Так называемая улитка для вентиляции не всегда может означать один и тот же вид принуждающего вентиляционного устройства — основные общие черты, это форма агрегата, но, отнюдь, не принцип работы и направления воздушного потока.

Нагнетательные приборы такого типа могут:

• кардинально отличаться по принципу устройства лопастей;
• а также могут быть приточного или вытяжного типа, то есть, направлять поток в противоположную сторону.

Вентиляционная «улитка»

Их обычно используют для твердотопливных котлов большого размера, производственных цехов и общественных зданий, но обо всём этом ниже, а в дополнение — видео в этой статье.

Механическая вентиляция

Примечание. Нагнетательные/отсасывающие агрегаты с электрическим двигателем, которые называют «улиткой» подходят не для любого вида вентиляции, так как могут направлять воздушный поток только в одну сторону.

Виды вентиляции

• Как вы видите на верхнем изображении, под словом «вентиляция» могут подразумеваться совершенно разные способы воздухообмена и о некоторых вы, возможно, даже не слышали, но мы вкратце рассмотрим только самые основные из них.
• Во-первых, существует всем известный вытяжной способ, когда тёплый или загрязнённый воздух удаляется с помещения.
• Во-вторых, есть приточный вариант и чаще всего это добавление свежего прохладного воздуха.
• В-третьих, это совмещение, то есть, приточно-вытяжной вариант.
• Указанные выше системы могут функционировать естественным образом, но также могут работать принудительно, при использовании осевых (аксиальных), радиальных (центробежных), диаметральных (тангенциальных) и диагональных вентиляторов. Помимо этого, вытяжка и приток воздуха могут осуществляться либо в общем, либо в местном режиме. То есть, воздуховод подводится к определённому месту назначения и выполняет функцию обдува или вытяжки.

Примеры

Примечание. Ниже мы рассмотрим несколько типов улиток, которые используются для .

BDRS 120-60 (Турция) — это вытяжная улитка радиального типа с весом 2,1кг, частотой 2325 об/мин, напряжением 220/230В/50Гц и максимально потребляемой мощностью 90Вт. При этом BDRS 120-60 в состоянии максимально перекачивать 380м 3 /мин воздуха с температурным диапазоном от -15⁰C до +40⁰C, имеет класс безопасности IP54.

Марка BDRS может иметь несколько типоразмеров, внешний роторный двигатель делается из оцинкованной стали и защищён сбоку хромированной решёткой, что предотвращает попадание сторонних элементов на крыльчатку.

Термостойкий приточно-вытяжной радиальный вентилятор Dundar CM 16.2H обычно используется для откачивания горячего воздуха из котлов, работающих на твёрдом топливе, хотя инструкция позволяет его также применять и для помещений разного назначения. Воздушный поток при транспортировке может иметь температуру от -30⁰C до +120⁰C, а саму улитку можно разворачивать на 0⁰ (горизонтальное положение), 90⁰, 180⁰ и 270⁰ (двигатель с правой стороны).

Модель CM 16.2H имеет скорость двигателя 2750 об/мин, напряжением 220/230В/50Гц и максимальное потребление мощности 460Вт. Агрегат весом 7,9кг способен перекачивать в максимальном объёме 1765м 3 /мин воздуха, уровень давления 780Па, имеет степень защиты IP54.

Различные модификации ВЕНТС ВЩУН могут использоваться для нужд и кондиционирования воздуха в помещениях разного назначения и имеют производительность транспортировки воздуха до 19000м 3 /час.

Такая центробежная улитка имеет спирально-поворотный корпус и крыльчатку, которая установлена на оси трёхфазного асинхронного двигателя. Корпус ВЩУН делается из стали, которая позже покрывается полимерами

Любая модификация подразумевает возможность поворота корпуса вправо или влево. Это позволяет присоединяться к действующим воздуховодам под любым углом, но при этом шаг между фиксируемым положением составляет 45⁰.

Также на разных моделях могут быть использованы либо двухтактные, либо четырёхтактные асинхронные двигатели с внешним расположением ротора, а его рабочее колесо в форме загнутых вперёд лопаток выполняется из оцинкованной стали. Подшипники качения увеличивают эксплуатационный ресурс агрегата, сбалансированные на заводе турбины значительно понижают шум, а уровень защиты составляет IP54.

Кроме того, для ВЩУН предусмотрена регулировка скорости своими руками с помощью автотрансформаторного регулятора, что очень удобно при:

• смене времён года;
• условий работы;
• помещения и так далее.

Кроме того, к автотрансформаторному устройству можно подключать сразу несколько агрегатов такого типа, но при этом в обязательном порядке должно соблюдаться главное условие — их общая мощность не должна превышать номинала трансформатора.

Указание параметра	ВЦУН
	140×74-0,25-2	140×74-0,37-2	160×74-0,55-2	160×74-0,75-2	180×74-0,56-4	180×74-1,1-2	200×93-0,55-4	200×93-1,1-2
Напряжение (В) при 50Гц	400	400	400	400	400	400	400	400
Мощность потребления (кВт)	0,25	0,37	0,55	0,75	0,55	1,1	0,55	1,1
Ток)А)	0,8	0,9	1,6	1,8	1,6	2,6	1,6	2,6
Расход воздуха максимум (м 3 /час)	450	710	750	1540	1030	1950	1615	1900
Скорость вращения)об/мин)	1350	2730	1360	2820	1360	2800	1360	2800
Уровень звука на расстоянии 3м (db)	60	65	62	68	64	70	67	73
Температура воздуха при транспортировке максимум t⁰C	60	60	60	60	60	60	60	60
Защита	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54

Вентиляторы улитки свое название получи по форме корпуса, которая напоминает панцирь этого моллюска. Сегодня этот вид оборудования применяется и в промышленности, и в жилищном строительстве в вентиляционных системах. Производители предлагают сегодня несколько моделей улиток для вентиляции. Но все они работают по одному и тому же принципу – центробежная сила, создаваемая вращением лопаток на роторе, захватывает воздух через входное отверстие виде улитки и выталкивает его через прямолинейное выходное отверстие, расположенное под 90° в другой плоскости к входному.

Общие данные о центробежных (радиальных) вентиляторах

Вентиляторы улитки имеют двойственное обозначение (маркировку): ВР и ВЦ, то есть, радиальный и центробежный. Первое говорит о том, что лопатки рабочего органа оборудования расположены радиально относительно своего ротора. Второе – это обозначение физического принципа работы прибора, то есть, процесс забора и перемещения воздушных масс происходит за счет центробежной силы.

Именно центробежные вентиляторы в системах вентиляции показали себя с положительной стороны за счет высокой эффективности отвода воздуха.

Принцип действия

Как уже было сказано, вентиляторы этой модификации работают на основе действия центробежной силы.

1. Лопатки, закрепленные на роторе устройства, вращаются с большой скоростью, создавая завихрения внутри корпуса.
2. Давление на входе падает, что становится причиной всасывания близ расположенного воздуха, который устремляется внутрь.
3. Под действием лопаток он отбрасывается к периферии пространства, где создается высокое давление.
4. Под его действием воздушный поток устремляется к выходному патрубку.

Так работают все центробежные модели, которые устанавливаются не только в системах вентиляции, но и дымоудаления. О последних надо сказать, что изготавливают их корпус из алюминиевого сплава или стали, покрытой жаростойкими материалами, а комплектуют взрывозащищенным электродвигателем.

Особенности конструкции

Как уже было сказано, основная особенность конструкции – улитка. Необходимо обозначить и форму лопаток. В вентиляторах этой марки применяют три их разновидности:

• с прямым наклоном,
• с наклоном назад,
• в виде крыла.

Первая позиция – это небольшие вентиляторы с большой мощностью и производительностью. То есть, они могут создавать условия, при которых другие модели требуют наличия большого корпуса. При этом они работают с низким уровнем шума. Вторая позиция – это экономный вариант, который потребляет на 20% электроэнергии меньше, чем другие позиции. Такие вентиляторы легко переносят нагрузки.

Что касается исполнения, которое относится к электродвигателю, то здесь также три позиции:

• ротор закреплен напрямую с валом двигателя через муфту и подшипники;
• через ременную передачу с помощью шкивов;
• крыльчатка насажена на вал электродвигателя.

И еще одна особенность – это места соединения вентилятора с воздуховодами вентиляционной системы. Входной патрубок имеет прямоугольную форму отверстия, выходной круглую.

Виды

Виды центробежных вентиляторов улиток – это три позиции, отличающиеся друг от друга мощностью. Этот параметр зависит от скорости вращения электродвигателя, а соответственно и ротора, а также от количества лопаток в конструкции устройства. Вот три вида:

1. Вентиляторы улитки низкого давления, параметр которых не превышает 100 кг/см². Чаще всего их используют в системах вентиляции многоквартирных домов. Устанавливают улитки на крышах.
2. Модели среднего давления – 100-300 кг/см². Устанавливаются в системах вентиляции промышленных объектов.
3. Разновидность высокого давления – 300-1200 кг/см². Это мощные вентиляторные установки, которые обычно включают в систему воздухоотвода лакокрасочных цехов, в производствах, где установлен пневмотранспорт, на складах с горюче-смазочными материалами и прочих помещениях.

Есть еще одно разделение вентиляторов улиток – по своему назначению. Это в первую очередь приборы общего назначения. Далее еще три позиции: взрывозащищенные, термостойкие и коррозионостойкие.

Ограничения в использовании

• с липкими взвесями с концентрацией более 10 мг/м³;
• с волокнистыми материалами в воздухе;
• со взрывоопасными включениями;
• с коррозионными частицами;
• и на складах, где хранится взрывчатка.

Во всех остальных случаях использовать улитки можно без ограничений. И еще один момент, регламентирующий условия их эксплуатации, это температурный режим, который нельзя нарушать: от -45С до +45С.

Популярные модели

В принципе, по-модельного разделения улиток не существует. Есть определенные марки, которые выпускаются всеми производителями. И делятся они в основном по прямому назначению. К примеру, вентилятор ВРП, где буква «П» обозначает, что это пылевая модель, которую используют в системах вентиляции и аспирации, для удаления воздуха с большой концентрацией пыли. То есть, это специфичная модель, которую надо использовать именно по прямому назначению. Конечно, этот прибор легко справится и с обычным воздухом, но он дороже стандартных ВР или ВЦ, потому что в его конструкции используется толстый металл для изготовления корпуса и лопаток, отсюда и более высокая мощность электродвигателя.

То же самое касается вентиляторов марки ВР ДУ, то есть, для дымоудаления. Изготавливают их из более качественных материалов с установкой взрывозащищенного двигателя. Отсюда и высокая их цена. Что касается других позиций, то ВР разделяется на виды, о которых было уже сказано, и в каждой группе есть свои модели со своими техническими характеристиками.

Как сделать своими руками

Вопрос, поставленный названием этого раздела, можно отнести к категории риторических. То есть, в принципе, сделать улитку своими руками можно, если владеть навыками жестянщика или сварщика. Потому что собирать прибор придется из листового металла. А в зависимости от мощности и производительности устройства металл будет разной толщины.

Плюс ко всему самостоятельно сделать лопатки и качественно прикрепить их к ротору – сложно. Потому что ротор будет вращаться с огромной скоростью, и если балансировка конструкции нарушена, то вентилятор разнесет на части в первые 20 секунд работы. Да и правильно подобрать электродвигатель надо с учетом мощности и скорости вращения, плюс грамотно провести подсоединение его к ротору вентилятора. Так что не пытайтесь ничего делать своими руками – это опасно для вашей же жизни.

В зависимости от размеров и производительности таких агрегатов будут зависеть и условия эксплуатации: помимо бытового использования, многие виды вентиляционной техники широко применяются и в промышленной сфере. Один из примеров такого оборудования – вытяжка улитка закругленной формы.

Радиальный центробежный вентилятор такого типа чаще всего устанавливается в производственных помещениях и используется для очистки воздуха от пыли, опилок, гари, песка и других промышленных отходов. Аналогичная система обработки воздуха может быть установлена и в многоэтажном доме, например, в вентиляционной шахте.

Давайте разберемся с принципом ее действия и рассмотрим основные стадии конструирования вытяжки улитки своими руками.

Особенности конструкции

Вытяжки-улитки отличаются по строению от стандартных вентиляторов с большими лопастями. Потоки воздуха в таком оборудовании перемещаются за счет центробежной силы, возникающей в результате вращения колеса с небольшими лопатками специальной формы. Скорость и мощность работы таких вытяжек может отличаться в зависимости от количества лопаток и параметров мотора .

Схема очистки воздуха в радиальных центробежных вытяжках достаточно проста: при попадании внутрь вытяжки воздух начинает всасываться в ротор, где начинает вращаться и подвергаться давлению, постепенно продвигаясь к выходу и очищаясь от посторонних элементов. Общая форма входного и выходного канала напоминает улитку – отсюда и название такой вытяжки.

Внимание! Конструкции такого типа полезны тем, что могут и всасывать воздух, и обеспечивать его отток.

Корпус вентиляционной системы такого типа изготавливается из прочных материалов, наподобие алюминия, латуни или стали. В продаже имеются и пластиковые конструкции, но они менее долговечны и редко работают с максимальной эффективностью.

Поскольку обработка воздуха может осуществляться при высоких температурах, корпус обрабатывается защитной краской, веществами, стойкими к химикатам, а также покрывается полимерами.

Вращательные механизмы в такой системе могут быть одинарными, а могут включать и два диска с лопатками нужных размеров. И радиальное, и круговое размещение лопастей обеспечивает высокую производительность прибора.

Совет: для лучшей очистки воздуха приобретайте вентиляторы, в которых лопатки имеют слегка загнутую, а не плоскую форму.

Несмотря на единую форму, такие вытяжки подходят для многих условий эксплуатации, так как отличаются и по ориентации на правую или левую сторону, и по общим размерам. В среднем диаметр основного корпуса такой вытяжки может составлять от 25 до 150 см .

Для удобства установки в промышленных целях многие конструкции такого типа создаются модульными, и для их соединения используются крепежные болты. Соответственно, вы сможете менять и угол наклона, и сами детали некоторых частей такой конструкции для большей эффективности работы: лучше предварительно просчитать все параметры со специалистами .

Поскольку улитки могут отличаться друг от друга, не стоит ориентироваться исключительно на размеры и показатели мощности. Ознакомьтесь с их разновидностями – и делайте выбор, полагаясь на будущие условия эксплуатации.

Виды оборудования

Прежде всего, вытяжки-улитки отличаются по показателям давления. Вентиляция может осуществляться в условиях:

• низкого давления – до 100 кг/м2;
• среднего – от 100 дл 300 кг/м2;
• высокого давления – более 300 кг/м2 (может достигать 1200 кг/м2).

Первый тип вытяжек подходит для использования и в промышленных, и в бытовых условиях. Как правило, такая техника достаточно компактна, поэтому может устанавливаться и без дополнительной помощи.

Внимание! Вытяжки с низким давлением достаточно для обеспечения качественного вентилирования воздуха в шахтах многоэтажных зданий.

Вентиляторы со средним давлением используются в промышленных целях. Такое оборудование легче выдерживает сложные условия эксплуатации, оно оборудовано в соответствии с основными пожарными и техническими требованиями на производстве.

Третий вариант используется не только в цехах, но и в лабораториях, складах, помещениях, где осуществляется покраска и т.д. Их можно устанавливать для обдува систем кондиционирования или рабочих станков, а также для нагнетания воздуха в котельных системах.

В зависимости от качества и степени износа конструкции выделяют общие вытяжки-улитки, термостойкие, коррозионностойкие системы, а также сверхпрочное оборудование, которое выдерживает даже взрывные реакции.

В большинстве случаев системы вентилирования воздуха в форме улитки применяются для удаления из помещения галечника, деревянной и металлической стружки, щепок и других остатков производства. Их монтаж должен осуществляться с учетом требований безопасности и охраны труда.

Как сделать своими руками

Одна из особенностей таких улиток – различный ценовой диапазон. Минимальная цена вытяжки улитки будет составлять около 3 тысяч, но такие приборы, как правило, не сильно мощные и весьма ограничены в размерах. Средняя цена качественного агрегата будет превышать 20 тысяч рублей.

Поэтому для бытовых нужд целесообразнее изготовить самодельную улитку для вытяжки. Стандартная конструкция такого корпуса будет состоять из двух частей: в одной зоне разместится двигатель, в другой – продувные лопасти .

Корпус для улитки можно приобрести в строительных магазинах. Если вы собрались изготавливать его собственноручно – заранее приобретите мотор и прочие детали, так как размеры придется подгонять. Корпус лучше изготовить из металлов (например, алюминия и стали). Пластик будет менее стойким к механическим повреждениям, а дерево быстро загорится в случае неисправностей.

Вентилятор в такой системе будет работать на большой скорости. Поэтому неправильное конструирование вытяжки может иметь плохие последствия. Проверьте качество и надежность не только самой основы и крепительных механизмов, но и двигателя, рабочего колеса и вентилятора.

Размеры вентилятора подбираются с учетом площади и степени загрязненности помещения. Промышленные образцы имеют большие размеры.

Важно! При монтаже двигателя внутрь короба такой вытяжки проследите, чтобы конструкция включала охлаждающие отверстия. Высокая температурная нагрузка на систему может привести к взрыву.

Особое внимание уделите выбору внутренних материалов. На работу вентилятора могут повлиять не только температуры, но и мощность потоков воздуха, количество мусора и пыли.

При всасывании воздуха с крупными примесями могут повредиться лопасти вращательного колеса. А для того, чтобы тщательно очистить воздух, агрегат должен работать на большой скорости и под высоким давлением – это создает дополнительную нагрузку на всю внутреннюю конструкцию. Поэтому лучше выбирать детали из прочных материалов, например, стали или алюминия .

• правильно выбирайте размер и мощность двигателя : учитывайте предельную нагрузку на конструкцию, а также необходимую скорость работы вытяжки;
• монтируя такую систему вертикально, тщательно проверьте надежность крепления вентилятора и колеса : при стремительных потоках воздуха они могут соскочить или изменить свое месторасположение;
• материалы, соседствующие с такой вытяжкой, должны быть огнеупорными , как и все детали, используемые при ее сборке;
• соблюдайте пропорции между отдельными зонами вытяжки : в стандартных моделях, предлагаемых в магазинах, учтено оптимальное соотношение длины и ширины конструкции;
• если вы не уверены в том, что собранная вытяжка безопасна – обратитесь к специалистам, которые проверят ее исправность .

Обратите внимание, что вытяжки-улитки редко используются в жилых комнатах . Во-первых, они занимают много места, а во-вторых, в помещениях наподобие кухни потоки загрязненного воздуха могут иметь разную направленность, поэтому лучше всего монтировать такую вытяжку в вентиляционной шахте, где концентрируется весь воздух, поступающий из квартиры.

Важную роль в жилых комнатах будет играть и дизайн таких конструкций, а он не отличается разнообразием и не всегда гармонирует с интерьером.

Совет: при размещении такой вытяжки в открытых условиях (на улице) убедитесь, что погодные условия не повлияют на ее функциональность.

Вентиляционные вытяжки-улитки можно использовать не только для очистки воздуха . В бытовых условиях они отлично справятся с отоплением помещения, а также повлияют на влажность в комнате .

Стоимость оборудования, предназначенного для бытовых и промышленных нужд, будет существенно отличаться, но, в любом случае, такие агрегаты имеют достаточную мощность для полноценной работы.

Пример конструирования вытяжки-улитки смотрите в прикрепленном видео.

Встроенный вентилятор, укрепленный на валу электрической машины, должен создавать напор, достаточный для того, чтобы обеспечить необходимый расход охлаждающей среды в каналах вен­тиляционной системы машины. Вентиляторы проектируются с уче­том особенностей конструктивного исполнения конкретного типа машины .

Ниже приводится упрощенный метод поверочного расчета встроенного вентилятора, основанный на данных серийных машин общего назначения. В таких машинах используют преимущественно центробежные вентиляторы с радиальными лопатками, рабочее колесо которых изменяет свое направление потока на радиальное.

Внешний диаметр вентиляторного колеса выбирают в соответствии с типом вентиляционной системы и конструкции машины. При аксиаль­ной вентиляции внешний диаметр рабочего колеса (рис. 7.7) выбирают максимально возможным.

Рис. 7.7. Колесо вентилятора

По выбранному внешнему диаметру вентилятора определяют окружную скорость, м/с:

. (7.49)

Максимальное значение КПД вентилятора приблизительно соответствует режиму, когда но­минальное давление вентилятора
,где
- давление, развиваемое вентилятором в режиме холостого хода, т. е. при закрытых отверстиях по внешнему диаметру, когда рас­ход воздуха равен нулю. Номинальное значение расхода приблизитель­но равно:

,

где
- расход вентилятора, м 3 /с, работающего в режиме коротко­го замыкания (по аналогии с электрической цепью), т. е. в открытом пространстве.

Из условия максимального КПД принимается

. (7.50)

Сечение на выходной кромке вентилятора, м 2 ,

, (7.51)

где 0,42 - номинальный КПД радиального вентилятора.

Ширина колеса вентилятора

, (7.52)

где 0,92 - коэффициент, учитывающий наличие вентиляционных ло­паток на поверхности вентиляционной решетки (поверхности ).

Внутренний диаметр колеса определяют из условия, что вентилятор работает при максимальном значении КПД, т. е. при
и
. Используя уравнения статического давле­ния, развиваемого вентилятором, Па, найдем давление, развиваемое вентилятором при холостом ходе:

, (7.53)

где = 0,6 для радиальных лопаток;
кг/м 3 - плотность воздуха.

Зная расход воздуха V , сопротивление вентиляционной системы и определив окружную скорость на внутренней кромке вентилятора :

, (7.54)

найдем внутренний диаметр колеса вентилятора, м:

. (7.55)

Во встроенных вентиляторах отношение
лежит в пределах 1,2…1,5.

Число лопаток вентилятора принимают :

. (7.56)

Для уменьшения вентиляционного шума рекомендуется выбирать число лопаток вентилятора таким, чтобы оно равнялось нечетному числу. При вытяжной вентиляции могут быть рекомендованы и числа зависимости от диаметра вентилятора: при
мм
, при
мм
, при
мм
, при
мм
.

Для вентиляторов асинхронных двигателей серии 4А рекомендуется выбирать число лопаток согласно табл. 7.6.

Таблица 7.6. Число лопаток вентилятора

Высота оси вращения, мм	Число лопаток при

Число лопаток вентиляторов машин постоянного тока выбирают ориентировочно:

. (7.57)

Значение округляют до ближайшего простого числа.

После расчета вентилятора необходимо уточнить результаты вентиляционного расчета.

Для определения действительного расхода воздуха и давления
и строят совмещенные характеристики вентилятора и вентиляционного тракта машины. Характеристика вентилятора может быть выражена с достаточной точностью уравнением

Характеристика вентиляционного тракта согласно (7.50)

. (7.59)

На рис. 7.8 представлены графи­ки, построенные по уравнениям (7.58) (кривая 1 ) и (7.59) (кривая 2 ). Координата точки пересечения этих характеристик определяется путем решения уравнений

(7.60)

Рис. 7.8. Характеристики вентилятора

Мощность, потребляемая вентилятором, Вт,

, (7.61)

где - энергетический КПД вентилятора, который может быть принят равным примерно

(7.62)

Вентиляционный расчет электрической машины при курсовом проектировании проводится по упрощенной методике. Более подробные расчеты отдельных видов исполнения машин приводятся в гл. 9-11.

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Кафедра промышленной теплоэнергетики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Тепловые двигатели и нагнетатели»

на тему: «Расчет центробежного дутьевого вентилятора консольного типа»

Студент Яков Д.В.

Группа ЭН-390901

Преподаватель Колпаков А.С.

Екатеринбург 2011

1. Исходные данные

Результаты расчета

Краткая характеристика центробежных вентиляторов

Аэродинамический расчет центробежного вентилятора

Механический расчет

Выбор привода вентилятора

Список литературы

1. Исходные данные

Таблица 1.

	Наименование		Ед. измер.
	Производительность вентилятора		тыс. м3/час
	Полное давление вентилятора
	Параметры газа на входе в агрегат:
	Абсолютное давление
	Температура
	Плотность
	Молекулярная масса газа
	Принятая исходная система коэффициентов:
	Коэффициенты потерь напора:
	На входе в рабочее колесо
	На лопатках рабочего колеса
	При повороте потока на рабочие лопатки
	коэффициенты изменения скорости:
	В спиральном отводе (кожухе)
	На входе в рабочее колесо

Рабочим телом во всех предлагаемых вариантах расчета центробежного вентилятора является воздух.

2. Результаты расчета

Таблица 2.

	Наименование		Ед. измер.
	Тип вентилятора	Консольного типа
	Гидравлический КПД
	Механический КПД
	Общий КПД
	Мощность на валу агрегата
	Число оборотов
	Геометрия проточной части агрегата:
	Диаметр просвета колеса на входе
	Диаметр входа на лопатки колеса
	Отношение диаметров просвета и входа
	Диаметр вала
	Диаметр колеса
	Отношение диаметров выхода и входа (модуль колеса)
	Ширина колеса на входе
	Ширина колеса на выходе
	Угол установки лопатки на входе
	Угол установки лопатки на выходе
	Число лопаток колеса
	Элементы треугольника скоростей на входе в рабочее колесо:
	Скорость входа в рабочее колесо
	Скорость входа газа на лопатки
	Окружная скорость
	Угол входа потока на лопатки колеса
	Элементы треугольника скоростей на выходе из рабочего колеса:
	Скорость выхода из рабочего колеса
	Окружная скорость
	Относительная скорость потока
	Закрутка потока
	Отношение скоростей C2r/U2
	Угол выхода потока из колеса
	Профилирование лопаток рабочего колеса дугой окружности
	Радиус окружности центров
	Радиус окружности профиля лопатки

. Краткая характеристика центробежных вентиляторов

Центробежные вентиляторы относятся к категории нагнетателей, отличающихся наибольшим разнообразием конструктивных типов. Колеса вентиляторов могут иметь лопатки загнутые как вперед, так и назад относительно направления вращения колеса. Достаточно распространены вентиляторы с радиальными лопатками.

При проектировании следует учитывать, что вентиляторы с лопатками назад более экономичны и менее шумны.

КПД вентилятора растет с увеличением быстроходности и для колес конической формы с лопатками назад может достигать значения ~0,9.

С учетом современных требований к энергосбережению при проектировании вентиляторных установок следует ориентироваться на конструкции вентиляторов, соответствующих отработанным аэродинамическим схемам Ц4-76, 0,55-40 и сходным с ними.

Компоновочные решения определяют КПД вентиляторной установки. При моноблочном исполнении (колесо на валу электропривода) КПД имеет максимальное значение. Использование в конструкции ходовой части (колесо на собственном валу в подшипниках) снижает КПД приблизительно на 2%. Клиноременная передача по сравнению с муфтой дополнительно снижает КПД еще минимум на 3%. Проектные решения зависят от давления вентиляторов и их быстроходности.

По развиваемому избыточному давлению воздушные вентиляторы общего назначения делятся на следующие группы:

Вентиляторы высокого давления (до 1 кПа);

Вентиляторы среднего давления (1¸3 кПа);

Вентиляторы низкого давления (3¸12 кПа).

Некоторые специализированные вентиляторы высокого давления могут развивать давление до 20 кПа.

По быстроходности (удельному числу оборотов) вентиляторы общего назначения подразделяют на следующие категории:

Быстроходные вентиляторы (11<n s <30);

Вентиляторы средней быстроходности (30<n s <60);

Быстроходные вентиляторы (60<n s <80).

Конструктивные решения зависят от требуемой проектным заданием подачи. При больших подачах вентиляторы имеют колеса двустороннего всасывания.

Предлагаемый расчет относится к категории конструктивных и выполняется методом последовательных приближений.

Коэффициенты местных сопротивлений проточной части, коэффициенты изменения скорости и соотношения линейных размеров задаются в зависимости от проектного давления вентилятора с последующей проверкой. Критерием правильности выбора является соответствие расчетного давления вентилятора заданному значению.

4. Аэродинамический расчет центробежного вентилятора

Для расчета задаются:

Отношением диаметров рабочего колеса

.

Отношением диаметров рабочего колеса на выходе и на входе газа:

.

Меньшие значения выбираются для вентиляторов высокого давления.

Коэффициентами потерь напора:

а) на входе в рабочее колесо:

б) на лопатках рабочего колеса:

в) при повороте потока на рабочие лопатки:

;

г) в спиральном отводе (кожухе):

Меньшие значения x вх, x лоп, x пов, x к соответствуют вентиляторам низкого давления.

Выбираются коэффициенты изменения скорости:

а) в спиральном отводе (кожухе)

б) на входе в рабочее колесо

;

в) в рабочих каналах

.

.

Из условия минимума потерь давления в вентиляторе определяется коэффициент R в:

.

Находится угол потока на входе в рабочее колесо:

, град.

Вычисляется отношение скоростей

.

Определяется коэффициент теоретического напора из условия максимума гидравлического коэффициента полезного действия вентилятора:

.

Находится значение гидравлического к.п.д. вентилятора:

.

11. Определяется угол выхода потока из рабочего колеса, при оптимальном значении h Г:

, град.

Необходимая окружная скорость колеса на выходе газа:

, м/с.

где r [кг/м 3 ] - плотность воздуха при условиях всасывания.

Определяется необходимое число оборотов рабочего колеса при наличии плавного входа газа в рабочее колесо

, об/мин.

Здесь m 0 =0,9¸1,0 - коэффициент заполнения сечения активным потоком. В первом приближении он может быть принят равным 1,0.

Рабочее число оборотов приводного двигателя принимается из ряда значений частот, характерных для электроприводов вентиляторов: 2900; 1450; 960; 725.

Наружный диаметр рабочего колеса:

, мм.

Входной диаметр рабочего колеса:

, мм.

Если действительное отношение диаметров рабочего колеса близко к принятому ранее, то уточнения в расчет не вносятся. Если значение получается больше 1м, то следует рассчитывать вентилятор с двухсторонним всасыванием. В этом случае в формулы следует подставлять половинную подачу 0,5Q .

Элементы треугольника скоростей при входе газа на рабочие лопатки

16. Находится окружную скорость колеса на входе газа

, м/с.

Скорость газа на входе в рабочее колесо:

, м/с.

Скорость С 0 не должна превышать 50 м/с.

Скорость газа перед лопатками рабочего колеса:

, м/с.

Радиальная проекция скорости газа при входе на лопатки рабочего колеса:

М/с.

Проекция входной скорости потока на направление окружной скорости принимается равной нулю для обеспечения максимума напора:

С 1u = 0.

Поскольку С 1r = 0, то a 1 = 90 0 , то есть вход газа на рабочие лопатки радиальный.

Относительная скорость входа газа на рабочие лопатки:

w 1 =, м/с.

По рассчитанным значениям С 1 , U 1 , w 1 , a 1 , b 1 строится треугольник скоростей при входе газа на рабочие лопатки. При правильном подсчете скоростей и углов треугольник должен замкнуться.

Элементы треугольника скоростей при выходе газа с рабочих лопаток

22. Радиальная проекция скорости потока за рабочим колесом:

, м/с.

Проекция абсолютной скорости выхода газа на направление окружной скорости на ободе рабочего колеса:

Абсолютная скорость газа за рабочим колесом:

, м/с.

Относительная скорость выхода газа с рабочих лопаток:

По полученным значениям С 2 , С 2u ,U 2 , w 2 , b 2 строится треугольник скоростей при выходе газа из рабочего колеса. При правильном расчете скоростей и углов треугольник скоростей должен также замкнуться.

По уравнению Эйлера производится проверка давления, создаваемого вентилятором:

Па.

Расчетное давление должно совпадать с проектным значением.

Ширина лопаток на входе газа в рабочее колесо:

, мм,

здесь: a УТ = 0,02¸0,03 -коэффициент утечек газа через зазор между колесом и входным патрубком; m u1 = 0,9¸1,0 - коэффициент заполнения входного сечения рабочих каналов активным потоком.

Ширина лопаток на выходе газа из рабочего колеса:

, мм,

где m u2 = 0.9¸1.0 - коэффициент заполнения активным потоком выходного сечения рабочих каналов.

Определение углов установки и числа лопаток рабочего колеса

29. Угол установки лопатки на входе потока в колесо:

, град,

где i - угол атаки, оптимальные значения которого лежат в пределах -3¸+5 0 .

Угол установки лопатки на выходе газа из рабочего колеса:

, град,

Средний установочный угол лопатки:

, град.

Число рабочих лопаток:

Округляем число лопаток до целого четного числа.

Уточняется принятый ранее угол отставания потока по формуле:

,

где k = 1,5¸2,0 при загнутых назад лопатках;

k = 3,0 при радиальных лопатках;

k = 3,0¸4,0 при загнутых вперед лопатках;

b 2л =;

s =b 2л -b 2 =2

Уточненное значение угла s должно быть близким к предварительно заданному значению. В противном случае следует задаться новым значением σ .

Определение мощности на валу вентилятора

34. Полный КПД вентилятора: 78.80

,

где h мех = 0,9¸0,98 - механический к.п.д. вентилятора;

0,02 -величина утечек газа;

a д = 0,02 - коэффициент потери мощности на трение рабочего колеса о газ (дисковое трение).

Необходимая мощность на валу двигателя:

=25,35 кВт.

Профилирование лопаток рабочего колеса

Наиболее часто применяются лопатки, очерченные по дуге окружности.

Радиус лопаток колеса:

, м.

Радиус центров находим по формуле:

ц =, м.

Построение профиля лопаток может быть выполнено также в соответствии с рис. 3.

Рис. 3. Профилирование лопаток рабочего колеса вентилятора

Расчет и профилирование спирального отвода

У центробежного вентилятора отвод (улитка) имеет постоянную ширину B , существенно превышающую ширину рабочего колеса.

Ширину улитки выбирают конструктивно:

В »2b 1 =526 мм.

Очертания отвода чаще всего соответствуют логарифмической спирали. Ее построение выполняется приближенно по правилу конструкторского квадрата. При этом сторона квадрата a в четыре раза меньше раскрытия спирального корпуса A .

39. Величину А определяем из соотношения:

, м.

где средняя скорость газа на выходе из улитки С а находится из соотношения:

С а =(0,6¸0,75)*С 2u =33,88 м/с.

а = А /4 =79,5 мм.

Определим радиусы дуг окружностей, образующих спираль. Исходной окружностью для образования спирали улитки является окружность радиуса:

, мм.

Радиусы раскрытия улитки R 1 , R 2 , R 3 , R 4 находим по формулам:

1 = R Н +=679,5+79,5/2=719,25 мм;

R 2 = R 1 + а =798,75 мм;

R 3 = R 2 + a =878,25 мм; 4 = R 3 + а =957,75 мм.

Построение улитки выполняется в соответствии с рис. 4.

Рис. 4. Профилирование улитки вентилятора по методу конструкторского квадрата

Вблизи рабочего колеса отвод переходит в так называемый язык, разделяющий потоки и уменьшающий перетечки внутри отвода. Часть отвода, ограниченную языком, называют выходной частью корпуса вентилятора. Длина выходного отверстия C определяет площадь выходного отверстия вентилятора. Выходная часть вентилятора является продолжением отвода и выполняет функции криволинейного диффузора и напорного патрубка.

Положение колеса в спиральном отводе задают, исходя из минимума гидравлических потерь. Для уменьшения потерь от дискового трения колесо смещено к задней стенке отвода. Зазор между основным диском колеса и задней стенкой отвода (со стороны привода) с одной стороны, и колесом и языком с другой, определяется аэродинамической схемой вентилятора. Так, например, для схемы Ц4-70 они составляют соответственно 4 и 6,25%.

Профилирование всасывающего патрубка

Оптимальная форма всасывающего патрубка соответствует суживающимся сечениям по ходу газа. Сужение потока увеличивает его равномерность и способствует ускорению при входе на лопатки рабочего колеса, что уменьшает потери от удара потока о кромки лопаток. Лучшими показателями обладает плавный конфузор. Сопряжение конфузора с колесом должно обеспечивать минимум протечек газа с нагнетания на всос. Величина протечек определяется зазором между выходной частью конфузора и входом в колесо. С этой точки зрения зазор должен быть минимален, его реальное значение должно зависеть только от величины возможных радиальных биений ротора. Так, для аэродинамической схемы Ц4-70 размер зазора составляет 1% от наружного диаметра колеса.

Лучшими показателями обладает плавный конфузор. Однако в большинстве случаев оказывается достаточно обычного прямого конфузора. Входной диаметр конфузора должен быть больше диаметра всасывающего отверстия колеса в 1,3¸2,0 раза.

. Механический расчет

вентилятор лопатка колесо привод

1. Проверочный расчет лопаток рабочего колеса на прочность

При работе вентилятора лопатки несут три вида нагрузок:

· центробежные силы собственной массы;

· разность давлений перемещаемой среды на рабочую и тыльную стороны лопатки;

· реакция деформирующихся основного и покрывного дисков.

На практике нагрузки второго и третьего видов не учитывают, потому что эти нагрузки значительно меньше нагрузок от центробежных сил.

При расчете лопатку рассматривают как балку, работающую на изгиб. Ориентировочно изгибающее напряжение в лопатке можно подсчитать по формуле:

s ил == 779 кг/см 2 ,

где R 1 и b 1 - радиус колеса на всосе и толщина лопатки соответственно, мм .

Проверочный расчет на прочность основного диска рабочего колеса

При проектировании рабочих колес толщины дисков назначаются конструктором с последующей проверкой напряжений расчетом.

Для колес одностороннего всасывания максимальное значение тангенциального напряжения можно проверить по формуле:

s τ = кг/см 2

где G л - суммарная масса лопаток, кг ;

δ / - толщина диска, мм ;

n 0 - число оборотов, об/мин .

л ==110 кг ,

где ρ = 7850 кг/м 3 .

Коэффициенты k 1 и k 2 определяются по номограмме (Рис. 5).

Рис. 5. Номограмма для определения коэффициентов k 1 и k 2

Полученное напряжение не должно превышать предел текучести для стали [s τ ] = 2400 кг/см 2 .

6. Выбор привода вентилятора

Для привода вентиляторов консольного типа преимущественно используются асинхронные электродвигатели серии 4А и их аналоги других серий. Для выбора электродвигателя руководствуются частотой вращения вентилятора и его мощностью. При этом требуется учесть необходимость запаса по мощности во избежание выхода двигателя из строя при запуске, когда возникают большие пусковые токи. Коэффициент запаса вентиляторов общего назначения =1,05¸1,2 выбирается, исходя из величины мощности вентилятора. Большие значения коэффициента соответствуют меньшим значениям мощности.

Для дутьевых вентиляторов мощность привода выбирается с учетом коэффициентов запаса по давлению k д =1,15 и подаче k п =1,1. Запас по мощности двигателя k N =1,05.

Выбор электродвигателей производится по каталогам и справочникам . Выбираем электродвигатель АИР180М4 с частотой вращения 1500 об/мин и мощностью 30 кВт.

Заводское обозначение	Тип эл./двигателя	Установл. мощность двиг. кВт	Потр. мощность кВт	Подача тыс. м3/ч	Давл. даПа	Габариты (LхВхН), мм
ВДН10-1500 об/мин

7. Список литературы

1. Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы. Аэродинамические схемы и характеристики: Справочник. М.: Машиностроение, 1980. 176 с.

Вахвахов Г.Г. Энергосбережение и надежность вентиляторных установок. М.: Стройиздат, 1989. 176 с.

Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод). / Под ред. С.И. Мочана. Л.: Энергия, 1977. 256 с.

Тягодутьевые машины: Каталог. «Сибэнергомаш». 2005.

Алиев Электротехнический справочник