Аэродинамика осевых вентиляторов - Брусиловский И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Б ряде случаев приводятся характеристики вентилятора совместно с входными и выходными элементами. Такими являются, например, характеристики шахтной вентиляторной установки (рис. 1.4, а)у дымососа (см. рис. 1.4, б), вентилятора градирни (см. рис. 1.4, в).
Точка пересечения характеристик вентилятора (вентиляторной установки) и сети называется рабочей точкой, рабочим режимом вентилятора.
Для осевых вентиляторов, особенно при больших углах установки лопаток рабочего колеса 0К ^ 20°, характерно появление впадины или разрыва характеристики, чем вся характеристика делится па левую, нерабочую ветвь, и правую — рабочую. Появление впадины или разрыва связано со срывом потока в лопаточных венцах.
В некоторых сетях дополнительно действует такой источник движения газов, как естественная тяга — перепад давлений, связанный с разностью барометрических давлений (например, в рудниках, трубах для выброса газов в атмосферу и т. п.). В других случаях дополнительно действует динамическое давление потока, связанное с расположением сети на движущемся аппарате (автомобиле, вертолете, аппарате на воздушной подушке и т. п.). Такие перепады давлений (обозначим их через Ap0) целесообразно рассматривать совместно с характеристикой вентилятора. Величина давления Ap0 и давление вентилятора алгебраически складываются и в сети устанавливается расход Q' или Q" под действием этого суммарного давления pv + Ар„ (рис. 1.5). Положение рабочей точки р на характеристике вентилятора при этом изменяется. Если Ap0 < 0, рабочая точка передвигается в область максимума давления. При значительных по абсолютной величине Apv < 0 и близости рабочей
14
Pv1 да/Ja
300
200
100
О
Q
0.2 0,3 0/f 0,5 0,6ір
0}5
Рис. 1.4. Аэродинамические характеристики вентиляторных установок (вентилятора с присоединенными элементами):
а — шахтная установка — входное колено плюс вентилятор плюс выходная диффузор-ная часть; б — дымосос — л ходня я коробка (карман) плюс вентилятор плюс диффузор; в — установка для градирни — кентилятор плюс диффузор
точки р к максимуму давления может возникнуть опасность перехода в область неустойчивой работы вентилятора.
Чтобы выбрать (рассчитать) для данной сети вентилятор, необходимо лиать не только значения расхода воздуха и сопротивления сети, но и непосредственно зависимость р0п (Q) и ее свойства. В противном случае невозможно будет установить, как изменится положение рабочей точки на характеристике вентилятора при тех или иных изменениях в сети.
Если сеть состоит из последовательно расположенных элементов, через каждый из которых проходит весь расход, то в этом случае совершенно очевидно, как будет изменяться положение рабочей точки на характеристике: при увеличении сопротивления одного из элементов расход соответственно уменьшается через всю сеть, а при уменьшении сопротивления какого-либо элемента или его изъятии, наоборот, расход увеличится. При этом может произойти и изменение потребляемой мощности, которое зависит от исходного положения рабочей точки и формы мощностной характеристики вентилятора.
Сеть или ее отдельные элементы могут быть образованы параллельно соединенными участками, через каждый_из которых в общем
15
случае может быть свой расход. Рассмотрим наиболее распространенный случай, когда pQc — kQ*- Пусть такая сеть (рис. 1.6) состоит из п параллельно соединенных элементов, сопротивление каждого из которых р0С{ ^k1Q] (і — 1, 2, п). Воздух входит в сеть в точке /, одновременно проходит каждый из /г ее участков и выходит из сети в точке //. Разность полных давлений в точках / и // представляет собой полное сопротивление всей сети р0с = kQ2, вентилятор работает в точке А, расход через сеть Q = Q4- При этом перепад давлений между входом в каждый из параллельно соединенных участков сети и выходом из него, очевдино, такой же, как и для всей сети: p0Ci = р0с. Через і-й участок установится
расход Qt — (PaJkiY'2y т. .е. через і-й участок устанавливается расход, обратно пропорциональный параметру этого участка сети /е}/2. В соответствии с законом сохранения (в данном случае расхода)
суммарный расход через сеть Q = S Qz- Так как Q = (p0cfk)l/2,
' Исключение из сети одного из параллельно подсоединенных участков приводит к уменьшению расхода воздуха через всю сеть и увеличению ее сопротивления. При этом рабочая точка (например, точка D) на характеристике вентилятора смещается в сторону ее левой, нерабочей части.
В связи с изложенным ранее возникает вопрос о выборе рабочей точки на характеристике не только в связи с КПД вентилятора, расходом мощности, но и в связи с необходимостью обеспечить ее положение в зоне устойчивой работы вентилятора. Этот вопрос
п
то получаем, что ilk}'2 = S 1//г}'2.
всегда необходимо иметь в виду, независимо от особенностей сети, так как характеристика одного и того же вентилятора может быть не-
<?/ Ge Q1 оА а
Рис. 1.5. Положение рабочей точки (р) на характеристике вентилятора, работающего совместно с другим источником перепада давлений Ap0
Рис. LG. К вопросу работы вентилятора на сеть с параллельно соединенными участками
