- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Тепловые двигатели и нагнетатели. Вентиляторы презентация
Содержание
- 1. Тепловые двигатели и нагнетатели. Вентиляторы
- 2. 1. Особенности рабочего процесса центробежных вентиляторов. Основные понятия. Применение
- 3. Вентиляторами называют машины для перемещения и сжатия
- 4. У вентилятора на вращающемся валу установлено рабочее
- 5. При незначительном повышении давления газа изменением его
- 6. Центробежные вентиляторы широко распространены в промышленности и
- 7. Конструктивное устройство центробежного вентилятора простейшего типа Рабочее
- 8. Центробежные вентиляторы выпускаются отдельными геометрически подобными сериями.
- 9. Геометрическая форма данной серии представляется аэродинамической схемой,
- 10. Обозначение центробежных вентиляторов в соответствии с ГОСТ
- 11. Коэффициент быстроходности рассчитывается по формуле:
- 12. В современном вентиляторостроении разработаны и строятся машины
- 13. 2. Давление, развиваемое вентилятором. Влияние самотяги. Коэффициент
- 14. Рассмотрим работу дымососа, перекачивающего дымовые газы из
- 15. Выделим мысленно сечениями I–I и II–II систему
- 16. Н – теоретический
- 17. Приведённое уравнение (после деления на g) позволяет
- 18. Если ρв > ρг и Lтр > 0, то
- 19. В современных котельных установках ТЭС ввиду большой
- 20. 3. Подача, мощность, КПД вентилятора. Выбор вентилятора
- 21. В некоторых случаях для вентиляторов характерно не
- 22. Соотношение между рст и р характеризуется степенью реактивности машины.
- 23. Предварительным расчетом системы, в которую включается вентилятор,
- 24. Данные каталогов (таблицы и графики) относятся обычно
- 25. Необходимая мощность вентилятора рассчитывается по формуле:
- 26. Мощность приводного двигателя принимается с запасом, учитывающим
- 27. 4. Характеристики. Регулирование центробежных вентиляторов Работа вентилятора
- 28. Характеристиками вентиляторов называют графики зависимостей напоров, мощности
- 29. Характеристики при переменной частоте вращения строятся по
- 30. Выбор вентилятора производится с учётом характеристики сети
- 31. Чтобы определить режим работы вентилятора данной серии,
- 32. Если это условие не выполняется, то следует
- 33. В вентиляторостроении широко применяются безразмерные характеристики, общие
- 34. С помощью такой характеристики (рис. 6.3) сначала
- 35. Формы характеристик вентиляторов определяются аэродинамикой их проточной
- 36. Регулирование подачи вентиляторов Регулирование подачи вентиляторов
- 37. Первый способ требует применение электродвигателей с переменной
- 38. В настоящее время для регулирования подачи вентиляторов
- 39. Третий способ распространён для вентиляторов с большой
- 40. 5. Конструктивные особенности центробежных вентиляторов В зависимости
- 41. Формы рабочих колес весьма разнообразны: барабанная, кольцевая,
- 42. Барабанная (а) и кольцевая (б) формы свойственны
- 43. Формы (б), (в) и (г) характерны для
- 44. Для машин большой производительности применяют диск с
- 45. Открытые однодисковые и бездисковые колёса (д и
- 46. Корпуса вентиляторов (рис. 6.5) выполняются сварными, спиральной
- 47. Рис. 6.6. Вентиляторная установка: 1 – корпус;
- 48. Вентиляторные установки (простейшая показана на рис. 6.6)
- 50. Для примера рассмотрим конструкцию дымососа двухстороннего всасывания
- 51. К корпусу вентилятора приварены лапы, которыми он
- 52. 6. Осевые вентиляторы Осевые вентиляторы также находят
- 53. Конструктивно осевые вентиляторы имеют всего одну-две ступени
- 54. Обычно выходные углы решётки направляющего аппарата выбираются
- 55. Рабочие колёса осевых вентиляторов всегда гораздо жёстче,
- 56. Расчёт скоростей U, w и C, развиваемого
- 57. Как и центробежные вентиляторы, осевые выпускаются отдельными
- 58. О некоторых конструктивных особенностях осевых вентиляторов поговорим,
- 59. На вал, вращающийся на роликовых опорно-упорных подшипниках,
- 60. Слева, за вторым рабочим колесом в виде
- 61. Конструкционные особенности осевого вентилятора определяются его аэродинамической
- 62. В конструкциях осевых вентиляторов с одним или
- 63. В прямоточном радиальном вентиляторе перемещаемая среда вначале
- 64. В диффузоре часть динамического давления преобразуется в
- 65. 7. Устойчивость режимов работы на сеть. Помпаж
- 66. Изменение характеристики сети существенно изменяет режим работы
- 67. Такие же случайные изменения возможны и со
- 68. Разберемся, как это происходит. Рассмотрим характеристики
- 69. Пусть первоначальное состояние определяется пересечением этой характеристики
- 70. Совсем другая ситуация возникает, когда система имеет
- 71. Такое увеличение может продолжаться до тех пор,
- 72. На основании приведённых рассуждений можно сделать вывод,
- 73. Когда вынужденные колебания в сети приближаются по
- 74. С увеличением ёмкости системы частота помпажных колебаний
- 75. Характеристики турбомашин показывают, что помпаж может возникать
- 76. Для нормальной работы компрессора его рабочую точку
- 77. Указанная схема позволяет работать турбомашине на режиме,
- 78. Отметим, что вопросы недопущения и борьбы с
1. Особенности рабочего процесса центробежных вентиляторов. Основные понятия.
Применение
Слайд 3Вентиляторами называют машины для перемещения и сжатия газов, имеющие малую степень
повышения давления (λ ≤ 1,15), при плотности потока 1,2 кг/м3.
Вентиляторы находят очень широкое применение во всех отраслях производства и в быту.
Устройство и принцип работы центробежных вентиляторов, получивших преимущественное распространение, во многом аналогичны устройству и работе центробежных компрессоров (насосов).
Вентиляторы находят очень широкое применение во всех отраслях производства и в быту.
Устройство и принцип работы центробежных вентиляторов, получивших преимущественное распространение, во многом аналогичны устройству и работе центробежных компрессоров (насосов).
Слайд 4У вентилятора на вращающемся валу установлено рабочее колесо с лопатками.
Газ, находящийся
между лопатками, центробежными силами проталкивается от центра к периферии рабочего колеса. На его место подсасываются новые порции из входного устройства.
На выходе из лопаточного канала газ попадает в сборную улитку (иногда – в неподвижный диффузор) и оттуда направляется потребителю.
В отличие от компрессоров, центробежные вентиляторы обычно одноступенчатые.
На выходе из лопаточного канала газ попадает в сборную улитку (иногда – в неподвижный диффузор) и оттуда направляется потребителю.
В отличие от компрессоров, центробежные вентиляторы обычно одноступенчатые.
Слайд 5При незначительном повышении давления газа изменением его термодинамического состояния можно пренебречь.
К
центробежным вентиляторам применима теория для центробежных насосов (компрессоров).
Слайд 6Центробежные вентиляторы широко распространены в промышленности и коммунальном хозяйстве для вентиляции
зданий, 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 транспортировки их в атмосферу.
В теплоэнергетических установках центробежные вентиляторы применяются для подачи воздуха в топочные камеры котлов, перемещения топливных смесей в системах пылеприготовления, отсасывания дымовых газов и транспортировки их в атмосферу.
Слайд 7Конструктивное устройство центробежного вентилятора простейшего типа
Рабочее колесо вентилятора состоит из литой
ступицы 1, жёстко сопряжённой с основным диском 2. Рабочие лопатки 3 крепятся к основному диску 2 и переднему диску 4, обеспечивающему необходимую жёсткость лопастной решётки 5; 6 – шкив привода вентилятора. Корпус 7 вентилятора крепится к литой или сварной станине 8, на которой располагаются подшипники 9, несущие вал вентилятора с посаженным на него рабочим колесом; 10 и 11 – фланцы крепления всасывающей и напорной труб.
Центробежный вентилятор
Слайд 8Центробежные вентиляторы выпускаются отдельными геометрически подобными сериями.
Каждая серия характеризуется: постоянством соотношений
сходных размеров; размеры отдельных машин и их рабочие параметры в серии различны.
Слайд 9Геометрическая форма данной серии представляется аэродинамической схемой, где все размеры вентилятора
даны в процентах внешнего диаметра рабочего колеса.
Аэродинамическая схема вентилятора ЦКТИ – 07 – 37
Слайд 10Обозначение центробежных вентиляторов в соответствии с ГОСТ включает букву Ц и
три числа.
Например: Ц4–70–4.
Буква Ц указывает типа вентилятора – центробежный.
Цифра 4 – это пятикратное значение коэффициента полного давления (0,86) на режиме максимального КПД, округленное до целого числа.
Цифра 70 – быстроходность на режиме максимального КПД, тоже округлённую до целого числа.
Последняя цифра 4 – значение диаметра D2, выраженное в дециметрах.
Например: Ц4–70–4.
Буква Ц указывает типа вентилятора – центробежный.
Цифра 4 – это пятикратное значение коэффициента полного давления (0,86) на режиме максимального КПД, округленное до целого числа.
Цифра 70 – быстроходность на режиме максимального КПД, тоже округлённую до целого числа.
Последняя цифра 4 – значение диаметра D2, выраженное в дециметрах.
Слайд 11Коэффициент быстроходности рассчитывается по формуле:
В расчетах вентиляторов используют безразмерную величину, называемую
коэффициентом полного давления:
Значение коэффициента полного давления зависит от угла β2.
При β2 ≈ 90° и тогда
Значение коэффициента полного давления зависит от угла β2.
При β2 ≈ 90° и тогда
Слайд 12В современном вентиляторостроении разработаны и строятся машины с профилированными лопастями и
рациональной формой проточной части, КПД которых достигает 90 %.
Характерной конструктивной величиной центробежного вентилятора является отношение выходного и входного диаметров межлопастных каналов рабочего колеса D2/D1.
В обычных конструкциях отношение выходного и входного диаметров межлопастных каналов РК выбирается небольшим (1,2 - 1,45), радиальная длина лопасти составляет (0,084 – 0,16) D2.
Характерной конструктивной величиной центробежного вентилятора является отношение выходного и входного диаметров межлопастных каналов рабочего колеса D2/D1.
В обычных конструкциях отношение выходного и входного диаметров межлопастных каналов РК выбирается небольшим (1,2 - 1,45), радиальная длина лопасти составляет (0,084 – 0,16) D2.
Слайд 132. Давление, развиваемое вентилятором. Влияние самотяги. Коэффициент полезного действия
Условия работы машин,
подающих газ или жидкость в сеть трубопроводов, существенно зависят от свойств трубопроводной сети.
Слайд 14Рассмотрим работу дымососа, перекачивающего дымовые газы из котельного агрегата в дымовую
трубу.
Схема удаления дымовых газов из котельного агрегата:
1 – котельный агрегат; 2 – дымосос; 3 – теплоизолированный нагнетательный трубопровод; 4 – дымовая труба
Слайд 15Выделим мысленно сечениями I–I и II–II систему и запишем уравнение Бернулли
для выделенного потока, считая, что дымовые газы засасываются через сечение I–I со скоростью с1, а выходят из дымовой трубы со скоростью с2 (эти величины можно определить через расход дымовых газов и площади входного сечения и площади выходного сечения участков):
где (р1ст)абс и (р2ст)абс – абсолютные статические давления в начале и конце выделенного участка;
ρг – средняя плотность дымовых газов;
ρв – плотность наружного воздуха;
где (р1ст)абс и (р2ст)абс – абсолютные статические давления в начале и конце выделенного участка;
ρг – средняя плотность дымовых газов;
ρв – плотность наружного воздуха;
Слайд 16
Н – теоретический напор, развиваемый дымососом;
Lтр – высота дымовой трубы;
– сумма потерь напора на выделенном участке.
Слайд 17Приведённое уравнение (после деления на g) позволяет определить необходимый напор вентилятора
Выражение
называют самотягой или
естественной тягой системы.
В зависимости от соотношения ρв и ρг самотяга может быть положительной или отрицательной.
естественной тягой системы.
В зависимости от соотношения ρв и ρг самотяга может быть положительной или отрицательной.
Слайд 18Если ρв > ρг и Lтр > 0, то самотяга положительна и уменьшает
напор дымососа, необходимый в системе.
При Lтр > 0 и ρв < ρг самотяга отрицательна и увеличивает требуемый напор и мощность на валу дымососа.
Равенство плотностей газа и воздуха при любых значениях дает нулевое значение самотяги, и дымосос работает на преодоление разности статических давлений и кинетических энергий в выходном и входном сечениях газового тракта и покрытие его газового сопротивления.
При Lтр > 0 и ρв < ρг самотяга отрицательна и увеличивает требуемый напор и мощность на валу дымососа.
Равенство плотностей газа и воздуха при любых значениях дает нулевое значение самотяги, и дымосос работает на преодоление разности статических давлений и кинетических энергий в выходном и входном сечениях газового тракта и покрытие его газового сопротивления.
Слайд 19В современных котельных установках ТЭС ввиду большой разности температур наружного воздуха
и дымовых газов и при больших высотах дымовых труб самотяга проявляется очень существенно.
Если поток газа на входе в вентилятор имеет параметры р1ст и с1 на выходе р2ст и с2 , то полное давление, развиваемое вентилятором
Если поток газа на входе в вентилятор имеет параметры р1ст и с1 на выходе р2ст и с2 , то полное давление, развиваемое вентилятором
Слайд 203. Подача, мощность, КПД вентилятора. Выбор вентилятора по заданным параметрам
Работа вентилятора
при заданной частоте вращения характеризуется объёмной подачей Q, полным давлением р, мощностью N, полным КПД η.
Слайд 21В некоторых случаях для вентиляторов характерно не полное давление, развиваемое ими,
а лишь его статическая часть рст или статический напор Нст .
В таких случаях оценка энергетической эффективности вентилятора производится статическим КПД - ηст:
Статический КПД – отношение полезной мощности, расходуемой на развитие статического давления, к мощности, подводимой на вал вентилятора от двигателя.
В таких случаях оценка энергетической эффективности вентилятора производится статическим КПД - ηст:
Статический КПД – отношение полезной мощности, расходуемой на развитие статического давления, к мощности, подводимой на вал вентилятора от двигателя.
Слайд 22Соотношение между рст и р характеризуется степенью реактивности машины. Зависящей от лопастного угла
β2.
Для разных типов вентиляторов различно и соотношение между ηст и η.
Ориентировочно ηст = (0,7 ÷ 0,8) η.
Подача центробежных вентиляторов общего назначения достигает примерно 300 тыс. м3/ч, давление примерно 12 кПа.
В стационарной теплоэнергетике применяют вентиляторы с подачей до 900 тыч. м3/ч и давлением до 7 кПа. Полный КПД крупных центробежных вентиляторов достигает 87 %.
Для разных типов вентиляторов различно и соотношение между ηст и η.
Ориентировочно ηст = (0,7 ÷ 0,8) η.
Подача центробежных вентиляторов общего назначения достигает примерно 300 тыс. м3/ч, давление примерно 12 кПа.
В стационарной теплоэнергетике применяют вентиляторы с подачей до 900 тыч. м3/ч и давлением до 7 кПа. Полный КПД крупных центробежных вентиляторов достигает 87 %.
Слайд 23Предварительным расчетом системы, в которую включается вентилятор, при заданной подаче Q определяется
необходимое давление вентилятора р.
Имея в виду ошибки, возможные в расчёте потерь давления в системе, вводят гарантийные запасы в рабочих параметрах и вентиляторы общего назначения выбирают на подачу 1,05Q и давление 1,1р.
Дутьевые вентиляторы и дымососы выбирают на подачу 1,1Q и давление 1,2р.
Имея в виду ошибки, возможные в расчёте потерь давления в системе, вводят гарантийные запасы в рабочих параметрах и вентиляторы общего назначения выбирают на подачу 1,05Q и давление 1,1р.
Дутьевые вентиляторы и дымососы выбирают на подачу 1,1Q и давление 1,2р.
Слайд 24Данные каталогов (таблицы и графики) относятся обычно к нормальным условиям (Т0
= 293 К; р0 = 103 кПа).
Выбор по каталогу вентиляторов общего назначения следует вести на подачу Qк = 1,05Q и давление
где ρк - плотность воздуха при нормальных условиях; ρ - фактическая плотность при рабочих условиях.
Выбор по каталогу вентиляторов общего назначения следует вести на подачу Qк = 1,05Q и давление
где ρк - плотность воздуха при нормальных условиях; ρ - фактическая плотность при рабочих условиях.
Слайд 26Мощность приводного двигателя принимается с запасом, учитывающим возможное отклонение режима от
расчётного уменьшения КПД и ухудшения изоляции двигателя в процессе работы:
Коэффициент запаса мощности т = 1,05÷1,2 принимается тем большим, чем меньше мощность вентилятора. При непосредственном соединении валов вентилятора и двигателя муфтой КПД передачи ηп = 1; при клиноремённой передаче ηп = 0,92.
Коэффициент запаса мощности т = 1,05÷1,2 принимается тем большим, чем меньше мощность вентилятора. При непосредственном соединении валов вентилятора и двигателя муфтой КПД передачи ηп = 1; при клиноремённой передаче ηп = 0,92.
Слайд 274. Характеристики. Регулирование центробежных вентиляторов
Работа вентилятора характеризуется величиной подачи Q, полным
давлением p или полным напором H, мощностью N, полным КПД η и статическим КПД ηст.
Слайд 28Характеристиками вентиляторов называют графики зависимостей напоров, мощности на валу и КПД
от объёмной подачи.
Характеристики получаются непосредственным испытанием вентиляторов при постоянной частоте вращения и строятся для воздуха при ρ = 1,2 кг/м3.
При расчёте характеристик, построенных для нормальных условий и φ = 50%, следует иметь в виду, что подача, напор и КПД остаются неизменными, а давление и мощность на валу изменяются пропорционально плотности газа, подаваемого вентилятором, т.е.
Характеристики получаются непосредственным испытанием вентиляторов при постоянной частоте вращения и строятся для воздуха при ρ = 1,2 кг/м3.
При расчёте характеристик, построенных для нормальных условий и φ = 50%, следует иметь в виду, что подача, напор и КПД остаются неизменными, а давление и мощность на валу изменяются пропорционально плотности газа, подаваемого вентилятором, т.е.
Слайд 29Характеристики при переменной частоте вращения строятся по условиям подобия.
Размерная характеристика вентилятора
при n = const
Слайд 30Выбор вентилятора производится с учётом характеристики сети и производится с помощью
специальных графиков зависимостей H, Нст, N, η, ηст от величины Q, которые строятся или для некоторого постоянного числа оборотов n, или с нанесением сеток этих кривых для разных n. Их называют размерными характеристиками вентилятора.
Размерная характеристика вентилятора ВВД № 11 при n = var
Слайд 31Чтобы определить режим работы вентилятора данной серии, на приведенном рисунке наносят
характеристику сети Нс = f (Qс), находят рабочую точку, и это позволяет определить n, N и η (необходимое число оборотов, потребляемую мощность и КПД вентилятора).
При этом ГОСТ запрещается эксплуатировать вентиляторы с η < 0,9ηmax. Это требование исключает из эксплуатации начальный участок седлообразной характеристики при малых подачах.
Работа вентиляторов с седлообразной формой характеристики на сеть со значительным статическим напором в ряде случаев является неустойчивой. Это обстоятельство указывает на нежелательное применение вентиляторов с седлообразной формой характеристики.
При этом ГОСТ запрещается эксплуатировать вентиляторы с η < 0,9ηmax. Это требование исключает из эксплуатации начальный участок седлообразной характеристики при малых подачах.
Работа вентиляторов с седлообразной формой характеристики на сеть со значительным статическим напором в ряде случаев является неустойчивой. Это обстоятельство указывает на нежелательное применение вентиляторов с седлообразной формой характеристики.
Слайд 32Если это условие не выполняется, то следует выбирать вентилятор другой серии
и повторить проверку на пригодность (на выполнение названного условия) этого другого вентилятора.
Характеристики вентиляторов приводятся в справочной литературе. По стандарту они строятся для воздуха с плотностью ρв = 1,2 кг/м3.
Для других газов можно пересчитать параметры из стандартной характеристики вентилятора, умножая их на отношение плотностей. Например, для дымовых газов
Также пересчитывают величину КПД и другие параметры.
Характеристики вентиляторов приводятся в справочной литературе. По стандарту они строятся для воздуха с плотностью ρв = 1,2 кг/м3.
Для других газов можно пересчитать параметры из стандартной характеристики вентилятора, умножая их на отношение плотностей. Например, для дымовых газов
Также пересчитывают величину КПД и другие параметры.
Слайд 33В вентиляторостроении широко применяются безразмерные характеристики, общие для целой серии геометрически
подобных машин.
Безразмерные характеристики очень удобны для расчёта рабочих параметров вентилятора из данной серии, имеющего диаметр рабочего колеса D2 и работающего при п об/мин.
При подборе вентиляторов широкое распространение получили универсальные безразмерные характеристики, где все параметры приводятся в форме безразмерных отношений:
Безразмерные характеристики очень удобны для расчёта рабочих параметров вентилятора из данной серии, имеющего диаметр рабочего колеса D2 и работающего при п об/мин.
При подборе вентиляторов широкое распространение получили универсальные безразмерные характеристики, где все параметры приводятся в форме безразмерных отношений:
Слайд 34С помощью такой характеристики (рис. 6.3) сначала определяют относительные величины для
всей группы подобных вентиляторов, а затем рассчитывают величины размерных параметров.
Рис. 6.3. Безразмерные характеристики компрессора
Слайд 35Формы характеристик вентиляторов определяются аэродинамикой их проточной части: в основном отношением
D2/D1, выходным углом лопасти β2л и формой профиля лопасти.
Слайд 36Регулирование подачи вентиляторов
Регулирование подачи вентиляторов можно производить следующими способами:
1) изменением частоты
вращения вала вентилятора;
2) дросселированием на входе и выходе вентилятора;
3) направляющими аппаратами различной конструкции на входе.
2) дросселированием на входе и выходе вентилятора;
3) направляющими аппаратами различной конструкции на входе.
Слайд 37Первый способ требует применение электродвигателей с переменной частотой вращения (коллекторных или
двухскоростных). Возможно применение двигателей с постоянной частотой вращения при включении между валами двигателя и вентилятора вариатора частоты вращения (обычно гидромуфты).
В обоих этих вариантах вентиляторная установка усложняется и удорожает, и поэтому такой способ регулирования применяется только для крупных вентиляторов в особо ответственных установках.
В некоторых случаях для привода вентиляторов применяют электродвигатели с фазовым ротором, в которых с помощью специальных контактных колец и реостата можно регулировать сопротивление в цепи ротора и таким образом изменять частоту вращения вала.
В обоих этих вариантах вентиляторная установка усложняется и удорожает, и поэтому такой способ регулирования применяется только для крупных вентиляторов в особо ответственных установках.
В некоторых случаях для привода вентиляторов применяют электродвигатели с фазовым ротором, в которых с помощью специальных контактных колец и реостата можно регулировать сопротивление в цепи ротора и таким образом изменять частоту вращения вала.
Слайд 38В настоящее время для регулирования подачи вентиляторов изменением частоты вращения применяют
приводные двигатели с тиристорными преобразователями частоты.
Этот метод регулирования подачи вентиляторов очень экономичен.
Второй способ применяется очень широко ввиду его конструктивной простоты. Вентиляторы малых и средних размеров, приводимые асинхронными короткозамкнутыми двигателями, регулируются этим способом.
Этот метод регулирования подачи вентиляторов очень экономичен.
Второй способ применяется очень широко ввиду его конструктивной простоты. Вентиляторы малых и средних размеров, приводимые асинхронными короткозамкнутыми двигателями, регулируются этим способом.
Слайд 39Третий способ распространён для вентиляторов с большой подачей в шахтных установках,
и особенно в стационарной теплоэнергетике (дутьевые вентиляторы, дымососы).
По затратам энергии на привод в режиме регулирования при одинаковых подачах указанные режимы не равноценны.
Для любых типов вентиляторов худшим способом регулирования является дросселирование, дающее наибольшую затрату энергии.
По затратам энергии на привод в режиме регулирования при одинаковых подачах указанные режимы не равноценны.
Для любых типов вентиляторов худшим способом регулирования является дросселирование, дающее наибольшую затрату энергии.
Слайд 405. Конструктивные особенности центробежных вентиляторов
В зависимости от создаваемого вентиляторами давления, их
делят на три группы: низкого (p < 0,981 кПа), среднего (0,981 ≤ p < 2,943 кПа) и высокого давления (2,943 ≤ p < 11,72 кПа).
Особенности конструкции вентиляторов диктуются значениями основных параметров Q, p и n.
Особенности конструкции вентиляторов диктуются значениями основных параметров Q, p и n.
Слайд 41Формы рабочих колес весьма разнообразны: барабанная, кольцевая, с коническим входом и
др.
Конструкции рабочих колёс вентиляторов:
а – барабанная; б – кольцевая; в – конический диск; г – двухсторонний конический диск; д – открытое однодисковое колесо; е – бездисковое колесо
Слайд 42Барабанная (а) и кольцевая (б) формы свойственны вентиляторам низкого давления с
лопатками, загнутыми вперёд.
Наиболее простая барабанная форма применяется для низкого давления при окружной скорости U2 ≤ 40 м/с. Если сделать диск более узким (b ≈ 0,25D), то жёсткость колеса увеличится и это позволяет работать с большей окружной скоростью U2 ≈ 60 м/с.
Такие кольцевые рабочие колёса обеспечивают большую подачу и несколько больший напор.
Наиболее простая барабанная форма применяется для низкого давления при окружной скорости U2 ≤ 40 м/с. Если сделать диск более узким (b ≈ 0,25D), то жёсткость колеса увеличится и это позволяет работать с большей окружной скоростью U2 ≈ 60 м/с.
Такие кольцевые рабочие колёса обеспечивают большую подачу и несколько больший напор.
Слайд 43Формы (б), (в) и (г) характерны для вентиляторов низкого, среднего и
высокого давлений с лопатками, загнутыми назад.
Для среднего и низкого давлений применяют конический покрывающий диск. Он ещё более жёсткий, и здесь допустимо U2 ≈ 80 м/с.
Конический покрывающий диск (в и г) обусловливает большую жёсткость колеса и высокие окружные скорости до 80 м/с.
Для среднего и низкого давлений применяют конический покрывающий диск. Он ещё более жёсткий, и здесь допустимо U2 ≈ 80 м/с.
Конический покрывающий диск (в и г) обусловливает большую жёсткость колеса и высокие окружные скорости до 80 м/с.
Слайд 44Для машин большой производительности применяют диск с двухсторонним входом.
Такая форма колеса
разгружает вал от осевых нагрузок, поскольку здесь осевые усилия полностью компенсируют друг друга.
Форма г применяется для колец большой подачи и применяется для дутьевых вентиляторов и дымососов ТЭС.
Форма г применяется для колец большой подачи и применяется для дутьевых вентиляторов и дымососов ТЭС.
Слайд 45Открытые однодисковые и бездисковые колёса (д и е) применяются в пылевых
вентиляторах, служащих для подачи смесей газов с твёрдыми частицами, например в системах пылеприготовления ТЭС.
Для пылевых вентиляторов используют открытые бездисковые или однодисковые колёса, чтобы уменьшить износ вращающихся деталей.
В настоящее время существует тенденция применения лопаток, отогнутых назад. Они обеспечивают по сравнению с лопатками, загнутыми вперёд, более высокий КПД, устойчивую работу в широком диапазоне расходов и уменьшение шума.
Для пылевых вентиляторов используют открытые бездисковые или однодисковые колёса, чтобы уменьшить износ вращающихся деталей.
В настоящее время существует тенденция применения лопаток, отогнутых назад. Они обеспечивают по сравнению с лопатками, загнутыми вперёд, более высокий КПД, устойчивую работу в широком диапазоне расходов и уменьшение шума.
Слайд 46Корпуса вентиляторов (рис. 6.5) выполняются сварными, спиральной формы и постоянной ширины.
При
этом направление выбрасываемого потока может быть заказано любое (через каждые 45°, левого или правого вращения).
У дымососов этот угол может быть ещё меньше.
У дымососов этот угол может быть ещё меньше.
Слайд 47Рис. 6.6. Вентиляторная установка:
1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3
– отбойник; 4 – выходной диффузор; 5 – входной конфузор; 6 – рабочая лопатка; 7 – электродвигатель; 8 – станина
Слайд 48Вентиляторные установки (простейшая показана на рис. 6.6) включают ещё электродвигатель, один
или два подшипника, соединительную муфту или шкив.
Часто привод идёт не прямо от электромотора, а через клиноремённую передачу со шкивами, изменением диаметров которых можно обеспечить нужное число оборотов вентилятора.
У некрупных машин часто диск насаживается прямо на вал электродвигателя, так что тогда нет ни подшипников, ни муфт.
Обычно крупные вентиляторные установки содержат различные приборы контроля: тягомеры, термометры, электросчётчик.
Часто привод идёт не прямо от электромотора, а через клиноремённую передачу со шкивами, изменением диаметров которых можно обеспечить нужное число оборотов вентилятора.
У некрупных машин часто диск насаживается прямо на вал электродвигателя, так что тогда нет ни подшипников, ни муфт.
Обычно крупные вентиляторные установки содержат различные приборы контроля: тягомеры, термометры, электросчётчик.
Слайд 50Для примера рассмотрим конструкцию дымососа двухстороннего всасывания на подачу Q =
500 000 м3/ч, H = 350 мм. вод. ст., N = 585 кВт, n = 735 об/мин, η = 0,83 (рис. 6.7).
Рабочее колесо 3 выполнено из стального листа и с помощью ступицы посажено на полный вал 4, лежащий на двух опорных подшипниках 1, вынесенных из зоны дымового потока.
Подвод дымовых газов к рабочему колесу осуществляется через боковые карманы 2 и конические воронки 5 с направляющими лопатками 6.
На левом торце вала посажена муфта для соединения с электродвигателем.
Рабочее колесо 3 выполнено из стального листа и с помощью ступицы посажено на полный вал 4, лежащий на двух опорных подшипниках 1, вынесенных из зоны дымового потока.
Подвод дымовых газов к рабочему колесу осуществляется через боковые карманы 2 и конические воронки 5 с направляющими лопатками 6.
На левом торце вала посажена муфта для соединения с электродвигателем.
Слайд 51К корпусу вентилятора приварены лапы, которыми он крепится на фундаменте.
Подшипники тоже
крепятся к фундаменту через специальные подставки.
Устройство центробежного дымососа с рабочим колесом двустороннего действия, в котором компенсируются боковые усилия на вал, что упрощает в целом конструкцию, приведено на рис. 6.7.
Устройство центробежного дымососа с рабочим колесом двустороннего действия, в котором компенсируются боковые усилия на вал, что упрощает в целом конструкцию, приведено на рис. 6.7.
Слайд 526. Осевые вентиляторы
Осевые вентиляторы также находят широкое применение на практике, особенно
когда необходимо обеспечивать большие подачи газа.
Например, осевые вентиляторы часто применяются в качестве дымососов на крупных ТЭС. При этом приводной электродвигатель выносится из зоны горячего потока.
Например, осевые вентиляторы часто применяются в качестве дымососов на крупных ТЭС. При этом приводной электродвигатель выносится из зоны горячего потока.
Слайд 53Конструктивно осевые вентиляторы имеют всего одну-две ступени сжатия.
Чтобы обеспечить плавное, безотрывное
течение потока, на входе в вентилятор устанавливается неподвижный обтекатель (кок) и направляющий аппарат со специальными, часто поворотными лопатками.
Осевой вентилятор:
1 – обтекатель; 2 – входной конфузор; 3 – поворотные лопатки направляющего аппарата; 4 – рабочая лопатка; 5 – спрямляющий аппарат; 6 – корпус вентилятора; 7 – выходной обтекатель; 8 – стойка; 9 – диск рабочего колеса; 10 – стойка обтекателя
Слайд 54Обычно выходные углы решётки направляющего аппарата выбираются так, чтобы абсолютная скорость
газа на выходе была направлена даже против скорости U. Это увеличивает напор, создаваемый вентилятором.
При необходимости получать более высокое давление газа вентилятор имеет вторую и даже (очень редко) третью ступень сжатия. В этом случае перед лопатками второй ступени тоже устанавливаются направляющие лопатки, а после них – лопаточный спрямляющий аппарат, придающий осевое направление потоку, что увеличивает КПД вентилятора.
Этой же цели служит и неподвижный задний обтекатель, поскольку он уменьшает турбулизацию потока на выходе, а значит и потери энергии на внутреннее трение.
При необходимости получать более высокое давление газа вентилятор имеет вторую и даже (очень редко) третью ступень сжатия. В этом случае перед лопатками второй ступени тоже устанавливаются направляющие лопатки, а после них – лопаточный спрямляющий аппарат, придающий осевое направление потоку, что увеличивает КПД вентилятора.
Этой же цели служит и неподвижный задний обтекатель, поскольку он уменьшает турбулизацию потока на выходе, а значит и потери энергии на внутреннее трение.
Слайд 55Рабочие колёса осевых вентиляторов всегда гораздо жёстче, чем у центробежных.
Рабочие
лопатки часто имеют такое крепление к диску, которое позволяет регулировать величину угла α.
Рабочее колесо осевого вентилятора:
1 – корпус; 2 – лопасть; 3 – крышка; 4 – гайка
Слайд 56Расчёт скоростей U, w и C, развиваемого напора H и подачи
Q, проводится на основе уравнений Эйлера и неразрывности потока.
Окружные скорости на расчётном диаметре рабочей решётки принимаются порядка 80…100 м/с, это гораздо больше, чем у центробежных вентиляторов.
Регулирование подачи может осуществляться изменением частоты вращения (реже), или изменением положения лопаток направляющего аппарата (их поворотом), или одновременным поворотом лопаток и направляющего аппарата, и рабочего колеса.
Окружные скорости на расчётном диаметре рабочей решётки принимаются порядка 80…100 м/с, это гораздо больше, чем у центробежных вентиляторов.
Регулирование подачи может осуществляться изменением частоты вращения (реже), или изменением положения лопаток направляющего аппарата (их поворотом), или одновременным поворотом лопаток и направляющего аппарата, и рабочего колеса.
Слайд 57Как и центробежные вентиляторы, осевые выпускаются отдельными геометрически подобными сериями, где
все размеры задаются в долях от диаметра рабочего колеса D.
Заводы выпускают осевые вентиляторы с D = 300…2000 мм и с подачей Q до 130 м3/с при p = 30…1000 Па.
Для подбора осевых вентиляторов используются обычно безразмерные характеристики, обобщающие результаты испытаний подобных вентиляторов. Такие характеристики имеют седловидную форму.
Заводы выпускают осевые вентиляторы с D = 300…2000 мм и с подачей Q до 130 м3/с при p = 30…1000 Па.
Для подбора осевых вентиляторов используются обычно безразмерные характеристики, обобщающие результаты испытаний подобных вентиляторов. Такие характеристики имеют седловидную форму.
Слайд 58О некоторых конструктивных особенностях осевых вентиляторов поговорим, знакомясь с конструкцией машины
К-06.
Это двухступенчатый вентилятор с повышенным отношением давлений λ = 1,2.
Это двухступенчатый вентилятор с повышенным отношением давлений λ = 1,2.
Разрез двухступенчатого осевого вентилятора К-06
Слайд 59На вал, вращающийся на роликовых опорно-упорных подшипниках, насажено два сварных рабочих
колеса с рабочими лопатками.
Справа над валом насажен неподвижный, соединённый с корпусом достаточно длинный кок.
Литой, составленный из трёх частей корпус образует справа входной конфузор направляющего аппарата, в конце которого установлены (как и перед второй степенью) поворотные направляющие лопатки с механическим рычажным приводом.
Справа над валом насажен неподвижный, соединённый с корпусом достаточно длинный кок.
Литой, составленный из трёх частей корпус образует справа входной конфузор направляющего аппарата, в конце которого установлены (как и перед второй степенью) поворотные направляющие лопатки с механическим рычажным приводом.
Слайд 60Слева, за вторым рабочим колесом в виде специальной литой проставки установлен
спрямляющий аппарат с неподвижными литыми лопатками.
Для исключения значительных завихрений при протекании потока в зоне между рабочими колёсами наварена цилиндрическая обечайка, вращающаяся вместе с валом.
Для исключения значительных завихрений при протекании потока в зоне между рабочими колёсами наварена цилиндрическая обечайка, вращающаяся вместе с валом.
Слайд 61Конструкционные особенности осевого вентилятора определяются его аэродинамической схемой, где все основные
размеры даются в долях наружного диаметра рабочего колеса D.
Схема осевого вентилятора:
1 – коллектор; 2 – входной направляющий аппарат; 3 – рабочее колесо; 4 – выходной направляющий аппарат; 5 – обечайка; 6 - обтекатель
Слайд 62В конструкциях осевых вентиляторов с одним или несколькими рабочими колесами, как
и в конструкциях осевых компрессоров, применяются устройства, улучшающие аэродинамику потока и повышающие КПД: обтекатели, направляющие и спрямляющие аппараты.
Аэродинамическая схема осевого вентилятора серии В:
D – наружный диаметр рабочего колеса; dвт – внутренний диаметр рабочего колеса; СА– спрямляющий аппарат; К – рабочее колесо; r – радиус сопряжения и радиус наружной поверхности обтекателя
Слайд 63В прямоточном радиальном вентиляторе перемещаемая среда вначале также движется в осевом
направлении и поступает во вращающееся рабочее колесо, где под действием центробежной силы проходит в радиальном направлении в межлопаточном пространстве и выходит в осевом направлении по кольцу через радиальный лопастной диффузор, стенки которого имеют криволинейную форму, а лопатки установлены на осесимметричном коленообразном участке диффузора.
Схема прямоточного вентилятора:
1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 –диффузор
Слайд 64В диффузоре часть динамического давления преобразуется в статическое.
КПД вентилятора достигает
70%.
Одним из преимуществ вентиляторов такого типа является возможность размещения электродвигателя внутри кожуха, что приводит к улучшению шумовых характеристик установки. Изготовление таких вентиляторов несколько сложнее, чем обычных.
Одним из преимуществ вентиляторов такого типа является возможность размещения электродвигателя внутри кожуха, что приводит к улучшению шумовых характеристик установки. Изготовление таких вентиляторов несколько сложнее, чем обычных.
Схема прямоточного вентилятора:
1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 –диффузор
Слайд 66Изменение характеристики сети существенно изменяет режим работы вентилятора или компрессора.
Характеристика сети
может достаточно резко измениться в силу каких-либо случайных воздействий на систему. Например, при экстренной остановке оборудования, появления трещины в трубопроводе и т.п.
В результате расход газа в сети резко изменяется, в то время как даже при наличии системы регулирования характеристика компрессора остаётся какое-то время неизменной.
В результате расход газа в сети резко изменяется, в то время как даже при наличии системы регулирования характеристика компрессора остаётся какое-то время неизменной.
Слайд 67Такие же случайные изменения возможны и со стороны компрессора: случайное изменение
скорости вращения вала, срыв потока в лопаточном аппарате, резонансные колебания давления и др.
Это приводит к самопроизвольным процессам, направленным или на восстановление предыдущего режима (устойчивые режимы), или наоборот, постоянно уводящим систему от начального режима.
Последние случаи называют неустойчивыми режимами.
Это приводит к самопроизвольным процессам, направленным или на восстановление предыдущего режима (устойчивые режимы), или наоборот, постоянно уводящим систему от начального режима.
Последние случаи называют неустойчивыми режимами.
Слайд 68Разберемся, как это происходит.
Рассмотрим характеристики сети и вентилятора (или другой турбомашины)
при возможных различных ситуациях, приведённые на рис. 6.11.
Рис. 6.11. Устойчивость работы вентилятора:
1 – обобщённая характеристика вентилятора; 2 – характеристики сети
Слайд 69Пусть первоначальное состояние определяется пересечением этой характеристики с характеристикой сети в
точке А, соответствующей расходу G (Q).
Если в силу каких-либо причин расход увеличится на δG (δQ), то сопротивление сети увеличится на δH . При неизменной скорости вращения ротора машины при увеличении расхода приведёт к снижению его напора (см. точки, выделенные в окрестностях точки А).
При таком разбалансе по давлениям газ из сети пойдёт в сторону турбомашины, давление в сети будет уменьшаться, а в выходном патрубке машины – увеличиваться.
В результате через небольшой промежуток времени режим вернётся в первоначальную точку А.
Если в силу каких-либо причин расход увеличится на δG (δQ), то сопротивление сети увеличится на δH . При неизменной скорости вращения ротора машины при увеличении расхода приведёт к снижению его напора (см. точки, выделенные в окрестностях точки А).
При таком разбалансе по давлениям газ из сети пойдёт в сторону турбомашины, давление в сети будет уменьшаться, а в выходном патрубке машины – увеличиваться.
В результате через небольшой промежуток времени режим вернётся в первоначальную точку А.
Слайд 70Совсем другая ситуация возникает, когда система имеет характеристику, пересекающую левую ветвь
характеристики турбомашины, например, в точке Г.
Случайное увеличение расхода в сети вызовет увеличение скорости в ней, а значит и гидравлического сопротивления сети.
При этом, и это видно по характеристике 1, увеличится и напор, развиваемый турбомашиной.
Причём рост этого напора будет большим, чем увеличение его в сети. Такое соотношение напоров приведёт к увеличению подачи газа в сеть, увеличению давления и расхода в ней, и режим работы вентилятора никогда уже не вернётся к первоначальному.
Случайное увеличение расхода в сети вызовет увеличение скорости в ней, а значит и гидравлического сопротивления сети.
При этом, и это видно по характеристике 1, увеличится и напор, развиваемый турбомашиной.
Причём рост этого напора будет большим, чем увеличение его в сети. Такое соотношение напоров приведёт к увеличению подачи газа в сеть, увеличению давления и расхода в ней, и режим работы вентилятора никогда уже не вернётся к первоначальному.
Слайд 71Такое увеличение может продолжаться до тех пор, пока давление и расход
не достигнут точки Б, где режим может быть устойчивым.
Неустойчивый режим может быть и таким, при котором устойчивая работа вообще невозможна, например, в точке В.
Аналогичные рассуждения приводят к заключению, что при случайном уменьшении расхода в точке Г подача газа в систему вообще может прекратиться.
Неустойчивый режим может быть и таким, при котором устойчивая работа вообще невозможна, например, в точке В.
Аналогичные рассуждения приводят к заключению, что при случайном уменьшении расхода в точке Г подача газа в систему вообще может прекратиться.
Слайд 72На основании приведённых рассуждений можно сделать вывод, что устойчивые режимы возможны
только на такой ветви характеристики турбомашины, где
Неустойчивые режимы системы ведут к возникновению колебаний давления и расхода в системе.
Гидравлическая сеть, как и любая реальная система, имея определённый объём и сопротивление, обладает некоторой собственной частотой колебаний.
Неустойчивые режимы системы ведут к возникновению колебаний давления и расхода в системе.
Гидравлическая сеть, как и любая реальная система, имея определённый объём и сопротивление, обладает некоторой собственной частотой колебаний.
Слайд 73Когда вынужденные колебания в сети приближаются по частоте к этой собственной,
то возникает явление резонанса, способное вызвать серьёзные механические разрушения в системе и турбомашине.
Помпаж (так называют эти колебания) недопустим, поэтому на реальных характеристиках турбомашин выделяется область помпажа, в которой работа машины недопустима.
Сформулированное выше условие как раз и описывает границу помпажа.
Помпаж (так называют эти колебания) недопустим, поэтому на реальных характеристиках турбомашин выделяется область помпажа, в которой работа машины недопустима.
Сформулированное выше условие как раз и описывает границу помпажа.
Слайд 74С увеличением ёмкости системы частота помпажных колебаний уменьшается, а амплитуда может
возрастать.
Высокочастотные колебания более опасны (быстрее наступает усталостное разрушение материалов), то увеличение объёма путём установки ресивера, как в компрессорных установках с поршневыми компрессорами, иногда применяется и в установках с турбомашинами.
Для предотвращения разрушений при повышении давления на неустойчивых режимах в системе устанавливают предохранительный клапан, который при необходимости выпускает газ из системы в атмосферу до тех пор, пока давление не упадёт до нормы.
Высокочастотные колебания более опасны (быстрее наступает усталостное разрушение материалов), то увеличение объёма путём установки ресивера, как в компрессорных установках с поршневыми компрессорами, иногда применяется и в установках с турбомашинами.
Для предотвращения разрушений при повышении давления на неустойчивых режимах в системе устанавливают предохранительный клапан, который при необходимости выпускает газ из системы в атмосферу до тех пор, пока давление не упадёт до нормы.
Слайд 75Характеристики турбомашин показывают, что помпаж может возникать только при малых подачах
компрессора.
Для предотвращения помпажа на режимах, близких к неустойчивым, устанавливают антипомпажные системы регулирования.
Для предотвращения помпажа на режимах, близких к неустойчивым, устанавливают антипомпажные системы регулирования.
Рис. 6.12. Схема антипомпажного регулирования
Слайд 76Для нормальной работы компрессора его рабочую точку выбирают несколько правее, чем
граница помпажа, при подаче Gдоп.
Чтобы обеспечить лежащий за границей помпажа расход в системе Gсис, с помощью дроссельного вентиля и трубопроводов часть газа ΔG возвращают на вход компрессора.
Делают это с помощью специального регулятора, который при повышения давления в сети воздействует на сервомотор, который приподнимает дроссельный клапан, увеличивая переток газа во входной канал и уменьшая тем самым подачу газа в сеть. При уменьшении давления в сети всё происходит наоборот.
Чтобы обеспечить лежащий за границей помпажа расход в системе Gсис, с помощью дроссельного вентиля и трубопроводов часть газа ΔG возвращают на вход компрессора.
Делают это с помощью специального регулятора, который при повышения давления в сети воздействует на сервомотор, который приподнимает дроссельный клапан, увеличивая переток газа во входной канал и уменьшая тем самым подачу газа в сеть. При уменьшении давления в сети всё происходит наоборот.
Слайд 77Указанная схема позволяет работать турбомашине на режиме, не выходящем за границу
помпажа (при G ≥ Gдоп), обеспечивая подачу в сеть гораздо меньшего количества газа Gсис (см. рис. 6.12).
Такое регулирование приводит к дополнительным потерям и снижает общую эффективность установки.
При проектировании компрессорных или вентиляционных систем правильному подбору турбомашины следует уделять особое внимание, как можно точнее рассчитывая гидравлические сопротивления всех участков сети и расходы газа на этих участках.
Такое регулирование приводит к дополнительным потерям и снижает общую эффективность установки.
При проектировании компрессорных или вентиляционных систем правильному подбору турбомашины следует уделять особое внимание, как можно точнее рассчитывая гидравлические сопротивления всех участков сети и расходы газа на этих участках.
Слайд 78Отметим, что вопросы недопущения и борьбы с газодинамическими колебаниями в системах
с нагнетателями в теоретическом плане решаются весьма сложно и во многих случаях решаются при специальных доводочных регулировках системы, в большей мере ориентированных только на общие качественные закономерности. Чаще всего такие задачи встают перед инженерами при изменении общей схемы системы в результате добавления новых потребителей, замены или удаления ранее запроектированного оборудования.
