предусматривают подключение воздуховодов средней длины. Обычно речь идёт о рукавах длиной по нескольку метров. Наконец, высоконапорные канальные кондиционеры способны прокачивать воздух на 10 и более метров.
Потери давления в осевых вентиляторах
1. Профильные потери. Как и в радиальных вентиляторах, профильные потери зависят от угла атаки на лопатках. На текущем радиусе r угол атаки на лопатках колеса определяется по формуле: a1 = ?Г – ?1 – ф1.
Ha расчетном режиме (в ряде случаев совпадающем с режимом максимального полного КПД) угол атаки, как правило, равен оптимальному: а1 = а1опт, при этом профильные потери минимальны или близки к ним. При увеличении производительности вентилятора (осевой скорости са) относительно расчетной углы атаки а1на лопатках уменьшаются и становятся отрицательными, что привод кресту профильных потерь. При уменьшении производительности относительно расчетной углы атаки на лопатках увеличиваются, что приводит к росту профильных потерь, но уже в большей мере, чем при увеличении производительности.
2. Вторичные потери. Вторичные потери вызваны вторичными течениями, которые имеют место при повороте потока в межлопаточных каналах. Так в криволинейных межлопаточных каналах за счет поперечного градиента давления на стенках канала возникает так называемое вторичное течение, перпендикулярное основному потоку. В результате этого образуются две зоны вихревого течения противоположного направления, в которые вовлекается пограничный слой на втулке и корпусе. Характер вторичных течений и вихреобразований различный в межлопаточных каналах колеса и спрямляющего аппарата. В колесе на вторичные течения накладывается эффект стекания к периферии (под действием центробежных сил и пограничного слоя, образующегося на лопатках), а в спрямляющем аппарате градиент статического давления направлен к втулке, под действием чего и происходит течение в пограничном слое к втулке. К вторичным потерям принято относить также потери трения на поверхностях втулки и корпуса в пределах осевой протяженности лопаточного венца.
3. Потери в радиальном зазоре между лопатками и корпусом имеют место только в колесе, т. к. лопаточные аппараты ВНА и СА, как правило, не имеют радиальных зазоров. Эти потери вызваны перетеканием по торцу лопатки с нижней (напорной) поверхности профиля на верхнюю и связанными с ним вихреобразованиями. Во вращающемся колесе на перетекания в радиальном зазоре накладываются следующие эффекты:
• «скребковый» эффект — захват нижней стороной лопаток колеса пограничного слоя на корпусе вентилятора;
• стекание пограничного слоя на лопатках к периферии под действием центробежных сил.
4. Потери, связанные с закруткой потока на выходе из вентилятора.
Вентиляторы схемы К и ВНА+К имеют закрутку потока на выходе. Гидравлическая мощность потока, определенная по окружной составляющей с2а является для вентилятора потерянной, а ее величина вычисляется по формуле:
NCN = (L*p*c22u) / 2
Если вентилятор имеет спрямляющий аппарат, рассчитанный на осевой выход потока, то потери, связанные с закруткой потока, равны нулю. В ряде случаев, например для увеличения эффективности диффузора, спрямляющий аппарат выполняют с остаточной закруткой, тогда имеют место соответствующие потери, связанные с закруткой потока.
Перечисленные выше потери ??p0i наблюдаются в идеальном вентиляторе, т. е. в вентиляторе, который имеет равномерный поток на входе, отсутствуют отрывы у втулки и т.д. Коэффициент полного давления ? идеального вентилятора определяется как разница между теоретическим коэффициентом давления и безразмерными суммарными потерями, включая потери, связанные с закруткой потока на выходе:
? = ?Т — ?(2?p0i / p*U2)
В осевых вентиляторах могут быть и потери других видов, вызванные особенностями конструкции, например из-за отсутствия входного коллектора, обтекателя втулки, из-за негерметичности втулок и т. д.
Как подобрать вентилятор для вентиляции по расходу и давлению
При выборе будущей квартиры мы ориентируемся а следующие критерии:
- место, где она расположена,
- транспортная доступность,
- вид из окна,
- наличие придомовой территории и еще десятки других индивидуальных критериев, в зависимости от характера и настроения.
При выборе системы вентиляции мы большое внимание уделяем арке вентилятора, где будут проходить будущие воздуховоды, какими размерами будут проложены трассы, и чем будет управляться данная система.
Но вот как выбрать сердце этого механизма –пламенный мотор-Вентилятор. Вентилятор подбирается не только из симпатии или лояльности к выбранной марке. Тут необходимо исходить прежде всего из задач, которые вы ему поставите, чтобы он справлялся с ними на все «5» баллов. Ведь согласитесь, если вентилятор вам нравится по названию или по цвету наружного окраса, но при всем этом он работает по сумме параметров на троечку –вряд ли вы будете довольны его работой через небольшой промежуток времени.
Часто так и бывает, что при выборе прибора в магазине мы крутим в руках кошелек и переживаем –что выбрать? Красный или теплый? И уже потом, придя домой не испытываем радости от покупки. Почему так бывает? Прежде всего это связано с тем, что проектировщик услышав ваши задачи и цели стремится к тому, чтобы «ваш кошелек» не сорвался с его крючка.
И тут начинается самое интересное. К примеру мы планируем сделать вентиляцию в частном доме, коттедже с общей площадью 200 метров. На вскидку мы принимаем значение равное: Площадь умножаем на высоту потолков (возьмем 3 метра) и получаем 600м.кубических –Это воздушное пространство нашего дома.
Проектировщик принимает кратное значение воздухообмена -2(двукратное) и получаем 1200 м.куб. Вроде бы можно идти и выбирать вентилятор который будет прокачивать (продувать) 1200 мкуб. Но не все так просто.
В технических характеристиках вентилятора указано несколько параметров:
- Напряжение –В.
- Частота колебаний сети -Гц,
- Сила тока -А,
- Мощность двигателя –кВт,
- Число оборотов – об/мин,
- класс изоляции – F,
- Степень защиты-IP.
Что-то из этого может отсутствовать на ценнике, но оно обязательно есть в паспорте к изделию. Некоторые производители также указывают –Расход воздуха. Это для нас и является самым важным критерием. Однако многие производители ведут себя не совсем корректно и указывают в этом параметре максимальный расход. Однако, следует заметить, что максимальный расход –это вентилятор включенный в розетку, «без потребителей». Таким образом у вентилятора при максимальном расходе давление сети составляет 0 Паскалей(Па), что в принципе не встречается в вентиляционных системах.
Давление в сети создается из за различных элементов, которые обязательно следует учитывать при проектировании. К примеру, один метр оцинкованного воздуховода будет потреблять примерно 10 Па, один установленный в сети воздуховодов будет потреблять от 50 Па, а фильтрующий элемент, в зависимости от степени фильтрации, может потреблять до 500 Па. В разного рода специальных помещениях давление на фильтрующих элементах может достигать значительно больших пределов и значений.
Поэтому при выборе вентилятора мы обязательно должны знать «рабочую точку» вентилятора и нашей системы. Это всегда будет 2 параметра: Давление+кубатура воздуха. В рассматриваем нами выше примере мы принимаем значение воздухообмена 1200м.куб, и тут вроде бы подошел самый простой канальный вентилятор, однако просчитав систему и предполагая число элементов мы можем предположить, что давление сети будет не менее чем 700 Па. Тут данные приняты из общего опыта применяемых систем вентиляции и прокладки воздуховодов, с учетом элементов вентиляционных систем.
Выбор вентилятора по расходу и давлению лучше всего предоставить профессионалам, либо почитать специальную литературу, которая поможет определиться с выбором. Ведь потратить деньги на комплект оборудования которое впоследствии не будет справляться с поставленной задачей можно быстро, а для того чтобы потом это все переделывать для правильной работы придется потратить не столько денег, сколько времени, нерв и сил.
