Если комфорту в доме вы уделяете достаточно внимания, то наверное, согласитесь, что качество воздуха должно стоять на одном из первых мест. Свежий воздух полезен для здоровья и мышления. В хорошо пахнущую комнату не стыдно пригласить гостей. Проветривать каждое помещение по десять раз в день — нелегкое занятие, неправда ли?
Многое зависит от выбора вентилятора и в первую очередь его давления. Но до того как определить давление вентилятора, нужно ознакомиться с некоторыми физическими параметрами. Прочитайте о них в нашей статье.
Благодаря нашему материалу вы изучите формулы, узнаете виды давления в вентиляционной системе. Мы привели для вас сведения о полном напоре вентилятора и двух способах, по которым его можно измерить. В итоге вы сможете самостоятельно измерить все параметры.
Содержание статьи:
- Давление в вентиляционной системе
- Формулы для расчета напора вентилятора
- Как вычислить давление в вентиляции?
- Особенности расчета напора
- Выводы и полезное видео по теме
Давление в вентиляционной системе
Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.
Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.
К первой относят приборы с напором < 1 кПа, второй — 1—3 кПа и более, третьей — больше 3—12 кПа и выше. В жилых строениях используют устройства первой и второй категории.
Аэродинамическая характеристика осевых вентиляторов на графике: Pv — полное давление, N — мощность, Q — расход воздуха, ƞ — КПД, u — скорость, n — частота вращения
В технической документации к вентилятору обычно указывают аэродинамические показатели, включая полное и статическое давление при определенной производительности. На практике «заводские» и реальные параметры часто не совпадают, и связано это с конструктивными особенностями вентиляционных систем.
Существуют международные и государственные стандарты, направленные на повышение точности измерений в лабораторных условиях.
В России обычно применяют методы A и C, при которых напор воздуха после вентилятора определяют косвенно, исходя из установленной производительности. В разных методиках в площадь выхода включают или не включают втулку рабочего колеса.
Формулы для расчета напора вентилятора
Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.
Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.
Осевые вентиляторы используют отдельно и в воздуховодах, они эффективно работают там, где нужно переносить большие массы воздуха при относительно низком давлении
Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) — Pп (вх.), где:
- Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
- Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.
Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.
Ее записывают как Рст = Рст (вых.) — Pп (вх.), где:
- Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
- Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.
Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора: как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.
Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 — Рст 1. Это второстепенный параметр.
Проектировщики подают параметры с учетом небольшого засорения или без такового: на изображении показано несоответствие статического давления одного и того же вентилятора в разных вентиляционных сетях
Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:
- подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
- подбор устройства на основе такого расчета;
- определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
- расчет Pп устройства;
- измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.
Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П. F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.
Как вычислить давление в вентиляции?
Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических диаметров воздуховода (2D). Перед местом измерения в идеале должен быть прямой фрагмент воздуховода с длиной от 4D и невозмущенным течением.
На практике вышеописанные условия встречаются редко, и тогда перед нужным местом устанавливают хонейкомб, который выпрямляет поток воздуха.
Потом в систему вентиляции вводят приемник полного давления: в несколько точек в сечении по очереди — минимум в 3. По полученным значениям высчитывают средний результат. У вентиляторов со свободным входом Pп входное соответствует давлению окружающей среды, а избыточный напор в таком случае равняется нулю.
Схема приемника полного давления: 1 — приемная трубка, 2 — преобразователь давления, 3 — камера торможения, 4 — держатель, 5 — кольцевой канал, 6 — передняя кромка, 7 — входная решетка, 8 — нормализатор, 9 — регистратор выходного сигнала, α — угол при вершинах, h — глубина впадин
Если измерять сильный поток воздуха, то по давлению следует определить скорость, а потом — сопоставить ее с размером сечения. Чем выше скорость на единицу площади и чем больше при этом сама площадь, тем производительнее вентилятор.
Полный напор на выходе — понятие сложное. Выходящий поток имеет неоднородную структуру, которая также зависит от режима работы и типа прибора. Воздух на выходе имеет зоны возвратного движения, что усложняет расчет напора и скорости.
Закономерность для времени появления такого движения установить не удастся. Неоднородность течения достигает 7—10 D, но показатель можно снизить выпрямляющими решетками.
Трубка Прандтля является усовершенствованным вариантом трубки Пито: приемники выпускают в 2 вариантах — для скоростей меньше и больше 5 м/с
Иногда на выходе из вентилирующего устройства стоит поворотное колено или отрывной диффузор. В таком случае течение будет еще более неоднородным.
Напор тогда измеряют по следующему методу:
- За вентилятором выбирают первое сечение и сканируют его зондом. По нескольким точкам измеряют средний полный напор и производительность. Последнюю потом сравнивают с производительностью на входе.
- Дальше выбирают дополнительное сечение — на ближайшем прямом участке после выхода из вентилирующего прибора. От начала такого фрагмента отмеряют 4—6 D, а если длина участка меньше, то выбирают сечение в самой отдаленной точке. Затем берут зонд и определяют производительность и средний полный напор.
От среднего полного давления на дополнительном сечении отнимают расчетные потери на отрезке после вентилятора. Получают полное давление на выходе.
Потом сравнивают производительность на входе, а также на первом и дополнительном сечениях на выходе. Правильными следует считать входной показатель и один из выходных — более близкий по значению.
Прямолинейного отрезка нужной длины может и не быть. Тогда выбирают сечение, которое разделяет участок для замера на части с соотношением 3 к 1. Ближе к вентилятору должна быть большая из этих частей. Замеры нельзя производить в диафрагмах, шиберах, отводах и других соединениях с возмущением воздуха.
Перепады давления можно регистрировать напоромерами, тягомерами по ГОСТ 2405-88 и дифманометрами по ГОСТ 18140-84 с классом точности 0,5—1,0
В случае с крышными вентиляторами Pп измеряют только на входе, а на выходе определяют статическое. Скоростной поток после вентилирующего устройства теряется почти полностью.
Также рекомендуем прочесть наш материал о выборе труб для вентиляции.
Особенности расчета напора
Измерение давления в воздушной среде усложняется из-за ее быстро меняющихся параметров. Манометры следует покупать электронные с функцией усреднения результатов, получаемых за единицу времени. Если напор резко скачет (пульсирует), пригодятся демпферы, которые сглаживают перепады.
Следует помнить такие закономерности:
- полное давление — это сумма статического и динамического;
- полный напор вентилятора должен равняться потерям давления в вентиляционной сети.
Измерить статическое давление на выходе не составит труда. Для этого используют трубку для статического напора: один конец вставляют в дифманометр, а другой направляют в сечение на выходе из вентилятора. По статическому напору вычисляют скорость потока на выходе из вентилирующего прибора.
Динамический напор тоже измеряют дифманометром. К его соединениям подключают трубки Пито — Прандтля. К одному контакту — трубку для полного напора, а к другому — для статического. Полученный результат будет равняться динамическому давлению.
Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно проконтролировать динамику потока: как только вырастает скорость движения воздуха, повышается сопротивление вентиляционной сети. Напор теряется из-за этого сопротивления.
Анемометры и термоанемометры измеряют скорость потока в воздуховоде при значениях до 5 м/с или больше, анемометр следует выбирать по ГОСТ 6376—74
При росте скорости вентилятора статический напор падает, а динамический растет пропорционально квадрату увеличения расхода воздуха. Полное давление не изменится.
С правильно подобранным устройством динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический — обратно пропорционально. В таком случае количество используемого воздуха и нагрузка электродвигателя если и будут расти, то несущественно.
Некоторые требования к электродвижку:
- малый пусковой момент — по причине того, что расход мощности меняется в соответствии с изменением количества оборотов, подведенного к кубу;
- большой запас;
- работа на максимальной мощности для большей экономии.
Мощность вентилятора зависит от полного напора, а также от КПД и расхода воздуха. Последние два показателя коррелируют с пропускной способностью вентсистемы.
На стадии ее проектирования придется расставить приоритеты. Учесть затраты, потери полезного объема помещений, уровень шума.
Выводы и полезное видео по теме
Обзор физических показателей, которые нужны для измерений:
Роль давления в вентиляционной сети:
Вентилятор — простая конструкция в виде колеса с лопастями. Одновременно это главная часть вентиляционной системы. Механический прибор влияет на напор в воздуховоде и определяет эффективность вентиляции.
Если хотите рассчитать давление вентилятора, разберитесь с такими величинами, как скорость, расход воздуха, мощность. Вы будете лучше понимать суть измерений. Главный показатель, полный напор измеряйте по описанных нами схемах.
Если у вас есть вопросы — задавайте их в форме под статьей. Пишите комментарии и обменивайтесь ценными знаниями с другими читателями. Возможно, у вас есть опыт в проектировании систем вентилирования — он будет полезен в чьей-то конкретной ситуации.
Как определить давление вентилятора: способы измерить и рассчитать давление в вентиляционной системе
Если комфорту в доме вы уделяете достаточно внимания, то наверное, согласитесь, что качество воздуха должно стоять на одном из первых мест. Свежий воздух полезен для здоровья и мышления. В хорошо пахнущую комнату не стыдно пригласить гостей. Проветривать каждое помещение по десять раз в день — нелегкое занятие, неправда ли?
Благодаря нашему материалу вы изучите формулы, узнаете виды давления в вентиляционной системе. Мы привели для вас сведения о полном напоре вентилятора и двух способах, по которым его можно измерить. В итоге вы сможете самостоятельно измерить все параметры.
Давление в вентиляционной системе
Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.
Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.
К первой относят приборы с напором < 1 кПа, второй — 1—3 кПа и более, третьей — больше 3—12 кПа и выше. В жилых строениях используют устройства первой и второй категории.
Аэродинамическая характеристика осевых вентиляторов на графике: Pv — полное давление, N — мощность, Q — расход воздуха, ƞ — КПД, u — скорость, n — частота вращения
В технической документации к вентилятору обычно указывают аэродинамические показатели, включая полное и статическое давление при определенной производительности. На практике «заводские» и реальные параметры часто не совпадают, и связано это с конструктивными особенностями вентиляционных систем.
Существуют международные и государственные стандарты, направленные на повышение точности измерений в лабораторных условиях.
В России обычно применяют методы A и C, при которых напор воздуха после вентилятора определяют косвенно, исходя из установленной производительности. В разных методиках в площадь выхода включают или не включают втулку рабочего колеса.
Формулы для расчета напора вентилятора
Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.
Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.
Осевые вентиляторы используют отдельно и в воздуховодах, они эффективно работают там, где нужно переносить большие массы воздуха при относительно низком давлении
Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) — Pп (вх.) , где:
- Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
- Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.
Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.
Ее записывают как Рст = Рст (вых.) — Pп (вх.), где:
- Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
- Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.
Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора : как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.
Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 — Рст 1 . Это второстепенный параметр.
Проектировщики подают параметры с учетом небольшого засорения или без такового: на изображении показано несоответствие статического давления одного и того же вентилятора в разных вентиляционных сетях
Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:
- подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
- подбор устройства на основе такого расчета;
- определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
- расчет Pп устройства;
- измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.
Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П . F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.
Как вычислить давление в вентиляции?
Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических диаметров воздуховода (2D). Перед местом измерения в идеале должен быть прямой фрагмент воздуховода с длиной от 4D и невозмущенным течением.
На практике вышеописанные условия встречаются редко, и тогда перед нужным местом устанавливают хонейкомб, который выпрямляет поток воздуха.
Потом в систему вентиляции вводят приемник полного давления: в несколько точек в сечении по очереди — минимум в 3. По полученным значениям высчитывают средний результат. У вентиляторов со свободным входом Pп входное соответствует давлению окружающей среды, а избыточный напор в таком случае равняется нулю.
Схема приемника полного давления: 1 — приемная трубка, 2 — преобразователь давления, 3 — камера торможения, 4 — держатель, 5 — кольцевой канал, 6 — передняя кромка, 7 — входная решетка, 8 — нормализатор, 9 — регистратор выходного сигнала, α — угол при вершинах, h — глубина впадин
Если измерять сильный поток воздуха, то по давлению следует определить скорость, а потом — сопоставить ее с размером сечения. Чем выше скорость на единицу площади и чем больше при этом сама площадь, тем производительнее вентилятор.
Полный напор на выходе — понятие сложное. Выходящий поток имеет неоднородную структуру, которая также зависит от режима работы и типа прибора. Воздух на выходе имеет зоны возвратного движения, что усложняет расчет напора и скорости.
Закономерность для времени появления такого движения установить не удастся. Неоднородность течения достигает 7—10 D, но показатель можно снизить выпрямляющими решетками.
Трубка Прандтля является усовершенствованным вариантом трубки Пито: приемники выпускают в 2 вариантах — для скоростей меньше и больше 5 м/с
Иногда на выходе из вентилирующего устройства стоит поворотное колено или отрывной диффузор. В таком случае течение будет еще более неоднородным.
Напор тогда измеряют по следующему методу:
От среднего полного давления на дополнительном сечении отнимают расчетные потери на отрезке после вентилятора. Получают полное давление на выходе.
Потом сравнивают производительность на входе, а также на первом и дополнительном сечениях на выходе. Правильными следует считать входной показатель и один из выходных — более близкий по значению.
Прямолинейного отрезка нужной длины может и не быть. Тогда выбирают сечение, которое разделяет участок для замера на части с соотношением 3 к 1. Ближе к вентилятору должна быть большая из этих частей. Замеры нельзя производить в диафрагмах, шиберах, отводах и других соединениях с возмущением воздуха.
Перепады давления можно регистрировать напоромерами, тягомерами по ГОСТ 2405-88 и дифманометрами по ГОСТ 18140-84 с классом точности 0,5—1,0
В случае с крышными вентиляторами Pп измеряют только на входе, а на выходе определяют статическое. Скоростной поток после вентилирующего устройства теряется почти полностью.
Также рекомендуем прочесть наш материал о выборе труб для вентиляции .
Особенности расчета напора
Измерение давления в воздушной среде усложняется из-за ее быстро меняющихся параметров. Манометры следует покупать электронные с функцией усреднения результатов, получаемых за единицу времени. Если напор резко скачет (пульсирует), пригодятся демпферы, которые сглаживают перепады.
Следует помнить такие закономерности:
- полное давление — это сумма статического и динамического;
- полный напор вентилятора должен равняться потерям давления в вентиляционной сети.
Измерить статическое давление на выходе не составит труда. Для этого используют трубку для статического напора: один конец вставляют в дифманометр, а другой направляют в сечение на выходе из вентилятора. По статическому напору вычисляют скорость потока на выходе из вентилирующего прибора.
Динамический напор тоже измеряют дифманометром. К его соединениям подключают трубки Пито — Прандтля. К одному контакту — трубку для полного напора, а к другому — для статического. Полученный результат будет равняться динамическому давлению.
Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно проконтролировать динамику потока: как только вырастает скорость движения воздуха, повышается сопротивление вентиляционной сети. Напор теряется из-за этого сопротивления.
Анемометры и термоанемометры измеряют скорость потока в воздуховоде при значениях до 5 м/с или больше, анемометр следует выбирать по ГОСТ 6376—74
При росте скорости вентилятора статический напор падает, а динамический растет пропорционально квадрату увеличения расхода воздуха. Полное давление не изменится.
С правильно подобранным устройством динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический — обратно пропорционально. В таком случае количество используемого воздуха и нагрузка электродвигателя если и будут расти, то несущественно.
Некоторые требования к электродвижку:
- малый пусковой момент — по причине того, что расход мощности меняется в соответствии с изменением количества оборотов, подведенного к кубу;
- большой запас;
- работа на максимальной мощности для большей экономии.
Мощность вентилятора зависит от полного напора, а также от КПД и расхода воздуха. Последние два показателя коррелируют с пропускной способностью вентсистемы.
На стадии ее проектирования придется расставить приоритеты. Учесть затраты, потери полезного объема помещений, уровень шума.
Роль давления в вентиляционной сети:
Вентилятор — простая конструкция в виде колеса с лопастями. Одновременно это главная часть вентиляционной системы. Механический прибор влияет на напор в воздуховоде и определяет эффективность вентиляции.
Если хотите рассчитать давление вентилятора, разберитесь с такими величинами, как скорость, расход воздуха, мощность. Вы будете лучше понимать суть измерений. Главный показатель, полный напор измеряйте по описанных нами схемах.
Что такое напор вентилятора и от чего он зависит?
Напор – это одна из основных характеристик вентилятора, которая показывает, как изменяется давление потока воздуха до и после вентилятора. Именно за счёт этого давления воздух «проталкивается» через сеть воздуховодов, повороты, тройники, решетки и другое вентиляционное оборудование.Различают статический, динамический и полный напоры вентилятора.
После вентилятора воздух имеет более высокое давление, чем до вентилятора. Разность давлений воздуха – это и есть статический напор вентилятора (статическое давление вентилятора).
Кроме того, после вентилятора воздух приобретает некоторую скорость движения – так называемый скоростной напор. Если на пути воздуха поставить стенку, то, очевидно, достигнув стенки, воздух остановится, при этом слегка сжавшись. Возле стенки кинетическая энергия воздуха (скорость) превратится в потенциальную энергию (давление). Именно этот прирост давления и есть скоростной напор вентилятора. Иными словами, динамическое давление вентилятора – это давление, которое мог бы иметь движущийся поток воздуха, если его внезапно остановить.
Полное давление вентилятора – суть сумма статического и динамического давлений вентилятора.
Давление (напор) вентилятора зависит от его конструктива. Наименее напорными являются осевые вентиляторы. Их напор измеряется единицами и десятками паскалей.
Средненапорные вентиляторы – как правило, вентиляторы радиального и центробежного типов. Такие вентиляторы «выдают» сотни паскалей. Именно такие вентиляторы чаще всего применяются в общеобменных системах вентиляции.
Вентиляторы высокого давления создают напор, измеряемый тысячами паскалей. Такие вентиляторы используются в промышленных системах вентиляции для прокачки воздуха через длинные воздуховоды, применяются в качестве дымососов, а также для надува при сжигании топлива.
Несколько иная классификация вентиляторов принята в канальных кондиционерах. Канальные кондиционеры также бывают низкого, среднего и высокого давления. Чем выше напор кондиционера, тем более разветвленную сеть воздуховодов можно к нему подсоединить.
К низконапорным кондиционерам подсоединять воздуховоды не рекомендуется.
Они комплектуются всасывающими и нагнетательными адаптерами, которые имеют отверстия для всасывания и нагнетания воздуха. Средненапорные канальные кондиционеры предусматривают подключение воздуховодов средней длины. Обычно речь идёт о рукавах длиной по нескольку метров. Наконец, высоконапорные канальные кондиционеры способны прокачивать воздух на 10 и более метров.
Расчет и выбор вентилятора. Физический смысл уравнения Бернулли. Полный напор и его составляющие
Страницы работы
Фрагмент текста работы
Несмотря на это, вентиляторы изготавливаются чаще с небольшими углами
(
<
90°) наклона лопастей, так как при этом улучшается обтекаемость, уменьшаются
завихрения газа и связанные с ними потери напора, а отсюда увеличивается
коэффициент полезного действия.
Действительный напор Нв, создаваемый
вентилятором, меньше теоретического по двум причинам: 1) часть напора
затрачивается на преодоление сопротивлений внутри вентилятора; 2) не все
частицы газа в межлопастном канале движутся по одинаковым траекториям, поэтому
параллелограммы скоростей на выходе из колеса для разных струек различны. Так
как учесть величину напора расчетным путем не представляется возможным, то
зависимость действительного напора вентилятора от производительности Нв
= f1(Q),
N = f2 (Q) и 
=f3 (Q) определяют на основании опытных данных,
т.е. результатов испытаний.
Характеристика вентилятора.
Графическое
изображение указанных зависимостей называется характеристикой вентилятора. Эти
характеристики в зависимости от конструкции
вентилятора изображаются кривыми различной формы и являются критерием
при исследовании работы вентилятора в различных условиях, а также при
проектировании вентиляционных установок.
Типичная характеристика центробежного вентилятора при
постоянном числе оборотов представлена на рис.3.
Характеристика сети.
Если вентилятор подает газ по какому-либо трубопроводу
или каналу, то характеристику Н = f(Q)
можно определить и для сети. Сетью называется тот трубопровод или канал, на
который работает вентилятор. Известно, что напор Нв, создаваемый
вентилятором при работе на сеть, расходуется на преодоление трения,
а также на создание динамического (скоростного) напора,
(8)
где 
–
коэффициент трения;
l
– длина трубопровода, м;
d
– диаметр трубопровода, м;
–
коэффициент местного сопротивления;
–
линейная скорость газа, м/с;
g – ускорение силы тяжести, м/с2.
Подставив в это уравнение значение скорости из
уравнения расхода 
, где F – площадь
поперечного сечения трубопровода, и обозначая
получим
уравнение характеристики сети
(9)
Это уравнение выражает
зависимость между расходом проходящего по трубопроводу
(сети) газа Q и напором Нс,
м, необходимым для преодоления всех гидравлических сопротивлений
трубопровода (сети) и создания скоростного напора. Коэффициент 
в уравнении
(9) можно принять постоянным для данной сети, т.е. независимым от расхода
газа.
Построение
на одном графике и в одном масштабе характеристик вентилятора и характеристик
сети позволяет определить производительность Q,
напор Нв, создаваемый
вентилятором при работе на данную сеть, затрачиваемую
при этом мощность N и КПД вентилятора 
. На рис.4
изображен подобный график.
Пересечение характеристики трубопровода с характеристикой вентилятора Нв=f1(Q)
дает так называемую “рабочую точку”. Эта точка определяет условия
совместной работы системы вентилятор-трубопровод (сеть), когда НB
= Нc, т.е. когда напор, создаваемый
вентилятором, равен напору, теряемому в сети. Если провести через рабочую точку
вертикальную линию, то она пересечет также и кривые N = f2(Q)
и = f3 (Q)
и ось абсцисс Q в точках, определяющих
показатели работы вентилятора на данную сеть. Например, для рабочей точки М
параметры работы вентилятора следующие: производительность – Q1;
напор – Н1; потребляемая мощность – N1;КПД
– 
. Положение рабочей
точки дает возможность судить об экономичности использования вентилятора в
данных условиях.
2. Практическая часть.
2.1. Расчет вентилятора.
Рассчитаем оптимальный
диаметр воздуховода по формуле:
,
Q=4000 нм3/ч при
температуре t=60oC
Пересчитаем расход при
нормальных условиях в расход при нашей температуре:
,
отсюда 
Т.е. в наших условиях
расход будет 4546 м3/ч =
м3/с
Пересчитаем плотность
воздуха для наших условий:
Принимаю, что скорость
воздуха в воздуховоде w=
10 м/с, то:
=
0,400 м
Выбираем стальной
трубопровод наружный диаметр которого равен 426 мм, толщина стенки равна 11 мм.
Рассчитаем фактическую
скорость в трубе:
Вычислим критерий
Рейнольдса для потока в трубопроводе:
,
значит для потока в трубопроводе характерен турбулентный режим движения.
Примем, что трубы уже
были в эксплуатации, имеют незначительную коррозию, то 
получаем:
е=
560*
=1508266,667
26933,333<Re<1508266,66
значит проведем расчет для зоны смешанного трения по формуле:
0.25=0.11*(3.71287*10-4+
0.25=0.018
Выпишем коэффициенты
местных сопротивлений:
·
Вход
в трубу (примем с острыми краями) ξ1=0,5
·
Задвижка
для d=0,404 м ξ2=0,15
·
Поворот(уголком)
на 90о ξ3=1,1
·
Выход
из трубы ξ4=1
Найдем сумму местных
сопротивлений:
∑
ξ=ξ1+ ξ2+ ξ3+ ξ4=0,5+0,15*2+1,1*4+1=6,2
Найдем гидравлическое
сопротивление трубопровода по формуле:
Избыточное давление,
которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравлического
сопротивления аппарата и трубопровода, равно:
Таким образом необходим
вентилятор низкого давления. Полезную мощность найдем по формуле:
2.2 Выбор вентилятора.
По рассчитанным
характеристикам выберем вентилятор. Воспользуемся существующим перечнем
продукции машиностроительного завода «Вента».
Рассчитанные
характеристики:
N=1.24
кВт
Q=4,546
тыс. м3/ч
Выбираю вентилятор ВЦ
4-75-5 исп.1
Двигатель 4А80В4
N=1,28
кВт
Q=3.57-7.4 тыс.м3/ч
m=59,5
кг.
Цена 17127 рублей.
Заключение:
В ходе выполнения
курсовой работы, мы рассмотрели поставленные перед нами теоретические вопросы,
произвели расчет и выбор вентилятора по заданным параметрам.
Список использованной литературы.
1. Авербух
Я.Д., Заостровский Ф.П., Матусевич Л.Я., Процессы и аппараты химических
технологий: курс лекций
Похожие материалы
- Выбор электродвигателя и кинематических параметров привода. Требуемая мощность электродвигателя. Частота вращения тихоходного вала редуктора
- Гидравлический расчет насоса по заданным параметрам с учетом концентраций и вязкостью транспортируемой среды
- Истечение жидкости из отверстий и насадков. Экспериментальное определение коэффициента расхода при истечении жидкости из сосуда через отверстие и различные насадки
Информация о работе
01 мая 2012
Работа вентиляционного аппарата характеризуется рядам технических параметров. Некоторые параметры соответствуют техническим параметрам насосного оборудования. Поэтому использование теории лопастных насосов для описания рабочего цикла вентиляторов вполне обосновано, так как давление, которое создает движение лопаток вентилятора, невелико, а сжимаемостью газового потока можно пренебречь. Основные формулировки и определения:
Степень повышения давления (ε) – это отношение газового давления на выходе из вентиляционного аппарата (р2) к газовому давлению на входе вентилятора р1 :
ε = р2/р1
Полное вентиляционное давление – это разность давления газа перед вентилятором и за ним (Па):
рv = р2 – р1
Давление динамическое – давление потока газа при выходе из вентилятора, рассчитанное по выходному сечению и средней вентиляционной скорости (Па):
Давление статическое – разность между полным и динамическим давлениями (Па):
psv = pv – pdv
Вентиляционная подача – объемное количество воздуха (газа), который поступает в вентиляционный аппарат в единицу времени, отнесенное к условиям входа в вентилятор, м3/с:
где Dр – диаметр рабочего колеса вентилятора по наружным кромкам его лопастей, м; φп – коэффициент подачи вентилятора, который характеризует его пропускную способность; u – окружная скорость, определяемая по частоте вращения колеса и диаметру Dр:
, м/с.
Таким образом, подача вентилятора определяется по одному геометрическому размеру Dр с введением коэффициента φп, который определяется эмпирическим путём и зависит от аэродинамических и конструктивных особенностей аппарата. Величина коэффициента изменяется от 0,01 до 0,9 единиц.
Полезной мощностью называется энергия, которая сообщается газу от вентиляционного аппарата в единицу времени, (Вт):
Nп = рvQ
Потребляемой мощностью называется мощность на вентиляционном валу без учета потерь мощности в элементах привода и подшипниках (Вт):
N = рvQ/η,
где η – полный КПД вентилятора, который определяется как
η = ηоηгηм,
где ηо – объёмный КПД вентилятора; ηм – механический КПД; ηг – аэродинамический КПД (аналогичный гидравлическому КПД).
Для вентиляторов радиального типа значение КПД составляют: ηо = (0,990…0,999; ηг = 0,6…0,9; ηм = 0,85…0,98; а для осевых вентиляторов – ηо = 1; ηг = 0,75…0,92; ηм = 0,94…0,98; η = 0,7…0,9.
Полный КПД вентилятора равен отношению полезной мощности вентилятора к потребляемой мощности.
Иногда для характеристики вентиляторов используют не полное давление, а лишь его статическую часть. В таких случаях энергетическую эффективность вентиляционного аппарата рассчитывают при помощи статического КПД:
ηs = Q psv/N,
ηs = (0,7…0,8) η.
Удельная быстроходность вентилятора — критерий для оценки пригодности работы вентилятора в режиме, определяемом частотой вращения n и величинами Q, Dp, pv.
Удельная быстроходность nу – частота вращения рабочего колеса вентиляционного аппарата, при которой подача при нормальных условиях составляет 1 куб. м/с и развивается давление величиной в 10 Па при максимальном КПД. Параметр определяется по следующей формуле:
где Q – подача вентилятора; n – частота вращения колеса; р – давление .
