книги / Насосы и вентиляторы

ного диаметра колеса D 2 и площади выходного отверстия корпу­

са ^гых*

Подбирать нагнетатели можно в следующем порядке. По задан­

ному р в соответствии с r]max (на рис. II 1.20, 1 жирная линия) опре­ деляют приближенное значение скорости выхода v'BUX. Делением за­

данной L на Увых определяют предварительное значение Рвых. Если

Епых не соответствует указанным в табличке значениям, то выбирают соответствующую определенному номеру нагнетателя ближайшую действительную F вых, на которую и делят заданную производитель­ ность для определения действительной скорости ииь1Х.

По заданному р и найденной vBblx на характеристике отмечают

точку, положение которой определяет значения окружной скорости

и и КПД г].

По скорости и и принятому по таблице диаметру D 2 можно вычислить частоту вращения: & =uD J2.

Затем вычисляют мощность: N=Lp/l000 1 1 .

Применяют также более простую для пользования, но менее на­

наиболее подходящий номер нагнетателя. Если эта точка не попада­ ет на линию, соответствующую номеру серийного нагнетателя, то она горизонтально перемещается до ближайшего пересечения, пос­ ле чего уточняют г).

Разделив затем найденную величину А на выбранный номер, получают необходимую частоту вращения колеса вентилятора.

Описанные выше обезличенные характеристики позволяют подобрать нагнетатель быстро, но они менее удобны для анализа и, как уже указывалось, применимы только для подбора геометри­ чески подобных вентиляторов.

Безразмерные характеристики. Безразмерные, или отвлеченные, характеристики (рис. II 1.21) строят по типу индивидуальных характеристик, получаемых при постоянной частоте вращения, но

в безразмерных параметрах, характеризующих особенности данного

нагнетателя. Умножением безразмерных параметров на соответст­

вующие множители, в величины которых входят заданные значения D и со, можно получить индивидуальные характеристики геометри­ чески подобных нагнетателей. Такой пересчет обычно делают только

при подборе вентиляторов, так как для насосов, как уже указыва­

лось, могут получиться большие расхождения.

Ранее для вентиляторов в качестве безразмерных параметров

было рекомендовано принимать отвлеченную производительность

N:IOOOJV nD°-

Всоответствии с более поздним ГОСТ 10616—73 теперь рекомен­

дуется, как уже указывалось выше, принимать аналогичный по

смыслу, но численно вдвое больший по сравнению с отвлеченным

£ .иш

Поскольку отвлеченная производительность остается без изменения, то и коэффициент производительности

но коэффициент мощности теперь также стал вдвое больше, т. е.

Индивидуальная характеристика при любых значениях определяю­

щего геометрического размера (для лопаточного колеса его наруж­

ного диаметра) D и частоты вращения со может быть получена из безразмерной характеристики с помощью следующих соотношений:

Определение основных размеров лопаточных нагнетателей мето­

дом пересчета характеристик. Если известна характеристика лопа­

точного нагнетателя, подходящего по типу для заданных условии

Глава IV

РАБОТА НАГНЕТАТЕЛЕЙ В СЕТИ

IV. 1. Эпюры давлений в сети

Из характеристик нагнетателей следует, что одни и те же из них могут иметь различную подачу и развивать самые различные давления.

Таким образом, подача и давление нагнетателей зависят не толь­

ко от свойств самих нагнетателей, но и от условий работы, опреде­

ляемых присоединяемой к ним сетью. У объемных нагнетателей при

этом изменяется только давление, а у лопаточных — и подача, и давление.

Под сетью подразумевают простой или сложный всасывающий

или нагнетательный трубопровод, обслуживаемый нагнетателем.

Для подачи жидкости через сеть требуется преодолевать потери дав­ ления на трение и в местных сопротивлениях (к местным сопротив­ лениям относятся и потери динамического давления при выходе из

сети | УвЫХ), а также разность давлений перед выходом и входом

из сети

Pc = ^ Р и с Н” ^Рнагн ”Ь (Рл "Ь Рб)у

При этом

где Д/?тр и А/?мс — потери давления на трение и в местных сопро­ тивлениях. Разность давлений (ра—/?;), величина которой не зави­

сит от расхода через сеть, называют гидростатической составляю­

щей давления.

Давление нагнетателя определяется суммарной потерей в сети, т. е. оно не зависит от соотношения величины потерь в линии

всасывания в линии нагнетания. Величина потерь на нагнетания не

ограничена, но на всасывания, как известно, она не может быть больше атмосферного давления. Для вентиляторных установок

гидростатическую составляющую приходится учитывать при есте­

ственной тяге и при создании подпора, но в большинстве случаев

ею пренебрегают из-за малости.

Для насосных установок гидростатическую составляющую при­

ходится учитывать почти во всех случаях.

Работа нагнетателя в сети становится нагляднее, если просле­ дить распределение давлений с помощью построения ^пюр давле­

ний. Рассмотрим применительно к установке с радиальным венти­

лятором построение эпюр давлений в простом всасывающена-

гнетательном воздухопроводе, когда на входе и на выходе давление

равно атмосферному (рис. IV. 1). Давления меньше атмосферного

(разрежения /?пс), откладывают вниз от осевой линии, а больше атмо­

сферного (избыточные /?нагн — вверх.

Давление перед вентилятором (на эпюре откладываемое вниз)

будет равно потере давления во всасывающем воздухопроводе, в се­

на выход, характеризуемой g = l, т. е. значением динамического давления.

Отсюда следует, что эпюры давлений для одного и того же возду­

хопровода будут разными по форме в зависимости от расположения

его на линии всасывания или нагнетания. Аналогично рассмотрен­ ной выше эпюре полных давлений можно построить эпюры динами­ ческих и статических давлений.

Динамическое давление как во всасывающем, так и в нагнета­

тельном воздухопроводе имеет положительное значение и отклады­ вается на эпюре вверх. Статическое давление, как известно, явля­ ется разностью между полным и динамическим давлением: рСт =

=Р —Ря,пг

Внагнетательном воздухопроводе избыточное полное и дина­

мическое давления положительны (их эпюры строятся над осевой

линией), поэтому избыточное статическое давление будет меньше

полного давления.

Во всасывающем воздухопроводе избыточное полное давление отрицательное, а динамическое — положительное. В связи с этим

избыточное статическое давление получается больше избыточного полного давления: — рСт=Р — (+ р ши) = — (р+р я„„).

измерить потерю давления при разных расходах, то можно получить

ряд точек и провести через них кривую — характеристику сети

(рис. IV.4). Характеристика сети, таким образом, представляет со­

Для простейших вентиляционных и кольцевых отопительных сетей обычно p = k L 2, т. е. характеристика сети представляет собой исходящую из начала координат квадратичную параболу (рис. IV.5).

Правильность этого уравнения можно установить после следую­ щего простейшего преобразования:

' ’ - И + £ 5И - ( * т + Е 5) ( ф ) т -

=[(,4 +Е6 )Ш’т]

Необходимо заметить, что на обычных универсальных характе­ ристиках вентиляторов кривые г)—L представляют собой квадра­

тичные параболы, исходящие из начала координат; это означает, что

при рассмотрении работы вентиляторов в сетях, характеристики которых представляют такие же параболы, можно пользоваться

формулами пересчета характеристик.

В общем случае, а тем более при наличии гидростатических со­

ставляющих, формулами пересчета характеристик по частоте вра­ щения для непосредственного вычисления расхода через сеть и по­

Характеристику сложной сети можно получить путем сложения

характеристик отдельных участков и ответвлений.

Суммарная характеристика последовательно соединенных участ­ ков получается путем сложения ординат р (рис. IV.7, У), а парал­

IV.7, 3).

Всякую сеть можно условно заменить так называемым эквивалентным отверстием F0i

через которое при одной и той же потере дав­

ления может быть обеспечен одинаковый рас­ ход (рис. IV.8). Если при истечении через

такое отверстие потеря давления будет определяться только на выходе, т. е. при p = v 2j , где v = L /F 0, то после подстановки полу­ чим

Но поскольку по условиям для данной сети p!2Fl=k, то k =p !L 2 и p = k L 2, т. е. приходим к частному случаю уравнения характери­

стики сети, причем У^^Кр/З/г.

Отсюда видно, что удобным обозначением сети в виде эквивалент­

ного отверстия можно пользоваться только при отсутствии гидро­ статических составляющих давления, наличии турбулентного

течения и при гидравлически шероховатых поверхностях.

IV.3. Метод наложения характеристик

Если на характеристику давления нагнетателя наложить получен­ ную в тех же координатах и в том же масштабе характеристику сети, то точка пересечения этих двух кривых (рабочая точка) и оп­ ределит давление и производительность данного нагнетателя в данной сети (рис. IV.9).

Рабочей точке соответствует условие равновесия, при котором

подача нагнетателя равна расходу жидкости через сеть, а давление,

развиваемое нагнетателем, равно потере давления в сети.

Если известна производительность нагнетателя, то по его пол­

ной характеристике легко определить значения N и г|.

При подборе по универсальным характеристикам, построенным

при переменной частоте вращения, мы решили обратную задачу,

т. е. по заданной расчетной точке сети определяли частоту враще­ ния и КПД нагнетателя.

Накладывая характеристику сети на универсальную характе­ ристику, построенную при переменной частоте вращения, можно

по точкам пересечения соответствующих кривых определить произ­

водительность, давление, а также КПД и мощности нагнетателей при

различной частоте.

При наложении на полную характеристику нагнетателя харак­ теристики сети (рис. IV. 10) последняя пересечется не только с кри­ вой р—L, но и с кривыми N—L и г\—L. Очевидно, что только пере­ сечение кривой р—L с характеристикой сети определяет местополо­ жение рабочей точки.

Для получения величины потребляемой нагнетателем мощности

и значения КПД следует через рабочую точку провести вертикаль­

ную прямую до пересечения ее с кривыми N—L и т)—L ; через точки

пересечения А и В провести затем горизонтальные прямые к шка­ лам N и т).

Из изложенного выше ясно, что ни большие размеры, ни высо­

кие частоты вращения нагнетателя не позволят ему развить высо­ кое давление, если он работает в сети с малыми сопротивлениями.

Применением графического метода наложения характеристик, являющегося простым и наглядным, легко объяснить и разрешить разнообразные и важные в практическом отношении случаи, из которых ниже рассмотрим несколько наиболее характерных.

Влияние отключения или дросселирования сети на работу ло­

паточных нагнетателей. Центробежный (радиальный) нагнетатель

с возрастающей кривой мощности (рис. IV. 11), работающий на сеть /, имеет подачу Lr при мощности Nг.

При полном или частичном отключении сети новая характерис­ тика сети 2 окажется более пологой, точка пересечения ее с неизмен­ ной характеристикой нагнетателя сдвинется вправо, подача его возрастет до L2, а мощность увеличится до N2 и может оказаться

чрезмерной для установленного двигателя.

При дросселировании сети подача нагнетателя приблизится к

нулевой, что у центробежных (радиальных) нагнетателей будет соот­

ветствовать наименьшей мощности. У осевых нагнетателей с падаю­ щей кривой мощности, наоборот, при отключении сети мощность достигает наименьшего значения, а при дросселирований — Наи­ большего.

Отсюда следует важное практическое правило, что центробеж­