Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Конструкции лопастных нагнетателей

Введение

Неотъемлемой частью инженерного оборудования различных зданий, систем и сооружений являются гидравлические машины, к которым относят насосы и вентиляторы. Без них невозможна работа систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и аспирации, водоснабжения и водоотведения, т.е. всех тех систем, которые связаны с жизнью и деятельностью человека.

Вентилятор - приводимое двигателем устройство для создания потока воздуха или другого газа. Вентиляторы используются в системах кондиционирования, вентиляции и обогрева, создают воздушные потоки в паровых котлах, охлаждают двигатели внутреннего сгорания, создают тягу в пылесосах и системах охлаждения и осушки, применяются в системах пневмотранспорта.

Вентиляторы создают относительно невысокие избыточные давления, составляющие около 0,1 атм или меньше. Для создания более высоких давлений вместо вентиляторов используют воздуходувки и компрессоры. Так как создаваемое вентилятором избыточное давление мало, влиянием сжимаемости воздуха при его расчетах можно пренебречь. Поэтому теория проектирования и эксплуатации вентиляторов аналогична теории центробежного насоса. Однако конструкции вентилятора и насоса радикально различаются, так как силовое воздействие воздуха на вентилятор приблизительно в 800 раз меньше сил, действующих на насос.

Существуют два типа вентиляторов:

а) центробежный (радиальный);

б) осевой, или воздушный винт.

Подробнее рассмотрим конструкции и классификацию, а также применение радиальных вентиляторов.

1. Радиальные вентиляторы

Рационально сконструированный вентилятор характеризуется возможно меньшими массой, металлоемкостью и габаритами, высокой экономичностью и надежностью, а также технологичностью конструкции и наименьшими возможными эксплуатационными расходами. Особые требования предъявляются к конструкции корпуса и рабочего колеса.

Рабочее колесо должно быть тщательно отбалансировано. Прочность и жесткость колеса зависят от конструкции и материала, из которого оно выполнено. С увеличением ширины колеса прочность и жесткость его снижаются. Конструктивные исполнения рабочих колес представлены на рис. 1.

Рис. 1.

Лопатки барабанных колес (рис. 1, а) загнуты вперед, ширина колес достигает 0,5D. Окружная скорость колес допускается до 30-40 м/с.

Ширина кольцевых колес (рис. 1, б) находится в пределах (0,2 - 0,4) D. Их окружная скорость допускается до 60 м/с.

Большой прочностью и жесткостью обладают колеса с коническим передним диском (рис. 1, в). Их кружная скорость допускается до 85 м/с.

Трехдисковые колеса (рис. 1, г) применяются в вентиляторах двустороннего всасывания. Достоинством колес такой конструкции является отсутствие осевого давления.

Однодисковые колеса (рис. 1, д) применяются, например, в пылевых вентиляторах и в вентиляторах высокого давления. Лопатки у этих колес присоединяются к диску и ступице.

Бездисковые колеса (рис. 1, е) с лопатками, присоединенными непосредственно к ступице, находят применение в пылевых вентиляторах.

Жесткость и прочность рабочего колеса во многом определяются способом соединения лопаток с дисками. Наибольшее распространение получили клепаные колеса, которые более трудоемки при изготовлении, но отличаются большой прочностью. Соединение на шипах менее трудоемко при изготовлении и позволяет механизировать сборку колес. Наиболее жесткая и прочная конструкциях колеса получатся при сварном соединении лопаток с дисками.

Спиральный корпус, как правило, представляет собой конструкцию, сваренную из листового металла. Очень крупные вентиляторы имеют корпуса, состоящие из двух или трех частей, скрепленных на фланцах болтами. Боковые стенки корпуса, если не придать им дополнительной жесткости, могут вибрировать. Для устранения вибрации стенки оребряют металлическими полосами.

В современных аэродинамических вентиляторах предусматриваются входные патрубки достаточно сложных конфигураций, вследствие чего для их изготовления требуются сложные штампы и мощные прессы. Для серийных вентиляторов, например Ц4-70, эти патрубки могут быть изготовлены из полосы, свернутой в конус. Дополнительную добавочную жесткость патрубку придает кольцо, одновременно предназначенное для ликвидации разрывов аэродинамической характеристики p - L.

Величина зазора между входным патрубком и передним диском колеса оказывает существенное влияние на КПД вентилятора. С увеличением азра количество воздуха, перетекающего через него со стороны нагнетания на сторону всасывания, возрастает и подача вентилятора уменьшается.

Вентиляторы изготавливают одностороннего и двустороннего всасывания правого и левого вращения. Если смотреть со стороны входа воздуха, то вентилятор, рабочее колесо которого вращается по часовой стрелке, называется вентилятором правого вращения, против часовой стрелки - левого вращения.

Для вентиляторов общего назначения ГОСТ 10616-90 устанавливает семь положений корпуса, определяемых углом поворота относительно исходного нулевого положения. Углы поворота корпуса отсчитывают по направлению вращения рабочего колеса в соответствии с рис. 2.

Рис. 2

Положения корпуса Пр 225є и Л 225є отсутствуют, что объясняется трудностью присоединения сети к такому вентилятору. Корпуса мельничных вентиляторов могут устанавливаться в 24 положениях (0 - 345є через 15є). Дутьевые вентиляторы и дымососы имеют 18 положений корпуса (0 - 255є через 15є).

Вентиляторы соединяются с электродвигателями одним из следующих способов:

- рабочее колесо вентилятора закреплено непосредственно на валу электродвигателя;

- с помощью эластичной муфты;

- клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением;

- регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические или индукторные (электрические) муфты скольжения.

ГОСТ 5976-90 предусматривает семь конструктивных схем соединения вентилятора с приводом (рис. 3).

Рис. 3. Конструктивные схемы соединения вентиляторов с электродвигателями.

Исполнение 1 применяется для вентиляторов небольших размеров. При этом достигаются компактность установки, ее надежность, относительная бесшумность, а также экономичность благодаря отсутствию потерь в передаче.

Исполнение 1 и 4 широко применения не поучили, так как передняя опора и подшипник, установленные во входном отверстии, затрудняют вход воздуха в вентилятор.

Исполнение 3 рекомендуется при совпадении частот вращения электродвигателя и вентилятора, имеющего рабочее колесо большого диаметра или большой массы.

Исполнение 5 и 7 применяют для вентиляторов двустороннего всасывания. При этом обеспечивается большая жесткость конструкции (рабочее колесо расположено между подшипниками), но определенные сложности вызывают присоединение к вентилятору всасывающих воздуховодов. Поэтому эти схемы исполнения чаще всего применяются при воздухозаборе непосредственно из помещения или при установке вентилятора в открытой камере.

Единая общепринятая классификация радиальных вентиляторов до сих пор не разработана. Однако вентиляторы можно классифицировать по отдельным признакам: назначению, создаваемому давлению, быстроходности, компоновке и т.д.

Радиальные вентиляторы, применяемые практически во всех отраслях народного хозяйства, можно разделить на две большие группы: вентиляторы общего назначения и вентиляторы специального назначения.

2. Вентиляторы общего назначения

предназначены для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха с температурой до 80 єС, не содержащих пыли и других твердых примесей в количестве более 100 мг/м³, а также липких веществ и волокнистых материалов. Для вентиляторов двухстороннего всасывания с расположением ременной передачи в перемещаемой среде температура перемещаемой среды не должна превышать 60 єС. Вентиляторы применяют в системах вентиляции и воздушного отопления производственных, общественных и жилых зданий, а также для других санитарно-технических и производственных целей.

В соответствии с ГОСТ 5976-90 вентиляторы общего назначения имеют обозначения типа, состоящее из буквы Ц (центробежный), пятикратного значения коэффициента полного давления и значения быстроходности при режиме з_max, округленных до целых чисел. К этому обозначению добавляют номер вентилятора, численно равный диаметру колеса в дециметрах.

3. Вентиляторы специального назначения

вентилятор радиальный лопастный

применяются для работы в системах пневмотранспорта; для перемещения среды, содержащей агрессивные вещества, газов с высокой температурой, газопаровоздушных взрывоопасных смесей и т.д. Эти вентиляторы, в свою очередь, можно разделить на пылевые, коррозионно-стойкие, искрозащищенные, тягодутьевые, малогабаритные, судовые, шахтные, мельничные и т.д.

Вентиляторы, предназначенные для перемещения воздуха с различными механическими примесями, называются пылевыми. В обозначении этих вентиляторов добавлена буква П.

Пылевые вентиляторы применяются для удаления древесных стружек, металлической пыли от станков, а также в системах пневмотранспорта зерна и для других целей. Чтобы транспортируемые материалы не застревали в рабочем колесе и корпусе, число лопаток колеса должно быть небольшим. Передний диск колеса всегда отсутствует, а передние участки лопаток имеют форму, обеспечивающую сбрасывание попавших в колесо материалов под действием центробежных сил. Большой зазор между входным патрубком и колесом является причиной того, что пылевые вентиляторы имеют более низкий КПД, чем вентиляторы общего назначения.

Иногда с целью увеличения срока службы лопаток рабочего колеса их поверхности навариваются износоустойчивыми твердыми сплавами.

Коррозионно-стойкие вентиляторы широко применяются при построении систем приточной и вытяжной вентиляции в условиях повышенной влажности среды. Коррозионно-стойкие вентиляторы могут представлять собой коррозионно-стойкую модификацию стандартных вентиляторов общего назначения различных типов или специальные изделия для конкретных задач. В конструкциях коррозионно-стойких вентиляторов, предназначенных для перемещения агрессивных смесей газов, могут применяться материалы стойкие к их воздействию: нержавеющая сталь, титановые сплавы, полипропилены, напыления на рабочие поверхности вентиляторов полимерных порошков.

Область применения вентиляторов из нержавеющей стали резко ограничена высокими антикоррозионными свойствами. Для ряда агрессивных сред срок службы этих вентиляторов составляет 4-6 месяцев, а иногда и меньше.

Пластмассовые вентиляторы, несмотря на более высокие антикоррозионные свойства по сравнению с вентиляторами из нержавеющей стали, обладают рядом существенных недостатков. Это в первую очередь низкие прочностные характеристики материалов, что не позволяет изготавливать вентиляторы больших размеров.

Вентиляторы из титанового сплава могут использоваться во всех средах, где происходит пассивация поверхности в результате образовании окислов, гидридов и сульфоокисных соединений титана. Такие вентиляторы нельзя применять в газовоздушных средах, содержащих пары фтористоводородной и плавиковой кислот.

Перемещение взрывоопасных газовых смесей вентиляторами общего назначения недопустимо, так как при трении деталей рабочего колеса о корпус возможно появление искр, способные поджигать эти смеси. Следовательно, для перемещения таких смесей должны применяться вентиляторы, изготовленные из материалов, которые при трении или соударении подвижных частей с неподвижными исключали бы возможность появления искр.

Мельничные вентиляторы предназначены для перемещения угольной пыли без агрессивных и взрывоопасных включений. Конструкция этого оборудования рассчитана на перемещение газовоздушных масс температурой от +200 (на входе) до -30 градусов и содержанием в них твердых частиц, по уровню абразивности и липкости аналогичных угольной пыли, в пределах 80 г./куб. м. Поэтому сфера применения вентиляторов мельничных вентиляторов достаточно широка. Модели различных типоразмеров устанавливают на производственных / промышленных предприятиях, условия которых соответствуют данным параметрам, в первую очередь - металлургических. По требованиям, установленным стандартами ГОСТ 15150, мельничные вентиляторы эксплуатируются в условиях умеренного климата (температура от -40 до +40 градусов и влажность до 80 процентов). Их выполняют с учетом незначительного, износа стенок спирального корпуса и рабочего колеса.

Судовые вентиляторы используются и системах вентиляции машинно-котельных отделений, служебных и жилых помещений, а также для охлаждения приборов и механизмов. Судовые вентиляторы должны удовлетворять ряду специальных требований: быть виброударостойкими, создавать малый уровень шума, иметь небольшие габариты и массу, устойчиво работать в условиях крена и дифферента. Всем этим требованиям наиболее полно отвечают судовые вентиляторы с радиальными лопатками рабочего колеса единой серии ЦС.

Шахтные вентиляторы используют в вентиляционных системах шахт, рудников и метрополитенов для обеспечения больших расходов воздуха и давлений. Радиальные шахтные вентиляторы применяют в основном в вентиляторных установках главного проветривания, расположенных на поверхности земли и перемещающих весь воздух, проходящий по шахте или ее крылу.

В зависимости от полного давления, создаваемого при номинальном режиме, вентиляторы подразделяют на вентиляторы низкого, среднего и высокого давления.

Вентиляторы низкого давления создают полное давление до 1000 Па. К ним относятся вентиляторы большой и средней быстроходности, у которых рабочие колеса имеют широкие листовые лопатки. Допустимая скорость для таких колес не превышает 50 м/с.

Вентиляторы среднего давления создают полное давление до 3000 Па. Их лопатки могут быть загнуты как по направлению вращения колеса, так и против него. Максимальная скорость рабочего колеса может достигать 80 м/с.

Вентиляторы высокого давления создают полное давление свыше 3000 Па. Рабочие колеса вентиляторов, создающих давление до 10 000 Па, как правило, имеют лопатки, загнутые назад, т.к. они более эффективны. В случае широких колес (вентиляторы средней быстроходности) применяют профильные лопатки с плоским или слегка наклонным передним диском. Полное давление более 10 000 Па могут создавать лишь вентиляторы малой быстроходности с узкими рабочими колесами, напоминающими компрессорные. Их кружная скорость при соответствующем конструктивном исполнении может достигать 200 м/с. Такие вентиляторы находят применение в системах с небольшими расходами воздуха и значительным сопротивлением. По быстроходности вентиляторы делят на вентиляторы большой (коэффициент быстроходности 60…81), средней (30…60) и малой (11…30) быстроходности. Вентиляторы большой быстроходности имеют широкие рабочие колеса с небольшим числом загнутых назад лопаток, коэффициент давления ш<0,9, максимальный КПЛ может достигать 0,9.

К вентиляторам средней быстроходности относят вентиляторы с колесом барабанного типа с загнутыми вперед лопатками и большим диаметром входа. Коэффициент давления близки к максимально возможным, а КПД достигает лишь 0,73, Вентиляторы, имеющие рабочие колеса значительно меньшей ширины с загнутыми назад лопатками имеют небольшой коэффициент давления и КПД, достигающим 0,87.

Вентиляторы малой быстроходности имеют небольшие диаметры входа, довольно узкие рабочие колеса, незначительную ширину и раскрытие спирального корпуса. Лопатки колеса могут быть загнуты вперед или назад. КПД этих вентиляторов не более 0,8.

Список литературы

1. Вахвахов Г.Г. Работа вентиляторов в сети. М.: Стройиздат, 1987. - 101 с.

2. Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы. - М. Высш. школа, 1987. - 176 с.

3. Поляков В.В., Скворцов Л.С. Насосы и вентиляторы. - М. Стройиздат, 1990. - 336 с.

4. Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы. Справочник. М.: Машиностроение, 1980, 175 с

Размещено на Allbest.ru