Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция» НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ, КОМПРЕССОРЫ Программа дисциплины, методические указания, задания и примеры выполнения задач контрольной работы М и н с к 2 0 0 9 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция» НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ, КОМПРЕССОРЫ Программа дисциплины, методические указания, задания и примеры выполнения задач контрольной работы для студентов заочной формы обучения специальности 1-70 04 02 «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» М и н с к 2 0 0 9 УДК 621.63-+ ББ*еЭТ5бяТ Н31 •4) С о с т а в и т е л ь П. И. Дячек Р е ц е н з е н т ы : В.М. Копко, В.А. Коротинский Программа дисциплины, методические указания, задания на контрольные работы и примеры их выполнения для студентов заочной формы обучения специальности 1-70 04 02 «Теплога- зоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» пред- назначены для оказания методической помощи при изучении основных типов нагнетателей и условий их применения в об- ласти тепло- и газоснабжения, отопления, вентиляции, конди- ционирования воздуха и холодоснабжения. Издание составлено на основании базовой учебной прог- раммы дисциплины «Насосы и вентиляторы» специальности 1-70 04 02, утвержденной деканом ФЭС БИТУ 08.09.2003 г. Регистрационный номер ФЭС-53/19 баз. © БНТУ, 2009 1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Основное назначение нагнетателя - повышение энергии жид- кости (кинетической и (или) потенциальной). Приобретенная жидкостью энергия далее используется, в том числе и для це- ленаправленного перемещения ее по трубопроводам. Промыш- ленность обеспечивает выпуск нагнетателей с широким спек- тром характеристик, отличающихся по принципу действия и по конструктивным особенностям. Число применяемых нагне- тателей столь велико, что доля потребляемой ими энергии в энергетическом балансе государств является значимой вели- чиной. Например, в СССР около 10 % производимой электро- энергии тратилось на привод насосов и вентиляторов. Значи- мы и объемы производства нагнетателей. Некоторые крупные транснациональные фирмы-производители выпускают около 45 ООО насосов в сутки. Пожалуй, нет ни одной области науки и техники, в которой не применялись бы нагнетатели. Практически в каждом до- машнем холодильнике и каждом бытовом кондиционере рабо- ту по перемещению хладоагента совершает компрессор. И только в этом случае можно говорить уже о применении сотен миллионов нагнетателей. Насосы, вентиляторы и компрессоры являются основным и неотъемлемым элементом систем отопления, тепло- и газо- снабжения, холодоснабжения, вентиляции и кондиционирова- ния воздуха. Изучение принципа действия, устройства, харак- теристик и особенностей применения нагнетателей является базой для успешного освоения остальных специальных дис- циплин и основой успешной производственной деятельности. Изучение курса «Насосы и вентиляторы» является продолже- нием ранее начатого процесса подготовки специалистов высшей квалификации в области теплогазоснабжения и вентиляции и базируется на знаниях, полученных при изучении физики, мате- матики, теоретической механики, механики жидкости и газа, 3 термодинамики, тепломассообмена и т.д. При изучении данного курса и при осуществлении практической э к с п л у а т а ц и и на- гнетателей требуются знания также в области э л е к т р о т е х н и к и , деталей машин, материаловедения и т.д. Издание состоит из разделов, содержание которых имеет общий характер или посвящено одному типу нагнетателей. Для каждого из изучаемых типов нагнетателей требуется пре- жде всего усвоение принципа действия и теоретических основ его функционирования. После этого необходимо изучить уст- ройство, характеристики, правила эксплуатации, способы ис- пытания и методику подбора. Часть этих знаний студент по- лучает и закрепляет при выполнении контрольных и лабора- торных работ. По учебному плану студент выполняет контрольную рабо- ту, во время сессии слушает краткий курс лекций, выполняет лабораторные работы и сдает экзамен. 4 2. ПРОГРАММА КУРСА «НАСОСЫ И ВЕНТИЛЯТОРЫ» Наименование тем и вопросы к экзаменационным билетам по курсу «Насосы, вентиляторы, компрессоры» № темы Наименование темы Содержание 1 2 3 1 Введение. Классифика- ция и прин- цип действия нагнетателей Краткий исторический обзор развития на- сосо- и вентиляторостроения. Применение насосов и вентиляторов в теплогазоснабже- нии и вентиляции. Понятие о гидравличе- ских системах. Параметры работы нагнета- телей. Энергетический и материальный ба- ланс в системе «нагнетатель-сеть». Прин- ципы и методы измерения производитель- ности, давления, коэффициента полезного действия и мощности нагнетателей, а также частоты вращения рабочего колеса. Клас- сификация нагнетателей по принципу дей- ствия, по назначению, по виду перемещае- мой среды, по развиваемому давлению и производительности. Схемы, принцип дей- ствия, конструктивные элементы, достоин- ства и недостати радиальных (центробеж- ных), осевых, диаметальных, диагональных, вихревых, струйных, поршневых, шестерен- ных и ротационных (пластинчатых) нагне- тателей. Область их использования. П,С. 5-44; 2, с. 5-13;. 13, с. 8-261 5 Продолжение таблицы 1 2 3 2 Теория ради- альных на- гнетателей Течение жидкости в колесе радиального на- гнетателя. Кинематика частицы жидкости в колесе радиального нагнетателя. Переносная, относительная и абсолютная скорости. Зави- симость параметров треугольника (парал- лелограмма) скоростей от формы лопатки. Уравнение Эйлера для лопастного колеса на- гнетателя. Анализ уравнения Эйлера. Профи- лирование входной части лопаток, безудар- ный вход. Режим безударного входа и его обеспечение. Коэффициент закрутки, коэф- фициент давления. Факторы, влияющие на коэффициент давления. Форма лопатки на выходе из колеса радиального нагнетателя, влияние ее на параметры работы нагнетателя. [1, с. 44-68; 2, с. 13-20; 13, с. 29-421 3 Конструкция и характери- стика ради- альных на- гнетателей Назначение и конструкция направляющих устройств, спирального кожуха, входного и выходного каналов. Требования, предъявляе- мые к ним. Теоретическая характеристика на- гнетателя. Связь между развиваемым давле- нием и производительностью. Факторы, опре- деляющие отличие действительной характе- ристики от теоретической. Виды характери- стик: полная, неполная, универсальная. Спо- собы их построения. Методика испытания вентиляторов и насосов. Способы измерения давления в сетях. Характеристика нагнетате- лей в квадрантах. [1, с. 61-76, 81-87, 308-327; 4; 2, с. 13-30, 35-48;13,с. 42-46, 52-56, 65-70, 82-88] 6 Продолжение таблицы 1 2 3 Условия подобия и пересчет характеристик при изменении частоты вращения рабочего колеса, плотности перемещаемой среды и раз- меров рабочего колеса. Удельное число обо- ротов и быстроходность вентиляторов. [1, с. 76-81; 2, с. 33-35,40; 13, с. 71-82]. Акустические характеристики нагнетателей. Основной источник шума в радиальных вен- тиляторах. Методы борьбы с шумом. [1,с. 298-307; 2, с. 117 118]. Конструкция и конструктивные исполнения вентиляторов (компоновочные схемы соеди- нения с приводом). Привод вентиляторов. Вращение колеса и типоразмер вентилято- ра. Положение кожуха вентиляторов. Виб- роизоляторы и гибкие вставки. Исполнение вентиляторов по условиям перемещаемой среды и по условиям места установки. Спе- циальные вентиляторы. Вентиляторы в кор- розионноустойчивом и искробезопасном ис- полнении, их область применения и особен- ности конструкции. Особенности конструк- ции и область применения пылевых и крыш- ных вентиляторов. Область применения об- щетехнических вентиляторов. Полное тех- ническое описание вентиляторов. [1, с. 140-154; 2, с. 97-112, 118-119; 13, с. 206-212,216-232] 7 Продолжение таблицы 1 2 3 Балансировка рабочих колес и шкивов. Ме- роприятия по виброизоляции вентиляторов. Осевое давление в радиальных нагнетате- лях. Мероприятия по его снижению. [1,с. 292-297, 158-164; 2,с. 91-93, 101-102; 13, с. 59-65]. Многоступенчатые радиальные нагнетатели. [1, с. 171-179, 164-167; 13, с. 56-591 4 Работа нагне- тателей в сети. Устойчивость работы Характеристика сети. Сложение характери- стик сетей. Способ наложения характеристи- ки нагнетателя и сети для получения пара- метров совместной работы. Использование способа наложения характеристик для анали- за работы нагнетателя в сети при изменении параметров системы. Понятие об устойчиво- сти системы. Неустойчивая работа нагнетате- лей. Помпаж. Способы предупреждения не- устойчивой работы нагнетателей. Влияние входных и выходных элементов радиального вентилятора на его характеристику. [1, с. 87-94, 130-133, 94-100; 2, с. 49-64, 72-74; 13, с. 46-52, 109-115] 5 Совместная работа нагнетателей Необходимость совместной работы нагне- тателей. Параллельное и последовательное включение одинаковых и различных нагне- тателей. Построение суммарной характери- стики при совместной работе нагнетателей. Анализ совместной работы нагнетателей на сеть. Выбор рациональной схемы соедине- ния нагнетателей на совместную работу. [1, с. 100-129; 2, с. 64-71; 13, с. 101-1081 8 Продолжение таблицы 1 2 3 6 Центробежные насосы и их эксплуатация Центробежные насосы. Конструктивные особенности. Испытания. Характеристики насосов. Классификация насосов по соз- даваемому напору, числу рабочих колес, расположению вала, способу подачи жид- кости к рабочему колесу, способу соеди- нения с электродвигателем, назначению, форме рабочих колес, способу установки. Кавитация. Причины возникновения и ме- ры по предупреждению ее возникновения. Допустимая высота всасывания. Правила пуска насосов. [1,с. 154-171, 133-139; 2, с. 79-97; 13, с. 116-198, 203-206] 7 Осевые нагне- татели, теория и характери- стики Осевые нагнетатели. Основы теории. Ки- нематика частицы жидкости в колесе осе- вого нагнетателя. Понятие о циркуляции потока по профилю. Теорема Н.Е. Жуков- ского о подъемной силе элемента лопасти. Физические процессы при обтекании лопа- стей вентилятора и профиля Жуковского. Решетка профилей. Аэродинамические ко- эффициенты лопастей вентилятора. Про- филирование рабочих колес осевых венти- ляторов. Влияние ступицы и корпуса на ра- боту нагнетателя. Характеристики осевых нагнетателей. Конструктивные особенности осевых вентиляторов. Их классификация, компоновка, соединение с приводом. Многоступенчатые осевые нагнетатели. [1,с. 44-50, 180-194; 2, с. 112-117; 13, с. 233-248, 249-257] 9 Продолжение таблицы 1 2 3 8 Другие типы нагнетателей Диаметральные нагнетатели. Конструктив- ные особенности. Характеристики. Область использования. Вихревые нагнетатели. Кон- структивные особенности. Характеристики, область применения. [1,с. 194-198,215-221; 13, с. 391-400]. 9 Управление работой нагнетателей Способы воздействия на сеть, способы воз- действия на нагнетатели, их технико-эконо- мическое сравнение. Изменения числа обо- ротов, применение направляющих аппара- тов и винтов регулируемого шага. Способы реализации этих методов. [1, с. 198-215; 2, с. 74-78; 13, с. 88-100, 212-216, 247-248]. 10 Особенности эксплуатации нагнетателей Пусковая мощность электропривода. Пра- вила пуска осевых, центробежных нагне- тателей и компрессоров. Способы пуска. Особенности включения в работу насо- сов. Техника безопасности и охрана труда при эксплуатации нагнетателей. 11 Выбор нагнетателей Технические и экономические требования, предъявляемые к нагнетателям при выбо- ре. Выбор требуемого типа и серии нагне- тателей. Корректировка характеристики на- гнетателя и характеристики сети. Выбор типоразмера нагнетателя. Учет особенно- стей технологического процесса и требо- ваний пожаро- и взрывоопасности при вы- боре нагнетателей. [13, с. 198-203]. 10 Окончание табл. П2.1 1 2 3 12 Струйные нагнетатели Струйные нагнетатели (аппараты). Теоре- тические основы работы. Классификация. Конструктивные особенности нагнетате- лей, применяемых в теплогазоснабжении и вентиляции. Характеристика струйного нагнетателя. [1, с. 221-226; 2, с. 136-146; 13, с. 403-405] 13 Объемные нагнетатели. Характеристика и эксплуатация поршневых нагнетателей Виды объемных нагнетателей. Поршневые нагнетатели. Принцип действия. Класси- фикация. Область применения. Конструк- тивные особенности. Характеристики. Оп- ределение подачи машин одно- и двукрат- ного действия. Регулирование подачи, под- бор. Компрессоры. Процессы сжатия и рас- ширения газа в компрессоре. Управление подачей поршневых нагнетателей, сглажи- вание пульсации подачи. [1, с. 226-263; 2, с. 120-135; 13, с. 258-283, 296-390] 14 Другие типы объемных нагнетателей Ротационные, шестеренные, винтовые и спиральные нагнетатели. Принцип дейст- вия, классификация. Конструктивные осо- бенности. Регулирование подачи, область применения. [1, с. 263-285; 2, с. 132-133; 13, с. 283-295] 15 Выбор привода Выбор электродвигателей для привода нагнетателей. Определение установочной мощности электропривода. Типы электро- двигателей, применяемых для привода на- гнетателей. [1, с. 286-292] 11 ЛИТЕРАТУРА Основная 1. Поляков, В.В. Насосы и вентиляторы / В.В. Поляков, JI.C. Скворцов. - М . : Стройиздат, 1990. 2. Карасев, Б.В. Насосные и воздуходувные станции / Б.В. Карасев. - Минск: Вышэйшая школа, 1990. 3. Пеклов, А.А. Гидравлические машины и холодильные установки / А.А. Пеклов. - Киев: Вща школа, 1971. 4. Бромлей, М.Ф. Гидравлические машины и холодильные установки / М.Ф. Бромлей. - М.: Стройиздат, 1971. 5. Лабораторный практикум по отоплению, насосам и вен- тиляторам. - Минск: Ротапринт БПИ, 1989. Дополнительная 6. Вахвахов, Г.Г. Работа вентилятора в сети / Г.Г. Вахвахов. - М.: Стройиздат, 1987. 7. Мухин, О.А. Насосы и вентиляторы: текст лекций / О.А. Мухин, П.И. Дячек. - Минск: Ротапринт БПИ, 1982. 8. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондицио- нирование воздуха. - М.: Стройиздат, 1977. 9. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-тех- нические устройства: в 3 ч. - М.: Стройиздат, 1992. - Ч. 3. Кн. 1. Вентиляция и кондиционирование воздуха. 10. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно- технические устройства: в 3 ч. - М.: Стройиздат, 1992. - Ч. 3. Кн. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. 11. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-тех- нические устройства: в 3 ч. - М.: Стройиздат, 1990. - Ч. 1. Ото- пление. 12. Справочник проектировщика. Отопление, водопровод, канализация. - М.: Стройиздат, 1975. 12 13. Водяные тепловые сети: справочное пособие по проек- тированию / И.В. Беляйкина [и др.]; под ред. Н.К. Громова и Е.П. Шубина. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 376 с. 14. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: спра- вочник / В.И. Манюк [и др.]. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с. 15. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопро- тивлениям / И.Е. Идельчик. - М.: Машиностроение, 1975. Литература для углубленного изучения курса 16. Черкасский, В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры / В.М. Черкасский. - М.: Энергоатомиздат, 1984. 17. Шерстюк, А.Н. Насосы, вентиляторы, компрессоры / А.Н. Шерстюк. - М.: Высшая школа, 1972. Нормативная литература 18. Вентиляторы радиальные и осевые. Основные размеры и параметры: ГОСТ 10616. 19. Насосы. Термины и определения: ГОСТ 17398. 20. Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний: ГОСТ 12.3.018. 21. Насосы осевые. Общие технические условия: ГОСТ 9366. 22. Вентиляторы радиальные общего назначения. Общие технические условия: ГОСТ 5976. 23. Вентиляторы общего назначения. Методы определения шумовых характеристик: ГОСТ 12.2.028. 24. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродина- мических испытаний: ГОСТ 10921. 25. Правила устройства, монтажа и безопасной эксплуата- ции взрывозащищенных вентиляторов (ПУМБЭВВ). 26. Пособие к СНиП 2.04.05. Раздел 11. Вентиляторные ус- тановки. - М . , 1988. 13 27. Вентиляторы осевые общего назначения. Общие тех- нические условия: ГОСТ 14442. 28. Вентиляторы крышные радиальные. Общие технические условия: ГОСТ 24814. 29. Вентиляторы крышные осевые. Общие технические ус- ловия: ГОСТ 24857. 30. Вентиляторы крышные осевые. Размеры и параметры: ГОСТ 30121. 31. Насосы динамические. Ряд основных параметров: ГОСТ 27854. 32. Насосы динамические. Методы испытаний: ГОСТ 6134. 33. Насосы центробежные консольные для воды. Основ- ные параметры и размеры. Требования безопасности. Методы контроля: ГОСТ 22247. 34. Защита от шума: СНиП 23-03-2003. - М.: Госстрой Рос- сии, 2004. Примечание. При решении задач по выбору нагнетателей кроме при- веденной здесь справочной литературы допускается использовать спра- вочные материалы и каталоги производителей насосов и вентиляторов. 14 3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Классификация нагнетателей по конструктивным осо- бенностям и по принципу действия. 2. Область применения, классификация, принцип действия, конструктивная схема и назначение основных элементов ра- диальных нагнетателей. 3. Область применения, принцип действия, конструктивная схема и назначение основных элементов осевых нагнетателей. 4. Область применения, принцип действия, конструктивная схема и назначение основных элементов вихревых нагнетателей. 5. Область применения, принцип действия, конструктивная схема и назначение основных элементов диаметральных на- гнетателей. 6. Область применения, классификация, принцип действия, конструктивная схема и назначение основных элементов пор- шневых нагнетателей. 7. Область применения, классификация, принцип действия, конструктивная схема и назначение основных элементов струйных нагнетателей. 8. Область применения, принцип действия, конструктивная схема и назначение основных элементов ротационных (пла- стинчатых) нагнетателей. 9. Область применения, принцип действия, конструктивная схема и назначение основных элементов шестеренных и вин- товых нагнетателей. 10. Виды и конструктивные схемы радиальных насосов. Назначение различных видов насосов. 11. Кинематика частицы жидкости в колесе осевого нагне- тателя. 12. Кинематика частицы жидкости в колесе радиального нагнетателя. 13. Типы вентиляторов. Классификация их по конструктив- ным особенностям. Вентиляторы с поворотным кожухом. 15 14. Особенности устройства вентиляторов для перемеще- ния агрессивных, взрыво- и пожароопасных газов. 15. Формулы для расчета производительности разных ти- пов нагнетателей. 16. Уравнение JI. Эйлера (вывод). Коэффициенты давления и закрутки. 17. Угол установки лопатки радиального нагнетателя на выходе из колеса и его влияние на развиваемое давление (ста- тическое и динамическое). 18. Угол установки лопатки радиального нагнетателя на входе в колесо и его влияние на развиваемое давление. Без- ударный вход. 19. Направляющие аппараты. Их виды и влияние на работу лопастных нагнетателей. 20. Характеристики лопастных нагнетателей (радиальных и осевых) при постоянном и переменном числе оборотов. 21. Формулы для пересчета параметров лопастных нагне- тателей при изменении размеров рабочего колеса. 22. Формулы для пересчета параметров лопастных нагне- тателей при изменении числа оборотов рабочего колеса и объ- емной массы перемещаемой жидкости. 23. Устойчивость работы лопастных нагнетателей. Помпаж. 24. Методы управления работой нагнетателей путем воздей- ствия на сеть и способы их реализации. 25. Методы управления работой нагнетателей путем воз- действия на нагнетатель и способы их реализации. 26. Параметры совместной работы нагнетателя и сети. Ана- лиз совместной работы нагнетателя и сети. 27. Правила пуска и останова различных типов нагнетателей. 28. Классификация объемных нагнетателей, их схемы и прин- цип действия. 29. Графики и степень неравномерности подачи поршневых нагнетателей. Методы сглаживания пульсации подачи. Управ- ление работой поршневых нагнетателей. 16 30. Явление кавитации. Причины и последствия возникнове- ния. Как определяется допустимая высота всасывания насосов? 31. Балансировка рабочих колес и шкивов нагнетателей. 32. Полезная, потребляемая и установленная мощность при- вода нагнетателей. Энергетический баланс нагнетателей. 33. Причины возникновения осевого усилия у радиальных нагнетателей и меры борьбы с ним. 34. Полное техническое описание вентилятора в проект- ных материалах. 35. Шум нагнетателей. Параметры шума. Методы снижения уровня шума нагнетателей. 36. Вибрация нагнетателей. Причины возникновения. Ме- тоды снижения уровня вибрации нагнетателей. 37. Правила выбора нагнетателей и требования норматив- ных документов, которые необходимо соблюдать при выборе нагнетателей. 38. Требования к подводящим и отводящим каналам ради- альных вентиляторов и их влияние на рабочие параметры. 39. Краткие сведения о характерных конструктивных особен- ностях вентиляторов Ц4-70 (BP 80-70), 06-300 или ВО-14-320, BP-100-45, ВКР. 40. Краткие сведения и характерные конструктивные особен- ности циркуляционных насосов, применяемых в отоплении. 17 4. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 4.1. Ответы на контрольные вопросы Контрольная работа состоит из ответов на контрольные во- просы и решения двух задач. Исходные данные к выбору контрольных вопросов. Каж- дый студент дает письменные ответы на четыре контрольных вопроса, которые приведены выше (раздел 3). Выбор конт- рольных вопросов осуществляется по последней цифре шиф- ра. Например, студент, у которого последняя цифра шифра «J» отвечает на вопросы № 3,13, 23, 33, при последней цифре шифра «0» даются ответы на вопросы № 10, 20, 30, 40. Ответы на контрольные вопросы должны быть краткими и полными, т.е. без лишнего графического материала и не отно- сящихся к теме сведений. Приводимые формулы и буквенные или символьные обозначения параметров должны иметь пояс- нения, включающие и размерность величин. Например: = (1) 1000т] где N - потребляемая нагнетателем мощность, кВт; Р - развиваемое давление, Па; L - производительность, м3/с; г| - коэффициент полезного действия, относительные еди- ницы. В тексте ответов на контрольные вопросы должны быть ссыл- ки на использованную литературу, перечень которой приводится в конце контрольного задания. При изучении материала курса могут быть использованы и литературные источники, не приве- денные в данном методическом пособии. При формировании ответов на контрольные вопросы за- прещается приводить копии текстовых материалов. Копии графиков и рисунков должны иметь исчерпывающие пояс- нения. 18 4.2. З а д а ч а № 1 А н а л и з с о в м е с т н о й р а б о т ы д в у х н а с о с о в П р и р е ш е н и и задачи исходные д а н н ы е назначаются по д в у м п о с л е д н и м ц и ф р а м ш и ф р а , которые далее п р е д с т а в л е н ы бук- в о й «Nm». Н а п р и м е р , при ш и ф р е «785» Nm = 85. И с х о д н ы е д а н н ы е п р и в е д е н ы в табл . 1, а и б. Т а б л и ц а 1 а Nm Шифр насоса Уравнение для вычисления характеристики сети 00-25 А к — 0,0031 + 0,00032-ЛТщ 26-50 Б к - -0 ,014 + 0 ,0008# ш 51-75 В к = -о ,1з + 0,003 тш 76-99 Г к = -0,17 + 0,026ЛГШ Т а б л и ц а 1 б Шифр и цена насоса Пара- метр Ед. изм. Численное значение параметра «А», Сн = 2985400 руб., п = 2900 об/мин Я м в.ст. 96 99 99 95 90 80 68 43 L м3/ч 0 20 40 60 80 100 120 160 Л % 0 26 45 57 63 64 63 42 N кВт «Б», Сн= 1958800 руб., п = 2900 об/мин Н м.в.ст. 60 60 59,5 58 55 50 45 31 L м3/ч 0 10 20 30 40 50 60 70 Л % 0 22,5 42 54 60 62 61 55 N кВт «В», Сн = 660900 руб., п = 2900 об/мин Н м.в.ст. 33 34 33 31,5 30 27 25 18 L M J / 4 0 5 10 15 20 25 30 35 Л % 0 36 57 62 64 62 60 50 N кВт «Г», С, = 594100 руб., п = 2900 об/мин Н м.в.ст. 20 21 21 20 18 15 10 — L м3/ч 0 5 10 15 20 25 30 - Л % 0 25 52 64 66 60 40 - N кВт - 19 Перед выполнением заданий задачи № 1 в соответствии со значением Nm вычисляется параметр, характеризующий сопро- тивление сети (см. табл. 1, а), в которой будут работать насосы и назначается тип насоса. Например, при двух последних цифрах шифра 78 (Лщ - 78) к = -1,2 + 0,0167УШ = -1,2 + 0,016 • 78 = 0,048. Тип насоса - «Г». В этой задаче студент должен проанализировать работу двух одинаковых параллельно и последовательно соединен- ных центробежных (радиальных) насосов. До выполнения за- даний этой задачи необходимо изучить темы 3-6, содержание которых представлено в разделе 2. Характеристики одного насоса Н = f(L) и ц = f(L) (п = = 2900 об/мин) строятся по данным табл. 1, б в соответствии с выбранным по значению <оУш» типом насоса. Задача № 1 включает выполнение следующих заданий: 1. По характеристикам одного насоса необходимо постро- ить характеристики совместной работы насосов при их парал- лельном и последовательном соединении (тема 5). 2. Рассчитать зависимости сопротивления трубопроводной сети # с от расхода в ней воды L. Диапазон изменения расхода от L = 0 до L = 2/щах- Значение Lm.iX в 1,5 раза должно превышать максимальную подачу выбранного типа насоса. Зависимость гидравлического сопротивления трубопроводов от расхода определяется уравнением Я с = kL2, (2) Л Здесь расход L в м /ч, а методика определения значения ха- рактеристики к определена выше. Результаты расчета значе- ний Нс сводятся в табл. 2. 20 Таблица 4 Параметры сопротивления трубопроводной сети L, м3/с 0,00 ш^ах # с , м. в. ст. 2. По формуле (1) следует определить величину потребляе- мой насосом мощности и занести полученные значения в со- ответствующую строку табл. 1, б. В отчете о выполнении кон- трольной работы приводятся только параметры выбранного по шифру насоса. При расчете давления Р необходимо исхо- дить из того, что связь между давлением Р и напором Н опре- деляется зависимостью P = pgH, где р - объемная масса перемещаемой воды, кг/м3; 'У g - ускорение свободного падения, м/с . Применение формулы (1) при L = 0 приводит к появлению неопределенности типа 0/0. Безусловно, что при L = 0 (закрыт регулирующий орган на трубопроводе) привод насоса потреб- ляет энергию, т.е. N > 0. Значение N при L = 0 следует опре- делить путем продления графика N = f(L) до пересечения с осыо Н. Вид кривой в районе L ~ 0,0 должен быть логически обоснован. 3. По данным табл. 1, б и 2 строится полная характеристика насоса H,N,T] = f(L) для представленного выше числа обо- ротов. В соответствии с полученной графической зависимо- стью Н = / ( L ) строятся характеристики последовательной и параллельной работы двух таких же насосов. 4. На построенные характеристики насосов накладывается характеристика, определяющая сопротивление трубопроводов (сети), H c - k L и устанавливаются: 21 - параметры работы одного насоса на сеть; - параметры работы двух насосов на сеть (при параллель- ном и последовательном соединении); - параметры работы каждого насоса в совместном режиме эксплуатации (для обоих вариантов соединения на совмест- ную работу). Результаты заносятся в табл. 3. Таблица 3 Вид соединения насосов Количество работающих насосов L, м3/ч я , м.в.ст. к кВт Пд 0,9Tlmax - один Параллельное Два каждый* Последовательное два каждый* * В совместном режиме эксплуатации. 5. По данным табл. 3 следует провести анализ рабочих ре- жимов одного насоса как при индивидуальной эксплуатации, так и в режиме совместной работы на сеть. При этом нужно учитывать, что действительный КПД насоса должен удовле- творять условию > 0,9т]тах . Анализ должен включать: - рекомендации по выбору способа установки насосов на совместную работу в данной сети с целью максимально воз- можного увеличения расхода; - расчет количества (в кВт-ч) и затрат на оплату (бел. руб.) потребляемой электроэнергии для режима индивидуальной экс- плуатации насоса и режимов совместной работы (при парал- лельном и последовательном соединении). Результаты расчетов сводятся в табл. 4. 22 Расчет проводится исходя из условий, что насос (насосы) эксплуатируется в течение года, среднее число рабочих дней в году равно тдн = 250, режим работы односменный, тсм = 8 ч. Количество потребляемой электроэнергии определяется по зависимости PL У N - т^т™ , кВт-ч, (3) ^ дн см 1000т]д а затраты на ее оплату - исходя из действующего на момент решения задачи тарифа оплаты за электроэнергию Сэ, руб./кВтч: С = Ш - С Э . Тариф оплаты за электроэнергию устанавливается студен- том самостоятельно в соответствующей службе предприятия, на котором он работает. При этом затраты на оплату электроэнергии, приведенные к производительности L = 1 м3/с, могут быть вычислены по формуле CL=j, руб./(м3-с). (4) JL-/ Итоговые данные по результатам решения данной задачи должны содержать: - информацию о соответствии или несоответствии дейст- вительного КПД одного насоса условию т|д > 0,9т]тах в раз- личных условиях работы; - выводы по результатам анализа данных табл. 4, касаю- щиеся степени увеличения расхода в сети при переходе на со- вместную работу насосов; - сопоставление цены насоса (насосов) с затратами на оп- лату потребляемой электроэнергии. 23 Таблица 4 Стоимость насоса, бел. руб. Затраты, бел. руб. Затраты на оплату электроэне одним насосом, бел. руб., п эгии, потребляемой ои эксплуатации в индивиду- альном режиме при параллель- ном соединении при последователь- ном соединении одного насоса двух насосов одного насоса двух насосов С CL В тексте решения данной задачи приводятся все графические материалы анализа работы насосов, выполненные на миллимет- ровой бумаге или на бумаге, имеющей координатную сетку. 4.3. Задача № 2 Выбор вентилятора для работы в сети До выполнения заданий этой задачи необходимо изучить темы 2 и 11, содержание которых представлено в разделе 2, а также приводимые ниже сведения. В этой задаче необходимо подобрать вентилятор для рабо- ты в сети, если известны: 1) аэродинамические потери давления в сети составляют Р = 150 + 30]Уш,Па; 2) расход воздуха L = 12 - 0,1ЛГШ, м3/с; 3) общая длина воздуховодов сети, в которой работает вен- тилятор, 1=30 + 0,3^ш, м; 4) барометрическое давление в месте установки вентилято- ра 0,101 МПа при относительной влажности воздуха 50 %; 5) температура воздуха t = 10 + 0,ЗЛгш, °С. Здесь Nm - две последние цифры шифра студента. При подборе вентиляторов необходимо учитывать следую- щие дополнительные требования: - при значениях 00 > Nul > 50 к установке принимают вен- тилятор левого вращения, при 51 > Nm > 99 - правого; в по- яснениях к данному пункту необходимо привести правило оп- 24 ределения принадлежности вентилятора к вентиляторам пра- вого или левого вращения. - особенности перемещаемого воздуха учитываются следую- щим образом: при 60 > УУщ > 69 в воздухе содержатся пожароопасные примеси; при 70 > Лтш > 79 в воздухе содержатся пары агрессивной жидкости; при 80 > Nm > 90 в воздухе содержатся механические при- меси в количестве более 100 мг/м3; в остальных случаях вентилятор перемещает чистый воздух. Конфигурацию подводящих и отводящих каналов вентиля- торной установки студент выбирает самостоятельно, исходя из обеспечения наиболее экономичных режимов эксплуатации вентилятора. При решении задачи студенту в отчете необходимо: 1. Привести таблицу исходных данных и методику выбора вентилятора; полное техническое описание выбранного для установки вентилятора; обоснование выбора конфигурации подводящих и отводящих каналов. 2. Показать соответствие выбранного вентилятора требова- ниям действующих стандартов и нормативных документов. 3. Установить цену выбранного вентилятора. 4. Рассчитать затраты на оплату электроэнергии, потреб- ляемой приводом вентилятора за год эксплуатации, по форму- лам (3) и (4). 5. Рассчитать планы скоростей в рабочем колесе выбранно- го типа и номера вентилятора для назначенного условиями задачи режима эксплуатации. Для пылевых вентиляторов план скоростей рассчитывается только для выходного сечения меж- лопаточных каналов рабочего колеса, для остальных типов - для входного и выходного сечения. Категорию исполнения вентилятора по условиям среды раз- мещения установки студент выбирает самостоятельно, приводя в отчете соответствующую информацию. 25 5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ПРИМЕРЫ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 5.1. Анализ параметров совместной работы двух насосов При определении параметров совместной работы насосов или вентиляторов на общую сеть следует помнить, что един- ственно возможным методом решения этой задачи являются графическое построение характеристики одного нагнетателя, характеристик совместной работы нагнетателей и наложение на полученные зависимости характеристики сети. Методика построения суммарных характеристик и анализа совместной работы нагнетателей на сеть достаточно полно изложена в учебной литературе, она отличается простотой и доступностью изложения (см. тему 5, раздел 2). Напомним основные положения процесса построения ха- рактеристики совместной работы нагнетателей: - при последовательной работе ординаты (давления или напо- ры) складываются на линиях постоянной производительности; - при параллельной работе абсциссы (производительности) складываются на линиях постоянного давления (напора). Пример построения характеристики совместной работы на- сосов представлен на рис. 1. Точки А, В, С, D, Е определяют различные режимы работы насоса (насосов), см. тему 5, раздел 2. Штрихами показан экстраполированный участок зависимо- сти N = f (L) . По результатам построения характеристики одного насоса и характеристик их совместной работы, а также совмещения по- лученных графиков с характеристикой сети далее определяются параметры рабочих точек и заполняются графы табл. 3. В при- водимом здесь примере, данные по параметрам работы насоса (насосов) на сеть приведены в расположенной на поле рисунка 26 таблице. Расчеты затрат на оплату электроэнергии, потребляе- мой приводом насоса (насосов) заносятся в графы табл. 4. N. Л Н, м.в.ст. 0,7 0,6 0,5- SO Наел % L Н iУ Л«> А 0,049 27,0 20,62 0,62 Не В 0,055 35,75 16,75*2 0,5S ье- С 0,059 41,75 22,754 0,53 D 0,059 20,875 22,75 0,53 "0,4 • 40- Е 0,0275 35,75 16,75 0,58 о,з- 0,2 0,1 20 / л А) Нпрл 9 О О о, 02 0,04 0,06 0, $8 0,1 0,12 0,14 Рис. 1. Полная характеристика насоса Н = / ( L ) , г) = f(L), N = f (L) для п = 1450 об/мин. Зависимости Н - f ( L ) для условий параллельного и последовательного соединения насосов на совместную работу. Характеристика сети Н с = f ( L ) 5.2. Методика выбора вентилятора Процесс выбора вентилятора начинается с изучения физиче- ских, технических, экологических и санитарно-гигиенических характеристик, а также параметров взрыво- и пожароопасное™ перемещаемого воздуха или газа. Особое влияние на показатели перемещаемых сред могут оказывать примеси: пыль, аэрозоли, пары, газы. Важное влияние на характеристики вентилятора и привода оказывают также характеристики места их установки: геометрические параметры помещения, где предполагается их размещение; температура окружающей среды; категория поме- 27 щения и т.д. Категории исполнения вентиляторов и электродви- гателей по климатическим параметрам окружающей среды их размещения определяются в соответствии с ГОСТ 15150. ГОСТ 15150 определяет исполнения машин, приборов и других технических изделий для различных климатических районов, категории, условия эксплуатации, хранения и транс- портирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. Республика Беларусь относится к макроклиматическому району с умеренным климатом /абс.шах < +40 °С. Климатиче- ское исполнение для этого района обозначается идентифика- тором «У». В зависимости от места расположения вентилято- ра и электродвигателя исполнения могут- быть: - на открытом воздухе - исп. «1»; - под навесом - исп. «2»; - в неотапливаемых помещениях - исп. «3»; - в отапливаемых помещениях - исп. «4»; - в помещениях с повышенной влажностью - исп. «5». В соответствии с широким спектром свойств перемещаемых газовых сред промышленностью выпускается и обширная но- менклатура вентиляторов, предназначенных обеспечить выпол- нение предъявляемых требований. Выпускаемые вентиляторы можно разделить на две группы: общего назначения (обще- технические) и специальные. Вентиляторы общего назначения предназначены для пе- ремещения воздуха и других газопаровоздушных смесей, свой- ства которых должны удовлетворять следующим требованиям: - агрессивность по отношению к углеродистым сталям обык- новенного качества не выше агрессивности воздуха; - температура перемещаемых сред не выше 80 °С; - не содержатся липкие вещества, волокнистые материалы, взрывающиеся газы и пары жидкостей; - концентрация невзрывающейся пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3. 28 Для вентиляторов двухстороннего всасывания с размещени- ем клиноременной передачи в перемещаемой среде предельная температура перемещаемых газов не должна превышать 60 °С. Температура газовых сред, перемещаемых осевыми вентилято- рами, в которых электродвигатель размещается в перемещае- мом потоке, не должна превышать 40 °С. К вентиляторам специального назначения относятся корро- зионно-стойкие, взрывозащищенные, пылевые, крышные, мельничные, теплостойкие вентиляторы, дымососы, вен- тиляторы в тропическом исполнении и т.д. Коррозионно-стойкие вентиляторы применяются для пе- ремещения воздуха и невзрывающихся газовых сред, содержа- щих агрессивные примеси и изготавливаются по аэродина- мическим схемам общетехнических вентиляторов из материа- лов, стойких к агрессивному воздействию перемещаемой сре- ды. В качестве конструкционных материалов применяются ти- тановые сплавы, нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы, полимерные материалы (например, винипласт, полипропилен и т.д.). В отдельных случаях успешная защита от воздействия слабоагрессивных сред достигается и путем применения анти- коррозийного покрытия проточных частей вентиляторов обще- технического назначения. Взрывозащищенные вентиляторы применяются для пере- мещения неагрессивных газовых сред, содержащих взрываю- щуюся пыль (древесную, сахарную, табачную и т.д.), горючие газы и пары легковоспламеняющихся жидкостей и изготавлива- ются в соответствии со специальными требованиями. Материал и конструктивные элементы этих вентиляторов позволяют с вы- сокой степенью вероятности исключить зажигание перемещае- мой вентилятором взрыво- и пожароопасной смеси. И даже в этих условиях нормативные документы (ПУМБЭВВ) требуют, чтобы фактическая концентрация взрыво- и пожароопасных примесей в перемещаемой смеси не превышала 50 % нижнег о концентрационного предела распространения пламени (НКРП). 29 Пылевые вентиляторы применяются при содержании ме- ханических примесей в перемещаемой среде свыше 100 мг/м и изготавливаются по специальным аэродинамическим схемам, рабочее колесо чаще всего содержит 6 или 8 лопастей. Макси- мальная концентрация механических примесей в перемещае- мом воздухе устанавливается производителем. Крышные вентиляторы (ГОСТ 24814) применяются для удаления воздуха из верхней зоны помещения через перекрытие. Промышленностью выпускаются радиальные и осевые крыш- ные вентиляторы. Допускается работа крышных радиальных вентиляторов с короткими участками сетей. Следует отметить, что промышленностью выпускаются и вентиляторы с комбинированными свойствами, например, взрывозащищенные коррозионно-стойкие, взрывозащищенные пылевые и т.д. Теплостойкие вентиляторы, предназначенные для пере- мещения газовых сред с температурой не выше 200 °С. Все типы вентиляторов должны выпускаться левого и право- го вращения. Большинство типов вентиляторов имеет поворот- ный кожух. На монтажной площадке кожух может поворачи- ваться относительно оси на угол кратный 45°. По конструк- тивной форме передачи вращательного движения от приво- да к рабочему колесу может быть непосредственная посадка рабочего колеса на вал привода или использоваться проме- жуточные регулируемые и нерегулируемые устройства (пе- редачи). Каждой схеме передачи вращательного движения на рабочее колесо присвоен номер конструктивного исполнения. Рабочие параметры вентиляторов зависят от числа оборотов и размеров рабочего колеса. Диаметр рабочего колеса, выра- женный в дециметрах, называется номером вентилятора. Общие методические указания к выбору вентиляторов Во всех случаях при выборе вентиляторов следует выпол- нять требования государственных нормативных документов, а 30 также технических условий на их применение, представляе- мые производителем принятого к установке изделия. При невозможности обеспечить требуемые параметры в сети с помощью одного вентилятора к установке следует принимать несколько установленных на совместную работу, желательно, одинаковых нагнетателей. При этом при невозможности обес- печить требуемый расход в сети (L) применяется параллельное соединение вентиляторов. Производительность каждого из них равна LK = LIп, где п - число принятых к установке вентиля- торов. Развиваемое каждым вентилятором давление будет рав- но аэродинамическим потерям в обслуживаемой сети плюс аэ- родинамические потери в воздуховодах, объединяющих вен- тиляторы в групповую установку. Групповая установка раз- личных вентиляторов на параллельную работу требует допол- нительного обоснования. При невозможности обеспечить требуемое давление в сети (Р) с помощью одного вентилятора к установке следует прини- мать несколько последовательно установленных одинаковых вентиляторов. При этом, давление каждого из них должно быть равно Рк- Р/п, где п - число принятых к установке вентиля- торов. Производительность каждого вентилятора будет равна расходу в обслуживаемой сети. При применении совместной работы вентиляторов также необходимо учитывать дополни- тельные аэродинамические потери в воздуховодах, объеди- няющих вентиляторы в групповую установку. Групповая ус- тановка различных вентиляторов на последовательную работу тоже требует дополнительного обоснования. Перед выбором вентилятора необходимо знать характери- стику места его установки и трассировку воздуховодов. Эти сведения позволяют установить требуемое вращение рабочего колеса вентилятора и рабочее положение кожуха. При этом следует учесть, что некоторые типы вентиляторов изготавли- ваются с неповоротным кожухом. При отсутствии у выбран- ного типа вентилятора требуемого направления вращения ко- 31 леса или положения кожуха следует применить другой тип вентилятора или поменять трассировку вентиляционной сети. Наличие в перемещаемом вентилятором воздухе примесей со специфическими свойствами приводит к необходимости применения вентиляторов специального назначения. При выборе вентиляторов следует помнить, что для расши- рения диапазона характеристик, соответствующих условию г|д > 0,9r)max, производителями при сохранении размеров кор- пуса один и тот же номер вентилятора может комплектоваться колесами с промежуточными диаметрами. Например, венти- лятор № 8 может иметь колеса: 0,9 DH (0,9 • 0,8 = 7,2 дм); 0,95 £>н (7,6 дм); DH (8 дм); 1,05 £>н (8,4 дм) и 1,1 DH (8,8 дм). Крышные вентиляторы выбираются по расходу удаляемого через перекрытие воздуха. Требования, обязательные для исполнения при выборе вентиляторов: - по техническим характеристикам и условиям применения вентилятор полностью должен удовлетворять параметрам пе- ремещаемой среды и месту его установки; - вентилятор должен обеспечивать безопасное ведение тех- нологического процесса, удовлетворять требованиям охраны окружающей среды, охраны труда и техники безопасности; - вентилятор должен обеспечивать эффективное использо- вание потребляемой энергии; в соответствии с требованиями ГОСТ 10616 его действительный КПД должен удовлетворять условию Пд * 0,9Timax • (5) Производительность вентилятора следует определять с уче- том потерь или подсоса воздуха в воздуховодах и в вентиля- ционном оборудовании установки, т.е. 32 L = Lpac4+AL. (6) При выборе расчетной величины AL учитывается ее боль- шее значение, полученное при определении подсоса в воздухо- водах до вентилятора или потерь воздуха в воздуховодах после вентилятора. Величина подсоса (потерь) воздуха в воздухово- дах определяется на основании данных табл. 7.1 СНБ 4.02.01 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» или по данным СНиП 2.04.05. Ориентировочно можно принимать AL = 0,1 £расч при суммарной длине воздуховодов до 50 м и AL = 0Д51расч при суммарной длине воздуховодов более 50 м. Характеристики вентиляторов, приведенные в каталогах производителей или в справочной литературе, представлены для стандартных условий: t = 20 °С; <р = 50 %; В = 0,101 МПа (760 мм рт. ст.) и р = 1,2 кг/м3. По этой причине расчетную величину Ррасч аэродинамических потерь давления в сети пе- ред выбором вентилятора необходимо приводить к нормаль- ным условиям, т.е. 2 7 3 + ; р а с ч 0 , 1 0 1 1 ,2 2 7 3 -^расч Ррасч Р = р^асч „ J S • (7) При этом требуется и расчет установленной мощности при- вода, которая может отличаться от комплектации вентилятора двигателем для стандартных условий: N , - k , . (8) 3 3600 1000г|вт]п В формулах (6), (7), (8): Ррасч - аэродинамические потери давления в сети, Па, оп- ределяемые из условий течения в трубопроводах перемещае- мого воздуха (газа), имеющего параметры, не соответствую- щие стандартным; 33 Zpac4 - расход воздуха (газа) в сети, м3/ч, определяемый как сумма расчетных расходов его у потребителей без учета утечек (подсоса) через неплотности; AL - расчетный подсос воздуха в сети, м3/ч; ^расч'^ расч'Ррасч ~ расчетная температура, °С, барометриче- ское давление, МПа, и объемная масса перемещаемого газа, кг/м ; N3 - установленная мощность привода вентилятора, кВт; Ki - коэффициент запаса, вводимый на снижение негатив- ного воздействия на электродвигатель пускового момента и на температурные условия эксплуатации электродвигателя [9, 10]; к - коэффициент, учитывающий вид механических приме- сей в перемещаемом газе; |! - концентрация механических примесей в долях единицы; г|в,т1п - коэффициенты полезного действия вентилятора и передачи, выраженные в долях единицы. При определении развиваемого вентилятором давления не- обходимо учитывать влияние на его аэродинамический режим подводящих и отводящих каналов [1, с. 94-100]. Вентиляторной установкой называют вентилятор с присоеди- ненными элементами сети, находящимися на расстоянии 5 калиб- ров от входного и 3 калибра от выходного патрубков вентилятора [25]. Эти участки сети имеют собственное аэродинамическое со- противление и, кроме того, влияют на характер течения жидко- сти в нагнетателе, изменяя параметры его работы (Р, L, т]). Те- чение перемещаемой газовой среды в проточных частях венти- лятора, и особенно характер распределения её по периметру рабочего колеса, наиболее существенно зависит от поля ско- ростей во всасывающем патрубке, которое формируется в под- водящих каналах. Например, при подводе воздуха к вентиля- тору с помощью отвода (рис. 2) и при производительности * вентилятора, равной L (соответствует П = Лтах п 0 каталожной характеристике), часть периметра колеса работает на режиме 34 L>L*, а часть - на режиме L < L*. Естественно, что действитель- ный КПД вентилятора в этом случае будет меньше максималь- ного. Это видно по характеру зависимости г\ = f (L) (рис. 3). Рис. 2. Схема эпюр скоростей воздушных потоков при перемещении воздуха вентилятором Рис. 3. Каталожные параметры вентилятора (Р, г|) и параметры вентилятора с учетом влияния на режим работы подводящих и отводящих каналов ( Р , i] ) 35 Параметры отводящего канала тоже оказывают влияние на характер распределения скоростей в рабочем колесе, а значит, и влияют на его характеристику. По указанным выше причи- нам характеристики N = / (L), Р - f (L), г f (L) в условиях конкретной вентиляционной системы могут отличаться от за- висимостей, представленных в каталогах и справочниках. Особо значимо влияние подводящих каналов на параметры вентиляторов с загнутыми вперед лопатками. У вентиляторов данного типа с н и ж е н и е р а з в и в а е м о г о д а в л е н и я мо- жет быть до уровня 50 % от значения, представленного в ка- талогах и справочниках. По этим причинам при выборе вен- тиляторов необходимо учитывать указанные обстоятельства и вносить корректировку в каталожные характеристики венти- ляторов, а также осознанно назначать конфигурацию подво- дящих и отводящих каналов. Снижение давления, развиваемого вентилятором вследст- вие влияния подводящих и отводящих каналов на аэродинами- ческий режим проточных частей, определяется по выражению. Д М С в х+СвнхУ^. (9) где динамическое давление потока в нагнетающем патрубке вентилятора Pdv определяется по зависимости PdV ~ м ч 2 I ЗбООаЬ ) 3600К вых у р г (10) где L, - производительность нагнетателя, м3/ч; а, Ь - размеры выходного патрубка вентилятора; в^ых ~аЬ - площадь выходного патрубка вентилятора, м2; Свх^вых ~ коэффициенты местных сопротивлений соот- ветственно подводящего и отводящего каналов вентилятора. 36 При определении АР значение L, назначается для режимов, соответствующих г] = т|тах и г| = 0,9г]тах , которым соответству- ет производительность вентилятора Lt = L\, L* и Lj (см. рис. 3). Влияние подводящих и отводящих каналов на величину снижения КПД вентилятора можно определить по зависимости л' = л ( 1 - Л л - С в ы х ^ г ) , (11) где т|' - КПД вентиляторной установки (с учетом влияния под- водящего и отводящего каналов); ц - каталожное значение КПД вентилятора; Р - каталожное значение полного давления вентилятора. Значение ту определяется тоже для трех значений произво- дительности, т.е. L\, L* и Ьг (см. рис. 3). Параметры Свх, Свых и Дг| представлены в приводимых в приложении таблицах в зависимости от вида подводящего и отводящего канала и формы лопаток на выходе из рабочего колеса. Пример выбора вентилятора Исходные данные (вариант 1): - вентилятор предназначен для перемещения условно чис- того воздуха, без волокнистых, агрессивных и взрыво- и по- жароопасных примесей; - место установки вентилятора по ГОСТ 15150: умеренные климатические условия (открыто, не защищен от воздействия атмосферных осадков; под навесом; в техническом помеще- нии и т.д. по выбору студента); - сведения по трассировке воздуховодов, позволяющие на- значить положение кожуха вентилятора и исполнение венти- лятора по вращению рабочего колеса; 37 - расчетные аэродинамические потери в сети (без учета влия- ния на работу системы подводящих и отводящих каналов) - 920 Па; - расчетный расход воздуха Храсч = 27 275 м3/ч; - суммарная длина магистральных воздуховодов и ответв- лений вентиляционной системы - 45 м; - расчетное барометрическое давление наружного воздуха - 0,099 МПа (745 мм рт.ст.); - относительная влажность перемещаемого воздуха - 50 %; - температура перемещаемого воздуха - 30 °С; воздух без ме- ханических, взрыво- и пожароопасных и агрессивных примесей, объемная масса воздуха при этой температуре - 1,165 кг/м3; - подводящий канал вентилятора выполнен по схеме 2 (табл. П2.1, П2.2), отводящий - по схеме 1 (рис. П2.1). Решение задачи Производительность вентилятора с учетом потерь воздуха в нагнетающих воздуховодах и подсоса его во всасывающих воздухопроводах [8, с. 288-291; 9, с. 245-249]: L = 27275 + 0,1-27275= 30000 м3/ч. Давление вентилятора, приведенное к нормальным услови- ям [8, с. 288-291; 9, с. 245-249]: 293 0,099 1,165 Пересчет давления обусловлен отличием температуры, ба- рометрического давления и объемной массы перемещаемого воздуха от условий, для которых построены каталожные ха- рактеристики вентиляторов [8, с. 288-291; 9, с. 245-249]. Предварительно по сводному графику характеристик венти- ляторов, например, по [8, с. 381], установлено, что эти парамет- 38 ры могут обеспечить вентиляторы Ц4-70 № 10 и № 12,5. Далее по каталогу производителя этой серии вентиляторов (современ- ная маркировка ВР-80-70-10 и ВР-80-70-12,5) находим их харак- теристики (рис. 4). Последняя цифра в данной буквенно-цифро- вой маркировке представляет номер (типоразмер) вентиляторов (диаметр рабочих колес у этих вентиляторов равен соответст- венно 10 и 12,5 дм). В этом же каталоге в прилагаемых графи- ческих материалах представлены размеры основных элемен- тов вентиляторов. вр-аа-70-ю ^ц* вр-80-70-1г,5 т » га т ж ж & ш w т 2<ю зоа %Д1* Рис. 4. Характеристики вентиляторов ВР-80-70-10 и ВР-80-70-12,5 с нане- сением характеристики сети (линия а-с)\ скорректированные характеристики вентиляторов ВР-80-70-10 и ВР-80-70-12,5 в соответствии с вариантами 1 и 2 исходных данных по схемам подвода и отвода воздуха При отсутствии сводных графиков следует путем перебора назначить один или несколько типоразмеров вентиляторов, которые могут обеспечить заданные значения Ьи Р . При выполнении контрольной работы студент может исполь- зовать и другие справочные материалы, в том числе и инфор- мацию [8-10]. 39 На характеристики вентиляторов ВР-80-70-10 и ВР-80-70-12,5 наносим точки с координатами L = 30000 м3/ч и Р = 1000 Па. Точки обозначены буквой «а» (см. рис. 4). Устанавливаем, что вентилятор ВР-80-70 № 10 может обеспечить заданные пара- метры при п = 865 об/мин, а вентилятор ВР-80-70 № 12,5 - при п = 685 об/мин. Выбранные к установке вентиляторы имеют загнутые назад лопатки (рис. П1.1). По рис. 4 устанавливаем, что их макси- мальный КПД равен r|max = 0,82, соответственно 0,9т]тах = = 0,9-0,82 = 0,74. Значение ц = 0,74 является минимально допус- тимым при эксплуатации данных вентиляторов (ГОСТ 10616). На характеристиках вентиляторов (см. рис. 4) представлена, таким образом, только зона параметров, удовлетворяющая тре- бованиям ГОСТ 10616, а именно ц > 0,9rimax. Исходя из уравнения, применяемого для описания зависи- мости сопротивления вентиляционной сети от расхода в ней воздуха Рс = kl? для значений L = 30000 м3/ч и Рс = 1000 Па находим значение коэффициента к = Pc/l? = \000/300002 = = 1,111-Ю-6. Далее, например, для значения L = 40000м3/ч вычисляем Рс = 1,111 • Ю -6 • 400002 = 1778 Па. Точку с этими ко- ординатами (точка с на рис. 4) тоже наносим на характеристики этих вентиляторов. Линия а - с на данных графиках в первом приближении показывает участок характеристики сети, для ра- боты на которой подбирается вентилятор. Пересечение харак- теристики сети с характеристиками вентиляторов (точки Ь) и позволяет предварительно определить рабочие точки данных вентиляторов при эксплуатации их в данной сети (без учета влияния на режим работы подводящих и отводящих каналов). Для вентиляторов ВР-80-70-10 и ВР-80-70-12,5 и принятых для анализа чисел оборотов рабочего колеса для режимов L\, L и Z.2 с учетом назначенных схем подвода и отвода воздуха 40 (вариант 1) определим по табл. П2.1 и П2.3 значения £ в х , £вых и Дг|- Д л я вентилятора ВР-80-70-10, например, L\ = 18000, L* - 28000 м Li = 38000 м3/ч. Результаты этой работы сведены в табл. 5. Таблица 5 Венти- лятор а, мм ъ, мм F 1 вых> м2 Пара- метр Вариант 1 Вариант 2 h П = = 0,74 L* Л шах = 0,82 Ьг 1 = = 0,74 Lx П = = 0,74 L* Л max ~~ = 0,82 L2 Л = = 0,74 В Р- 80 -7 0- 10 , 86 5 об /м ин 700 700 0,49 L, м3/ч 18000 28000 38000 18000 28000 38000 В Р- 80 -7 0- 10 , 86 5 об /м ин Р, Па 1150 1100 850 1150 1100 850 В Р- 80 -7 0- 10 , 86 5 об /м ин в^х 1 1 1 0.2 0,3 0,3 В Р- 80 -7 0- 10 , 86 5 об /м ин в^ых 0,6 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1 В Р- 80 -7 0- 10 , 86 5 об /м ин Дт] 0,08 0,08 0,2 0,01 0,04 0,07 В Р- 80 -7 0- 10 , 86 5 об /м ин АР, Па 100 181 362 19 60 111 В Р- 80 -7 0- 10 , 86 5 об /м ин л' 0,66 0,73 0,52 0,73 0,78 0,66 В Р- 80 -7 0- 12 ,5 , 68 5 об /м ин 875 875 0,766 L, м3/ч 28000 42000 48000 28000 42000 48000 В Р- 80 -7 0- 12 ,5 , 68 5 об /м ин Р, Па 1150 1100 840 1150 1100 840 В Р- 80 -7 0- 12 ,5 , 68 5 об /м ин в^х 1 1 1 0,2 0,3 0,3 В Р- 80 -7 0- 12 ,5 , 68 5 об /м ин Свых 0,6 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1 В Р- 80 -7 0- 12 ,5 , 68 5 об /м ин АЛ 0,08 0,08 0,2 0,01 0,04 0,7 В Р- 80 -7 0- 12 ,5 , 68 5 об /м ин АР, Па 99 167 236 19 56 73 В Р- 80 -7 0- 12 ,5 , 68 5 об /м ин л' 0,66 0,73 0,54 0,73 0,78 0,67 Снижение давления вентилятора ВР-80-70-10 для режима работы L = L\ определим по формулам (9), (10): A M S K + k J b r = (1 + 0,6) 18000 3600-0,49 \2 1,2 = 1,6 -62,5 = 100 Па, а КПД вентиляторной установки по формуле (11): 41 Р ( 62 5 ^ : Л(1 - Ал - свых = 0,74^1 - 0,08 - 0 , 6 ^ = 0,66, где 0,49 - площадь выхлопного отверстия вентилятора ВР-80-70-10, которая устанавливается по каталогу производи- теля или по справочной литературе. Значение Pdv можно определить и по шкале, расположен- ной в нижней части рис. 4. Результаты проведенного расчета значений АР и г}', а так- же определение этих параметров для режимов L* и Lj венти- лятора ВР-80-70-10 и для режимов L\, L* и Li вентилятора ВР-80-70-12,5 сведены в табл. 5. Полученные результаты по- зволили по аналогии с рис. 3 получить скорректированные ха- рактеристики вентиляторов ВР-80-70-10 и ВР-80-70-12,5 (см. рис. 4) для варианта 1 конфигурации подводящих и отводя- щих каналов. Приведенные на рис. 4 результаты показывают, что венти- лятор ВР-80-70-10 при назначенных подводящих и отводя- щих каналах по варианту 1 не может обеспечить требуемый расход воздуха в данной сети, т.к. точка а лежит выше скор- ректированной характеристики работы вентилятора. Вентиля- тор ВР-80-70-12,5 (рабочая точка т ) при п = 685 об/мин с не- которым запасом обеспечит подачу требуемого количества воз- духа в данную вентиляционную систему. Определим параметры работы вентиляторов при другой кон- фигурации подводящих и отводящих каналов (вариант 2). Принято, что подводящий канал вентилятора выполнен по схе- ме 3 при п = 1,5 и 7 = 1,4 (табл. П2.1), а отводящий - по схеме 3 (см. рис. П2.1). В остальном исходные данные не менялись. Результаты расчетов, аналогичные вышеприведенным, то- же представлены в табл. 5, а скорректированные характери- стики - на рис. 4. Параметры работы вентиляторов (рабочие 42 точки ml) для этого варианта конфигурации подводящих и отводящих каналов представлены в табл. 5. Результаты определения реальных параметров работы дан- ных вентиляторов в сети при различных вариантах подводя- щих и отводящих каналов представлены в табл. 6. Здесь же даны результаты расчета затрат на оплату электроэнергии, по- требляемой вентиляторами за 1 год эксплуатации при одно- сменной работе 250 дней в году. Количество потребляемой электроэнергии определяется по зависимости PL Y N = тлнтсм г , кВтч , (12) ^ дн см 1000-3600-л а затраты на ее оплату (С = N • С э) - исходя из действующего на момент решения задачи тарифа оплаты за электроэнер- гию Сэ, руб./кВт ч. В табл. 6 представлены результаты расчета «С» для Сэ = 240 руб./'кВт-ч. Анализ соответствия параметров данных вентиляторов тре- бованиям ГОСТ 10616, а именно т]д > 0,9i]max = 0,9-0,82 = 0,738, показывает, что оба они соответствуют требованиям данного нормативного документа. Затраты на оплату потребляемой приводом вентиляторов электроэнергии имеют существенные отличия. И объясняется это прежде всего превышением реальных потерь давления АР и расхода воздуха AL в сети над требуемыми значениями этих параметров. Цена вентилятора ВР-80-70 № 10 с двигате- лем мощностью 11 кВт в г. Минске составляет ~ 5 млн руб. По данным табл. 6 видно, что при односменной эксплуатации еже- годные затраты на оплату потребляемой электроэнергии при- мерно равны стоимости вентилятора. Вентилятор ВР-80-70 № 1 0 имеет минимальные показатели по потреблению элек- троэнергии и стоимость его на 3 млн руб. ниже стоимости ВР-80-70 № 12,5 требуемой комплектации. 43 ю - > > о О. О и ч s 5, 46 6, 75 3 Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти 6,0 32 5, 26 3 6, 63 1 г- о (N Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти 00 о •п гп с-Г m оо Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти го го о г- е- н а ? * 1 1, 45 14 ,0 7 Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти 12 ,5 6 10 ,9 6 13 ,8 1 •Л 18 ,5 Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти кч - 1г. * V so о" ! 0, 77 Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти | 0, 74 0, 76 0, 74 X а в ST 0 ,8 2 0, 82 Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти 0, 82 1 0, 82 f 0 ,8 2 в- 31 О ОО ' 3 2 50 0 Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти 0001 £ 30 00 0 ,3 20 00 _ St 0, с 10 70 12 00 Н е об ес пе чи ва ет т ре бу ем ы й ра сх од в оз ду ха в се ти 10 80 10 00 11 50 Ц ен а ве нт ил ят ор а в Ре сп уб ли ке Б ел а- ру сь , м лн р уб . (N vo ЧО CN о ЧО <4 Tf" f S -sf Ха ра кт ер п од во - дя щ их и о тв о- дя щ их к ан ал ов В п ре дп ол ож е- ни и, ч то и Д г[ = 0 В ар иа нт 1 : по дв од в оз ду ха по с хе м е 2, от во д по с хе - м е 5 В ар иа нт 2 : по дв од в оз ду ха по с хе м е 3 пр и «= 1, 5 и /- 1, 4, от во д по с хе - м е? Ве нт ил ят ор В Р- 80 -7 0 № 1 0 п = 86 5 об /м ин В Р- 80 -7 0 № 1 2, 5 и = 68 5 об /м ин В Р- 80 -7 0 № 1 0 п = 86 5 об /м ин В Р- 80 -7 0 № 1 2, 5 п = 68 5 об /м ин В Р- 80 -7 0 № 1 0 п — 86 5 об /м ин В Р- 80 -7 0 К» 1 2, 5 п = 68 5 об /м ин 44 Окончательное решение К установке принимается конфигурация подводящих и отво- д я щ и х каналов по варианту 2, а также вентилятор ВР-80-70 № 10 с колесом DH;P= 1000 Па; L = 30000 м3/ч; п = 865 об/мин; iVj = 11кВт; Г|д = 0,81*; Лтах~ 0,82; 6-го конструктивного ис- полнения (по ГОСТ 5976); левого (или правого) вращения; поло- жение кожуха (указывается положение кожуха по ГОСТ 5976). Вентилятор удовлетворяет условию Лд - 0,9r|max. * Сопротивление подводящих и отводящих каналов с учетом их влия- ния на характеристику вентилятора отнесено к сопротивлению сети; КПД вентиляторной установки равен = 0,76. Параметры привода вентилятора устанавливаются произ- водителем. При необходимости собственного выбора парамет- ров привода этот процесс осуществляется в следующей по- следовательности: - назначается мощность электродвигателя в соответствии с зависимостью (8); - по требуемому числу оборотов рабочего колеса вентиля- тора и фактическому числу оборотов принятого к установке электродвигателя выбираются диаметры шкивов вентилятора и привода; - в соответствии с рекомендациями по расчету клиноре- менных передач назначается сечение клинового ремня; - уточняется диаметр шкивов в соответствии с выбранным сечением ремня (для каждого сечения ремня устанавливается минимально допустимый диаметр шкива); - в соответствии с линейной скоростью движения ремня и его сечением определяется количество ремней, необходимое Для передачи мощности от электродвигателя к вентилятору. Примечание. Методику расчета клиноременных передач см., например: Справочник монтажника. Монтаж вентиляци- онных систем. М.: Стройиздат. 1978. Методика выбора пара- 45 метров клиноременных передач приводится в справочниках конструктора, а также в методических и справочных материа- лах производителей клиновых ремней. Для выбранного вентилятора в рамках контрольной работы студент также рассчитывает план скоростей в рабочем колесе. Расчет плана скоростей следует производить после изучения темы 2 раздела 2. Конструктивная схема рабочего колеса вен- тиляторов серии ВР-80-70, необходимая для расчета плана скоростей, приведена на рис. П1.1. В табл. 7 приведены акустические характеристики вентиля- торов. Таблица 7 Вентилятор п, об/мин Значение Lpi, дБ в октавных полосах, Гц LpA, дБА 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 ВР-80-70 № 10 865 95 98 94 92 89 84 77 68 94 ВР-80-70 № 12.5 685 97 100 96 94 91 86 79 70 97 Примечания: - акустические характеристики измерены со стороны нагнетания при номинальном режиме работы вентиляторов (L = L*, т) = т]тах). На стороне всасывания уровни звуковой мощности на 3 дБ ниже уровней, приведен- ных в табл. 7; - на границах рабочего участка аэродинамической характеристики (г| - 0,9т|тах) уровни звуковой мощности на 3 дБ выше уровней звуковой мощности, соответствующих номинальному режиму работы вентиляторов. Уровень шума вентиляторов превышает установленные нормы для про- изводственных помещений и для жилой застройки. По этой причине при разработке системы вентиляции, обслуживаемой данными вентиляторами, необходимо предусмотреть мероприятия по защите персонала и приле- гающей территории от шума [35]. 46 5.3. Упрощенная методика выбора вентиляторов При выборе вентилятора студент может воспользоваться излагаемой ниже упрощенной методикой. При этом в отчете о выполнении задачи № 2 необходимо привести материалы, по- ясняющие влияние подводящих и отводящих каналов на па- раметры работы вентиляторов. Анализ данных, приведенных на рис. 3, показывает, что вы- бор вентилятора можно провести и без корректировки харак- теристики. Величину АР (зависимость (9)) можно не вычи- тать из характеристики вентилятора, а добавить к сопротивле- нию сети, т.е. Исходные данные к приводимому здесь примеру определе- ны выше (Р = 1000 Па, L = 30000 м3/ч). Для вентилятора ВР-80-70-10 с п = 865 об/м при Ц = 18000, L* = 28000, L2 = 38000 м3/ч и L = 30000 м3/ч путем линейной интерполяции по данным табл. 5 определяем, что Свх = 0,3; ; в ы х =0 ,1 ; Ал =0,046. По формулам (9), (10), (11), (12) РС = РС+АР. (13) л М С в х + С в ы х ) ^ = (о,з + о,1) V 30000 j 1,2 3600 • 0,49 J 2 = 0,4-173,47 = 69 Па; Рс = Рс + АР = 1000 + 69 = 1069 Па. 47 Находим значение коэффициента к = pJl2 = 1069/300002 = = 1,188 10'6 . Далее по аналогии с вышеприведенным при- мером для значения L = 40 ООО м /ч вычисляем Рс = = 1,188 • 10~6 • 400002 = 1901 Па. Точки с координатами Рс = = 1069 Па, L = 30 ООО м3/ч и Рс = 1901 Па, L = 40 000 м3/ч (соответственно точки а и с на рис. 5) наносим на характери- стику вентилятора ВР-80-70-10. Линия а-с на данном гра- фике в первом приближении показывает участок характери- стики сети, для работы на которой подбирается вентилятор. Пересечение характеристики сети с характеристикой вентиля- тора (точка Ъ) и позволяет определить рабочую точку данно- го вентилятора при эксплуатации в данной сети (с учетом влияния на режим работы подводящих и отводящих каналов). В данном примере точки а и Ъ совпадают (в пределах точно- сти определения их положения по данному графику). 0Р-8О-7О-1О-О1 О.тыс.м^ ч ~30 S0 70 100 200 300 Р. ,Па dv Рис. 5. К упрощенной методике выбора вентилятора 48 Упрощенная методика выбора вентилятора не позволяет определить графически скорректированное значение КПД и давления вентилятора, однако она в такой же степени, как и Приведенная выше методика по [25], позволяет определить действительный расход воздуха в сети. Действительное зна- чение КПД в данном случае необходимо определять расчет- ным путем. Потребляемая вентилятором мощность равна (формула 1) „ 1069-30000 N = = 11,72 кВт. 1000-3600-0,76 На 1 м3/ч перемещаемого воздуха затрачивается 11720/30000 = = 0,39 Вт электрической энергии. Это меньше, чем рекомен- дуют нормы Европейского союза для систем вентиляции об- щего назначения (0,5 Вт/(м3/ч)). Примечание. При назначении конфигурации отводящих ка- налов вентиляторов следует пользоваться указаниями [26]. Расчет компонентов плана скоростей вентилятора ВР-80-70 №10 Перед выполнением данного задания необходимо изучить тему 2. Исходные данные для расчета плана скоростей: L = 30 000 м /ч; Р = 1069 Па; и = 865 об/м. Диаметр рабочего колеса у выбранного вентилятора равен D2 = 10 дм или D2 = 1,0 м. На рис. П1.1 приведена конструк- тивная схема рабочего колеса данной аэродинамической се- рии вентиляторов. Размеры конструктивных элементов пред- ставлены в долях от £>2. Геометрические размеры рабочего колеса выбранного вентилятора: 49 - диаметр и радиус входного отверстия рабочего колеса д = 0,74 -1,0 = 0,74 м ; ^ = 0,37 м; - ширина колеса на входе воздуха в межлопаточное прост- ранство Ь\ = 0,35 • 1,0 = 0,35 м; - ширина колеса на выходе воздуха из межлопаточного про- странства Ьг ~ 0,25 • 1,0 = 0,25 м. Полученные геометрические параметры рабочего колеса по- зволяют определить параметры планов скоростей. 1. Угловая скорость тш 3,14-865 , ю = зо = " " s o — = ' 2. Переносная скорость на входе в колесо щ = = 90,54 • 0,37 = 33,5 м/с. 3. Переносная скорость на выходе из колеса и2 = g)R2 = 90,54 • у - 45,27 м/с. 4. Проекция абсолютной (и относительной) скорости на на- правление радиуса для входных кромок рабочего колеса L 30000 . . . . с\г = = = 10,25 м/с. 3600-2яДД 3600-2-3,14-0,37-0,35 5. Проекция абсолютной скорости на направление радиуса для выходных кромок рабочего колеса L 30000 . cj r - = = 10,62 м/с . 3600 -2nR2b2 3600-2-3,14-0,5-0,25 50 6. Относительная скорость на входе в рабочее колесо ™ = = = 37,19 м/с. 1 sin 16° 0,2756 7. Относительная скорость на выходе из рабочего колеса с1г 10,62 w = у- = = 15,11 м/с. 2 sin44°40' 0,703 8. Абсолютная скорость на входе в рабочее колесо с\ = uf + и\ - 2 ^ cos 16°= 37,192 + 33,52 - -2-33,5-37,19-0,9613 = 110,05; с, =10,49 м/с. 9. Абсолютная скорость на выходе из рабочего колеса cf = wf + и | - 2m2w2 COS 44°40' = 15,112 + 45,272 - - 2 • 45,27 • 15,11 • 0,7112 = 1304,72; с2 = 36,12 м/с. 10. Проекция абсолютной скорости на направление пере- носной для входных кромок рабочего колеса с\и = и \ ~ Щ cosl6°= 33,5 - 37,19 • 0,9613 = -2,25 м/с. 11. Проекция абсолютной скорости на направление пере- носной для выходных кромок рабочего колеса с2и cos44°40' = 45,27 -15,11- 0,7112 = 34,52 м/с. 51 12. Теоретическое давление, развиваемое вентилятором: Рт =р(и2с2и -«!C lu) = 1,2-(45,27-34,52-33,5-(-2,25)) =1966 Па. Отметим, что действительное давление, развиваемое дан- ным вентилятором, установленное графически по характери- стике (см. рис. 5), равно ~ 1070 Па. На рис. 6 приводятся вы- полненные в масштабе планы скоростей в рабочем колесе вен- тилятора ВР-80-70-10 при п = 865 об/мин и L = 30 ООО м3/ч. Рис. 6. Планы скоростей в рабочем колесе вентилятора ВР-80-70 №10 для расчетных условий а 52 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 ВОЗМОЖНЫЕ ПЛАНЫ СКОРОСТЕЙ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СХЕМЫ РАБОЧИХ КОЛЕС ВЕНТИЛЯТОРОВ Z=12 44°4в] 16? 0,25 в,35 * £ С2 <:— М2 с2и Cj,W2 Cjf CJr t * Сы а Ц14-46 Рис. П1.1. Аэродинамические схемы рабочих колес вентиляторов У пылевых вентиляторов ЦП7-40, Ц6-45 и Ц6-46 загну- тые вперед лопатки. Угол установки выходных кромок - 135°. У вентиляторов BP-100-45 - радиально оканчивающиеся ло- патки. 53 Приложение 2 СХЕМЫ И ЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ 1ЙЫХ, И ДТ) ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВВОДА ВОЗДУХА В ВЕНТИЛЯТОР И ОТВОДА ЕГО ОТ ВЕНТИЛЯТОРА Таблица П2.1 Значения параметров и A'ff для вентиляторов с загнутыми назад лопатками № схе- мы Схема элемента ввода воздуха в вентилятор Характеристика элемента ввода воздуха Па- ра- метр Режим работы вентилятора и L* In 1 2 3 4 5 6 7 1 J U B т а .с U ——1 R - (1,0...1,5)D, для всех на- правлений {а, Ь, с, d) под- вода з^вх 0,4 0,45 0,36 Лп 0,01 0,02 0,02 2 i И 1 а У* Для всех на- правлений (а, Ъ, с, d) под- вода е^х 1,0 1,0 1,0 дл 0,08 0,08 0,20 3 и = 0,4 1= 1,4 в^х 0,5 0,5 0,1 Ат] 0,03 0,05 0,2 п = 0,5 / - 1,2 0,8 0,4 0,3 И • — г п дя 0,02 0,06 0,06 С5 4 п = 0,7 / - 1,0 0,7 0,3 0,2 сГ АЛ 0,07 0,07 0,05 и = 1,5 / = 0,8 В^Х 0.5 0,5 0,3 л2 Ал 0,03 0,06 0,08 1= 1,4 в^х 0,2 0,3 0,3 7 = А п = Щ Ч> Arf 0,01 0,04 0,07 п = 2,0 7 = 0,8 0,5 0,8 0,8 Дт{ 0,02 0,10 0,21 / = 1,4 в^х 0,2 0,3 0,7 Ал 0,02 0,04 0,08 54 Окончание табл. П2.1 1 2 3 4 5 6 7 4 г ч Коллектор с поворотом воздуха при подводе в^х 0,3-0,7 ь и t Ал 0,045-0,07 5 + 1>< Коллектор без поворота воздуха при подводе в^х - - - Лт1 - - - Таблица П2.2 Значения параметров <^ вх и Дг| для вентиляторов с загнутыми вперед лопатками № схе- мы Схема элемента ввода воздуха в вентилятор Характеристика элемента ввода воздуха Па- ра- метр Режим работы вентилятора L, L* h 1 2 3 4 5 6 1 1 2 3 1 Т а с ——1 * J а а R = (],0...1,5)Д для всех на- правлений (а, Ъ, с, d) под- вода ^ВХ 0,4 0,4 0,35 Л7} 0,05 0,05 0,1 2 ч о у*, L с • ^ уа V а Для всех на- правлений {а, Ъ, с, d) под- вода ^эвх 2,0 2,0 2,0 Ал 0,3 0,3 0,4 55 Окончание табл. П2.2 Таблица П2.3 Значения параметра ых для вентиляторов с загнутыми вперед и назад лопатками № схе- мы Характеристика элемента отвода воздуха Режим работы вентилятора Лопатки загнуты назад Лопатки загнуты вперед и L* 1г и L* L2 1 Отвод прямоугольного сечения R = Ажв 0,6 0,2 0,3 0,2 0,3 0,3 2 Диффузор с FauJFbi = 2, а = 14°, отвод прямоугольного сечения R - А»™ 0,2 0,2 0,2 0,4 0,2 0,2 3 Переход с квадратного сечения на круглое 0,1 ОД 0,1 0,2 0,2 0,2 1) 2) 3) Рис. П2.1. Схемы отводящих каналов вентиляторных установок (к табл. П2.3) Учебное издание НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ, КОМПРЕССОРЫ Программа дисциплины, методические указания, задания и примеры выполнения задач контрольной работы для студентов заочной формы обучения специальности 1-70 04 02 «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» Составитель ДЯЧЕК Петр Иванович Редактор Н.В. Артюшевская Компьютерная верстка Н.А. Школьниковой Подписано в печать 19.02.2009. Формат 60 х 84Vi6- Бумага офсетная. Отцечатано на ризографе. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 3,37. Уч.-изд. л. 2,64. Тираж 100. Заказ 649. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет'. ЛИ№ 02330/0131627 or01.04.2004. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.