Регулирование подачи вентиляторов

Методы регулирования подачи центробежных вентиляторов в принципе мало отличаются от методов регулирования центро­бежных насосов. Наиболее простым и широко применяемым в практике является метод регулирования подачи задвижкой или заслонкой, установленной на нагнетательной линии вентилятора. В этом случае регулирование возможно только в сторону умень­шения подачи. Прикрывание задвижки ведет к увеличению со­противления сети, к изменению ее Q — р характеристики.

Другим способом регулирования подачи вентилятора являет­ся изменение частоты вращения его рабочего колеса. Этот спо­соб регулирования применим не только для уменьшения подачи, но и для ее увеличения. Он не влечет за собой бесполезной за­траты энергии, так как отсутствует искусственно создаваемое сопротивление сети.

Однако способ регулирования подачи вентилятора путем из­менения частоты вращения, несмотря на свои преимущества, реже применяется в практике, так как пока отсутствуют доста­точно удобные и экономичные способы изменения частоты вра­щения применяемых для привода электродвигателей.

Кроме указанных способов иногда используется метод регу­лирования подачи вентилятора с помощью направляющего ап­парата, устанавливаемого в непосредственной близости от входа в рабочее колесо. Конструктивно такой аппарат представляет собой осевую или радиально расположенную решетку с поворот­ными лопастями, которые изменяют направление всасываемого потока, сокращают количество поступающего газа или воздуха в рабочее колесо или полностью прекращают всасывание.

Анализ изменения расхода мощности вентилятором при ре­гулировании его подачи задвижкой на нагнетании и с помощью поворотных лопастей на всасывании при п — const подтвержда­ет преимущество последнего.

В заключение следует заметить, что при любой постоянной частоте вращения рабочего колеса центробежного вентилятора, расход мощности увеличивается с увеличением подачи. Поэто­му для предотвращения перегрузки электродвигателя включе­ние в работу вентилятора должно производиться при закрытой задвижке (Q = 0).

 

Выбор вентилятора для заданных условий работы

Для подбора вентилятора необходимо знать его максимальные значения подачи и давления в рабочих условиях. Кроме того, необходимо знать назначение вентилятора, т. е. условия, в ко­торых он должен эксплуатироваться: температуру газа или воз­духа, химическую агрессивность, наличие механических при­месей.

Зная подачу и давление, которое должен создавать вентиля­тор, его можно подобрать по таблицам, содержащим сведения о технических данных вентиляционных установок, выпускаемых промышленностью. Можно также воспользоваться характеристи­ками вентиляторов, которые приводятся в каталогах и справоч­никах.

Подбор вентилятора по таблицам не требует каких-либо до­полнительных пояснений. При использовании индивидуальных характеристик (прил.7) необходимо найти рабочую точку вентилято­ра. Эта точка находится на пересечении вертикальной линии, проведенной через ось абсцисс в точке принятой подачи Q и го­ризонтали, проведенной через ось ординат в точке принятого давления р. По рабочей точке на графике можно определить КПД вентилятора. Если КПД в выбранном режиме меньше 0,9 η _max, необходимо изменить условия работы вентилятора (из­меняя частоту вращения п)или перейти к подбору другого типа вентилятора. Следует помнить, что данные таблиц и характери­стики относятся к стандартным условиям.

При выборе пылевого вентилятора или дымососа необходимо иметь в виду, что скорость воздуха или газа в проточной части должна быть не меньше скорости транспортирования твердых частиц максимально возможного размера, в противном случае будет происходить оседание частиц и занос каналов.

 

Осевые вентиляторы

Вентилятор, конструкция которого обеспечивает продольное пе­ремещение воздуха вдоль его оси, называется осевым. Наиболее простой осевой вентилятор (рис.33) состоит из следующих ча­стей: осевого лопастного ра­бочего колеса 1, цилиндри­ческого кожуха 6, входного коллектора 7, имеющего очертания плавного растру­ба. На выходе устанавлива­ется диффузор 2 с выход­ным отверстием 5. Передняя торцевая часть втулки ло­пастного колеса и электро­двигатель 4 вентилятора за­крыты обтекателями 8 и 3.

Лопастное колесо монтируется непосредственно на валу элек­тродвигателя или на специальной втулке, жестко посаженной на вал электродвигателя, который находится в центре воздушного потока соосно с кожухом вентилятора.

При быстром вращении лопастного колеса воздух всасывает­ся через коллектор 7, проходит через кожух 6, диффузор 2 и выбрасывается через выходное отверстие 5. Диффузор 7 исполь­зуется для преобразования части кинетической энергии воздуха в давление. Поэтому давление воздуха за лопастным колесом в диффузоре больше, чем в кожухе вентилятора.

Чтобы предотвратить перетекание воздуха из области более высокого давления (диффузора) в область всасывания (коллек­тор) зазор 8 между внешними кромками лопастей и кожухом вентилятора делают минимальным, не превышающим 1,5% дли­ны лопатки, т. е.

.                                             (81)

Лопастное колесо вентилятора состоит из втулки относитель­но большого размера (от 40 до 70% диаметра колеса) с цент­ральным отверстием для вала. На втулке в специальных пазах закреплены лопасти. Иногда лопасти крепятся на специальном ободе, который монтируется на внешней поверхности втулки. Ло­пасти могут быть поворотными или закреплены наглухо. Коли­чество лопастей колеблется от 2 до 16, в зависимости от назна­чения вентилятора.

В крупных вентиляторах лопасти для облегчения делают пустотелыми, а для удобства регулирования — поворотными. В этом случае регулирование достигается установкой лопастей под разным углом к плоскости вращения. Такой способ регули­рования осевого вентилятора, а также способ регулирования по­воротом лопастей направляющего аппарата (если такой имеет­ся) являются наиболее целесообразными, так как позволяют изменить характеристику вентилятора в нужном направлении, что является преимуществом перед способами регулирования задвижкой или изменением частоты вращения лопастного ко­леса.

Из сравнения осевых вентиляторов с центробежными следу­ет, что осевые вентиляторы при равных эксплуатационных усло­виях менее громоздки, занимают меньшую площадь, конструк­тивно более просты и при больших подачах воздуха значительно экономичнее. Они развивают относительно меньшее давление (40—400 Па), но способны перемещать большие количества воз­духа — до нескольких десятков тысяч метров кубических в час. Поэтому осевые вентиляторы применяются в вентиляционных системах с большой подачей воздуха, где отсутствуют значитель­ные сопротивления.

Хотя обычно осевые вентиляторы применяются в системах с давлением до р = 200—300 Па, встречаются установки с последо­вательно работающими осевыми вентиляторами, создающими общее давление до р=1000 Па. Такие установки называются высоконадежными.

Изучение характеристик осевых вентиляторов показывает, что наибольший расход мощности у осевых вентиляторов полу­чается при закрытой задвижке (Q = 0). Затем с увеличением по­дачи происходит значительное и резкое падение давления и расхода мощности. Поэтому пуск осевого вентилятора в работу должен производиться при открытой задвижке.

Одним из преимуществ осевых вентиляторов является их бы­строходность. Вследствие этого они допускают непосредственное соединение с быстроходными электродвигателями и паровыми турбинами. В зависимости от конструкции лопастей допускает­ся доводить окружную скорость до значений 100—200 м/с.

Подачу осевых вентиляторов Q, давление р и расход мощ­ности N рассчитывают по приведенным формулам для центро­бежных вентиляторов.

В производственных условиях иногда приходится перемещать большие количества воздуха высокой влажности с примесями химически агрессивного характера. В таких случаях установка электродвигателя в центре потока недопустима, а потому приме­няются вентиляторы с электродвигателями, вынесенными из по­тока.

Работа вентиляторов связана с сильным шумом, переходя­щим иногда в гудение. Это значительный их недостаток. Для уменьшения шума рекомендуется: металлический кожух венти­лятора заменять железобетонным; изолировать фундамент вен­тилятора от частей здания; стыки воздуховодов выполнять со вставками из плотной парусины и брезента; сооружать вентиля­торы в деревянных футлярах, обитых войлоком.

 

 

Компрессоры

Компрессорами называются нагнетатели, служащие для подачи сжатого воздуха или газа под избыточным давлением бо­лее 0,2—0,3 МПа. Повышенная степень сжатия в компрессорах обусловливает изменение термодинамических условий состояния воздуха или газов.

По конструктивным особенностям и принципу действия (рис.34) компрессоры, применяемые в пищевой промышленности, подразделяются на поршневые и центробежные. Применяются также ротационные компрессоры, которые конструктивно и no-способу привода сходны с центробежными машинами, однако по принципу действия (вытеснение) они относятся к поршневым машинам.

Области применения поршневых и центробежных компрес­соров различны и соответствуют особенностям этих машин. Так, поршневые компрессоры, воздействующие с помощью поршня на определенный замкнутый объем воздуха в цилиндре в период нагнетания, могут создавать значительную степень сжатия P ₂ /P ₁при относительно ограниченной подаче воздуха или газа. Порш­невые компрессоры обладают высоким коэффициентом полезного действия и применение их наиболее целесообразно при давлениях более 1 МПа и при малых подачах (не более 100—150 м³/мин).

 

 

 

Рис.34. Классификация компрессоров

 

Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры) конструк­тивно и по принципу действия сходны с многоступенчатыми центробежными насосами. Отличие заключается в том, что ра­бочим телом является сжимаемый газ и поэтому имеют место тепловые процессы. Использование центробежных компрессоров наиболее целесообразно при подаче больших количеств воздуха (не менее 50 м³/мин) при сравнительно невысоком давлении (0,7—0,8 МПа).

У каждого из типов компрессорных машин имеются свои преимущества и недостатки, которые должны быть учтены при выборе установки в каждом конкретном случае.

Центробежные машины имеют ряд существенных преиму­ществ перед поршневыми. У центробежных машин отсутствуют быстро изнашивающиеся части — поршни, клапаны и т. д. Они не требуют внутренней смазки и поэтому не загрязняют сжатый воздух или газ, что очень важно в пищевых производствах. Бла­годаря большой частоте вращения роторов центробежных ком­прессоров их можно непосредственно соединять с электродвига­телями или паровыми турбинами.

Установки с трубокомпрессорами более компактны — они имеют меньший вес, занимают меньшую производственную пло­щадь. Так как воздух или газ проходит равномерно через ком­прессор в одном направлении, отпадает необходимость установ­ки рессиверов между отдельными ступенями. При работе турбокомпрессоров не возникают инерционные усилия, а поэто­му их фундаменты легче, чем фундаменты поршневых компрес­соров.

Существенным недостатком турбокомпрессоров является их меньший КПД и невозможность получения высоких давлений при относительно малых подачах.

 

Поршневые компрессоры

Принцип действия поршневого компрессора такой же, как и поршневого насоса. Отличием является только то, что поршень насоса выталкивает жидкость в течение всего нагнетательного хода, а компрессор выталкивает воздух или газ лишь после того, как давление в цилиндре компрессора превысит давление в на­гнетательной линии.

В зависимости от способа действия поршневые компрессоры бывают простого и двойного действия. По расположению цилинд­ров подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с на­клонными цилиндрами; по числу ступеней сжатия подразделяют­ся на одно-, двух- и многоступенчатые, а по способу охлажде­ния — с воздушным (небольшие компрессоры) и водяным охлаж­дением.

По своему назначению различают компрессоры воздушные, кислородные, аммиачные, углекислотные и др. В пищевых пред­приятиях применяются стационарные и передвижные компрес­соры.