Уравнение Эйлера. Теоретический и действительный напоры

 

Энергия, передаваемая жидкости или газу рабочим колесом центробежной машины, определяется в основ­ном значениями абсолютной, относительной и окружной скоростей на входе и выходе из межлопастных каналов. Параллелограммы этих скоростей даны на рис. 37, где обозначено: u - окружная скорость; w - относительная скорость, т. е. скорость потока относительно вращающе­гося колеса; с - абсолютная скорость, или скорость жидкости относительно неподвижного корпуса машин.

Характерными элементами являются также следую­щие углы: a - угол между векторами окружной и аб­солютной скоростей и b - угол, образованный вектором относительной и обратным направлением окружной ско­ростей; последнее определяется формой лопастей центро­бежной машины и режимом ее работы.

Элементы параллелограммов скоростей и геометри­ческие размеры колеса, относящиеся ко входу и выходу межлопастных каналов, отмечаются соответственно индексами 1 и 2.

В теории и расчетах центробежных машин использу­ют также окружную и радиальную составляющие абсо­лютных и относительных скоростей, обозначаемые индек­сами u и r. Например, - окружная проекция абсо­лютной скорости на выходе из рабочего колеса.

Применим к потоку, проходящему через рабочее ко­лесо машины, уравнение моментов количества движения предполагая, что поток, проходящий через межлопастные каналы, - плоский, т. е. определяющийся только двумя компонентами: , и .

Кроме того, будем предполагать, что влияние рабочих лопастей на поток столь существенно, что скорости во всех точках цилиндрических сечений постоянного радиуса сохраняются постоянными. Это возможно только при очень большом (условно – бесконечном) количестве тонких лопастей.

 

 

Рис. 37. Разрезы колеса центробежной машины. Параллелограммы скоростей на входе и выходе межлопастных каналов

Поэтому в литературе величины, ха­рактеризующие поток через межлопастные каналы при указанном предположении, условно обозначают индек­сом ¥ и называют параметрами при бесконечном коли­честве лопастей.

Если колесо пропускает расход Q жидкости или газа с плотностью r, то моменты секундных количеств дви­жения на входе и выходе из межлопастных каналов в соответствии с рис. 37 будут:

                                 и .

Импульс внешнего момента, действующего на массу жидкости, проходящей через колесо, равен изменению момента количества движения этой массы, поэтому

                        (  - )Dt,                             (35)   

где  - теоретический момент, прилагаемый к потоку в межлопастных каналах, при бесконечном количестве лопастей.                                                                 

Момент, подводимый к валу машины, больше  вследствие механического трения в подшипниках и уплотнениях вала и гидравлического (газового) трения нерабочей стороны колес о жидкость (газ).

Введем в уравнение (35) конструктивные радиусы, имея в виду, что  и , тогда

                            = rQ( .

Из рис. 3-2 следует:

                                 и .

Поэтому

                           .                                   (36)

Мощность, передаваемая потоку в межлопастных каналах,

                   

или

                              .                              (37)

Если обозначить величину удельной теоретической энергии  (без учета потерь энергии в проточной части колеса), то теоретическая мощность  насоса будет:

                                             = rQ .                                       (38)

Сопоставляя (37) и (38), получаем:

                                     = .                                  (39)

Удельная работа и напор связаны зависимостью = . Следовательно, из (39)

                                  ,                                 (40)

где  - теоретический напор колеса центробежного на­соса, м, при бесконечном количестве лопастей.

Уравнения (36), (37) и (39) являются основными уравнениями центробежных машин.

При расчете момента, мощности и напора по фор­мулам (36), (37) и (39) следует иметь в виду, что скорости  и  постоянны соответственно по окруж­ностям радиусов  и .

Следует отметить, что в действительных условиях на­блюдается некоторая неравномерность распределения абсолютных и относительных скоростей как на входе, так и на выходе из рабочего колеса.

Уравнение Эйлера можно представить в другом виде, воспользовавшись параллелограммами скоростей на вхо­де и выходе:

                                       ;

                                       .

Определив отсюда произведения  и  и под­ставив их в уравнение (40), получим:

                          .                     (41)

 Физическая величина   представ­ляет собой напор, обусловленный работой центробежной силы жидкости.

Действительно, величина центробежной силы жидко­сти  или для 1 кг жидкости .

Работа силы  на элементарном пути dr:

                                     .

Работа силы Р'_ц на пути от входа в межлопастные каналы до выхода из них

.

При w = const

                          .

Напор, соответствующий , будет .

Члены уравнения (41)   и  выражают соответственно прирост напора за счет преобразования кинетических энергий относительного и абсолютного дви­жений.

Так как с₁ и с₂ есть абсолютные скорости на входе и выходе межлопастных каналов, то  - скоростной напор, создаваемый лопастями рабочего колеса:

                                       .                                     (42)

Поэтому теоретический статический напор (удельная потенциальная энергия):

                 = = + .        (43)

В большинстве случаев поток, входящий в межло­пастные каналы, приведен во вращательное движение благодаря непосредственному соприкосновению с валом и втулкой колеса и вследствие импульсивного обмена между массами жидкости (газа), уже вошедшими в межлопастные каналы, и массами, находящимися еще вне их. Это явление называют закручиванием потока на входе. Интенсивность закручивания потока на входе ха­рактеризуется величиной  (м/с), или в относительных единицах, .

Из уравнения Эйлера (40) следует, что теоретиче­ский напор Н_т зависит от окружной проекции скорости на входе в межлопастные каналы . Однако сказанное справедливо только в том случае, если закручивание по­тока перед колесом вызвано специальными направляю­щими аппаратами. Если же закручивание потока вызва­но воздействием самого рабочего колеса, то оно сопро­вождается увеличением теоретического напора.

                                           ,

Поэтому при закручивании потока самим рабочим колесом

                              .

 Следовательно, при определении теоретических ха­рактеристик машины без входного направляющего устройства (или входного патрубка специальной формы, обеспечивающей закручивание потока перед рабочим колесом) основные уравнения представляются в виде:

                                                           (44)

Это - уравнения центробежной машины с радиаль­ным входом в межлопастные каналы.

Если =0, то из треугольника скоростей на входе следует:

                                       

Поэтому из уравнения (41) для этого случая получим:

                                   ;                                           (45)

                                                                       (46)

Действительный напор, создаваемый колесом, меньше теоретического при бесконечном количестве лопастей H < . Во-первых, это объясняется тем, что часть энергии, получаемой жидкостью в рабочем колесе, за­трачивается на преодоление гидравлических сопротив­лений в проточной части машины. Эти потери учитыва­ются гидравлическим к. п. д. . Во-вторых, указанное неравенство обусловлено отклонением действительной картины течения от предполагаемой струйной при беско­нечном количестве лопастей.

Это учитывается введением поправочного коэффици­ента m на конечное количество лопастей

                                          .

Гидравлический к. п. д. современных центробежных машин оценивает гидравлическое совершенство проточ­ной части их и лежит в пределах 0,80-0,96.

Поправочный коэффициент m<1 определяется по по­луэмпирическим формулам Стодолы и Пфлейдерера.

По методу Стодолы

                                      .

Эта формула хорошо согласуется с практикой.

                                              ,

где - опытный коэффициент, зависящий от ; S - статический момент средней линии тока по лопасти.

 

Радиальные вентиляторы

 

Рационально сконструированный вентилятор характери­зуется возможно меньшими массой, металлоемкостью и габаритами, высокой экономичностью и надежностью, а также технологичностью конструкции и наименьшими возможными эксплуатационными расходами. Особые требования предъявляются к конструкции корпуса и ра­бочего колеса.

Рабочее колесо должно быть тщательно отбалансировано. Прочность и жесткость колеса зависят от кон­струкции и материала, из которого оно выполнено. С увеличением ширины колеса прочность и жесткость его снижаются. Конструктивные исполнения рабочих ко­лес представлены на рис. 38.

Лопатки барабанных колес (рис. 38, а) загнуты впе­ред, ширина колес достигает 0,5D. Окружная скорость колес допускается до 30-40 м/с.

Ширина кольцевых колес (рис. 38, б) находится в пределах (0,2-0,4)D. Их окружная скорость допус­кается до 60 м/с.

Большой прочностью и жесткостью обладают колеса с коническим передним диском (рис. 38, е). Их окруж­ная скорость допускается до 85 м/с.

Трехдисковые колеса (рис. 38, г) применяются в вен­тиляторах двустороннего всасывания. Достоинством ко­лес такой конструкции является отсутствие осевого дав­ления.

Однодисковые колеса (рис. 38, д ) применяются, на­пример, в пылевых вентиляторах и в вентиляторах высо­кого давления. Лопатки у этих колес присоединяются к диску и ступице.

Бездисковые колеса (рис. 38, е) с лопатками, при­соединяемыми непосредственно к ступице, находят при­менение в пылевых вентиляторах.

Жесткость и прочность рабочего колеса во многом определяются способом соединения лопаток с дисками. Наибольшее распространение получили клепаные коле­са, которые более трудоемки при изготовлении, но отли­чаются большой прочностью. Соединение на шипах ме­нее трудоемко при изготовлении и позволяет механизировать сборку колес. Наиболее жесткая и прочная кон­струкция колеса получается при сварном соединении ло­паток с дисками.

Рис. 38. Конструктивные исполнения рабочих колес радиальных вентиляторов

Однако, несмотря на простоту и деше­визну такого соединения по сравнению с клепаным, цельносварная конструкция колеса рациональна в слу­чаях одинакового срока службы лопаток и дисков. Если же наблюдается интенсивный износ лопаток тяжелонагруженных колес, работающих при больших окружных скоростях, целесообразнее увеличить долговечность до­рогостоящих дисков. В этих случаях оправдано примене­ние колес клепаной конструкции, допускающей много­кратную замену лопаток путем переклепки с последую­щей балансировкой колеса.

Спиральный корпус, как правило, представляет со­бой конструкцию, сваренную из листового металла. Очень крупные вентиляторы имеют корпуса, состоящие из двух или трех частей, скрепленных на фланцах бол­тами. Боковые стенки корпуса, если не придать им дополнительной жесткости, могут вибрировать. Для устра­нения вибрации стенки оребряют металлическими по­лосами.

В современных аэродинамических вентиляторах пред­усматриваются входные патрубки достаточно сложных конфигураций, вследствие чего для их изготовления требуются сложные штампы и мощные прессы. Для серийных вентиляторов, например Ц4-70, эти патрубки могут быть изготовлены из полосы, свернутой в конус. Дополнительную добавочную жесткость патрубку при­дает кольцо, одновременно предназначенное для ликви­дации разрывов аэродинамической характеристики р-L.

Величина зазора между входным патрубком и перед­ним диском колеса оказывает существенное влияние на КПД вентилятора. С увеличе­нием зазора количество воздуха, перетекающего через него со стороны нагнетания на сторону всасывания, воз­растает и подача вентилятора уменьшается.

Вентиляторы изготавливают одностороннего и дву­стороннего всасывания правого и левого вращения. Если смотреть со стороны входа воздуха, то вентилятор, рабочее колесо которого вращается по часовой стрелке, называется вентилятором правого вращения, против ча­совой стрелки - левого вращения. На вентилятор дву­стороннего всасывания следует смотреть со стороны всасывания, свободной от привода.

Для вентиляторов общего назначения существует семь положений корпуса, опреде­ляемых углом поворота относительно исходного нуле­вого положения. Углы поворота корпуса отсчитывают по направлению вращения рабочего колеса в соответствии с рис. 39. Положения корпуса Пр 225° и Л 225° отсут­ствуют, что объясняется трудностью присоединения сети к такому вентилятору. Корпуса мельничных вентилято­ров могут устанавливаться в 24-х положениях (0-345° через 15°). Дутьевые вентиляторы и дымососы имеют 18 положений корпуса (0-255° через 15°).

 

 

Рис. 39. Положение корпуса радиальных вентиляторов правого (а) и левого (б) вращения

 

Вентиляторы соединяются с электродвигателями од­ним из следующих способов:

- рабочее колесо вентилятора закреплено непосредст­венно на валу электродвигателя; с помощью эластичной муфты;

- клиноременной передачей с постоянным передаточ­ным отношением;

- регулируемой бесступенчатой передачей через гид­равлические или индукторные (электрические) муфты скольжения.

ГОСТ 5976—73 с изм. предусматривает семь кон­структивных схем соединения вентилятора с приводом (рис. 40). Исполнение 1 (так называемый электровен­тилятор) применяется для вентиляторов небольших раз­меров. При этом достигаются компактность установки, ее надежность, относительная бесшумность, а также эко­номичность благодаря отсутствию потерь в передаче.

Исполнения 2 и 4 широкого применения не получили, так как передняя опора и подшипник, установленные во входном отверстии, затрудняют вход воздуха в вен­тилятор.

 

Рис. 39. Положение корпуса радиальных вентиляторов правого (а) и левого (б) вращения

Рис. 40. Конструктивные схемы соединения вентиляторов с электродвигателями:  1 - всасывающий коллектор; 2 - электродвигатель; 3 - эластичная муфта; 4 - клиноременная передача

 

Исполнение 3 рекомендуется при совпадении частот вращения электродвигателя и вентилятора, имеющего рабочее колесо большого диаметра или большой массы.

Исполнения 5 и 7 применяются для вентиляторов дву­стороннего всасывания. При этом обеспечивается большая жесткость конструкции (рабочее колесо располо­жено между подшипниками), но определенные сложно­сти вызывает присоединение к вентилятору всасываю­щих воздуховодов. Поэтому эти схемы исполнения чаще всего применяются при воздухозаборе непосредственно из помещения или при установке вентилятора в откры­той камере.

Исполнение 6 нашло широкое применение, что объяс­няется простотой присоединения вентилятора к сети и тем, что в случае необходимости можно

легко и быст­ро проводить замену приводных ремней.

Помимо рассмотренных можно отметить еще две схемы исполнения, применяемые для так называемых крышных вентиляторов (рис. 41). Отличительными конструктивными особенностями этих вентиляторов являются горизон-

Рис. 41. Схемы исполнения крышных вентиляторов

тальное расположение рабочего колеса 1 и корпу­са 3, в котором выходное отверстие имеет кольцевую форму, и вертикальное расположение электродвигате­ля 2. Эти вентиляторы широко применяются для реше­ния простейших вентиляционных задач. Имея простую и легкую конструкцию, крышные вентиляторы легко монтируются на крышах зданий, т. е. не занимают по­лезной производственной площади. Они имеют сравни­тельно невысокий уровень шума и применяются для вентиляции складов, цехов, заводских помещений, жи­лых зданий, сельскохозяйственных объектов и т. д. Поскольку эти вентиляторы работают практически без сети, их рабочий режим соответствует нулевому или не­большому коэффициенту статического давления и коэф­фициенту подачи, близкому к максимальному.

Крышные вентиляторы следует располагать на рас­стояниях между любой парой вытяжных отверстий с диаметрами  и  не меньших 2,5( + ). Область экономически эффективного использования крышных вентиляторов соответствует теплонапряженности поме­щений q=30 Вт/м³; при q>30 Вт/м³ более эффективно применение вытяжных аэрационных фонарей.

Единая общепринятая классификация радиальных вентиляторов до сих пор не разработана. Однако вен­тиляторы можно классифицировать по отдельным при­знакам: назначению, создаваемому давлению, быстро­ходности, компоновке и т. д.

Радиальные вентиляторы, применяемые практически во всех отраслях народного хозяйства, можно разде­лить на две большие группы: вентиляторы общего на­значения и вентиляторы специального назначения.

Вентиляторы общего назначения предназначены для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрес­сивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха с температурой до 80 °С, не содержащих пыли и других твердых примесей в количестве более 100 мг/м³, а так­же липких веществ и волокнистых материалов. Для вентиляторов двухстороннего всасывания с расположе­нием ременной передачи в перемещаемой среде темпе­ратура перемещаемой среды не должна превышать 60°С. Вентиляторы применяют в системах вентиляции и воздушного отопления производственных, обществен­ных и жилых зданий, а также для других санитарно-технических и производственных целей. Серийно выпус­кают вентиляторы номеров от 2,5 до 20.

В соответствии с ГОСТ 5976—73 с изм. вентиляторы общего назначения имеют обозначение типа, состоящее из буквы Ц (центробежный), пятикратного значения коэффициента полного давления и значений быстроход­ности при режиме , округленных до целых чисел. К этому обозначению добавляют номер вентилятора, численно равный диаметру колеса в дециметрах. Так, вентилятор с диаметром рабочего колеса d = 0,4 м, имеющий при режиме  коэффициент полного давления y = 0,86 и быстроходность  = 70,3, обозначают Ц4-70 № 4. Такое обозначение удобно тем, что позво­ляет по назначению оценить аэродинамические пара­метры вентиляторов.

Вентиляторы Ц4-70 № 2,5; 3,15 (3,2); 4; 5; 6,3; 8; 10 и 12,5 изготовляют по конструктивной схеме исполне­ния 1 с рабочим колесом, непосредственно установлен­ным на валу электродвигателя.

Вентиляторы Ц4-70 № 8; 10; 12,5 и 16 изготовляют по конструктивной схеме исполнения 6 со шкивом для привода посредством клиноременной передачи. Вентиля­торы № 2,5; 3,15 (3,2); 4; 5; 6,3; 8; 10 и 12,5 выпус­каются с промежуточными диаметрами рабочего колеса, что позволяет, не меняя корпус, менять его характери­стику, устанавливая одно из колес: для № 5 и 8-90; 95; 100 или 105 % номинального диаметра; для вентиля­торов № 2,5; 3,15; 4 и 6,3-95; 100 или 105% номи­нального диаметра и для вентиляторов № 10 и 12,5-90; 95 и 100 % номинального диаметра.

Вентиляторы специального назначения применяются для работы в системах пневмотранспорта; для переме­щения среды, содержащей агрессивные вещества, газов с высокой температурой, газопаровоздушных взрыво­опасных смесей и т. д. Эти вентиляторы, в свою очередь можно, разделить на пылевые, коррозионно-стойкие, искрозащищенные, тягодутьевые, малогабаритные, су­довые, шахтные, мельничные и т. д.

Вентиляторы, предназначенные для перемещения воз­духа с различными механическими примесями, назы­ваются пылевыми. В обозначении этих вентиляторов добавлена буква П.

Пылевые вентиляторы типа ЦП7-40 предназначены для перемещения невзрывоопасных неабразивных пылегазовоздушных смесей, агрессивность которых по отно­шению к углеродистой стали обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, с температурой не выше 80°С, не содержащих липких веществ и волокнистых материалов и с содержанием механических примесей в перемещаемой среде до 1 кг/м³.

Пылевые вентиляторы применяются для удаления древесных стружек, металлической пыли от станков, а также в системах пневмотранспорта зерна и для дру­гих целей. Чтобы транспортируемые материалы не за­стревали в рабочем колесе и корпусе, число лопаток колеса должно быть небольшим. Передний диск колеса всегда отсутствует, а передние участки лопаток имеют форму, обеспечивающую сбрасывание попавших в колесо материалов под действием центробежных сил. Боль­шой зазор между входным патрубком и колесом является причиной того, что пылевые вентиляторы имеют более низкий КПД, чем вентиляторы общего назначения.

Номенклатура серийных пылевых вентиляторов невелика: ЦП7-40, ЦП6-46 и ЦП6-45.

Пылевые вентиляторы серии ЦП7-40 имеют сварные бездисковые колеса с шестью лопастями, загнутыми вперед. Боковые стенки корпуса имеют одинаковую кон­струкцию. Симметричная конструкция рабочего колеса и корпуса позволяет собирать из одних и тех же узлов вентиляторы левого и правого вращения.

Рабочее колесо пылевого вентилятора серии ЦП7-40 выполнено в виде шестилопастного однодискового колеса со стальной литой втулкой. Вследствие консольного крепления лопаток к диску и снижения их прочности при неравномерном истирании механическими примесями эти вентиляторы не применяются при боль­ших окружных скоростях, поэтому они развивают срав­нительно невысокие давления и могут применяться в се­тях с небольшим сопротивлением.

Иногда с целью увеличения срока службы лопаток рабочего колеса их поверхности навариваются износо­устойчивыми твердыми сплавами. С этой же целью обе­чайка спирального корпуса может быть покрыта внутри броневыми плитами.     

В конструкциях коррозионно-стойких вентиляторов, предназначенных для перемещения агрессивных смесей, применяются материалы, стойкие к этим смесям (нержа­веющая сталь, титановые сплавы, винипласт, полипропи­лен) либо их проточная часть напыляется антикорро­зионными покрытиями. Такими материалами являются нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т и титановый сплав ВТ 1-0.

Область применения вентиляторов из нержавеющей стали резко ограничена их недостаточно высокими анти­коррозионными свойствами. Для ряда агрессивных сред срок службы этих вентиляторов составляет 4-6 месяцев, а иногда и меньше.        

Пластмассовые вентиляторы, несмотря на более высокие антикоррозионные свойства по сравнению с вентиляторами из нержавеющей стали, обладают рядом существенных недостатков. Это в первую очередь низ­кие прочностные характеристики материалов, что не поз­воляет изготавливать вентиляторы больших размеров, при этом максимальная окружная скорость составляет 31 м/с. Поскольку винипласт неморозостоек, то венти­ляторы из него могут быть установлены только в отап­ливаемых помещениях.

Вентиляторы из титанового сплава могут использо­ваться во всех средах, где происходит пассивация по­верхности в результате образования окислов, гидридов и сульфоокисных соединений титана. Такие вентиляторы нельзя применять в газовоздушных средах, содержащих пары фтористоводородной и плавиковой кислот, фтора и брома, а также сухие хлор и йод. Однако следует от­метить, что решить проблему борьбы с коррозией ти­тановые вентиляторы не могут, так как промышленность выпускает их в ограниченном количестве.

Принципиально новые возможности открываются в связи с применением технологии напыления порош­ковых полимерных материалов в электростатическом поле. При этом нет необходимости в изменении техно­логии изготовления вентиляторов. Достаточно на за­ключительном технологическом этапе заменить процесс их окраски жидкими лакокрасочными материалами про­цессом напыления полимерных порошков.

Перемещение взрывоопасных газовых смесей венти­ляторами общего назначения недопустимо, так как при трении деталей рабочего колеса о корпус возможно по­явление искр, способных поджигать эти смеси. Следо­вательно, для перемещения таких смесей должны при­меняться вентиляторы, изготовленные из материалов, ко­торые при трении или соударении подвижных частей с неподвижными исключали бы возможность появления искр.

В зависимости от уровня защиты от искрообразования искрозащищенные вентиляторы подразделяются на следующие:

- с повышенной защитой от искрообразования, в ко­торых предусмотрены средства и меры, затрудняющие возникновение опасных искр только в режиме их нор­мальной работы. Изготовляются такие вентиляторы или из алюминиевых сплавов, или из разнородных металлов;

- искробезопасные, в которых предусмотрены средства и меры защиты от искрообразования как при нормаль­ной работе, так и при возможном кратковременном тре­нии рабочего колеса о корпус вентилятора. Эти венти­ляторы разработаны на основе алюминиевых сплавов с антистатическим пластмассовым покрытием. Вид покрытия - графитонаполненный полиэтилен или графитонаполненный пентапласт, - выбирается в зависимости от характеристики перемещаемых сред, т. е. от их спо­собности противостоять коррозионному воздействию сред.

Вентиляторы из алюминиевых сплавов выполняются по конструктивному исполнению 1 (ГОСТ 5976-73 с изм.)  и комплектуются взрывозащищенными электро­двигателями. В соответствии с техническими условиями они предназначены для перемещения некоторых газо­паровоздушных взрывоопасных смесей, не вызывающих ускоренной коррозии материалов и покрытий проточной части вентиляторов, не содержащих взрывчатых ве­ществ взрывоопасной пыли, окислов железа, добавоч­ного кислорода, липких веществ и волокнистых мате­риалов с запыленностью не более 100 мг/  и темпе­ратурой не выше 80°С. Температура окружающей среды от -40 до 40°С (до 45°С для тропического исполнения). Вентиляторы из алюминиевых сплавов нельзя при­менять для перемещения газопаровоздушных смесей от технологических установок, в которых взрывоопасные вещества нагреваются выше температуры их самовос­пламенения или находятся под избыточным давлением. Их также не разрешается использовать в качестве хи­мически стойких вентиляторов. Технические данные и область применения таких вентиляторов более подробно приведены в соответствующих технических условиях. В ТУ 22-4942-81 приведен перечень смесей, для пере­мещения которых предназначены эти вентиляторы.

Вентиляторы из разнородных металлов также вы­полняются по конструктивному исполнению 1 (ГОСТ 5976-73 с изм ) и комплектуются взрывозащищенными электродвигателями. В соответствии с техническими ус­ловиями они предназначены для перемещения некото­рых парогазовоздушных взрывоопасных смесей, не вы­зывающих ускоренной коррозии материалов и покрытий проточной части вентиляторов, с запыленностью не бо­лее 100 мг/м³, не содержащих взрывоопасной пыли, взрывчатых веществ, липких и волокнистых материалов.

Температура перемещаемой среды: вентиляторами ис­полнения В1 и И1-03 - 80 °С; вентиляторами исполне­ния В1Ж2 и И1-02 –150°С. Температура окружающей среды от -40 до 40 °С (45 °С для тропического испол­нения).

Вентиляторы из разнородных металлов нельзя при­менять для перемещения парогазовоздушных смесей, со­держащих добавочный кислород, а также для переме­щения смесей от технологических установок, в которых взрывоопасные вещества нагреваются выше температу­ры их самовоспламенения или находятся под избыточным давлением. Технические данные и область применения таких вентиляторов более подробно приведены в соот­ветствующих технических условиях. В ТУ 22-5698-84 приведен перечень смесей, для перемещения которых предназначены эти вентиляторы.

Для перемещения смесей, взрывающихся от удара, вентиляторы применять нельзя. (В этих случаях исполь­зуют эжекторы.)

В зависимости от применения различают два типа тягодутьевых вентиляторов: дымососы и дутьевые.

Дымососы применяют для отсасывания дымовых га­зов с температурой до 200°С из топок пылеугольных котлоагрегатов. Поскольку газы содержат твердые час­тицы золы, вызывающие значительный износ деталей дымососа, лопатки рабочего колеса выполняют 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 корпуса подшипников ходовой части дымососов изготовляют в виде литых или сварных коробок, внутри которых находится масло, охлаждаемое проточной во­дой, циркулирующей по змеевику.

Применяют дымососы одно- и двухстороннего всасы­вания. Для регулирования работы они оснащаются осе­выми направляющими аппаратами. В обозначении типа дымососов, например ДН-15, буквы обозначают: Д - дымосос; Н - загнутые назад лопатки рабочего колеса; цифры означают диаметр рабочего колеса в дециметрах.

Дутьевые вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топочные камеры котлоагрегатов тепловых электростанций или крупных промышленных котельных установок. Так же, как и дымососы дутьевые вентиля­торы выполняют односторонними и двухсторонними. Они также оснащены осевыми направляющими аппаратами. Серийно изготовляют дутьевые вентиляторы номеров 8-36. Вентиляторы горячего дутья типа ВГД и ГД предназначены для подачи первичного воздуха с тем­пературой до 400°С. В обозначении типа дутьевых вен­тиляторов, например ВДН-10, буквы означают: В - вен­тилятор; Д - дутьевой; Н - загнутые назад лопатки ра­бочего колеса.

Конструкция тягодутьевых нагнетателей не рассчи­тана на восприятие нагрузок от массы и теплового рас­ширения подводящих и отводящих участков сети, за и перед ними необходимо устанавливать компенсаторы. Вентиляторы типа ДН и ВДН предназначены для уста­новки в помещении; возможна их эксплуатация вне по­мещения при температуре не ниже -30°С, дутьевые вен­тиляторы допускается устанавливать только после ап­паратов очистки. Подбор тягодутьевых машин следует выполнять в соответствии с данными заводов-изготови­телей.

Мельничные вентиляторы предназначены для пнев­матического транспортирования и неагрессивной уголь­ной пыли в системах пылеприготовления котлоагрегатов, работающих на пылевидном топливе, и для подачи пы­левидного топлива в пылеугольные и муфельные горел­ки. Конструкции этих вентиляторов выполняют с уче­том уменьшения степени износа стенок спирального кор­пуса и рабочего колеса,

Малогабаритные вентиляторы с диаметрами рабочих колес менее 200 мм являются, как правило, встроенны­ми вентиляторами. Будучи частью стационарных и по­движных машин и технологических установок, они долж­ны соответствовать жестким требованиям к габаритам, массе и КПД. Привод таких вентиляторов осуществляет­ся обычно от малогабаритных высокоскоростных элек­тродвигателей с частотой вращения до 20000 мин ^-1, их подача составляет от 1 до 300 л/с, а полное давление - от 200 до 7000 Па.

Судовые вентиляторы используют в системах венти­ляции машинно-котельных отделений, служебных и жи­лых помещений, а также для охлаждения приборов и механизмов. Помимо требований, предъявляемых к вен­тиляторам общего назначения, судовые вентиляторы должны удовлетворять ряд специфических требований: быть виброударостойкими, создавать малый уровень шума, иметь небольшие габариты и массу, устойчиво ра­ботать в условиях крена и дифферента. Наиболее пол­но всем этим требованиям отвечают судовые вентиля­торы с радиальными лопатками рабочего колеса еди­ной серии ЦС.

Шахтные вентиляторы используют в вентиляционных системах шахт и рудников для обеспечения больших расходов и давлений. Радиальные шахтные вентилято­ры применяют в основном в вентиляторных установках главного проветривания, расположенных на поверхности земли и перемещающих весь воздух, проходящий по шахте или ее крылу. Серийно выпускают вентиляторы больших номеров - № 11; 16; 25; 32 и 47.

Вентиляторы главного проветривания работают в се­ти с переменным сопротивлением, поэтому они имеют следующие устройства для экономичного регулирования: осевой направляющий аппарат, регулируемый привод, поворотные закрылки лопаток рабочего колеса и др. На входе в вентилятор устанавливают двойной поворот, входную коробку и тройник, на выходе из вентилято­ра - диффузор, поворотное колено, выходную коробку. Таким образом, вентилятор фактически является частью вентиляторной установки. Поэтому в каталогах, как пра­вило, приведены аэродинамические характеристики вен­тиляторных установок, полученные в натурных условиях или при испытаниях полупромышленных моделей венти­ляторов с присоединенными элементами.

В зависимости от полного давления, создаваемого при номинальном режиме, в соответствии с ГОСТ 5976-73 с изм. вентиляторы подразделяют на вентиля­торы низкого, среднего и высокого давления.

Вентиляторы низкого давления создают полное дав­ление до 1000 Па. К ним относятся вентиляторы боль­шой и средней быстроходности, у которых рабочие коле­са имеют широкие листовые лопатки. Допустимая окруж­ная скорость для таких колес не превышает 50 м/с.

Вентиляторы среднего давления создают полное дав­ление до 3000 Па. Лопатки этих вентиляторов могут быть загнуты как по направлению вращения колеса, так и против направления его вращения. Максимальная окружная скорость рабочего колеса может достигать 80 м/с.

Вентиляторы высокого давления создают полное дав­ление свыше 3000 Па.

Рабочие колеса вентиляторов, создающих давление до 1000 Па, как правило, имеют лопатки, загнутые назад, так как они более эффективны. В случае широ­ких колес применяют профильные лопатки с плоским или слегка наклонным передним диском.

Полное давление более 10000 Па могут создавать лишь вентиляторы малой быстроходности с узкими рабо­чими колесами, напоминающими компрессорные. Их окружная скорость при соответствующем конструктив­ном исполнении может достигать 200 м/с. Такие венти­ляторы находят применение в системах с небольшими расходами воздуха и значительным сопротивлением.

По быстроходности вентиляторы делят на вентиля­торы большой ( >60), средней ( =30-60) и малой ( <30) быстроходности.

Вентиляторы большой быстроходности имеют широ­кие рабочие колеса с небольшим числом загнутых назад лопаток. Коэффициент давления y<0,9. Максимальный КПД может достигать 0,9.

К вентиляторам средней быстроходности относятся как вентиляторы с колесом барабанного типа с загну­тыми вперед лопатками и большим диаметром входа, у которых коэффициенты давления близки к максималь­но возможным (y » 3), а КПД достигает лишь 0,73, так и вентиляторы, имеющие рабочие колеса значительно меньшей ширины с загнутыми назад лопатками, неболь­шими коэффициентами давления (y » 1) и КПД, дости­гающим 0,87.

Вентиляторы малой быстроходности имеют неболь­шие диаметры входа, довольно узкие рабочие колеса, небольшую ширину и раскрытие спирального корпуса. Лопатки колеса могут быть загнуты вперед и назад. КПД этих вентиляторов не превышает 0,8.

В зависимости от компоновки вентиляторы могут быть разделены на переносные, полустационарные и ста­ционарные.

Переносные вентиляторы изготовляются с односто­ронним входом и имеют цельную конструкцию (ходовая часть, корпус, а иногда и электродвигатель монтируют­ся на общей жесткой стойке). Простота монтажа и де­монтажа таких вентиляторов является существенным их преимуществом перед другими вентиляторами. К недостаткам переносных вентиляторов следует отнести отсут­ствие у них устройств для регулирования, что снижает их эксплуатационные качества. Кроме того, для осмотра и ремонта рабочего колеса эти вентиляторы нужно от­соединить от сети. Такую компоновку имеют обычно вен­тиляторы общего назначения.

Полустационарные вентиляторы делают с одно- и двухсторонним всасыванием. Ходовая часть и электродвигатель этих вентиляторов монтируются на общей раме. Корпус присоединяется к раме или устанавли­вается непосредственно на фундаменте с расположением выходного отверстия в любом нужном направлении. Ре­гулирование подачи осуществляется с помощью направ­ляющего аппарата. Для привода могут быть использо­ваны многоскоростные электродвигатели.

Характерной особенностью конструкции полустацио­нарных вентиляторов является то, что осмотр и ремонт их производятся без отсоединения от сети. Эти вентиля­торы применяются для главного и шурфового проветри­вания шахт и рудников, в качестве дымососов и дутье­вых вентиляторов, а также для общепромышленного назначения.

Стационарными выполняются крупные шахтные и рудничные вентиляторы и дымососы ТЭЦ и наиболее крупные вентиляторы общего назначения.

Конструктивной особенностью стационарных вентиля­торов является то, что корпус, ходовая часть, стойка и электродвигатель взаимно связаны только фундамен­том. Регулирование осуществляется осевыми или упро­щенными направляющими аппаратами. Корпус стацио­нарного вентилятора устанавливается только в одном определенном положении. При свободном выходе воз­душного потока в атмосферу к выходному отверстию вентилятора присоединяют диффузор. Стационарные вен­тиляторы менее металлоемки, но монтаж их более сло­жен и требует больших первоначальных затрат. Такие установки определяются только при большом сроке их службы. Осмотр и ремонт их осуществляются без отсое­динения от сети.

Центробежные насосы

 

Центробежные насосы составляют весьма обширный класс насосов. Перекачивание жидкости или создание давления производится в центробежных насосах вращением одного или нескольких рабочих колес. Большое чис­ло разнообразных типов центробежных насосов, изго­товляемых для различных целей, может быть сведено к небольшому числу основных их типов, разница в кон­структивной разработке которых продиктована в основ­ном особенностями использования насосов.

Наиболее распространенным типом центробежных насосов являются одноступенчатые насосы с горизон­тальным расположением вала и рабочим колесом одно­стороннего входа. Привод насосов этого типа, помимо электродвигателя, может осуществляться бензи­новыми двигателями внутреннего сгорания.

Одноступенчатые насосные установки могут быть обо­рудованы насосами консольного типа - типа К (рис. 42) с приводом от электродвигателя через соединительную муфту, предназначенными для подачи чистой воды и других малоагрессивных жидкостей.

 

Рис. 42. Схема консольного насоса одностороннего всасывания типа К

Насос типа К состоит из корпуса 2, крышки 1 кор­пуса, рабочего колеса 4, узла уплотнения вала и опор­ной стойки. Крышка корпуса отлита за одно целое со всасывающим патрубком насоса. Рабочее колесо за­крытого типа закреплено на валу 9 насоса с помощью шпонки и гайки 5. У насосов мощностью до 10 кВт рабочие колеса неразгруженные, а у насосов мощностью 10 кВт и выше разгруженные от осевых усилий. Разгрузка осуществляется через разгрузочные отвер­стия в заднем диске рабочего колеса и уплотнительный поясок на рабочем колесе со стороны узла уплотнения. Благодаря разгрузке снижается давление перед узлом уплотнения вала насоса.

Для увеличения ресурса работы насоса корпус (только у насосов мощностью 10 кВт и выше) и смен­ные корпуса (у всех насосов) защищены сменными уплотняющими кольцами 3. Небольшой зазор (0,3-0,5 мм) между уплотняющим кольцом и уплотнительным пояском рабочего колеса препятствует перетоку перекачиваемой насосом жидкости из области высоко­го давления в область низкого давления, благодаря че­му обеспечивается высокий КПД насоса.

Для уплотнения вала насоса применяют мягкий на­бивной сальник. Для повышения ресурса работы насоса и предотвращения износа вала в зоне узла уплотнения на вал надета сменная защитная втулка 7. Набивка сальника 6 поджимается крышкой сальника 8. Опор­ная стойка представляет собой опорный кронштейн 10, в котором в шарикоподшипниках 11 установлен вал насоса. Шарикоподшипники закрыты крышками. Смаз­ка шарикоподшипников консистентная.

Рабочие колеса одностороннего всасывания подвер­жены воздействию осевой силы, которая направлена в сторону входа жидкости в рабочее колесо.

Если в одноступенчатых насосах одностороннего вса­сывания осевая сила может быть надежно воспринята упорным подшипником, то это будет самым экономич­ным решением. В противном случае необходимо при­нять меры для уменьшения осевой силы, действующей на упорный подшипник. Это уменьшение может быть достигнуто только при понижении КПД насоса.

Одноступенчатые насосы имеют ограниченный напор. Поэтому когда необходимый напор насоса не может быть создан достаточно экономично одним рабочим ко­лесом, в конструкции многоступенчатого насоса при­меняют ряд последовательно расположенных колес.

Задача уравновешивания осевых сил для многосту­пенчатых насосов является особенно важной из-за бо­лее высоких напоров этих насосов и суммирования осе­вых сил, действующих на отдельные ступени. Одним из способов уравновешивания осевых сил многоступенча­тых насосов является применение самоуста­навливающейся гидравлической пяты. Принцип работы этой пяты состоит в следующем. Все рабочие колеса расположены так, что поток при входе в них направлен в одну и ту же сторону. За колесом последней ступени находится разгрузочная камера, сообщаемая через па­трубок с полостью всасывания, находящейся перед пер­вым колесом. Осевая сила стремится переместить ро­тор, а следовательно, и гидравлическую пяту в сторону всасывающего патрубка. При этом осевой зазор между гидравлической пятой и торцом втулки уменьшится, вследствие чего уменьшится давление в разгрузочной камере. Тогда под действием полного давления пята начнет перемещаться в обратную сторону до тех пор, пока не наступит равновесие сил, действующих на гид­равлическую пяту.

В ряде случаев для разгрузки насосов от осевого усилия используются многоступенчатые насосы со встречным расположением колес. Жидкость по­ступает из первой ступени во вторую по внутреннему каналу. Разъем корпуса продольный. Напорный и вса­сывающий трубопроводы присоединены к нижней части корпуса, что облегчает осмотр и ремонт насоса. Уплот­няющие зазоры рабочих колес выполнены между смен­ными уплотняющими кольцами, защищающими корпус и рабочие колеса от износа. Фиксация ротора в осевом направлении осуществляется радиально-упорными ша­рикоподшипниками, расположенными в правом подшип­нике. Расположенный со стороны всасывания сальник имеет кольцо гидравлического затвора, к которому жидкость подводится по трубке, идущей из отвода пер­вой ступени. Сальник, расположенный справа, уплот­няет подвод второй ступени. Жидкость подводится под напором, создаваемым отводом первой ступени.

В теплоэнергетике для обеспечения энергетического цикла используют более 20 различных видов насосов. Насосное оборудование теплоэлектростанций среди вспомогательного оборудования занимает первое место.

Если в качестве основного признака принять назна­чение насоса, то насосы можно разделить на две группы: 1) тесно связанные с работой основного эксплуатацион­ного оборудования ТЭС; 2) разного назначения, пред­назначенные для технических целей. К первой группе насосов относятся те, которые заняты на следующих основных циклах работы: циркуляции воды (циркуля­ционные и рециркуляционные насосы), приготовления питательной воды (конденсатные насосы), теплопереда­чи (сетевые и бойлерные насосы), регулирования (на­гнетательные насосы для питания серводвигателей ре­гуляторов паровых турбин). Ко второй группе насосов относятся дренажные, пожарные, хозяйственные и др.

К наиболее ответственным насосам, непосредственно влияющим на надежность и экономичность работы электростанции, относятся питательные, конденсатные, циркуляционные, сетевые и багерные.

Конденсатные насосы всех типов имеют принципиальное конструктивное исполнение. Это цент­робежные двухкорпусные вертикальные насосы спирального типа.

 Довольно часто при проектировании автоматизиро­ванных линий систем водяного отопления используют электрические насосы типа ЦВЦ, устанавли­ваемые прямо на трубопроводе. Центробежные водяные циркуляционные насосы являются малошумными и предназначены для обеспечения водяного отопления. Насосы представляют собой малогабаритную моноблоч­ную конструкцию со встроенным асинхронным короткозамкнутым электродвигателем. Рабочее колесо бессальникового насоса устанавливается консольно на ва­лу электродвигателя. Ротор двигателя с радиально-упорными подшипниками скольжения вращается непо­средственно в перекачиваемой воде, которая одновре­менно служит смазкой для них и охлаждающей средой.

Насосы устанавливаются непосредственно на тру­бопроводе, что существенно упрощает их монтаж и экс­плуатацию и позволяет обходиться без специального фундамента. В зависимости от типоразмера насосы соединяются с трубопроводом с помощью ниппельных или фланцевых соединений. Насосы ЦВЦ используются для подачи в теплосеть воды с температурой до 100°С.

Сетевые насосы предназначены для питания тепло­фикационных сетей. Они устанавливаются либо непо­средственно на электростанции, либо на промежуточ­ных перекачивающих насосных станциях. В зависимо­сти от теплового режима сети насосы должны надеж­но работать при значительных колебаниях температуры перекачиваемой воды в широком диапазоне подач. Как правило, насос и электродвигатель устанавливаются на отдельных фундаментах.

Бустерные насосы предназначены для подачи воды из деаэратора к питательным насосам турбоагрегата с давлением, необходимым для предотвращения кавита­ции в питательных насосах.

Подбор насосов осуществляется с помощью катало­гов, в которых обычно приведены сведения о назначе­нии и области применения насосов, краткое описание конструкции, технические и графические характеристи­ки, чертежи общих видов насосов и насосных агрега­тов с указанием габаритов и присоединительных разме­ров.

Проектным организациям рекомендуется пользовать­ся каталогом только при техническом проектировании. Вводится новый ГОСТ «Насосы центробежные кон­сольные с осевым входом для воды». При рабочем про­ектировании за уточненными данными необходимо об­ращаться на заводы-изготовители.

При выборе насоса следует учитывать, что требуе­мые режимы работы (подача и напор) должны нахо­диться в пределах рабочей области его характеристики.

Для иллюстрации рассмотрим метод подбора насосов типа К. Типоразмер насоса выбирают по макси­мально необходимой подаче и сопротивлению системы, в которую устанавливают насос, при этой подаче. По подаче и напору на сводном графике полей Q-H предварительно выбирают насос требуемого типоразмера, а затем по графической характеристике уточняют правильность выбора.

По графической характеристике и таблице «Техни­ческая характеристика» определяют необходимый диа­метр рабочего колеса насоса, кривая напора которого должна проходить через точку заданных параметров по подаче и напору или быть несколько выше ее.

При выборе насоса очень важно обеспечить его бескавитационную работу. Для этого необходимо убедить­ся, что выбранный насос по своим кавитационным каче­ствам соответствует системе, в которую его устанав­ливают. Кавитационный запас системы

                               ,

где - абсолютное давление, Па, на свободную поверхность жидкости в резервуаре, из которого ведется откачивание;  - давление, Па, насыщенных паров перекачиваемой жидкости при рабочей тем­пературе; g - удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м³;  - суммарные потери напора, м, во всасывающем трубопроводе при максимально необходимой подаче;  - геометрическая высота вса­сывания (геометрический подпор), м.

Величина  равна расстоянию по вертикали от оси вала насоса до уровня жидкости в резервуаре, из кото­рого ее откачивают. Она имеет знак «плюс» при рас­положении насоса выше уровня жидкости (высота вса­сывания) и знак «минус» при установке насоса ниже уровня жидкости (подпор).

Допускаемый кавитационный запас насоса и мощность насоса определяют по графической характе­ристике насоса выбранного типоразмера при максималь­но необходимой подаче.

Насосы типа К в зависимости от диаметра рабочего колеса комплектуют различными по мощности электро­двигателями. Мощность требуемого электродвигателя  определяют из равенства:

                                    ,

где k - коэффициент запаса; N - мощность насоса на номинальном режиме (в расчетной точке), кВт.

Коэффициент запаса рекомендуется принимать сле­дующим:

k                   1,3   1,25 1,2   1,15

, кВт     до 4  4-20 20-40 <40

По назначению  подбирают ближайший больший по мощности комплектующий электродвигатель.

 

Центробежные компрессоры

 

В центробежных компрессорах (турбокомпрессорах) давление газа повышается при непрерывном его дви­жении через проточную часть машины в результате ра­боты, которую совершают лопатки рабочего колеса компрессора. Центробежные компрессоры применяются для сжатия газов до давления 0,8 МПа (8 ат). По срав­нению с поршневыми центробежные компрессоры имеют ряд преимуществ. Вследствие отсутствия возвратно-по­ступательного движения частей они не требуют тяже­лого фундамента; ротор их вращается с постоянной угловой скоростью, а движущиеся детали соприкасают­ся с неподвижными деталями только в подшипниках, что позволяет использовать более дешевые быстроход­ные двигатели. Центробежные компрессоры более ком­пактны. Основной недостаток центробежных компрессо­ров по сравнению с поршневыми заключается в том, что степень повышения давления в одной ступени компрессора зависит от физических свойств газа, в первую очередь от его плотности. При сжатии легких газов до значительных давлений требуется большое число сту­пеней. Поэтому для обеспечения требуемой жесткости вала необходимо иметь многокорпусную машину. Цент­робежные компрессоры, как правило, представляют со­бой многоступенчатую машину.

На рис. 43 показана в разрезе ступень центробеж­ного компрессора. Находящемуся между лопатками га­зу при вращении рабочего колеса сообщается враща­тельное движение, в результате чего газ под действием центробежной силы движется к периферии колеса. За­тем газ попадает в диффузор, площадь которого увели­чивается с увеличением радиуса, скорость частичек га­за при этом снижается, а давление возрастает. Для повышения эффективности работы диффузора по пре­вращению кинетической энергии в потенциальную слу­жат диффузорные лопатки, упорядочивающие движе­ние газа.

При вращении рабочего колеса в зонах, располо­женных у оси вращения, давление газа становится меньше, чем во всасывающем трубопроводе, вследствие чего образуется непрерывный поток газа через проточ­ную часть колеса и диффузор. При работе одного ко­леса и диффузора, образующих ступень центробежного компрессора, где происходит одноступенчатое сжатие газа, степень сжатия невелика и составляет не более 1,2.

Для получения высокой степени сжатия газа e ис­пользуют несколько ступеней компрессора. Конструк­тивно это обеспечивается установкой на одном валу не­скольких рабочих колес, располагаемых в одном кор­пусе. В этом случае газ поступает в следующую сту­пень по каналам, образованным лопатками направляю­щего аппарата.

Общая степень сжатия центробежного компрессора определяется степенью сжатия его отдельных ступе­ней и определяется отношением давления на выхо­де из компрессора к давлению на входе.

Известно, что при сжатии газ нагревается, поэтому при использовании многоступенчатых компрессоров не­обходимо решить проблему охлаждения. Существуют два способа охлаждения: внутренний и внешний. При внешнем охлаждении газ, прежде чем попадает в сле­дующую ступень, проходит через холодильник, а при внутреннем охлаждении корпус холодильника имеет «рубашку», через которую прокачивается охлаждаю­щаяся вода. Обычно корпус холодильника представля­ет собой органически связанную с кожухом турбокомп­рессора часть конструкции.

Большинство современных машин имеет внешнее охлаждение. Промежуточные холодильники присоединя­ются либо к нижней части корпуса компрессора, либо к обеим частям корпуса. Охлаждаемый газ протекает в межтрубном простран­стве холодильника, а в трубах протекает охлаждаю­щая вода.

По сравнению с внутренним охлаждением компрессо­ров основным преимуществом внешнего охлаждения яв­ляется более интенсивное охлаждение газа, так как площадь поверхности охлаждения промежуточного хо­лодильника значительно больше, чем у водяной ру­башки.

Наиболее простыми по конструкции являются одно­ступенчатые центробежные компрессоры, на которых хо­лодильники не монтируются.

Одной из основных частей центробежных компрес­соров с внешним охлаждением являются компрессоры, сжимающие воздух для пневматического оборудования и инструментов. Давление нагнетания в этих машинах составляет 0,6-0,9 МПа. В воздушном центробежном компрессоре подачей 5,5 м³/ч и давлением нагнетания 0,8 МПа воздух отводится в промежуточные холодильники, установленные после второй и четвертой ступеней через асимметричные спиральные отводы. Промежуточные холодильники расположены с одной стороны компрессора.

При эксплуатации центробежных компрессоров час­то возникает необходимость изменения их подачи в весьма широких пределах. Помимо этих требований не­обходимо обеспечивать также определенную зависи­мость между давлением и подачей. Так, например, для работы пневматических инструментов необходимо под­держивать в сети определенное давление независимо от изменения подачи. Для компрессоров, нагнетающих воздух в доменные печи, требуется поддержание задан­ной подачи при изменении давления, которое зависит от сопротивления слоя шихты в печи, толщина которо­го изменяется в зависимости от хода технологического процесса.

Регулирование центробежного компрессора по суще­ству является изменением положения рабочей точки. Это изменение можно осуществлять изменением либо характеристики компрессора, либо характеристики сети.

 

Рис. 43. Схема ступени центробежного компрессора: 1 - рабочее колесо; 2 - лопатки; 3 - кольцевой отвод; 4 - диффузорные лопатки

 

Наиболее распространенными способами регулирова­ния работы компрессоров являются: изменение часто­ты вращения ротора, изменение проточной части и дрос­селирование.

Если посмотреть на напорную характеристику 4 центробежного компрессора (рис. 44), то можно уви­деть, что с уменьшением подач и происходит постепен­ное сжатие газа до давления . Дальнейшее умень­шение подачи приводит к уменьшению давления. Теоретически оно должно падать вдоль пунктирной линии. На практике этого не происходит. Как только давле­ние достигает значения , периодически происходит возврат газа из области нагнетания в область всасыва­ния, сопровождающийся интенсивными ударами, часто­та которых зависит от давления сжатия, плотности га­зов, емкости сети и т. д. Это явление называется помпажем в компрессоре. Точка на характеристике, в ко­торой начинается помпаж, называется границей помпажа. При большом сжатии газа при помпаже возни­кают такие удары, что эксплуатация турбокомпрессора становится невозможной.

 

Рис. 44. Напорная характеристика центробежного компрессора и линии регулирования:  1 - для p = const; 2 - для p = f(Q); 3 – для Q = const

При отборе потребителем небольших количеств га­за, когда подача компрессора меньше критической и лежит в помпажной зоне, необходимо применять антипомпажное регулирование, сущность которого состоит в следующем. Если требуемая подача компрессора  меньше , то компрессор настраивают на подачу , которая больше  и лежит в устойчивой зоне. Раз­ность расхода, равная -  перепускается из линии нагнетания в линию всасывания или выбрасывается в атмосферу. Антипомпажное регулирование осуществля­ется только в автоматическом режиме специальными антипомпажными регуляторами. Основное отличие ре­гулирования турбокомпрессоров от регулирования поршневых компрессоров заключается в том, что изме­нение давления, под влиянием которого должен пере­ставляться регулятор, сравнительно невелико. Поэтому в большинстве случаев приходится прибегать к вспомо­гательным устройствам. Обычно такими вспомогатель­ными устройствами являются либо масляные сервомоторы, либо мультипликаторы, когда регулирование свя­зано с изменением подачи.

Случаю, когда компрессор должен обеспечивать по­стоянное давление независимо от расхода, будет отве­чать характеристика, соответствующая на рис. 44 пря­мой 1; а случаю, когда расход при изменяющемся дав­лении постоянен, - прямая 3.

Помимо отмеченных основных случаев возможен и третий, когда требуется регулирование давления нагне­тания в зависимости от подачи. В этом случае для под­держания определенного давления у потребителя не­обходимо регулировать давление газа за компрессором. Требуемая характеристика компрессора соответствует кривой 2.

На практике выбор способа регулирования зависит от конструкции компрессора и типа привода. Если комп­рессор имеет привод с регулируемой частотой враще­ния, то это позволяет регулировать частоту вращения ротора компрессора. При повышении частоты враще­ния ротора конечное давление и мощность увеличива­ются, при ее уменьшении давление и мощность снижа­ются. Регулирование изменением частоты вращения ро­тора является наиболее точным и экономичным.

Для центробежных компрессоров, имеющих в каче­стве привода асинхронный двигатель, чаще всего при­меняют регулирование дросселированием газа на вса­сывании. При этом способе регулирования с помощью дроссельной заслонки снижается давление всасывания в компрессор, в результате чего достигается снижение давления нагнетания до требуемого значения. Давление во всасывающем трубопроводе перед дроссельной за­слонкой остается постоянным.

Регулирование изменениями в проточной части цент­робежного компрессора заключается в установке перед входом газа в рабочее колесо лопаток, снабженных ме­ханизмом поворота, и повороте лопаток диффузора. Этот способ регулирования основан на том, что если поток газа направляющими лопатками перед входом в рабочее колесо предварительно поворачивается в на­правлении вращения колеса, то степень сжатия будет ниже, чем при радиальном входе, и наоборот. Этот спо­соб не получил до настоящего времени широкого рас­пространения из-за значительного усложнения конст­рукции компрессора.

 

Осевые вентиляторы

 

Осевым вентилятором называется вентилятор, в ко­тором воздух (или газ) перемещается вдоль оси рабо­чего колеса, вращаемого двигателем (рис. 45). Как и у радиальных вентиляторов, характеристики осевых вен­тиляторов показывают зависимость давления и мощно­сти на валу и КПД от подачи.

Полную характеристику обычно получают экспери­ментальным путем при постоянной частоте вращения рабочего колеса. Пересчет параметров работы на дру­гие частоты вращения производится по за­висимостям. Форма характеристики опреде­ляется конструкцией и аэродинамическими свойствами вентилятора. В отличие от радиальных характеристика давления осевых нагнетателей часто имеет седлообраз­ную форму.

На основе полных характеристик (рис. 46), ис­пользуя формулы пересчета, получают универсальные характеристики осевых вентиляторов - индивидуальные, совмещенные и безразмерные.

Безразмерные параметры (коэффициенты), характе­ризующие вентилятор, относятся к его внешнему диа­метру или к окружной скорости на внешнем диаметре. Эти параметры меняются вдоль радиуса. Например, коэффициент давления yб изменяется обратно пропор­ционально радиусу.

Аэродинамические схемы. Под аэродинамической схе­мой осевого вентилятора подразумевается совокупность признаков и параметров, однозначно характеризующих проточную часть машины: число ступеней, равное чис­лу рабочих колес; тип схемы, зависящей от наличия аппаратов, и их расположение по отношению к рабоче­му колесу; относительный диаметр втулки; число ло­паток колеса и аппаратов, их углы установки.

 

Рис. 45. Схема осевого вентилятора: 1 - корпус; 2 – рабочее колесо; 3 - обтекатель

В тех случаях, когда по условиям компоновки вен­тилятора перед ним образуется неравномерный по се­чению входа поток, входной направляющий аппарат будет уменьшать эту неравномерность и ее неблаго­приятное влияние на работу вентилятора.

 

Рис. 46. Полная аэродинамическая  характеристика осевого вентилятора

К многоступенчатым вентиляторам относятся также вентиляторы встречного вращения, у которых рабочие колеса вращаются в противоположных направлениях, а аппарат между ними отсутствует. Получив энергию в первом колесе, закрученный поток поступает во второе колесо, которое закручивает его в противоположном направлении, продолжая передавать ему энергию. Эти вентиляторы могут иметь входной и выходной аппа­раты.

По назначению осевые вентиляторы делят на венти­ляторы общего назначения и специальные. Вентилято­ры общего назначения предназначены для перемещения чистого или мало запыленного воздуха, не содержащего взрывоопасных веществ, липкой, волокнистой и цемен­тирующей пыли и агрессивных веществ при темпера­туре до 40°С. Температурный предел принят из тех соображений, что при более высоких температурах зна­чительно ухудшаются условия теплоотдачи обмоток электродвигателя, находящегося обычно в потоке пере­мещаемого газа.

К специальным вентиляторам относят вентиляторы, не используемые в обычных системах общеобменной вентиляции гражданских и промышленных зданий. Это вентиляторы, используемые для перемещения взрыво­опасных и агрессивных примесей, шахтные вентилято­ры и вентиляторы тоннельной вентиляции, потолочные вентиляторы, вентиляторы градирен, вентиляторы, встроенные в технологическое оборудование, и т. д.

Для перемещения взрывоопасных примесей приме­няют вентиляторы, выполненные из разнородных металлов: проточная часть выполнена из стали (рабочее колесо) и латуни (в корпусе имеется обечайка в зоне расположения рабочего колеса). При этом перемещае­мая среда не должна иметь температуру выше 40°С, вызывать ускоренную коррозию материалов проточной части вентиляторов, содержать пыль и другие твердые примеси в количестве более             10 мг/м³, а также взрыво­опасную пыль, липкие и волокнистые материалы.

Шахтные осевые вентиляторы используют в системах вентиляции подземных выработок. Вентиляторы местно­го проветривания предназначены для установки под землей в шахтах и рудниках и служат для проветри­вания тупиковых выработок, а также шахтных стволов и околоствольных выработок при их проходке. К мест­ным вентиляторам предъявляют требования взрыво-безопасности, компактности, минимальной массы, устой­чивости работы в широком диапазоне расходов возду­ха, простоты обслуживания и транспортабельности. Вентиляторы главного проветривания предназначены для обеспечения свежим воздухом шахт горнодобывающей промышленности. Их располагают на поверх­ности и они перемещают все количество воздуха, про­ходящего по вентиляционной сети шахты. Шахтные вентиляторные установки работают в основном на всасы­вание.

Вентиляторы тоннельной вентиляции служат для удаления выделяющихся в процессе эксплуатации теп­лоты, влаги, пыли и газов, а также поддержания в транс­портных тоннелях требуемых метеорологических усло­вий и химического состава воздуха. Работа вентиляторных установок тоннельной вентиляции сопровождается поршневым воздействием транспортных средств (поез­дов метрополитена и железнодорожных поездов, авто­мобильного транспорта).

Потолочные вентиляторы (фены) обычно применяют для турбулизации воздушной среды в помещениях, но иногда их используют для создания локального душирующего эффекта (в тех случаях, когда обеспечить тре­буемую подвижность воздуха вследствие его перемеши­вания невозможно).

По направлению вращения лопастного колеса венти­ляторы могут быть правыми и левыми. Если смотреть со стороны входа воздуха, то у вентиляторов правого вращения колесо вращается по часовой стрелке.

Номер вентилятора определяет его размер, т. е. диа­метр рабочего колеса, выраженный в дециметрах.

Номенклатура осевых вентиляторов, выпускаемых нашей промышленностью для использования в промыш­ленных и гражданских зданиях, довольно ограничена и включает вентиляторы типа В-06-300 (№ 4; 5; 6,3; 8; 10 и 12,5) и В-2, 3-130 (№ 8; 10 и 12,5). Из разнород­ных металлов выпускаются вентиляторы лишь типа В-06-300 (№ 5; 6,3; 8; 10 и 12,5). В крышной модифи­кации выпускается осевой вентилятор с колесом Ц3-04 (№ 4; 5 и 6,3), При этом рабочее колесо вращается в горизонтальной плоскости; приводом служит верти­кально расположенный электродвигатель.

Номенклатура шахтных вентиляторов и вентилято­ров тоннельной вентиляции довольно обширна и приве­дена в специальных справочных руководствах. Отличи­тельной особенностью этих вентиляторов (по сравне­нию с вентиляторами общего назначения) является вы­сокая подача. Например, вентилятор типа ВОМД-24 (осевой двухступенчатый реверсивный с диаметром ра­бочих колес 2400 мм), применяемый для реверсивной вентиляции метрополитена, имеет подачу: при прямом ходе - 70 000-250 000 м³/ч, при реверсивном - 60000-200000 м³/ч.

В связи с осевым направлением потока непосредст­венное присоединение нагнетателя к трубопроводу яв­ляется самым простым конструктивным решением. При входе в корпус чаще всего устанавливается очерченный плавной кривой коллектор. Если же перед нагнетате­лем имеется достаточно длинный трубопровод (такого же диаметра, что и корпус), то коллектор, естественно, становится ненужным. Следует заметить, что при очень длинных трубопроводах ( >5d) наличие погранично­го слоя на стенках трубы может привести к значитель­ному вытягиванию профиля скоростей и нарушению ра­боты нагнетателя. В связи с этим желательно цилинд­рические участки на подводах к нагнетателю делать больших, чем у нагнетателя, диаметров.

Для вентиляторных установок, работающих на вса­сывание, присоединительными элементами к сети мо­гут быть:

- входная коробка или входное колено для присоеди­нения вентилятора к каналу, идущему от устья венти­ляционной шахты;

- выходная часть, состоящая из примыкающего к вен­тилятору диффузора и поворотного участка за ним. Иногда за диффузором устанавливается шумоглуши­тель.

Насосы с диаметром лопастей более 1 м имеют под­вод в виде колена, небольшие насосы - камерный под­вод.

При построении эффективной рабочей характеристи­ки нагнетателя следует учитывать наличие различных колен и коробок, с помощью которых нагнетатель при­соединяется к сети.

В зависимости от схемы вентиляторов, угла уста­новки лопастей их рабочих колес и относительного диаметра втулки их характеристики могут иметь раз­личную форму (рис. 47). При малых углах установки лопастей (10-15°) характеристики давления обычно монотонны (кривая 1).

 

Рис. 47. Различные виды характеристик давления осевых вентиляторов

При увеличении угла установки характерно появле­ние максимума давления и седловины (кривая 2), отчего вся характеристика делится на левую - нерабочую и правую - рабочую ветви. При работе на левой ветви могут образовываться вращающиеся срывные зоны, угловая скорость которых отли­чается от скорости вращения рабочего колеса, что при­водит к возникновению переменных нагрузок на лопа­сти и вибрации. При еще больших углах установки происходит разрыв характеристики давления (кри­вая 3).

Если на характеристике имеется глубокая седлови­на или разрыв, то режим работы при соответствующих подачах становится неустойчивым и возникает вероят­ность помпажных явлений, связанных с сильными коле­баниями подачи и давления, что в некоторых случаях может вывести вентилятор из строя.

При использовании нагнетателей, имеющих харак­теристику с разрывом, наименьшая допустимая подача обусловливается положением точки разрыва, в то вре­мя как наибольшая - выбирается из условия обеспече­ния минимально допустимого значения КПД. Это об­стоятельство приводит к уменьшению диапазона подач, который возможен для данного вентилятора. Работа вентилятора в области, расположенной правее макси­мума давления, исключает опасность как появления вращающихся срывных зон, так и возникновения помпажа.

В условиях эксплуатации часто требуется, чтобы установка обеспечивала такой диапазон режимов работы, который невозможно получить с помощью характеристики, соответствующей фиксированным углам уста­новки лопастей вентилятора и принятой частоте враще­ния рабочего колеса. В этих условиях выполняется ре­гулирование вентилятора одним из следующих способов:            1) изменение частоты вращения лопастного колеса; 2) поворот лопастей рабочего колеса; 3) поворот лопа­ток входного направляющего аппарата;                4) дросселиро­вание.

Последний способ регулирования, как и для ра­диальных вентиляторов, самый неэкономичный, так как затраты мощности мало изменяются при уменьшении подачи.

Применение способа регулирования поворотом ло­пастей рабочего колеса определяется двумя фактора­ми: безопасностью работы и экономичностью (при па­раллельном включении учитывается также устойчивость работы).

Осевые вентиляторы с поворотными лопастями ко­лес обладают способностью значительной (до 50 %) ре­гулировки подачи, с сохранением при этом оптималь­ного значения КПД. Однако при этом способе регули­рования требуется вентилятор особой конструкции, поз­воляющей изменять в известных пределах угол уста­новки лопастей его рабочего колеса. Практически изме­нение угла поворота происходит в диапазоне от 15 до 45°.

Регулирование изменением частоты вращения лопа­стного колеса, хотя и является самым экономичным способом регулирования, применяется очень редко из-за сложности практического осуществления приводного устройства.

Наиболее рациональный способ регулирования в каждом конкретном случае выбирается с учетом всех показателей.

3.7. Осевые насосы

 

Современная тепловая электростанция потребляет боль­шое количество воды, подаваемой циркуляционными на­сосами и используемой для охлаждения оборудования и других технических целей.

Широкое применение получили осевые насосы.

В осевых насосах рабочее колесо выполняется, как правило, погружного типа, т. е. располагается ниже уровня жидкости в приемном резервуаре, а приводной двигатель устанавливается выше этого уровня для ис­ключения его затопления. Поэтому чаще всего осевые насосы бывают вертикального исполнения.

Рис. 48. Схема осевого насоса

На рис. 48 приведена схема рабочего органа осе­вого насоса. В корпусе 1, представляющем собой про­точную часть насоса, находится рабочее колесо, состоя­щее из ступицы 2 с установленными на ней лопастя­ми 3. Число лопастей осевого насоса обычно не превы­шает шести. Энергия движущейся жидкости в рабочем колесе насоса передается по тому же принципу, что и у центробежного.

Осевые насосы могут быть жестколопастными, в ко­торых лопасти рабочего колеса жестко закреплены от­носительно ступицы и угол их установки не может быть изменен, и поворотно-лопастными, в которых поло­жение лопастей может регулироваться.

Проходя через рабочее колесо, жидкость участвует одновременно в двух движениях: переносном (враща­тельном) и относительном (поступательном). Для установления вращения жидкости в рабочем колесе с целью уменьшения ее напора за вращающимся рабо­чим колесом устанавливают неподвижный вращающийся аппарат 4, состоящий из ряда лопастей. Ступица рабочего колеса насажена на вал 5, соединенный с электродвигателем. Из проточной части насоса жид­кость попадает в напорный трубопровод.

Коэффициент удельной быстроходности осевых на­сосов >600, т. е. это насос, обладающий большой по­дачей и малым напором. Достоинством этих насосов является простота и компактность конструкции, а так­же возможность перекачивания загрязненных жидко­стей.

В осевом насосе жидкость движется в осевом направ­лении вдоль цилиндрических поверхностей. Следова­тельно, радиусы входа и выхода жидкости из рабочего колеса одинаковы: .

Для ориентировочных подсчетов напор, развиваемый осевым насосом, можно определить по выражению

                                        H=(1/ )( /2g),

где  - коэффициент напора, равный 0,0244 ; u - окружная ско­рость на внешнем диаметре рабочего колеса.

Теоретическую подачу осевого насоса можно опре­делить по формуле

                                ,

где Q - внешний диаметр рабочего колеса; d - диаметр ступицы (может быть принят равным 0,5D);  - осевая скорость.

Коэффициент полезного действия h большинства осевых насосов равен 0,75-0,90.

Рис. 49. Характеристика осевого насоса

Регулирование подачи жестколопастных насосов про­изводится изменением частоты вращения рабочего ко­леса а поворотно-лопастных насосов - изменением угла наклона лопастей. Регулирование подачи задвижкой не­выгодно, так как связано с резким уменьшением КПД. Отечественная промышленность выпускает осевые насосы типов О и ОП. Это одноступенчатые насосы с жестким креплением лопастей (тип О) и поворотно-лопастные насосы (тип ОП), позволяющие менять угол установки лопасти во время остановки насоса. На рис. 49 приведена рабочая характеристика осевого насоса. На малых подачах кривая H=f(Q) круто па­дает вниз, имея характерный перегиб в точке А. В от­личие от центробежных насосов мощность осевых насо­сов понижается при увеличении подачи и имеет наи­большее значение при подаче, равной нулю.

Осевые насосы типа О служат для подачи пресной, морской и загрязненной воды температурой до 35 ^оС. Осевые насосы типа ОП предназначены для подачи технически чистой воды температурой до 50 ^оС, а так­же пресной и морской воды температурой до 45 ^оС.

Осевые компрессоры

 

Осевые компрессоры предназначены для сжатия любых газов. Они получили широкое распространение в энер­гомашиностроении благодаря высокой быстроходности (и следовательно, большей компактности) и большим КПД по сравнению с турбокомпрессорами.

Осевые компрессоры являются многоступенчатыми машинами, принцип работы которых состоит в следую­щем. Лопатки b рабочего колеса а образуют поверх­ность, которая, взаимодействуя во время вращения ра­бочего колеса с окружающим газом, перемещает его в направлении действия подъемной силы. Двигаясь по­ступательно, газ одновременно с колесом участвует и во вращательном движении. Для устранения враща­тельного движения газ проходит через направляющий аппарат, снабженный лопатками с, после чего посту­пает в следующую ступень или отводится в напорный патрубок. Часто перед поступлением в первую ступень потоку газа сообщают предварительную подкрутку с помощью лопаток и направляющего аппарата, уста­новленного перед рабочим колесом.

Рис. 50. Схема установки осевого компрессора с газовой турбиной

 

Степень сжатия в одной ступени осевого компрес­сора обычно невелика и составляет e = 1,15-1,35. По­этому для получения высокого давления компрессор имеет большое число ступеней.

Сопоставление ха­рактеристик осевых и центробежных компрессоров по­казывает, что в осевых компрессорах с изменением по­дачи резче меняется КПД и степень сжатия. Диапазо­ны устойчивых режимов у осевых компрессоров мень­ше, однако в расчетных режимах осевые компрессоры позволяют получить большие КПД, чем центробежные.

Регулирование осевых компрессоров может осуще­ствляться по тем же схемам, что и турбокомпрессоров. Однако наряду с ними в осевых компрессорах возможно регулирование поворотными направляющими, а иног­да и рабочими лопатками одной или нескольких сту­пеней.

Для работы в силовых и энергетических установках осевые компрессоры применяются, как правило, в сое­динении с газовыми турбинами. В этом случае мощ­ность газовой турбины расходуется частично на при­вод компрессора, питающего воздухом камеру сгора­ния, а частично передается на вал электрогенератора. На рис. 50 приведена простейшая схема установки осевого компрессора с газовой турбиной. Сжатый осе­вым компрессором 1 воздух подается для сжигания топ­лива в камеру сгорания 4, откуда смесь горячих газов и воздуха поступает в газовую турбину 5. Излишек мощности турбины через редуктор 2 передается на вал электрогенератора 3.

3.9. Диаметральные вентиляторы

 

Диаметральный вентилятор, схема которого приведена на рис. 14 состоит из колеса барабанного типа с загну­тыми вперед лопатками и корпуса, имеющего на входе патрубок и на выходе диффузор. Известны диаметраль­ные вентиляторы как с направляющим одно- и много­лопаточным аппаратом, расположенным внутри рабо­чего колеса, так и без него.

Оптимальной компоновочной особенностью таких вентиляторов является возможность выполнения их ко­лес с относительной шириной, значительно превышаю­щей ширину колес радиальных вентиляторов. Приме­нение таких колес позволяет значительно увеличить подачу.

В вентиляторах без направляющего аппарата рабо­чее колесо может быть выполнено в виде двух дисков, к которым приклепаны (или приварены) лопатки из листовой стали. При этом подшипники, в которых на­ходится вал, размещены с обеих сторон корпуса, вслед­ствие чего обеспечивается высокая жесткость всей кон­струкции. Это особенно важно при колесах большой ширины.

При наличии направляющего аппарата рабочее ко­лесо напоминает конструкцию рабочего колеса радиаль­ного вентилятора низкого давления с односторонним всасыванием: лопатки одним концом крепятся к диску, установленному на валу, другим - к кольцу. Направ­ляющий аппарат, состоящий из одной или нескольких лопаток, закрепляется на боковой стенке корпуса, про­тивоположной диску рабочего колеса.

Основной отличительной особенностью диаметраль­ных вентиляторов являются большие значения коэффи­циента полного давления, которые достигают 3 и более. Причиной этого, как уже отмечалось, является дву­кратное (диаметральное) прохождение потока через одну и ту же решетку вращающегося колеса. Высокие значения коэффициентов давления и подачи по сравне­нию с их значениями для вентиляторов других типов позволяют диаметральным вентиляторам иметь мень­шие габариты и скорости вращения рабочего колеса. Вместе с тем весьма сложный характер течения потока внутри корпуса, приводящий к большой неравномер­ности поля скоростей, обусловливает значительные по­тери энергии. В связи с этим максимальные значения полного КПД диаметральных вентиляторов находятся в пределах 0,55-0,61. Эффект от применения направ­ляющих аппаратов достигается главным образом за счет повышения энергоемкости вентилятора. (Под энергоемкостью в данном случае следует понимать полезно затраченную мощность вентилятора). Это происходит в результате стабилизации и ограничения вихревой зоны в заданном месте внутри корпуса, а также вследствие повышения эффективности работы «центробежной» части рабочего колеса.

Серийно диаметральные вентиляторы в настоящее время не выпускаются. Разработанный А. Г. Коровкиным и др. в ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского ряд аэроди­намических схем диаметральных вентиляторов находит применение либо только в бытовой отопительно-вентиляционной технике и в малогабаритных установках кон­диционирования воздуха, либо в специальных техноло­гических устройствах или машинах. Так, в замкнутых проточных контурах, в которых давление перемещаемо­го газа ниже атмосферного, применяется вентилятор типа Д22-36 с так называемым профильным вихреобразователем, расположенным в корпусе с внешней сто­роны колеса.  

Маркировка диаметральных вентиляторов соответствует маркировке, установленной ГОСТом для лопастных машин. Буква Д означает диаметральный, число при Д - увеличенное в 5 раз – значение коэффициента давления при работе в режиме , а последнее чис­ло - быстроходность.

Диаметральные вентиляторы обычно работают в пе­ременных условиях, поэтому необходимо регулировать режимы их работы. Это осуществляется различными способами. Например, регулирование можно проводить путем поворота направляющего аппарата. Это обеспе­чивает получение у одного и того же вентиляционного агрегата больших коэффициентов давления в широком диапазоне значений коэффициента подачи.

С помощью входного многолопаточного направляю­щего аппарата, выполненного в виде жалюзи или ре­шеток, можно осуществлять регулирование путем дросселирования. Однако при этом способе снижение номи­нальной подачи, например, на 10% приводит к сниже­нию КПД на 19%.

В качестве регулирующего органа может использо­ваться направляющая поворотная лопатка, устанавли­ваемая в выходном патрубке корпуса. При этом доби­ваются изменения в достаточно широком диапазоне поля скоростей на выходе из вентилятора, но суммар­ные аэродинамические характеристики вентилятора в этом случае изменяются незначительно.

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: