Расчет вентиляторов

Исходные данные: расход воздуха G_в, кг/с, на расчетном режиме:

G_в= = , кг/с; С_в = 1005 Дж/кгК; Dt_в = 5…8К. (22.1)

Необходимый напор DР_вент, Па, находим по рис. 19.5.

Мощность, кВт,

: (22.2)

для клепаных вентиляторов h_вент = 0,32…0,4;

для литых вентиляторов h_вент = 0,5…0,65.

Чтобы весь поток от вентилятора проходил через решетку, ее делают квадратной Н = В и F_фр=В². Тогда диаметр вентилятора, м, , где F_фр – фронтальная площадь квадратного радиатора.

Частоту вращения n_вент принимают из предельного значения окружной скорости диаметра лопастей

u = 70…100 м/с; n_вент = , мин^-1. (22.3)

Приближенно окружная скорость равна

, (22.4)

где DР_вент =DР_тр, DР_тр – сопротивление воздушного тракта,

DР_тр = 600…1000 Па; r_воз – плотность воздуха, r₀×10⁶/(287×3,25) = 1,07 кг/м³; y_Л – коэффициент формы лопастей: y_Л = 2,8…3,5 – для плоских; y_Л = 2,2…2,9 – для вогнутых лопаток.

Жидкостные насосы

Наибольшее распространение получили одноколесные центробежные насосы с полуоткрытой крыльчаткой (рис. 21.3), имеющие 4…8 спиральных или радиальных лопаток, с одним или двумя патрубками отвода для V – образных двигателей.

Основные характеристики: G_охл – расход охлаждающей жидкости, кг/с; DР_нас – напор, МПА; N_нас – потребляемая мощность; h_нас – гидравлический КПД. Обычно DР_нас – напор = 0,05…0,20 МПа для насоса со спиральными лопатками. h – КПД гидравлический, 0,6…0,7; механический КПД – 0,8..0,9.

Циркуляционный расход жидкости, м³/с,

G_ж= Q_ж/(C_жr_жDT_ж), (22.5)

где C_нас= 4187 Дж/кгК; r_ж = 1000 кг/м³. DТ_ж =6…12 К.

Расчетный напор насоса DР_нас зависит от сопротивления в жидкостном тракте, ориентировочно находится по графику рис. 19.3, в зависимости от скорости жидкости, или приближенно DР_нас »38…55 кПа.

Расчетная величина производительности насоса

G_рнас= G_нас/h_н, (22.6)

где h_н = 0,8…0,9 – объемный КПД.

Входное отверстие насоса должно обеспечить заданный расход G_рнас – при известной скорости жидкости на входе в насос, иначе

G_рнас=С₁F_вх.отв = С₁×p(r₁² – r₀²); (22.7)

C₁ – скорость на входе в насос, C₁ = 1 … 2,5 м/с; r₁ – радиус входного отверстия (рис. 21.4), r₀ – радиус ступицы крыльчатки, м;
p(r₁² – r₀²) – кольцевая площадь входа в насос. Тогда: .

Окружная скорость выхода из насоса

, (22.8)

где a₂ = 8…12° – угол между векторами скоростей С₂ схода жидкости с лопатки и окружной скорости u₂, град (рис. 21.4); b₂ – угол установки лопатки на выходе, для радиальных лопаток равен 35…50°; h_г =0,6 … 0,7 – гидравлический КПД; r_ж – плотность жидкости, r_ж = 1000 кг/м³.

Радиус схода жидкости с рабочей лопатки, м,

r₂ = 30u₂/(pn_об) = u₂/w_кн, (22.9)

где n_об – частота вращения крыльчатки, мин^-1; w_кн – угловая скорость крыльчатки.

Окружная скорость нижних кромок крыльчатки, м/с, u₁ = u₂r₁/ r₂.

Радиальная скорость схода жидкости с лопаток, м/с,

; tgb₁ = C₁/u₁; (22.10)

С₂ – абсолютная скорость схода жидкости, м/с; С₂ =С₁/sina₂ –

ширина лопаток на входе, м,

, (22.11)

где z – число лопаток, 3…8; d₁ и d₂ – толщина лопатки у входа и выхода; С₁ – скорость на входе. Ширина лопаток на выходе

. (22.12)

Мощность, кВт, привода насоса

, (22.13)

где h_м – механический КПД насоса, h_м = 0,9…0,95. Обычно
N_н = 0,5…1% от номинальной мощности ДВС.