Вахвахов - Работа вентиляторов в сети (1975)

В книге рассмотрена работа вентиляторов в сети, и в частности совместная их работа, регулирование, а также виброизоляция при монтаже.

Одновременно даны основные сведения о принципах действия, особенностях и аэродинамических характеристиках вентиляторов общего назначения, применяемых в системах вентиляции, кондиционирования и аспирации.

Книга предназначена в качестве руководства для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием вентиляционных систем.

ПРЕДИСЛОВИЕ

От правильной работы вентиляционной системы зависит не только здоровье людей, но также и эффективность их работы: высокая производительность труда и хорошее качество изготовляемых изделий. На многих современных производствах требуется создание устойчивого микроклимата, и его изменение сразу же сказывается на выпуске продукции.

Эффект работы вентиляционной системы прежде всего зависит от работы вентилятора, перемещающего воздух или иную газовую среду. Наблюдения за вентиляционными системами показали, что во многих случаях система работает неудовлетворительно не из-за низкого качества изготовления вентилятора, а вследствие недостаточно правильного его выбора, сделанного без учета особенностей работы вентилятора в сети.

В свою очередь, неправильно выбранный вентилятор зачастую эксплуатируется при более низком коэффициенте полезного действия, что приводит к излишнему расходу электроэнергии. Если учесть, что вентиляторы общего назначения, т. е. те, которые применяются в системах вентиляции, кондиционирования и аспирации, потребляют не менее 4% всей вырабатываемой в стране электроэнергии, то необходимость правильного выбора вентилятора и обеспечения его работы при надлежащем к.п.д. становится совершенно очевидной.

К сожалению, при проектировании вентиляционной системы не всегда уделяется достаточное внимание выбору типа и номера вентиляторов, а также режима их работы, что особенно важно при совместной работе вентиляторов и их регулировании.

Объясняется это тем, что указанные вопросы с недостаточной полнотой отражены в литературе. Настоящая работа ставит целью помочь проектировщикам более обоснованно подходить к выбору вентилятора и режима его работы, чему должно способствовать приведенное в книге большое число конкретных примеров по подбору вентиляторов для различных случаев их работы. В книге приведены также теоретические сведения по аэродинамике вентилятора, без которых трудно было бы понять основы их работы в сети.

В книге все единицы физических величин приняты по Международной системе единиц (СИ). Соотношение единиц этой системы и единиц, подлежащих изъятию, приведено в конце книги.

Глава II. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЕНТИЛЯТОРАХ

1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ВИДЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Вентилятором называется лопаточная машина, создающая максимальное давление 15 кПа (по рекомендациям СЭВ — 30 кПа). По направлению потока газа в колесе вентиляторы разделяются на следующие виды: а) радиальные (рис. 1); б) осевые (рис. 2); в) диаметральные (рис. 3); г) диагональные — радиально-осевые (рис. 4).

В радиальном вентиляторе воздух, входя во входной патрубок корпуса в осевом направлении, отклоняется в колесе почти на 90° в радиальном направлении и после этого поступает в улитку корпуса. В осевом вентиляторе воздух проходит корпус и колесо в од- ном и том же направлении—вдоль оси вала вентилятора. В диаметральном вентиляторе воздух входит в радиальном направлении на лопатки колеса от периферии к центру, пересекает его примерно по диаметру и выходит через лопатки с противоположной стороны, отклоняясь при этом на некоторый угол. В диагональном вентиляторе воздух перемещается в колесе по диагонали между радиальным и осевым направлениями. Наиболее широко в вентиляционных системах используются радиальные и осевые вентиляторы.

Радиальные вентиляторы разделяются на три подвида по направлению выхода лопаток рабочего колеса (рис. 5):

с лопатками, загнутыми назад по ходу вращения;

с лопатками, радиально оканчивающимися;

с лопатками, загнутыми вперед по ходу вращения.

Отметим, что начальный угол лопаток  должен быть всегда меньше 90°. Форма лопаток существенно влияет на аэродинамические качества вентиляторов (подробнее об этом будет сказано ниже).

Весьма распространено условное разделение радиальных вентиляторов по максимально создаваемому ими практическому давлению на вентиляторы низкого, среднего и высокого давления. Вентиляторы, создающие максимальные давления, или, вернее, максимальную разницу давлений до и после вентилятора 1000 Па, принято называть вентиляторами низкого давления, от 1000 до 3000 Па — среднего давления, свыше 3000 Па — высокого давления.

Следует указать, что такое разделение радиальных вентиляторов является совершенно необоснованным с научной точки зрения, так как любой вентилятор теоретически способен создать почти неограниченное давление, если установить ему соответствующую частоту вращения. В настоящее же время и практическое значение такого деления потеряло смысл, поскольку большинство выпускаемых промышленностью вентиляторов являются одновременно вентиляторами и низкого и среднего давления.

Радиальные вентиляторы различаются также по конструктивному исполнению колеса и корпуса: одностороннего всасывания (см. рис. 1), двустороннего всасывания, двухступенчатые и многоступенчатые.

У вентиляторов двустороннего всасывания воздух забирается с обеих сторон корпуса, а колесо составлено как бы из двух колес вентилятора одностороннего всасывания. Эти вентиляторы подают значительно большее количество воздуха, чем вентиляторы одно- стороннего всасывания, при том же давлении, при одних и тех же диаметрах колес и одинаковых частотах их вращения.

У двухступенчатых и многоступенчатых вентиляторов на одном рабочем валу установлены последовательно два колеса или более с подачей воздуха из выходного патрубка первого колеса на вход следующего, что увеличивает конечное давление против конечного давления одноступенчатого вентилятора.

К радиальным следует отнести и так называемые дисковые вентиляторы, у которых колесо вместо лопаток имеет ряд дисковых колец, расположенных на валу. Относительно узкие зазоры между кольцами служат каналами для прохода воздуха, перемещаемого от центра к периферии колеса за счет сил трения. Эти вентиляторы обладают меньшими возможностями в отношении создания давления и расхода воздуха, чем обычные радиальные, и имеют низкий к.п.д., но они являются менее шумными в работе и поэтому могут применяться в тех случаях, где предъявляются особые требования к шуму.

Осевые вентиляторы также имеют различные модификации. В вентиляционных установках наиболее распространены осевые вентиляторы с листовыми лопатками, вырезанными из металлического листа и имеющими одну и ту же толщину по всей плоскости.

Значительно менее распространены осевые вентиляторы с так называемыми профильными лопатками, имеющими форму самолетного крыла, или чечевицеобразными. Эти вентиляторы за счет большой прочности лопаток способны развивать большие давления, чем вентиляторы с листовыми лопатками.

Известны также осевые вентиляторы, у которых перед колесом или за ним устанавливают неподвижные лопатки. Такие неподвижные лопатки называют направляющим (если они установлены перед колесом) аппаратом осевого вентилятора или спрямляющим (если они установлены за колесом). Установка направляющих и спрямляющих аппаратов хотя и усложняет конструкцию осевых вентиляторов, но повышает их аэродинамические свойства. Так же как и радиальные, осевые вентиляторы для повышения давления могут выполняться двух- или многоступенчатыми.

Вентиляторы классифицируются также и по направлению вращения колеса. В нашей стране принято обозначать вентилятором правого вращения тот, у которого колесо вращается по часовой стрелке, если смотреть на него со стороны привода, и вентиля- тором левого вращения тот, у которого колесо вращается против часовой стрелки.

Следует сказать, что такое определение не является строгим, так как местоположение привода более или менее определенным бывает только у радиальных вентиляторов, что же касается осевых, то у них привод может быть по обе стороны от колеса при одном и том же направлении вращения. Поэтому правильнее определять направление вращения колеса не по расположению привода, а по местоположению стороны всасывания.

По рекомендации СЭВ предлагается называть: вентилятором правого вращения тот, у которого колесо вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывания, и вентилятором левого вращения тот, у которого колесо вращается против часовой стрелки.