Шахтные вентиляторы (стр. 4 )

Рис. 2.3. Индивидуальные характеристики: а – вентилятора ВЦД-47;

б – вентилятора ВОД-50

Полученная путем таких преобразований напорная харак - теристика называется индивидуальной характеристикой вентиля - тора. В технической литературе можно встретить и другие ее на - звания – заводская эксплуатационная характеристика [8] и уни - версальная характеристика [4].

Общее представление о возможностях использования от-

дельных типов вентиляторов можно получить из сводных графи-

ков рабочих зон вентиляторов (рис.2.4).

Рис. 2.4. График зон промышленного использования осевых (а) и центробежных ( б) вентиляторов: 1,2,3,4,5 – соответственно ВОД-16, ВОД-

21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50; 6,7,8,9,10 – соответственно ВЦ-16, ВЦ-25, ВЦ-

31,5М, ВЦД-31,5М и ВЦД-47У

Безразмерная характеристика вентилятора

При решении задач, связанных с работой вентиляторов, в частности задач по подбору наивыгоднейшего типоразмера вен- тиляторов, удобно пользоваться так называемыми «безразмерны - ми» характеристиками вентиляторов. Эти характеристики свой- ственны данному типу геометрически подобных вентиляторов, образующих единую серию, и не зависят от их размеров и скоро- сти вращения рабочих колес (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Безразмерная характеристика вентиляторов ВЦД для разных углов установки лопаток осевого направляющего аппарата

Преимущество таких характеристик в том, что вместо большого количества индивидуальных характеристик можно ис - пользовать одну характеристику, отражающую свойства рассмат - риваемой серии вентиляторов.

Безразмерные характеристики вентиляторов строятся в осях координат H - Q . Индивидуальные производительность и депрессия заменяются отвлеченными производительностью ( Q ) и депрессией ( H ), которые определяются по формулам

Q Q Fu

H H

ru 2

, (2.3)

, (2.4)

где F – площадь колеса вентилятора, м2;

u – окружная скорость колеса по концам рабочих лопаток, м;

– плотность воздуха, принимается равной 1,22 кг/м3.

В связи с введением понятий «отвлеченная производитель - ность» и « отвлеченная депрессия», такие характеристики также называются отвлеченными.

Безразмерные характеристики центробежных вентиляторов

могут быть построены в осях условных - , тогда производи-

тельность Q заменяется коэффициентом производительности

d 4Q

kuD 2

, (2.5)

где k – число сторон всасывания в аэродинамической схеме серии

вентиляторов;

D – диаметр рабочего колеса, м.

Соответственно депрессия Н заменяется коэффициентом де-

прессии

m H

ru 2

. (2.6)

На безразмерные характеристики, так же, как и индивиду - альные, наносятся кривые, показывающие изменение коэффици - ентов полезного действия в зависимости от производительности.

При наличии безразмерной характеристики серии можно

перейти к индивидуальной характеристике любого типоразмера вентилятора этой серии для любой скорости вращения рабочего колеса, пользуясь выражениями (2.3), (2.4), (2.5) и (2.6).

Напорная характеристика вентилятора в системе координат H-Q может быть продолжена во второй и четвертый квадранты системы. Естественно, во втором квадранте положительные зна- чения депрессий будут сочетаться с отрицательными значениями

расходов, а в четвертом квадранте – положительные значения

расходов сочетаются с отрицательными значениями депрессий

Напорные характеристики с учетом продолжений во II и IV квадранты называются полными напорными характеристика - ми (рис.2.6).

Рис.2.6. Полная характеристика венти- лятора

Эти продолжения представляют теоретический интерес при анализе совместной работы вентиляторов на сеть. В практике инженерных расчетов с полными напорными характеристиками вентиляторов сталкиваться почти не приходится, потому что ча- ще всего они неизвестны.

Способы построения характеристик

Все размеры проточной части проектируемого вентилятора (рабочего колеса, направляющего и спрямляющего аппаратов, кожуха и диффузора) определяются аэродинамической схемой. Для получения эффективной аэродинамической схемы проекти - руются, изготавливаются и испытываются на специальном стенде модели будущего вентилятора с рабочим колесом диаметром 500 мм. Модель с лучшими показателями из числа отработанных проходит контрольные испытания. Снимаются аэродинамиче - ские характеристики модели. Если полученные характеристики

соответствуют заданным производительности, депрессии и коэф-

фициенту полезного действия, схема принимается для дальней-

шего использования в качестве стандартной.

Поскольку все размеры в аэродинамической схеме задают - ся в долях от диаметра рабочего колеса по внешним концам ра - бочих лопаток (D2), размеры вентилятора с любыми параметрами можно получить по принятой аэродинамической схеме и диамет - ру D2.

Вентиляторы, у которых все проточные размеры пропор-

циональны размерам разработанной модели, принято называть

геометрически подобными.

Таким образом, аэродинамическая характеристика получа - ется на стадии проектирования и испытания модели. Это может быть размерная характеристика в осях H-Q или безразмерная (от - влеченная), по которой в дальнейшем, путем пересчета, можно получить индивидуальную характеристику для любого типораз - мера и любой скорости вращения рабочего колеса вентилятора данной серии.

Преобразование безразмерных ( отвлеченных) характери-

стик в размерные индивидуальные производится с использовани-

ем выражений (2.3), (2.4), (2.5) и (2.6).

Индивидуальные характеристики подобных вентиляторов (вентиляторов одной серии) могут быть пересчитаны для любого диаметра и любой скорости вращения рабочего колеса, исходя из соотношений, называемых законами подобия

3

Q1 H1

Q2 H 2

H1 n1

H 2 n2

N1 n1

N 2 n2

D

2

1 ; (2.7)

2

D

2

D

2 2

2

1 ; (2.8)

2

D

2

D

3 5

2

1 , (2.9)

2

D

2

где

Q1 , H1

, n1 , D2

– параметры вентилятора, характеристика ко-

торого принята в качестве исходной для пересчета;

2

1

Q2 , H 2 , n2 , D2

– параметры вентилятора, характеристику

которого предполагается получить пересчетом.

Поскольку чаще всего в практике использования вентиля - торов приходится решать вопрос, связанный с необходимостью получения индивидуальной характеристики вентилятора для дру - гой скорости вращения рабочего колеса ( смена двигателя), в вы - ражениях (2.7), (2.8) и (2.9) выпадает член с соотношением диа-

2 2

метров, поскольку D D

1 2

и само выражение упрощается.

При изменении скорости вращения вентилятора возможно применение приема, основанного на оставлении индивидуальной неизмененной характеристики в осях координат H-Q с заменой значений по этим осям на новые, рассчитанные в соответствии с упомянутыми выражениями.

Вопросы для самоконтроля

1. Какой вид имеют основные зависимости H-Q, N-Q, - Q в соответствующих графиках?