Смекни!
smekni.com

Осевой вентилятор (стр. 1 из 3)

КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана

Курсовой проект

По курсу: Лопаточные машины

"Осевой вентилятор"

Калуга

Содержание

Введение

Напор, потери энергии КПД

Условия работы длинных лопастей

Выбор расчетного угла атаки

Расчет осевых насосов и вентиляторов

Расчет осевого вентилятора

Электродвигатели

Список использованной литературы


Введение

По принципу работы различают вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые.

В зависимости от разности полных давлений, создаваемых при перемещении воздуха (при плотности на входе в вентилятор 1,2 кг/м3), радиальные вентиляторы делят на следующие группы:

а) низкого давления — до 100 кгс/м2;

б) среднего давления — от 100 до 300 кгс/м2;

в) высокого давления — от 300 до 1200 кгс/м2.

Радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания правого вращения имеют колесо, вращающееся (если смотреть на вентилятор со стороны всасывания) по часовой стрелке, а левого — колесо, вращающееся против часовой стрелки.

Положения кожухов радиальных вентиляторов определяются углом поворота корпуса относительно исходных положений. Отсчет углов производится по направлению вращения рабочего колеса.

Вентиляторы, как правило, приводят в действие электродвигателями, с которыми они соединяются одним из следующих способов:

а) непосредственно на одном валу или через эластичную муфту;

б) клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением;

в) регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические и индукторные муфты скольжения.

Схемы исполнений радиальных и осевых вентиляторов приведены в табл. 13.2.

В зависимости от состава перемещаемой среды вентиляторы изготовляют:

а) обычного исполнения—для перемещения неагрессивных сред с температурой не выше 80° С, не содержащих липких веществ, при содержании пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3. Для вентиляторов двухстороннего всасывания с расположением ременной передачи в перемещаемой среде температура перемещаемой среды не должна превышать 60° С;

б) коррозионностойкие;

в) взрывоопасного исполнения;

г) пылевые — для перемещении воздуха £ содержанием пыли более 100 мг/м3.

Вентиляторы коррозионностойкие изготовляют из титана, нержавеющей стали, алюминия (для некоторых сред) и полимерных материалов (винипласт, полипропилен). В отдельных случаях можно применять вентиляторы, выполняемые из углеродистой стали с антикоррозийными покрытиями.

Вентиляторы взрывобезопасного исполнения изготовляют в соответствии со специальными техническими условиями.

Для перемещения смесей, взрывающихся от удара, вентиляторы применять нельзя. В этом случае используют эжекторы.

Для систем пневмотранспорта древесных отходов устанавливают шестилопастные пылевые вентиляторы среднего и высокого давления.

В аспирационных системах могут использоваться как шестилопастные, так и многолопастные вентиляторы среднего или высокого давления, устанавливаемые до и после пылеуловителя.

Для удаления воздуха из верхней зоны помещения устанавливают крышные осевые и радиальные вентиляторы.

При транспортировании липкой, волокнистой и цементирующейся пыли крышные вентиляторы запрещается применять.

При повышенных требованиях к бесшумности следует отдавать предпочтение радиальным крышным вентиляторам.

Осевые крышные вентиляторы, как правило, применяют для удаления воздуха с температурой до +40° С при общеобменном вытяжной вентиляции для сети разводящих воздуховодов, а также при необходимости направить удаляемый воздух сосредоточенной струей вверх.

Радиальные крышные вентиляторы (стальные) могут применяться для установок с сетью воздуховодов (в том числе для многоэтажных зданий). Они также могут устанавливаться для удаления воздуха с температурой не свыше 50° С от местных укрытий (когда не требуется очистка его перед выбросом в атмосферу).

Коррозионностойкие крышные вентиляторы из титана типа КЦЗ-ЗО-Т предназначены для удаления невзрывоопасных газовоздушных смесей с агрессивными примесями, вызывающими ускоренную коррозию вентиляторов из углеродистой и нержавеющей сталей. Они могут быть использованы как для общеобменной вытяжной вентиляции помещений, содержащих в верхней зоне агрессивные примеси, так и для систем местных отсосов, гидравлическое сопротивление которых находится в пределах напора, создаваемого вентилятором.

Вентилятор из титана может использоваться во всех средах, в которых происходит пассивация поверхности титана в результате образования окислов, гидридов и сульфоокисных соединений титана. Рекомендуется применять этот вентилятор в газовоздушных средах, содержащих: 1) влажный хлор (количество влаги более 0,005%); 2) пары растворов хлоридов и щелочей; 3) пары азотной кислоты; 4) окись азота (влажную); 5) пары 0 — 20%-ной соляной кислоты при температуре до 60 С (в случае образования конденсата соляной кислоты его концентрация не должна превышать 5% при температуре не выше 30°С); 6) пары 20 - и 95% - ной серной кислоты при температуре соответственно не выше 60 и 20 С.

Напор, потери энергии КПД

Теоретический напор, создаваемый рабочим колесом осевой машины, может быть вычислен по уравнению Эйлера, в котором следует полагать u1=u2=u. При этом условии получаем уравнение φ=Са/u. Введем в это уравнение коэффициент расхода φ определяющий объемный расход, приходящийся на единицу площади поперечного сечения решетки лопастей. Тогда получим

Ht=u/g×Ca×(ctgβ1 – ctgβ2) = u2/g×φ×(ctgβ1 – ctgβ2)

Теоретическое давление, создаваемое колесом,

P1 = ρgHt = ρu2φ×(ctgβ1 – ctgβ2).

Потери энергии в осевых - машинах обусловливаются трением и вихреобразованием в проточных полостях, перетеканием части потока через зазоры, механическим трением в подшипниках и уплотнениях.

Эффективность решеток осевых машин для несжимаемой жидкости может оцениваться посредством КПД решетки

ηp = р/ р-Δ р = p/pt

где р и рt — действительное и теоретическое повышения давления в решетке;

Δ р — потери давления в решетке.

Если решетка повышает давление с p1 до р2, то ηp = (р2 - р1)/( р2 - р1 + Δ р)

Для несжимаемой жидкости:


р2 - р1 + Δ р = ρ×(ω12 – ω22)/2 (1)

Из планов скоростей входа и выхода следует:

ρ×(ω12 – ω22)/2 = ρ×(ω1u – ω2u)/2 × ωa×ctgβбес,

где βбес — угол между вектором wбес и осью решетки. Используя выражение (1), получаем:

р2 - р1 + Δ р = Pu/t×ctgβбес

По уравнению Pa = Δr×t×(p1 – p2) для решетки с Δr =1

p2 — р2 = Рa/t

Следовательно,

ηp = pa/pu×ctgβбес (2)

pa = py×cosβбес - px×sinβбес

pu = px×cosβбес + py×sinβбес

Подставив значения Ра и Ри в выражение (2), после преобразований получим

ηp = (1-μ× ctgβбес)/ (1+μ× ctgβбес)

где μ, — обратное качество профиля.

Для лопастей осевых машин μ = 0,02 - 0,04. При μ = 0,03 и βу = 25 – 45° КПД решетки ηр=0,90 - 0,94.

Для повышения КПД осевой машины следует применять профили с возможно меньшими значениями μ.

От теоретического давления, можно перейти к действительному давлению

P = ηp × pt = ρ×u2×φ ×(ctgβ1 – ctgβ2)× ηp

Действительное давление, создаваемое ступенью осевой машины, есть результат совместного действия подвода, решетки рабочих лопастей и отвода (диффузора).

В отводе проявляется диффузорный эффект, повышающий давление,

Δpдиф = ρ × (c32 – c42) / 2

где c3 и c4 — абсолютные скорости на входе и выходе отвода (диффузора).

Если ΣΔp — потери давления в подводе и отводе, то давление, создаваемое ступенью,

Pct = = ρ×u2×φ ×(ctgβ1 – ctgβ2)× ηp + Δpдиф – ΣΔp.

Потери ΣΔp рассчитываются по формулам гидравлики. Коэффициенты местных потерь зависят от конструктивных форм подвода и отвода.

Механический КПД учитывает потери энергии от трения в уплотнениях, подшипниках и дискового трения, ηm = 0,94 - 0,98. Объемные потери незначительны, ηo~1.

Гидравлический КПД ступени


ηг = ρстт

Для осевых насосов и вентиляторов

ηг = 0,75 -0,92.

Полный КПД ступени

η = ηг × ηm = 0,70 - 0,90.

Мощность на валу

N = Mg×H/1000×η

Условия работы длинных лопастей

Элементы лопастей осевой машины, находящиеся на различных расстояниях от центра, вращаются с неодинаковыми скоростями. Вследствие этого лопасть с постоянной шириной и постоянными углами входа и выхода создает напор, изменяющийся по длине ее. Это приводит к радиальным перемещениям частиц жидкости в проточной полости рабочих колес и отводов и понижению КПД машины.

Явление радиального перемещения особенно сильно сказывается в ступенях машины с относительно большой длиной лопасти. Поэтому ступени осевых машин с большой длиной лопастей обычно проектируют исходя из условий отсутствия радиальных перетеканий жидкости.

В теории осевых машин показано, что условие радиального равновесия, если пренебречь силами вязкости потока, выражается равенством


rcu= const. (4)

Это соотношение имеет большое практическое значение, показывая, что отсутствие радиальных перетеканий возможно лишь при постоянстве циркуляции по длине лопасти. В этом случае каждая частица потока движется по цилиндрической поверхности соответствующего радиуса.