Введение
Вентиляторы применяются во всех отраслях народного хозяйства. Вентиляторами называют воздуходувные машины, предназначенные для подачи воздуха при потерях давления в воздухопроводах, не превышающих 1500 кг/м2. При эксплуатации вентиляторов в различных отраслях промышленности потреблялось до 8% всей вырабатываемой электроэнергии. Поэтому повышение экономичности их эксплуатации имеет важное значение. Достигается повышением к.п.д. самих вентиляторов и, главное, повышением эксплуатационного к.п.д., обусловленного надлежащим взаимодействием вентилятора с приводящим его в движение двигателем и с обслуживаемой сетью. Эта совокупность совместно действующих вентилятора и двигателя и сети представляет собой вентиляторную установку. Помимо правильной эксплуатации вентиляторной установки, очевидно, должны быть обеспечены надлежащие расчет, монтаж и наладка.
Наиболее широко вентиляторные установки используются для вентиляции, аспирации, пневмоуборки, воздушного отопления в промышленных, общественных и жилых зданиях (вентиляционные вентиляторные установки), для тяги и дутья в котельных установках, для проветривания рудников и шахт (рудничные вентиляторные установки), а также для обслуживания множества технологических процессов. Люди еще в давние времена применяли воздуходувные устройства в виде опахал и мехов для проветривания помещений и раздувания огня.
Устройство вентиляторов
Центробежный вентилятор представляет собой расположенное в спиральном кожухе лопаточное колесо, при вращении которого воздух, поступающий через входное отверстие, попадает в каналы между лопатками колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается спиральным кожухом и направляется в его выпускное отверстие. Центробежные вентиляторы стоят из трех основных элементов: колеса с лопатками (иногда называемого ротором турбиной), спирального кожуха и станина. Литые или точеные ступицы, предназначенные для насаживания колес на валы, приклепывают, крепят болтами или приваривают к задним дискам. К дискам в свою очередь приклепывают лопатки, которые для этой пыли отбортовывают или снабжают уголками [1].
Лопатки обычно укрепляют между передним и задним дисками. Вентиляторы специального назначения, например пылевые, выполняют с консольным расположением лопаток без переднего диска, а в некоторых случаях и без заднего диска (открытое колесо). Колеса чаще всего склепывают из листового металла, но встречаются и литые колеса. При изготовлении колес для дымососов широко применяется сварка, так же весьма легкие и дешевые колеса изготовляют штамповкой. Для этой цели в полосе листовой стали делают высечки, отгибаемые затем в виде лопаток, после чего полосу свертывают по окружности и укрепляют между дисками. Получили распространение также колеса, лопатки которых крепятся к дискам посредством оставляемых при штамповке шипов. Их вставляют в предусмотренные для них отверстия и отгибают или расклепывают. Таким путем обеспечивается большая точность сборки, а в связи с этим и устойчивость аэродинамических качеств. Широкие колеса в целях большой прочности иногда снабжают тягами, соединяющими передние кольца со ступицами. Зазор между колесом и входным патрубком кожуха не должен превышать 1 % от диаметра колеса. Односторонние вентиляторы должны выполняться по схемам 1,2,3,4,5,6; двухсторонние – по схеме 7 (рис 1) [3].
Рисунок 1 Конструктивное исполнение центробежных вентиляторов
Влияние зазора увеличивается с уменьшением быстроходности, так как даже при небольшом количестве протекающего через него воздуха, доля последнего в общем количестве засасываемого воздуха становится значительной.
Положение кожуха принято обозначать литерами (рис. 2). Кожух с расположением выходного отверстия вверх обозначается литерой - В, вниз — Н. вправо — П., влево — Л. Возможны промежуточные положения (под углом к горизонту в 45°): ВЛ, ВП, НЛ и НП. Кроме того, следует указать и направление вращения (правое и левое).
Рисунок 2 Положения кожухов вентилятора по ГОСТ 5976-51
Классификация вентиляторов
По принципу действия вентиляторы разделяют на центробежные и осевые в тех и других давление создается в результате закручивания и сжатия воздуха вращающимся колесом. Центробежные и осевые вентиляторы, равно как и всякие другие лопаточные машины, весьма удобно классифицировать по значению критерия быстроходности, иначе называемого удельным числом оборотов. Критерий быстроходности определяется в зависимости от производительности и давления при оптимальном режиме работы (максимальном к. п. д.), числа оборотов и плотности воздуха [1].
Центробежные вентиляторы подразделяются на вентиляторы:
-низкого давления (р>100 кг/м2) (р >1 кПа)
-среднего давления (р<300 кг/м2) (р < 3 кПа)
-высокого давления (р=300 кг/м2) (р =3 кПа)
Недостаточно определять тип вентилятора по одному давлению без указания производительности. Например, вентилятор высокого давления при уменьшении числа оборотов может создавать среднее, и даже низкое давление. Поскольку наибольшее число оборотов и соответственно наибольшее давление определяются прочностью колеса. За последнее время начинают получать применение вентиляторы, расположенные непосредственно на кровле, для свободного отсасывания или нагнетания воздуха - крышные вентиляторы для обеспечения широких пределов производительности вентиляторы проектируют сериями, состоящими из нескольких разных по размерам, но обычно теоретически подобных номеров. Номер вентилятора чаще всего определяется наружным диаметром колеса, измеренным в дециметрах. Прежде широкое распространение имели центробежные вентиляторы низкого давления Сирокко, (ГОСТ 90033-40) с большим числом (48—64) широких, загнутых вперед и коротких в радиальном направлении лопаток. Специальные кожухи этих вентиляторов отличаются большой шириной. Отношение диаметра входного отверстия к диаметру колеса также велико. Центробежные вентиляторы среднего давления Сирокко (ГОСТ 649-41) отличаются от описанных выше относительно меньшими диаметрами входных отверстий. Их колеса имеют меньшее число лопаток (24) трапециевидной формы, что обеспечивает большую жесткость конструкции. Лопатки крепят к переднему и заднему дискам. Центробежные вентиляторы среднего давления можно применять при давлениях до 300 кг/м2в качестве дымососов, для отсасывания запыленного воздуха и для других целей. Разработанная заводом Сирокко серия центробежных вентиляторов высокого давления отличается очень узкими кожухами и относительно малыми размерами входных и выходных отверстий. Вентиляторы имеют 12 сравнительно узких и длинных лопаток, загнутых вперед и скрепленных диском. Окружные скорости более допускаются до 100—120 м/с. Эти вентиляторы можно применять для относительно малых подач при давлениях до 1500 кг/м2. Они имеют достаточно высокий к. п. д. Центробежные вентиляторы высокого давления применяются в качестве воздуходувок, для установок нагнетательного пневматического транспорта и др. Позднее были разработаны и внедрены в серийное производство вентиляторы ВРН, ВРС (низкого и среднего давления) (рис 2), ЭВР (специально предназначенные для непосредственного соединения с электродвигателями, Ц9-55 (или, как они иногда обозначались, ЦВ-55-38), а также вентиляторы ЦАГИ-СТ, Ц6-46 (видоизмененные пылевые вентиляторы ЦАГИ), Ц7-40 и некоторые другие типы.