Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 5.1. Схема исполнения радиальных и осевых вентиляторов.

рис. 5.2. Радиальный вентилятор: 1 — лопастное колесо; 2 — спиральный корпус; 3 — входное отверстие; 4 — выходное отверстие.

Рис. 5.3. Расположение спиральных корпусов правого (а) и левого (б) вращения.

Правильным является вращение колес по ходу разворота спиральных корпусов. При обратном же вращении колес производительность, давление и КПД

вентиляторов резко уменьшаются, но реверсирование, т. е. изменение направления подачи воздуха, не происходит.

В радиальных вентиляторах встречаются лопатки рабочего колеса, загнутые вперед

, назад и расположенные радиально (рис. 5.4).

Наибольшее давление создают вентиляторы, рабочие колеса которых снабжены лопатками, загнутыми вперед; наибольший КПД будет

Рис. 5.4. Форма лопаток радиального вентилятора: а — загнутые вперед; б — радиальные; в — загнутые назад.

при лопатках, загнутых назад. При этих же лопатках вентилятор создает меньший шум.

Осевые вентиляторы

Осевые вентиляторы называются так потому, что движение воздуха происходит параллельно оси вентилятора. При прохождении осевого вентилятора

воздух сохраняет направление своего движения и не

поворачивает на 90°, как в радиальном вентиляторе.

Рис. 5.5. Осевой вентилятор: 1 — обечайка; 2 — втулка; 3 — лопасти; 4 — электродвигатель; 5 — направление потока воздуха.

Осевой вентилятор (рис. 5.5) состоит из рабочего колеса — втулки с лопастями — и обечайки. Число лопаток может быть различным — от двух и выше.

Осевые вентиляторы обладают значительной производительностью при сравнительно небольшом давлении — обычно до 350 Па, иногда до 700 Па и

выше. Чаще всего осевой вентилятор соединяется с электродвигателем на одном валу или на одной оси. Применяются также соединения с помощью

клиноременной передачи.

Осевые вентиляторы имеют более высокий КПД, чем радиальные, так как по пути движения потока через осевой вентилятор меньше внутренних потерь

давления.

Осевые вентиляторы в конструктивном исполнении значительно проще радиальных, имеют меньшую металлоемкость. При работе осевых вентиляторов

создается значительный шум, что является одним

из основных недостатков.

Осевые вентиляторы устанавливаются без вентиляционной сети или с сетью незначительной протяженности, так как они рассчитаны на создание

сравнительно небольших давлений. Осевые вентиляторы некоторых конструкций обладают реверсивностью, т. е. изменением направления движения

воздуха через вентиляторы. Реверсивные вентиляторы имеют симметричный профиль лопаток.

Крышные вентиляторы

Для удаления воздуха из верхней зоны помещения служат крышные осевые и радиальные вентиляторы. При транспортировании липкой, волокнистой и

цементирующейся пыли крышные вентиляторы не применяются [7].

Осевые крышные вентиляторы предназначены для удаления воздуха с температурой до 40 °С при общеобменной вытяжной вентиляции, а также для

направления удаляемого воздуха сосредоточенной струей вверх.

Радиальные крышные вентиляторы (стальные) могут применяться для установок

с сетью воздуховодов (в том числе для многоэтажных зданий). В тех

случаях, когда не требуется очистка воздуха перед выбросом в атмосферу, радиальные крышные вентиляторы используются для удаления воздуха с

температурой не более 50 °С от местных укрытий.

Коррозионно стойкие крышные вентиляторы из титана типа ВКРТ предназначены для удаления невзрывоопасных газовоздушных смесей с

агрессивными примесями, вызывающими ускоренную коррозию вентиляторов из углеродистой и нержавеющей стали. Эти вентиляторы применяются

как для общеобменной вытяжной вентиляции, так и для систем местных отсосов, гидравлическое сопротивление которых находится в пределах напора,

создаваемого вентилятором.

Характеристики вентиляторов

Между основными параметрами вентилятора и числом оборотов рабочего колеса существуют следующие соотношения.

Производительность вентилятора

прямо пропорциональна числу оборотов рабочего колеса:

(5.1)

Давление, создаваемое вентилятором, прямо пропорционально квадрату числа оборотов:

(5.2)

Мощность вентилятора прямо пропорциональна кубу числа оборотов:

(5.3)

Приведенные зависимости называются законами пропорциональности.

Зависимость между основными параметрами вентилятора производительностью L, давлением Н, мощностью N, КПД и числом оборотов п определяется

экспериментальным путем на основе стендовых испытаний и выражается в виде таблиц и номограмм. Эти таблицы и номограммы называются

характеристиками вентиляторов.

На графике по оси абсцисс отложена производительность вентилятора L, а по

оси ординат — полное давление Н.

При подборе вентиляторов наибольшие удобства и наглядность представляют характеристики, построенные для каждого вентилятора при разной

частоте вращения (рис. 5.6).

Верхняя кривая HL обычно соответствует наибольшей допустимой частоте вращения по соображениям прочности, а нижняя кривая HL определяет

условия работы нагнетателя без сети при L=L

max

т. е. Н=Н

ДИН

Рис. 5.6. Характеристика радиального вентилятора.

Работа вентилятора в сети не может рассматриваться изолированно от ее особенностей. Один и тот же вентилятор, работая при одинаковом числе

оборотов в различных сетях, будет подавать различные количества воздуха и создавать различные давления. Это видно при рассмотрении

характеристики вентилятора.

Режим работы вентилятора в данной сети может

быть определен при совмещении характеристики вентилятора с выполненной в том же масштабе

характеристикой сети.

Характеристика сети выражается уравнением:

= k х L

, (5.4)

ще Н

— потери давления в сети; L — расход воздуха в сети; к — коэффициент, зависящий от особенностей сети.

Этому уравнению соответ-. ствует парабола, проходящая через начало координат.

Точка пересечения характеристики сети с характеристикой вентилятора называется рабочей точкой. При этом соблюдено условие, что

производительность вентилятора L равна расходу воздуха в сети, а сопротивление сети Н

равно давлению, создаваемому вентилятором Н.

Совмещение характеристики вентилятора с характеристикой сети показано на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Совмещение характеристики вентилятора с характеристикой сети.

Подбор вентилятора и электродвигателей

Вентиляторы подбирают по характеристикам, помещенным в каталогах и справочниках [3]. Для подбора вентилятора необходимо знать его

производительность L и давление Н.

Производительность вентилятора определяется с учетом потерь или подсосов воздуха в воздуховодах. Для этого вводятся поправочные коэффициенты

на расчетное количество воздуха:

для стальных, пластмассовых и асбоцементных (из труб) воздуховодов длиной до 50 м — 1,1; для остальных — 1,15.

Кроме того, количество подсасываемого воздуха в пылеуловителях следует принимать по паспортным данным.

Производительность вентиляторов (в м

/ч) определяют по формуле:

(5.5)

где L

— расчетная производительность, м

/ч; п — поправочный коэффициент. Давление вентилятора Н принимают равным расчетному, если

вентилятор предназначается для перемещения чистого и малозапылен-ного воздуха.

Давление вентилятора, транспортирующего запыленный воздух (в Па), определяют по формуле:

Н = 1,1 Н

х(1 +kμ), (5.6)

где к — коэффициент, учитывающий особенности перемещаемого материала;

μ — массовая концентрация транспортируемой смеси, т. е. отношение массы перемещаемого в воздушном потоке материала к массе воздуха.

Вентиляторы выбирают в следующем порядке: по заданным значениям производительности и давления на характеристике вентилятора находят точку

пересечения координат L и Н. В том случае, если эта

точка располагается между «рабочими» характеристиками, то ее сносят по вертикали на лежащую

ниже «рабочую» характеристику и пересчитывают систему на новое давление, соответствующее полученной рабочей точке, или же повышают ее до

расположенной выше «рабочей» характеристики. По принятой «рабочей» характеристике, по заданным L и Н находят частоту вращения рабочего

колеса вентилятора п, мин

-1

, его коэффициент полезного действия η. Затем определяют потребляемую мощность N, кВт.

Характеристики вентиляторов даны в пределах допустимых частот вращения рабочих колес нагнетателей из условий их прочности, поэтому

применение вентиляторов с большей частотой вращения не допускается. Частоту вращения рабочих колес вентилятора ограничивают условия

бесшумности.

Обычно определенным значениям L и Н удовлетворяют несколько номеров

и типов вентиляторов. Остановиться нужно на вентиляторе, который имеет

более высокий КПД.

Как правило, коэффициент полезного действия вентилятора должен быть не ниже 90% от максимально возможного для данной серии.

При подборе вентиляторов необходимо учитывать, что характеристики вентиляторов составлены для стандартных условий, т. е. для чистого воздуха

при t=20°C; ф=50%; р=1,2 кг/м

, р

=0,101 МПа. Поэтому для условий, отличающихся от стандартных, при выборе вентилятора следует принимать

производительность вентилятора и условное давление равным соответственно:

(5.7)

где L

— расчетный объем воздуха при рабочих условиях, м

/ч;

L — расход воздуха, принимаемый для подбора вентилятора,

/ч;

в.р.

— расчетное сопротивление сети, Па (для систем пневмЫтранспорта и аспирации с учетом потерь на примеси);

— условное давление, принимаемое для подбора вентилятор

ра, Па;

t — температура воздуха или газа, °С;

— барометрическое давление в месте установки вентилятора,

МПа;

— плотность газа (t=0 °C и р

=0,101 МПа);

— плотность воздуха при тех же условиях. Потребляемая мощность на валу электродвигателя N, кВт, опре« деляется по формуле:

(5.8)

При перемещении воздуха с механическими примесями:

(5.91

где L — производительность вентилятора, м

/ч; Н — создаваемое вентилятором давление, Па; η

— КПД вентилятора в рабочей точке характеристики;

— КПД передачи, принимаемый по табл. 5.1.

Таблица 5.1,

Значение КПД передач

Передача кпд

Непосредственная насадка колеса вентилятора на вал электродвигателя 1,0

Соединение вала вентилятора и электродвигателя с помощью муфты 0,98

Ременный привод с клиновыми ремнями 0,95

Установочная мощность электродвигателя принимается с коэффициентом запаса k

ycт

= k

x N. (5.10)

Значения коэффициента запаса мощности приведены в табл. 5.2,¾

Таблица 5.2

Мощность на валу электродвигателя, кВт Коэффициент запаса для вентилятора

Осевого Радиального

До 0,5 1,2 1,5

0,51-1,0 1,15 1,3

1,01-2,0 1,1 1,2

2,01-5,0 1,05 1,15

Свыше 5,0 1,05 1,1

По установочной мощности подбирают электродвигатель. При этом нужно учитывать характер помещения, где расположена вентиляционная установка.

В случае необходимости применяют электродвигатели в защищенном или взрывобезопасном исполнении.

При установке электродвигателей в помещениях с температурой 45 °С установленную мощность электродвигателя необходимо увеличить на 8%, а при

50 °С — на 15%.

Пример

Подобрать радиальный вентилятор для перемещения L=30000 м

/ч чистого воздуха с температурой t=60 °C. Сопротивление сети воздуховодов Н

в.р

=660

Па. Барометрическое давление р

=0,089 МПа.

Решение

Температура перемещаемого воздуха отличается от стандартной (t=20 °C). Поэтому условное давление для подбора вентилятора определяем по

формуле (5.7):

Этим условиям удовлетворяет радиальный вентилятор, универсальная характеристика которого приведена на рис. 5.8.

Вентилятор при L=30000 м

/ч и Н

=852 Па имеет КПД, равный 0,84.

В точке пересечения линии давления и производительности по характеристике для данного вентилятора находим частоту вращения рабочего колеса

вентилятора (п=845 об./мин).

При установке вентилятора на клиноременной передаче требуемая мощность электродвигателя по формуле (5.8) составит:

Рис. 5.8. Аэродинамическая характеристика вентилятора ВЦ4-75-10 (исполнение 6).