Оборудование и машины

Вентиляторы. Виды, характеристики, расчет вентиляторов

Вентиляторами называют газодувные машины для перемещения воздуха и газа. Они потребляют энергию от привода (например, электродвигателя) и сообщают ее рабочему веществу – воздуху или другому газу.

Вентиляторы очень широко применяются в различных отраслях промышленности, в системах вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, общественных и промышленных зданий, для проветривания шахт и горных выработок. Вентиляторы являются неотъемлемой частью многих установок теплоэнергетики, металлургической, химической промышленности и систем пневмотранспорта сыпучих веществ. По сути, нет такой отрасли, где бы ни применялись вентиляторы различного назначения. Размеры вентиляторов могут варьироваться от нескольких сантиметров для встроенных вентиляторов охлаждения радиоэлектронной аппаратуры и до 4-5 метров для шахтных вентиляторов главного проветривания. При этом потребляемая мощность может составлять от нескольких ватт до нескольких тысяч киловатт. Общая затрачиваемая мощность на привод вентилятора составляет до 8% от всей вырабатываемой электроэнергии.

Первые прототипы вентиляторов, близкие по конструкции к современным радиальным вентиляторам, были применены инженером А. А. Саблуковым для проветривания горных выработок на Алтае. После этого центробежный вентилятор Саблукова получил широкое распространение в России и за границей для вентиляции зданий, морских судов, а также в промышленности. В дальнейшем А. А. Саблуковым была разработана конструкция осевого вентилятора для проветривания шахт.

Современные вентиляторы очень разнообразны по конструкции и своему назначению, но вне зависимости от области применения основные принципы расчета, монтажа, наладки и эксплуатации вентиляционных установок остаются одинаковыми.

Компрессоры предназначены для сжатия и перемещения газа или пара. По принципу действия компрессоры делятся на компрессоры объемного и динамического действия.

1. Общие сведения о вентиляторах

По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на два основных типа – радиальные (центробежные) и осевые. Существует также ряд модификаций радиальных вентиляторов – диагональные, диаметральные (тангенциальные), дисковые и другие. В системах вентиляции и теплоэнергетических установках чаще всего применяются радиальные, осевые и диаметральные вентиляторы.

Радиальный вентилятор конструктивно (рис. 1) представляет собой расположенное в спиральном корпусе 3 рабочее колесо 6, при вращении которого воздух, поступающий через входной патрубок 1, попадает в межлопаточные каналы колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается в спиральном корпусе и далее подается в выходной патрубок 2. При прохождении газа через рабочее колесо его давление и кинетическая энергия возрастают.

Радиальный вентилятор

Рис. 1. Радиальный вентилятор: 1– входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – корпус; 4 – электродвигатель; 5 – станина; 6 – рабочее колесо

Существуют конструкции радиального вентилятора с левым и правым направлением вращения рабочего колеса. Привод рабочего колеса может осуществляться непосредственно от вала электродвигателя либо через клиноременную передачу.

Осевой вентилятор (рис. 2) представляет собой расположенное в цилиндрическом корпусе 2 лопаточное рабочее колесо 1, при вращении которого поступающий через входной патрубок воздух под действием лопаток перемещается между ними в осевом направлении. Давление и кинетическая энергия потока при этом увеличиваются.

Осевой вентилятор

Рис. 2. Осевой вентилятор: 1 – рабочее колесо; 2 – корпус; 3 – электродвигатель; 4 – станина 

В диаметральном вентиляторе (рис. 3) перемещение воздуха происходит в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса 2. Рабочее колесо барабанного типа с загнутыми вперед лопатками. Корпус вентилятора напоминает корпус радиального вентилятора.

Диаметральный вентилятор

Рис. 3. Диаметральный вентилятор: 1– входной патрубок; 2 – рабочее колесо; 3 – выходной диффузор

 

2. Типы и характеристики вентиляторов

2.1. Радиальные вентиляторы

В радиальном вентиляторе воздух поступает через входное отверстие, которое всегда имеет круглую форму, и выходит через выходное отверстие, имеющее квадратную или прямоугольную форму.

Радиальные вентиляторы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 5976-90 и распространяются на вентиляторы общего назначения для обычных сред, одноступенчатые, с горизонтально расположенной осью вращения, со спиральными корпусами, с рабочими колесами диаметром от 200 до 3150 мм, создающие полные напоры до 12 000 Па при плотности перемещаемой газообразной среды 1,2 кг/м3.

Стандарт не распространяется на вентиляторы специального исполнения (пылевые, взрывозащищенные, коррозионно-стойкие и др.) и вентиляторы, встроенные в агрегаты и машины, в том числе кондиционеры.

Радиальные вентиляторы классифицируются следующим образом.

По создаваемому давлению:

  • низкого давления, до 1000 Па;
  • среднего давления, от 1000 до 3000 Па;
  • высокого давления, свыше 3000 Па.

Следует отметить, что вентиляторы низкого давления при увеличении числа оборотов могут развивать среднее давление, следовательно, классификация по этому признаку является условной.

В системах вентиляции чаще применяются вентиляторы низкого и среднего давлений. Вентиляторы высокого давления используются в технологических установках, а также в вентиляционных системах при значительной протяженности воздуховодов и большом гидравлическом сопротивлении сети.

По назначению:

а) общего назначения – для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, с температурой до 80 ОС, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3. Такие вентиляторы применяются в системах кондиционирования воздуха и вентиляции, воздушного отопления и для производственных целей;

б) для технологических нужд – для перемещения агрессивных сред используют коррозионно-стойкие вентиляторы, выполненные из титана, нержавеющей стали, алюминия, винипласта, полипропилена, углеродистой стали с антикоррозионным покрытием; для перемещения воздуха с температурой выше 80 ОС используют термостойкие вентиляторы; для перемещения взрывоопасных сред (по специальным условиям) – взрывозащищенные вентиляторы; для перемещения воздуха, засоренного механическими примесями, и пневматического транспортирования материалов с содержанием пыли более 100 мг/миспользуют пылевые вентиляторы с повышенными требованиями в отношении износоустойчивости;

в) дымососы – для перемещения дымовых газов (применяются в тяговых установках котельных).

По направлению вращения рабочего колеса:

  • правого вращения – если колесо вращается по часовой стрелке (со стороны станины);
  • левого вращения, если колесо вращается против часовой стрелки.

По классу в зависимости от величины окружной скорости колеса u:

  • к первому классу относятся вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при u < 30 м/с и вентиляторы с загнутыми назад лопатками при u < 50 м/с;
  • ко второму классу относятся вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при u > 30 м/с и вентиляторы с загнутыми назад лопатками при u > 50 м/с.

По расположению выходного отверстия: верхнее; правое; левое; нижнее. Возможны промежуточные положения выходного отверстия (под углом к горизонтали в 450).

По способу привода: на ременной передаче и на одном валу с двигателем.

На рис. 2 изображены спиральные корпусы и рабочие колеса радиальных вентиляторов.

Спиральные корпусы и рабочие колеса радиальных вентиляторов

Рис. 2. Спиральные корпусы и рабочие колеса радиальных вентиляторов: а – низкого давления с числом лопастей 12, 24, 36 или 48; б – среднего давления с числом лопастей 12 или 24; а в – пылевого с 6 лопастями; г – высокого давления

Положение кожуха радиальных вентиляторов общего назначения

Рис. 3. Положение кожуха радиальных вентиляторов общего назначения: а – вентиляторов правого вращения; б – вентиляторов левого вращения

Конструктивные схемы исполнения радиальных вентиляторов

Рис. 4. Конструктивные схемы исполнения радиальных вентиляторов

На рис. 3 показаны различные положения спирального корпуса радиальных вентиляторов. Углы поворота корпуса отсчитывают по направлению вращения рабочего колеса в соответствии с рис. 3.

Вращение колеса будет правильным, если оно направлено по ходу разворота спирали кожуха.

Конструктивные схемы исполнения радиальных вентиляторов представлены на рис. 4. Допускается для вентиляторов исполнения 1 крепление электродвигателя к корпусу вентилятора.

Размер вентилятора характеризуется его номером. За номер вентилятора, согласно ГОСТ 10616-90, принимается значение, соответствующее номинальному диаметру рабочего колеса D, измеренному по внешним кромкам лопаток и выраженному в дециметрах (табл. 1). Например, вентилятор с D = 200 мм обозначается № 2, D = 630 мм – – № 6,3 и т. д.

Таблица 1. Размеры вентиляторов

Номер

вентилятора

D, мм Номер

вентилятора

D, мм Номер

вентилятора

D, мм
1

1,12

1,25

1,4

1,5

1,8

2

2,24

2,5

100

112

125

140

160

180

200

224

250

2,8

3,15

3,55

4

4,5

5

5,6

6,3

7,1

280

315

355

400

450

500

560

630

710

8

9

10

11,2

12,5

14

16

18

20

800

900

1000

1120

1250

1400

1600

1800

2000

ГОСТ 5976-90 предписывает отсчитывать углы входа β1 и выхода β2 лопаток рабочих колес радиальных вентиляторов в сечениях, перпендикулярных оси вращения, в соответствии с рис. 5.

Значительные преимущества имеют вентиляторы, выполненные по схеме исполнения 1 (см. рис. 4). Они безотказны в работе, компактны, экономичны и бесшумны. В таких вентиляторах колесо посажено непосредственно на вал электродвигателя. Однако это положение колеса возможно только при малом его диаметре, т. е. в малых вентиляторах. В вентиляторах больших размеров колеса с валом двигателя соединяют при помощи муфт (исполнения 2, 3). В вентиляторах с ременной передачей шкив размещается между подшипниками или консольно (исполнения 4, 5, 7). Вентилятор двухстороннего всасывания изображен на схеме исполнения 6 и 7.

Углы входа и выхода лопаток рабочих колес радиальных вентиляторов в сечениях

Рис. 5. Углы входа β1 и выхода β2 лопаток рабочих колес радиальных вентиляторов в сечениях: а – лопатки, загнутые назад (β2 < 90о); б – лопатки, загнутые вперед (β2 > 90о); в – лопатки, радиально оканчивающиеся (β2 = 90о); г – профильная лопатка

Следует отметить, что непосредственное соединение вентилятора с электродвигателем хотя и более выгодно (отсутствуют потери на передачу, обеспечивается компактность установки), все же имеет и недостатки: выпускаемые промышленностью и применяемые в системах теплогазоснабжения и вентиляции асинхронные электродвигатели имеют ограниченное число оборотов (750, 950, 1450 и 2900 об/мин), что делает невозможным регулирование числа оборотов вентиляторов. Установка вентилятора на ременной передаче позволяет подбором шкивов изменять число его оборотов в широких пределах.Установка колес на вал между двумя подшипниками обеспечивает более спокойную работу вентилятора, но усложняет его конструкцию, монтаж и увеличивает габариты.

Корпусы вентиляторов на прочность не рассчитываются, и толщина их стенок принимается по конструктивным соображениям. Например, корпусы для вентиляторов общего назначения изготавливают из листовой углеродистой стали толщиной 1,5-3 мм, для дымососов и пылевых вентиляторов – 2-5 мм.

Корпусы вентиляторов изготавливаются сварными. Ранее корпусы выполнялись клепаными. В малых вентиляторах корпуса крепят к станине, в больших – на специальных опорах. Станины отливаются из чугуна или сваривают из листовой и угловой стали. На станинах в подшипниках устанавливают валы.

Зазор между колесом и входным патрубком не должен быть больше 1% диаметра колеса. При больших зазорах работа вентилятора резко ухудшается из-за увеличения протечек.

Заводы выпускают вентиляторы определенных типов, т. е. выполненные по одной конструктивной и аэродинамической схемам. Типы вентиляторов объединяют в серии; каждой серии и каждому типу присваивают определенный индекс.

Колеса и корпусы вентиляторов выпускаются в соответствии с ГОСТ 5976–90. Согласно номенклатуре вентилятору присваивается обозначение, которое должно состоять:

  1. из буквы В – вентилятор;
  2. буквы Р – радиальный;
  3. стократной величины коэффициента полного давления на режиме максимального полного КПД, округленной до целого числа;
  4. величины быстроходности на режиме максимального полного КПД, округленной до целого числа.

Пример обозначения типа радиального вентилятора с коэффициентом полного давления, равным 0,875 (на режиме максимального полного КПД), и быстроходностью, равной 71,5: ВР 88-72.

Обозначение типоразмера вентилятора:

  1. тип;
  2. номер по ГОСТ 106-16 ;
  3. класс.

Пример обозначения типоразмера радиального вентилятора типа ВР 88-72, номера 4, 1-го класса: ВР 88-72-4.1.

Следует отметить, что в литературе часто радиальный вентилятор называют центробежным вентилятором, вследствие чего в обозначении вентилятора букву Р (радиальный) заменяют на букву Ц (центробежный).

Вентиляторы, предназначенные для перемещения воздуха, содержащего механические примеси, называются пылевыми вентиляторами. Пылевые вентиляторы предназначены для перемещения пылегазовоздушных смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха с температурой до +80 ОС, не содержащих липких веществ. Содержание механических примесей в перемещаемой среде не более 1 кг/м3. Размеры перемещаемых частиц в отсасываемом воздухе не более 2 мм. Вентиляторы изготавливаются в климатическом исполнении У (умеренный климат). Температура окружающей среды – 40…+40 ОС.

Вентиляторы используются в системах отбора запыленного воздуха во время производства железобетонных конструкций и цемента; в сварочном производстве для удаления шлаков и пыли; при производстве круп, в системах пневмотранспорта зерна; для удаления металлической пыли от металлообрабатывающих станков, древесной стружки и опилок деревообрабатывающих станков, хлопка, волокна и др., а также в качестве дымососов в котельных установках (при суммарных потерях давления до 2000 Па). Возможно применение в иных производственных и санитарно-технических целях.

На рис. 6 представлен радиальный пылевой вентилятор типа BЦП 7-40 исполнения 5 среднего давления производственного предприятия ОАО «Вента»: количество радиальных лопаток – 6; ременный привод; направление вращения – левое и правое; одностороннее всасывание; корпус – поворотный спиральный.

Радиальный вентилятор BЦП 7-40 исп. 5 среднего давления

Рис. 6. Радиальный вентилятор BЦП 7-40 исп. 5 среднего давления производственного предприятия ОАО «Вента»

На рис. 7 представлен радиальный пылевой вентилятор типа ВЦП 6-46 с размерами, выраженными в процентах от наружного диаметра колеса.

Схема радиального вентилятора ВЦП 6-46

Рис. 7. Схема радиального вентилятора ВЦП 6-46 с размерами, выраженными в процентах от наружного диаметра колеса

Основным недостатком пылевых вентиляторов является то, что вследствие неравномерного истирания лопастей механическими примесями возможен достаточно быстрый выход вентилятора из рабочего состояния.

Для технологических целей – дутья в вагранки и печи, а также для вентиляции зерновых элеваторов и глубоких шахт применяются радиальные вентиляторы высокого давления серии ВВД исполнения 5. Эти вентиляторы бывают правого и левого вращения; они состоят из рабочего колеса с лопастями, загнутыми вперед, поворотного кожуха и станины и развивают суммарное давление в сети до 6000 Па, и их можно устанавливать до и после фильтра.

Для перемещения воздуха, загрязненного агрессивными средами (парами кислот, щелочей и т. п.), используют радиальные вентиляторы из винипласта серии Ц4-68 № 5 и 8 исполнения 6. Эти вентиляторы имеют максимальный КПД до 75% , производительность до 15––20 тыс. м3/ч и развивают давление до 900 Па. По конструктивному решению и аэродинамической схеме они аналогичны вентиляторам серии Ц4-70. Следует отметить, что винипластовые вентиляторы серийно не выпускаются.

Радиальные вентиляторы типа Ц4-70 во взрывобезопасном исполнении предназначены для перемещения воздуха, содержащего взрывоопасные и горючие смеси: ацетилен, этилен, водород, окись углерода и т. п. Колесо и кожух таких вентиляторов изготавливают из алюминия и его сплавов с ограниченным содержанием магния.

Вентиляторы, используемые для перемещения дымовых газов, называются дымососами. Они отличаются от вентиляторов только усиленными деталями рабочего колеса, стойкостью к кислотному конденсату и дыму, устройством броневого листа по образующей спирального кожуха и устройством для охлаждения подшипников (масляной ванны). В кожухе дымососов устраивают специальные люки для осмотра и очистки от золы. Дымососы соединяются с электродвигателем при помощи эластичной муфты.

Конструкции дымососов для бытовых котлов должны практически не зауживать просвет дымохода и не препятствовать прохождению газов при естественной тяге в дымоходе.

В связи с тем, что температура в дымоходе достигает 200-250 ОС, в качестве материала для дымососа используется жароустойчивая сталь, кроме того, необходимо применение теплоизоляции корпуса.

Вентилятор двухстороннего всасывания (рис. 8) представляет собой систему из двух параллельно соединенных односторонних вентиляторов. Производительность такого вентилятора примерно в два раза больше, чем вентилятора одностороннего всасывания, при одинаковых диаметрах колеса.

Радиальный вентилятор двухстороннего всасывания

Рис. 8. Радиальный вентилятор двухстороннего всасывания: а – общий вид; б – вид сбоку и разрез; 1 – вход воздуха; 2 – рабочее колесо; 3 – кожух; 4 – подшипник; 5 – шкив вентилятора

Вентиляторы двухстороннего всасывания предназначены для пе- ремещения воздуха и других неагрессивных газов с температурой до 55 0С и воздуха (газа) с содержанием пыли и других механических примесей не более 100 мг/м3. Для размещения этих вентиляторов тре- буется меньшая высота помещения по сравнению с вентиляторами одностороннего всасывания той же производительности. КПД вентилятора достигает 84%, производительность – до 350 тыс. м3/ч и давление – до 2500 Па.Вентиляторы двухстороннего всасывания предназначены для перемещения воздуха и других неагрессивных газов с температурой до 55 0С и воздуха (газа) с содержанием пыли и других механических примесей не более 100 мг/м3. Для размещения этих вентиляторов требуется меньшая высота помещения по сравнению с вентиляторами

Обществом с ограниченной ответственностью ООО «ВЕЗА» разработаны и в 2014 году модернизированы серии радиальных вентиляторов общепромышленного назначения ВРАН® и ВРАВ (рис. 9).

Схемы вентиляторов «ВЕЗА»

Рис. 9. Схемы вентиляторов «ВЕЗА»: а – исполнение 1; б – исполнение 5

Вентиляторы ВРАН® – радиальные с загнутыми назад лопатками колеса с КПД до 85% и низким уровнем шума. Вентиляторы ВРАВ – радиальные с загнутыми вперед лопатками колеса, с высоконагруженными колесами, обеспечивают компактность вентиляторной установки. Все вентиляторы производятся на современном, высокотехнологичном оборудовании. Раскрой лопаток, дисков колеса, стенок корпуса и других элементов осуществляется с помощью лазера и координатно-вырубного пресса. Формирование конусных и тороидальных деталей вентилятора производится на управляемом ЧПУ выкатном стане. Сварка колес производится с использованием робота-сварщика. Корпусы всех вентиляторов стандартно изготавливаются из оцинкованной стали по закатной технологии. Производство вентиляторов на высокоточном оборудовании с высокой степенью унификации обеспечивает полное соответствие характеристик серийной продукции эталонным характеристикам, полученным на стенде, и гарантирует постоянное высокое качество вентиляторов.

Вентиляторы ВРАН® изготавливают 16 типоразмеров и обеспечивают широкую область режимов по производительности от 300 до 120 000 м3/ч и по давлению до 2600 Па. Их применяют в системах, где требуется высокий КПД, низкий уровень шума и в системах с параллельной работой нескольких вентиляторов. По своим техническим параметрам эти вентиляторы соответствуют лучшим европейским образцам.

Вентиляторы предназначены для работы в системах вентиляции и воздушного отопления с температурой перемещаемой среды tСР до 80 ОС, в санитарно-технических и производственных установках с tСР до 200 ОС, в системах противодымной вентиляции (ДУ – дымоудаление) с tСР до 400 и 600 ОС (время работы 120 мин) и в системах противодымной подпорной вентиляцией (ПД).

Вентиляторы выпускают с двумя модификациями рабочих колес ВРАН6 и ВРАН9, отличающимися числом лопаток, они выполнены с густым типоразмерным рядом R20 диаметром колес: 020-025-031-035-040-050-056-063-071-080-090-100-112-125. Это позволяет выбирать оптимальный вентилятор практически на любой заданный режим с минимальными запасами до 5%.

Предусмотрено исполнение вентиляторов по 1-й и 5-й конструктивной схеме (рис. 9–2.11). Для вентиляторов по 1-й схеме исполнения возможна комплектация двигателями, позволяющими частотное регулирование скорости вращения.

Положение корпуса радиальных вентиляторов

Рис. 10. Положение корпуса радиальных вентиляторов ООО «ВЕЗА» (исполнение 1)

Положение корпуса радиальных вентиляторов

Рис. 11. Положение корпуса радиальных вентиляторов ООО «ВЕЗА» (исполнение 5)

На рис. 12 приведены характеристики вентилятора ВРАН® с диаметром рабочего колеса 250 мм, а на рис. П.4 – его габаритные и присоединительные размеры.

Вентиляторы ВРАВ® изготавливают 12 типоразмеров и обеспечивают широкую область режимов по производительности от 300 до 150 000 м3/ч и по давлению до 2600 Па. Вентиляторы ВРАВ применяют преимущественно в нагнетательных установках и системах, где введены жесткие ограничения на габаритные размеры.

Характеристики вентиляторов ВРАН® и ВРАВ подтверждены на аэродинамическом стенде, прошедшем государственную аккредитацию. Вентиляторы имеют множество исполнений: общепромышленное, взрывозащищенное, коррозионно-стойкое, «Арктическое» или Северное. Предусмотрена возможность работы вентиляторов в режиме дымоудаления и в совмещенном режиме дымоудаления и вентиляции.

Аэродинамические характеристики, приведенные в каталогах ООО «ВЕЗА», получены на аэродинамическом стенде со свободным входным и выходным сечениями вентилятора. При установке вентиляторов в вентиляционную систему необходимо соблюдать определенные условия, чтобы обеспечить равномерное распределение параметров течения в непосредственной близости при входе в вентилятор и выходе из него. Ниже приводятся некоторые рекомендации по установке радиальных вентиляторов в вентсистемах для наиболее распространенных вариантов компоновки. Если эти рекомендации нарушены, то снижение кривой давления может достигать 30% и более. Для оценки этого снижения в каждом конкретном случае необходимо пользоваться специальной литературой.

Характеристики радиального вентилятора ВРАН

Рис. 12. Характеристики радиального вентилятора ВРАН® с диаметром рабочего колеса 250 мм: ρ – плотность перемещаемой среды; Q – объемный расход; V – скорость воздуха в выходном сечении вентилятора; РdV – динамическое давление вентилятора

При монтаже вентиляционной установки рекомендуется перед входным сечением вентилятора и за ним устанавливать прямолинейные участки воздуховодов достаточной длины с площадью поперечных сечений, равной соответственно площади входного и выходного сечений вентилятора (рис. 13, а). Уменьшение длины примыкающих к вентилятору прямых участков приводит к снижению создаваемого вентилятором давления. Наличие гибких вставок перед и за вентилятором снижает вибрацию и шум.

Рекомендации к установке вентиляторов в системе

Рис. 13. Рекомендации к установке вентиляторов в системе

Рекомендуется для соединения вентилятора и воздуховода с различными поперечными сечениями использовать диффузор с малым углом раскрытия или конфузор с малым углом сужения (рис. 13, б). Величина раскрытия этого угла не должна превышать 30О. Длина L ≥ Dколеса, длина L1 ≥ 2Dколеса. Диаметр воздуховода А должен находиться в пределах Dколеса / 2 ≤ А ≤ Dколеса.

Не рекомендуется непосредственно перед входом в вентилятор располагать воздуховод меньшего сечения, чем входное сечение вентилятора, без плавного перехода длиной L ≥ Dколеса.

В случае ограниченных габаритов на входе и выходе из вентилятора рекомендуется устанавливать поворотные участки с большим радиусом закругления (рис. 13, в). Желательно использовать направляющие профили в «тесных» условиях. Не рекомендуется выполнять повороты «сапогом» (R = 0), что приводит к снижению расхода и создаваемого давления и росту шума и вибрации.

В приложении приведены контрольные задачи по расчету и подбору вентиляторов, а каждой задаче даны варианты контрольных заданий.

2.2. Осевые вентиляторы

Осевой вентилятор представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе (обечайке, обруче) лопастное колесо. Во многих конструкциях осевые колеса вентиляторов насаживаются непосредственно на валы электродвигателей, расположенные внутри кожуха в потоке воздуха.

На рис. 14 представлен обычный осевой вентилятор, состоящий из двух основных частей: осевого лопастного колеса и цилиндрического кожуха.

Осевой вентилятор простого типа

Рис. 14. Осевой вентилятор простого типа: а – общий вид; б – схема устройства; 1 – осевое лопастное колесо; 2 – цилиндрический кожух; 3 – электродвигатель; 4 – обтекатель на выходе воздуха; 5 – диффузор; 6 – обтекатель на входе воздуха; 7 – входной коллектор

При вращении колеса воздух поступает во входное отверстие, проходит между лопастями вдоль оси и выходит через выходное отверстие. Входной коллектор и обтекатели служат для уменьшения гидравлических потерь.

Осевые вентиляторы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 114426-90 и распространяются на осевые вентиляторы общего назначения для обычных сред, одноступенчатые с горизонтально и вертикально расположенной осью вращения, с рабочими колесами диаметром от 300 до 2000 мм, создающие полные напоры до 1500 Па при плотности перемещаемой газообразной среды 1,2 кг/м3.

Стандарт распространяется и на вентиляторы, предназначенные для перемещения других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3 для вентиляторов с расположением привода вне корпуса вентилятора и не более 10 мг/м3 – с расположением привода в потоке перемещаемой среды.

Стандарт не распространяется на вентиляторы специального исполнения (взрывозащищенные, коррозионно-стойкие и др.) и вентиляторы, встроенные в машины, в том числе кондиционеры.

По ГОСТ 114426-90 вентиляторы должны соответствовать схемам исполнения согласно рис. 15.

Схемы исполнения осевых вентиляторов

Рис. 15. Схемы исполнения осевых вентиляторов: РК – рабочее колесо; СА – спрямляющий аппарат; ВНА – входной направляющий аппарат

Конструктивные исполнения вентиляторов и их обозначения должны соответствовать указанным на рис. 16. Вентиляторы с вертикальной осью вращения должны соответствовать исполнениям 3, 3а, 4.

Согласно номенклатуре вентилятору присваивается обозначение, которое должно состоять:

  1. из буквы В – вентилятор;
  2. буквы О – осевой;
  3. стократного коэффициента полного давления на режиме максимального полного КПД, округленного до целого числа;
  4. быстроходности ny на режиме максимального КПД, округленной до целого числа.

Пример обозначения типа осевого вентилятора с коэффициентом полного давления, равным 0,12, быстроходностью, равной 300: BO-12-300.

Обозначение типоразмера вентилятора состоит:

  1. из типа вентилятора;
  2. номера вентилятора по ГОСТ 106-16.

Конструктивные исполнения осевых вентиляторов и их обозначения

 

Рис. 16. Конструктивные исполнения осевых вентиляторов и их обозначения

Цилиндрический кожух должен иметь диаметр, обеспечивающий вращение колеса с минимальным зазором, т. е. минимальным расстоянием между концами лопастей и внутренней поверхностью кожуха. Этот зазор  не должен превышать 1,5% длины одной лопасти, т. е. δ ≤ 0,015(D – d)/ 2. Входной коллектор служит для выравнивания поля скоростей во входном сечении вентилятора, диффузор – для преобразования динамического давления в статическое.

В крупных осевых вентиляторах на входе и выходе, помимо цилиндрических диффузоров, устанавливаются спрямляющие поток аппараты, служащие для экономичного регулирования работы вентилятора.

Колесо осевого вентилятора состоит из втулки, на которой закреплены наглухо или встроены поворотные лопасти. На рис. 17 представлены различные типы осевых колес.

Типы осевых колес

Рис. 17. Типы осевых колес: а – нереверсивное; б – реверсивное; в – штампованное; г – литое; 1 – втулка; 2 – лопасть

Количество лопастей на колесе – от 2 до 12. Наиболее совершенны лопасти специального несимметричного профиля, напоминающие профиль крыла самолета (рис. 17, в). Лопасти осевых колес, рассчитанные на основании вихревой теории Н. Е. Жуковского, по мере приближения к втулке расширяются и закручиваются. Относительно большой размер втулки (от 40 до 70% диаметра колеса) создает препятствие для перетекания воздуха через среднюю часть вентилятора, возможного вследствие разности давлений со стороны нагнетания и всасывания.

Колеса осевых вентиляторов делают сварными, из листовой стали, литыми или штампованными. Лопасти, приклепанные или приваренные к втулкам, могут быть установлены под разным углом к плоскости вращения. При больших размерах колес лопасти могут быть пустотелыми. В последнее время колеса осевых вентиляторов выполняют и из пластмассы.

В осевых вентиляторах некоторых типов колеса могут выполняться с поворотными лопастями. Это упрощает регулирование, которое достигается изменением угла установки лопастей. Чтобы изменить направление потока воздуха, необходимо изменить направление вращения колеса (при реверсивных колесах) или перевернуть колесо на валу (при нереверсивных колесах).

При правильном направлении движения колеса лопасти должны вращаться тупой кромкой (или выпуклой стороной) вперед.

В помещениях с большим содержанием влаги (прачечных, кухнях) электродвигатель вентилятора необходимо устанавливать вне потока перемещаемого воздуха. Схема такой установки показана на рис. 18.

Схема установки осевого вентилятора

Рис. 18. Схема установки осевого вентилятора на удлиненном валу (электродвигатель установлен вне потока воздуха): 1 – вентилятор; 2 – электродвигатель

Осевые вентиляторы с лопастями симметричного профиля называются реверсивными, а с лопастями несимметричного профиля – нереверсивными. Нереверсивные вентиляторы выпускаются правого и левого вращения, с направлением вращения колеса по часовой стрелке или против нее (если смотреть на вентилятор со стороны привода).

До настоящего времени широкое распространение находили осевые вентиляторы серии МЦ (малонапорные с цилиндрическими лопастями), которые применяли в вентиляционных установках гражданских и промышленных зданий. На рис. 19 приведены конструктивные схемы более совершенных осевых вентиляторов серии Ц3-04, максимальный КПД которых доходит до 80%.

Конструктивные схемы вентиляторов Ц3-04

Рис. 19. Конструктивные схемы вентиляторов Ц3-04 (размеры в % от D): а – вентилятор с установкой электродвигателя за рабочим колесом; б – то же перед рабочим колесом; в – варианты рабочих колес

Осевые вентиляторы (рис. 20) выполняются одноили двухступенчатыми и отличаются разнообразием схем, представляющих собой различные сочетания рабочего колеса (РК), направляющего (НА) и спрямляющего (СА) аппаратов. Входной направляющий аппарат (ВНА) первой ступени выполняют поворотным (рис. 20, б) для возможности регулирования подачи.

Схемы осевых вентиляторов

Рис. 20. Схемы осевых вентиляторов: а – двухступенчатый со спрямляющим аппаратом; б – двухступенчатый с входным направляющим аппаратом; в – профили и треугольники скоростей осевого вентилятора по схеме б; 1 – рабочее колесо; 2 – направляющий аппарат; 3 – спрямляющий аппарат; 4 – входной поворотный направляющий аппарат; 5 – диффузор

Подавляющее большинство высоконапорных одно- и многоступенчатых вентиляторов выполняется по схемам ВНА + РК + СА. Во избежание появления сильного шума и повышенных напряжений в осевых вентиляторах ограничиваются окружными скоростями концов рабочих лопаток до 120 м/с.

ООО «ВЕЗА» предлагает более 300 различных вариантов осевых вентиляторов по расходу и давлению со следующими типоразмерами: 040-045-050-056-063-071-080-090-100-112-123. Расход воздуха составляет от 500 до 120 000 м3/ч, напор – до 1800 Па, КПД – до 75%. Рабочие колеса выполняются из алюминия с поворотными литыми объемными лопатками, в отдельных случаях с лопатками из композита.

Развиваемый с 2011 года вентилятор ОСА® 300 позволяет полностью заменить более старые серии осевых вентиляторов производства «ВЕЗА» и открыть новые возможности в проектировании:

  • вентилятор может монтироваться в стене без дополнительных опор до типоразмера 063 и использовать легкие подвесы до типоразмера 125;
  • вентилятор имеет меньшее потребление энергии при равном расходе, чем крышные вентиляторы (при напорах 50-200 Па), что позволяет в 1,5-3 раза снизить общую установочную мощность двигателей;
  • вентилятор может выбираться с точностью до 1,3% благодаря большому числу вариантов, тем самым уменьшается запас устойчивой мощности двигателя;
  • вентиляторы более предпочтительно использовать постоянно работающим с напором менее 500 Па;
  • вентилятор имеет относительно малые габариты и потребляемую мощность, больший ресурс работы двигателей и меньшие нагрузки на подшипники.

В качестве примера на рис. 21 приведена схема осевого вентилятора ОСА® 300 с длинным и укороченным корпусами и с диаметром рабочего колеса 800 мм, а на рис. 22 даны его характеристики.

Аэродинамические характеристики, приведенные в каталогах ООО «ВЕЗА», получены на аэродинамическом стенде со свободным входным и выходным сечениями вентилятора, что обеспечивает равномерное распределение параметров течения в непосредственной близости при входе в вентилятор и выходе из него. Если условие равномерного входа потока в вентилятор нарушено и имеется загромождение потока в выходном сечении, то создаваемое вентилятором давление может снизиться на 10-30% и более.

 

Схема осевого вентилятора ОСА

Рис. 21. Схема осевого вентилятора ОСА® 300 с диаметром рабочего колеса 800 мм

Характеристики осевого вентилятора ОСА

Рис. 22. Характеристики осевого вентилятора ОСА® 300 с диаметром рабочего колеса 800 мм и частотой вращения n = 750 об/мин: ρ – плотность перемещаемой среды; Q – объемный расход; V – скорость воздуха в выходном сечении вентилятора; РdV – динамическое давление вентилятора

Рассмотрим конкретные рекомендации для наиболее распространенных вариантов установки осевых вентиляторов в вентсистемах.

При установке вентилятора в вентиляционной сети рекомендуется перед входом в вентилятор и за ним (рис. 23, а) обеспечивать наличие прямолинейных воздуховодов достаточной длины с площадью поперечных сечений, равной соответственно площади входного и выходного сечений вентилятора. Наличие гибких вставок перед и за вентилятором снижает шум и вибрацию.

Рекомендации к монтажу воздуховодов и поворотных участков, примыкающих к вентилятору

Рис. 23. Рекомендации к монтажу воздуховодов и поворотных участков, примыкающих к вентилятору

Если площадь сечения воздуховода больше или меньше площади входного сечения вентилятора, рекомендуется устанавливать между воздуховодом и вентилятором переходники в виде диффузора или конфузора (рис. 24, а). Не рекомендуется располагать непосредственно перед входом в вентилятор воздуховод меньшего сечения, чем сечение входа в вентилятор (рис. 24, б).При необходимости установки поворотных участков сети непосредственно вблизи вентилятора рекомендуется использовать составное колено или поворотный участок с большим радиусом закругления (рис. 23, б) или поворотный участок с расположенной в нем системой лопаток (рис. 23, в).

Рекомендации к монтажу переходников, примыкающих к вентилятору

Рис. 24. Рекомендации к монтажу переходников, примыкающих к вентилятору

При расположении сети на стороне нагнетания и свободном входе рекомендуется перед вентилятором устанавливать входной коллектор (рис. 25, а, б). Не рекомендуется оставлять фланец при свободном входе потока в осевой вентилятор (рис. 25, в).

Рекомендации к монтажу входного коллектора вентилятора

Рис. 25. Рекомендации к монтажу входного коллектора вентилятора

При расположении сети на стороне всасывания и свободном выходном сечении рекомендуется на выходе из вентилятора устанавливать диффузор для снижения скорости и динамического давления вентилятора (рис. 26, а). Не рекомендуется располагать на выходе из вентилятора конфузор, который увеличивает осевую составляющую скорости и закрутку потока, а также неиспользуемое динамическое давление (рис. 26, б).

Рекомендации к монтажу выходного патрубка вентилятора

Рис. 26. Рекомендации к монтажу выходного патрубка вентилятора

Для нормальной работы вентилятора в стесненном помещении рекомендуется соблюдать указанные на рис. 27 минимально допустимые расстояния от входного и выходного сечений до близко расположенных стен помещения, преград и крупногабаритного оборудования.

Рекомендации к монтажу вентилятора в стесненных условиях

Рис. 27. Рекомендации к монтажу вентилятора в стесненных условиях

2.3. Канальные вентиляторы

Канальные вентиляторы (рис. 28) предназначены для перемещения невзрывоопасных газовых сред с температурой не выше 60 ОС, содержащих твердые примеси не более 0,1 г/м3, не содержащих липких веществ и волокнистых материалов, с температурой окружающей среды до + 40 ОС.

Проточная часть канального вентилятора

Рис. 28. Проточная часть канального вентилятора: 1 – входной канал; 2 – корпус; 3 – рабочее колесо; 4 – рассеиватель; 5 – выходной канал

Канальные вентиляторы применяются для вентиляции жилых, коммерческих и производственных помещений, таких как: жилые – ванны (душевые), туалеты, подсобные помещения и др.; коммерческие – кафе, бары, офисы, рестораны и др.; промышленные – местная вентиляция, охлаждение оборудования, цеха и др., а также для вентиляции помещений, где ограничено пространство и требуется установить быстро и легко общую вентиляционную систему.

Канальные вентиляторы выполняются по техническим условиям ТУ 4861-019-15185548-04. Они являются одними из самых распространенных вентиляторов: имеют компактные размеры, позволяющие применять их в условиях ограниченного пространства, обеспечивают удобство монтажа и обслуживания, а также универсально сочетаются с другими элементами систем канальной вентиляции.

Вентилятор прямоугольный канальный устанавливают в воздуховод прямоугольного сечения или в разрыв между ним. Его производительность может составлять порядка 400-7500 м3/ч. Производительность вентиляторов для воздуховодов круглого сечения несколько ниже – 100-1800 м3/ч.

Канальные вентиляторы отличаются сравнительно низким уровнем шума, благодаря чему их часто выбирают для установки в административных, офисных и жилых зданиях.

ООО «ВЕЗА» разработало и выпускает широкий спектр канальных вентиляторов для работы в каналах как прямоугольной формы, так и для круглой (рис. 29, 30).

 

Вентилятор канальный прямоугольныйВентилятор канальный прямоугольный

Рис. 29. Вентилятор канальный прямоугольный: а – в стандартном корпусе; б – в шумоизолированном корпусе

Вентилятор для круглых каналов

Рис. 30. Вентилятор для круглых каналов

Корпус вентилятора выполняется из оцинкованной стали, что обеспечивает надежную защиту от коррозии. По специальному заказу внешняя поверхность корпуса может быть выполнена с нанесением порошкового покрытия. Сервисная крышка позволяет осуществлять прямой доступ к рабочему колесу и двигателю при монтаже или обслуживании вентилятора.

Рабочие колеса канальных вентиляторов как с загнутыми вперед лопатками, так и с загнутыми назад лопатками выполнены из оцинкованной стали и проходят статическую и динамическую балансировку. Вентиляторы с загнутыми назад лопатками, в отличие от вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед, имеют больший КПД, обеспечивая экономию электроэнергии, и к тому же при работе создают меньший шум, обеспечивая более «тихую» работу системы.

Для вентиляторов используются асинхронные одно- или трехфазные двигатели с внешним ротором, характеризующиеся малой потребляемой мощностью и значительным ресурсом эксплуатации. Компактные размеры и расположение рабочего колеса вентилятора внутри в воздушном потоке обеспечивают эффективное охлаждение двигателя поступающим воздухом, что увеличивает срок службы за счет снижения термической и механической нагрузки на подшипники. Канальные вентиляторы допускается монтировать в любом пространственном положении, при условии свободного доступа к сервисной крышке вентилятора.

Для помещений с повышенными требованиями к уровню шума ООО «ВЕЗА» выпускает вентиляторы в шумоизолированном корпусе (рис. 29, б). Корпус выполнен из оцинкованной стали и представляет собой коробчатую конструкцию. Пространство между стенками шумоизолирующего корпуса заполнено невоспламеняющейся ватой, обладающей высокими звукоизоляционными свойствами.

Канальные вентиляторы применяются:

  • для компактных стационарных систем приточной и вытяжной вентиляций, кондиционирования воздуха производственных, общественных и жилых зданий;
  • в условиях ограниченного пространства;
  • для перемещения воздушных сред, с допустимым содержанием пыли и других твердых примесей, которые не должны превышать 0,1 г/м3.

Не допускается наличие липких, волокнистых и абразивных компонентов, а также взрывоопасных примесей. Температурный диапазон перемещаемой среды варьируется от –30 до +40 ОС.

Главная особенность монтажа канального вентилятора – установка с обеспечением нормального ввода и подачи воздуха через воздуховод точно требуемой длины. Это необходимо для подавления турбулентности во время движения воздушных масс.

Длина воздуховода со стороны входа воздуха должна быть не меньше одного диаметра воздуховода (рис. 31), а со стороны выхода – не меньше трех диаметров. При этом воздуховоды должны оставаться открытыми, поэтому не рекомендуется оснащать их дополнительными элементами (демпферы, ответвления и т. д.).

Схема монтажа канального вентилятора

Рис. 31. Схема монтажа канального вентилятора

Если канал имеет квадратную или прямоугольную форму, то длина воздуховода рассчитывается по формуле

где Н и В – высота и ширина воздуховода.

Необходимо обратить особое внимание на качество соединения воздуховодов. Так, например, в случае некачественного соединения воздуховода на входе в вентилятор возможна турбулизация потока, что приведет к неравномерности скорости потока на входе, а следовательно, к снижению КПД вентилятора.

Со стороны выброса воздуха воздуховод может быть постоянного сечения, конфузорным с углом сужения не более 15% от поперечного сечения воздуховода или диффузорным с углом расширения не более 7%.

2.4. Крышные вентиляторы

В последнее время для вентиляции промышленных зданий нашли применение вентиляторы, расположенные непосредственно на кровле (рис. 32). Такие вентиляторы получили название крышных. Они предназначены для вытяжных систем вентиляции. Крышный вентиляторный агрегат состоит из вентилятора, электродвигателя и устройств автоматического регулирования, виброизолирующих прокладок, заключенных в едином корпусе. Колеса крышных вентиляторов (радиальных и осевых), вращающихся в горизонтальной плоскости, приводятся в действие от электродвигателя, установленного на одном валу или при помощи ременной передачи.

Схемы крышных вентиляторов

Рис. 32. Схемы крышных вентиляторов: а – радиальные; б – осевые; 1 – входной патрубок; 2 – защитный цилиндр; 3 – рабочее колесо; 4 – электродвигатель; 5 – съемный колпак; 6 – кожух; 7 – основание; 8 – дроссель-клапан; 9 – решетка

Крышные вентиляторы имеют выступающие над кровлей кожухи (колпаки), служащие защитой от атмосферных осадков и преобразующие часть динамического давления в статическое. Эти вентиляторы имеют ряд существенных преимуществ перед другими типами: отпадает необходимость в сетях воздуховодов, уменьшается потребляемая мощность, помещение не загромождается вентиляторными установками.

Радиальные крышные вентиляторы изготавливаются двух типов: вентиляторы, у которых колесо посажено непосредственно на вал электродвигателя, и вентиляторы, привод которых осуществляется через клиноременную передачу. При необходимости в кожухе вентилятора устанавливают самооткрывающийся клапан, располагаемый эксцентрично. Клапан открывается потоком воздуха и закрывается при выключении электродвигателя вентилятора.

Общество с ограниченной ответственностью с 2008 года выпускает крышные вентиляторы, предназначенные для вытяжных вентиляционных систем, устанавливаемых на кровлях жилых, общественных и производственных зданий. Общее количество предлагаемых типоразмеров вентиляторов превышает 200 различных вариантов.

Вентиляторы производятся в следующем исполнении: общепромышленные, коррозионно-стойкие, взрывозащищенные, взрывозащищенные коррозионно-стойкие.

Крышные вентиляторы предназначены для работы в системах вентиляции с температурой перемещаемой среды tСР до 80 ОС, в санитарно-технических и производственных установках с tСР до 200 ОС и системах противодымной вентиляции с tСР до 400 и 600 ОС (время работы 120 мин).

Вентиляторы модификации 2014 года имеют новое улучшенное рабочее колесо с загнутыми назад лопатками, тороидальный входной патрубок с большим диаметром входа. Модификация 2014 года – это новые жалюзийные решетки, новая опорная плита и новое рабочее колесо с повышенным КПД (до 75%).

Рабочее колесо установлено непосредственно на валу двигателя. Вентиляторы комплектуются высококачественными трехфазными асинхронными односкоростными двигателями. Возможно применение частотного регулирования скорости вращения.

Вентиляторы изготавливаются на жесткой опоре или виброопоре.

Крышные вентиляторы имеют улучшенную защиту от дождевых осадков и протечек.

Вентиляторы могут эксплуатироваться в условиях умеренного климата (температура окружающей среды tОС = –45… +40 ОС), умеренного и холодного климата (tОС = –60… +40 ОС) и тропического климата (tОС = –10… +50 ОС).

Названия крышных вентиляторов являются защищенными товарными знаками «ВЕЗА»: КРОС®, УКРОС®, КРОВ®, УКРОВ® (рис. 33).

Крышные вентиляторы «ВЕЗА»

Рис. 33. Крышные вентиляторы «ВЕЗА»: а – КРОС; б – УКРОС; в – КРОВ; г – УКРОВ

КРОС– крышные вентиляторы (рис. 33, а), обеспечивающие выход воздуха в стороны, являются собственной разработкой «ВЕЗА». Номенклатура выпускаемых вентиляторов обеспечивает широкую область режимов по производительности от 800 до 100 000 м3/ч и по статическому давлению до 1200 Па, при постоянном режиме работы и до 2000 Па при работе не более 120 мин. Используются три модификации рабочих колес с шестью и девятью лопатками с густым рядом R20 значений диаметров. Вентиляторы создают большой расход, имеют минимальное динамическое давление, потребляют с увеличением расхода мощность, не перегружающую двигатель. Рабочее колесо установлено непосредственно на валу двигателя. Все основные элементы вентилятора выполнены из стали с лакокрасочным покрытием, корпус из оцинкованной стали, что делает вентилятор устойчивым к атмосферным осадкам. Также выпускаются вентиляторы специального исполнения с колесами из нержавеющей стали и алюминия.

Вентиляторы КРОС выполнены с квадратным или шестигранным поперечным сечением корпуса. В выходном сечении корпуса установлены жалюзи, защищающие вентилятор от атмосферных воздействий.

Модель УКРОС (рис. 33, б) с улучшенной защитой от осадков предложена в 2013 году, отличается дополнительными откидными карманами, полностью закрывающими вентилятор от дождя при ветре любой силы. Пружины закрывают карманы при выключении вентилятора. В открытом состоянии поток направлен вверх, что выгодно при размещении на кровле рядом с другими системами. УКРОС расширяет выбор моделей крышных вентиляторов, улучшая свойства и внешний вид.

Аэродинамические параметры УКРОС и КРОС идентичны. Крышные вентиляторы КРОВ (рис. 33, в) имеют корпус «бочкообразной» формы со свободным выходом воздуха вверх, небольшую высоту и массу, предусмотрена специальная защита помещения от попадания атмосферных осадков.

Модель УКРОВ (рис. 33, г) изготавливают полностью из нержавеющей стали. Она применяется на объектах с экстремальными требованиями по ресурсу и количеству снеговых осадков. Отдельно предусмотрено исполнение до -60 ОС со специальными электродвигателями.

Также идентичны параметры расход-давление для УКРОВ и КРОВ.

Крышные вентиляторы для режима дымоудаления выпускаются в сериях КРОС, УКРОС, КРОВ, УКРОВ и доступны для применения с давлением свыше 1200 Па не более 120 мин. Возможность работы с очень высокими давлениями (до 2000 Па) достигается за счет повышенных скоростей вращения рабочих колес, что требует дополнительной прочности и балансировки. «ВЕЗА» предлагает использовать с крышными вентиляторами частотно-регулируемый привод только в режиме дымоудаления.

В 2014 году предложена новая модификация крышных вентиляторов с алюминиевыми рабочими колесами до габарита 080. Новое решение позволяет значительно увеличить ресурс подшипников электродвигателя и снизить общую шумность вентилятора.

ООО «ВЕЗА» разработало и производит монтажные основания крышных вентиляторов – СТАМ, поддоны ПОД для защиты от протечек и зонты ЗОНТ для защиты вентилятора от атмосферных осадков (рис. 34). Поддоны предназначены для сбора и удаления конденсата, образуемого на границе влажного воздуха, уходящего из помещения, и холодных металлических частей вентилятора и/или монтажного стакана СТАМ.

Элементы монтажа вентиляторов

Рис. 34. Элементы монтажа вентиляторов: а – монтажное основание; б – поддон; в – зонт

При монтаже крышных вентиляторов рекомендуется устанавливать их на монтажные стаканы СТАМ (рис. 35, а) для исключения протечек в местах примыкания. Монтировать вентиляторы на кровле следует с высотой Н > 400 мм из-за риска протечек от тающего снега (рис. 35, б).

Рекомендуется при монтаже вентиляторов для сбора и удаления атмосферных осадков и конденсата устанавливать поддоны (рис. 35, в). Крепят поддоны ПОД к стакану СТАМ®. Малое количество влаги (до 3,75 л/ч на 1 м2 при ветре до 45 км/ч и осадках до 80 мм/ч) может проходить через защитные жалюзи и собираться в объеме ПОДа. Испарение влаги из ПОДа не требует подведения дренажа, за исключением условий морского и субтропического климата.

Требования к установке крышных вентиляторов в системе

Рис. 35. Требования к установке крышных вентиляторов в системе

2.5. Диаметральные вентиляторы

Диаметральные вентиляторы (рис. 36) состоят из рабочего колеса 1 барабанного типа с загнутыми вперёд лопатками и корпуса 2, имеющего патрубок на входе и диффузор на выходе. Действие диаметральных вентиляторов основано на двукратном поперечном прохождении потока воздуха через рабочее колесо.

Рабочее колесо (рис. 37) имеет сплошные торцевые диски, в прорезях которых закрепляются длинные рабочие лопатки по всей ширине колеса. Во всасывающем отверстии кожуха (см. рис. 36) рабочее колесо располагается таким образом, что наружу выступает практически половина размера колеса. По ширине колеса при его вращении лопатки во всасывающем отверстии забирают воздух и направляют его к центру, а далее воздух поступает от центра к противоположной части кожуха. На выходе из лопаток рабочего колеса воздух собирается в кожухе и направляется к нагнетательному отверстию вентилятора.

Схемы конструкций и движение воздуха в диаметральных вентиляторах

Рис. 36. Схемы конструкций и движение воздуха в диаметральных вентиляторах: а – без направляющего аппарата; б – с направляющим аппаратом

Схемы рабочих колес диаметрального вентилятора

Рис. 37. Схемы рабочих колес диаметрального вентилятора

Конструктивно диаметральные вентиляторы могут выполняться с направляющим аппаратом и без него. Наличие неподвижного направляющего аппарата 3 (см. рис. 36) позволяет улучшить организацию движения потока воздуха через рабочее колесо диаметрального вентилятора, а следовательно, и его аэродинамические характеристики. Несмотря на усложнение конструкции, в диаметральных вентиляторах с рабочим колесом диаметром более 400 мм, как правило, применяются направляющие аппараты.

Диаметральные вентиляторы характеризуются более высокими аэродинамическими параметрами по сравнению с другими типами вентиляторов, в частности, они создают плоский равномерный поток воздуха большой ширины; удобством компоновки, позволяющей осуществлять поворот потока в широких пределах; компактностью установки, позволяющей существенно сокращать объём, занимаемый вентиляционной установкой.

Отличительной особенностью диаметральных вентиляторов можно назвать большой расход воздуха, низкий уровень шума и низкий создаваемый напор. Последняя особенность определяет невозможность осуществлять глубокую фильтрацию воздуха при помощи бытового кондиционера.

КПД таких вентиляторов может достигать 0,7. Благодаря этим качествам диаметральные вентиляторы нашли самое широкое применение в различных агрегатированных установках вентиляции и кондиционирования воздуха: в фанкойлах, внутренних блоках сплитсистем, воздушных завесах, системах охлаждения электронного оборудования и т. д.

В основном диаметральные вентиляторы выполняются с рабочими колесами диаметром от 60 до 120 мм и длиной до 1200 мм.

В технической литературе часто диаметральные вентиляторы называются тангенциальными вентиляторами.

2.6. Бытовые вентиляторы

Бытовые вентиляторы – предназначены для создания потока воздуха в небольших и средних помещениях (ванных комнатах, санузлах, жилых и офисных помещениях) для обеспечения комфортного пребывания людей в летний период и создания благоприятных санитарно-гигиенических условий.

Бытовой вентилятор представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам систем кондиционирования и вентиляции, а также для осуществления прямой подачи воздуха в помещения либо отсоса из помещения и создающее необходимый для этого перепад давлений (на входе и выходе вентилятора).

Бытовые вентиляторы характеризуются следующими техническими показателями:

  • диаметр выходного патрубка влияет на пропускную способность вентилятора, т. е. при большем диаметре через вентилятор проходит больший объем воздуха;
  • вентиляторы предназначены для подключения к сети переменного тока соответствующего напряжения (в зависимости от модели вентилятора);
  • скорость вращения характеризует количество оборотов в минуту с учетом потребляемого тока;
  • производительность вентилятора означает объем прокачиваемого воздуха за единицу времени;
  • давление вентилятора – величина расчетная. Полное давление вентилятора равно разности полных давлений потока за вентилятором и перед ним. Давление зависит от мощности, производительности, КПД, электродвигателя;
  • мощность вентилятора (мощность двигателя вентилятора) – рабочий термин, означающий величину напора (сумму расхода воздуха и давления), создаваемого вентилятором. Скорость создаваемого воздушного потока напрямую зависит от мощности вентилятора. Чем больше мощность, тем выше скорость вращения лопастей и тем эффективнее вентилятор справляется со своей задачей (при прочих равных условиях);
  • коэффициент полезного действия вентилятора, учитывающий механические потери мощности на различные виды трения в рабочих органах вентилятора, объемные потери в результате утечек через уплотнения и аэродинамические потери в проточной части вентилятора;
  • каждый вентилятор приводится во вращение электродвигателем, работа которого сопровождается аэродинамическим и механическим шумом. Первый проникает в помещения, распространяясь по воздуховодам, а второй – в результате вибрации элементов конструкций (стенок защитного кожуха вентилятора, самих воздуховодов и др.);
  • уровень шума (звукового давления) измеряется при работе вентилятора в номинальном режиме в помещении с установленной площадью поглощения на расстоянии 3 м.

Существует большое многообразие типов вентиляторов, однако в вентиляционных системах используется всего несколько из них. От выбора типа вентилятора и соответствия поставленной задаче зависят его габариты, потребляемая мощность, технические характеристики, а также шум и некоторые другие свойства вентиляционной системы.

Остановимся на выборе вентилятора для современной квартиры. В связи с установкой в современных квартирах стеклопакетов и герметичных входных дверей эффективность работы естественной вентиляции существенно снизилась и обычными настенными вытяжными вентиляторами не обойтись. Поскольку воздух в дом почти не проникает, необходимо создавать более сложную систему вентиляции, наподобие тех, что используются для подачи воздуха в офисных зданиях.

В настоящее время наибольшее распространение получил вариант с использованием модульных систем вентиляции, построенных по принципу конструктора. Помимо разнообразных вентиляторов в его состав входят шумоглушители (чтобы в помещении было тихо) и калориферы (чтобы зимой не подавать холодный воздух). Но кроме этого воздух необходимо очистить с помощью специальных фильтров и равномерно разогнать по помещению через воздухораспределительные решетки.

Не следует забывать, что поставив слишком мощный вентилятор в вентиляционную систему квартиры, можно значительно испортить жизнь тем, кто живет выше. Слишком большое количество подаваемого в общий воздуховод воздуха превратит их вытяжные решетки в приточные. Это неприятно тем, что в соседские квартиры хлынет испорченный вами воздух, увлекающий за собой скопившуюся в вентиляционной системе пыль.

В любой квартире есть как минимум три места, в которых наличие вентилятора не будет лишним. Это – туалет, ванная комната и кухня.

Для вентиляции санузла обычно используют осевой настенный вентилятор базовой модели, который подключают параллельно с освещением. Устанавливают его на входе в вентиляционный канал. Удобно использовать вентилятор с таймером выключения, когда после отключения освещения вентилятор продолжает работать установленное время.

Ванная комната – основной источник повышенной влажности в квартире. Поэтому для нее лучше использовать модели осевых вентиляторов с таймером и датчиком влажности. Такие вентиляторы самостоятельно включаются, когда уровень влажности превысит заданный предел, и отключаются, провентилировав помещение. И дышать легче, и зеркало не запотеет, и на стенах и потолке не образуется плесень, и даже белье в такой ванной сохнет намного быстрее. В случае, если существует вероятность прямого попадания воды на вентилятор, целесообразно установить вентилятор с пониженным напряжением (12 В).

На кухню требуется установить более мощный вентилятор, чем для ванны и санузла. Для кухни можно выбрать вентиляторы со шнурковым выключателем или с таймером, с датчиком влажности или датчиком движения (присутствия).

В случае неправильного выбора вентилятора и неквалифицированного монтажа вентиляции могут возникнуть следующие проблемы:

  • отсутствие притока или вытяжки воздуха;
  • шум в воздуховодах и вибрация системы;
  • попадание посторонних предметов в систему вентиляции;
  • утечка воздуха из трассы воздуховодов;
  • недостаток или избыток прокачиваемого воздуха;
  • подача холодного воздуха зимой;
  • распространение неприятных запахов по помещению;
  • преждевременные нарушения работы агрегатов вентиляции.

К бытовым вентиляторам относятся оконные вентиляторы, устанавливаемые в оконной раме, и каминные вентиляторы, предназначенные для вытяжки горячего дыма из камина. Они предотвращают попадание дыма в помещение и повышают КПД камина или печи.

В бытовых условиях при дефиците места на горизонтальных поверхностях целесообразно устанавливать настенные или потолочные вентиляторы. Вентиляторы, крепящиеся на стене/потолке, эффективно перемешивают воздушные массы и выравнивают температуру в помещении. Их рекомендуется использовать не только летом для охлаждения, но и в холодное время года, когда поднимающийся вверх теплый воздух лучше перенаправить в зону пребывания людей.

При создании бытовых вентиляторов уделяется большое внимание качеству, дизайну и цветовому решению выпускаемой продукции. При производстве пластиковых элементов используются материалы наивысшего качества с добавлением стабилизатора цвета, который предотвращает изменение цвета материала, таким образом, сохраняя постоянный цвет в течение длительного времени. Пластик вентилятора должен характеризоваться прочностью, большой ударной вязкостью и теплостойкими особенностями.

Уделяется большое внимание регулировке направления движения воздушного потока, металлической защитной решетке, устойчивости основания вентилятора, экономии энергопотребления, гарантийных обязательств.

Фирмы-производители бытовых вентиляторов предлагают широкую возможность выбора дополнительных опций для вентиляторов в любой их комбинации:

  • обратный клапан (для предотвращения обратного потока воздуха);
  • модели комплектуются двигателями на шарикоподшипниках, что гарантирует до 40 тысяч часов непрерывной бесперебойной работы;
  • вентилятор может включаться/выключаться при помощи кнопок или шнуркового выключателя;
  • после отключения от сети вентилятор может работать в течение времени, заданного таймером, – от 2 до 30 минут;
  • вентилятор может быть оборудован электронным процессором, производящим постоянный мониторинг влажности помещения и позволяющим избегать появление конденсата (вентиляторы с таймером и реле влажности обеспечивают включение вентилятора при уровне влажности 50-90% и регулируются потенциометром);
  • вентилятор может автоматически включаться при возникновении движения человека в помещении и продолжать работать в течение времени, заданного таймером;
  • вентилятор может быть оборудован двигателем низкого напряжения (12 В), что делает возможным безопасное использование вентилятора в помещениях с повышенной влажностью и в местах с вероятностью прямого попадания воды (ванных комнатах, саунах и т. д.).

Бытовые вентиляторы предназначены для подключения к сети переменного тока напряжением 220-240 В, частотой 50 Гц или 12 В, частотой 50 Гц (в зависимости от модели вентилятора).

Номинальная электрическая мощность вентиляторов составляет 9/32 Вт. Уровень звукового давления на расстоянии 3 м не должен превышать 40 дБ. Вентиляторы предназначены для эксплуатации при температуре воздуха от 0 до 45 ОС и рассчитаны на продолжительную работу без отключения сети. Вентиляторы изготавливаются из стали с полимерным покрытием и оборудованы двигателем с внешним ротором.

На рис. 38 приведены некоторые типы бытовых вентиляторов.

В безлопастном бытовом вентиляторе (рис. 39) воздушный поток формирует турбина (напорный вентилятор), спрятанная в основании и подающая воздух сквозь узкие щели в большой рамке, через которую проходит основной поток перемещаемого воздуха. За счет аэродинамических эффектов истекающий из щелей воздух увлекает за собой соседние слои. В основном окружающий воздух засасывается с тыльной стороны за счет возникающего разрежения из-за формы профиля рамки. В результате поток воздуха усиливается до 15–18 раз по сравнению с прокачиваемым турбиной объемом. Направление потока может быть изменено путем регулировки положения рамки. Достоинство такой схемы – отсутствие доступных извне корпуса движущихся деталей, а недостаток – шумность. Форма рамки может быть в виде кольца или в виде вытянутого овала. Компания Dyson стала обладателем патента и первой представившей на рынок такой тип вентиляторов.

Бытовые вентиляторы

Рис. 38. Бытовые вентиляторы; а – настольный осевой; б – напольный осевой; в – оконный осевой; г – батутный радиальный

Безлопастный вентилятор

Рис. 39. Безлопастный вентилятор

 

3. Работа вентиляторов в системах вентиляции

Вентиляторы применяются в системах вытяжной и приточной вентиляции с механическим побуждением воздуха. На рис. 4 показана типичная схема компоновки промышленной системы приточной вентиляции. Воздух из атмосферы поступает через воздухозаборное устройство 1, очищается от пыли в воздушном фильтре 2, затем подогревается в поверхностном воздухонагревателе (калорифере) 3. Перепускной клапан 7 предназначен для перепуска части воздуха для регулирования температуры. После калорифера воздух по воздуховоду 4 поступает на вход вентилятора 5 и затем по воздуховодам 4 подается в обслуживаемое помещение через воздухораспределительные устройства 6.

Схема приточной системы вентиляции

Рис. 4. Схема приточной системы вентиляции

Вытяжная система вентиляции (рис. 5) предназначена для удаления из производственных помещений загрязненного воздуха. Загрязненный вредными примесями воздух забирается из помещения через воздухоприемные устройства 4 и по воздуховоду 3 поступает к входному патрубку вентилятора 2, затем подается в устройство очистки 1, где происходит очистка воздуха от механических примесей. Очищенный от механических примесей воздух удаляется в атмосферу.

Схема вытяжной системы вентиляции

Рис. 5. Схема вытяжной системы вентиляции

4. Основные параметры, характеризующие работу системы вентиляции

Под действием вентилятора в трубопроводе создается воздушный поток. Важными параметрами воздушного потока являются его скорость, давление, плотность, массовый и объемный расходы воздуха.

Расходы воздуха объемный Q, м3/с, и массовый m, кг/с, связаны между собой следующим образом:

где F – п лощадь поперечного сечения трубы, м2;

с – скорость воздушного потока в заданном сечении, м/с;

ρ – плотность воздуха, кг/м3.

Давление. Различают статическое, динамическое и полное давление в воздушном потоке.

Статическим давлением РСТ, Па, принято называть давление частиц движущегося воздуха друг на друга и на стенки трубопровода. Статическое давление отражает потенциальную энергию воздушного потока в том сечении трубы, в котором оно измерено.

Динамическое давление воздушного потока РДИН, Па, характеризует его кинетическую энергию в сечении трубы, где оно измерено:

Полное давление воздушного потока определяет всю его энергию и равно сумме статического и динамического давлений, измеренных в одном и том же сечении трубы, Па:

На практике давления газообразных сред могут измеряться относительно двух различных уровней (рис. 6):

  • уровня абсолютного вакуума (абсолютного нуля давления) – идеализированного состояния среды в замкнутом пространстве, из которого удалены все молекулы и атомы вещества среды;
  • уровня атмосферного (барометрического) давления (ГОСТ 271-77).

Р

Виды измеряемых давлений

Рис. 6. Виды измеряемых давлений

Давление, измеряемое относительно вакуума, называют давлением абсолютным РА. Барометрическое давление РБ – это абсолютное давление земной атмосферы. Оно зависит от конкретных условий измерения: температуры воздуха и высоты над уровнем моря. Давление, которое больше или меньше атмосферного, но измеряется относительно атмосферного, называют соответственно избыточным РИ или давлением разрежения, вакуумметрическим РВ. Очевидно, что РА = = РБ + РИ или РА = РБ – РВ. Разность давлений сред в двух различных процессах или двух точках одного процесса, причем таких, что ни одно из давлений не является атмосферным, называют дифференциальным давлением РД.

Единицы измерения давления определяются одним из двух способов:

  • через высоту столба жидкости, уравновешивающего измеряемое давление в конкретном физическом процессе: в единицах водяного столба при 4 °С (мм вод. ст. или м вод. ст.) или ртутного столба при 0 °С (мм рт. ст. или Торр) и нормальном ускорении свободного падения;
  • через единицы силы и площади.

В Международной системе единиц (СИ) единицей силы является ньютон (Н), а единицей площади – метр квадратный (м2). Отсюда определяются единица давления паскаль (1Па = 1 Н/м2) и ее производные, например килопаскаль (1 кПа = 103 Па), мегапаскаль (1 МПа = = 103 кПа = 106 Па).

Наряду с системой СИ в области измерения давления продолжают использоваться единицы и других, более ранних систем, а также внесистемные единицы.

В технической системе единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) сила измеряется в килограммах силы (1 кгс ≈ 9,8 Н). Единицы давления в МГКСС – кгс/м2 и кгс/см2; единица кгс/см2 получила название технической, или метрической атмосферы (атм.). В случае измерения избыточного давления в единицах технической атмосферы используется обозначение «ати».

Соотношения между различными единицами измерения давления приведены далее.

1 ньютон на квадратный метр (Н/м2, N/м2) = 1Па (Па·103 = 1кПа, Па·106 = 1МПа).

1 килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2, kgf/cm2, атм., atm) = 98 066,5 Па.

1 миллиметр водяного столба (мм вод. ст., mm H2O, mm WS) = 9,80665 Па.

1 миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg, torr) = 133,322 Па. 1 физическая атмосфера (физ. атм.) = 760 мм рт. ст. = 101 325 Па.

1 бар = 100 000 Па.

Плотность воздуха есть масса единицы объема воздуха. По уравнению Клайперона, плотность сухого воздуха при температуре 20 ºС

где R – газовая постоянная, равная для воздуха 287,06 Дж/(кг·К);

T – температура по шкале Кельвина.

Уравнение Бернулли. Большое значение для понимания процессов течения воздуха по элементам вентилятора имеет уравнение Бернулли. По условию неразрывности воздушного потока расход воздуха постоянен для любого сечения трубы. Для сечений 1, 2 и 3 (рис. 7) это условие можно записать так:

Схема к анализу движения потока воздуха в трубе

Рис. 7. Схема к анализу движения потока воздуха в трубе

При изменении давления воздуха в пределах до 5000 Па плотность его остается практически постоянной. В связи с этим

Изменение давления воздушного потока по длине трубы подчиняется закону Бернулли. Для сечений 1, 2 (см. рис. 7) можно написать

где ΔР1,2 – потери давления, вызванные сопротивлением потока о стенки трубы на участке между сечениями 1 и 2.

Анализ последних уравнений показывает, что с уменьшением площади поперечного сечения трубы скорость воздуха увеличится, но объемный расход останется неизменным. С увеличением скорости с возрастет динамическое давление потока. Для того чтобы равенство (1) выполнялось, статическое давление должно упасть ровно настолько, насколько увеличится динамическое давление.

При увеличении площади сечения потока динамическое давление упадет, а статическое ровно настолько же увеличится. Полное же давление в сечении остается неизменным.

4.1. Основные аэродинамические параметры вентиляторов

Производительность (объемный расход) вентилятора Q, м3/с, представляет собой объемное количество газа, поступающего в вентилятор в единицу времени, отнесенное к условиям входа в вентилятор.

Полным давлением вентилятора РV, Па, называется разность абсолютных давлений потока при выходе из вентилятора Р02 и перед входом в него Р01 определенной плотности газа

Динамическое давление вентилятора Рdv, Па,

где ρ – плотность газа, кг/м3; FВ – площадь выходного отверстия вентилятора, м2 ; сВ – средняя скорость потока в выходном сечении вентилятора, м/с, определяется по формуле

Статическое давление вентилятора Р, Па,

Мощность N, Вт, потребляемая вентилятором, представляет собой мощность на валу вентилятора без учета потерь в подшипниках и элементах привода.

Полная мощность вентилятора

Полезная мощность вентилятора

Окружная скорость рабочего колеса

где D – диаметр колеса, м; n – частота вращения колеса, об/мин.

Коэффициент расхода (производительности) вентилятора

где F – площадь круга диаметром D, м2,

Коэффициенты полного Ψ, статического ΨS и динамического Ψd

давлений без учета влияния сжимаемости определяются по формулам

Коэффициент мощности, потребляемой вентилятором,

 

где N – мощность, потребляемая вентилятором, Вт.

Полный КПД вентилятора представляет собой отношение полной мощности вентилятора NV к мощности N, потребляемой вентилятором:

Статический КПД вентилятора

Быстроходность nу [(м/с)1,5Па-0,75] и габаритность Dу [(м/с)-0,5Па0,25] вентилятора являются критериями для оценки пригодности работы вентилятора в режиме, заданном величинами Q, РV, D и частотой вращения n, и служат для сравнения вентиляторов различных типов.

Быстроходность и габаритность определяются по размерным и безразмерным параметрам и формулам

где РV – соответствует плотности ρ = 1,2 кг/м3.

Давление, развиваемое вентилятором, называется разностью полных запасов энергии после и до вентилятора, отнесенной к 1 м3 газа:

,

где ρ – плотность перемещаемого газа, кг/м3 ; с – скорость газа, м/с; индексы н (начальное) и к (конечное) относятся к параметрам в сечениях перед вентилятором и за ним.

Наблюдаемое давление вентилятора, Па, работающего на вентиляционную сеть, находят из выражения

где PCTB и PCTA -избыточное статическое давление в помещениях В и А; ΔP – сопротивление газового (воздушного) тракта, включая потерю давления с выходной скоростью; РС – самотяга, Па:

где ρА – плотность вытяжного воздуха; ρГ – средняя плотность перемещаемого газа, кг/м3; zВ и zА – геометрические отметки сечений сбрасывания и приема газа.

Мощность вентилятора

4.2. Аэродинамические характеристики вентиляторов

Аэродинамические качества вентиляторов оцениваются по аэродинамическим характеристикам, выраженным в виде графиков зависимости полного РV , статического РSV и (или) динамического РdV давлений, развиваемых вентилятором, потребляемой мощности N, полного η и статического ηS КПД от производительности Q при определенной плотности газа ρ перед входом в вентилятор и постоянной частоте вращения n его рабочего колеса. На графиках указываются размерности аэродинамических параметров.

Допускается построение аэродинамических характеристик при частоте вращения, изменяющейся в зависимости от производительности, с указанием зависимости n (Q) на графике. Вместо кривой РSV (Q) на графике может указываться кривая динамического давления РdV (Q) вентилятора.

ГОСТ 10616-90 допускает при построении аэродинамической характеристики кривые РSV (Q), РdV (Q) и ηS (Q) не указывать.

Аэродинамические характеристики вентилятора должны строиться по данным аэродинамических испытаний, проведенных в соответствии с ГОСТ 10921.

В общем случае характеристика вентилятора (рис. 1) – это графическая зависимость полного давления РV, мощности на валу N и КПД η от подачи Q при постоянной скорости вращения рабочего колеса (РК), с определенным диаметром РК и известной плотностью перемещаемой среды и аэродинамической схемой, т. е. совокупностью геометрической конфигурации проточной части и РК.

Аэродинамические характеристики могут быть следующие:

  1. индивидуальные, определяющие РV, N, η вентилятора данного типа определенного размера при числе оборотов ротора вентилятора n в зависимости от расхода Q;
  2. безразмерные, характеризующие вентиляторы одной аэродинамической схемы, но разных размеров и с различной частотой вращения рабочего колеса.

Эти характеристики необходимы при проектировании и испытании вентиляторов. Характеристики строят в безразмерных параметрах, когда вместо давления Р используют коэффициент давления Ψ , вместо подачи Q – коэффициент подачи φ , а вместо мощности N – коэффициент мощности λ.

где ρ – плотность; u – окружная скорость РК; D – диаметр РК.

Индивидуальные аэродинамические характеристики радиального вентилятора

Рис. 1. Индивидуальные аэродинамические характеристики радиального вентилятора: Q – объемный расход; РV – полное давление; V – скорость воздуха в выходном сечении вентилятора; РdV – динамическое давление вентилятора; n – число оборотов; ρ – плотность перемещаемой среды

5. Шумо- и звукоизоляция

Работа вентиляторов сопровождается большим или меньшим шумом. Интенсивность шума вентиляторов обуславливается их типом, режимом работы, качеством изготовления и монтажа.

Осевые вентиляторы создают больший шум, чем радиальные; это объясняется тем, что их коэффициент давления значительно меньше и поэтому для создания давления требуется большая окружная скорость.

Радиальные вентиляторы с лопастями, загнутыми вперед, создают больший шум, чем с лопастями, загнутыми назад (при равной окружной скорости), так как у них большие скорости выхода воздуха с лопастей и в кожухе.

Окружные скорости рабочих колес из соображений относительно бесшумной работы не должны превышать 25–30 м/с для радиальных и 30–35 м/с для осевых вентиляторов, устанавливаемых в гражданских зданиях. В промышленных зданиях в зависимости от громкости технологического шума окружные скорости рабочих колес вентиляторов могут достигать 35–50 м/с.

Шум механического происхождения вызывается передачей, плохой балансировкой вентилятора, работой подшипников и низким качеством монтажа. Снижению механического шума способствует установка вентилятора на одном валу с электродвигателем. Вентиляторы массивной конструкции создают меньшие шумы. Для уменьшения шума все вентиляторы устанавливаются на специальном виброизолирующем основании, расположенном на резиновых или пружинных амортизаторах. С этой же целью вентиляторы присоединяются к системе воздуховодов при помощи гибких вставок из прорезиненной ткани.

Величину шума вентилятора в децибелах (дБ) при разных режимах работы удобно определять при помощи акустических характеристик, обычно совмещаемых с аэродинамическими характеристиками.

Графики зависимости уровня звуковой мощности от давления

Рис. 40. Графики зависимости: а – уровня звуковой мощности  LPQ от давления РV и производительности Q; б – поправки ΔL от КПД вентилятора 

В соответствии с ГОСТ 5976-90 суммарные уровни звуковой мощности LPΣ радиальных вентиляторов на номинальном режиме со стороны нагнетания должны удовлетворять условию

где Q – производительность, м3/с; РV – полное давление, Па; η – КПД. Допускаемые верхние значения отклонений до 2 дБ, нижние значения не ограничиваются.

На рис. 40, а приведены графики зависимости уровня звуковой мощности LPQ от давления РV и производительности Q и на рис. 40, б поправки ΔL от значения КПД. Суммарный уровень звуковой мощности

Для помещений с повышенными требованиями к уровню шума ООО «ВЕЗА» выпускает канальные вентиляторы в шумоизолированном корпусе. Корпус выполнен из оцинкованной стали и представляет собой коробчатую конструкцию. Пространство между стенками шумоизолирующего корпуса заполнено невоспламеняющейся ватой, обладающей высокими звукоизоляционными свойствами.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *