22_nivV1

расчетный расход воздуха 3000 м3/час, давление 250 Па. Для уменьшения расхода воздуха в сети до 2000 м3/час применяется дросселирование. Сравнить мощность и коэффициент полезного действия до и после дросселирования.

Решение.

По каталогу Мовен выбираем номер, размер рабочего колеса и соответствующую характеристику вентилятора ВР-86-77 так, чтобы точка с заданными параметрами находилась как можно ближе к характеристике вентилятора и при этом к.п.д. имел максимальное значение. Для заданных параметров выбираем вентилятор ВР-86-77 №4 с диаметром рабочего колеса D=0,9Dном. Наносим точку с заданными параметрами на характеристику вентилятора и проводим через нее характеристику сети. Характеристики вентиляторов Мовен построены в логарифмических координатах и характеристика сети вырождается в прямую, параллельную линиям постоянных к.п.д. Поэтому через заданную точку проводим линию параллельную линиям постоянных к.п.д. и на пересечении характеристики сети и характеристики вентилятора при числе оборотов n=1380 об/мин получаем рабочую точку с параметрами: расход воздуха 3200 м3/час, давление 275 Па. Если в увеличении расхода воздуха в помещениях и производительности системы в целом нет необходимости, то для сохранения неизменного значения расхода изменяем характеристику вентиляционной сети, повышая потери давления в ней до 300 Па. Коэффициент полезного действия при этом будет наибольшим для данного вентилятора и равен 0,71. Потребляемая вентилятором мощность составит:

Установочная мощность Nу с учетом коэффициента полезного действия электродвигателя определяется по характеристике и состтавляет 0, 46 кВт.

Для уменьшения производительности системы вентиляции до 2000 м3/час применяется дросселирование. С этой целью необходимо увеличить потери давления в вентиляционной сети до 340 Па. Рабочая точка переместится при этом по характеристике вверх, параметры работы вентилятора в этой точке: расход воздуха 2000м3/час , давление 340 Па, к.п.д. 0,675, установочная мощность 0,41 кВт, потребляемая вентилятором мощность:

Таким образом при дросселировании уменьшается коэффициент полезного действия вентилятора и потребляемая им мощность.

10

Рис.2.5.1

Задача 2.6.

Для дутья в топке парового котла используется вентилятор, характеристика которого при n=960 об/мин представлена на рисунке. Давление, создаваемое вентилятором P=1000 Па. Для нормальной работы котла в топку следует подавать воздуха в полтора раза больше. Определить частоту вращения вала двигателя и его мощность, обеспечивающую требуемую производительность. Считать, что полный коэффициент полезного действия вентилятора остается неизменным. Характеристика сети

P=200+kL2.

Решение.

На характеристике вентилятора при давлении 1000 Па получаем рабочую точку А: расход

Определяем измененное значение расхода воздуха:

LВ =1,5LА =1,5 27000 = 40500 м3/час.

На характеристике сети находим новую рабочую точку В. Давление в этой точке 2000 Па. Через эту точку должна пройти характеристика вентилятора при искомой частоте вращения nx. Чтобы определить nx, предварительно проводим через точку В и начало координат параболу подобных режимов и находим точку пересечения С этой кривой с заданной характеристикой вентилятора. Определяем расход воздуха

LС = 30000 м3/час и давление PС = 950 Па. Применяя формулы пересчета получаем:

nх = n LВ = 960 40500 =1296 об/мин LС 30000

11

Задача 2.7.

Определить производительность, давление и мощность на валу вентилятора для транспортировки древесных опилок, если его производительность, давление и мощность на валу при стандартных условиях эксплуатации ( чистый воздух без примесей)

соответственно L=5000 м3/час , P=1300 Па, весовая концентрация опилок μ =0,25 и

μ =0,05 .

Коэффициент к’, зависящий от вида примесей принять равным 1,4 , к=1.

Решение.

Определяем давление, необходимое для перемещения в сети воздуха с механическими примесями:

Pсм = Pчист (1+ к' μ) =1300(1+1,4 0,25) =1755 Па

Подбираем по каталогу Мовен пылевой вентилятор среднего давления ВР 100-45-5 c числом оборотов n=2030 об/мин (стр. 72 каталога). Наносим на характеристику вентилятора точку с заданными параметрами, проводим через нее характеристику сети и на пересечении ее с характеристикой вентилятора при числе оборотов 2030 получаем рабочую точку с параметрами: расход воздуха L=5150 м3/час , давление P=1850 Па, коэффициент полезного действия 0,549, установочная мощность при перемещении чистого воздуха по характеристике 5,5 кВт.

Установочная мощность при перемещении опилок:

Nсм = Nчист (1+ кμ) = 5,5(1+1 0,25) = 6,88 кВт.

При работе этого вентилятора на чистом воздухе рабочая точка переместиться в точку С с параметрами: расход воздуха L=6000 м3/час , давление P=1800 Па, коэффициент полезного действия 0,531, установочная мощность при перемещении чистого воздуха по характеристике 6,4 кВт будет немного меньше, чем при перемещении опилок. Если

12

уменьшить число оборотов вентилятора до 1810 об/мин, то рабочая точка переместиться в точку Д с параметрами: расход воздуха L=5200 м3/час , давление P=1400 Па, коэффициент полезного действия 0,531, потребляемая вентилятором мощность при перемещении чистого воздуха по формуле:

При уменьшении концентрации опилок до 0,05 давление составит

Pсм =1300(1+1,4 0,05) =1391Па

ипри работе вентилятора с числом оборотов 1810 об/мин рабочая точка будет находиться

вточке Г с параметрами: расход воздуха L=5150 м3/час, давление P=1450 Па, коэффициент полезного действия 0,532, потребляемая вентилятором мощность при перемещении чистого воздуха по формуле:

при перемещении опилок

Nсм = 3,9(1+1 0,05)/0,95 = 4,31кВт.

Рис.2.7.1

Задача 2.8.

Воздух в количестве G=30000 кг/час нагревается в воздухонагревателе от 20 0С до 800С. Подобрать вентилятор и определить производительность, давление и мощность на валу вентилятора при установке его перед воздухонагревателем и за ним, если потери давления в системе при стандартных условиях (температура 200С) 800 Па.

Давление и мощность, потребляемые вентилятором прямо пропорциональны плотности перемещаемой среды. Потери давления в сети также пропорциональны плотности среды.

13

При изменении температуры воздуха изменяется его плотность. Проанализируем работу вентилятора при установке его перед вентилятором и за ним. Если в воздухонагреватель не поступает теплоноситель, то все параметры работы вентилятора: расход воздуха L, давление P, потребляемая мощность одинаковы независимо от места установки воздухонагревателя. При нагревании воздуха в воздухонагревателе плотность его уменьшается, причем, если воздухонагреватель установлен после вентилятора, то изменяется только характеристика сети, тогда как при установке воздухонагревателя до вентилятора изменяется одновременно характеристика вентилятора и вентиляционной сети. При наложении измененной характеристики сети (более пологая), вызванной изменением температуры, на характеристику вентилятора при установке его перед воздухонагревателем рабочая точка переместится вправо, при этом увеличится расход воздуха и потребляемая мощность, давление при этом снизится.

При наложении измененной характеристики сети на измененную характеристику вентилятора при установке его после воздухонагревателя, расход воздуха сохранится неизменным, но уменьшатся потребляемая мощность и давление.

Решение.

Определяем плотность воздуха, кг/м3, по формуле:

Вентилятор перед воздухонагревателем.

Определяем потери давления в вентиляционной сети при температуре 800С:

3600 0,773 1000

Вентилятор после воздухонагревателя. 14

На измененную характеристику сети наносим измененную характеристику вентилятора, давление при тех же значениях расхода уменьшится в 1,2 раза. Параметры рабочей точки Д: расход воздуха L = 26500 м3/час, давление P = 740 Па, коэффициент полезного действия ηв = 0,773 . Мощность, потребляемая вентилятором

15

Практическое занятие №3

Задача 3.1.

По заданной характеристике центробежного насоса Willo-TOP-S 65/1O с минимальным числом оборотов построить характеристику двух совместно

работающих соединенных параллельно одинаковых насосов, найти рабочую точку и определить параметры работы одного насоса ( подачу, напор, потребляемую мощность) при совместной работе и при отключении одного. Расход воды Q = 15 м3/час. Потери напора в сети вместе с динамическим давлением на выходе 5 м водяного столба.

Решение

При параллельном соединении одинаковых насосов напор, создаваемый каждым насосом одинаковый, а общая подача равна сумме подач насосов. Складывая значения подачи насосов (удваивая, так как используется два одинаковых насоса) при нескольких значениях напора строим характеристику двух совместно работающих параллельно соединенных одинаковых насосов. Определяем k:

k = QH2 = 1552 = 0,022 м/(м3/час)2

Строим характеристику гидравлической сети: H = k *Q2

На пересечении характеристики двух совместно работающих насосов и характеристики сети получаем рабочую точку А с параметрами: подача Q = 15,8 м3/час, напор H = 5,5 м. При этом на характеристике одного насоса при значении напора 5,5 м найдем положение точки В, характеризующей работу одного насоса при совместной работе.

Параметры рабочей точки В: подача Q = 7,9 м3/час, напор Н = 5,5 м,

потребляемая мощность Р = 500 Вт. При отключении одного насоса второй будет работать практически на ту же гидравлическую сеть, если перекрыть запорным клапаном движение воды через отключенный насос, вызванное разностью давлений в точках 2 и 1, создаваемой работающим насосом. На пересечении характеристики одного работающего насоса и характеристики сети получим рабочую точку С с параметрами: подача

Q = 14,0 м3/час, напор H = 4,5 м,

потребляемая мощность Р = 550 Вт.

Рис.3.1.1

16

Таким образом, при отключении одного насоса возрастает потребляемая мощность одним насосом, что может привести к перегреву двигателя.

Задача 3.2.

По заданной характеристике центробежного насоса Willo-TOP-S 65/7 построить характеристику двух совместно работающих соединенных последовательно одинаковых насосов, найти рабочую точку и определить параметры работы одного насоса (подачу, давление, мощность) при совместной работе и при отключении одного. Расход воды Q=15 м3/час, потери напора в сети вместе с динамическим давлением на выходе 5 м водяного столба, дополнительные потери напора в отключенном насосе 0,5 м.

Решение

При последовательном включении двух одинаковых насосов одно и тоже количество жидкости перемещается каждым насосом, а напор, необходимый для преодоления сопротивления гидравлической сети равен сумме напоров ( для одинаковых насосов - удвоенному значению напора одного насоса) последовательно соединенных насосов. Для построения характеристики двух совместно работающих последовательно соединенных одинаковых насосов следует при одинаковых значениях расходом удвоить значения напоров. Определяем k:

k = QH2 = 1552 = 0,022 м/(м3/час)2

Строим характеристику гидравлической сети: H = k *Q2

На пересечении характеристики двух совместно работающих насосов и характеристики сети получаем рабочую точку А с параметрами: подача Q = 16,0 м3/час, напор H = 5,2 м. При этом на характеристике одного насоса при значении подачи 16,0 м3/час найдем положение точки В, характеризующей работу одного насоса при совместной работе. Параметры рабочей точки В: подача Q = 16,0 м3/час, напор Н = 2,65 м, потребляемая мощность Р =340 Вт.

При отключении одного насоса второй будет работать на гидравлическую сеть с измененной характеристикой за счет дополнительных потерь напора в отключенном насосе Определяем k :

k = QH2 = 155,52 = 0,0244 м/(м3/час)2

17

Задача 3.3.

По заданной характеристике центробежного вентилятора ВР 86-77-5 с колесом D=0,9Dном и числом оборотов n = 1420 об/мин построить характеристику двух совместно работающих соединенных последовательно одинаковых вентиляторов, найти рабочую точку и определить параметры работы одного вентилятора ( расход воздуха, давление, коэффициент полезного действия, мощность) при совместной работе и при отключении одного. Расход воздуха L=5000 м3/час, потери давления в сети вместе с динамическим давлением на выходе 1000 Па, дополнительное сопротивление отключенного вентилятора 150 Па.

Решение

При последовательном включении двух одинаковых вентиляторов одно и тоже количество воздуха перемещается каждым вентилятором, а давление, необходимое для преодоления сопротивления вентиляционной сети равен сумме давлений (для одинаковых вентиляторов удвоенному значению давления одного вентилятора) последовательно соединенных вентиляторов. Для построения характеристики двух совместно работающих последовательно соединенных одинаковых вентиляторов следует при одинаковых значениях расходов удвоить значения давления (обратить внимание, что на осях отложены значения логарифмов расхода воздуха и логарифмов давления).

Характеристика вентиляционной сети на характеристике вентилятора в логарифмических координатах имеет вид прямой, параллельной линиям коэффициента полезного действия вентилятора. Для ее построения следует через точку с заданными параметрами провести прямую параллельную линиям к.п.д.

На пересечении характеристики двух совместно работающих вентиляторов, соединенных последовательно и характеристики сети получаем рабочую точку А с

параметрами: расход воздуха L = 5200 м3/час, давление Р = 1020 Па. При этом на характеристике одного вентилятора при значении расхода L = 5200 м3/час найдем положение точки В, характеризующей работу одного вентилятора при совместной работе. Параметры рабочей точки В: расход воздуха L = 5200 м3/час, давление Р = 510 Па, коэффициент полезного действия ηн = 0,76 , потребляемая мощность:

18

При отключении одного вентилятора второй будет работать на вентиляционную сеть с измененной характеристикой за счет дополнительных потерь напора в отключенном вентиляторе. Строим измененную характеристику вентиляционной сети. На пересечении характеристики одного работающего вентилятора и измененной характеристики сети получим рабочую точку С с параметрами: расход воздуха L = 3500 м3/час, давление Р = 550 Па, коэффициент полезного действия ηн = 0,71, потребляемая мощность:

Таким образом, при отключении одного вентилятора рабочая точка выходит за пределы области оптимальных значений коэффициента полезного действия вентилятора, уменьшается подача, давление, развиваемое одним вентилятором будет больше двления одного вентилятора при совместной работе, уменьшается потребляемая мощность одним вентилятором.

Рис.3.3.1

19