Расчетные данные:
Производительность по воздуху Q, м 3/ч, м 3/с, | Плотность воздуха , | Диаметр колеса, ,м | Частота вращения вала , | Давление развиваемое при н.у. р, кг/м2/γ (кг/м3) | |
0,95 | 2720/0,756 | 0,120 | 0,46 | 280/1,2 |
Расчет ведут в такой последовательности:
1. Диаметр входного отверстия вентилятора (см.рис 1.1.) определяют по формуле:
(1)
где с – геометрический коэффициент, с =3,5 4,5
Указанная формула выведена ЦАГИ и основана на предложении, что наименьшие потери давления в каналах колеса полученной при минимальном значении оптимальной скорости на входе.
Рис 1.1
2.Скорость входа в вентилятор равна:
(2)
3.Диаметр входа по конструктивным соображениям принимается:
(3)
4.Ширина колеса на входе определяется на основании следующих соображений
Если исходить из сохранения скорости на повороте () и допустить,
что площадь живого сечения потока равна цилиндрической поверхности то получим:
(4)
а так как , то
= (5)
В действительности же в связи с тем, что отрыв потока на повороте практически неизбежен, ширину колеса принимают с запасом:
=1,25·0,055=0,06875 м (6)
где К .При лопатках замкнутых назад и радиальных, К=1,05 1,25.При лопатках, замкнутых вперед, К=1,20 2,5,причем запас тем больше, чем больше отношение .
У центробежных вентиляторов колеса изготавливаются равной ширины
или полуконическими .При полуконических колесах обеспечивается меньшая потеря давления на поворот и лучший диффузионный эффект в межлопаточных каналах, т.е более высокий К.П.Д. Однако технология изготовления полуконических колес более сложна.
5.Окружная скорость на входе в колесо:
(7)
6.Относительная скорость на выходе в колесо:
(8)
При отсутствии закручивания на входе, когда =0, то получим:
|
;
,
значит (8) примет вид:
= =38,9 м (9)
,
а соответствующий угол протекания потока
=
Принимаем =
Рис 1.2
7.Угол установки лопаток на входе в колесо
+ (11)
где - угол атаки, т.е разность между углом набегающего потока и углом установки лопаток на входе, обычно
Далее на основе ряда соображений следует задаться (с последующей проверкой) наружным диаметром колеса , углом выхода с лопаток , числом лопаток и продолжить расчет.
8.Окружная скорость на выходе с колеса:
м (12)
9.Скорость закручивания потока на выходе из колеса без учета влияния числа лопаток:
+ cos =69,85+38,9·cos =106,4 м/с (13)
(в расчетах первого приближения можно принимать )
Скорость закручивания потока при выходе с колеса с учетом влияния конечного числа лопаток будет меньше, т.е
=(0,7 =(0,7 =74,48 101,1 м/с (14)
Принимаем =100 м/с.
10.Коэффициент закручивания потока на выходе из колеса:
= = (15)
11.Теоретическое давление лопаточного колеса:
= - (16)
Если принять , то:
= =837,24 кг/ (17)
12.После определения размеров кожуха, пользуясь соответствующими диаметрами, подачи плавающей потери давления внутри вентилятора: на входе, при повороте к лопаткам, между лопатками, при выходе в кожух и в кожухе.
Потеря давления при протекании потока между лопатками колеса прежде всего зависит от угла атаки. Так как форма междулопаточных каналов лучше у колес с замкнутыми назад лопатками, то потери у них будут меньше, чем у колес с лопатками, замкнутыми вперед.
Потери давления на удар при выходе с колеса можно уменьшать при установке плоского щита, чем лопаточного направляющего. Эти потери обычно меньше у колес с лопатками, замкнутыми назад, чем для колес с лопатками, замкнутыми вперед, так как в первом случае абсолютные скорости выхода меньше.
|
Потери давления в кожухе существенно зависит от его размеров, а так же от формы. В скрученном литом кожухе переменной ширины эти потери меньше, чем в прямоугольном сварном кожухе постоянной ширины.
Обычно суммарная величина гидравлических потерь в вентиляторе составляет:
(18)
А давление, развиваемое при нормальных условиях равно:
· 1,43 =837,24 кг/м2 (19)
По (18) получаем:
=83,7 251,2 кг/м2
Проверка:
кг/м2 (20)
·100 = ·100 =33,6 =10 (21)
Если заданное значение не соответствует вычисляемому
то следует произвести пересчет, изменив принятые предварительные параметры некоторых из геометрических параметров вентилятора:
D2, , z.
13.Гидравлический К.П.Д. вентилятора равен:
= = = =0,66 (22)
14.Гидравлическая мощность вентилятора:
= = =6,2 к/Вт (23)
15.Мощность, связанная с потерями на трение воздуха через зазор (она добавляется к мощности гидравлической), определяется по формуле:
= = =0,31 к/Вт (24)
где =(0,01 0,05)Q=(0,01 0,05) 0,756=0,0076 0,038 м3/с (25)
16.Мощность,расходуемая на трение дисков и колец колеса о воздух(так называемая нулевая или паразитная мощность), может быть приближенно посчитана по формуле ЦАГИ:
= · · 3(1+5 ) (26)
где =(5 10-6 для колес с коническим передним диском
и =(10 10-6-для колес с плоским передним диском.
=(10 10-6·0,120· (1+5 )=5,2 к/Вт
Принимаем =5,66 к/Вт
17.Мощность на колесе, т.е расходуемая только колесом при механических потерях в подшипниках и в приводе:
к/Вт (27)
Выбираем двигатель 4А160S2УЗ с мощностью 15кВт, асинхронной частотой вращения 2900 мин-1.
|
и К.П.Д:
= 0,29 (28)
( -низкий в виду того, что не производился пересчет. должен быть в пределах =(0,47 ))
В результате работ по совершенствованию центробежных вентиляторов их К.П.Д значительно повысился. Для вентиляторов с быстроходностью, лежащей в пределах =25 , при лопатках, загнутых вперед,
=0 ; при лопатках, оканчивающихся радиально
=0 , и при лопатках, загнутых назад =0 и более.
Следует отметить, что рассмотренный метод аэродинамического расчета центробежных вентиляторов, равно как и другие современные методы, до сих пор еще основываются на приближенной модели движения потоков, в которой не учитываются несимметричность каналов и полей скоростей, неравномерность работы каналов колеса.
Заключение.
Целью данной работы было изучение конструкции, принципа действия и основ расчета вентилятора высокого давления. В качестве отчета о проделанной работе представлены:
- Пояснительная записка. В пояснительной записке описана конструкция ветилятора, классификация, расчет основных и конструктивных параметров, а также приведена схема очистки воздуха с использованием данного вентилятора и описана область ее применения в ПСМ.
-Графическая часть. В графической части представлен чертеж вентилятора и схема очистки воздуха АС-1. Графические изображения выполнены на листах формата А2 и скомпанованы на листе формата А1
Литература
1.Калинушкин М.П. Вентиляторные установки., М:1962-288c.
2.Кочергин С.М. Вентиляция. Оборудование и технологии. Учебно-практическое пособие.- М:- Стройинформ, 2007-424с.
3.Рысин С.А. Справочник по вентиляции. М-1954-247с.