9440

90

правления в отводах, коленах, тройниках, изменении скорости в диффузорах, конфузорах и т. п.).

Потери давления на преодоление местных сопротивлений определяются по формуле:

где åξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Коэффициент местного сопротивления показывает число динамических давлений, которые компенсируют потери давления на преодоление местных

Общая потеря давления в сети в последовательно расположенных участках сети составляет:

Поскольку все входящие в формулу величины, кроме v, для данной сети

Выражение (4.8) является уравнением квадратичной параболы 1 с верши- ной в начале координат (рис. 4.2). Такой вид имеет обычно характеристика се- ти, присоединенной к вентилятору, засасывающему воздух из атмосферы и по- дающему его в помещения, в которых давление также равно атмосферному.

Если кроме гидравлических потерь машине приходится преодолевать до- полнительное пьезометрическое давление, то вершина параболы, характери-

91

зующей потери в сети, расположится выше (при дополнительных потерях на нагнетании) или ниже (при дополнительных потерях на всасывании) начала ко- ординат (кривые 2 и 3 на рис. 4.2).

Тогда формула (4.8) примет вид:

Приведенные выше формулы действительны при турбулентном режиме движения потока в сети, когда Re ³ 2300. Лишь в некоторых сравнительно ред- ких случаях при значениях Re < 2300 наблюдается ламинарное течение. Потери на трение при

таком течении определяются по закону Пуазейля:

v, то в соответствии с формулой (4.10) при ламинарном режиме потери давления в сети пропорциональны рас- ходу:

и характеристика сети в этом случае будет иметь вид прямой, проходящей из начала координат (до расходов, соответствующих значениям Rе ≤ 2300).

Ламинарное движение может наблюдаться либо при малых значениях ско- ростей, либо при малых сечениях сети. В отопительно-вентиляционной практи-

92

ке приходится встречаться с таким движением потока (например, в системах

отопления потери в подводках к нагревательным приборам при диаметрах труб d у =15 и 10 мм могут соответствовать условиям ламинарного движения). В

вентиляции ламинарное движение потока наблюдается при малых скоростях в пластинчатых калориферах, пластинчатых воздухоохладителях, в пористых (гравийных, масляных кассетных, матерчатых) фильтрах. Поэтому во многих практических случаях характеристика сети лежит между линейной и квадра- тичной зависимостями и может быть выражена формулой:

где 1< n <2.

4.2. Способ наложения характеристик

Пользуясь характеристикой сети, можно определить условия работы на-

Если наложить характери-

стику сети на полную характеристику нагнетателя, включающую линии N-L

93

(мощности) и η−L (коэффициент полезного действия), то можно определить остальные параметры, характеризующие работу нагнетателя в данной сети: мощность N p ; η p . При определении мощности N p и η p необходимо на орди-

нате находить точки, соответствующие рабочим значениям Lp , как показано на

рисунке 4.3.

Способ наложения характеристик позволяет легко и наглядно выявлять различные изменения режима работы нагнетателя в сети при изменении ее ха- рактеристики.

В реальных условиях характеристика сети не является постоянной. В про- цессе эксплуатации вентиляционных, отопительных, теплофикационных и дру- гих сетей, теплогенерирующих установок могут наблюдаться изменения расхо- дов или потерь давлений вследствие отключения части сети, технологическим изменений расходов жидкости и других причин. Характеристика сети может измениться и в связи с ее реконструкцией.

4.3. Использование способа наложения характеристик радиальных нагнетателей при изменении характеристик сети

Случаи, когда характеристика сети не совпадает с расчетной или когда в процессе эксплуатации вентиляционной, отопительной или теплофикационной системы характеристика сети может изменяться, встречаются весьма часто и вызываются следующими причинами:

−неправильным расчетом сети (расчетом сети с запасом или же с недоуче- том потерь давления);

−отключением части сети (с заглушкой отключенных участков или с ос- тавлением их открытыми);

−утечкой или подсосом через неплотности сети;

−изменением температуры (плотности) перемещаемой среды;

−перемещением воздуха или воды с твердыми примесями.

94

Рассмотрим, как (в каком направлении) перечисленные причины меняют рабочие расходы, давления и мощности нагнетателя.

4.3.1. Изменение условий работы нагнетателя при неправильном

расчете сети В практике часты случаи, когда при расчете сети принимаются несколько

завышенные потери (в частности, увеличенные коэффициенты местных сопро- тивлений). Сеть в этом случае оказывается рассчитанной с запасом. Расчетная и действительная характеристики при этом будут различны, причем действитель- ная характеристика 2 окажется более пологой по сравнению с расчетной 1 (рис. 4.4, а). Неточность определения потерь давления в сети при любом расходе оп- ределяется разностью давлений при этом расходе (например, в точках А и А' ,

pош = p А − p А′).

Расчетный режим работы радиального нагнетателя соответствует точке

Рис. 4.4. Изменение условий работы радиальных нагнетателей при расчете с за- пасом: а − первый вариант; б − второй вариант; 1 − характеристика сети расчет-

ная; 2 − то же, действительная

95

Ар . Действительный режим характеризуется точкой Ад .

Сравнивая расчетный и действительный режимы работы нагнетателя в се- ти, можно установить следующее.

1.Действительная производительность нагнетателя окажется больше рас- четной Lд > Lр .

2.Давление (точка Ад ) в зависимости от особенностей изменения линии

р−L может оказаться ниже расчетного (точка Ар ), если пересечение характери-

стик нагнетателя и сети лежит на пологопадающем участке характеристики на- гнетателя (вариант а). Если точка Ар лежит на участок подъема линии харак-

теристики нагнетателя р−L (рис. 4.4, б), то с увеличением расхода одновремен- но увеличится и давление (точка Ад ).

3. Мощность, потребляемая радиальным нагнетателем, при этом всегда возрастает ( Nд > N р ).

Таким образом, при расчете сети с запасом имеется риск вызвать перегруз- ку электродвигателя, его перегрев и даже выход из строя.

Вторым случаем неправильного расчета сети является недоучет потерь давления в сети. Такой недоучет часто вызван неправильным принятием значе- ний коэффициентов местных сопротивлений, которые могут измениться даже в процессе монтажа сети. Иногда потери принимаются неверно из-за недоучета

влияния отдельных фасонных элементов сети друг на друга при их близком расположении.

Пример изменения условий работы нагнетателей при недоучете потерь давления в сети приведен на рисунке 4.5. Расчетный режим работы нагнетателя в сети определяется точкой Ар , а действительный режим − точкой Ад .

Сравнивая расчетный и действительный режимы работы нагнетателя в се- ти, можно отметить следующее.

1. Действительная производительность нагнетателя указывается меньше расчетной Lд < Lр .

97

Совершенно очевидно, что общее сопротивление сети в этом случае уменьша- ется и характеристика сети после отключения (рис. 4.6, а) смещается вправо.

Режим работы радиальной машины в этом случае изменится точно так же, как и при расчете сети с запасом. Производительность увеличится, т. е. изме- ненный расход окажется больше начального ( Lд > L р ), давление в зависимости

от расположения точек Ар и Ад на характеристике р − L нагнетателя может оказаться меньше или больше начального (на рисунке 4.6, а р р > рд ), а мощ-

ность, потребляемая нагнетателем, возрастет ( Nд > N р ).Поэтому отключение части сети без заглушки отключенных отводов возможно только тогда, когда электродвигатель установлен с достаточным запасом по мощности. Макси-

мальное из менение работы радиального нагнетателя соответствует полному отключению

сети. В этом случае потерь давления в сети не будет, и характеристика сети совпадет с линией динамического давления рд − L, так как потери динамиче-

ского давления на выход потока из выходного отверстия машины сохраняются. Режим работы будет характеризоваться рабочей точкой Аmax , в которой расход перемещаемого воздуха (или воды) окажете наибольшим ( Lmax ), дав-

ление, развиваемое машиной, будет наименьшим и равным динамическому давлению ( pmin = pд ), потребляемая мощность окажется наибольшей ( Nmax ).

Поэтому пуск машины при отключенной сети является нежелательным, т.к. электродвигатель вследствие повышенной нагрузки будет перегреваться, а в некоторых случаях может выйти из строя.

Иначе обстоит дело при отключении части сети с заглушкой отключенных учаcтков. Такое отключение часто называют дросселированием.

Увеличение потерь давления в сети ведет к смещению характеристики се- ти влево. Работа нагнетателя изменяется так же, как при недоучете потерь при расчете сети (рис. 4.6, б). Производительность нагнетателя при этом уменьша- ется ( Lд < L p ), уменьшается также и мощность ( Nд > N р ). Что касается давле-

98

ния, то оно может как увеличиваться, так и уменьшаться. В случае показанном на рисунке 4.6, б рд > р р .

Рис. 4.6. Изменение условий работы радиальных нагнетателей при отключении части сети: а − без заглушки отключенных участков; б − с заглушкой отключенных участков; 1 − характеристика сети до отключения; 2 − то же, после отключения

По мере увеличения сопротивления сети характеристика будет все больше смещаться влево. Предельным явится случай полностью перекрытой сети. То- гда характеристика сети совместится с осью ординат. Режим работы нагнетате- ля в этом случае определится точкой А, причем расход окажется нулевым

( LА=0), а мощность − минимальной ( Nmin ). Давление определится начальной точкой линии p − L нагнетателя при нулевом расходе (А).

Таким образом, при дросселировании сети можно не опасаться какой-либо перегрузки электродвигателя. Минимальное значение мощности при полно-

стью перекрытой сети является основанием для пуска центробежных машин при закрытой задвижке.

99

4.3.3. Изменение условий работы радиального нагнетателя при утечках или

подсосах через неплотности сети Утечки или подсосы являются причинами изменений характеристик сетей.

Если сети, присоединенные к насосам, практически герметичны и в них подсо- сы или утечки жидкости минимальны, то вентиляционные сети, как правило, негерметичны. Неплотности сети влекут за собой непроизводительный подсос воздуха во всасывающей линии нагнетателя и утечку воздуха на нагнетатель- ном участке.

р р > рд ).

Таким образом, негерметичность сети вызывает непроизводительные рас- ходы, и поэтому на тщательность выполнения стыков следует обращать весьма серьезное внимание.