Быстрая помощь студентам.
Результат поиска.
Реферат/Курсовая Промышленная вентиляция и кондиционирование.
Тип работы: Реферат/Курсовая. Добавлен: 19.03.13. Сдан: 2012. Страниц: 22. Уникальность по электродвигателем непосредственно (жесткое соединение, эластичная муфта) или через передачу (клино-ременная, механическая регулируемая.
5.1.1 Центробежные вентиляторы Центробежный вентилятор состоит из спирального кожуха и рабочего колеса с лопатками. При вращении рабочего колеса воздух попадает в каналы между его лопатками и вытесняется ими к периферии колеса. Под действием центробежных сил воздух отбрасывается в спиральный кожух и далее направляется в нагнетательное отверстие. Изготавливаются вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания, правого и левого вращения. Центробежные вентиляторы по создаваемой разности полных давлений (при плотности воздуха на входе = 1,2 кг/м 3 ) можно разделить на три группы.
низкого давления – разностью полных давлений до 100 Па; среднего давления – до 300 Па; высокого давления – до 1500 Па.
Центробежные вентиляторы также могут быть.
общего назначения; специального назначения.
Вентиляторы общего назначения предназначены для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обычного качества не превышает агрессивность воздуха с температурой до 80 о С. Кроме этого, переносимые воздух и газовые смеси не должны содержать пыль и другие твердые примеси в количестве, превышающем 100 мг/м 3. а также липкие вещества и волокнистые материалы. Для вентиляторов двустороннего всасывания с расположением ременной передачи в перемещаемой среде температура перемещаемой среды не должна превышать 60 о С. Радиальные вентиляторы имеют диаметр колес от 0,25 до 2,0 м. Колесу присваивается номер, выраженный в дециметрах (2,5-20), который численно равняется диаметру колеса. Вентиляторы специального назначения применяются для работы в агрессивных средах: для перемещения газа с высокой температурой, газопаровоздушных, взрывоопасных смесей и др. По назначению эти вентиляторы подразделяются на пылевые, коррозионностойкие, искрозащищенные, тягодутьевые, шахтные, мельничные и др. Вентиляторы, предназначенные для перемещения невзрывоопасных неабразивных пылегазовоздушных смесей с различными механическими примесями, называются пылевыми. В обозначении этих вентиляторов добавляется буква П. Пылевые вентиляторы применяются для удаления древесных стружек, металлической пыли от станков, пневмотранспорта для зерна и в других целях. Чтобы транспортируемые материалы не застревали в рабочем колесе и корпусе, число лопаток делается небольшим и увеличивается зазор между входным патрубком и колесом. Вследствие этого КПД пылевых вентиляторов низкий. В конструкциях коррозионно- стойких вентиляторов, предназначенных для перемещения агрессивных смесей, применяются материалы, устойчивые к воздействию этих смесей (нержавеющая сталь, титановые сплавы, винипласт, полипропилен). Искрозащищенные вентиляторы подразделяются на вентиляторы с повышенной защитой от искрообразования и искробезопасные. В вентиляторах с повышенной защитой от искрообразования предусмотрены меры, обеспечивающие защиту от возникновения опасных искр только в режимах нормальной работы вентилятора. Такие вентиляторы изготавливаются из алюминиевых сплавов или разнородных металлов. В искробезопасных вентиляторах предусмотрены меры защиты от искрообразования как при нормальной работе, так и при возможном кратковременном трении рабочего колеса о корпус вентилятора. Эти вентиляторы выполнены на основе алюминиевых сплавов с антистатическим пластмассовым покрытием (графитонаполненный полиэтилен или графитонаполненный пентопласт). Электропривод имеет взрывозащищенное исполнение. Тягодутьевы е вентиляторы различают двух видов: дымососы и дутьевые . Дымососы применяют для отсасывания дымовых газов с температурой до 200. Поскольку газы содержат твердые частицы золы, вызывающие износ деталей дымососа, лопатки рабочего колеса делают утолщенными, а внутреннюю поверхность обечайки корпуса покрывают броневыми листами. Ходовая часть дымососов имеет охлаждающий элемент в виде термомуфты или змеевика охлаждения масла в узле подшипников. Поэтому корпусы подшипников ходовой части дымососов изготавливают в виде литых или сварных коробок, внутри которых находится масло. В обозначении дымососа, например DH-15, используются следующие индексы: D – дымосос, Н – лопатки рабочего колеса загнуты назад, 15 – диаметр рабочего колеса в дециметрах. Дутьевые вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топочные камеры котельных установок. Изготавливаются дутьевые вентиляторы номеров 8-36. Вентиляторы горячего дутья типа ВГД и ГД предназначены для подачи первичного воздуха с температурой до 400 о С. Устанавливать дутьевые вентиляторы можно только после аппаратов очистки. До вентиляторов и после них необходимо устанавливать тепловые компенсаторы расширения проводящих и отводящих участков сети. Мельничные вентиляторы предназначены для пневматического транспортирования неагрессивной угольной пыли в системах пылеприготовления котлоагрегатов. Шахтные вентиляторы используют в вентиляционных системах рудников для обеспечения больших расходов и давлений воздуха.
5.1.2. Диаметральные вентиляторы. Диаметральный вентилятор имеет рабочее колесо барабанного типа и несимметричный коленообразный корпус. Несимметричное расположение рабочего колеса обеспечивает образование потока воздуха в сторону меньшего сечения. Диаметральные вентиляторы с широкими колесами могут подсоединяться непосредственно к воздуховодам, имеющим сечение в форме вытянутого прямоугольника. Диаметральные вентиляторы могут создавать значительные давления даже при невысоких окружных скоростях рабочих колес, поскольку поток воздуха дважды пересекает лопаточное колесо. Однако диаметральные вентиляторы имеют низкий КПД. По этой причине они применяются в установках, в которых требуется плоский равномерный поток воздуха одинаковой ширины, а именно в воздушных завесах, фанкойлах, внутренних блоках сплит-систем.
5.1.3. Осевые вентиляторы Осевые вентиляторы применяются в системах приточно-вытяжной вентиляции при суммарных потерях полного давления вентиляционной сети до 35 Па. Максимальная окружная скорость рабочего колеса – до 60 м/с.
5.2. Основные характеристики вентиляторов.
5.2.1 Объемный расход воздуха Объемный расход воздуха вентилятора L – величина объема воздуха ? . подаваемого вентилятором через некоторую поверхность, S за единицу времени t . (5.1) Массовый расход воздуха, создаваемый вентилятором, определяется по формуле: М = ?vS, кг/с, (5.2) где ? – плотность воздуха, кг/м 3 ; v – скорость потока воздуха, м/с. Это уравнение является следствием из закона сохранения массы. Из уравнения видно, что в течение некоторого промежутка времени возрастание массы, находящейся в данном объеме, должно быть равно массе среды, поступающей в этот объем, то есть ?vS = соnst. (5.3.
При этом следует помнить, что если рассматривается поток в воздуховоде, то v является средней скоростью, так как вдоль стенок воздуховода скорость равна нулю (пограничный слой), затем она возрастает и достигает максимума на линии оси симметрии потока. Это утверждение не относится к сжимаемым средам, например, газам или парам в процессе сжатия или расширения.
5.2.2 Давление Давление (напор) – энергия, которую приобретает единица объема газа, проходящая через вентилятор. В соответствии с законом сохранения энергии, полная механическая энергия идеальной несжимаемой среды в стационарном течении сохраняется постоянной. На основании этого закона Бернулли (швейцарский математик, 1700 – 1782) выведено уравнение.
где Р п – полное давление, Па; Р с т – статическое давление, Па; ? – плотность (газа), кг/м 3 ; ? – средняя скорость газа, м/с; ?v 2 /2 – скоростной напор или динамическое давление, Па. На рис. 5.1 показано распределение давления в воздуховодах с избыточным давлением и разряжением. Измерение этих давлений производится трубками Пито или Прандля. Рассмотрим воздушный поток, двигающийся по воздуховоду со скоростью ?. Если один вход дифференциального манометра подключить к трубке отбора давления, ось которой находится на стенке воздуховода и перпендикулярна.
Рис 5.1. Распределение давлений в воздуховодах: а – с избыточным давлением; б – с разрежением вектору скорости воздушного потока, а второй вход сообщен с атмосферой, то дифференциальный манометр, измеряющий разность давлений, покажет величину статического давления Р ст. Если трубку отбора давления поместить в центре потока, повернув отверстие трубки навстречу потоку, а второй сообщить с атмосферой, то дифференциальный манометр покажет полное давление Р п. Если отверстие трубки отбора давления поместить в центре потока, а второй вход подключить к стенке воздуховода, то на входном конце будет полное давление, а на выходном – статическое. Разность этих давлений есть скоростной напор или динамическое давление. Исходя из уравнения Бернулли.
5.2.3 Коэффициент полезного действия вентилятора.
Если каждой единице объема воздуха, прошедшей через вентилятор, сообщается давление. то полезная мощность воздуха, выходящего из вентилятора, составит: N п = ?Р * L (5.6.
Электродвигатель вентилятора потребляет электрическую мощность. Эта мощность преобразуется в механическую мощность на валу электродвигателя Мощность на валу меньше потребляемой мощности и зависит от КПД электродвигателя. N в = N э * ? э (5.7.
Часть мощности на валу передается потоку воздуха, проходящему через вентилятор, и является полезной мощностью. Полезная мощность вентилятора меньше чем мощность на валу на величину потерь мощности в вентиляторе. Потери мощности в вентиляторе включают потери при различных видах трения в рабочем органе вентилятора (механические потери), потери из-за утечек и перетоков воздуха из области высокого давления в область низкого давления (объемные потери), потери из-за аэродинамических сопротивлений в рабочем колесе, в деталях привода и подачи воздуха. Эти потери учитываются КПД нагнетателя.
Для уменьшения аэродинамических потерь при установке вентилятора необходимо предусматривать прямые участки стабилизации воздушного потока с обеих сторон от вентилятора (. – диаметр вентилятора). Минимальные длины стабилизирующих участков должны составлять 1,5 диаметра колеса со стороны всасывания и 3 диаметра – со стороны нагнетания.
5.2.4 Частота вращения вентилятора В документации и на заводской табличке электродвигателя указывается номинальная частота вращения. Однако в зависимости от сопротивления сети и расхода воздуха, подаваемого вентилятором, частота может несколько изменяться.
5.2.5. Уровень звукового давления Различают уровни звукового давления в воздуховоде со стороны всасывания, со стороны нагнетания и уровни звукового давления, передаваемые в окружающую среду. Звуковое давление (шум) является важной характеристикой вентилятора. У всех вентиляторов уровень шума увеличивается с возрастанием окружной скорости рабочего колеса. Поэтому при одном и том же числе оборотов шумы вентилятора больших размеров могут увеличиваться. С уменьшением КПД шум вентилятора также увеличивается. При установке вентиляторов в зонах, где работают люди, используют специальные вентиляторы шумозащищенного исполнения. Иногда все же приходится принимать дополнительные меры для подавления шумов, такие как выбор оптимального режима работы, повышение КПД, уменьшение частоты вращения, улучшение аэродинамических характеристик сети, установка шумоглушителей, облицовка корпуса звукоизолирующим материалом.
5.3. Графические характеристики вентиляторов Перечисленные выше характеристики вентиляторов могут быть представлены графически в виде полной, индивидуальной и общей характеристики. График полной характеристики строится только для одной частоты вращения рабочего колеса. Поэтому для подбора вентиляторов преимущественно приводятся универсальные характеристики, которые могут быть индивидуальными и общими. Индивидуальные характеристики приводятся для конкретного типа вентиляторов (рис. 5.3.1). Общая характеристика строится для всей серии вентиляторов, относящихся к данному типу. Общие характеристики бывают совмещенные и безразмерные (отвлеченные). Совмещенные характеристики (рис. 5.3.2) представляют собой график, на котором совмещены области эффективной работы всех вентиляторов данной серии. Безразмерные характеристики предназначены для сравнения аэродинамических качеств вентиляторов разных типов. На рис. 5.3.3 приведена безразмерная характеристика радиального вентилятора Ц4-70. Обычно при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха такими характеристиками не пользуются, так как выбор производится из серийных вентиляторов, на которые имеются разработанные индивидуальные характеристики. Однако в случае если возникает необходимость в применении несерийного вентилятора, индивидуальную характеристику можно получить с помощью безразмерной.
Рис. 5.3.1 Индивидуальная характеристика радиального вентилятора (построена в линейном масштабе.
Индивидуальные характеристики строят в следующих координатах.
Рис. 5.3.2. Совмещенная характеристика радиального вентилятора.
Рис. 5.3.3. Безразмерная характеристика радиального вентилятора.
Рис. 5.3.4. Индивидуальная характеристика радиального вентилятора (построен в логарифмическом масштабе.
Характеристика полного давления определяет зависимость разности полных давлений на входе и выходе вентилятора и от подачи. В зависимости от величины потерь в вентиляторе форма характеристики полного давления может быть полого падающей, круто падающей или иметь впадину в области малых подач. Характеристика определяет затраты энергии, необходимой для преодоления потерь внутри вентилятора и присоединенной к нему сети. Учитывая, что затраты минимальны при нулевом расходе, запускать нагнетатели в работу рекомендуется при закрытых регулировочных элементах. В этом случае пусковой ток будет минимальным и не произойдет перегрузки двигателя. Характеристика позволяет оценить эффективность работы вентилятора при различных режимах. С ростом подачи полный КПД сначала увеличивается, а затем, достигнув максимума, уменьшается. Режим работы вентилятора, соответствующий максимальному значению КПД. называют оптимальным. Рабочим участком характеристики вентилятора принято считать ту ее часть, где Индивидуальные характеристики строятся для различных скоростей вентилятора. Верхняя кривая (рис. 5.3.1) соответствует режиму с максимальной частотой вращения. Нижняя характеристика строится для наименьших давлений, при которых использование данного вентилятора еще целесообразно. Кривые, соединяющие точки равных КПД, представляют собой квадратичные параболы. Крайняя кривая линия КПД, совпадающая с характеристикой динамического давления. определяет условия работы вентилятора без сети. Область ниже этой кривой представляет собой область неэффективного использования вентилятора (нерабочая зона). Для определения режимов работы вентилятора по индивидуальной характеристике находят точку А, соответствующую заданным значениям и. После этого определяют частоту вращения рабочего колеса, КПД и потребляемую мощность. По полученным данным подбирают электродвигатель и передачу. При подборе вентилятора следует стремиться к тому, чтобы частота вращения вентилятора совпадала со стандартной частотой электродвигателя, а рабочая точка А располагалась в рабочей области вентилятора. Если на характеристике не нанесены значения. то затраченную мощность определяют по формуле: . (5.13) Индивидуальные характеристики приведенные в каталогах, построены в логарифмической сетке. Особенностями этих характеристик является отсутствие нулевых значений давлений и подачи, линии КПД являются прямыми (рис. 5.3.4). Безразмерные характеристики осевых вентиляторов относятся к его внешнему диаметру или к окружной скорости на внешнем диаметре. Эти параметры меняются вдоль радиуса. В осевых вентиляторах характеристика часто имеет седлообразную форму (рис. 5.3.5). В зависимости от величины угла выхода лопатки рабочего колеса различают (рис. 5.3.6): – загнутые назад лопатки ; – радиально оканчивающиеся лопатки ; – загнутые вперед лопатки.
Рис. 5.3.5. Полная аэродинамическая характеристика осевого вентилятора.
Качество преобразования динамического давления вентилятора в статическое оценивается коэффициентом давления, который равен отношению полного давления к динамическому: (4.3.3.
Теоретически коэффициент давления лопаток, загнутых назад, может быть равен 4, радиально заканчивающихся – 2.
Особенности вентиляторов с загнутыми вперед лопатками.
Преимущества: высокие значения давлений и подачи воздуха; с увеличением подачи увеличивается давление; меньшие окружные скорости. Недостатки: крутой подъем характеристики потребляемой мощности (возможен перегрев двигателя); низкий КПД; повышенный уровень шума.
Особенности вентиляторов с загнутыми назад лопатками.
Преимущества: с увеличением подачи потребляемая мощность не изменяется; высокий КПД; низкий уровень шума. Недостаток: с увеличением подачи давление уменьшается. Особенности вентиляторов с радиально заканчивающимися лопатками Преимущества: давление не зависит от подачи; низкий уровень шума; высокий КПД. Недостаток: с увеличением подачи увеличивается потребляемая мощность и уровень шума. Рис. 4.3.6. Схема установки листовых лопаток радиального вентилятора: а – лопатки, загнутые назад ; б – радиально заканчивающиеся лопатки ; в – лопатки, загнутые вперед.
5.4. Вентиляционные сети 5.4.1. Работа вентилятора в сети Сетью называют систему воздуховодов и других элементов воздушного тракта, на которые подает воздух вентилятор. Сеть может состоять из элементов тракта, подсоединенных последовательно, параллельно или смешано. Каждая сеть характеризуется потерями давления, которые можно разделить на потери по длине всех элементов и местные потери.
где – удельные потери давления по длине -го участка сети; – длина го участка сети; – скорость воздуха в -м участке сети; – плотность воздуха; – коэффициент местных сопротивлений -го элемента; – диаметр -го участка сети; – площадь сечения го участка сети; К – коэффициент, являющийся константой для данной сети, а также аэродинамической характеристикой сети.
Рис. 5.4.1. Виды характеристик вентиляционной сети.
Уравнение (5.4.1) принято называть характеристикой сети. Из этого уравнения вытекает, что характеристика сети есть степенная функция. Однако встречаются и другие характеристики: – для сети с постоянным статическим сопротивлением, например, продувка воздуха через слой жидкости в пенном аппарате (рис. 5.4.1, а ). – для сети со статическим сопротивлением и потерями давления при турбулентном режиме (рис. 5.4.1, ). – для сети с ламинарным течением жидкости, при продувке воздуха через фильтр (рис. 5.4.1, с). – для сети с сопротивлением при политропическом течении (рис. 5.4.1.
Если сеть состоит из большого числа различно соединенных элементов, то при расчете применяется принцип суперпозиции. При последовательном соединении участков сети суммарные потери определяются как сумма потерь давления на каждом участке и характеристики их графически суммируются: (5.4.2) При параллельном соединении.
То есть при параллельном соединении расход воздуха на каждом участке обратно пропорционален корню квадратному из значения параметра К для каждого участка. При смешанном соединении для получения суммарной характеристики сети необходимо определить характеристику каждой группы участков, соединенных параллельно, а затем полученные характеристики сложить с остальными, как при последовательном соединении. Режим работы вентилятора в сети определяется совместным решением характеристик вентилятора и сети. Эта задача решается, как правило, графически методом наложения. Для этого строят в одинаковом масштабе графики зависимости давления вентилятора и сети от расхода. Точка пересечения этих кривых однозначно определяет режим работы вентилятора в этой сети.
Рис. 5.4.2. Характеристика вентилятора.
На рис. 4.4.2 приведены совмещенные характеристики вентилятора и сети для прямоугольного канального вентилятора производства концерна (Швеция). Кривые 1 -5 являются зависимостью при пяти различных значениях напряжения питания электродвигателя вентилятора. Кривая 6 является характеристикой сети. Точка пересечения одной из кривых 1-5 и кривой 6 определяет режим работы вентилятора в данной сети. Для нормальной работы вентилятора необходимо обеспечить равномерный подвод воздуха к входу вентилятора и минимальные потери давления вентилятора. Для этого необходимо, чтобы элементы сети были удалены от входа и выхода вентилятора на расстояние. где – диаметр вентилятора. Однако это условие, как правило, реализовать не удается, в связи с чем возникают дополнительные потери давления и перегрев электродвигателя. В качестве выходных элементов применяются отводы, переходы с одной формы сечения на другую, диффузоры и др. Отводы должны направлять поток воздуха так, чтобы направление отвода продолжало направление спирали кожуха (рис. 5.4.3, а ). Обратное направление (рис. 5.4.3, б ) недопустимо, так как значительно возрастают гидравлические потери. Особое внимание следует обращать на конструкцию диффузоров, устанавливаемых на выходе вентиляторов. Диффузоры предназначены для преобразования динамического давления в статическое с минимальными потерями. Угол раскрытия диффузора на каждую сторону определяют в пределах и при одностороннем раскрытии – до 25° (рис.5.4.3, г ). Потери давления во входных и выходных элементах вентиляторов определяются в долях динамического давления.
Значения коэффициента для различных элементов приведены в таблице 5.4.1.
Рис. 5.4.3. Выходные элементы вентиляционных решеток.
Таблица 5.4.1. Ориентировочные значения выходных элементов вентиляционных установок.
5.4.2. Аэродинамический расчёт воздухораспределительных сетей.
Расчет воздуховодов достаточно подробно изложен в [29], поэтому мы приведем только упрощенную методику и пример расчета. Существует два метода расчета воздухораспределительных сетей.
метод допустимых скоростей; метод постоянной потери давления.
Оба метода позволяют проектировать вентиляционную сеть, которая обеспечит: и т.д.
Перейти к полному тексту работы.
Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по или.
Смотреть полный текст работы бесплатно.
Смотреть похожие работы.
