Расчет и подбор вентиляторов

Вентиляторы – это установки, которые служат для перемещения воздуха или других газов при общем напоре не более 15 кПа. По принципу работы и конструктивным особенностям их подразделяют на осевые и центробежные.

Осевой вентилятор состоит из лопастного колеса, закрепленного на одной оси с электродвигателем и помещенного внутри цилиндрического кожуха. При вращении лопастного колеса поток воздуха проходит в осевом направлении, поэтому вентилятор называют осевым. Эти вентиляторы отличаются большой подачей и сравнительно низким давлением (до 0,35 кПа).

У центробежного вентилятора внутри улиткообразного кожуха находится рабочее колесо (ротор). При вращении ротора воздух, поступающий через входное отверстие, под давлением центробежной силы перемещается по каналам между лопатками ротора и выбрасывается через выпускное отверстие. В зависимости от развиваемого давления эти вентиляторы бывают низкого (до 1 кПа), среднего (от 1 до 3 кПа) и высокого (от 3 до 15 кПа) давления. Центробежные вентиляторы низкого и среднего давления используют при общеобменной и местной вентиляции, кондиционировании воздуха. Вентиляторы высокого давления применяют главным образом для технологических целей.

Вентиляторы (осевые и центробежные) различают по номерам, показывающим диаметр рабочего колеса в дециметрах. Все вентиляторы одной серии или типа по своим размерам геометрически подобны один другому и имеют одинаковую аэродинамическую схему.

При подборе вентиляторов нужно знать требуемую подачу и полное давление, которое должен развивать вентилятор.

Подачу вентиляторов (м³/ч) для данного помещения принимают по значению расчетного воздухообмена с учетом подсосов воздуха в воздуховодах:

 

, (11)

 

где м³/ч,

где - поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах (для стальных, пластмассовых и асбестоцементных воздуховодов длиной до 50 м , в остальных случаях ); - температура воздуха, проходящего через вентилятор, ºС; - температура воздуха в рабочей зоне помещения, ºС; - кратность воздухообмена, ч^-1; - объем помещения.

Расчетное полное давление (Па), которое должен развивать вентилятор

 

, (12)

где 1,1 – запас давления на непредвиденные сопротивления; - потери давления на трение и в местных сопротивлениях в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети, Па; - удельная потеря давления на трение, Па/м; - длина участка воздуховода, м; - потеря давления в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па; - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; - динамическое давление потока воздуха, Па; - скорость движения воздуха в трубопроводе (в магистральных линиях 10…15 м/с, в ответвлениях 6…9 м/с); - плотность воздуха в трубопроводе, кг/м³; - динамическое давление на выходе из сети, Па; - сопротивление калориферов, Па.

- взять из задания.

Удобно вести подбор вентиляторов по номограммам, представляющим собой сводные характеристики вентиляторов одной серии. На рисунке 4 изображена номограмма для выбора центробежных вентиляторов серии Ц4-70* (* Буква Ц означает, что вентилятор центробежный; цифра 4 соответствует значению коэффициента полного давления на оптимальном режиме, увеличенному в 10 раз и округленному до целой величины; число 70 – округленное значение быстроходности вентилятора, рад/с), получивших широкое применение в вентиляционных системах сельскохозяйственных производственных зданий и сооружений. Эти вентиляторы обладают высокими аэродинамическими качествами, бесшумны в работе. Из точки, соответствующей найденному значению подачи , проводят прямую до пересечения с лучом номера вентилятора (№ вент.) и далее по вертикали до линии расчетного полного давления вентилятора. Точка пересечения соответствует КПД вентилятора и значению безразмерного коэффициента , по которому подсчитывают частоту вращения вентилятора (мин ^-1).

Горизонтальная шкала номограммы показывает скорость движения воздуха в выпускном отверстии вентилятора.

Подбор вентилятора надо вести с таким расчетом, чтобы его КПД был ниже 0,85 максимального значения (в данном случае не менее 0,85·0,8=0,68).

Необходимая мощность (кВт) на валу электродвигателя для привода вентилятора

 

, (13)

 

где - КПД вентилятора, принимаемый по его характеристике, - КПД передачи (при непосредственной насадке колеса вентилятора на вал электродвигателя , для муфтового соединения , для клиноременной передачи ).

Установленная мощность (кВт) электродвигателя

, (14)

 

где - коэффициент запаса мощности, принимаемый по таблице 3.

 

 

Таблица 3

Коэффициент запаса мощности электродвигателей

Мощность на валу электродвигателя, кВт	Коэффициент запаса для вентиляторов
центробежных	осевых
<0,5 от 0,5 до 1 от 1,01 до 2 от 2,01 до 5 >5	1,5 1,3 1,2 1,15 1,1	1,2 1,15 1,1 1,05 1,05

 

Пример:

Подобрать центробежный вентилятор серии Ц4-70 для перемещения 2500 м³/ч воздуха при температуре ºС и расчетном полном давлении 480 Па.

Расчет ведем по номограмме (см. рис.). На левой шкале подачи вентилятора находим точку . Горизонтальная прямая, проведенная через эту точку, пересекает лучи, соответствующие вентиляторам №5 и 4. Проектируя полученные точки вверх по вертикали до встречи с линией , мы видим, что более высокий КПД () у вентилятора №4 (у №5 ). Поэтому выбираем для установки вентилятор, которого коэффициент , окружная скорость 25,8 м/с, скорость движения воздуха в выпускном отверстии 8,6 м/с, а частота вращения

 

Требуемая мощность электродвигателя для вентилятора по формуле

 

 

Взяв по данным таблицы 3 коэффициент запаса 1,5, находим установленную мощность электродвигателя по формуле

 

 

По приложению 2 подбираем электродвигатель, у которого мощность и частота вращения наиболее близки к расчетным. Расхождение в частоте вращения учитываем соответствующими диаметрами шкивов клиноременной передачи между электродвигателем и вентилятором.

 

 

РАЗДЕЛ 7