1.4.1. Теоретические основы

Вентиляторами называют гидравлические машины, пред-назначенные для перемещения газов и создающие полное давление не более 1500 кгс/м² при удельном весе воздуха 1,2 кгс/м³.

Вентиляторы выпускают центробежные и осевые. Первые применяют для подачи газа при относительно больших давлениях, а вторые - для подачи относительно больших объемов газа при меньших давлениях. Центробежные вентиляторы используют в разветвленных вентиляционных установках, в системах пневматического транспорта, в котельных установках и т.п. Осевые вентиляторы целесообразнее применять для подачи больших объемов воздуха при малых противодавлениях.

Обычный центробежный вентилятор (рис. 1.12) состоит из спирального кожуха 2, лопаточного колеса 1, подвода 3 и отвода 5. Принцип действия центробежного вентилятора аналогичен принципу действия центробежного насоса. Поток газа подходит к рабочему колесу через входной патрубок 3 в осевом направлении, поворачивает под углом около 90° и движется по межлопаточным каналам от центра к периферии. После рабочего колеса 1 поток выбрасывается в спиральный кожух 2, а из него - в выходной патрубок 5. Центробежные колеса обычного типа состоят из лопаток 6, заднего диска 7, ступицы 8 и переднего кольца 9.

Рис. 1.12. Конструктивная схема центробежного вентилятора

Литые или точеные ступицы, предназначенные для крепления колеса на валы, приклепывают, крепят болтами или приваривают к задним дискам. Рабочие лопатки, изготавливаемые из листовой конструкционной стали толщиной 2...8 мм, приклепывают к дискам. Сваренный или склепанный из листовой стали спиральный кожух выполняет роль направляющего устройства. Кожух имеет два патрубка: входной 3 (обычно круглого сечения) и выходной 5 прямоугольного или круглого сечения. Спиральные кожухи больших вентиляторов устанавливают на самостоятельных опорах, у малых вентиляторов их крепят к станинам. Станины отливают из чугуна или сваривают из стали. На станинах, в подшипниках, чаще всего шариковых, устанавливают также и валы. Колеса на валах закрепляют шпонками и стопорными болтами. Колеса на валы чаще всего насаживают консольно.

Способы регулирования центробежных машин изменением числа оборотов, дросселированием на выходе, направляющими аппаратами на входе, смешанным способом применимы и к центробежным вентиляторам.

Согласно правилам маркировки вентилятору присваивают индекс, в котором буквами обозначают:

1) группу вентиляторов низкого давления (н.д.), среднего давления (с.д.) и высокого давления (в.д.);

2) класс вентилятора - буквой Ц (для пылевых - ЦП);

3) коэффициент давления при оптимальном режиме - цифрой, соответствующей 10-кратной величине этого коэффициента, округленной до целых единиц;

4) коэффициент быстроходности при оптимальном режиме обозначается цифрой, округленной до целых единиц;

5) номер вентилятора - цифрой, выражающей размер диаметра колеса в дециметрах;

6) схему исполнения;

7) направление вращения - словами «Левый» или «Правый»;

8) номер стандарта.

Так, например, центробежный вентилятор с коэффициентом давления 0,503, быстроходностью 49, № 4, с посадкой колеса непосредственно на вал электродвигателя, левого вращения должен маркироваться индексом: «Вентилятор с.д., Ц5-49, № 4, исполнение - 1, правый, ГОСТ 5976-55».

Для привода вентиляторов обычно применяются асинхронные электродвигатели.

Пускать центробежный вентилятор как и центробежный насос следует при закрытой напорной задвижке, так как потребляемая мощность при этом составляет 30...40 % полезной.

Рабочей характеристикой центробежного вентилятора называются кривые зависимостей полного Р давления, потребляемой мощности и К.П.Д. от подачи Q при постоянном числе оборотов вала вентилятора n. Рабочие характеристики одного из центробежных вентиляторов показаны на рис. 1.13.

Рис. 1.13. Характеристики центробежного вентилятора

Характеристики вентиляторов строятся при n = const для стандартных условий, за которые принимаются:

- давление - 760 мм рт.ст; температура - 20° С;

- относительная влажность воздуха - 50 %;

- удельный вес воздуха при этих условиях - 1,2 кгс/м³.

Для пересчета величины, приведенные к стандартным условиям, будут:

; (1.10)

; (1.11)

; (1.12)

. (1.13)

Полное давление вентилятора представляет coбой разность полных давлений на выходе и входе

. (1.14)

С другой стороны полное давление воздушного потока слагается из среднего статического и среднего динамического давлений, т.е.

; (1.15)

. (1.16)

Подставляя выражения (1.15) и (1.16) в уравнение (1.14), получим

. (1.17)

В первой скобке поставлен знак плюс, поскольку на входе имеет место отрицательное избыточное давление.

Динамическое давление определяется по формуле:

, (1.18)

где - средняя скорость воздуха.

Статическое давление находится из соотношений:

на входе ; (1.19)

на выходе ; (1.20)

полное , (1.21)

где - удельный вес спирта в дифманометре; ;

- показание дифманометра (см. схему установки, рис. 1.14).

. (1.22)

Учитывая (1.18), (1.19), (1.20) и (1.22), получим окончательное выражение для полного давления вентилятора

. (1.23)

Коэффициент полного давления определяют по формуле

,

где - окружная скорость на выходе из колеса.

Остальные параметры вентилятора определяются по тем же формулам, которые использовались при выполнении лабораторной работы № 2 «Испытания центробежных насосов».