И определение рабочей точки

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 Dр_дл по длине прямолинейных участков каналов вентиляционной системы и потерь давления Dр_м в местных сопротивлениях.

Потери давления по длине прямолинейных участков каналов вентиляционной системы определяют на основании фор­мулы Дарси - Вейсбаха:

,

где - коэффициент потерь давления по длине, зависящий от режима движения теплоносителя; l – суммарная длина прямолинейных участков, м; d_э – эквивалентный диаметр вентиляционного канала, м; w - скорость движения воздушного потока, м/с; r - плотность воздуха при заданной температуре, кг/м³.

Эквивалентный диаметр трубопровода определяется формулой:

,

где F – площадь проходного сечения вентиляционного канала, м²; П – периметр сечения вентиляционного канала, м.

Для расчета коэффициента потерь давления по длине трубопровода рассчитаем значение критерия Рейнольдса.

,

где n - коэффициент кинематической вязкости воздуха при заданной температуре, м²/с.

Коэффициент кинематической вязкости воздуха может быть определен по справочнику [13] или рассчитан по формуле:

где m - коэффициент динамической вязкости воздуха при заданной температуре, Па.

Если рассчитанное значение критерия Рейнольдса

Re £ 2300,

то режим движения воздуха ламинарный и коэффициент потерь давления по длине прямолинейных участков каналов вентиляционной системы определяется формулой:

.

Если рассчитанное значение критерия Рейнольдса

2300 < Re £ 10⁵,

то режим движения воздуха турбулентный и коэффициент потерь давления по длине прямолинейных участков каналов вентиляционной системы определяется формулой:

.

Если рассчитанное значение критерия Рейнольдса

Re > 10⁵,

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, м³/с.

Окончательно уравнение характеристики вентиляционной сети примет вид

.

Если на выходе из вентиляционной системы по технологическим соображениям должно поддерживаться некоторое избыточное давление Р_П, 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