Насосы, вентиляторы и компрессоры. Методические указания к курсовой работе (стр. 2 )

2.5 Контрольное задание 1

Построить аэродинамические индивидуальные характеристики радиального вентилятора ЦЧ-76 по безразмерной аэродинамической характеристике этого вентилятора (см. рис.2).

Диаметр D рабочего колеса и частоту вращения nи nпринять по таблице 5 в соответствии с вариантом. Использовать формулы для вычисления безразмерных коэффициентов (см. таблицу 1) и формулы пересчета (2.7 и 2.8) .

Таблица5

№ Варианта	Частота Вращения,	Диаметр Рабочего Колеса, М	№ Варианта	Частота Вращения,	Диаметр Рабочего Колеса, М
n1	n2		n1	n2
1 2 3 4	600 700 800 900	1200 1300 1400 1500	0,5	13 14 15 16	800 900 1000 1100	1100 1200 1300 1400	0,63
5 6 7 8	1000 1100 1200 1300	1600 1700 1800 1900	0,4	17 18 19 20	1200 1300 1400 1500	1500 1600 1700 1800	0,5
9 10 11 12	1400 1500 1600 1700	2000 2100 2200 2300	0,32	21 22 23 24	1600 1700 1800 1900	1900 2000 2100 2200	0,4

3. Работа вентиляторов на сеть.

3.1 Полное давление вентилятора, работающего в сети.

Рассмотрим случай, когда вентилятор засасывает воздух из резервуара большого объема так, что статическое давление в нем р можно считать все время постоянным. Вентилятор перемещает воздух по всасывающему участку и через нагнетательный участок выбрасывает его в другой резервуар, давление в котором Р также не изменяются, причем р р(рис. 5).

Полное давление р, развиваемое вентилятором при работе в данной сети, можно определить по следующему выражению:

р= р- р= (р- р) + (Δр+ Δр) + р, (3.1)

где: Δри Δр- потери давления на всасывающем и нагнетательном участках сети;

р= - динамическое давление воздуха на выходе из нагнетательного участка сети;

В обычных вентиляционных системах, где давления в объемах всасывания и нагнетания одинаковы и соответствуют барометрическому, уравнение (3.1) упрощается:

Р = (Δр+ Δр) + Р, (3.2)

Фактические подача, давление, потребляемая мощность и КПД вентилятора, работающего в сети, соответствуют точке пересечения кривой полного давления вентилятора с характеристикой этой сети; эту точку принято называть рабочей точкой; точки А, В, С, Д (рис. 6)

Потеря давления в воздуховодах простой вентиляционной сети определяется уравнением:

= , (3.3)

где: - коэффициент трения в воздуховоде;

l, d – длина и диаметр воздуховода;

- плотность воздуха;

- суммарный коэффициент потерь в местных сопротивлениях;

- скорость движения воздуха;

Уравнение (3.3) обычно выражается через расход воздуха L и коэффициент k, характеризующий гидравлическое сопротивление сети:

= kL (3.4)

Уравнение (3.4) называется характеристикой сети. График сети строится по точкам в том же масштабе, что и характеристика вентилятора. При наложении этих графиков, по рабочей точке определяются параметры вентилятора.

3.2 Расчет простейшей вентиляционной сети.

Пример: Дана вентиляционная сеть (вариант «2», рис. 9) с расходом

L = 9300 м/ч = = 2,58 м/с (с открытой дроссельной заслонкой).

Определить диаметры воздуховодов, № вентилятора Ц4-76, частоту вращения рабочего колеса при оптимальном режиме работы вентилятора.

Построить эпюры давлений по длине воздуховодов при полностью открытой и частично закрытой заслонке, считая давление на входе в сеть и на выходе из сети равным барометрическому давлению.

Решение:

1) Для расчета диаметров воздуховодов зададимся скоростью воздуха для всасывающего участка = 12-15 м/с; для нагнетательного = 15-20 м/с. Пусть= 14 м/с;

=18 м/с, тогда d=м; dм.

Принимаем d=500мм, d450мм. значения диаметров из нормального ряда диаметров труб для воздуховодов:

d =100;110;125;140;160;180;200;225;250;280;315;355;400;450;500;560;630;710;

800; 1000... [мм]

2) Вычисляем фактическую скорость в воздуховодах:

м/с

м/с.

3) Определяем уравнение характеристики сети, вида:

= kL, где - полное сопротивление сети

Определяем потерю давления на участках:

=Па – потеря давления на всасывающем участке при открытой заслонке(сопротивление трения);

=Па – динамическое давление во всасывающем участке;

=Па - динамическое давление в нагнетательном участке;

= Па – сопротивление трения в нагнетательной трубе;

Сопротивление диффузора на выходе вентилятора:

Па,

где м/с – скорость на выходе вентилятора.

Полное сопротивление сети:

Δр = Δр+ Δр+ Δр+ р= 167 + 446 + 60 + 157 = 830 Па.

Определить коэффициент К:

k = =124.7

Запишем уравнение характеристики сети: Δр= 124,7 L

4) Построение графика характеристики сети по точкам, которые получаем расчетом(результаты в таблицу 6).

Таблица 6

L, м/с	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,58	3,0
Δр= 124,7 L,Па	0	31	125	280	499	830	1122

На рис. 7 показан график сети, построенный по данным таблицы 6.

т. А - рабочая точка вентилятора при открытой заслонке;

т. Б – при частично закрытой заслонке.

5) Для заданного режима (Δр= 830 Па; L= 2,58 м/с) рассчитываем диаметр вентилятора Ц4-76 на оптимальном режиме = 0.82, (при мах КПД)

Dм

Нормальный ряд диаметров рабочего колеса вентилятора [м]: 0,2;0,25;0,32;0,4;0,5;0,63;0,8;1,0;1,25;1,6;……

Ближайший диаметр из нормального ряда №6,3 D=0,63 м.

6)Определяем частоту вращения n:

n = ;

угловая скорость

окружная скорость u= м/с.

7) Используя формулы (2.1), (2.2) и таблицу 2 рассчитываем характеристику вентилятора (таблица 7) и строим ее на рис.7.

Таблица 7

	0,14	0,175	0,22	0,27	0,29
	0,93	0,91	0,82	0,67	0,60
L=12.75, м/с	1,78	2,23	2,8	3,4	3,7
р =1007, Па	936	916	825	675	604

Пересечение характеристик сети и вентилятора D = 0,63 м при n = 1300дает рабочую точку А с параметрами L = 2,63 м/с, р= 860 Па (см. рис.7). Эти данные (с запасом) отличаются от заданных на величину менее 2 %, поэтому можно не пересчитывать частоту вращения вентилятора. При необходимости пересчет ведется по формулам (2.7), (2.8).

8) Построение эпюр давлений по длине воздуховодов.

Для построения эпюр необходимо знать давления в характерных сечениях. В нашем случае, когда дроссель полностью открыт имеем:

Δр= 167 Па – потеря давления на всасывающем участке;

Δр=446 Па - потеря давления на нагнетательном участке;

Δр= 60 Па - потеря давления в диффузоре;

р= 104 Па и р= 157 Па – динамические давления;

р== 240 Па – динамическое давление на выходе вентилятора.

На рис. 8 показаны эпюры давлений для двух случаев:

а) заслонка открыта L= L

б)заслонка частично закрыта L= 0,5L, расход в сети равен 50% максимального.

Для построения эпюр проводят линию 0 – 0, обозначающую атмосферное давление. Вверх откладывают избыточные давления (+), вниз – давления разрежения (-). Масштаб давлений выбирают в соответствии с максимальным, например, m.

Используются заданные граничные условия: давление на входе в сеть и на выходе из сети принято равным атмосферному. Это означает: на входе полное давление равно нулю, а на выходе статическое давление равно нулю. Поэтому во всасывающей трубе возникает разрежение, а в нагнетательной трубе избыточное давление. На выходе из сети динамическое давление р теряется. В сечении вентилятора происходит скачок давления, равный полному давлению вентилятора р= 830 Па.

При частично закрытой заслонке рабочую точку В получаем на характеристике вентилятора при расходе L= 0,5L= 0,5*2,63 = 1,31 м/с (см. рис. 7)

Давление р= 930 Па получаем из графика (см. рис.7).

При дросселировании вентилятора расчет эпюры можно упростить; так как L= 0,5L, то скорости в сети уменьшаются в 2 раза, а давления в 4 раза. Поэтому все давления в сечениях уменьшаем в 4 раза. Потерю давления в дроссельной заслонке определяем таким образом. Вначале строим эпюру на всасывающем участке, затем на нагнетательном, начиная с конца сети (на выходе воздуха). Давление вентилятора р= 930 Па определяет перепад давления на заслонке Δр :

= р- 0,25(Δр+ Δр+ Δр+ р) = ,25(167 + 446 + 60 + 157) = =,5 = 722,5 Па.

3.3 Контрольное задание 2.

Определить диаметры воздуховодов, рассчитать и построить характеристику простой вентиляционной сети с вентилятором Ц4-76; определить № вентилятора и построить эпюры давлений по длине воздуховодов при полностью открытой и частично закрытой заслонке, считая давление на входе в сеть и на выходе из сети равным барометрическому. Варианты задания 2 приведены в таблице 8 и на рис. 9.

Варианты задания 2.

Таблица 8.

№ варианта	Расход воздуха L, м/ч	Вентиляционная сеть	№ варианта	Расход воздуха L, м/ч	Вентиляционная сеть
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	6.000 5.800 7.500 11.000 15.000 7.000 12.000 11.500 8.000 5.500 6.200 13.000 7.400 6.200 4.250	а) б) г) в) д) а) б) г) д) г) в) б) а) д) г)	16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	7.200 6.400 6.700 8.250 5.400 5.800 9.200 7.600 14.000 11.500 6.900 8.100 5.150 12.400 7.250	г) а) б) д) в) г) д) а) б) г) в) в) г) д) б)