КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана

Курсовой проект

По курсу: Лопаточные машины

"Осевой вентилятор"

Калуга

• Содержание
• Введение
• Напор, потери энергии КПД
• Условия работы длинных лопастей
• Выбор расчетного угла атаки
• Расчет осевых насосов и вентиляторов
• Расчет осевого вентилятора
• Электродвигатели
• Список использованной литературы

Введение

По принципу работы различают вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые.

В зависимости от разности полных давлений, создаваемых при перемещении воздуха (при плотности на входе в вентилятор 1,2 кг/м³), радиальные вентиляторы делят на следующие группы:

а) низкого давления -- до 100 кгс/м²;

б) среднего давления -- от 100 до 300 кгс/м²;

в) высокого давления -- от 300 до 1200 кгс/м².

Радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания правого вращения имеют колесо, вращающееся (если смотреть на вентилятор со стороны всасывания) по часовой стрелке, а левого -- колесо, вращающееся против часовой стрелки.

Положения кожухов радиальных вентиляторов определяются углом поворота корпуса относительно исходных положений. Отсчет углов производится по направлению вращения рабочего колеса.

Вентиляторы, как правило, приводят в действие электродвигателями, с которыми они соединяются одним из следующих способов:

а) непосредственно на одном валу или через эластичную муфту;

б) клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением;

в) регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические и индукторные муфты скольжения.

Схемы исполнений радиальных и осевых вентиляторов приведены в табл. 13.2.

В зависимости от состава перемещаемой среды вентиляторы изготовляют:

а) обычного исполнения--для перемещения неагрессивных сред с температурой не выше 80° С, не содержащих липких веществ, при содержании пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м³. Для вентиляторов двухстороннего всасывания с расположением ременной передачи в перемещаемой среде температура перемещаемой среды не должна превышать 60° С;

б) коррозионностойкие;

в) взрывоопасного исполнения;

г) пылевые -- для перемещении воздуха Ј содержанием пыли более 100 мг/м³.

Вентиляторы коррозионностойкие изготовляют из титана, нержавеющей стали, алюминия (для некоторых сред) и полимерных материалов (винипласт, полипропилен). В отдельных случаях можно применять вентиляторы, выполняемые из углеродистой стали с антикоррозийными покрытиями.

Вентиляторы взрывобезопасного исполнения изготовляют в соответствии со специальными техническими условиями.

Для перемещения смесей, взрывающихся от удара, вентиляторы применять нельзя. В этом случае используют эжекторы.

Для систем пневмотранспорта древесных отходов устанавливают шестилопастные пылевые вентиляторы среднего и высокого давления.

В аспирационных системах могут использоваться как шестилопастные, так и многолопастные вентиляторы среднего или высокого давления, устанавливаемые до и после пылеуловителя.

Для удаления воздуха из верхней зоны помещения устанавливают крышные осевые и радиальные вентиляторы.

При транспортировании липкой, волокнистой и цементирующейся пыли крышные вентиляторы запрещается применять.

При повышенных требованиях к бесшумности следует отдавать предпочтение радиальным крышным вентиляторам.

Осевые крышные вентиляторы, как правило, применяют для удаления воздуха с температурой до +40° С при общеобменном вытяжной вентиляции для сети разводящих воздуховодов, а также при необходимости направить удаляемый воздух сосредоточенной струей вверх.

Радиальные крышные вентиляторы (стальные) могут применяться для установок с сетью воздуховодов (в том числе для многоэтажных зданий). Они также могут устанавливаться для удаления воздуха с температурой не свыше 50° С от местных укрытий (когда не требуется очистка его перед выбросом в атмосферу).

Коррозионностойкие крышные вентиляторы из титана типа КЦЗ-ЗО-Т предназначены для удаления невзрывоопасных газовоздушных смесей с агрессивными примесями, вызывающими ускоренную коррозию вентиляторов из углеродистой и нержавеющей сталей. Они могут быть использованы как для общеобменной вытяжной вентиляции помещений, содержащих в верхней зоне агрессивные примеси, так и для систем местных отсосов, гидравлическое сопротивление которых находится в пределах напора, создаваемого вентилятором.

Вентилятор из титана может использоваться во всех средах, в которых происходит пассивация поверхности титана в результате образования окислов, гидридов и сульфоокисных соединений титана. Рекомендуется применять этот вентилятор в газовоздушных средах, содержащих: 1) влажный хлор (количество влаги более 0,005%); 2) пары растворов хлоридов и щелочей; 3) пары азотной кислоты; 4) окись азота (влажную); 5) пары 0 -- 20%-ной соляной кислоты при температуре до 60 С (в случае образования конденсата соляной кислоты его концентрация не должна превышать 5% при температуре не выше 30°С); 6) пары 20 - и 95% - ной серной кислоты при температуре соответственно не выше 60 и 20 С.

Напор, потери энергии КПД

Теоретический напор, создаваемый рабочим колесом осевой машины, может быть вычислен по уравнению Эйлера, в котором следует полагать u₁=u₂=u. При этом условии получаем уравнение ц=С_а/u. Введем в это уравнение коэффициент расхода ц определяющий объемный расход, приходящийся на единицу площади поперечного сечения решетки лопастей. Тогда получим

H_t=u/gЧC_aЧ(ctgв₁ - ctgв₂) = u²/gЧцЧ(ctgв₁ - ctgв₂)

Теоретическое давление, создаваемое колесом,

P₁ = сgH_t = сu²цЧ(ctgв₁ - ctgв₂).

Потери энергии в осевых - машинах обусловливаются трением и вихреобразованием в проточных полостях, перетеканием части потока через зазоры, механическим трением в подшипниках и уплотнениях.

Эффективность решеток осевых машин для несжимаемой жидкости может оцениваться посредством КПД решетки

з_p = р/ р-Д р = p/p_t

где р и р_t -- действительное и теоретическое повышения давления в решетке;

Д р -- потери давления в решетке.

Если решетка повышает давление с p₁ до р₂, то з_p = (р₂ - р₁)/( р₂ - р₁ + Д р)

Для несжимаемой жидкости:

р₂ - р₁ + Д р = сЧ(щ₁² - щ₂²)/2 (1)

Из планов скоростей входа и выхода следует:

сЧ(щ₁² - щ₂²)/2 = сЧ(щ_1u - щ_2u)/2 Ч щ_aЧctgв_бес,

где в_бес -- угол между вектором w_бес и осью решетки. Используя выражение (1), получаем:

р₂ - р₁ + Д р = P_u/tЧctgв_бес

По уравнению P_a = ДrЧtЧ(p₁ - p₂) для решетки с Дr =1

p₂ -- р₂ = Р_a/t

Следовательно,

з_p = p_a/p_uЧctgв_бес (2)

p_a = p_yЧcosв_бес - p_xЧsinв_бес

p_u = p_xЧcosв_бес + p_yЧsinв_бес

Подставив значения Р_а и Р_и в выражение (2), после преобразований получим

з_p = (1-мЧ ctgв_бес)/ (1+мЧ ctgв_бес)

где м, -- обратное качество профиля.

Для лопастей осевых машин м = 0,02 - 0,04. При м = 0,03 и в_у = 25 - 45° КПД решетки з_р=0,90 - 0,94.

Для повышения КПД осевой машины следует применять профили с возможно меньшими значениями м.

От теоретического давления, можно перейти к действительному давлению

P = з_p Ч p_t = сЧu²Чц Ч(ctgв₁ - ctgв₂)Ч з_p

Действительное давление, создаваемое ступенью осевой машины, есть результат совместного действия подвода, решетки рабочих лопастей и отвода (диффузора).

В отводе проявляется диффузорный эффект, повышающий давление,

Дp_диф = с Ч (c₃² - c₄²) / 2

где c₃ и c₄ -- абсолютные скорости на входе и выходе отвода (диффузора).

Если УДp -- потери давления в подводе и отводе, то давление, создаваемое ступенью,

P_ct = = сЧu²Чц Ч(ctgв₁ - ctgв₂)Ч з_p + Дp_диф - УДp.

Потери УДp рассчитываются по формулам гидравлики. Коэффициенты местных потерь зависят от конструктивных форм подвода и отвода.

Механический КПД учитывает потери энергии от трения в уплотнениях, подшипниках и дискового трения, з_m = 0,94 - 0,98. Объемные потери незначительны, з_o~1.

Гидравлический КПД ступени

з_г = с_ст/с_т

Для осевых насосов и вентиляторов

з_г = 0,75 -0,92.

Полный КПД ступени

з = з_г Ч з_m = 0,70 - 0,90.

Мощность на валу

N = M_gЧH/1000Чз

Условия работы длинных лопастей