Вентиляторы систем вентиляции

Силовые установки механической системы вентиляции


  Перемещение воздуха при искусственной вентиляции производится вентиляторами, которые, вращаять от электромотора, создают тягу, т. е. движение воздуха в требуемом направлении. В зависимости от направления движения воздуха вентиляторы называются приточными или вытяжными. Вытяжные вентиляторы иногда называют эксгаусторами, а в тех случаях, когда они служат для дымовой тяги, дымососами.

Типы вентиляторов

ВИНТОВЫЕ (ОСЕВЫЕ) ВЕНТИЛЯТОРЫ

  Винтовые (осевые) вентиляторы, устроены подобно гребному винту парохода, они ввинчиваются в воздух, но так как сами они не перемещаются, то в движение приходит воздух.   Все системы винтовых вентиляторов имеют однородные составные части и отличаются лишь формой крыла.

дефлектор Вольперта Григоровича

Вентилятор оконного типа

Легкий крыльчатый вентилятор с прямыми лопатками. Оконные вентиляторы лучше устанавливать не в окнах, а в отверстиях наружной стены, так как вентилятор, установленный в окне, отнимает свет и расшатывает оконную раму.  Производительность вентиляторов с плоскими лопастями зависит главным образом от угла, на который повернуты лопасти к направлению движения; для нормальной работы таких вентиляторов угол должен быть 15 — 20°, а зазор между крылом и кожухом быть всюду не более 5 мм.

дефлектор Вольперта Григоровича

Винтовой вентилятор «Двойной Блекман»

Имеет лопасти из полосового железа, согнутого треугольником. Лопастей 8, укрепленных на втулке (звездочке) под углом 40 — 45°.

дефлектор Вольперта Григоровича

Винтовые вентиляторы «Блекман-Стримлейн»

Имеют шесть прямых лопаток прямоугольной формы, укрепленных на втулке под углом около 40°.

дефлектор Вольперта Григоровича

Винтовые вентиляторы «Сирокко»

Имеют 5 лопастей, расширяющихся кокружности. Лопасти вырезаются (штампуются) из железа и края их отгибаются (отбиваются) в разные стороны.   Втулку вентилятора «Сирокко» делают как чугунную с выступами для приклепывания лопастей (по два выпуска на каждую лопасть), так и железную (сварную) с приваренными лопастями.

дефлектор Вольперта Григоровича

Осевые вентиляторы ЦАГИ

Cконструированы на основе опытов Центрального аэрогидродинамического иститута и выпускаются в пяти промышленных сериях:

  • Четырехлопастные старого типа с диаметром колеса от 300 до 1 500 мм, обозначаемые номерами, соответствующими числу сотен миллиметров диаметра, диаметр втулки равен приблизительно 1/4 диаметра крыла. Этот тип устарел и снимается с производства.
  • Четырехлопастные нового типа на производительность от 1 000 до 90 000 м3/час при напоре до 50 мм вод.ет.
  • Трех лопастные на производительность от 1 000 до 70 000 м3/час при напорах до 30 мм вод.ст.
  • Двухлопастные на ту же производительность, что и трехлопастные, но для напоров до 15 мм вод. ст.
  • Восьмилопастные — реверсивные на производительность от 500 до 10 000 м3/час при напорах до 100 мм вод. ст.

Вентиляторы ЦАГИ первых четырех типов не реверсивны и работают нормально лишь в одном направлении, а в случае пуска в обратную сторону без перестановки крыла производительность вентилятора будет не больше 30% нормальной. Для изменения направления потока воздуха в обратную сторону крыло этих вентиляторов должно быть повернуто на 180°, т. е. та сторона крыла, которая была обращена в помещение, теперь будет снаружи.

  В отличие от указанных типов реверсивные вентиляторы ЦАГИ имеют поворотные лопасти, которые позволяют в зависимости от того, на какой угол они повернуты, изменять производительность вентилятора, а при пуске в обратную сторону изменять направление потока воздуха без перестановки крыла.

  Из осевых вентиляторов наиболее современными являются вентиляторы ЦАГИ, так как правильно построенная конструкция их крыла позволяет получать требуемую производительность с меньшей затратой энергии, чем у других осевых вентиляторов. Отношение количества полезно используемой энергии к общему расходу энергии называется коэфициентом полезного действия (КПД) и показывает, насколько экономична машина в работе. Вентиляторы ЦАГИ имеют КПД 0,45 — 0,50, т. е. половина энергии, потраченной на их вращение, отдается ими в виде полезной работы, тогда как КПД вентиляторов других типов значительно ниже: «Блекман-Стримлейн» — 0,35; «Сирокко» — 0,30; «Двойной Блекман» — 0,23, т. е. расход силы при работе вентиляторов ЦАГИ сравнительно меньше и для них требуются моторы меньшей мощности. Вторым важным преимуществом вентиляторов ЦАГИ является их способность создавать большие напоры, благодаря чему они могут успешно работать в установках с разветвленными воздуховодами, тогда как осевые вентиляторы других типов могут работать нормально только при открытом входе и выходе. Когда требуется перемещать большие объемы воздуха и при этом преодолевать сопротивление разветвленной сети сложных и длинных воздуховодов, применяются центробежные вентиляторы.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

Центробежные вентиляторы состоят из кожуха, внутри которого вращается колесо с лопатками, которые гонят воздух в выхлопное отверстие кожуха по его спирали, в кожухе образуется разрежение, и туда стремится воздух снаружи. Входное отверстие для притока воздуха находится на боковой стенке кожуха. Воздух отбрасывается с лопаток центробежной силой, которая получается от быстрого движения воздуха между лопатками вращающегося колеса.

  Устройство центробежных вентиляторов несколько видоизменяется в зависимости от их назначения, вследствие чего центробежные вентиляторы делятся на следующие 3 группы:

  • Вентиляторы низкого давления (до 80—100 мм вод. ст.) для перемещения воздуха (газов);
  • среднего давления (до 200 мм вод. ст.) для сильно запыленного воздуха и перемещения опилок, стружек — обычно называются пылевыми вентиляторами или эксгаусторами;
  • высокого давления (до 500 мм вод. ст.).
  В тех случаях, когда требуется большая производительность вентилятора, но помещение не позволяет установить большой его размер, применяются центробежные вентиляторы с двойным крылом и сдвоенным кожухом, имеющим два входных отверстия. Такие вентиляторы при том же диаметре колеса имеют вдвое большую производительность и сравнительно небольшие размеры.   Центробежные вентиляторы высокого давления (дутьевые) служат для перемещения сравнительно небольших объемов воздуха с таким сильным напором (давлением), чтобы продуть его например через слой угля в горне, через вагранку.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, НАПОР И РАСХОД ЭНЕРГИИ У ВЕНТИЛЯТОРОВ

  Работа вентиляторов всех типов характеризуется:

  • Производительностью, т. е. объемом воздуха, перемещаемого вентилятором за 1 час в кубических метрах;
  • напором (давлением), который при этом развивает вентилятор (напор измеряется в миллиметрах водяного столба);
  • расходом энергии (в л. с. или квт), необходимой для получения от вентилятора необходимой производительности и напора.

Производительность вентилятора зависит:

  • от размеров (и конструкции) вентилятора, т. е. чем вентилятор больше, тем больше он переместит воздуха
  • от числа оборотов вентилятора. Вентилятор с каждым своим оборотом перемещает определенное количество воздуха, а так как производительность исчисляется за 1 час, то следовательно чем больше вентилятор сделает за это время оборотов, тем больше воздуха он переместит. Для удобства принято число оборотов вентилятора определять всегда за одну минуту
  • от сопротивления, которое приходится преодолевать вентилятору при перемещении воздуха. Если вентилятор, который без всякого воздуховода, засасывая воздух из помещения, выбрасывает его наружу, соединить с длинными разветвленными воздуховодами, а за вентилятором поставить шахту, то в этом случае вследствие трения и местных сопротивлений в воздуховодах производительность вентилятора уменьшится, поэтому, чтобы за 1 час переместить столько же воздуха, придется нагнетать его сильнее, увеличив число оборотов вентилятора по сравнению с первым случаем.

Напор, создаваемый вентилятором, должен преодолеть все сопротивления проходу воздуха и обеспечить перемещение требуемого часового объема воздуха. Напор измеряется миллиметрами водяного столба. Давление 1 мм вод. ст. соответствует давлению груза весом в 1 кг на площадку в 1 м2.

  Напор, создаваемый вентилятором, зависит:

  • От конструкции вентилятора;
  • От числа оборотов вентилятора. С увеличением числа оборотов производительность вентилятора увеличивается, т. е. увеличится скорость прохода воздуха по воздуховоду, для чего потребуется и больший напор.

Расход энергии, которую потребляет вентилятор, зависит:

  • От коэфициента полезного действия вентилятора, т. е. от того, насколько экономно расходует вентилятор получаемую энергию;
  • от производительности вентилятора, т. е. от количества перемещаемого воздуха. Чем больше воздуха нужно перемещать вентилятору, тем больше энергии потребуется затратить на его работу;
  • от величины напора, так как чем большее сопротивление понадобится преодолеть вентилятору, тем больше пойдет на это энергии. Необходимо иметь в виду, что увеличение сопротивлений без увеличения числа оборотов, как было указано выше, уменьшает производительность вентилятора, поэтому, например закрыв совсем воздуховод, мы не будем иметь никакого перемещения воздуха, т. е. вентилятор перестанет выполнять свою работу и будет расходовать лишь очень немного энергии на вращение вентилятора вхолостую; наоборот, при уменьшении сопротивления без одновременного уменьшения числа оборотов вентилятора, например в случае отсоединения воздуховода (полностью или значительной его части), вентилятор получит возможность столько перекачивать воздуха, что увеличение расхода энергии может вызвать порчу электромотора (сжечь мотор).

  При определении производительности вентилятора с изменением напора в сети и числа его оборотов исходят из указанной зависимости этих величин, которая хорошо поясняется следующим простым примером: при увеличении числа оборотов вентилятора вдвое производительность увеличивается в 2 раза, напор увеличивается в 22, т. е. в 4 раза, расход силы увеличивается в 23, т. е. в 8 раз. Этот пример наглядно показывает, насколько опасно увеличивать число оборотов вентилятора без расчета расхода энергии, так как электромотор при этом легко может быть перегружен и сгореть.