Что такое располагаемый напор вентилятора

Что такое располагаемый напор вентилятора

Испытания в условиях эксплуатации

Industrial fans. Performance testing in situ

Дата введения 2014-07-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Техническим комитетом по стандартизации Российской Федерации ТК 061 «Вентиляция и кондиционирование», Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е.Жуковского» (ФГУП «ЦАГИ»)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 3 декабря 2012 г. N 54-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 5802:2001* Industrial fans. Performance testing in situ (Вентиляторы промышленные. Испытания в условиях эксплуатации).

Международный стандарт разработан техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 117 «Вентиляторы промышленные» Международной организации по стандартизации (ISO).

Перевод с английского (en).

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2013 г. N 919-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 5802-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2014 г.

Введение

Необходимость изменения существующих методов испытаний вентиляторов в местах их эксплуатации появилась относительно недавно. Принимая во внимание масштабы этих изменений, было признано целесообразным представить метод испытаний в месте эксплуатации в виде отдельного документа по испытаниям в месте эксплуатации. Это позволило бы более детально изложить методы измерения скорости для всех наиболее часто применяемых сечений воздуховодов. Это также позволило бы добавить описания в приложениях, охватывающих выбор подходящих сечений для измерения и калибровки прибора.

В соответствии с последними международными соглашениями определено, что давление вентилятора теперь определяется как разница между давлениями заторможенного потока на выходе из вентилятора и на входе в него. Давление торможения является абсолютным давлением, измеряемым в точке потока, если бы он был остановлен вследствие адиабатического процесса. Для чисел Маха менее 0,2 давление заторможенного потока находится в пределах 0,6% от полного давления.

Меньше внимания уделяется использованию термина «статическое давление вентилятора», как менее удобного. Следует ожидать, что со временем он вообще выйдет из употребления. Все потери давления являются по существу потерями давления торможения, и это отражено в определениях.

Следует признать, что характеристика вентилятора, определяемая в условиях эксплуатации, не обязательно должна совпадать с той, что получена при стендовых испытаниях. Причины такого различия не только в низкой точности испытаний в условиях эксплуатации, но и за счет так называемого «фактора эффекта системы» или «влияния установки», в которой воздуховоды, присоединенные на входе вентилятора и/или выходе, изменяют его характеристику. Необходимо обеспечить хорошее соединение воздуховодов с вентилятором. Настоящий стандарт определяет использование «специальных участков», непосредственно примыкающих к вентиляторам, для определения давления, а также для обеспечения равномерного потока воздуха/газа с симметричным профилем скорости на входе в вентилятор без вихрей и чрезмерных возмущений. Только, если эти условия будут выполнены, характеристики на месте эксплуатации будут совпадать с характеристиками, полученными при стендовых испытаниях.

Следует также отметить, что настоящий стандарт определяет расположение точек для измерения скорости согласно лог-Чебышева или лог-линейного правил. Может привести к значительной погрешности, если принимается не очень большое количество точек. (Тогда распределение скорости должно будет отображаться графически и необходимо будет определять площадь под этой кривой. Истинная средняя скорость будет равна этой площади, разделенной на размерные ординаты).

Оценка дополнительных погрешностей из-за того, что длина воздуховода или положение места измерения меньше, чем в приложении В, выходит за рамки настоящего стандарта. Методические указания, однако, приведены в ISO/TR 5168 и ISO 7194, из которых следует, что там, где присутствуют значимые поворотные участки, погрешность может значительно превышать, как правило, 4% при 95% доверительном интервале.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы испытаний для определения одной или более аэродинамических характеристик промышленных вентиляторов, эксплуатируемых в натурных условиях при работе в однофазной среде.

2 Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы*. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).

3 Термины, определения и обозначения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применяются следующие термины с соответствующими определениями.

Все величины рассматриваются как значения, усредненные по времени. Пульсации, влияющие на измеряемые величины, могут быть учтены повторением измерений через определенные промежутки времени. Средние значения могут быть потом рассчитаны и использованы как стационарные значения.

3.1.1 воздух (air): Воздух или другой газ, кроме случая, когда оговорено, что это атмосферный воздух.

3.1.3 вентилятор (fan): Лопаточная машина, которая обеспечивает непрерывный расход воздуха при коэффициенте повышения давления, как правило, не превышающем 1,3.

3.1.4 рабочее колесо (impeller): Вращающаяся часть вентилятора, которая посредством лопаток передает энергию перемещаемому воздуху.

3.1.5 корпус (casing): Неподвижная часть вентилятора, через которую направляется поток воздуха от входа в вентилятор к его выходу.

3.1.6 канал (duct): Воздуховод, в котором скорость воздуха сравнима со скоростью на входе или выходе из вентилятора.

3.1.7 камера (chamber): Воздуховод, в котором скорость воздуха мала по сравнению со скоростью на входе или выходе из вентилятора.

3.1.8 переходник (transition piece section): Воздуховод, вдоль которого происходит плавное изменение площади его поперечного сечения и/или формы.

3.1.9 помещение для испытаний (test enclosure): Комната или другое место, защищенные от сквозняка, в которых находятся вентилятор, воздуховоды и приспособления для испытаний в месте эксплуатации.

а) Осевой вентилятор

b) Радиальный вентилятор

3.1.13 температура (temperature), : Температура воздуха или среды, измеренная датчиком температуры.

3.1.14 абсолютная температура (absolute temperature), : Термодинамическая температура, измеренная от абсолютного нуля

.

3.1.15 температура торможения в точке (stagnation temperature at a point), : Абсолютная температура, которая характеризует изоэнтропическое течение идеального газа при отсутствии дополнительного подвода тепла или энергии.

3.1.16 статическая температура среды (static or fluid temperature), : Абсолютная температура датчика температуры, движущегося со скоростью среды

,

3.1.17 температура по сухому термометру (dry bulb temperature), : Температура воздуха в помещении, измеренная сухим датчиком температуры около входа в вентилятор или канал.

Источник

Что такое напор вентилятора и от чего он зависит?

Напор – это одна из основных характеристик вентилятора, которая показывает, как изменяется давление потока воздуха до и после вентилятора. Именно за счёт этого давления воздух «проталкивается» через сеть воздуховодов, повороты, тройники, решетки и другое вентиляционное оборудование.

Различают статический, динамический и полный напоры вентилятора.

После вентилятора воздух имеет более высокое давление, чем до вентилятора. Разность давлений воздуха – это и есть статический напор вентилятора (статическое давление вентилятора).

Кроме того, после вентилятора воздух приобретает некоторую скорость движения – так называемый скоростной напор. Если на пути воздуха поставить стенку, то, очевидно, достигнув стенки, воздух остановится, при этом слегка сжавшись. Возле стенки кинетическая энергия воздуха (скорость) превратится в потенциальную энергию (давление). Именно этот прирост давления и есть скоростной напор вентилятора. Иными словами, динамическое давление вентилятора – это давление, которое мог бы иметь движущийся поток воздуха, если его внезапно остановить.

Полное давление вентилятора – суть сумма статического и динамического давлений вентилятора.

Давление (напор) вентилятора зависит от его конструктива. Наименее напорными являются осевые вентиляторы. Их напор измеряется единицами и десятками паскалей.

Средненапорные вентиляторы – как правило, вентиляторы радиального и центробежного типов. Такие вентиляторы «выдают» сотни паскалей. Именно такие вентиляторы чаще всего применяются в общеобменных системах вентиляции.

Вентиляторы высокого давления создают напор, измеряемый тысячами паскалей. Такие вентиляторы используются в промышленных системах вентиляции для прокачки воздуха через длинные воздуховоды, применяются в качестве дымососов, а также для надува при сжигании топлива.

Несколько иная классификация вентиляторов принята в канальных кондиционерах. Канальные кондиционеры также бывают низкого, среднего и высокого давления. Чем выше напор кондиционера, тем более разветвленную сеть воздуховодов можно к нему подсоединить.

К низконапорным кондиционерам подсоединять воздуховоды не рекомендуется.

Они комплектуются всасывающими и нагнетательными адаптерами, которые имеют отверстия для всасывания и нагнетания воздуха. Средненапорные канальные кондиционеры предусматривают подключение воздуховодов средней длины. Обычно речь идёт о рукавах длиной по нескольку метров. Наконец, высоконапорные канальные кондиционеры способны прокачивать воздух на 10 и более метров.

Источник

Сопротивление сети. Подбор вентилятора

1.4. Сопротивление сети. Подбор вентилятора

Система воздуховодов, включая местные сопротивления, приемные и раздающие решетки, по которым вентилятор перемещает воздух, называется сетью. Сеть может быть расположена только на стороне всасывания (рис. 1.29а), только на стороне нагнетания вентилятора, а может быть и комбинированная (рис.1.29б).

Потери давления, связанные с перемещением воздуха, составляют сопротивление сети. При заданном расходе воздуха Q вентилятор должен развивать полное давление Рv, обеспечивающее преодоление потерь со стороны всасывания Рвс и нагнетания Рнаг. Сумма потерь åDP i вс, наг является расчетной величиной и включает в себя все аэродинамические потери тракта (потери трения, потери при поворотах потока и т. д.), а также потери в элементах, соединяющих вентилятор с сетью. Так как тип вентилятора, его геометрические параметры входа и выхода заранее не известны, то до подбора вентилятора потери в соединительных элементах должны быть оценены в первом приближении.

На рис. 1.30 схематично приведены эпюры давлений в сети и положение рабочих точек на характеристике вентилятора. При работе вентилятора в режиме рециркуляции или же при свободном входе/выходе (рис.1.30а), вентилятор преодолевает потери, связанные с выходом потока в атмосферу со скоростью

Vвых. вент. В этом случае сетью является динамическое давление вентилятора Pdv =rV2 вых. вент/2, то есть точка 1 пересечения кривой динамического давления вентилятора pdv(Q) с его характеристикой (предполагается что потери входа очень малы). На этом режиме вентилятор имеет максимальный расход, при этом статическое давление вентилятора равно нулю. Большая производительность вентилятора (отрицательное статическое давление) может быть получена только

за счет установки диффузора.

При работе вентилятора на всасывание (сеть расположена только со стороны входа вентилятора, рис.1.30б) рабочей точкой является точка 2 пересечения кривой сети с характеристикой вентилятора. Сопротивление сети Pc равно сумме потерь давления всех элементов сети, плюс динамическое давление, определенное по скорости выхода потока из вентилятора: Pc=åDPiвсас +Pdv, где Pdv =rV2вых. вент/2 (на рис.1.30б это Pdv2, или P2-P2’). В этом случае динамическое давление вентилятора является полностью потерянным. Более подробно о потерях с выходной скоростью в радиальных вентиляторах, см. в главе 2. Иногда рекомендуется давать сопротивление сети, расположенной на всасывании, по статическим параметрам, то есть без учета динамического давления вентилятора, и вентилятор подбирать также по статическим параметрам. Однако, как показывает наш опыт, в этом случае возможны ошибки при подборе вентиляторов, которые происходят из-за непонимания разницы между полным и статическим давлением. Это усугубляется тем, что во многих случаях в каталогах приводится полное давление вентиляторов, а статическое дано в виде шкалы или вообще отсутствует (пример ошибки подбора вентилятора приведен в разделе 2.11).

Во всех других случаях, например, сеть только на нагнетании или комбинированная (рис.1.30в) рабочей точкой является точка 3 пересечения кривой сети с характеристикой вентилятора. Сопротивление сети складывается из сопротивления элементов, расположенных на всасывании и нагнетании вентилятора, а также потерь, связанных с выходом потока в атмосферу:

Pc=åDP i всас; нагн+ rVвых2/2. Вентилятор в этом случае имеет динамическое давление Pdv3 или P3-P3’. Кружком d – выделен элемент сопряжения вентилятора с сетью. Необходимо помнить, что чем больше динамическое давление вентилятора, тем больше потери в этом элементе.

При работе вентилятора в составе приточной установки, диапазон значений динамического давления потока rVвых2/2 может быть довольно широким, от 1.. 2Па до 300Па, причем меньшие значения соответствуют истечению из распределительных решеток, а большие – истечению из сопел при струйной системе вентиляции. Следует отметить, что сопротивление собственно выпускных решеток очень мало, но для обеспечения заданного расхода через решетки необходимо вводить дополнительное сопротивление на решетках (дросселировать поток). Эта величина не должна входить в сопротивление åDPi элементов сети (более подробно в разделе 4.2.5.1).

Зная сопротивление сети Pc, рассчитанное в первом приближении, с учетом рекомендаций представленных выше, подбирается соответствующий вентилятор. Далее, сопротивление сети должно быть откорректировано на величину потерь в элементах, соединяющих вентилятор с сетью, либо, если сеть на всасывании, на величину динамического давления на выходе из вентилятора. Реально, режим работы вентилятора характеризуется точкой А пересечения кривых сопротивления сети и характе-ристики выбранного вентилятора (рис.1.31). Характеристикой сети обычно является парабола, проходящая через точку заданного режима: Рс=K·Q2, где

1.4.1. СОПРЯЖЕНИЕ ВЕНТИЛЯТОРА С СЕТЬЮ

При расчете сопротивления сети предполагается, что работа вентилятора не влияет на величину потерь в сопряженных с вентилятором элементах сети, так же как и сопряженные с вентилятором элементы сети не влияют на его работу.

Будем считать, что сопротивление сети было рассчитано правильно, вентилятор подобран верно. Будет ли иметь вентилятор требуемую производительность в данной сети? Только в том случае, если не будут искажены условия входа потока в вентилятор и выхода из него. В ряде случаев ошибки в компоновке вентилятора в сети могут привести к следующему:

а) к увеличению, действительных потерь давления над расчетными в сопряженных с вентилятором элементах сети;

б) к искажению условий входа потока в колесо, по сравнению с теми, что имели место на стенде при испытаниях вентилятора.

В первом случае эффекты связаны с выходом потока из вентилятора, например, увеличение сопротивлений теплообменника при обтекании закрученным потоком от осевого вентилятора, диффузора при неравномерном профиле скоростей и т. д. Во втором случае искажается сама аэродинамическая характеристика вентилятора, и она уже не соответствует той, которая приведена в каталоге и по которой был подобран вентилятор. Типичные картины неудачной компоновки вентилятора в сети изображены на рис.1.32, здесь же приведены рекомендуемые схемы компоновки.

При компоновке вентилятора в сети необходимо руководствоваться следующими правилами.

1. Не рекомендуется устраивать поворот потока перед вентилятором любого типа (рис.1.32а), необходимо оставлять прямой участок длиной не менее 2…3 диаметров колеса (рис.1.32б), либо (при отсутствии места) использовать входную коробку (рис.1.32в, г).

2. При неосесимметричном входе в вентилятор поток может приобрести закрутку перед входом в вентилятор (рис.1.33). Так, при закрутке потока по вращению колеса, вентилятор теряет давление и производительность (при этом снижается потребляемая мощность). При закрутке потока против вращения колеса, давление и производительность, а также потребляемая мощность, увеличивают-ся (характерно только для осевых вентиляторов без входного направляющего аппарата). Необходи-мо, при возможности, использовать осесимметричный вход потока (рис.1.32в, г), либо устанавливать соответствующие перегородки для устранения нежелательной закрутки.

3. Диаметр воздуховода на входе в вентилятор (осевой, радиальный) должен быть не менее диаметра колеса. Следует всячески избегать установки диффузора перед входом в вентилятор (рис.1.34а). Если этого избежать невозможно, то перед вентилятором должен быть установлен прямой воздуховод длиной 2…3 диаметра колеса (рис.1.34б).

Следует отметить, что из радиальных вентиляторов наиболее чувствительными к искажению условий входа являются вентиляторы с вперед загнутыми лопатками. У вентиляторов с назад загнутыми лопатками в коллекторе обычно имеет место поджатие потока, что приводит к выравниванию потока на входе в колесо.

2.1.Об эффективном использовании радиальных вентиляторов

Рассмотрим теперь некоторые особенности применения указанных двух типов вентиляторов в приточно-вытяжных системах вентиляции.

2.1.1. Сеть на стороне всасывания

Источник

Расчет и выбор вентилятора. Физический смысл уравнения Бернулли. Полный напор и его составляющие

Страницы работы

Фрагмент текста работы

получим уравнение характеристики сети

(9)

Это уравнение выражает зависимость между расходом проходящего по трубопроводу (сети) газа Q и напором Н_с, м, необходимым для преодоления всех гидравлических сопротивлений трубопровода (сети) и создания скоростного напора. Коэффициент в уравнении (9) можно принять постоянным для данной сети, т.е. независимым от расхода газа.

Построение на одном графике и в одном масштабе характеристик вентилятора и характеристик сети позволяет определить производительность Q, напор Н_в, создаваемый вентилятором при работе на данную сеть, затрачиваемую при этом мощность N и КПД вентилятора . На рис.4 изображен подобный график.

2. Практическая часть.

2.1. Расчет вентилятора.

Рассчитаем оптимальный диаметр воздуховода по формуле:

, Q=4000 нм 3 /ч при температуре t=60 o C

Пересчитаем расход при нормальных условиях в расход при нашей температуре:

, отсюда

Т.е. в наших условиях расход будет 4546 м 3 /ч =м 3 /с

Пересчитаем плотность воздуха для наших условий:

Принимаю, что скорость воздуха в воздуховоде w= 10 м/с, то:

= 0,400 м

Выбираем стальной трубопровод наружный диаметр которого равен 426 мм, толщина стенки равна 11 мм.

Рассчитаем фактическую скорость в трубе:

Вычислим критерий Рейнольдса для потока в трубопроводе:

, значит для потока в трубопроводе характерен турбулентный режим движения.

Примем, что трубы уже были в эксплуатации, имеют незначительную коррозию, то получаем:

е=

560*=1508266,667

Выпишем коэффициенты местных сопротивлений:

· Вход в трубу (примем с острыми краями) ξ₁=0,5

· Задвижка для d=0,404 м ξ₂=0,15

· Поворот(уголком) на 90 о ξ₃=1,1

· Выход из трубы ξ₄=1

Найдем сумму местных сопротивлений:

Найдем гидравлическое сопротивление трубопровода по формуле:

Избыточное давление, которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравлического сопротивления аппарата и трубопровода, равно:

Таким образом необходим вентилятор низкого давления. Полезную мощность найдем по формуле:

2.2 Выбор вентилятора.

По рассчитанным характеристикам выберем вентилятор. Воспользуемся существующим перечнем продукции машиностроительного завода «Вента».

Выбираю вентилятор ВЦ 4-75-5 исп.1

Заключение:

В ходе выполнения курсовой работы, мы рассмотрели поставленные перед нами теоретические вопросы, произвели расчет и выбор вентилятора по заданным параметрам.

Список использованной литературы.

1. Авербух Я.Д., Заостровский Ф.П., Матусевич Л.Я., Процессы и аппараты химических технологий: курс лекций

Источник