Аеродинамічні характеристики вентиляторів показують витрата вентиляторів в залежності від тиску. Певний тиск відповідає певному витраті повітря, який проілюстрований кривої вентилятора.

Малюнок 28. Аеродинамічні характеристики вентилятора і мережі

характеристики мережі

Опір вентиляційної системи при різних витратах відображаються на графіку характеристики мережі. Робоча точка вентилятора це точка перетину характеристики мережі та кривої вентилятора. Вона показує характеристики потоку для даної мережі повітропроводів.

Кожна зміна тиску у вентиляційній системі дає початок нової характеристиці мережі. Якщо тиск зростає, характеристика мережі буде аналогічна лінії В. При зниженні тиску, лінія системи буде аналогічна лінії С. (За умови, що кількість обертів робочого колеса залишається незмінним).

Малюнок 29. Зміна тиску дає початок новим кривим мережі

Якщо реальний опір мережі представлено кривою В, робоча точка зсувається з 1 на 2. Це також тягне за собою зменшення витрати повітря. Таким же чином витрата повітря зросте, якщо опір мережі відповідає лінії С.

Малюнок 30. Збільшення або зменшення швидкості обертання вентилятора

Для одержання витрати повітря, аналогічного розрахунковому, можна в першому випадку (де характеристика мережі відповідає В) просто збільшити швидкість вентилятора. Робоча точка (4) буде знаходитися в цьому випадку на перетині характеристики мережі В і кривої вентилятора для більш високій швидкості обертання. Точно також швидкість обертання вентилятора може бути зменшена, якщо реальна характеристика мережі відповідає лінії С.

Малюнок 31. Різниця в тиску при різних швидкостях обертання

В обох випадках буде спостерігатися деяка відмінність в показниках тиску від характеристики мережі, для яких були проведені розрахунки, і це показано як ΔР1 і ΔР2 на малюнку, відповідно. Це означає, що робоча точка для розрахункової мережі була обрана таким чином, щоб вийти на максимальний рівень ефективності, і кожне таке підвищення і зниження швидкості обертання вентилятора веде до скорочення ефективності.

Ефективність і характеристики мережі

Для того щоб полегшити вибір вентилятора, можна побудувати кілька можливих характеристик мережі на графіку вентиляторів, а потім подивитися, між якими характеристиками працює певний тип вентилятора. Якщо пронумерувати характеристики мережі від 0 до 10, вентилятор буде вільно дути ( максимальна витрата повітря) на лінії 10, і захлинеться (нульовий витрата) на лінії 0. Це означає, що вентилятор на лінії системи 4 виробляє 40% від вільного витрати.

Малюнок 32. Характеристики мережі (0-10) на графіку вентилятора

Ефективність вентилятора вздовж всієї характеристики мережі залишається незмінною.

Вентилятори з загнутими назад лопатками часто мають більш високу ефективність, Ніж вентилятори з загнутими вперед лопатками. Але більш високий рівень ефективності цих вентиляторів можна досягти лише на обмеженій ділянці, де характеристика мережі представлена \u200b\u200bменшою витратою при заданому тиску, ніж у вентиляторів із загнутими вперед лопатками.

Щоб отримати витрата аналогічний тому, що у вентиляторів із загнутими вперед лопатками, і зберегти при цьому високий рівень ефективності, потрібно вибрати вентилятор із заломленими назад лопатками більшого розміру.

Малюнок 33. Значення ефективності для аналогічних розмірів відцентрових вентиляторів з лопатками, загнутими назад і загнутими вперед, відповідно

3.9. Аеродинамічні характеристики вентиляторів

3.9.1. Загальні відомості про аеродинамічні характеристики

Аеродинамічній характеристикою вентилятора називається графічна залежність междуосновнимі параметрами, визначальними

роботу вентилятора, - повного тиску, потужності і ККД від продуктивності при постійному значенні частоти обертання робочого колеса.

Розрахункові методи визначення параметрів роботи вентилятора

не дозволяють отримати досить точні аеродинамічні характе

ристики, тому побудова їх виконується на основі даних аеро

динамічних випробувань, проведених в лабораторних умовах. Результати досліджень вентилятора при певному числі оборотів робочого колеса можуть бути перераховані на інші режими роботи, а

також використовуватися для побудови характеристик вентиляторів, гео

метрично подібних випробуваної конструкції.

Розрізняють два види аеродинамічних характеристик: розмірні

і безрозмірні.

Розмірні аеродинамічні характеристики вентилятора

(Рис. 3.42) представляють залежності повного P V статичного P SV і

(Або) динамічного P dV тисків, що розвиваються вентилятором, потреб-

неушкодженої потужності N повного і статичного S ККД від продуктивності Q при певній щільності газу перед входом в вентилятор і постійній частоті обертання його робочого колеса.

При побудові характеристики потужності вентилятора N Q поті

ри потужності в підшипниках і передачі не враховуються, так як спосіб з'єднання робочого колеса з двигуном визначається в кожному кон-

конкретного випадку

Для вентиляторів загального призначення аеродинамічні характеристики відповідають роботі на повітрі при нормальних умовах (щільність 1,2 кг / м3, барометричний тиск 101,34 кПа, температу-

ра плюс 20 ° С і відносна вологість 50%). Якщо вентилятори перед-

призначені для переміщення повітря і газу, які мають щільність,

відрізняється від 1,2 кг / м3, то на графіках наводяться додаткові шкали для величин P V P SV N, відповідні дійсної щільності переміщуваного середовища.

Безрозмірні аеродинамічні характеристики представляють

собою графіки залежності коефіцієнтів повного і статічес

114 Генеральний спонсор -

Навчальна бібліотека АВОК Північно-Захід

Мал. 3.42. Аеродинамічна характеристика вентилятора

кого S тисків, потужності повного і статичного S ККД від коефіцієнта продуктивності (рис. 3.43). При цьому на гра-

фіках повинні вказуватися значення швидкохідності вентилятора діаметр D робочого колеса і частота обертання при яких підлозі

чена характеристика

Безрозмірні характеристики використовуються для розрахунку розмірних параметрів і для порівняння вентиляторів різних типів. приклад

такого порівняння наведено на рис. 3.44.

Безрозмірні параметри вентиляторів входять в область, ограни-

ченную коефіцієнтом продуктивності \u003d 0 3 і коефіцієнтом

повного тиску \u003d 0 8. Аналіз наведених характеристик позволя-

ет зробити ряд практичних висновків

– осевиевентіляториявляютсясамиміслабонапорнимі, ноімеютнаібольшіе повні ККД серед розглянутих типів вентиляторів;

Навчальна бібліотека АВОК Північно-Захід

Мал. 3.43. Безрозмірна аеродинамічна характеристика вентилятора

Мал. 3.44. Безрозмірні аеродинамічні характеристики вентиляторів

різних типів

I - осьові; II - радіальні; III - діаметральні

Навчальна бібліотека АВОК Північно-Захід

Мал. 3.45. Аеродинамічна характеристика вентилятора в логарифмічному масштабі

при різних частотах обертання

– радіальні вентилятори займають проміжну область по дав-

лению і ККД;

– діаметральні вентилятори мають найбільші коефіцієнти

тиску, що досягають значень 6 8, так як потоку повідомляється

енергія двічі, при вході в колесо і при виході з нього, проте

мають найменші значення повного ККД.

У вентиляторів загального призначення, призначених для роботи

з приєднується до них мережею, заробочу ділянку характеристи-

ки повинна прийматися та її частина, на якій значення повного ККД

0,9 (тут - максимальне значення повного ККД). режим

роботи вентилятора, який відповідає максимальному ККД, є оптимальним. Робоча ділянка характеристики повинен також задовольняти умові забезпечення стійкої роботи вентилятора.

Навчальна бібліотека АВОК Північно-Захід

При підборі вентиляторів зазвичай використовуються аеродінамічес-

кі характеристики серійно виготовляються вентиляторів, построен-

ні для робочого ділянки одного певного типорозміру і охоплюють різні режими роботи, тобто відповідні різної

частоті обертання (рис. 3.45). На графік залежності P V Q наносяться

лінії постійних ККД потужності N вказані окружна швидкість і

частота обертів. При побудові таких характеристик зазвичай ізоб-

ражается частина кривої P V Q в інтервалі \u003d (0,7 0,8). для удобс-

тва підбору вентиляторів характеристики побудовані в логарифмічному масштабі. Особливостями таких характеристик є відсутність нульових значень P V і Q і те, що параболічні криві представлені

прямими лініями. У додатку 1 наведені такі аеродинамічні

характеристики радіальних вентиляторів типу ВР-86-77.

Частота обертання для кривих P V Q приймається кратною 50, 100

або 200 об / хв (в залежності від розмірів вентилятора). Додатково до них наводяться криві, відповідні числу оборотів стан-

дротяні асинхронних електродвигунів, використовуваних в конструкції

вентилятора. Цими кривими користуються в тих випадках, коли робоче

колесо безпосередньо пов'язане з валом електродвигуна

Перерахунок аеродинамічних характеристик вентиляторів на

інші частоти обертання, діаметри робочих коліс D і щільності пе

ремещаться газу проводиться із залежностей

Аеродинамічні характеристики вентиляторів визначаються на спеціальних стендах згідно ГОСТ 10921-90 «Вентилятори радіальні та осьові» (зарубіжний аналог -ISO 5801 «Industrial fans. Performance testing using standardized airways »).

У цих документах строго регламентовані геометричні параметри стендів, що забезпечують певні умови входу (рівномірний профіль швидкості і відсутність закрутки) в вентилятор і виходу потоку з нього, а також положення вимірювальних перетинів і процедура обробки параметрів.

Існують чотири основних типи стендів, конфігурація яких відповідає різному розташуванню вентилятора в мережі. Не заглиблюючись в подробиці необхідно мати на увазі, що аеродинамічні характеристики одного і того ж вентилятора, отримані на різних стендах, можуть незначно відрізнятися один від одного. Стенд для випробувань є мережею для вентилятора. Процедура ж визначення аеродинамічних характеристик вентилятора полягає у вимірюванні продуктивності вентилятора при різній опорі мережі, при цьому повний тиск вентилятора одно аеродинамічному опору мережі плюс динамічний тиск на виході з стенду (вентилятора).

Аеродинамічні характеристики вентилятора зазвичай включають в себе:

Криву повного тискуP V ( L ) ;

криву потужностіN ( L ) або повного ККД вентилятора? ( L ) ;

Криву (або шкалу) динамічного тиску вентилятораP dV ( L ) або криву статичного тиску вентилятораP SV ( L ).

Якщо приведена крива повного тискуP V ( L ) , а статичного не приведена, то статичний тиск вентилятора знаходиться за формулоюP SV = P V – P dV . У ряді випадків наводиться тільки крива статичного тиску вентилятора, наприклад у канальних вентиляторів в квадратних або прямокутних корпусах, дахових радіальних вентиляторів. В цьому випадку повний тиск близько до статичному тиску і за повне можна приймати статичний тиск.

При підборі вентилятора необхідно керуватися наступним: зона робочих режимів вентилятора повинна знаходитися в зоні максимальної ефективності вентилятора і бути за межами зривного режиму вентилятора.

Існують три основні види аеродинамічних характеристик вентиляторів (Див. Рисунок):

Спадаюча крива повного тиску (рис. А);

Крива повного тиску зі зворотним схилом (рис. 6);

Крива повного тиску з розривом характеристики (рис. В).

Відповідно до ГОСТ 10616-90 робоча зона аеродинамічній характеристики вентилятора повинна бути обмежена діапазоном производительностей, в якому повний ККД вентилятора становить не менше 0,9 від максимального ККД (рис. А). Саме в такому вигляді наведені аеродинамічні характеристики вентиляторів в каталогах більшості виробників. Однак в цьому випадку втрачаються режими максимальної продуктивності, при яких можлива робота вентилятора, хоча і з дещо меншою ефективністю.

У каталогах деяких зарубіжних, а останнім часом і вітчизняних виробників наводиться крива повного тискуP V ( L ) від режиму L = 0 до режиму максимальної продуктивностіL max (p SV \u003d 0). Якщо не наведені крива потужностіN (L), ні крива повного (статичного) ККД? (L ), То вибрати робочу зону вкрай важко. В цьому випадку для оцінки можна приймати, що режим максимального повного ККД має місце приблизно на 2/3 максимальної продуктивності вентилятораL МАХ . Слід уникати вибору робочого режиму на зростаючому ділянці кривої повного тиску лівіше точки А (рис. 6) і лівіше зривного режиму (точка А на рис. В), т. К. За певних умов можуть виникнути зривні режими вентилятора, помпаж, вібрації і навіть поступове руйнування конструкції. З метою забезпечення певного запасу до зриву область робочих режимів в обох випадках повинна бути обмежена зліва точкою А ', яка утворюється перетином параболи мережі р з \u003dp vmax (L / L MAX) 2 / k C c характеристикою вентилятора. коефіцієнт запасуk C можна приймати рівним 1,2-1,5 (великі значення, якщо зрив надає більший силовий вплив на конструкцію вентилятора).

При підборі вентиляторів по аеродинамічним характеристикам, наведеним в каталогах, необхідно звертати увагу на наступне:

Чи є зазначена в характеристиках потужність споживаної вентилятором або ж це потужність, споживана електродвигуном вентилятора з мережі;

Чи має електродвигун, комплектує вентилятор, запас потужності на пускові струми, низькі температури переміщуваного середовища.

Ці параметри визначають ефективність вентилятора, його аеродинамічні характеристики і працездатність електродвигуна при низьких температурах переміщуваного повітря. Наприклад, якщо електродвигун не має запасу потужності (канальні вентилятори із зовнішнім ротором), прямий перерахунок тиску на знижену температуру може не дати очікуваних результатів, т. К. Через збільшення споживаної потужності електродвигун може «скинути» обороти.

При аналізі аеродинамічних характеристик осьових вентіляторовнеобходімо мати на увазі таку обставину. У вітчизняній практиці в ряді випадків, наприклад, коли електродвигун розташований перед колесом, а втулка колеса виходить за межі корпусу в осьовому напрямку, динамічний тиск підраховується по швидкості виходу потоку, визначеної за захоплюваної лопатками площі (повна площа, обчислена за діаметром колеса, за винятком площі, займаної втулкою колеса).

У зарубіжних каталогах динамічний тиск осьових вентиляторів визначається по повній площі, т. Е. По площі захоплюваної колесом. Різниця в статичних тисках, встановлених за цими методами, починає помітно позначатися при відносному діаметрі втулкиv \u003e 0,4 \u200b\u200b(відношення діаметра втулки до діаметру вентилятора). Якщо не враховувати цю обставину, то підібраний вентилятор може не дати очікуваний витрати в даній мережі.

Вентилятори загального призначення застосовують для роботи на чистому повітрі, температура якого менше 80 градусів. Для переміщення більш гарячого повітря призначені спеціальні термостійкі вентилятори. Для роботи в агресивних і вибухонебезпечних середовищах випускають спеціальні антикорозійні і вибухобезпечні вентилятори. Кожух і деталі антикорозійного вентилятора виконані з матеріалів, які не беруть хімічну реакцію з корозійними речовинами переміщуваного газу. Вибухобезпечне виконання виключає ймовірність іскроутворення всередині корпусу (кожуха) вентилятора і підвищеного нагрівання його частин під час роботи. Для переміщення запиленого повітря застосовують спеціальні пилові вентилятори. Розміри вентиляторів характеризуються номером, який позначає діаметр робочого колеса вентилятора, виражений в дециметрах.

За принципом дії вентилятори поділяються на відцентрові (радіальні) і осьові. Відцентрові вентилятори низького тиску створюють повний тиск до 1000 Па; вентилятори середнього тиску - до 3000 Па; і вентилятори високого тиску розвивають тиск от 3000 Па до 15000 Па.

Відцентрові вентилятори виготовляють з дисковим і бездисковий робочим колесом:

Лопатки робочого колеса кріпляться між двома дисками. Передній диск - у вигляді кільця, задній - суцільний. Лопаті-лопатки бездискового колеса кріпляться до маточини. Спіральний кожух відцентрового вентилятора встановлюють на самостійних опорах, або на станині, спільної з електродвигуном.

Осьові вентилятори характеризуються великою продуктивністю, але низьким тиском, тому широко застосовуються в загальнообмінної вентиляції для переміщення великих обсягів повітря при низькому тиску. Якщо робоче колесо осьового вентилятора складається з симетричних лопаток, то вентилятор є реверсивним.

Схема осьового вентилятора:

Вентилятори дахові виготовляються осьові і радіальні; встановлюються на дахах, на бесчердачная перекритті будівель. Робоче колесо і осьового, і радіального дахового вентилятора обертається в горизонтальній площині. Схеми роботи осьового і радіального (відцентрового) дахових вентиляторівв:

Осьові вентилятори на даху застосовують для загальнообмінної витяжної вентиляції без мережі повітроводів. Радіальні вентилятори на даху розвивають вищі тиску, тому можуть працювати як без мережі, так і з мережею підключених до них повітропроводів.

Підбір вентилятора по аеродинамічних характеристик.

Для кожної вентиляційної системи, аспіраційної або пневмотранспортной установки вентилятор підбирають індивідуально, використовуючи графіки аеродинамічних характеристик декількох вентиляторів. За тиском і витраті повітря на кожному графіку знаходять робочу точку, яка визначає коефіцієнт корисної дії і частоту обертання робочого колеса вентилятора. Порівнюючи положення робочої точки на різних характеристиках, вибирають той вентилятор, який дає найбільший ККД при заданих значеннях тиску і витрати повітря.

Приклад. Розрахунок вентиляційної установки показав загальні втрати тиску в системі Нс \u003d 2000 Па при необхідному витраті повітряQз \u003d 6000 м³ / год. Підібрати вентилятор, здатний подолати цей опір мережі і забезпечити необхідну продуктивність.

Для підбору вентилятора його розрахункове тиск приймається з коефіцієнтом запасуk=1,1:

нв \u003d kHc; Нв \u003d 1,1 · 2000 \u003d 2200 (Па).

Витрата повітря розрахований з урахуванням всіх непродуктивних підсосів.Qв \u003d Qз \u003d 6000 (м³ / год). Розглянемо аеродинамічні характеристики двох близьких номерів вентиляторів, в діапазон робочих значень яких потрапляють значення розрахункового тиску і витрати повітря проектованої вентиляційної установки:

Аеродинамічна характеристика вентилятора 1 і вентилятора 2.

На перетині величин Рv\u003d 2200 Па і Q\u003d 6000 м³ / год вказуємо робочу точку. Найбільший коефіцієнт корисної дії визначається на характеристиці вентилятора 2: ккд \u003d 0,54; частота обертання робочого колесаn\u003d 2280 об / хв; окружна швидкість краю колесаu~ 42 м / сек.

Окружна швидкість робочого колеса 1-го вентилятора (u~ 38 м / сек) значно менше, значить, будуть менше створювані цим вентилятором шум і вібрація, вище експлуатаційна надійність установки. Іноді перевага віддається більш тихохідного вентилятора. Але робочий коефіцієнт корисної дії вентилятора повинен бути не нижче 0,9 його максимального кКД. Порівняємо ще дві аеродинамічні характеристики, які підходять для вибору вентилятора до тієї ж вентиляційної установки:

Аеродинамічні характеристики вентилятора 3 і вентилятора 4.

Коефіцієнт корисної дії вентилятора 4 близький до максимального (0,59). Частота обертання його робочого колесаn\u003d 2250 об / хв. Ккд 3-го вентилятора трохи нижче (0,575), але і частота обертання робочого колеса істотно менше:n\u003d 1700 об / хв. При невеликій різниці коефіцієнтів корисної дії 3-й вентилятор краще. Якщо розрахунок потужності приводу і електродвигуна покаже близькі результати для обох вентиляторів, слід вибрати вентилятор 3.

Розрахунок потужності, необхідної для приводу вентилятора.

Потужність, яка потрібна для приводу вентилятора, залежить від створюваного ним тискуHв (Па), переміщуваного об'єму повітряQв (м³ / сек) і коефіцієнта корисної дії ККД:

Nв \u003d Hв · Qв / 1000 · ккд (кВт); Нв \u003d 2200 Па; Qв \u003d 6000/3600 \u003d 1,67 м³ / сек.

Коефіцієнти корисної дії попередньо підібраних по аеродинамічних характеристик вентиляторів 1, 2, 3 і 4 відповідно: 0,49; 0,54; 0,575; 0,59.

Підставляючи величину тиску, витрати і ккд в формулу розрахунку, отримаємо наступні значення потужності для приводу кожного вентилятора: 7,48 кВт, 6,8 кВт, 6,37 кВт, 6,22 кВт.

Розрахунок потужності електродвигуна для приводу вентилятора.

Потужність електродвигуна залежить від виду її передачі з валу двигуна на вал вентилятора, і враховується в розрахунку відповідним коефіцієнтом (kпер). Ні втрат потужності при безпосередній посадці робочого колеса вентилятора на вал електродвигуна, т. Е. Ккд такої передачі дорівнює 1. Ккд з'єднання валів вентилятора і електродвигуна за допомогою муфти 0,98. Для досягнення необхідної частоти обертання робочого колеса вентилятора застосовуємо кліноременниє передачу, коефіцієнт корисної дії якої 0,95. Втрати в підшипниках враховуються коефіцієнтомkп \u003d 0,98. За формулою розрахунку потужності електродвигуна:

Nел \u003d Nв / kпер · kп

отримаємо такі потужності: 8,0 кВт; 7,3 кВт; 6,8 кВт; 6,7 кВт.

Встановлену потужність електродвигуна приймають з коефіцієнтом запасуkз \u003d 1,15 для двигунів потужністю менше 5 кВт; для двигунів більше 5 кВтkз \u003d 1,1:

Nу \u003d kз · Nел.

З урахуванням коефіцієнта запасуkз \u003d 1,1 остаточна потужність електродвигунів для 1-го і 2-го вентиляторів складе 8,8 кВт і 8 кВт; для 3-го і 4-го 7,5 кВт і 7,4 кВт. Перші два вентилятора довелося б комплектувати двигуном 11 кВт, для будь-якого вентилятора з другої пари достатньо потужності електродвигуна 7,5 кВт. Вибираємо вентилятор 3: як менш енергоємний, ніж типорозміри 1 або 2; і як більш тихохідний і експлуатаціоннонадёжний в порівнянні з вентилятором 4.

Номери вентиляторів і графіки аеродинамічних характеристик в прикладі підбору вентилятора прийняті умовно, і не відносяться до будь-якої конкретної марки і типорозміру. (А могли б.)

Розрахунок діаметрів шківів клиноремінною приводу вентилятора.

Кліноременниє передача дозволяє підібрати потрібну частоту обертання робочого колеса за допомогою установки на вал двигуна і приводний вал вентилятора шківів різного діаметру. Визначається передавальне відношення частоти обертання валу електродвигуна до частоти обертання робочого колеса вентилятора:nе/ nв.

Шківи клиноремінною передачі підбираються так, щоб відношення діаметра приводного шківа вентилятора до діаметру шківа на валу електродвигуна відповідало відношенню частот обертання:

Dв/ Dе= nе/ nв

Відношення діаметра веденого шківа до діаметра ведучого шківа називається передавальним числом пасової передачі.

Приклад. Підібрати шківи для клиноремінною передачі вентилятора з частотою обертання робочого колеса 1780 об / хв, з приводом від електродвигуна потужністю 7,5 кВт і частотою обертання 1440 об / хв. Передавальне відношення передачі:

nе/ nв=1440/1780=0,8

Необхідну частоту обертання робочого колеса забезпечить наступна комплектація: шків на вентиляторі діаметром 180 мм , Шків на електродвигуні діаметром 224 мм.

Схеми клиноремінною передачі вентилятора, що підвищує і понижувальної частоту обертання робочого колеса:

Вентилятори - пристрої, призначені для створення повітряного (в загальному випадку, газового) потоку. Основне завдання, яке вирішують із застосуванням цих пристроїв в обладнанні для вентиляції, кондиціонування та підготовки повітря - створення в системі повітропроводів умов для переміщення повітряних мас від точок забору до точок викиду або споживачів.

Для ефективної роботи обладнання повітряний потік, створюваний вентилятором повинен подолати опір системи повітропроводів, обумовлене поворотами магістралей, зміною їх перетину, появою турбулентності та іншими факторами.

В результаті має місце перепад тиску, який є одним з найважливіших характеристичних показників, що впливають на вибір вентилятора (крім нього основну роль грають продуктивність, потужність, рівень шуму і т.д.). Залежать ці характеристики, перш за все, від конструкції пристроїв і використовуваних принципів роботи.

Всі безліч конструкцій вентиляторів поділяють на кілька основних типів:

• Радіальні (відцентрові);
• Осьові (аксіальні);
• Діаметральні (тангенціальні);
• діагональні;
• Компактні (кулери)

Відцентрові (радіальні) вентилятори

У пристроях цього типу відбувається всмоктування повітря по осі робочого колеса і викид його під дією відцентрових сил, що розвиваються в зоні його лопатей, в радіальному напрямку. Використання відцентрових сил дозволять використовувати такі пристрої в випадках, коли потрібна висока тиск.

Характеристики радіальних вентиляторів в значній мірі залежать від конструкції робочого колеса і форми лопатей (лопаток).

За цією ознакою крильчатки радіальних вентиляторів поділяють на пристрої з лопатками:

• загнутими назад;
• прямими, в тому числі, відхиленими;
• загнутими вперед.

На малюнку спрощено показані типи крильчаток (робоче напрямок обертання коліс позначено стрілками).

Робочі колеса з загнутими назад лопатями

Для такої крильчатки (B на малюнку) характерна значна залежність продуктивності від тиску. Відповідно, радіальні вентилятори такого типу виявляються ефективні при роботі на висхідній (лівої) гілки характеристики. При їх використанні в такому режимі досягається рівень ефективності до 80%. При цьому геометрія лопаток дозволяє домогтися низького рівня робочого шуму.

Основний недолік таких пристроїв - налипання знаходяться в повітрі частинок на поверхні лопатей. Тому такі вентилятори не рекомендується застосовувати для забруднених середовищ.

Робочі колеса з прямими лопатками

У таких крильчатки (форма R на малюнку) усунена небезпека забруднення поверхні містяться в повітрі домішками. Такі пристрої демонструють ефективність до 55%. При використанні прямих відхилених назад лопатей характеристики наближаються до показників пристроїв із заломленими назад лопатками (досягається ефективність до 70%).

Крильчатки з загнутими вперед лопатями

Для вентиляторів, які використовують таку конструкцію (F на малюнку) вплив зміни тиску на повітряний потік незначно.

На відміну від крильчаток з загнутими назад лопатями найбільша ефективність таких робочих коліс досягається при роботі на правій (низхідній) гілки характеристики, при цьому її рівень становить до 60%. Відповідно, при інших рівних, вентилятор з крильчаткою типу F виграє у пристроїв, забезпечених крильчаткою, за розмірами робочого колеса і загальним габаритними показниками.

Осьові (аксіальні) вентилятори

Для таких пристроїв і вхідний і вихідний повітряний потоки спрямовані паралельно осі обертання крильчатки вентилятора.

Головним недоліком таких пристроїв є низька ефективність при використанні варіанту установки з вільним обертанням.

Значне підвищення ефективності досягається при укладанні вентилятора в циліндричний корпус. Існують і інші методи поліпшення характеристик, наприклад, розміщення безпосередньо за робочим колесом направляючих лопастей. Такі заходи дозволяють домогтися ефективності осьових вентиляторів в 75% без використання направляючих лопастей і навіть 85% при їх установці.

діагональні вентилятори

При осьовому повітряному потоці неможливо створити значний рівень еквівалентного тиску. Домогтися збільшення статичного тиску дозволяє використання для створення повітряного потоку додаткових сил, наприклад, відцентрових, які діють в радіальних вентиляторах.

Діагональні вентилятори є своєрідним гібридом осьових і радіальних пристроїв. У них всмоктування повітря здійснюється в напрямку, що збігається з віссю обертання. За рахунок конструкції і розташування лопатей робочого колеса досягається відхилення повітряного потоку на 45 градусів.

Таким чином, в русі повітряних мас з'являється радіальна складова швидкості. Це дозволяє домогтися збільшення тиску за рахунок дії відцентрових сил. Ефективність діагональних пристроїв може складати до 80%.

діаметральні вентилятори

У пристроях цього типу потік повітря завжди спрямований по дотичній до робочого колеса.

Це дозволяє добитися значної продуктивності навіть при малих діаметрах крильчатки. Завдяки таким особливостям діаметральні пристрої набули поширення в компактних установках, таких як повітряні завіси.

Ефективність вентиляторів, що використовують цей принцип дії, досягає рівня в 65%.

Аеродинамічна характеристика вентилятора

Аеродинамічна характеристика відображає залежність витрати (продуктивності) вентилятора від тиску.

На ній знаходиться робоча точка, що показує актуальний витрата при певному рівні тиску в систем.

характеристика мережі

Мережа повітроводів при різних значеннях витрати надає різний опір руху повітря. Саме цей опір визначає тиск в системі. Відображається ця залежність характеристикою мережі.

При побудові аеродинамічній характеристики вентилятора і характеристики мережі в єдиній систем координат робоча точка вентилятора знаходиться на їх перетині.

Розрахунок характеристики мережі

Для побудови пропускної здатності мережі використовується залежність

У цій формулі:

• dP - тиск вентилятора, Па;
• q - витрата повітря, куб.м / год або л / хв;
• k - постійний коефіцієнт.

Характеристика мережі будується наступним чином.

1. На аеродинамічну характеристику наноситься перша точка, відповідна робочій точці вентилятора. Наприклад, працює при тиску 250 Па, створюючи повітряний потік 5000 куб.м / год. (Точка 1 на малюнку).
2. За формулою визначається коефіцієнт kk \u003d dP / q2Для розглянутого прикладу його величина складе 0.00001.
3. Довільно обираються кілька відхилень тиску, для яких перераховується расход.К наприклад, при відхилення тиску -100 Па (результуюча величина 150 Па) і +100 Па (значення 350 Па), розрахований за формулою витрата повітря складе 3162 і 516 куб.м / год відповідно.

Отримані точки наносяться на графік (2 і 3 на малюнку) і з'єднуються плавною кривою.

Кожному значенню опору мережі повітропроводів відповідає власна характеристика мережі. Будуються вони аналогічним чином.

В результаті, при збереженні швидкості обертання вентилятора, робоча точка зміщується по аеродинамічній характеристиці. При збільшенні опору робоча точка з положення 1 зміщується в положення 2, що викликає зниження витрати повітря. Навпаки, при зменшенні опору (перехід в точку 3 а лінії С) витрата повітря збільшиться.

Таким чином, відхилення реального опору системи повітропроводів від розрахункового призводить до невідповідності величини повітряного потоку проектним значенням, що може негативно позначитися на експлуатаційних показниках системи в цілому. Головна небезпека такого відхилення полягає в неможливості для вентиляційних систем ефективно виконувати покладені на них завдання.

Компенсувати відхилення витрати повітря від розрахункового можна за рахунок зміни швидкості обертання вентилятора. При цьому виходить нова робоча точка, що лежить на перетині характеристики мережі і тієї аеродинамічній характеристики з сімейства, яка відповідає новій швидкості обертання.

Відповідно, при підвищенні або зменшенні опору потрібно відрегулювати швидкість обертання таким чином, щоб робоча точка перемістилася в положення 4 або 5 відповідно.

У цьому випадку спостерігається відхилення тиску від розрахункової характеристики мережі (величина змін відображена на малюнку).

На практиці появи таких відхилень говорить про те, що режим роботи вентилятора відрізняється від того, який був розрахований з міркувань максимальної ефективності. Тобто регулювання швидкості як в сторону збільшення, так і в бік зниження веде до втрати ефективності роботи вентилятора і системи в цілому.

Залежність ефективності вентиляторів від пропускної здатності мережі

Для спрощення вибору вентилятора на його аеродинамічні характеристики будують кілька характеристик мережі. Найчастіше використовуються 10 ліній, номери яких задовольняють умові

L \u003d (dPd / dP) 1/2

• L - номер характеристики мережі;
• dPd - динамічний тиск, Па;
• dP - величина загального тиску.

На практиці це означає, що в робочій точці на кожній з побудованих ліній повітряний потік вентилятора становить відповідну величину від максимальної. Для лінії 5 - це 50%, для лінії 10 - 100% (вентилятор вільно дме).

При цьому ефективність вентилятора, яка визначається співвідношенням

• dP - загальний тиск, Па;
• q - витрата повітря, куб.м / год;
• P - потужність, Вт

може залишатися незмінною.

В цьому відношенні інтерес представляє порівняння ефективності радіальних вентиляторів з загнутими назад і вперед лопатями робочого колеса. Для перших максимальне значення цього показника нерідко виявляється вище, ніж для других. Однак, таке співвідношення зберігається тільки при роботі в області пропускної здатності мережі, відповідним меншому витраті при заданому значенні тиску.

Як видно з малюнка, при високих рівнях витрати повітря для отримання рівної ефективності вентиляторів з загнутими назад лопатками будуть потрібні більший діаметр робочого колеса.

Аеродинамічні втрати в мережі та правила монтажу вентиляторів

Технічні характеристики вентиляторів відповідають зазначеним виробником у технічній документації в тому випадку, якщо виконуються вимоги по їх установці.

Основним з них є монтаж вентилятора на прямій ділянці воздуховода, причому його довжина повинна складати не менше одного і трьох діаметрів вентилятора з боку всмоктування і нагнітання відповідно.

Порушення цього правила веде до збільшення динамічних втрат, і, як наслідок, до зростання перепаду тиску. При збільшенні такого перепаду витрата повітря може значно зменшиться, в порівнянні з розрахунковими значеннями.

На рівень динамічних втрат, продуктивність і ефективність впливає безліч факторів. Відповідно, при установці вентиляторів необхідно виконувати і інші вимоги.

З боку всмоктування:

• вентилятор встановлюють на відстані не менше 0.75 діаметра до найближчої стіни;
• перетин вхідного воздуховода не повинно відрізнятися від діаметра вхідного отвору більш ніж на +12 і -8%;
• довжина воздуховода з боку забору повітря повинна бути більше 1.0 діаметра вентилятора;
• наявність перешкод для проходження повітряного потоку (демпферів, відгалужень і ін.) є неприпустимим.

З боку нагнітання:

• зміна поперечного перерізу воздуховода не повинно перевищувати 15% і 7% в сторону зменшення і збільшення відповідно;
• довжина прямолінійного ділянки трубопроводу на виході повинна становити не менше 3-х діаметрів вентилятора;
• для зменшення опору не рекомендується використовувати відводи під кутом 90 градусів (при необхідності повороту магістралі їх слід отримати з двох відводів по 45 градусів).

Вимоги до питомої потужності вентиляторів

Високі показники енергоефективності - одне з головних вимог, яке застосовується в європейських країнах до всього обладнання, в тому числі, і до систем вентиляції будівель. Відповідно до цього Шведським інститутом внутрішнього клімату (Svenska Inneklimatinsitutet) була розроблена концепція інтегральної оцінки ефективності для вентиляційного устаткування, Заснована на так званій питомої потужності вентиляторів.

Під цим показником розуміється відношення загальної енергоефективності всіх вхідних в систему вентиляторів до сумарного повітряному потоку в вентиляційних каналах будівлі. Чим нижче отримане в результаті значення, тим ефективність обладнання вище.

Така оцінка лягла в основу рекомендацій по покупці і установці вентиляційних систем для різних секторів і галузей. Так для комунальних будівель рекомендоване значення не повинно перевищувати 1.5 при встановленні нових систем і 2.0 для обладнання після ремонту.