double arrow

Аналитическом выражении

Основными параметрами, характеризующими работу вентилятора, являются его производительность Q, м3/с и развиваемый напор или разрежение /депрессия/ Н, Па.

Производительность любого вентилятора изменяется в зависимости от напора или депрессии, которые ему приходится развивать для преодоления аэродинамического сопротивления вентиляционной сети. В практике принято выражать зависимость депрессии /напора/ вентилятора от его производительности.

H =f( Q ). (15.1)

Эта зависимость называется характеристикой вентилятора и обычно выражается графически, так как современное состояние теории турбомашин, к которым относятся вентиляторы, не позволяет составить аналитическое уравнение его характеристики по известным конструктивным и эксплуатационным параметрам. Вследствие этого основную роль в анализе работы вентилятора на сеть играют графические методы расчетов, которые в некоторых случаях удается заменить аналитическими. Характеристика вентилятора представляет собой кривую в координатах Q, H (рис. 15.1).

Н

 
 


в

IIH=RQ2

c

           
   
 
   
 
 


2

I

Ha

1

H =f (Q)

Hmax

d

Q1

Q

0 Q

H1

a1

H=-RQ2

Рисунок 15.1 – Примеры характеристик вентилятора (1) и сети (2)

I, II – зоны неустойчивых режимов соответственно

для осевых и центробежных вентиляторов.

Зависимость депрессии от расхода воздуха для любой вентиляционной сети выражается уравнением:

(15.2)

которое является уравнением характеристики вентиляционной сети. Совместным решением системы уравнений (15.1) и (15.2) определяют Q и H, т.е. общую подачу воздуха в сеть Q, равную производительности вентилятора, и общую депрессию сети Н, равную депрессии (напору) вентилятора. На одном чертеже в одном масштабе строятся характеристики вентилятора и сети. Характеристика вентилятора берется из паспортных данных, а характеристика сети рассчитывается согласно уравнению (15.2). Координаты точки пересечения обеих кривых определяют искомые величины Q и H.

Все графические построения, связанные с анализом работы вентиляторов на сеть, выполняются, как правило, в координатах Q, H. Депрессии современных шахтных вентиляторов в большинстве случаев удобнее выражать в килопаскалях /кПа/.

В целях упрощения дальнейшего изложения, оговорим терминологию. Любую точку на плоскости Q, H, определяемую совокупностью двух координат, будем называть вентиляционным режимом. Это понятие можно относить как к вентилятору, так и к любому участку сети, хотя и с несколькими разными смысловыми оттенками. Выражение «вентилятор работает в режиме Q, H» означает, что он имеет производительность Q и развивает при этом депрессию /напор/ Н. Выражение «вентиляционный режим сети /или участка сети/ составляет Q, H» означает, что через сеть /участок/ проходит поток воздуха Q и при этом на преодоление сопротивления сети затрачивается депрессия Н.

При изменении действия источника тяги, подключенного к данной сети, на противоположное (в частности, при реверсировании вентилятора) изменяется на противоположное и направление движения воздуха в сети, поэтому депрессии сети удобно приписать положительный или отрицательный знак, и характеристику сети при отрицательных расходах изображать параболой, расположенной в IIIчетверти. Тогда расход воздуха в сети под действием отрицательного источника тяги также будет отрицательным. Например, при действии на сеть источника тяги с депрессией H1<0 расход в сети Q1 определится абсциссой точки а1 (см. рис. 15.1).

Полные характеристики вентиляторов имеют продолжение во II и IV четвертях координатной системы, как показано на рис. 15.1. Эти продолжения представляют интерес в большинстве случаев при теоретическом анализе режимов работы нескольких вентиляторов в сети.

В практических инженерных расчетах с полными характеристиками вентиляторов сталкиваться почти не приходится, потому что они чаще всего не известны. В справочной литературе приводится лишь рабочая часть характеристики вентиляторной установки, представляющая собой участок ниспадающей ветви характеристики в Iчетверти, ограниченный условиями устойчивой и экономичной работы вентилятора.

Наличие впадины (I) левее максимума характеристики (см. рис. 15.1) создает условия неустойчивых режимов работы вентилятора, при которых возникают произвольные случайные или периодические колебания подачи воздуха в сеть, колебания мощности на валу вентилятора, изменения механической нагрузки на элементы конструкции вентиляторной установки.

Эта неустойчивость особенно отчетливо проявляется для осевых вентиляторов, для которых характерны не только резкие впадины, но и разрывы на характеристиках левее максимума (см. рис. 15.1, кривая I). Для центробежных вентиляторов, характеристики которых имеют более плавный вид (см. рис 15.1, кривая II),эти явления выражены значительно слабее. В связи с этим не разрешается эксплуатация осевых вентиляторов в режимах, которые находятся вблизи максимума характеристики, что с некоторым запасом определяется накладываемым на максимально допустимую депрессию вентилятора условием:

H £ 0,9 Hmax. (15.3)

Используется также ограничение максимально допустимого сопротивления сети, на которую может работать данный вентилятор, выражаемое условием:

(15.4) Условия уравнений 15.3 и 15.4 ограничивают рабочий участок характеристики осевого вентилятора сверху (точка с).

С другой стороны, вентилятор – машина, КПД которой изменяется в весьма широких пределах в зависимости от режима ее работы. Как правило, КПД уменьшается при перемещении рабочего режима вниз по правой ниспадающей части характеристики. Считается допустимой эксплуатация шахтных вентиляторов главного проветривания в режимах, удовлетво-ряющих условию:

h³0,6, (15.5)

т.е. при КПД не ниже 60%. Это условие ограничивает рабочий участок характеристики снизу (точка d).

Таким образом, допустимые режимы работы вентилятора заполняют не всю его характеристику, а лишь ее рабочий участок cd, который для осевых вентиляторов ограничивается условиями (15.3) или (15.4) и (15.5).


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: