7. Выбор по критериям быстроходности и габаритности

Наиболее распространены случаи, когда задана производительность Q, полное давление Р_u,плотность ρ перемещаемой среды и частота вращения n вентилятора. Необходимо определить схему вентилятора, его габаритные размеры, потребляемую мощность, создаваемый уровень шума.

Прежде всего определим быстроходность, соответствующую параметрам задания, по формуле:

(8)

где n – частота вращения, об/мин; Q – производительность, м³/с; Р_uo – полное давление, кгс/м²;

Полное давление приведено к нормальной плотности воздуха Р_u – 0,122 кгс*с²/м⁴ в соответствии с формулой:

(9)

Далее по области параметров (рис. 6) или по сводной таблице 2 (см. приложение), где даны параметры 94 вентиляторов при номинальном режиме и диапазоны изменения быстроходности n_y, соответствующие рабочему участку характеристики, выбираем тип вентилятора, имеющего быстроходность, близкую к быстроходности задания. При этом необходимо учитывать дополнительные требования, предъявляемые к вентилятору. Если вентилятор должен иметь максимально возможный КПД и наименьший шум, то у рабочего колеса должны быть загнутые назад лопатки. Поэтому величина ψ должна быть минимальной, а значение D_y – максимальным. Если ограничены габаритные размеры вентилятора, то необходимо выбирать вентилятор с наименьшим значением габаритности D_y , т.е. с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперёд.

Рис. 6 Области параметров номинальных режимов работы центробежных вентиляторов

1. одноступенчатых; 2 – двусторонних; 3 – двухступенчатых;

Рис. 7 Области режимов работы серийных вентиляторов общего назначения

Рис. 8 Области режимов работы дымососов ДН и ДН2 при t=100°С и

р=760 мм рт.ст., регулируемых ОНА

Определив тип вентилятора, можем по диаграмме для выбора размера и частоты вращения рабочего колеса вентилятора приближённо определить размеры вентилятора, обеспечивающего заданные производительность Q и полное давление Р_{uo .} Для получения точных значений диаметра рабочего колеса определяем по безразмерной характеристике выбранного вентилятора режим быстроходностью, равной быстроходности задания. Быстроходность n_y вентилятора или находим по кривой n_y (ψ), приведённой на безразмерной характеристике вентилятора, или по формуле:

(9)

При режиме, где совпадают быстроходность задания с быстроходностью вентилятора, определяем по кривым ψ(ψ), λ(ψ), коэффициент давления ψ и коэффициент мощности λ. В соответствии с ранее приведёнными формулами вычисляем окружную скорость U (м/с), диаметр рабочего колеса (м)

(10)

и потребляемую мощность (кВт)

(11)

Если задана производительность, полное давление и габаритные размеры вентилятора, то рациональный выбор вентилятора осуществляем по критерию габаритности. Для этого вычисляем габаритность задания по формуле:

(12)

где Р_uo – давление, приведённое к нормальным атмосферным условиям в соответствии с формулой (9).

Далее по области параметров (см рис. 6) или по сводной таблице 2 (см. приложение) определяем аэродинамическую схему вентилятора с близким значением габаритности при номинальном режиме или при режиме, соответствующем рабочему участку характеристики. Используя безразмерные параметры выбранного вентилятора, рассчитываем габаритность вентилятора

(13)

Находим режим работы вентилятора (коэффициент производительности φ) где совпадают значения габаритности задания и вентилятора. По характеристике вентилятора определяем коэффициенты ψ и λ, соответствующие этому значению коэффициента φ. По формулам (10) и (11) вычисляем окружную скорость, диаметр рабочего колеса и потребляемую мощность вентилятора.

U = πDn/60 (14)

Если несколько вентиляторов имеют при номинальном режиме быстроходность или габаритность, близкие (отличающиеся на 20% в диапазоне рабочего участка характеристики) к быстроходности или габаритности задания, то расчёты проводим для всех этих вентиляторов. Сравниваем полученные расчётные данные – габаритные размеры, мощность, окружную скорость, уровень звуковой мощности и кривые регулирования – для всех вариантов вентиляторов. Выбираем тот вариант, который лучше других соответствует всем требованиям технического задания.

Необходимо иметь ввиду, что для каждого типа вентилятора существует максимально допустимая скорость рабочего колеса, которая зависит от конструкции колеса, материала, из которого оно сделано, способа и качества изготовления. Эту максимальную скорость определяют из условий прочности колеса. Её можно оценить с использованием существующих расчётных и экспериментальных методов.

При выборе электродвигателя необходимо учитывать не только мощность, потребляемую вентилятором при рабочем режиме, но и условия пуска машины. При этом следует применять электродвигатели минимально возможной мощности.