У меня лакокрасочный участок. Подскажите, какой вентилятор мне поставить?

— иногда с таким вопросом к нам обращаются клиенты. В этом случае наш стандартный ответ: если нет проекта вентиляционной системы — тогда вам не в торговую, а в проектную организацию. Все, что мы можем еще посоветовать в такой ситуации — это подбор вентилятора по простейшей методике. Итак, простая методика подбора вентилятора приведена ниже.

При подборе вентилятора нужно:

1. Определить объем вентилируемого помещения

2. Определить кратность воздухообмена.

КРАТНОСТЬ ВОЗДУХООБМЕНА — отношение объема воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него в течение часа, к объему помещения. Или другими словами: сколько раз в течении часа должен меняться воздух в помещении.

Кратность воздухообмена определяется СНИП. Ниже приводим таблицу кратности воздухообмена (нажмите справа красный переключатель чтобы таблицу развернуть на экран)

Таблица кратности воздухообмена для помещений

3. Объем помещения умножить на кратность и получить расчетную производительность вентилятора.

4. По производительности подобрать модель вентилятора. Если вентилятор выбрасывает воздух через стенку прямо на улицу, или короткий воздуховод (единицы метров) –наиболее вероятно, что подойдет или осевой вентилятор или вентилятор низкого давления (ВЦ 4-75). Если есть длинный воздуховод (десятки метров) — может надо будет использовать вентилятор среднего давление (ВЦ 14-46), или даже высокого давления. А это уже к проектировщикам или же самому определить экспериментально на свой страх и риск.

5. Если воздух из помещения вентилятор вытягивает – то надо решить, каким путем воздух будет в это помещение поступать? Надо продумать и обеспечить приток воздуха в том же объеме, что и отток (приток будет либо через щели в стенах, окнах и дверях либо на приток поставить такой же вентилятор)

6. Если в выбрасываемом вентилятором воздухе кроме воздуха есть что-то еще — тогда этот факт надо обязательно учесть. Например, если есть пары растворителей, лаков, красок – тогда вентилятор должен быть взрывобезопасный (с разнородными вставками или алюминиевый). Если в воздухе есть пыль, волокнистые вещества, опилки — тогда вентилятор должен быть пыльевой (например типа ВЦП 5-45). Если есть агрессивные вещества (пары кислот, например) — тогда из нержавеющей стали или пластмассы.

Комментариев:

• Общее понятие о конструкции агрегата и его назначении
• Описание вычислений параметров воздуходувной машины
• Определение мощности

После того как сеть воздуховодов спроектирована и просчитана, наступает время подобрать под эту систему вентиляционную установку для подачи и обработки воздуха. Сердцем вентиляционной системы является вентилятор, приводящий в движение воздушные массы и призванный обеспечить необходимый расход и давление в сети. В этом качестве часто выступает агрегат осевого типа. Чтобы необходимые параметры были выдержаны, вначале следует произвести расчет осевого вентилятора.

Осевой вентилятор используется в системах воздуховодов для перемещения больших масс воздуха.

Общее понятие о конструкции агрегата и его назначении

Осевой вентилятор — это лопастная воздуходувная машина, которая передает механическую энергию вращения лопастей рабочего колеса воздушному потоку в виде потенциальной и кинетической энергии, а он затрачивает эту энергию на преодоление всех сопротивлений в системе. Осью рабочего колеса данного типа является ось электродвигателя, она располагается по центру воздушного потока, а плоскость вращения лопастей перпендикулярна ему. Агрегат перемещает воздух вдоль своей оси за счет лопаток, повернутых под углом к плоскости вращения. Крыльчатка и электродвигатель закреплены на одном валу и постоянно находятся внутри воздушного потока. Такая конструкция имеет свои недостатки:

1. Агрегат не может перемещать воздушные массы с высокой температурой, которые могут повредить электродвигатель. Рекомендуемая максимальная температура — 100° C.
2. По той же причине не допускается применять этот тип агрегатов для перемещения агрессивных сред или газов. Перемещаемый воздух не должен содержать липких включений или длинных волокон.
3. В силу своей конструкции осевой вентилятор не может развивать высокое давление, поэтому непригоден к использованию для вентиляционных систем большой сложности и протяженности. Максимальное давление, которое может обеспечить современный агрегат осевого типа, находится в пределах 1000 Па. Однако, существуют специальные шахтные вентиляторы, конструкция привода которых позволяет развивать давление до 2000 Па, но тогда уменьшается максимальная производительность — до 18000 м³/ч.

Достоинства этих машин следующие:

• вентилятор может обеспечить большой расход воздуха (до 65000 м³/ч);
• электродвигатель, находясь в потоке, успешно охлаждается;
• машина не занимает много места, имеет небольшой вес и может быть установлена прямо в канале, что снижает затраты при монтаже.

Все вентиляторы классифицируются по типоразмерам, указывающим на диаметр рабочего колеса машины. Данную классификацию можно увидеть в Таблице 1.

Таблица 1

Вернуться к оглавлению

Описание вычислений параметров воздуходувной машины

Расчет вентиляционного агрегата любого типа выполняется по индивидуальным аэродинамическим характеристикам, не является исключением и осевой вентилятор. Вот эти характеристики:

1. Объемный расход или производительность.
2. Коэффициент полезного действия.
3. Мощность, необходимая для привода агрегата.
4. Действительное давление, развиваемое агрегатом.

Производительность была определена ранее, когда выполнялся расчет самой вентиляционной системы. Вентилятор должен ее обеспечить, поэтому значение расхода воздуха остается неизменным для расчета. Если же температура воздушной среды в рабочей зоне отличается от температуры воздуха, проходящего через вентилятор, то производительность следует пересчитать по формуле:

L = Ln x (273 + t) / (273 + tr), где:

• Ln — необходимая производительность, м³/ч;
• t — температура воздуха, проходящего через вентилятор, °C;
• tr — температура воздуха в рабочей зоне помещения, °C.

Вернуться к оглавлению

Определение мощности

После того как необходимое количество воздуха окончательно определено, нужно выяснить мощность, необходимую для создания расчетного давления при этом расходе. Расчет мощности на валу рабочего колеса производится по формуле:

NB (кВт) = (L x p) / 3600 x 102ɳв x ɳп, здесь:

• L — производительность агрегата в м³ за 1 секунду;
• p — необходимый напор вентилятора, Па;
• ɳв — значение КПД, определяется по аэродинамической характеристике;
• ɳп — значение КПД подшипников агрегата, принимается 0,95-0,98.

Значение установочной мощности электродвигателя отличается от мощности на валу, последняя учитывает только нагрузку в рабочем режиме. При пуске любого электродвигателя происходит скачок силы тока, следовательно, и мощности. Этот пусковой пик должен быть учтен при расчете, поэтому установочная мощность электродвигателя будет:

Ny = K NB, где K — коэффициент запаса на пусковой момент.

Значения коэффициентов запаса при различной мощности на валу отражены в Таблице 2.

Таблица 2

Если агрегат устанавливается в помещении, в котором температура воздуха может достигать по разным причинам +40° C, то параметр Ny следует увеличить на 10%, а при +50° C установочная мощность должна быть выше расчетной на 25%. Окончательно этот параметр электродвигателя принимают по каталогу завода-производителя, выбрав ближайшее большее значение к расчетному Ny с просчетом всех запасов. Как правило, воздуходувную машину устанавливают до теплообменника, который нагревает воздух для дальнейшей его подачи в помещения. Тогда электродвигатель будет запускаться и работать на холодном воздухе, что есть более экономично в плане расхода электроэнергии.

Воздуходувные машины разных типоразмеров могут быть укомплектованы электродвигателями различной мощности в зависимости от напора, который требуется получить. Каждая модель агрегата имеет свою аэродинамическую характеристику, которую завод-производитель отражает в своем каталоге в графическом виде. Коэффициент полезного действия — величина переменная для различных условий работы, окончательно ее можно будет выяснить по графической характеристике вентилятора, опираясь на величины производительности, расхода и установочной мощности, вычисленные ранее.

Перед расчетом параметров вентилятора необходимо выполнить предварительную компоновку ОУ: расположить рассчитанное количество радиаторов по сторонам шахты и выбрать число радиаторов.

Расчет вентилятора производят с целью определения диаметра колеса, максимальной частоты вращения и затрат мощности на его привод, при которых обеспечивается необходимая производительность и напор. Производительность и напор вентиляторного колеса полностью зависят от геометрических размеров и конструкции шахты ОУ. Так напор Н, создаваемый вентилятором, должен быть достаточным для преодоления аэродинамического сопротивления воздушного тракта, а производительность вентилятора Q должна быть равна расходу воздуха через радиаторы ОУ. Исходя из вышесказанного, приводятся формулы для определения указанных величин:

H = h Ж + h Р + h Ш + h D , (33)

где H – напор, создаваемый вентилятором, Н/ м 2 ; h Р – сопротивление жалюзи ОУ, Н/м 2 ; h С – сопротивление радиаторов, Н/ м 2 ;h – сопротивление шахты ОУ, Н/ м 2 ; h – динамические потери за вентилятором, Н/ м 2 .

Напор, создаваемый вентилятором при двухрядном расположении радиаторов, определяется как

Н = 0,1 h P + h P + 0,4 h P + 0,45h P = 1,95 h P . (34)

При однорядном расположении радиаторов

Н = 0,1 h P + h P + 0,8 h P + 0,9h P = 2,8 h P (35)

Значения h P определяются по формулам (16) и (17). Далее рассчитывается производительность вентилятора, которая равна расходу воздуха, проходящего через радиаторы, м 3 / с,

Q B = G B З / g B , (36)

где G B – расход воздуха, кг/ с, определенный по формуле (27); g ВЗ – удельная масса воздуха перед вентилятором, кг/ м 3 ,

g ВЗ = 10 5 / , (37)

где R B = 287 - газовая постоянная воздуха (работа, совершаемая 1 кг газа, если его температура повышается на 1 о С, при неизменном давлении), 287 Дж/ кг К.

Для обеспечения максимального КПД (h B) вентилятора необходимо определить угол установки (наклона) его лопастей. Эта задача решается с помощью аэродинамических характеристик вентилятора:

`Н = f(`Q) и h B = f(`Q),

где `Н – коэффициент напора, `Q – коэффициент производительности.

На рис. 4 представлены аэродинамические характеристики осевого вентилятора типа УМ – 2М.

Задаваясь несколькими значениями частоты вращения вентиляторного колеса n i определяют значения окружной скорости w I , м/с, по величине которой рассчитывают значения `Н i и `Q i

w I = p D B n i / 60 £ 120 м/ с, (38)

`H i = g H / 10g B w i 2 , (39)

`Q i = Q B / F B w i , (40)

где Н – напор, Н/ м 2 ; Q B – производительность,м 3 / час; F B – площадь вентиляторного колеса по внешнему диаметру, м 2 ,

F B = p D B 2 / 4. (41)

По найденным значениям `Н i и `Q i на аэродинамических характеристиках строится характеристика сети (рис. 4) и находятся точки пересечения ее с кривыми Н = f(`Q): точки 1, 2. 3, 4. Найденные точки пересечения переносятся на кривые h B = f(`Q), построенные для различных углов установки лопастей (точки 1 1 , 2 1 , 3 1 , 4 1). По максимальной ординате определяется угол установки лопастей, при котором вентилятор будет работать с максимальным КПД.

Рис. 4. Аэродинамические характеристики

вентилятора УК – 2М

После этого определяются параметры вентиляторного колеса: диаметр D B , м, максимальная частота вращения, n B , 1/c, и затраты мощности на его привод, N B , кВт. Для этого сначала определяют значения `Н и `Q, соответствующие максимальному КПД, для чего точка, на кривой h B = f(`Q), по которой был определен оптимальный угол установки лопастей, переносится на зависимость Н = f(`Q),a с нее – на ординату и абсциссу. Затем по нижеприведенным формулам определяются значения измерителя напора К Н, м 3 /с и измерителя производительности К Q , м 3 /с.

Для правильного выбора вентилятора необходимо найти на диаг­рамме вентилятора в координатах (Δр, V) так называемую «рабочую точку», выражающую точное место определения его параметров функ­ционирования совместно со всей сетью распределения воздуха, обес­печивающих наиболее благоприятное взаимодействие вентилятора со всей системой. Вентилятор, который должен обеспечивать подачу воздуха L р с заданной температурой t и барометрическим давлением Pбар-, подбирают по производи­тельности L B = Lp и перепаду давления Рв = Рр *((273+t) / 293) * 1010 / Pбap где P р - расчетное давление вентилятора при рабочих условиях, Па, равное расчетному сопрогивлению вентиляционной сети с оборудованием с надбавкой до 10% на неучтенные потери. При подборе вентиляторов по каталожным данным необходимо, чтобы КПД вентилятора для рабочей точки составлял не менее 0,9 максимального КПД Для данного вентилятора.ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЯТОРОВ 1). Объемный расход воздуха Объемный расход воздуха вентилятора L - величина объема возду­ха v, подаваемого вентилятором через некоторую поверхность S за еди­ницу времени L L = (υ / t) *м3 / c (м 3 /ч).Массовый расход воздуха, создаваемый вентилятором, определяется по формуле: М = ρ*V*S, кг/с, где ρ - плотность воздуха, кг/м 3 ;. V - скорость потока воздуха, м/с. р * V * S = const 2). Давление Давление (напор) - энергия, которую приобретает единица объема газа, проходящая через вентилятор. На основании этого закона Бернулли выведе­но уравнение: Рп=Р ст +ρ *(V^2 / 2) , где Р П - полное давление, Па; Рст- статическое давление, Па; ρ - плотность (газа), кг/м 3 ; V - средняя скорость газа, м/с; ρ*(V^2 / 2) - скоростной напор или динамическое давление, Па.3. Коэффициент полезного действия вентилятора Если каждой единице объема воздуха, прошедшей через вентилятор, сообщается давление ΔР, то полезная мощность воздуха, выходящего из вентилятора, составит: N n = ΔP*L Электродвигатель вентилятора потребляет электрическую мощ­ность Nэ. Эта мощность преобразуется в механическую мощность на валу электродвигателя N B . Таким образом, полезная мощность вентилятора равна: Nп=ΔP*L = Nэ*ηп*ηп η = Nп / N = (Pv*L) / (1000*N) Полный КПД вентилятора представляет собой от­ношение полезной мощности Nn, кВт, к мощности на валу вентилятора N, кВт 4). Частота вращения вентилятора

В документации и на заводской табличке электродвигателя указы­вается номинальная частота вращения. Однако в зависимости от соп­ротивления сети и расхода воздуха, подаваемого вентилятором, часто­та может несколько изменяться. 5). Уровень звукового давления

Различают уровни звукового давления в воздуховоде со стороны всасывания, со стороны нагнетания и уровни звукового давления, пе­редаваемые в окружающую среду.

Классификация вентиляторов: Применяемые в настоящее время вентиляторы разделяются по принципу действия на центробежные и осевые. В системах вентиля­ции и кондиционирования воздуха большое распространение полу­чили первые. Осевые вентиляторы используются главным образом в тех случаях, когда надо перемещать воздух без сети воздуховодов.