9440

80

Общие характеристики. Общая универсальная характеристика строится для всей серии нагнетателей, относящихся к данному типу. Из известных об- щих характеристик рассмотрим только две, как получившие наибольшее рас- пространение.

Рис. 3.8. Индивидуальная аэродинамическая характеристика ра- диального вентилятора, построенная в логарифмическом масштабе

Совмещенная характеристика (рис. 3.9) представляет собой график, на

котором совмещены области эффективной работы всех нагнетателей данной серии. Пользование такой характеристикой очень удобно, так как она позволяет быстро выбрать из нескольких нагнетателей тот, который обеспечивает задан- ные параметры и является самым экономичным. В последнее время для венти- ляторов находят распространение совмещенные характеристики, выполненные в виде сводных диаграмм рабочих участков, полученные наложением на основ-

81

ную координатную сетку L = const и р = const дополнительной сетки линий D = const и n = const (рис. 3.10).

Безразмерные (отвлеченные) характеристики предназначены для сравне-

ния аэродинамический качеств вентиляторов разных типов. Их получают в ре- зультат аэродинами-

ческих испытаний модели вентилятора и промышленного образца. Строят эти

характеристики в координатах, где по

осям абсцисс и ор-

Рис. 3.9. Совмещенная характеристика вентиляторов

Рис. 3.10. Диаграмма для выбора размера и частоты вращения радиального вентилятора Ц4-70

динат отложены не конкретные значения подачи, давления и мощности, а их безразмерные аэродинамические параметры.

82

Вентиляторы имеют следующие безразмерные аэродинамические пара- метры:

− коэффициент подачи

ϕ= 4LπD22u2 ;

−коэффициенты полного, статического и динамического давлений

− коэффициент мощности

λ = 20000,25 ρu23 D22 .

Тогда полный и статический кпд равны:

η = ϕψ / λ ; ηст = ϕψ ст / λ .

Коэффициенты подачи, давления и мощности определяют безразмерные аэродинамические характеристики вентиляторов, относящихся к одному типу, но с разными размерами, частотой вращения и плотностью перемещаемой сре- ды. На рисунке 3.11 для примера приведена безразмерная характеристика ради- ального вентилятора Ц4-70.

Обычно при проекти-

ровании систем вентиляции и кондиционирования воз- духа с такими характери-

стиками не приходится иметь дело, т. к. выбор вен-

тиляторов проводится из серийно выпускаемых, на которые имеются разрабо-

танные индивидуальные характеристики. Однако в

Рис. 3.11. Безразмерная аэродинамическая ха- случае, когда возникает не-

83

несерийного вентилятора, индивидуальную характеристику для него можно получить с помощью безразмерной.

Характеристики при разных числах оборотов. Для удобства подбора ма- шин широкое применение нашли характеристики, построенные для одного оп- ределенного типоразмера машины, охватывающие различные режимы ее рабо- ты, т. е. соответствующие различным числам оборотов.

3.6. Удельное число оборотов (быстроходность)

Под быстроходностью подразумевается частота вращения в минуту, при котором колесо вентилятора определенного типа подает 1 м3 / с воздуха при заданном давлении и оптимальном кпд.

В известной степени быстроходность определяется конструкцией вентиля- тора и, в частности, отношением площади выходного отверстия Fвых к квадра-

ту диаметра колеса D22 или же отношением динамического давления pд к пол-

ному р.

Чем больше отношение Fвых и D22 , тем больше и объем перемещаемого воздуха, соответствующего определенной окружной скорости. При небольшом диаметре колеса приходится увеличивать число оборотов, необходимое для достижения заданного давления, в связи с чем быстроходность возрастает.

В конечном виде формула для определения быстроходности вентиляторов

В формуле (3.16) давление р, кг/м2 , определяется для жидкости с удель-

ным весом γ =1,2 кг/м3.

Легко проверить, что удельное число оборотов не зависит от плотности жидкости, действительного числа оборотов и размеров машины.

Удельное число оборотов некоторых вентиляторов приведено в таблице 3.1.

84

Чем больше развиваемое вентилятором давление, тем меньше удельное число оборотов. Практически наименьшая быстроходность для одноступенча- тых вентиляторов равна 10. Меньшей быстроходностью обладают только ма- шины с несколькими (двумя или более) ступенями.

Несколько иными соображениями руководствуются при определении удельного числа оборотов (быстроходности) насосов. Для них быстроходность характеризует частоту вращения насоса определенного типа, который, работая на воде, развивает теоретический напор 1 м при затрате мощности 1 л. с. (75 кгм/с) и при кпд, равном 1.

Пользуясь формулами пересчета, можно получить значение коэффициента быстроходности для насосов в следующем виде:

где H − напор, развиваемый при числе оборотов n.

Значения быстроходности для насосов некоторых типов приведены в таб- лице 3.2.

85

86

Контрольные вопросы по главе 3

1.Характеристики радиальных вентиляторов.

2.Характеристики осевых и диаметральных вентиляторов.

3.Пересчет характеристик по числу оборотов.

4.Пересчет характеристик по размерам машин.

5.Пересчет характеристик по удельному весу (плотности).

6.Пересчет характеристик по нескольким параметрам одновременно.

7.Универсальные характеристики лопастных нагнетателей.

8.Совмещенные характеристики лопастных нагнетателей.

9.Удельное число оборотов (быстроходность) вентиляторов и насосов.

87

ГЛАВА 4. РАБОТА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИН В СЕТИ

4.1. Основные положения

Гидравлические машины предназначены для перемещения жидкости по сети трубопроводов, а в некоторых случаях и для создания заданного статиче- ского давления (например, при перекачке жидкости из одной емкости в другую, расположенную на более высоком уровне). Такие машины, как вентиляторы, обычно перемещают воздух из атмосферы в помещение, где практически такое же давление.

Сетью называется система трубопроводов, присоединенная к гидрав- лической машине. Сеть может быть простой в виде одного трубопровода, каж- дый участок которого пропускает одно и то же количество жидкости, и слож- ной, на разных участках которой движется различное количество жидкости.

Рис. 4.1. Схема распределения давлений в сети, присоединенной к

вентилятору

Рассмотрим изменение давлений в воздуховодах, присоединенных к вен- тилятору. График изменения полного рп , статического рст и динамического

рд давлений в сети представлен на рисунке 4.1. При анализе динамики давле-

ний в воздуховодах еще раз напомним формулу Д. Бернулли:

88

рп = рд + рст + р

Сеть, присоединенную к отдельному вентилятору по направлению движе-

ния воздуха, разделяют на две основные части: всасывающую − до вентилятора и нагнетательную − после вентилятора. Если начало и конец сети находятся в окружающей атмосфере, избыточное давление которой принято за нуль, то полное давление по всей длине всасывания ниже нуля (отрицательное), а в на- гнетательной части сети выше ноля (положительное).

В начале сети полное давление равно нулю, а в конце (на выходе из возду- ховода) равно динамическому давлению рд , так как статическое pст = 0.

Статическое давление на линии всасывания всегда отрицательно, причем по абсолютная величине оно больше, чем полное ( рст > рп ). Статическое

давление на нагнетании меньше полного на величину динамического давления

( pст = pп − pд ).

Полное давление, развиваемое вентилятором pв , определяется потерями давления в сети pc и равно разности полных давлений на участках нагнетания и всасывания:

Численно эта величина равна сумме полного давления на нагнетании и полного давлений на всасывании:

Аналогичным образом распределяются давления в сети, присоединенной к насосу, если последний работает в “затопленном” состоянии, т. е. в условиях, когда давление окружающей атмосферы не может влиять на работу насоса, так как начальные уровни жидкости перед всасывающей сетью и после насоса оди- наковы. В «затопленных» условиях работают, например, циркуляционные на- сосы в системах отопления. Однако весьма часты случаи, когда насос преодо- левает не только сопротивление присоединенной к нему сети, но и давление, необходимое для подъема жидкости на определенную заданную (пьезометри-

89

ческую) высоту. Последняя представляет собой сумму пьезометрических высот всасывания H вс , м, и нагнетания H н , м. Давление, которое должен развивать насос, кг/м2 , составляет соответственно:

-на всасывании pвс = Hвсγ ;

-на нагнетании pн = Hнγ .

Полное давление, развиваемое насосом, определяется как сумма потерь давления на преодоление сопротивлений в сети и на преодоление пьезометри- ческой высоты:

Характеристикой сети называется зависимость между полными потерями давления в сети и расходом. Эта зависимость может быть определена аналити- ческим путем или выражена графически.

Потери давления в сети складываются из потерь давления на преодоление сил трения и потерь давления в местных сопротивлениях.

Сопротивление трению, как известно из курса гидравлики, определяется по формуле:

где λ - коэффициент сопротивления трения, зависящий от скорости, размеров трубопровода и степени его шероховатости;

lи d - длина и диаметр трубопровода, м;

v- скорость, м/c.

Если принять длину участка равной одному диаметру трубопровода, т. е. l = d, то, рассматривая физический смысл коэффициента трения λ, можно от-

метить, что величина λ показывает число динамических давлений, затрачивае- мых на преодоление сил трения в трубопроводе, длина которого равна одному диаметру (калибру).

Местные сопротивления возникают во всех случаях нарушения прямоли- нейного и равномерного движения жидкости (например, при изменении на-