Основные теоретические положения.

Вентиляторами называются машины, предназначенные для перемещения газов и повышения их давления. При этом степень повышения давления у вентиляторов (отношение давления на выходе к давлению на входе) π < 1,1. Для создания больших давлений применяют воздуходувные машины и компрессоры.

Вентиляторы являются одним из распространённых видов судовых механизмов. Они используются для искусственной вентиляции жилых и служебных помещений, для создания тяги в котельных установках, для удаления вредных и пожароопасных газов из отсеков.

По назначению различают вентиляторы вдувные, вытяжные и циркуляционные. Так, котельные вентиляторы, которые нагнетают (вдувают) воздух в топки котлов, называются вдувными, а вентиляторы, отсасывающие выпускные газы из котла, называются вытяжными.

По принципу действия вентиляторы делятся на центробежные и осевые.

Схема центробежного вентилятора изображена на рис.1. Воздух засасывается через отверстие 1 в центральной части кожуха и попадает на лопасти 2, находящиеся на ободе колеса 3. Лопасти 2 рабочего колеса, вращаясь, отбрасывают воздух в кольцевой кожух 4, имеющий форму спирали, откуда он попадает в диффузор 5. Из диффузора воздух по трубопроводу поступает к месту назначения.

Судовые вентиляторы приводятся во вращение электродвигателями и паровыми турбинами. На рис. 2 представлен общий вид судового центробежного вентилятора серии ЦСУ.

 

Рис. 2. Общий вид судового центробежного вентилятора.

1 – всасывающий патрубок; 2 – колесо; 3 – диффузор; 4 – электродвигатель.

Основными параметрами работы вентилятора являются его производительность Q, полное давление Р, потребляемая мощность N и коэффициент полезного действия η;.

Производительностью Q называется весовое или объёмное количество газа, перемещаемое вентилятором в единицу времени (секунду). На практике чаще пользуются объёмной производительностью в м³/с.

Полным давлением вентилятора Р называется приращение полной энергии 1 м³ газа, проходящего через вентилятор. Полное давление измеряется в Па (Дж/м³ =Н·м/м³ =Н/м² = Па) или в мм водяного столба. Связь между этими величинами выражается формулой:

P = g·h (1)

где: Р - давление в Па;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

h - давление в мм вод. ст.

Полное давление представляет собой сумму статического и динамического давления вентилятора:

Р = Р_ст + Р_дин (2)

В свою очередь статическое давление вентилятора равно разности статических давлений Р_ст2 после вентилятора и Р_ст1 до вентилятора.

Р_ст = Р_ст2 – Р_ст1 (3)

Статическое давление на входе и выходе из вентилятора определяется с помощью вакууметра и манометра:

Р_ст1 = В - Р_в (4)

Р_ст2 = В + Р_н (5)

здесь: Р_в - давление всасывания по вакууметру, Па;

Р_н - давление нагнетания по манометру, Па;

В - атмосферное давление, Па.

С учётом (3, 4, 5) статическое давление вентилятора можно определить как сумму давления всасывания Р _в и давления нагнетания Р _н.

Р_ст = Р_в + Р_н (6)

Динамическое давление Р _дин зависит от скорости газа в нагнетательном патрубке вентилятора и может быть определено по формуле:

Па (7)

где: ρ - плотность газа, кг/м³;

с - скорость газа, м/с.

Таким образом, полное давление, создаваемое вентилятором, выражается суммой трёх слагаемых:

Па (8)

Если вентилятор приводится в движение трёхфазным электродвигателем, потребляемая от сети мощность N может быть определена по показаниям ваттметра, включаемого поочерёдно в каждую из фаз:

N = N_A + N_B + N_C Вт (9)

Полезная мощность вентилятора N _п равна произведению полного давления на производительность:

N_п = PQ Вт (10)

Отношение полезной мощности вентилятора к мощности, потребляемой электродвигателем из сети называется коэффициентом полезного действия вентиляционной установки:

(11)

Обычно к.п.д. центробежных вентиляторов находится в пределах 0,45 – 0,70.

Графическое изображение зависимостей полного давления, потребляемой мощности и коэффициента полезного действия от производительности называется аэродинамическими характеристиками вентилятора.