что такое свободное давление вентилятора

Что такое напор вентилятора и от чего он зависит?

Напор – это одна из основных характеристик вентилятора, которая показывает, как изменяется давление потока воздуха до и после вентилятора. Именно за счёт этого давления воздух «проталкивается» через сеть воздуховодов, повороты, тройники, решетки и другое вентиляционное оборудование.

Различают статический, динамический и полный напоры вентилятора.

После вентилятора воздух имеет более высокое давление, чем до вентилятора. Разность давлений воздуха – это и есть статический напор вентилятора (статическое давление вентилятора).

Кроме того, после вентилятора воздух приобретает некоторую скорость движения – так называемый скоростной напор. Если на пути воздуха поставить стенку, то, очевидно, достигнув стенки, воздух остановится, при этом слегка сжавшись. Возле стенки кинетическая энергия воздуха (скорость) превратится в потенциальную энергию (давление). Именно этот прирост давления и есть скоростной напор вентилятора. Иными словами, динамическое давление вентилятора – это давление, которое мог бы иметь движущийся поток воздуха, если его внезапно остановить.

Полное давление вентилятора – суть сумма статического и динамического давлений вентилятора.

Давление (напор) вентилятора зависит от его конструктива. Наименее напорными являются осевые вентиляторы. Их напор измеряется единицами и десятками паскалей.

Средненапорные вентиляторы – как правило, вентиляторы радиального и центробежного типов. Такие вентиляторы «выдают» сотни паскалей. Именно такие вентиляторы чаще всего применяются в общеобменных системах вентиляции.

Вентиляторы высокого давления создают напор, измеряемый тысячами паскалей. Такие вентиляторы используются в промышленных системах вентиляции для прокачки воздуха через длинные воздуховоды, применяются в качестве дымососов, а также для надува при сжигании топлива.

Несколько иная классификация вентиляторов принята в канальных кондиционерах. Канальные кондиционеры также бывают низкого, среднего и высокого давления. Чем выше напор кондиционера, тем более разветвленную сеть воздуховодов можно к нему подсоединить.

К низконапорным кондиционерам подсоединять воздуховоды не рекомендуется.

Они комплектуются всасывающими и нагнетательными адаптерами, которые имеют отверстия для всасывания и нагнетания воздуха. Средненапорные канальные кондиционеры предусматривают подключение воздуховодов средней длины. Обычно речь идёт о рукавах длиной по нескольку метров. Наконец, высоконапорные канальные кондиционеры способны прокачивать воздух на 10 и более метров.

Источник

Сопротивление сети. Подбор вентилятора

1.4. Сопротивление сети. Подбор вентилятора

Система воздуховодов, включая местные сопротивления, приемные и раздающие решетки, по которым вентилятор перемещает воздух, называется сетью. Сеть может быть расположена только на стороне всасывания (рис. 1.29а), только на стороне нагнетания вентилятора, а может быть и комбинированная (рис.1.29б).

Потери давления, связанные с перемещением воздуха, составляют сопротивление сети. При заданном расходе воздуха Q вентилятор должен развивать полное давление Рv, обеспечивающее преодоление потерь со стороны всасывания Рвс и нагнетания Рнаг. Сумма потерь åDP i вс, наг является расчетной величиной и включает в себя все аэродинамические потери тракта (потери трения, потери при поворотах потока и т. д.), а также потери в элементах, соединяющих вентилятор с сетью. Так как тип вентилятора, его геометрические параметры входа и выхода заранее не известны, то до подбора вентилятора потери в соединительных элементах должны быть оценены в первом приближении.

На рис. 1.30 схематично приведены эпюры давлений в сети и положение рабочих точек на характеристике вентилятора. При работе вентилятора в режиме рециркуляции или же при свободном входе/выходе (рис.1.30а), вентилятор преодолевает потери, связанные с выходом потока в атмосферу со скоростью

Vвых. вент. В этом случае сетью является динамическое давление вентилятора Pdv =rV2 вых. вент/2, то есть точка 1 пересечения кривой динамического давления вентилятора pdv(Q) с его характеристикой (предполагается что потери входа очень малы). На этом режиме вентилятор имеет максимальный расход, при этом статическое давление вентилятора равно нулю. Большая производительность вентилятора (отрицательное статическое давление) может быть получена только

за счет установки диффузора.

При работе вентилятора на всасывание (сеть расположена только со стороны входа вентилятора, рис.1.30б) рабочей точкой является точка 2 пересечения кривой сети с характеристикой вентилятора. Сопротивление сети Pc равно сумме потерь давления всех элементов сети, плюс динамическое давление, определенное по скорости выхода потока из вентилятора: Pc=åDPiвсас +Pdv, где Pdv =rV2вых. вент/2 (на рис.1.30б это Pdv2, или P2-P2’). В этом случае динамическое давление вентилятора является полностью потерянным. Более подробно о потерях с выходной скоростью в радиальных вентиляторах, см. в главе 2. Иногда рекомендуется давать сопротивление сети, расположенной на всасывании, по статическим параметрам, то есть без учета динамического давления вентилятора, и вентилятор подбирать также по статическим параметрам. Однако, как показывает наш опыт, в этом случае возможны ошибки при подборе вентиляторов, которые происходят из-за непонимания разницы между полным и статическим давлением. Это усугубляется тем, что во многих случаях в каталогах приводится полное давление вентиляторов, а статическое дано в виде шкалы или вообще отсутствует (пример ошибки подбора вентилятора приведен в разделе 2.11).

Во всех других случаях, например, сеть только на нагнетании или комбинированная (рис.1.30в) рабочей точкой является точка 3 пересечения кривой сети с характеристикой вентилятора. Сопротивление сети складывается из сопротивления элементов, расположенных на всасывании и нагнетании вентилятора, а также потерь, связанных с выходом потока в атмосферу:

Pc=åDP i всас; нагн+ rVвых2/2. Вентилятор в этом случае имеет динамическое давление Pdv3 или P3-P3’. Кружком d – выделен элемент сопряжения вентилятора с сетью. Необходимо помнить, что чем больше динамическое давление вентилятора, тем больше потери в этом элементе.

При работе вентилятора в составе приточной установки, диапазон значений динамического давления потока rVвых2/2 может быть довольно широким, от 1.. 2Па до 300Па, причем меньшие значения соответствуют истечению из распределительных решеток, а большие – истечению из сопел при струйной системе вентиляции. Следует отметить, что сопротивление собственно выпускных решеток очень мало, но для обеспечения заданного расхода через решетки необходимо вводить дополнительное сопротивление на решетках (дросселировать поток). Эта величина не должна входить в сопротивление åDPi элементов сети (более подробно в разделе 4.2.5.1).

Зная сопротивление сети Pc, рассчитанное в первом приближении, с учетом рекомендаций представленных выше, подбирается соответствующий вентилятор. Далее, сопротивление сети должно быть откорректировано на величину потерь в элементах, соединяющих вентилятор с сетью, либо, если сеть на всасывании, на величину динамического давления на выходе из вентилятора. Реально, режим работы вентилятора характеризуется точкой А пересечения кривых сопротивления сети и характе-ристики выбранного вентилятора (рис.1.31). Характеристикой сети обычно является парабола, проходящая через точку заданного режима: Рс=K·Q2, где

1.4.1. СОПРЯЖЕНИЕ ВЕНТИЛЯТОРА С СЕТЬЮ

При расчете сопротивления сети предполагается, что работа вентилятора не влияет на величину потерь в сопряженных с вентилятором элементах сети, так же как и сопряженные с вентилятором элементы сети не влияют на его работу.

Будем считать, что сопротивление сети было рассчитано правильно, вентилятор подобран верно. Будет ли иметь вентилятор требуемую производительность в данной сети? Только в том случае, если не будут искажены условия входа потока в вентилятор и выхода из него. В ряде случаев ошибки в компоновке вентилятора в сети могут привести к следующему:

а) к увеличению, действительных потерь давления над расчетными в сопряженных с вентилятором элементах сети;

б) к искажению условий входа потока в колесо, по сравнению с теми, что имели место на стенде при испытаниях вентилятора.

В первом случае эффекты связаны с выходом потока из вентилятора, например, увеличение сопротивлений теплообменника при обтекании закрученным потоком от осевого вентилятора, диффузора при неравномерном профиле скоростей и т. д. Во втором случае искажается сама аэродинамическая характеристика вентилятора, и она уже не соответствует той, которая приведена в каталоге и по которой был подобран вентилятор. Типичные картины неудачной компоновки вентилятора в сети изображены на рис.1.32, здесь же приведены рекомендуемые схемы компоновки.

При компоновке вентилятора в сети необходимо руководствоваться следующими правилами.

1. Не рекомендуется устраивать поворот потока перед вентилятором любого типа (рис.1.32а), необходимо оставлять прямой участок длиной не менее 2…3 диаметров колеса (рис.1.32б), либо (при отсутствии места) использовать входную коробку (рис.1.32в, г).

2. При неосесимметричном входе в вентилятор поток может приобрести закрутку перед входом в вентилятор (рис.1.33). Так, при закрутке потока по вращению колеса, вентилятор теряет давление и производительность (при этом снижается потребляемая мощность). При закрутке потока против вращения колеса, давление и производительность, а также потребляемая мощность, увеличивают-ся (характерно только для осевых вентиляторов без входного направляющего аппарата). Необходи-мо, при возможности, использовать осесимметричный вход потока (рис.1.32в, г), либо устанавливать соответствующие перегородки для устранения нежелательной закрутки.

3. Диаметр воздуховода на входе в вентилятор (осевой, радиальный) должен быть не менее диаметра колеса. Следует всячески избегать установки диффузора перед входом в вентилятор (рис.1.34а). Если этого избежать невозможно, то перед вентилятором должен быть установлен прямой воздуховод длиной 2…3 диаметра колеса (рис.1.34б).

Следует отметить, что из радиальных вентиляторов наиболее чувствительными к искажению условий входа являются вентиляторы с вперед загнутыми лопатками. У вентиляторов с назад загнутыми лопатками в коллекторе обычно имеет место поджатие потока, что приводит к выравниванию потока на входе в колесо.

2.1.Об эффективном использовании радиальных вентиляторов

Рассмотрим теперь некоторые особенности применения указанных двух типов вентиляторов в приточно-вытяжных системах вентиляции.

2.1.1. Сеть на стороне всасывания

Источник

Вопрос-ответ

В данном разделе специалисты «ИННОВЕНТ» ответят на ваши вопросы, так же вы сможете найти ответы на многие актуальные для вас темы. Или задать свой вопрос.

Статическое давление вентилятора P_sv (Па) определяется на специальных аэродинамических стендах по ГОСТ 10919.

Процедура измерения статического давления вентилятора на объекте приведена в ГОСТ ISO 5802.

Динамическое и полное давления являются расчетными величинами:

-ρ –плотность перемещаемого воздуха, кг/м 3 ;

-скорость выхода потока из вентилятора V_{вых-вент} =L/F_вых ;

— L–производительность вентилятора, м 3 /с.

б) Полное давление вентилятора P_v (Па) равно сумме статического и динамического давления:

Аэродинамические характеристики вентиляторов определяются на специальных стендах согласно ГОСТ10921 (ISO 5801). Существуют 4 основных типа стендов, конфигурация которых соответствует различному расположению вентилятора в сети. Не вникая в подробности, необходимо иметь в виду, что аэродинамические характеристики одного и того же вентилятора, полученные на различных стендах, могут незначительно отличаться друг от друга.

Аэродинамические характеристики вентилятора, как правило, включают в себя:

— кривую полного давления p_v(L);

— кривую мощности N (L) или полного КПД вентилятора η (L);

— кривую (либо шкалу) динамического давления вентилятора p_dv(L) или кривую статического давления вентилятора p_sv(L).

Если приведена кривая полного давления p_v(L), а статического не приведена, то статическое давление вентилятора рассчитывается по формуле p_sv=p_v-p_dv

Для канальных вентиляторов в квадратных или прямоугольных корпусах, крышных радиальных вентиляторов приводится кривая статического давления вентилятора.

— ввиду малой скорости на выходе из канального вентилятора полное давление незначительно отличается от статического давления;

— динамическое давление у крышных вентиляторов не используется (они работают на всасывание), поэтому они характеризуются только статическим давлением.

При подборе вентилятора необходимо руководствоваться следующим: зона рабочих режимов вентилятора должна находиться в зоне максимальной эффективности вентилятора и быть за пределами срывного режима вентилятора.

Существуют три основных вида кривых полного (статического) давления:

а) ниспадающая кривая;

б) с обратным склоном;

В соответствии с ГОСТ10616 рабочая зона аэродинамической характеристики вентилятора должна быть ограничена диапазоном производительностей, в котором полный КПД вентилятора составляет не менее 0,9 от максимального КПД (а).

С целью обеспечения некоторого запаса до срыва область рабочих режимов в обоих случаях должна быть ограничена слева точкой А¢, которая образуется пересечением параболы сети p_с= p_vmах(L /L_mах) 2 /k_с с характеристикой вентилятора. Коэффициент запаса k_с можно принимать равным 1,2–1,5 (большие значения, если срыв оказывает большее силовое воздействие на конструкцию вентилятора).

В каталогах некоторых западных, а в последнее время и отечественных производителей приводится кривая полного давления p_v(L) от режима L=0 до режима максимальной производительности L_mах (p_sv=0). Если не приведены ни кривая мощности N(L), ни кривая полного (статического) КПД η(L), то выбрать рабочую зону крайне затруднительно. В этом случае для оценки можно принимать, что режим максимального полного КПД имеет место примерно на 2/3 максимальной производительности вентилятора L_mах

При подборе вентиляторов по аэродинамическим характеристикам, приведенным в каталогах, необходимо обращать внимание на следующее:

а) является ли указанная в характеристиках мощность потребляемой вентилятором или же это мощность, потребляемая электродвигателем вентилятора из сети;

б) имеет ли электродвигатель, комплектующий вентилятор, запас мощности на пусковые токи, низкие температуры перемещаемой среды.

Эти параметры определяют эффективность вентилятора, его аэродинамические характеристики и работоспособность электродвигателя при низких температурах перемещаемого воздуха.

В отечественной практике в ряде случаев, например, когда электродвигатель расположен перед колесом, а втулка колеса выходит за пределы корпуса, динамическое давление подсчитывается по скорости выхода потока, определенной по ометаемой лопатками площади (полная площадь, вычисленная по диаметру колеса, за исключением площади, занимаемой втулкой колеса).

В западных каталогах динамическое давление осевых вентиляторов всегда определяется по полной площади, т.е. по площади, ометаемой колесом. Разница в аэродинамических характеристиках, начинает заметно сказываться при относительном диаметре втулки n≥0,4 (отношение диаметра втулки к диаметру вентилятора).

В ряде случаев аэродинамические характеристики приводятся в логарифмическом масштабе. При пользовании логарифмическими шкалами, следует помнить, что здесь действует ИНАЯ пропорциональность, то есть половина отрезка не означает половину величины.

У проектировщиков (да и у самих производителей)Источник

О «приведенном давлении» и о сравнении канальных вентиляторов

В журнале «АВОК» (№ 5, 2004, с. 70—77) была напечатана статья Р. К. Эсманского «Канальный вентилятор и его привод. Анализ тенденций развития», в которой проведено сравнение канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами различных производителей. Этот материал рассчитан на широкий круг читателей, многие из которых, являясь специалистами в области проектирования систем вентиляции, не столь глубоко разбираются в аэродинамике и акустике вентиляторов вообще и канальных в частности.

Не оспаривая основной вывод автора, что канальные вентиляторы российского производства в квадратном и прямоугольном корпусах с обычными асинхронными двигателями могут с успехом заменять и в течение последних 5 лет успешно заменяют импортные канальные вентиляторы, мы вынуждены отметить, что ряд используемых в статье терминов и построенная на них аргументация преимуществ, с нашей точки зрения, требуют обсуждения.

В статье введены новые в нашей области термины, такие как «энерговооруженность», «приведенное давление», «адаптер», «характерные скорости», на основании которых и построена аргументация автора. Некоторые из них вызывают вопросы. Например, предлагаемый параметр «приведенное давление», по которому проводится сравнение вентиляторов. По этому параметру предлагается оценивать вентиляторы для подшивных потолков, причем, чем выше этот параметр, тем лучше считается вентилятор. Иногда в статье для оценки технических характеристик указанных вентиляторов используется неопределенный термин «энерговооруженность». Считаем, что введение новых терминов, подменяющих общепринятые без обоснования их появления, и проведение сравнительного анализа на их базе не содержит полезной информации и может ввести потребителя в заблуждение относительно правильности выбора и применения вентиляторов.

При этом необходимо отметить, что есть общепринятые и понятные специалистам параметры для оценки вентиляторов, такие как безразмерные коэффициенты давления, производительности, мощности, КПД, которые получены с использованием теории подобия [1]. Исходя из общепринятых понятий, мы и рассмотрим правомерность и полезность введения новых терминов и определений.

Условия применения канальных вентиляторов в подшивных потолках

Рассмотрим условия применения канальных вентиляторов в подшивных потолках. Поскольку канальные вентиляторы малых типоразмеров не являются промышленными технологическими вентиляторами, а в большинстве являются вентиляторами-доводчиками, то основная задача вентиляторов заключается в подаче определенного количества воздуха в заданной сети.

Перемещение воздуха в воздуховодах сопряжено с возникновением определенных аэродинамических потерь, которые преодолеваются за счет полного давления, создаваемого вентилятором.

Шум вентилятора связан известными степенными зависимостями с его производительностью и давлением [1].

Производительность вентилятора обычно задана и является неизменной величиной, которая определяется условиями воздухообмена.

Сопротивление сети является параметром, который зависит в основном от технического решения проектировщика и от того, как впоследствии выполнен монтаж сети. Так как сопротивление вентиляционных сетей прямо пропорционально квадрату средней скорости воздуха в воздуховодах, то выбор скорости воздуха является неким компромиссом между необходимостью при минимальном сечении воздуховода получить максимальную производительность (меньшая металлоемкость, экономия места) и необходимостью минимизации потерь в воздуховодах, чтобы не увеличивать габариты, мощность и шум вентилятора. Поэтому для снижения потребляемой мощности, шума, а возможно, и габаритов требуемого канального вентилятора, необходимо предпринять все возможное для снижения сопротивления сети, например, использовать распределенные системы, минимально применять гибкие воздуховоды и т. д. [2].

Существует многообразие канальных вентиляторов, которые имеют свои особенности и конструктивные отличия [2]. Среди них большую группу составляют канальные вентиляторы в прямоугольном корпусе, подразделяющиеся, в свою очередь, на вентиляторы, у которых ось вращения колеса совпадает с осью воздушного канала (например, прямоточные вентиляторы типа ВРПП («КлиматВентМаш»), УНИВЕНТ-Е («ИННОВЕНТ»)), и на вентиляторы, ось которых перпендикулярна («положенные на бок рабочие колеса» типа RS и КТ (Systemair)).

Проанализируем по параметру «приведенное давление» данные табл. 3 из обсуждаемой статьи, в которой наличествует сравнение ряда канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами. Для более корректного анализа из таблицы нами были отобраны вентиляторы с близкими аэродинамическими параметрами.

Параметры канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами размером 70×40 мм

Аэродинамические характеристики вентиляторов из табл. 1

Аэродинамические характеристики канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами размером 70×40 мм серий КТ, RS, ВРПП и с мощностью электродвигателя 0,75 кВт приведены на рис. 1 (исключение составляет вентилятор серии КТ, у которого электродвигатель имеет мощность 1,63 кВт). Здесь и далее, на рис. 2, на оси ординат приведено полное давление вентиляторов, что правомочно, т. к. полное давление вентиляторов серии КТ, RS и ВРПП мало отличается от статического. Параметры вентиляторов сведены в табл. 1. Здесь и далее, на рис. 2, в качестве примера дополнительно приведены характеристики вентилятора в квадратном корпусе УНИВЕНТ [3]. Сравнение канальных вентиляторов в прямоугольном корпусе с канальными вентиляторами в квадратном корпусе при прямоточной схеме и правильных соотношениях площадей поперечного сечения корпуса и колеса правомерно, поскольку наши исследования и публикации других авторов показали, что аэродинамические характеристики таких вентиляторов определяются в основном свойствами рабочего колеса.

Как видно из рис. 1, рассматриваемые вентиляторы в рабочей зоне имеют близкие характеристики, поэтому «приведенное давление» этих вентиляторов также одинаково. Но при этом вентилятор КТ имеет в два раза большую потребляемую мощность.

Не вдаваясь подробно в объяснение причин, следует сказать, что вентилятор с вперед загнутыми лопатками более чувствителен к условиям входа потока в колесо и загромождению проточной части электродвигателем, но одни из основных потерь связаны с переходом от спиральной части к полному выходному сечению вентилятора (потери на удар). Сравнивать же шумовые характеристики вентиляторов нельзя, т. к. они получены на различных режимах, как это видно из табл. 1, а для вентилятора ВРПП этот режим не определен. Если же подходить формально, как это делает автор обсуждаемой статьи, то вентилятор КТ имеет минимальный уровень шума, а вентилятор RS при производительности менее 0,5 от максимальной имеет также существенно выше «приведенное давление», чем остальные вентиляторы, в том числе и вентилятор ВРПП. Кстати, режимы, близкие к режимам 0,3–0,4 от максимальной производительности, наиболее эффективны для вентиляторов типа КТ (вентиляторы с «положенными на бок рабочими колесами» с вперед загнутыми лопатками).

Параметры канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами размером 100×50 мм

Аэродинамические характеристики вентиляторов из табл. 2

Рассмотрим вентиляторы больших типоразмеров, которые вряд ли можно использовать для подшивных потолков, но которые также упомянуты автором обсуждаемой статьи в табл. 3 («АВОК», 2004, № 5, с. 73). Характеристики канальных вентиляторов с прямоугольными корпусами размером 100×50 серий КТ, RS, ВРПП и с мощностью электродвигателя 3 кВт приведены на рис. 2, а параметры вентиляторов сведены в табл. 2 (исключение составляет вентилятор КТ, у которого электродвигатель имеет несколько большую мощность — 3,8 кВт). Также для сравнения в табл. 2 и на рис. 2 внесены данные аналогичного по параметрам канального вентилятора типа УНИВЕНТ.

Значения звуковой мощности вентиляторов ВРПП с «приведенным давлением» выше 1 600 Па/м [4]

Как видно из рис. 2, вентиляторы имеют близкие характеристики, поэтому «приведенное давление» вентиляторов в прямоугольном корпусе также одинаково, однако при этом вентилятор серии КТ потребляет на 25 % большую мощность. Сравнивать же шумовые характеристики вентиляторов, как и в первом случае, нельзя, т. к. они сняты на различных режимах. Если же подходить формально, то вентилятор КТ из рассмотренных вентиляторов в прямоугольном корпусе также имеет минимальный уровень шума, а вентилятор RS — максимальное «приведенное давление» на режимах менее 0,5 от максимальной производительности, что совсем не согласуется с данными, приведенными в табл. 3 обсуждаемой статьи.

Что же касается значений «приведенного давления» 1 600 Па/м и выше, то эти значения, очевидно, относятся к вентиляторам ВРПП с синхронной частотой вращения 3 000 об/мин. Использовать эти вентиляторы в межпотолочном пространстве, несмотря на их приемлемые габариты, не рекомендуется из-за больших уровней шума. В качестве иллюстрации в табл. 3 приведены значения звуковой мощности вентиляторов ВРПП с «приведенным давлением» выше 1 600 Па/м.

Сравнение вентиляторов ВРПП и ВРПД, с близкими по размеру корпусами с одинаковой частотой вращения [4]

Аналогичные рассуждения о преимуществе высокого значения «приведенного давления» автор статьи относит и к вентиляторам ВРПП с переходом (адаптером) для круглых воздуховодов. Однако в этом случае ситуация несколько сложнее. Аэродинамические характеристики вентиляторов ВРПП с адаптерами в каталоге [4] отсутствуют. В обсуждаемой статье на рис. 16 и 17 («АВОК», 2004, № 5, с. 77) приведены аэродинамические характеристики вентиляторов ВРПП 40×20В и 100×50В с адаптерами для круглых воздуховодов. Автор, очевидно, предполагает, что они те же, что и у вентиляторов ВРПП без адаптеров. На этих рисунках приведены характеристики по полному давлению, причем все кривые при максимальной производительности имеют полное давление, равное нулю. В исходных же данных зарубежных сравниваемых вентиляторов полное давление при максимальной производительности не равно нулю, а равно динамическому давлению вентиляторов [5]. Вентиляторы ВРПП 40×20В и ВРПП 100×50А на режиме максимальной производительности должны иметь полное давление 160 и 65 Па соответственно, но никак не равное нулю!

Более наглядно это несоответствие можно показать на примере вентилятора ВРПП 70-40Г (2,2 кВт, 2 915 об/мин) с переходником (адаптером) для воздуховода диаметром 355 мм. Если характеристики вентилятора с адаптером принимаются теми же, что и ВРПП без адаптера, то на режиме максимальной производительности 6 600 м 3 /ч скорость на выходе из переходника составляет 18,5 м/с, а динамическое давление вентилятора с переходником равно 205 Па. Из аэродинамических характеристик вентилятора, приведенных в каталоге [4], следует, что на этом режиме полное давление составляет 50 Па, следовательно, вентилятор имеет отрицательное статическое давление равное – 155 Па! Возможно, за адаптером установлен высокоэффективный диффузор, но об этом в каталоге [4] не сказано.

Далее, чтобы в воздуховоде диаметром 355 мм скорость потока была не более 5,5 м/с, вентилятор должен работать на режимах левее производительности 1 960 м 3 /ч, т. е. на режимах, составляющих менее 0,3 его максимальной производительности. В этой зоне вентилятор с назад загнутыми лопатками работает в срывном режиме и должен быть заменен на вентилятор другого типоразмера, причем его установленная мощность будет 1,1 кВт, т. е. в 2 раза меньше исходной.

Давление вентилятора ВРПП 70-40 Г при производительности 1 960 м 3 /ч равно 990 Па, а «приведенное давление» соответственно равно: 990/0,355 = 2 780 (в табл. 6 рассматриваемой статьи указано 3 429). Что означает такое высокое давление? Это значит, что при скорости в воздуховоде 5,5 м/с вентилятор может преодолеть сопротивление прямого оцинкованного воздуховода длиной примерно 1 200 м (коэффициент трения l = 0,02) или короткого воздуховода примерно с 40 поворотами. При этом звуковая мощность вентилятора будет несколько более значений 90–93–77 дБА (вход/ выход/корпус), приведенных для режима максимальной эффективности. Это потребует соответствующих глушителей на входе и выходе и корпуса с шумопоглощающим материалом и приведет к увеличению размеров вентилятора. Если же этот вентилятор использовать с меньшим адаптером, то цифры будут еще более впечатляющими.

Таким образом, используемый в статье параметр «приведенное давление» (также и «энерговооруженность») имеет малое отношение к оптимальному выбору вентиляторов, т. к. не учитывает многих факторов. Обычная практика, принятая в аэродинамике вентиляторов, предусматривает сравнение вентилятора по таким безразмерным параметрам, как коэффициенты производительности, давления и мощности, которые не зависят от частоты вращения и диаметра колеса и получены с использованием теории подобия [1].

Известно, что при равных диаметре рабочего колеса и частоте вращения вентиляторы с колесами с вперед загнутыми лопатками, независимо от формы корпуса, всегда будут иметь большее давление и соответственно «приведенное давление», т. к. безразмерный коэффициент полного давления таких колес в 1,5–2 раза выше, чем у колес с назад загнутыми лопатками.

Вентиляторы серии КТ относятся именно к такому классу вентиляторов, и, как видно из табл. 1 и 2, при меньшей частоте вращения имеют те же или даже более высокие значения давления и, соответственно, «приведенного давления». Очевидно, что переход на большую частоту вращения приведет к увеличению «приведенного давления», но платой за это будет большая потребляемая мощность и существенное увеличение шума.

Примером тому служит вентилятор с вперед загнутыми лопатками и прямоугольным корпусом ВРПД [4], который по каким-то причинам не попал в табл. 3 рассматриваемой статьи, хотя имеет «приведенное давление» существенно больше, чем вентиляторы ВРПП с прямоугольным корпусом.

Сравнение вентиляторов ВРПП и ВРПД с близкими по размеру корпусами и с одинаковой частотой вращения приведено в табл. 4. Здесь же приведены производительность и давление вентиляторов, соответствующие скорости потока в канале, равной 3,5 м/с.

Если сравнивать вентиляторы по предлагаемому параметру «приведенное давление», то вентилятор ВРПД явно предпочтительней, и при этом вентилятор ВРПД имеет на 40 % выше максимальную производительность. Но платой за это является превышение мощности электродвигателя более чем в 3 раза. Сравнить же шум вентиляторов нельзя, т. к., возможно, в каталоге [4] допущена ошибка.

Судя по приведенным аэродинамическим характеристикам вентилятора ВРПД [4], он является близким аналогом радиального вентилятора ВР-300-45-4 (Ц14-46-4). Звуковая мощность на выходе из вентилятора ВР 300-45-4 (с электродвигателем 7,5 кВтx1 430 об/мин) равна 96 дБА [6], в то время как у вентилятора ВРПП (с электродвигателем 11×1 460 об/мин) только 91 дБА.

От канальных вентиляторов (доводчиков) в пределах заданных габаритов и мощности требуется иметь как можно большую производительность при давлении, не превышающем 15–20 единиц динамического давления, посчитанного по скорости воздуха в воздуховоде. Для потребителя вентиляционного оборудования важно иметь большой набор аэродинамических характеристик в одном габарите вентилятора и, в дополнение к этому, иметь возможность частотного регулирования вентиляторов, что было учтено при создании канальных вентиляторов серии УНИВЕНТ, которые являются дальнейшей разработкой вентиляторов ВК-11 (патент на вентиляторы ВК получен в 1999 году).

Не вдаваясь в детали, можно отметить, что аэродинамические характеристики прямоточных канальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками и прямоугольным в поперечном сечении корпусом (а в частности, и квадратным) не существенно меняются с изменением формы корпуса при соблюдении определенных пропорций площадей поперечного сечения корпуса и рабочего колеса. Аэродинамические характеристики вентилятора определяются в основном геометрией рабочего колеса.

Авторы настоящей статьи отдают предпочтение канальным вентиляторам с квадратным корпусом, поскольку в таких вентиляторах конструктивно очень просто организовать выход потока практически в любом направлении (прямо, вверх, вниз, вправо, влево), а также и в нескольких направлениях одновременно (например, прямо и вверх или вправо и влево и т. д.), что представляет проблему для большинства канальных вентиляторов, в том числе и в прямоугольном корпусе. Это позволяет значительно экономить место при определенных компоновках вентиляционных систем. Кроме этого квадратный корпус позволяет очень просто решить задачу шумопоглощения.

В обсуждаемой статье автор рассмотрел также применение обычных двигателей серии АИР вместо двигателей с внешним ротором. В вентиляторах серии УНИВЕНТ также используются электродвигатели серии АИР, а не электродвигатели с внешним ротором, поскольку в прямоточном вентиляторе (ось вращения колеса совпадает с осью воздуховода) продольный размер двигателя не влияет на аэродинамические характеристики вентилятора и условия применения вентилятора в вентсистемах. Однако стоит отметить следующее. Электродвигатели с внешним ротором применительно к вентиляторам имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам следует отнести: снижение габаритов вентилятора, простое регулирование частоты вращения и т. д., а к недостаткам — ухудшение аэродинамических характеристик из-за загромождения проточной части колеса, увеличенное скольжение при увеличении нагрузки, низкие значения КПД и перегрев (кстати, по этой причине двигатели с внешним ротором выпускаются с встроенным термозащитным реле). Электродвигатели серии АИР не имеют указанных выше недостатков, а их основной минус — дорогое регулирование, причем габариты имеют второстепенное значение. Важно в каждом конкретном случае применения электродвигателя в вентиляторе грамотно оценить его достоинства и недостатки. Например, в прямоточных канальных вентиляторах, встраиваемых в воздуховоды, продольный габарит вентилятора не имеет большого значения, а выигрыш в потребляемой мощности при применении электродвигателя типа АИР может быть большой. С другой стороны, некоторые отечественные производители свели на нет достоинства малых поперечных размеров канальных вентиляторов с «положенными на бок рабочими колесами» (например, серии ВРПВ-Н и ВРПН-Н [4]), заменив в них двигатели с внешним ротором на обычные двигатели серии АИР. Таким образом, было потеряно главное достоинство таких вентиляторов — малая высота корпуса и возможность устанавливать его в узкие пространства.

Выводы

1. Введенная автором терминология и принципы оценки вентиляторов не совсем корректны. Однако основной вывод о правомерности использования канальных вентиляторов с обычными асинхронными двигателями наравне или на замену вентиляторов с двигателем с внешним ротором абсолютно правилен.

2. При выборе вентилятора для системы необходимо рассматривать его с разных сторон и выбирать вентилятор из конкретных требований к данной системе: габариты, производительность, сопротивление сети, установочная мощность, шум и т. д. В помещения (в частности, в подшивной потолок), где постоянно находятся люди, вентиляторы можно ставить только в крайнем случае, предварительно проверив их по реальным уровням создаваемого шума и приняв все возможные меры для его снижения.

Литература

1. Соломахова Т. С. Центробежные вентиляторы. М.: Машиностроение, 1975.

2. Караджи В. Г., Московко Ю. Г. Некоторые особенности эффективного использования вентиляционно-отопительного оборудования // ООО «ИННОВЕНТ», 2004.

3. Каталог вентиляционного оборудования ООО «ИННОВЕНТ», 2004.

4. Каталог вентиляционного оборудования ООО «КлиматВентМаш», 2004.

5. Каталог вентиляционного оборудования Systemair, 2003.

6. Каталог вентиляционного оборудования ОАО «МОВЕН», 2004.

Источник

• ← что такое мудрость в библии
• что такое дискуссия определение простыми словами →