Что такое рабочая точка вентилятора
Раздел теории
Аэродинамические характеристики вентиляторов показывают расход вентиляторов в зависимости от давления. Определенное давление соответствует определенному расходу воздуха, который проиллюстрирован кривой вентилятора.
Рисунок 28. Аэродинамические характеристики вентилятора и сети
Сопротивление вентиляционной системы при различных расходах отображаются на графике характеристики сети. Рабочая точка вентилятора это точка пересечения характеристики сети и кривой вентилятора. Она показывает характеристики потока для данной сети воздуховодов.
Каждое изменение давления в вентиляционной системе дает начало новой характеристике сети. Если давление возрастает, характеристика сети будет аналогична линии В. При снижении давления, линия системы будет аналогична линии С. (При условии, что количество оборотов рабочего колеса остается неизменным).
Рисунок 29. Изменение давления дает начало новым кривым сети
Если реальное сопротивление сети представленно кривой В, рабочая точка сдвигается с 1 на 2. Это также влечет за собой уменьшение расхода воздуха. Таким же образом расход воздуха возрастет, если сопротивление сети соответствует линии С.
Рисунок 30. Увеличение или уменьшение скорости вращения вентилятора
Для получения расхода воздуха, аналогичного расчетному, можно в первом случае (где характеристика сети соответствует В) просто увеличить скорость вентилятора. Рабочая точка (4) будет находиться в этом случае на пересечении характеристики сети В и кривой вентилятора для более высокой скорости вращения. Точно также скорость вращения вентилятора может быть уменьшена, если реальная характеристика сети соответствует линии С.
Рисунок 31. Разница в давлении при различных скоростях вращения
В обоих случаях будет наблюдаться некоторое отличие в показателях давления от характеристики сети, для которых были проведены расчеты, и это показано как ΔР1 и ΔР2 на рисунке, соответственно. Это означает, что рабочая точка для расчетной сети была выбрана таким образом, чтобы выйти на максимальный уровень эффективности, и каждое такое повышение и понижение скорости вращения вентилятора ведет к сокращению эффективности.
Эффективность и характеристики сети
Для того чтобы облегчить выбор вентилятора, можно построить несколько возможных характеристик сети на графике вентиляторов, а затем посмотреть, между какими характеристиками работает определенный тип вентилятора. Если пронумеровать характеристики сети от 0 до 10, вентилятор будет свободно дуть (максимальный расход воздуха) на линии 10, и захлебнется (нулевой расход) на линии 0. Это означает, что вентилятор на линии системы 4 производит 40% от свободного расхода.
Рисунок 32. Характеристики сети (0-10) на графике вентилятора
Эффективность вентилятора вдоль всей характеристики сети остается постоянной.
Вентиляторы с загнутыми назад лопатками часто имеют более высокую эффективность, чем вентиляторы с загнутыми вперед лопатками. Но более высокий уровень эффективности этих вентиляторов достижим лишь на ограниченном участке, где характеристика сети представленна меньшим расходом при заданном давлении, чем у вентиляторов с загнутыми вперед лопатками.
Чтобы получить расход аналогичный тому, что у вентиляторов с загнутыми вперед лопатками, и сохранить при этом высокий уровень эффективности, нужно выбрать вентилятор с загнутыми назад лопатками большего размера.
Рисунок 33. Значения эффективности для аналогичных размеров центробежных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад и загнутыми вперед, соответственно
Аэродинамические характеристики вентиляторов
Под аэродинамическими характеристиками вентиляторов понимают производительность вентилятора в зависимости от значения давления воздуха в сети. Так, давление с определенным значением соответствует определенному удельному расходу воздушной массы. Данная зависимость проиллюстрирована на графике 1.
График 1– Аэродинамические характеристики вентилятора и сети воздуховода
График характеристики сети наглядно демонстрирует зависимость производительности вентилятора от значения давления воздуха в сети. На данном графике рабочей точкой вентилятора является точка лежащая на пересечении кривой характеристики сети и кривой аэродинамической характеристики вентилятора. Данная точка характеризует воздушный поток для заданной сети воздуховода.
График 2 – Кривые сети в зависимости от изменения давления
Данная зависимость наглядно показывает, как расход воздуха зависит от сопротивления воздуха в сети. В зависимости от кривой сопротивления сети рабочая точка может смещаться как вверх по графику, так и вниз, понижая или, соответственно, увеличивая расход воздуха.
При этом следует учитывать, что в случае отклонения перепада давления от теоретических (расчетных) значений, и положение рабочей точки, и расход воздуха будут отличаться от расчетных.
График 3 – Изменение значений скорости вентилятора
Для получения эксплуатационных характеристик сходных с теоретическими, возможно изменение значений скорости вращения рабочего колеса вентилятора, показано на графике 3. Так, например, при увеличении или уменьшении скорости вращения вентилятора можно смещать рабочие точки как вправо и вверх по графику, так и опускать их влево и вниз, изменяя тем самым расход воздуха.
График 4 – Изменение давления в зависимости от скорости вращения рабочего колеса вентилятора
И в первом, и во втором случаях возможно отклонение фактических показателей давления от теоретических расчетных данных (на графике 4 изображено, как ΔР1 и ΔР2). Вследствие чего, рабочая точка для расчетной сети может определяться так, чтобы была возможность выхода на уровень наибольшей эффективности эксплуатации. При этом изменение количества оборотов рабочего колеса вентилятора (и увеличение, и уменьшение) ведет к снижению эффективности.
И определение рабочей точки
Построение характеристики сети
Особенностью эксплуатации центробежных и осевых вентиляторов является зависимость их объемной подачи и поддерживаемого давления от характеристик сети, на которую они работают. В зависимости от характеристик сети один и тот же вентилятор может поддерживать различные давления и обеспечивать разный объемный расход.
Фактический объемный расход и полное давление центробежного или осевого вентилятора при его работе может быть определено только после построения характеристики вентиляционной сети.
Характеристика сети представляет собой зависимость потерь давления в сети от объемного расхода воздуха. Она строится в той же системе координат, что и аэродинамическая характеристика вентилятора.
Точка пересечения аэродинамической характеристики вентилятора и характеристики сети называется рабочей точкой. Ее координаты соответствуют фактическому объемному расходу и полному давлению центробежного или осевого вентилятора при его работе на данную сеть.
Рассмотрим вопрос определения рабочей точки более подробно.
Потери давления при движении потока воздуха по каналам вентиляционной системы определяются суммой потерь давления Dрдл по длине прямолинейных участков каналов вентиляционной системы и потерь давления Dрм в местных сопротивлениях.
,
Эквивалентный диаметр трубопровода определяется формулой:
,
где F – площадь проходного сечения вентиляционного канала, м 2 ; П – периметр сечения вентиляционного канала, м.
Для расчета коэффициента потерь давления по длине трубопровода рассчитаем значение критерия Рейнольдса.
,
Коэффициент кинематической вязкости воздуха может быть определен по справочнику [13] или рассчитан по формуле:
Если рассчитанное значение критерия Рейнольдса
то режим движения воздуха ламинарный и коэффициент потерь давления по длине прямолинейных участков каналов вентиляционной системы определяется формулой:
.
Если рассчитанное значение критерия Рейнольдса
то режим движения воздуха турбулентный и коэффициент потерь давления по длине прямолинейных участков каналов вентиляционной системы определяется формулой:
.
Если рассчитанное значение критерия Рейнольдса
то режим движения воздуха развитый турбулентный и коэффициент потерь давления по длине прямолинейных участков каналов вентиляционной системы определяется формулой:
Потери давления в местных сопротивлениях вентиляционной системы определяются по формуле:
,
где 
— суммарный коэффициент потерь давления в местных сопротивлениях вентиляционной системы, зависящий от вида местного сопротивления.
Значения коэффициент потерь давления в местных сопротивлениях выбираются в зависимости от вида сопротивления по справочной литературе [6].
Таким образом, потери давления при движении потока воздуха по каналам вентиляционной системы определяются формулой
.
Для построения характеристики вентиляционной сети выразим скорость потока воздуха через его объемный расход.
где V – объемный расход воздуха, м 3 /с.
Окончательно уравнение характеристики вентиляционной сети примет вид
.
Если на выходе из вентиляционной системы по технологическим соображениям должно поддерживаться некоторое избыточное давление РП, то уравнение характеристики вентиляционной сети примет вид
.
При построении характеристики вентиляционной сети на графике аэродинамической характеристики вентилятора выбираются значения его объемной подачи, для которых рассчитывается значение потерь давления в сети по полученным формулам.
Результаты расчета следует представлять в виде таблицы.
Построение характеристики сети и определение рабочей точки для различного давления на выходе из вентиляционной сети показано на рис. 11.
Рис. 11 – Построение характеристики сети
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Что такое рабочая точка вентилятора
Для каждой вентиляционной системы, аспирационной или пневмотранспортной установки вентилятор подбирают индивидуально, используя графики аэродинамических характеристик нескольких вентиляторов. По давлению и расходу воздуха на каждом графике находят рабочую точку, которая определяет коэффициент полезного действия и частоту вращения рабочего колеса вентилятора. Сравнивая положение рабочей точки на разных характеристиках, выбирают тот вентилятор, который даёт наибольший кпд при заданных значениях давления и расхода воздуха.
Пример подбора радиального вентилятора
Исходные данные: расход воздуха 1200 м3/ч, потери давления 500 Па.
Алгоритм подбора:
1. Выбираем вентилятор, подходящий по исходным данным: ВР 86-77 №2,5.
2. Откладываем на графике рабочую точку. Для заданных значений на характеристике — это точка под номером 1.
3. Находим рабочую точку вентилятора для заданной сети, для этого мы проводим прямую линию из начала координат до точки 1 и продлеваем её до пересечения с кривой (рабочая характеристика вентилятора) – это точка под номером 2.
4. Полученная точка 2 — это рабочая точка вентилятора без регулировки сети.
Обращаем внимание, что расход воздуха и создаваемое давление увеличится, так как вентилятор всегда подстраивается под систему.
Кроме того, подбор вентилятора рекомендуется осуществлять, если разница между точками 2 и 1 не превышает 150 Па.
Аэродинамические характеристики вентиляторов как им пользоваться
Под аэродинамическими характеристиками вентиляторов понимают производительность вентилятора в зависимости от значения давления воздуха в сети. Так, давление с определенным значением соответствует определенному удельному расходу воздушной массы. Данная зависимость проиллюстрирована на графике 1.
График 1– Аэродинамические характеристики вентилятора и сети воздуховода
График характеристики сети наглядно демонстрирует зависимость производительности вентилятора от значения давления воздуха в сети. На данном графике рабочей точкой вентилятора является точка лежащая на пересечении кривой характеристики сети и кривой аэродинамической характеристики вентилятора. Данная точка характеризует воздушный поток для заданной сети воздуховода.
Любое изменение давления воздуха в системе дает начало новой кривой, описывающей характеристику сети. При возрастании давления характеристика сети будет соответствовать кривой «В», а при его снижении — кривой «С» это показано на графике 2. Данная зависимость справедлива при условии, что количество оборотов рабочего колеса в минуту остается неизменным.
График 2 – Кривые сети в зависимости от изменения давления
Данная зависимость наглядно показывает, как расход воздуха зависит от сопротивления воздуха в сети. В зависимости от кривой сопротивления сети рабочая точка может смещаться как вверх по графику, так и вниз, понижая или, соответственно, увеличивая расход воздуха.
При этом следует учитывать, что в случае отклонения перепада давления от теоретических (расчетных) значений, и положение рабочей точки, и расход воздуха будут отличаться от расчетных.
График 3 – Изменение значений скорости вентилятора
Для получения эксплуатационных характеристик сходных с теоретическими, возможно изменение значений скорости вращения рабочего колеса вентилятора, показано на графике 3. Так, например, при увеличении или уменьшении скорости вращения вентилятора можно смещать рабочие точки как вправо и вверх по графику, так и опускать их влево и вниз, изменяя тем самым расход воздуха.
График 4 – Изменение давления в зависимости от скорости вращения рабочего колеса вентилятора
И в первом, и во втором случаях возможно отклонение фактических показателей давления от теоретических расчетных данных (на графике 4 изображено, как ΔР1 и ΔР2). Вследствие чего, рабочая точка для расчетной сети может определяться так, чтобы была возможность выхода на уровень наибольшей эффективности эксплуатации. При этом изменение количества оборотов рабочего колеса вентилятора (и увеличение, и уменьшение) ведет к снижению эффективности.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
3.9.1. Общие сведения об аэродинамических характеристиках
Аэродинамической характеристикой вентилятора называется графическая зависимость междуосновными параметрами, определяющими
работу вентилятора, – полного давления, мощности и КПД от производительности при постоянном значении частоты вращения рабочего колеса.
Расчетные методы определения параметров работы вентилятора
не позволяют получить достаточно точные аэродинамические характе
ристики, поэтому построение их выполняется на основе данных аэро
динамических испытаний, проведенных в лабораторных условиях. Результаты исследований вентилятора при определенном числе оборотов рабочего колеса могут быть пересчитаны на другие режимы работы, а
также использоваться для построения характеристик вентиляторов, гео
метрически подобных испытанной конструкции.
Различают два вида аэродинамических характеристик: размерные
Размерные аэродинамические характеристики вентилятора
(рис. 3.42) представляют зависимости полного P V статического P SV и
(или) динамического P dV давлений, развиваемых вентилятором, потреб-
ляемой мощности N полного и статического S КПД от производительности Q при определенной плотности газа перед входом в вентилятор и постоянной частоте вращения его рабочего колеса.
При построении характеристики мощности вентилятора N 
Q поте
ри мощности в подшипниках и передаче не учитываются, так как способ соединения рабочего колеса с двигателем определяется в каждом кон-
ра плюс 20 °С и относительная влажность 50%). Если вентиляторы пред-
назначены для перемещения воздуха и газа, которые имеют плотность,
Безразмерные аэродинамические характеристики представляют
собой графики зависимости коэффициентов полного и статичес
114 Генеральный спонсор –
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.42. Аэродинамическая характеристика вентилятора
кого S давлений, мощности полного и статического S КПД от коэффициента производительности (рис. 3.43). При этом на гра-
фиках должны указываться значения быстроходности вентилятора диаметр D рабочего колеса и частота вращения при которых полу
Безразмерные характеристики используются для расчета размерных параметров и для сравнения вентиляторов разных типов. Пример
такого сравнения приведен на рис. 3.44.
Безразмерные параметры вентиляторов входят в область, ограни-
ченную коэффициентом производительности = 0 3 и коэффициентом
полного давления = 0 8. Анализ приведенных характеристик позволя-
ет сделать ряд практических выводов
– осевыевентиляторыявляютсясамымислабонапорными,ноимеютнаибольшие полные КПД среди рассматриваемых типов вентиляторов;
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.43. Безразмерная аэродинамическая характеристика вентилятора
Рис. 3.44. Безразмерные аэродинамические характеристики вентиляторов
I – осевые; II – радиальные; III – диаметральные
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.45. Аэродинамическая характеристика вентилятора в логарифмическом масштабе
при различных частотах вращения
– радиальные вентиляторы занимают промежуточную область по дав-
– диаметральные вентиляторы имеют самые большие коэффициенты
энергия дважды, при входе в колесо и при выходе из него, однако
имеют самые малые значения полного КПД.
У вентиляторов общего назначения, предназначенных для работы
с присоединяемой к ним сетью, за рабочий участок характеристи-
ки должна приниматься та ее часть, на которой значение полного КПД
0,9 (здесь – максимальное значение полного КПД). Режим
работы вентилятора, соответствующий максимальному КПД, является оптимальным. Рабочий участок характеристики должен также удовлетворять условию обеспечения устойчивой работы вентилятора.
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
При подборе вентиляторов обычно используются аэродинамичес-
кие характеристики серийно изготавливаемых вентиляторов, построен-
ные для рабочего участка одного определенного типоразмера и охватывающие различные режимы работы, т.е. соответствующие различной
частоте вращения (рис. 3.45). На график зависимости P V Q наносятся
линии постоянных КПД мощности N 
указаны окружная скорость и
тва подбора вентиляторов характеристики построены в логарифмическом масштабе. Особенностями таких характеристик является отсутствие нулевых значений P V и Q и то, что параболические кривые представлены
прямыми линиями. В приложении 1 приведены такие аэродинамические
характеристики радиальных вентиляторов типа ВР-86-77.
Частота вращения для кривых P V Q принимается кратной 50, 100
или 200 об/мин (в зависимости от размеров вентилятора). Дополнительно к ним приводятся кривые, соответствующие числу оборотов стан-
дартных асинхронных электродвигателей, используемых в конструкции
вентилятора. Этими кривыми пользуются в тех случаях, когда рабочее
колесо непосредственно соединено с валом электродвигателя
Пересчет аэродинамических характеристик 
вентиляторов на
ремещаемого газа проводится по зависимостям
Для каждой вентиляционной системы, аспирационной или пневмотранспортной установки вентилятор подбирают индивидуально, используя графики аэродинамических характеристик нескольких вентиляторов. По давлению и расходу воздуха на каждом графике находят рабочую точку, которая определяет коэффициент полезного действия и частоту вращения рабочего колеса вентилятора. Сравнивая положение рабочей точки на разных характеристиках, выбирают тот вентилятор, который даёт наибольший кпд при заданных значениях давления и расхода воздуха.
Пример подбора радиального вентилятора
Исходные данные: расход воздуха 1200 м3/ч, потери давления 500 Па.
Алгоритм подбора:
1. Выбираем вентилятор, подходящий по исходным данным: ВР 86-77 №2,5.
2. Откладываем на графике рабочую точку. Для заданных значений на характеристике — это точка под номером 1.
3. Находим рабочую точку вентилятора для заданной сети, для этого мы проводим прямую линию из начала координат до точки 1 и продлеваем её до пересечения с кривой (рабочая характеристика вентилятора) – это точка под номером 2.
4. Полученная точка 2 — это рабочая точка вентилятора без регулировки сети.
Обращаем внимание, что расход воздуха и создаваемое давление увеличится, так как вентилятор всегда подстраивается под систему.
Кроме того, подбор вентилятора рекомендуется осуществлять, если разница между точками 2 и 1 не превышает 150 Па.