Вентиляторы. Турбовентиляторы. Расчет и подбор вентиляторов

Задача № 1. Расчет вентилятора

Условия:

В наличие есть вентилятор, развивающий давление Pmax не более 70 Па, который используется для вентиляции помещения. Забор воздуха из помещения осуществляется по трубопроводу постоянного диаметра, для которого можно принять, что его сопротивление возрастает на 7 Па на каждый метр. Вентилятор был подсоединен к всасывающему и нагнетающему трубопроводам неизвестной длины, после чего замеры показали, что во входе в вентилятор возникает разряжение Pвв, равное −32 Па, на выходе из вентилятора — избыточное давление Pнв, равное 24 Па. Замеренная скорость воздуха ω в трубопроводе оказалась равной 3 м/с. При расчетах плотность воздуха ρ принять равной 1,2 кг/м3.

Задача:

Необходимо рассчитать, на какую максимальную длину может быть увеличен нагнетательный трубопровод.

Решение:

Рассмотрим формулу расчета давления вентилятора:

P = (Pнв+(ωн2∙ρ)/2) — (Pвв+(ωв2∙ρ)/2)

где ωв и ωн — скорости воздуха во всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Поскольку диаметр трубопровода не меняется, то ωв = ωн, отчего формулу можно представить в следующем виде:

P = Pнв — Pвв = 24 — (-32) = 56 Па

Отсюда следует, что имеющийся в наличии вентилятор при данных условиях работы имеет запас давления в 70-56 = 14 Па.

Увеличение длины нагнетательного трубопровода будет приводить к возрастанию сопротивления в нем, что повлечет за собой увеличение значения напора вентилятора. Следовательно, можно рассчитать, до каких пор можно увеличивать сопротивление нагнетающего трубопровода, пока вентилятор не достигнет своего предела по создаваемому напору:

14/7 = 2 м

Получим, что нагнетательный трубопровод может быть удлинен не более чем на 2 метра.

Задача № 2 Расчет производительности и давления вентилятора

Условия:

Из помещения с атмосферным давлением P1 = 0,1 мПа через трубопровод постоянного диаметра d = 500 мм откачивается воздух и выбрасывается в атмосферу P2 = 0,1 мПа. Вентилятор работает с расходом Q = 2000 м3/час, потребляя при этом N = 1,1 кВт, а скорость вращения его вала n составляет 1000 об/мин. Замеры показали, что падение давления во всасывающем трубопроводе составляет Pпв = 60 Па, а в нагнетательном — Pпн = 80 Па. При расчетах плотность воздуха ρ принять равной 1,2 кг/м3.

Задача:

Рассчитать создаваемое вентилятором давление, а также вычислить, как изменится производительность вентилятора, если увеличить скорость вращения вала до nн = 1200 об/мин и как при этом изменится мощность.

Решение:

Площадь поперечного сечения трубы равно:

F = (π∙d2) / 4 = (3,14∙0,52) / 4 = 0,2 м2

Чтобы рассчитать давление вентилятора, предварительно необходимо найти скорость воздуха в трубопроводе, которая будет равна как для нагнетательной, так и для всасывающей части вследствие равенства их диаметров. Скорость воздуха можно найти из уравнения расхода:

Q = F∙ω

откуда:

ω = Q / F = 2000 / (3600∙0,2) = 2,8 м/с

После нахождения скорости становится возможным определение давления вентилятора:

P = (P2-P1) + (Pпв+Pпн) + (ω2∙ρ)/2 = (105-105) + (60+80) + (2,82∙1,2)/2 = 145 Па

Расход при увеличенном числе оборотов можно вычислить из следующего соотношения:

Qн/Q = nн/n

откуда:

Qн = Q∙nн/n = 2000∙1200/1000 = 2400 м³/час

Для нахождения мощности при новом числе оборотов воспользуется другим соотношением:

Nн/N = (nн/n)³

откуда:

Nн = N∙(nн/n)³ = 1,1∙(1200/1000)³ = 1,9 кВт

В итоге получим, что давление вентилятора составляет 145 Па, при увеличении числа оборотов до 1200 в минуту расход возрастет до 2400 м3/час, а мощность — до 1,9 кВт.

Задача № 3. Расчет КПД вентилятора

Условия:

Из помещения через всасывающий трубопровод диаметром dв = 200 мм с помощью вентилятора откачивается воздух, выбрасываемый в атмосферу через нагнетательный трубопровод диаметром dн = 240 мм. В наличии имеются лишь показания, снятые с датчиков, установленных непосредственно на вентиляторе. Вакуумметр на входе в вентилятор показывает разрежение Pвв = 200 Па, а манометр на выходе вентилятора показывает избыточное давление Pнв = 320 Па. Расходометр откачиваемого воздуха показывает значение Q = 500 м3/час. Потребляемая вентилятором мощность N составляет 0,08 кВт, а скорость вращения его вала n равна 1000 об/мин. При расчетах плотность воздуха ρ принять равной 1,2 кг/м3.

Задача:

Необходимо рассчитать КПД вентилятора и создаваемое им давление.

Решение:

Предварительно найдем скорости движения воздуха во всасывательном и нагнетательном трубопроводах. Выразим и найдем величину скорости ω из уравнения для объемного расхода:

Q = f∙ω

где f = (π∙d2)/4 — площадь поперечного сечения трубопровода. Отсюда получим:

ω = Q/f = (Q∙4)/(π∙d2)

ωв = Q/f = (Q∙4)/(π∙dв2) = (500∙4)/(3600∙3,14∙0,22) = 4,4 м/с

ωн = Q/f = (Q∙4)/(π∙dн2) = (500∙4)/(3600∙3,14∙0,242) = 3,1 м/с

Зная скорости воздуха в нагнетательном и всасывающем трубопроводах, а также давления на входе и выходе вентилятора, становится возможным нахождение давления вентилятора P по следующей формуле:

P = (Pнв+(ωн2∙ρ)/2) — (Pвв+(ωв2∙ρ)/2) = (320+(3,12∙1,2)/2) — (-200+(4,42∙1,2)/2) = 514 Па

Выразим из формулы мощности и найдем величину КПД вентилятора η:

N = (Q∙P)/(1000∙η)

η = (Q∙P)/(1000∙N) = (500∙514)/(3600∙1000∙0.08) = 0,9

Получим, что вентилятор имеет КПД 0,9 и напор 514 Па.

Задача № 4. Расчет давления вентилятора

Условия:

Имеется емкость для хранения азота при избыточном давлении P1 в 540 Па. Газ подается в аппарат под избыточным давлением P2 в 1000 Па при помощи вентилятора, соединенного с емкостью для хранения с помощью всасывающего трубопровода, и с аппаратом с помощью нагнетательного трубопровода, при этом потери давления в них составляют Pпв = 120 Па и Pпн = 270 Па соответственно. В нагнетательном трубопроводе поток газа развивает скорость ω равную 10 м/с. При расчетах плотность азота принять ρ равной 1,17 кг/м3.

Задача:

Необходимо рассчитать создаваемое вентилятором давление.

Решение:

Перепад давлений в точках всасывания и нагнетания ΔP будет составлять:

∆P = P2-P1 = 1000-540 = 460 Па

Общие потери Pпоб во всасывающем и нагнетающем трубопроводе будут равны:

Pпоб = Pпв+Pпн = 120+270 = 390 Па

Скоростное давление Pc может быть найдено по следующей формуле:

Pс = (ω2∙ρ)/2 = (102∙1,17)/2 = 59 Па

Зная найденные выше величины можно рассчитать создаваемое вентилятором давление P по следующей формуле:

P = ∆P + Pпоб + Pc = 460 + 390 + 59 = 909 Па

Давление вентилятора составляет 909 Па

Источник

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.