Лекция № 7 Центробежные вентиляторы План

7.1 Основные термины и определения

7.2 Классификация вентиляторов

7.3 Компоновочные схемы

7.4 Назначение и область применения вентиляторов

7.1 Основные термины и определения

Центробежными вентиляторами называют машины для перемещения чистых газов и смесей газов с мелкими твердыми материалами, имеющие степень повышения давления не более 1,15 при плотности потока 1,2 кг/м³. Характерным признаком центробежного вентилятора является повышение давления за счет работы центробежной силы газа, движущегося в рабочем колесе от центра к периферии.

При незначительном повышении давления газа изменением его термодинамического состояния можно пренебрегать. Поэтому к центробежным вентиляторам применима теория машины для несжимаемой среды.

Стандартом установлены следующие термины:

• вентилятор - агрегат, состоящий из корпуса, ротора, направляющих, спрямляющих аппаратов с присоединенными к ним коллектором и входной коробкой;

• вентиляторная установка - вентилятор или два вентилятора с присоединенными к ним входным и выходным элементами воздушных потоков, подводящими и отводящими каналами, диффузорами.

• подача вентилятора Q - количество воздуха, проникающего в единицу времени через живое сечение входа в вентилятор, м³/с.

• номинальная подача вентилятора Q_ном - подача в режиме максимального статического КПД, м³/с.

• полное давление вентилятора P_V - разность полных давлений газа при выходе из вентилятора и перед входом в него, Па.

• статическое давление вентилятора P_SV - разность между полным давлением вентилятора и динамическим давлением за ним, Па.

• номинальное статическое давление вентилятора P_SVном - статическое давление вентилятора в режиме максимального статического КПД, Па.

• полезная мощность N - полное приращение удельной энергии в единицу времени, получаемой потоком воздуха в вентиляторе, кВт,

, (7.1)

где β - коэффициент сжимаемости воздуха в вентиляторе (β = 1,01 - 1,07).

• потребляемая мощность N_B - мощность на валу вентилятора, кВт.

Центробежные вентиляторы широко распространены в промышленности и коммунальном хозяйстве для вентиляции зданий, отсасывания вредных веществ в технологических процессах.

В теплоэнергетических установках центробежные вентиляторы применяются для подачи воздуха в топочные камеры котлов, перемещения топливных смесей в системах пылеприготовления, отсасывания дымовых газов и транспортирования их в атмосферу.

7.2 Классификация вентиляторов

В литературе не существует единой общепринятой классификации центробежных вентиляторов. Однако вентиляторы могут быть классифицированы по ряду признакам: быстроходности, создаваемому давлению, компоновочной схеме, типу привода, назначению и т.д.

По быстроходности вентиляторы могут быть разделены на вентиляторы малой (N_y = 11 30), средней (N_y = 30 60) и большой (N_y = 6081) быстроходности.

Вентиляторы малой быстроходности. Имеют малые диаметры входа, небольшую ширину колеса, малую ширину и раскрытие спирального корпуса. Лопатки рабочего колеса могут быть загнуты по направлению его вращения и против этого направления. Чем ниже быстроходность вентилятора, тем меньше форма лопатки влияет на его аэродинамическую характеристику. Максимальный КПД этих вентиляторов не превышает 0,8. Габаритность меняется в диапазоне D_y = 6 1,7.

Вентиляторы средней быстроходности. Значительно отличаются своими геометрическими и аэродинамическими параметрами. Среднюю быстроходность имеют вентиляторы с колесом барабанного типа и большим диаметром входа, у которых коэффициенты давления близки к максимально возможным (ψ ≈ 3). У этих вентиляторов достигнут максимальный КПД ή́_max ≈ 07,3.

Такую же быстроходность имеют вентиляторы с загнутыми назад лопатками и небольшими коэффициентами давления (ψ ≈ 1). Максимальный КПД этих вентиляторов может достигать 0,87. Габаритность вентиляторов средней быстроходности с большими и малыми коэффициентами ψ отличается почти в 2 раза.

Вентиляторы большой быстроходности. Имеют широкие рабочие колеса с небольшим числом лопаток, загнутых против направления вращения рабочего колеса. Коэффициенты давления ψ < 0,9. Эти вентиляторы могут иметь близкие к максимально возможным значения КПД ή́_max ≈ 0,9.

Заметим, что наибольшее число разработанных в последние годы вентиляторов имеет высокие значения КПД, быстроходность в диапазоне 40 - 80 и невысокие коэффициенты давления (0,6 < ψ < 0,9). Эти вентилятора относятся к классу высокоэкономичных машин и широко применяются в вентиляционных и технологических установках.

К классу вентиляторов принадлежат также и воздуходувные машины, обеспечивающие полное давление до 30 кПа (3000 кгс/см²).

Вентиляторы общего назначения по величине полного давления, создаваемого при номинальном режиме, подразделяют на вентиляторы низкого, среднего и высокого давления.

Вентиляторы низкого давления. Создают полное давление до 10 кПа (100 кгс/м²). К ним относятся вентиляторы средней и большой быстроходности, у которых рабочие колеса имеют широкие листовые лопатки. Максимальная окружная скорость таких колес не превышает 50 м/с. Вентиляторы низкого давления широко используют в вентиляционных санитарно-технических системах.

Вентиляторы среднего давления. Создают полное давление в диапазоне от 10 до 30 Па (100 … 300 кгс/м²). Эти вентиляторы имеют лопатки, загнутые как по направлению вращения колеса, так и против этого направления. Максимальная окружная скорость достигает 80 м/с. Вентиляторы применяют в вентиляционных и технологических установках различного назначения.

Вентиляторы высокого давления. Создают полное давление свыше 30 кПа (300 кгс/м²). Рабочие колеса вентиляторов высокого давления, как правило, имеют лопатки, загнутые назад, так как они более эффективны. Окружная скорость рабочих колес больше 80 м/с. Поэтому в случае широких колес (вентиляторы средней быстроходности) применяют профильные лопатки с плоским или слегка наклонным передним диском.

Полное давление свыше 10 кПа (1000 кгс/м²) может быть обеспечено вентиляторами малой быстроходности с узкими рабочими колесами, близкими по своим геометрическим параметрам к компрессорным. Их окружная скорость при соответствующем конструктивном исполнении может достигать 200 м/с. Такие вентиляторы находят применение в системах с небольшим расходом воздуха и большим сопротивлением: в фильтроочистительных установках, в системах пневмопочты, пневмоники и др.

Для обеспечения полных давлений, близких к 30 кПа (3000 кгс/м²), в некоторых случаях используют двухступенчатые вентиляторы или вентиляторные установки с двумя- тремя последовательно работающими вентиляторами. Такие, установки иногда называют воздуходувками.