Совместная работа вентиляторов в сети

При устройстве вентиляции очень часто устанавливают несколь­

ко вентиляторов, которые не только преодолевают индивидуальные

сопротивления своих участков сети, но и работают одновременно на

одну общую сеть.

Вентиляторы могут работать параллельно, последовательно

одновременно параллельно и последовательно. Для совместной ра­

боты может быть принято любое число вентиляторов.

Параллельную работу и одновременно параллельную и последо­

вательную можно осуществлять в различных вариантах по взаим­

ному расположению вентиляторов (рис. 25).

Для правильного выбора режимов работы каждого из совмест­

но работающих вентиляторов нужно уметь строить результирующую

или суммарную характеристику всех вентиляторов.

Схема параллельной работы двух и более вентиляторов рекомен­

дуется для увеличения подачи воздуха.

Построение суммарной кривой давления двух одинаковых па­

раллельно работающих вентиляторов показано на рис. 26. Абс­

циссы, представляющие собой расход каждого вентилятора, скла­

дываются при каждом значении давления.

 

Подача обоих вентиляторов QA соответствует пересечению кривой

сети (например, сети 2) с суммарной кривой давления, т. е, рабочей

точке А. Оба вентилятора создают одинаковые давления PVA>По­

дача каждого вентилятора соответствует точке Б, т. е. QB = 0,5 QA.

4rt

Рис. 26 Суммарнаяхарактери­

стика двух одинаковых венти­

ляторов, работающих парал­

лельно

К. п. д. обоих вентиляторов равен к. п. д. каждого из них, но

кривая его «растягивается» вдоль абсциссы таким образом, что каж­

дая точка кривой для одного вентилятора передвигается горизон­

тально на удвоенную абсциссу.

Если при работе на какую-то сеть один вентилятор отключить,

то второй будет подавать расход воздуха QB, Т. е. больше, чем

он подавал при совместной работе. Это обстоятельство следует

учитывать, так как при этом возможно увеличение расходуемой мощности.

В частном случае, когда вентиляторы имеют резко выраженную седлообраз­ную характеристику, рас­смотренное построение для участка седла не будет правильным. На этом участке в результате не • устойчивости работы вентилятора неизвестно как располагаетсякривая давления [11.

Эффективность параллельной работы вентиляторов зависит в ос­

новном от характера кривой сети. При работе на сеть 1 (см. рис. 26)

установка второго вентилятора почти ничего не даст, при работе же

на сеть 2 подача двух вентиляторов уже значительно превышает

подачу одного.

Построение суммарной характеристики для двух вентиляторов

с неодинаковыми характеристиками в принципе ничем не отличается

от построения для двух одинаковых по характеристике вентилято-

ров. Но существует некоторое обстоятельство, лучше всего поясня­

емое примером работы вентиляторов на общую камеру (рис. 27).

При режимах работы вентиляторов, соответствующих участку

ЛБ, оба вентилятора имеют положительную подачу и, следователь­

но, подают воздух совместно в общую сеть.

Если режим работы соответствует рабочей точке Б, то вентиля­

тор 2 подает воздух в объеме, соответствующем отрезку d, a

вентилятор 1 воздух не подает. При режимах работы на отрезке БВ

вентилятор 2 имеет положительную подачу, а вентилятор 1 — от­

рицательную, т. е. воздух в нем движется в обратном направлении.

Вентилятор 2 подает воздух не только в общую сеть, но и в вентиля­

тор /, преодолевая его давление, в результате чего в общую сеть

подается меньше воздуха, чем подавал бы вентилятор 2, рабо­

тая один.

Обычно вентиляторы присоединяются к общей сети с помощью

вспомогательных участков воздуховодов, сопротивление которых

следует учитывать (рис. 28, участки ав и бе). В этом случае нанесение

общей характеристики сети на суммарную характеристику самих

вентиляторов будет неправильным, так как сеть становится общей

только начиная с точки соединения воздуховодов (точка в).

Поэтому сначала следует определить характеристику каждого

вентилятора, отнесенную к точке соединения (кривую //), вычи­

танием из ординаты характеристики вентилятора (кривая /), орди­

нат характеристики участка ав или бв (кривая ///), затем путем

сложения абсцисс кривой // построить суммарную характеристику

обоих вентиляторов. Пример такого построения характеристик

приведен на рис. 29.

Два одинаковых по характеристике вентилятора работают каж­

дый на своем участке, сопротивления которых одинаковы между

собой, а затем, начиная с точки в, совместно перемещают воздух по

общему участку вг.

Линией // изображена кривая давления вентиляторов Рв 1

 и

Pv2. Кривая Pvl — АРдв

 я Pv2 — АРбе (линия ///) представляет

собой кривую давления каждого вентилятора, отнесенную к точке

пересечения в; получена она вычитанием ординат характеристики

участка ав или бв (линия /) из ординат индивидуальной кривой дав­

ления вентилятора.

Суммарная характеристика (Pvl — АРае) + (Ри 2— АРбв) (ли­

ния IV) получается сложением абсцисс индивидуальных кривых,

отнесенных к точке в.

На участке сети вг оба вентилятора работают совместно. Поэто­

му в точку в каждый из них должен подать половину общего расхода

воздуха, причем с одинаковым давлением, как это следует из самого

принципа построения суммарных характеристик. В ином случае,

т. е. если вентиляторы подают в точку в воздух с различным дав­

лением, может наблюдаться перетекание части воздуха обратно

в вентилятор с меньшим давлением. Значение давления, созданного

вентиляторами в точке в, должно быть достаточным, чтобы преодо-

44 леть сопротивление общего участка сети вг и создать, кроме того,

динамическое давление воздуха на выходе из этого участка. На

рис. 29 этому соответствует рабочая точка А, являющаяся точкой

пересечения суммарной кривой (линия IV) и кривой участка сети

вг (линия V).

Определение режима работы каждого вентилятора проводится

построением, противоположным построению суммарнойхаракте­

ристики. Проводим горизонтальную прямую от точки А до кривой

/77. Полученная точка К не соответствует рабочей точке вентиля­

тора, так как кривая не представляет собой характеристики самого

вентилятора. Для получения режима работы непосредственно самих

вентиляторов следует восставить перпендикуляр из точки К

до пересечения с кривой П. Точка Лг

 (А2) и будет искомой рабочей

точкой.

Заметим, что полное давление каждого вентилятора

где первый член представляет собой сопротивление участка вг плюс

динамическое давление на выходе воздуха из этого участка (точка г)

при расходе воздуха QA, а второй член — сопротивление участка ав

или бв.

При проектировании вентиляционных систем, обычно осущест­

вляют параллельную работу вентиляторов, когда индивидуальные

участки сети каждого вентилятора одинаковы по сопротивлению

и вентиляторы работают на одинаковом режиме. Но весьма часто

индивидуальные участки по технологическим или другим причи­

нам должны быть различными по протяженности и по сопротивле­

нию. В этом случае режимы параллельно работающих вентиляторов

также должны быть различными. Поэтому имеет смысл рассмотреть

случаи параллельной работы вентиляторов, неодинаковых по

своим рабочим режимам.

На рис. 30 приведен пример, когда три различных по своей ха­

рактеристике вентилятора работают совместно на общую сеть гд

и преодолевают, кроме того, индивидуальные сопротивления своих

участков.

Построение суммарной характеристики производится обычным

способом: наносим кривые давления вентиляторов Pvl (линия I),

Pv2 (линия III), Pv3 (линия V), затем кривые давления, отнесенные

к точке г, — кривые Pvl — AP<L> (линия II), Ри 2

 — АР' б г

(ли­

ния IV) и Pv3 — АРег (линия VI). Сложение их абсцисс дает сум­

марную кривую давления трех вентиляторов (Pvl — APL) +

+ (Ро 2

— кР'бг) + (Pv3 — &Рвг) (линия VII), которые, начи-

ная с точки г, уже совместно преодолевают сопротивление участка

гд, должны подать в эту точку свои объемы воздуха с одинаковым

Давлением, достаточным для преодоления сопротивления участка

гд, и создать, кроме того, нужное динамическое давление воздуха

на выходе из сети. Режим работы трех вентиляторов определится

45 точкой А — пересечением суммарной характеристики (линия VII

с кривой участка гд (линия VIII).

Для определения режимов работы каждого вентилятора через

точку А проводим линию, параллельную оси абсцисс. Из точек К,

И к Л, являющихся пересечениями этой линии с кривыми //, IV

и VI, восставляем перпендикуляры до пересечения с кривыми /,

/ // и 1/. Полученные точки Л ь

 А2

 и А 3 соответствуют рабочим ре­

жимам каждого вентилятора.

Таким образом, вентиляторы обеспечивают следующие параметры:

вентилятор / — подачу Qr

 и давление Pvl = PvA H- АРд?

;

вентилятор 2 — подачу Q2

 и давление Ри 2

 = PtA + &Р'ог;

вентилятор 3— подачу Q3

 и давление PV3

 = PVA + АР^,.

Потери давления АРдг, АРбг и АРв

'

3

 подсчитываются в соот­

ветствии с объемом воздуха, протекающего через каждый уча­

сток, т. е. Qlf

 Q2

 и Q3

.

Более сложной для построения характеристик, но весьма рас­

пространенной в практике вентиляции является установка в сети

различных по характеристике вентиляторов (рис. 31).

Для упрощения построения суммарной характеристики допу­

стим, что сопротивления участков сети от вентиляторов 2, 3, 4, 5

до пересечения их с магистральным воздуховодом ничтожно малы

и поэтому их не учитываем. Давления вентиляторов Pvl — Pv5

описаны соответственно линиями / — V.

Вентилятор / обслуживает участок аб, его характеристика,

отнесенная к точке б, Pvl— АРаб представлена на рис. 31 линией

VI.

Начиная с точки б в сеть поступает воздух от вентилятора 2.

Суммарная характеристика вентиляторов 1 и 2 в начале участка

бе (сразу за точкой б) представлена кривой Pvl — АРаб Н- PV2

(линия VII); их суммарной характеристикой, отнесенной к концу

этого участка (к точке в), будет кривая Pvl — ДРаб + Рьг —

—АРбв

 (линия VIII).

Аналогичным образом получим кривые:

Pvl — &Раб+Ри2 — ЬРбе + Pva (линия IX);

Рп — ЬР'аб + Рт — ЬРбв + Рм — ЬРвг (линия X);

Pvl — /iPa6J

rPV2—hP6eJ

rPv3 — &Pee-{-Pvi (ЛИНИЯ XI);

Я„1 —ДРвб + Р м

 —ДРб. + Рг 8

 —Д^м + Л* —Д#з (линия XII);

Pvl - кР'аб + Pv2 -IiP6e + Pv3- APS

'

3

 +

+ P D 4 -AP3

'

5

 + P„5

 (линия XIII).

Последняя кривая является суммарной характеристикой всех

пяти вентиляторов в этой системе. Если кривая XIV является кри­

вой участка де, то точка Л соответствует совместному режиму ра­

боты вентиляторов.

Для определения режимов работы каждого вентилятора в от­

дельности следует поступить так же, как и в случаях, показанных

на рис. 28 и 30.

Проводим через точку А прямую, параллельную оси абсцисс.

Вентилятор 5 работает только на преодоление сопротивления уча­

стка де и, следовательно, должен создать полное давление PVA,

соответствующее точке Л, являющейся рабочей точкой этого венти­

лятора.

47 Вентилятор 4, помимо общего для всех вентиляторов сопротив­

ленияЛРае, преодолевает еще сопротивление участка гд. Посколь­

ку кривая XII является суммарной характеристикой вентиляторов

1,2,3, 4, отнесенной к точке д, точка К соответствует совместному

рабочему режиму, создаваемому этими вентиляторами непосред­

ственно перед точкой б. Восставляя перпендикуляр из точки К

до пересечения с кривой XI (точка И), получаем отрезок КИ, пред­

ставляющий собой сопротивление участка гд при данном расходе

воздуха. Следовательно, точка И соответствует совместному рабо­

чему режиму вентиляторов /, 2, 3, 4, отнесенному к точке г. По­

скольку вентилятор 4 никаких других сопротивлений больше не

преодолевает, то создаваемое им давление также определяется точ­

кой И. Для определения рабочего режима вентилятора 4 проводим

горизонталь до кривой IV, в результате чего получаем рабочую

точку Л4

.

Аналогичным образом получаем точку Л, характеризующую

совместный рабочий режим вентиляторов ], 2, 3, отнесенный к точ­

ке г. Затем получаем точку М, соответствующую рабочему режиму

этих же вентиляторов, но отнесенному уже к точке в, и, наконец,

получаем точку А 3, представляющую собой рабочий режим вентиля­

тора 3. Тем же способом получим рабочие точки Л2

 и Av

Таким образом, вентиляторы должны обеспечить следующие

рабочие параметры:

вентилятор 5 — подачу Q5

 и давление

"г? 5 " "vA\

вентилятор 4 — подачу Q 4 и давление

Р У 4 = PVA + АРг'5;

вентилятор 3 — подачу Q 3 и давление

PV3 = PvA + №гд + &Р'вг,

вентилятор 2 — подачу Q 2 и давление

pv2 = pvA + ^p'гд + др;г + А^б«;

вентилятор / — подачу Q1 и давление

Pvl = PvA + АРг

'

5

 + ^Peг + ЬР'бв + ЬР'аб-

Иногда, помимо указанных сопротивлений, каждый из вентиля­

торов преодолевает сопротивление всасывающих участков сети

(например, отсосов от каких-либо механизмов). В этом случае вме­

сто характеристик самих вентиляторов следует брать их кривые дав­

ления, отнесенные к точкам, где эти вентиляторы включаются в об­

щую магистраль.

Весьма также распространенной является параллельная работа

вентиляторов при переменном сопротивлении (рис. 32). Два вен­

тилятора, работая каждый на своем участке, совместно преодоле-

О я

о X в

NT.

РОН

ков

листе

КТА

* hriровщи

впециа

W 0)>jS я

иИ

.PRO

TEKA

КОПИ

i проек

[ически

СО о 3"

и 3

о W Я

о я

ю и

48 вают общее сопротивление участка вг; на участке ав вентилятора 1

установлен дроссельный клапан. Кривые давления вентиляторов

Pvi и Рмпредставлены на рис. 32 соответственно линиями / и //.

Строим суммарную характеристику Pvl + Pv2 (линия III),

пренебрегая для упрощения задачи сопротивлениями участков ав

и бв. Пересечение (точка А) суммарной характеристики с кривой

общей сети вг (линия IV) представляет собой общий режим вентиля­

торов при полностью открытом дросселе, т. е. когда он еще не соз­

дает сопротивления. В этом случае индивидуальные рабочие режимы

вентиляторов определяются рабочими точками At

 и Л2

. Если же

дроссель полностью закрыт, то в общую сеть подает воздух только

вентилятор 2 и его рабочий режим определяется точкой Б. При про­

межуточных положениях дросселя общий рабочий режим опреде­

ляется точками, расположенными на участке кривой АБ.

Для примера можно рассмотреть такое положение дросселя,

когда общий режим вентиляторов определяется точкой В. В этом

случае рабочий режим вентилятора 2 соответствует точке Г, а ра­

бочий режим вентилятора 1 должен определиться как разность аб­

сцисс BE и ГЕ. Отложим эту разность, т. е. отрезок, равный

отрезку ВГ, от оси ординат и получим точку Д, представляющую

собой рабочий режим вентилятора / вместе с дросселем в этом по­

ложении поворота. Кривая давления этого вентилятора вместе с

дросселем представлена на рис. 32 пунктирной кривой, проходящей

через точку Д (по аналогии построения характеристики вентилятора

с сопротивлением какого-либо участка сети). Восставив перпен­

дикуляр из точки Д, получим точку Ж, представляющую собой ра­

бочий режим непосредственно самого вентилятора /.

Пример 10. Требуется подобрать вентиляторы к вентиляционной системе,

схема которой представлена на рис. 33; подача 100 000 м

3

/ч; сопротивление

участков абАРаб = 250 Па, сопротивление участка бв вместе с динамическим

давлением на выходе из сети составляет АРбв = 450 Па.

Решение. Поскольку два вентилятора совместно обслуживают только

общий участок сети бв, они должны давать вместе 100 000 м

3

/ч воздуха при

давленииАРбв = 450 Па (точка А). Следовательно, каждый из них должен

подавать 50 000 м

3

/ч при том же давлении (точка Б), преодолев сопротивление

раздельных участков сети АРаб = 250 Па. Таким образом, через точку Б

должна пройти характеристика вентилятора, уже отнесенная к точке соеди­

нения воздуховодов б (кривая /). Характеристика же самого вентилятора

должна пройти через точку В, соответствующую давлению АРбв + АРаб =

= 450 + 250 = 700 Па. Кривая /// представляет собой суммарнуюхарак­

теристику обоих вентиляторов. Такие условия может обеспечить вентилятор

Ц4-70 № 12,5 с частотой вращения 650 мин

- 1

 (кривая //).