Центробежными вентиляторами называют машины для перемещения чистых газов и смесей газов с мелкими твердыми материалами, имеющие степень повышения давления не более 1,15 при плотности потока 1,2 кг/м3. Характерным признаком центробежного вентилятора является повышение давления за счет работы центробежной силы газа, движущегося в рабочем колесе от центра к периферии.
При незначительном повышении давления газа изменением его термодинамического состояния можно пренебречь. Поэтому к центробежным вентиляторам применима теория машины для несжимаемой среды.
Центробежные вентиляторы широко распространены в промышленности и коммунальном хозяйстве для вентиляции зданий и отсасывания вредных веществ в технологических процессах.
В теплоэнергетических установках центробежные вентиляторы применяются для подачи воздуха в топочные камеры котлов, перемещения топливных смесей в системах пылеприготовления, отсасывания дымовых газов и выброса их в атмосферу.
Конструктивное устройство центробежного вентилятора простейшего типа показано на рисунке 1.
|
|
Рисунок 1 – Центробежный вентилятор
1 – ступица; 2 – основной диск; 3 – рабочие лопатки; 4 – передний диск; 5 – лопастная решетка; 6 – корпус; 7 – шкив; 8 – подшипники; 9 – станина; 10, 11 – фланцы.
Рабочее колесо вентилятора состоит из литой ступицы 7, жестко сопряженной с основным диском 2. Рабочие лопатки 3 крепятся к основному диску 2 и переднему диску 4, обеспечивающему необходимую жесткость лопастной решетки 5. Корпус 6 вентилятора крепится к литой или сварной станине 9, на которой располагаются подшипники 8, несущие вал вентилятора с посаженным на него рабочим колесом. На корпусе вентилятора установлены фланцы 10 и 11 для крепления всасывающей и напорной труб.
Центробежные вентиляторы выпускаются заводами в определенных геометрических сериях. Каждая серия характеризуется постоянством отношений сходственных размеров; размеры отдельных машин и их рабочие параметры в серии различны.
Обозначение центробежных вентиляторов в соответствии с государственными стандартами включает букву Ц, указывающую на основной признак типа – центробежный, пятикратное значение коэффициента полного давления в режиме при ɳmax, округленное до целого числа, и значение коэффициента быстроходности в режиме ɳmax,, также округленное до целого числа. Обозначение вентилятора включает и его номер, представляющий собой значение диаметра D2, выраженное в дециметрах. Например, центробежный вентилятор с диаметром рабочего колеса 400 мм, имеющий при максимальном КПД коэффициент полного давления 0,86 и быстроходность 70, обозначается Ц4–70–4.
|
|
Характерной конструктивной величиной центробежного вентилятора является отношение выходного и входного диаметров межлопастных каналов рабочего колеса D2/D1. В обычных конструкциях это отношение выбирается небольшим (1,2–1,45), радиальная длина лопасти составляет (0,084–0,16)D2.
Теоретический напор вентилятора определяется по уравнению Эйлера, которое с учетом радиального входа потока (c1u = 0) можно записать в следующем виде:
Нт = u2c2u/g
Отсюда теоретическое давление вентилятора:
рт = u2с2u,
где – средняя плотность перемещаемого газа, кг/м3.
В реальном вентиляторе часть давления теряется в проточной части.
Если поток газа на входе в вентилятор имеет параметры p1ст и с1, а на выходе р2сти с2,то полное давление, развиваемое вентилятором:
где – статическое давление потока соответственно на выходе и входе вентилятора, Па;
с1, с2– соответствующие скорости потока, м/с.
Работа вентилятора при заданной частоте вращения характеризуется объемной подачей Q, полным давлением р, мощностью N и полным КПД .
Полезная мощность (Вт) вентилятора определяется по формуле:
Nпол = р·Q,
где Q –объемная подача (производительность) вентилятора, м3/с.
Мощность на валу (эффективная мощность) N обычно определяется при испытании вентилятора.
Вентиляторы характеризуются двумя КПД: полным и статическим, так как в некоторых случаях для вентиляторов характерно не полное давление, ими развиваемое, а лишь статическая часть его рст или соответственно статический напор Нст.
Статический КПД дополняет оценку эффективности вентилятора, так как в полной энергии, сообщаемой потоку газа, существенную долю составляет кинетическая энергия. Ориентировочно ст меньше на 20–30 %.
Мощность двигателя для привода вентилятора (кВт) выбирают с запасом на возможные отклонения рабочего режима от расчетного:
где – полный КПД вентилятора;
ɳ пвр, – КПД передачи.
При непосредственном соединении валов двигателя и вентилятора
= 1, при клиноременной передаче ɳ пвр = 0,92.
Коэффициент быстроходности вентилятора характеризует конструкцию рабочего колеса, следовательно, способность создавать давление. Если принять плотность воздуха = 1,2 кг/м3, то
Для каждого типа вентилятора характерно определенное значение коэффициента быстроходности:
Центробежные высокого давления – 10–30,
Центробежные низкого и среднего давления с лопатками:
отогнутыми вперед – 30–60
отогнутыми назад – 50–80
Центробежные двустороннего всасывания – 80–120.