Теоретическая часть. Количество воздуха, выходящего из вентилятора и подаваемого им в сеть, называется производительностью или расходом воздуха вентилятора

Количество воздуха, выходящего из вентилятора и подаваемого им в сеть, называется производительностью или расходом воздуха вентилятора. Если вентилятор работает с постоянной частотой вращения, то производительность (или расход) его уменьшается с увеличением сопротивления сети [1,2,4,5,6,8].

 

 

 

Рисунок 1.21 - Схема лабораторной установки

 

Сопротивления сети могут быть заменены сопротивлением заслонки или шибера в выходном отверстии воздухопровода. Зависимость статического h_ст и полного h давлений и коэффициента полезного действия от количества подаваемого воздуха Q, представленная графиком, называется размерной характеристикой вентилятора. Характеристики вентиляторов не могут быть построены расчетным путем, их получают в результате лабораторных испытаний вентиляторов (рисунок 1.22).

Имея размерные характеристики ряда вентиляторов, можно подобрать вентилятор, удовлетворяющий требованиям по расходу воздуха, полного и статического давлений и коэффициенту полезного действия.

На основе размерной характеристики можно расчетом получить безразмерную характеристику, которая представляет собой зависимость безразмерных коэффициентов - относительных величин. Она действительна для всех вентиляторов, геометрически подобных испытывавшемуся, но отличающихся размерами и производительностью. Это делает возможным выполнение расчетов по подбору или определению размеров любого из серии подобных вентиляторов на основе одной характеристики.

Безразмерные характеристики строят по методам ЦАГИ или акад. В.П.Горячкина.

При построении характеристики вентилятора методом ЦАГИ по оси абсцисс откладывают значение коэффициента производительности , а по оси ординат – значение коэффициентов полного напора , статического напора , величину потребной мощности , КПД по полному и статическому напорам.

Коэффициенты определяются по следующим формулам:

1. Коэффициент производительности:

(1.50)

где – площадь поперечного сечения крылача вентилятора в м²; – окружная скорость наружной кромки лопасти крылача; – расход воздуха на выходе вентилятора в м³/с.

2. Коэффициент полного напора:

(1.51)

где h – полный напор, Па; – плотность воздуха, кг/м³.

3. Коэффициент статического давления:

(1.52)

4. Коэффициент потребляемой мощности:

(1.53)

5. К.п.д. по полному и статическому напору:

(1.54)

и (1.55)

К характеристике обязательно прилагается аэродинамическая схема вентилятора, на которой все размеры указываются в процентах от D₂=2r₂.

Пользуясь безразмерной характеристикой и схемой вентилятора, можно рассчитать по подобию новый вентилятор, геометрически аналогичный испытывавшемуся, но удовлетворяющий заданным условиям по расходу воздуха, полному давлению и КПД.

Применительно к особенности расчета вентиляторов для сельхозмашин акад. В.П.Горячкиным предложен иной метод построения характеристики.

За характеризующие работу вентилятора величины предложено принимать:

1. Расход воздуха в м³, отнесенный к 1000 мин^-1 крылача:

(1.56)

2. Полное давление в выходной трубе, приведенное к 1000 мин^-1 крылача:

(1.57)

3. Статическое давление в выходной трубе, приведенное к 1000 мин^-1 крылача:

(1.58)

4. Расход энергии на привод крылача вентилятора, отнесенный к 1000 мин^-1:

(1.59)

5. Аэродинамический КПД:

(1.60)

Изменение этих величин в зависимости от режима работы вентилятора можно оценить коэффициентом:

. (1.61)

Кроме того, при использовании характеристик, построенных по такому методу, значительно упрощается расчет вентилятора по заданному расходу воздуха, статическому давлению и скорости воздуха в выходной трубе.

Располагая размерной характеристикой вентилятора и его аэродинамической схемой, можно пересчетом получить безразмерную характеристику по методу ЦАГИ. Академиком В.П. Горячкиным предложен метод построения безразмерной характеристики вентилятора по данным размерной. Для пересчета характеристик используются соответствующие зависимости (1.56…1.61).

Расход воздуха изменяется сменой диафрагм-заслонок в выходном отверстии воздухопровода и подсчитывается по формуле:

(1.62)

где υ_ср – средняя скорость воздушного потока, м/с; F – площадь отверстия воздухопроводной трубы, м².

Диаметр трубы воздухопровода экспериментальной установки d_тр =0,205 м.

Ввиду неравномерности скорости воздушного потока в разных точках поперечного сечения трубы, для определения средней скорости потока напор измеряют в нескольких точках сечения воздухопровода. При круглом сечении напор измеряют в точках пересечения вертикального и горизонтального диаметров с окружностями, проведенными через центры тяжести равновеликих кольцевых площадок; обычно сечение воздухопровода разбивается на 5 или 10 равновеликих кольцевых площадок.

По замеренному в каждой точке динамическому напору вычисляются скорости воздушного потока по формуле:

(1.63)

Средняя скорость воздушного потока в сечении воздухопровода определяется по формуле:

, (1.64)

где n – число точек замеров.

Среднее значение динамического напора:

(1.65)

Среднее значение статического напора:

(1.66)

Для получения значений напоров необходимо показания микроманометра умножить на коэффициент, учитывающий наклон трубки.