Вентиляторы. Общеобменная вентиляция. Механическая вентиляция Опыт проектирования естественно-механической вентиляции в жилых зданиях с теплыми чердаками

Для подбора центробежных вентиляторов, кроме производительности и давления, необходимо выбрать их конструктивное исполнение.

Полное давление Рп, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при перемещении воздуха:

РП = ΔРвс+ ΔРн = ΔР,

Где ΔРвс и ΔРн — потери давления во всасывающем и нагнетательном воздуховодах; ΔР — суммарные потери давления.

Эти потери давления состоят из потерь давления на трение (за счет шероховатости воздуховодов) и в местных сопротивлениях (повороты, изменения сечения, фильтры, калориферы, и т. д.).

Потери ДР (кгс/м2) определяют суммированием потерь давления ΔР, на отдельных расчетных участках:

где ΔРТрi и ΔРмсi соответственно потери давления на трение и в местных сопротивлениях на расчетном участке воздуховода; ΔРуд — потери давления на трение на 1 пог. м. длины; l — длина расчетного участка воздуховода, м; Σζ — сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке; v — скорость воздуха в воздуховоде, м/с; р — плотность воздуха, кг/м3.

Величины ΔРуд и ζ приводятся в справочниках.

Порядок расчета вентиляционной сети следующий.

1. Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, установок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.

2. Зная требуемый расход воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют их поперечные размеры, исходя из допустимых скоростей движения воздуха (порядка 6—10 м/с).

3. По формуле (3) рассчитывают сопротивление сети, причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.

4. По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.

5. Если сопротивление сети оказалось слишком большим, размеры воздуховодов увеличивают и производят перерасчет сети.

Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вептилятора по его аэродинамической характеристике.

Такая характеристика вентилятора графически выражает связь между основными параметрами — производительностью, давлением, мощностью и к. п. д. при определенных скоростях вращения п, об/мин. Например, требуется подобрать вентилятор производительностью L = 6,5 тыс. м3/ч при Р = 44 кгс/м2. Для выбранного центробежного вентилятора Ц4-70 № 6 требуемый режим работы будет соответствовать точке А (рис. 8, а). По этой точке находят скорость вращения колеса п — 900 об/мин и к. п. д. η = 0,8.

Наиболее важна зависимость между давлением и производительностью — так называемая напорная характеристика вентилятора Р — L. Если на эту характеристику наложить характеристику сети (зависимость сопротивления от расхода воздуха) (рис. 8, б), то точка пересечения этих кривых (рабочая точка) определит давление и производительность вентилятора при работе в данной сети. При увеличении сопротивления сети, что может произойти, например при засорении фильтров, рабочая точка сместится вверх и вентилятор будет подавать воздуха меньше, чем это нужно (L2 < L1).

При выборе типа и номера центробежных вентиляторов необходимо руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий к. п. д., относительно небольшую скорость вращения (u=πDn/60), а также чт°бы скорость вращения колеса позволяла осуществить соединение с электродвигателем на одном валу.

Рис. 8. Диаграммы расчета вентиляционной сети: а — аэродинамическая характеристика вентилятора; б — работа вентилятора в сети

В тех случаях, когда эксплуатируемый вентилятор не обеспечивает необходимой производительности, можно ее увеличить, помня, что производительность вентилятора прямо пропорциональна скорости вращения колеса, полное давление — квадрату скорости вращения, а потребляемая мощность — кубу скорости вращения:

Разновидностью центробежных вентиляторов являются так называемые диаметральные вентиляторы (см. рис. 7, г). Эти вентиляторы имеют широкие колеса и их производительность выше, чем у центробежных вентиляторов, но к. п. д. ниже вследствие возникновения внутренних циркуляционных потоков.

Установочная мощность электродвигателя для вентилятора (кВт) рассчитывается по формуле

где L — производительность вентилятора, м3/ч; Р — полное давление вентилятора, кгс/м2; ηв — к. п. д. вентилятора (принимается по

характеристике вентилятора); ηп — к. п. д. привода, который при плоскоременной передаче равен 0,9; при клиноременном — 0,95; при непосредственной установке колеса на валу электродвигателя — 1; при установке колеса через муфту — 0,98; к — коэффициент запаса (к = 1,05 1,5).

Эжекторы применяют в вытяжных системах в тех случаях, когда необходимо удалить очень агрессивную среду, пыль, способную к взрыву не только от удара, но и от трения или легко воспламеняющиеся и взрывоопасные газы (ацетилен, эфир и т. д.).

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЖЕКТОРНОГО ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ

М. М. АЧАПКИН, кандидат технических наук

Общеизвестно, что с точки зрения технико-экономических показателей для обеспечения оптимальных микроклиматических условий в животноводческих помещениях наиболее приемлемыми являются системы вентиляции с регулируемым в зависимости от изменения внешних метеорологических условий воздухообменом. Однако процесс регулирования воздухообмена с учетом конструктивной особенности традиционных систем вентиляции является сложнейшей инженерной задачей.

Решение данной задачи значительно упрощается при использовании систем вентиляции для подачи приточного воздуха сосредоточенными струями в верхнюю зону помещения. При этом в качестве аппарата регулирования применяется эжекторный воздухораспределитель (ЭВ), представляющий собой простейший эжектор низкого давления в комплекте с приточной шахтой (рис. 1). Движущей силой процесса регулирования приточного воздуха явля-

Р и с. 1. Принципиальная схема работы эжектор ного воздухораспределителя: 1 - сопло; 2 - отверстие для подсасываемого воздуха; 3 - камера смешения; 4 - приточная шахта;

5 - дроссельный клапан

ется энергия воздушного потока, выходящего из сопла.

Сущность расчета любого инженерно-технического средства, в том числе и ЭВ, заключается, как известно, в определении его геометрических характеристик для обеспечения требуемых параметров обрабатываемой среды в зависимости от заданных. В нашем случае в соответствии с теорией развития струй в замкнутом пространстве заданными являются параметры приточного воздуха на выходе из камеры смешения. Таким образом, зная требуемый расход воздуха на выходе из ЭВ и площадь поперечного сечения животноводческого помещения, по формуле, представленной в , можно определить диаметр камеры смешения (приточного патрубка ЭВ) ¿3:

где г^р об - максимально допустимая

скорость обратного потока воздуха, м/с;

Lc - секундный расход воздуха, м3/с;

площадь поперечного сечения помещения, м2.

Известно, что в эжекторах движения подсасываемого потока перемещение потоков в смесительной камере, а также их перемешивание происходят за счет кинетической энергии потока рабочей струи, вытекающей из сопла . Следовательно, для нормальной работы ЭВ нужно создать на выходе из сопла такое скоростное давление Р\у 12/2, величина которого - была бы

равна (или превышала) сумме требуемого скоростного давления подсасываемого потока, скоростного давления на

© М. М. Ачапкин, 2001

выходе из камеры смешения, потерь давления во всасывающих воздуховодах ДР2 и в камере смешения ДР3,

Р3У3 2/2 + Ар2 + Ар3,

где у2, уз - скорость воздуха в характерных сечениях ЭВ, м/с;

Яь Я2> Ръ - плотность воздуха в

характерных сечениях, кг/м3.

Задаваясь условием равенства плотностей воздуха в характерных сечениях ЭВ (р\ - Р2 - Рз) и учитывая, что количество воздуха на выходе из камеры смешения должно быть равным

количеству воздуха на выходе из сопла Ь\ и на плоскости всасывания 1^2 з = А + ^2) > путем несложных преобразований можно получить ориентировочное значение скорости воздуха на выходе из_сопла:

Принимая живое сечение подсасываемого потока воздуха /2 = ^з ~ и выражая значения расходов в характерных сечениях через соответствующие скорости и их площади, найдем:

В соответствии с полученными данными по теории смешения потоков уточняются скорость воздуха в характерных сечениях и по общеизвестным формулам рассчитываются аэродинамические характеристики ЭВ, в том числе потери давления во всасывающих воз-духоотводах ДР2 и в камере смешения ДР3.

Следует отметить, что значение оптимальной длины камеры смешения для инженерных расчетов удобнее определять по полученному нами на основании экспериментальных исследований графику зависимости степени стеснения струи и параметра длины камеры смешения ПРИ Раз~

личных значениях коэффициента подмешивания установки (3, представленного на рис. 2.

0,5 1,01,5 2,0 2,53,03,54,04,5 5,0 5,5

Рис. 2. График натуральных значений х\ и *2 при различных значениях коэффициента

подмешивания

Если результатами расчетов подтверждается с учетом запаса давления порядка 10... 15 % выражение (2), то расчет ЭВ можно считать законченным.

Процесс регулирования воздухообмена осуществляется изменением количества подсасываемого потока в за~ висимости от значений температуры наружного воздуха с помощью дроссельного клапана приточной шахты.

В соответствии с вышеизложенным сущность методики расчета ЭВ заключается в следующем:

Определяется требуемый воздухообмен при характерных значениях температуры наружного воздуха от ¿„ах до

т1П и по формуле /3 = Ь\ рассчиты-

вается требуемый коэффициент подмешивания установки;

По формуле (1) определяется диаметр камеры смешения (приточного патрубка) для случая максимальной производительности установки по воз-Духу;

Определяются геометрические и аэродинамические характеристики потоков в характерных сечениях ЭВ. При этом расход воздуха на выходе из сопла принимается равным требуемому воздухообмену при

Рассчитывается процесс регулирования воздухообмена в зависимости от значений наружной температуры в пределах от ¿„ах до

оборудование для приготовления

воздуха и его подачи подбирается по обеспечения требуемого воздухообмена

общепринятой методике из условия при

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бахарев В. А., Трояновский В. Н. Основы 2. Каменев П. Н. Отопление и вентиляция:

проектирования и расчета отопления и вентиля- В 2 ч. 4. 2. Вентиляция. М.: Стройиздат, 1966.

ции с сосредоточенным выпуском воздуха. М.: 480 с. Профиздат, 1958. 216 с.

Поступила 25.12.2000.

ВЫБОР РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНИКИ

А. М. КАРПОВ, кандидат технических наук,

Т. В. ВАСИЛЬКИНА, кандидат математических наук,

Д. А. КАРПОВ, инженер,

А. В. КОЗИН, инженер

Известно, что все сельскохозяйственные операции выполняются машинно-тракторными агрегатами (МТА), представляющими собой сочетание энергетической части, передающего механизма и рабочей машины.

Каждый инженер знает, насколько бывает трудно правильно подобрать энергетическое средство и рабочую (или рабочие) машину, чтобы получить высокое качество, максимальную производительность, наименьший удельный расход и наибольшее значение коэффициента использования силы тяги на крюке, т. е. максимально использовать тягово-сцепные свойства того или иного энергетического средства.

Длительное время такие расчеты производились вручную, что требовало хороших инженерных знаний и значительного времени.

Специалистам приходилось комплектовать МТА, исходя из опыта предшествующего поколения или пользуясь справочными данными. А если расчеты и производились, то по упрощенной

схеме, которую можно представить в следующем виде:

Устанавливается диапазон возможного скоростного режима (для данной рабочей машины);

Определяется величина тягового усилия на выбранных скоростях для данных условий;

Рассчитывается максимальная ширина захвата агрегата на выбранных передачах;

Определяется число машин (или корпусов плугов), исходя из ширины захвата машины (или корпуса плуга);

Находится рабочее сопротивление;

Вычисляется степень загрузки трактора по тяговому усилию.

Отметим, что величина максимальной часовой производительности не определяется и тем более ее проверка в производственных условиях не производится. Такой расчет не мог не привести к ошибочному решению. В решена задача по выбору оптимального энергетического средства по наименьшей энергоемкости. На кафедре мо-

© А. М. Карпов, Т. В. Василькина, Д. А. Карпов, А. В. Козин, 2001

Искусственная (механическая) вентиляция. Кондиционирование воздуха. Аварийная вентиляция. Назначение и устройство эжектора.

В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»

Вентиляция – обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне при средней необеспеченности 400ч/г-при круглосуточной работе и 300 ч/г- при односменной работе в дневное время. При искусственной вентиляции воздух перемещается с помощью механических устройств (вентиляторов, эжекторов при агрессивной среде и др.).

При механической вентиляции воздухообмен осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентиляторами (осевыми и центробежными); воздух в зимнее время подогревается, в летнее - охлаждается, очищается от загрязнений (пыли и вредных паров и газов).

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; вводимый в помещение воздух подвергается предварительной очистке, осушке или увлажнению, подогреву или охлаждению; организовывается оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; улавливаются вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращается их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу.

К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и его эксплуатации, необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

В зависимости от назначения вентиляция бывает приточная (для подачи воздуха), вытяжная (для удаления воздуха) или приточно-вытяжная (одновременно для подачи и удаления воздуха) и системы с рециркуляцией, а по месту действия - общеобменная, местная и комбинированная. Также системы механической вентиляции бывают смешанные, аварийные и системы кондиционирования.

Приточная система – производится забор воздуха извне через вентилятор, воздух нагревается и при необходимости увлажняется, а затем подается в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами и заслонками, устанавливаемых в ответвлениях.В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого загрязненный воздух вытесняется через двери, окна, фонари или щели строительных конструкций. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.

Вытяжная вентиляция удаляет загрязненный воздух из всего объема помещения. Перегретый и загрязненный воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Чистый воздух подсасывается через двери, окна, фонари или щели строительных конструкций. При этом в помещении создается пониженное давление, и чистый воздух для замещения удаленного подсасывается извне через двери, окна, щели строительных конструкций. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, когда загрязненный воздух данного помещения не должен попадать в соседние.

Приточно-вытяжная общеобменная система имеет две отдельные системы: через одну подается чистый воздух, через другую удаляется загрязненный.

При общеобменной вентиляции смена воздуха происходит во всем объеме помещения. Общеобменная вентиляции справляется только с тепловыделениями, когда нет примесей вредностей. Если при производстве выделяются газы, пары и пыль применяют смешанную вентиляцию – общеобменная плюс местные отсосы.

Местная вентиляция может быть приточной или вытяжной. Вытяжную вентиляцию устанавливают тогда, когда необходимо улавливать загрязнения непосредственно с мест возникновения; воздух забирается через воздухоприемники, которые могут быть выполнены в виде: вытяжного шкафа, вытяжного зонта, бортовых отсосов, которык устраиваются непосредственно у мест выделения вредностей. Местная приточная вентиляция подает чистый воздух на рабочее место, создавая благоприятную метеорологическую установку (воздушные души, завесы, оазисы).

Кондиционирование – процесс создания и автоматического поддержания оптимальных параметров воздушной среды в производственных помещениях. Для обеспечения кондиционирования используются специальные установки – кондиционеры (местные и центральные). Кондиционер с заданными условиями нагревает или увлажняет подаваемый воздух, осушает или охлаждают его, если нужно озонирует.

Аварийную вентиляцию для помещений, в которых возможно внезапное поступление большого количества вредных или горючих газов, паров или аэрозолей, следует предусматривать в соответствии с требованиями технологической части проекта, учитывая несовместимость по времени аварии технологического и вентиляционного оборудования.

Для аварийной вентиляции следует использовать:

а) основные системы общеобменной вентиляции с резервными вентиляторами, а также системы местных отсосов с резервными вентиляторами, обеспечивающие расход воздуха, необходимый для аварийной вентиляции;

б) системы, указанные в подпункте «а», и дополнительно системы аварийной вентиляции на недостающий расход воздуха;

в) только системы аварийной вентиляции, если использование основных систем невозможно или нецелесообразно.

Эжектор – это устройство для отсасывания (при значительном разрежении) жидкостей, газов за счет передачи кинетической энергии от рабочей среды (что двигается) к всасывающей. Если температура, категория и группа взрывоопасной смеси горючих газов, паров, аэрозолей, пыли с воздухом не соответствуют техническим условиям на взрывозащищенные вентиляторы, то следует предусматривать эжекторные установки. В системах с эжекторными установками следует предусматривать вентиляторы, воздуходувки или компрессоры в обычном исполнении, если они работают на наружном воздухе.

Действие эжектора основывается на разрежении, которое создается в нем струей другой жидкости или газа, который быстро двигается. Эжектор состоит из рабочего сопла (насадки), приемной камеры, камеры смешивания и диффузора.

Поток рабочей среды поступает из сопла в приемную камеру эжектора с большой скоростью, за счет вакуума, который образуется, захватывает за собой среду низкого давления. В камере смешивания происходит выравнивание скоростей (давлению) потоков сред. Затем смешанный поток следует в диффузор, где происходит превращение его кинетической энергии в потенциальную энергию и скоростного напора в статический, под действием которого осуществляется последующее перемещение смеси.

Эжекторное оборудование можно условно разделить на три вида в зависимости от агрегатного состояния взаимодействующих сред: газовые эжекторы, жидкостные эжекторы

и эжекторы многоцелевого назначения.

В системах механической вентиляции движение воздуха осуществляется вентиляторами и в некоторых случаях эжекторами.

3.1 Приточная вентиляция. Установки приточной вентиляции обычно состоят из следующих элементов (рис.4):

Рис. 4. Механическая вентиляция

Воздухозаборного устройства (воздухоприемника) 1 для забора чистого воздуха, устанавливаемого снаружи здания в тех местах, где содержание вредных веществ минимально (или они отсутствуют вообще); воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение; наиболее часто воздуховоды делаются металлическими, реже – бетонными, кирпичными, шлакоалебастровыми и т.п; фильтров 3 для очистки воздуха от пыли; калориферов 4, где воздух нагревается (наибольшее распространение получили калориферы, в которых теплоносителем является горячая вода или пар; используются также и электрокалориферы); вентилятора 5; приточных отверстий или насадков 6, через которые воздух попадает в помещение (воздух может подаваться сосредоточенно или равномерно по помещению); регистрирующих устройств, устанавливаемых в воздухоприемном устройстве и на ответвлениях воздуховодов.

Фильтр, калорифер и вентилятор обычно устанавливают в одном помещении, в так называемой вентиляционной камере. Воздух подается в рабочую зону, причем скорости выхода воздуха ограничены допустимым шумом и подвижностью воздуха на рабочем месте.

3.2. Вытяжная вентиляция. Установки вытяжной вентиляции состоят (рис.4, б) из вытяжных отверстий или насадков 7, через которые воздух удаляется из помещения; вентилятора 5, воздуховодов 2; устройства для очистки воздуха от пыли или газов 8, устанавливаемого в тех случаях, когда выбрасываемый воздух необходимо очищать с целью обеспечения нормативных концентраций вредных веществ в выбрасываемом воздухе и в воздухе населенных мест, устройства для выброса воздуха (вытяжной шахты) 9, которое должно быть расположено на 1 – 1,5 м выше конька крыши.

При работе вытяжной системы чистый воздух поступает в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях. В ряде случаев это обстоятельство является серьезным недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.

3.3. Приточно-вытяжная вентиляция. В этой системе воздух подается в помещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией (рис. 4, а и б), работающими одновременно. Место расположения приточных и вытяжных воздуховодов, отверстий и насадков, количество подаваемого и вытягиваемого воздуха выбирается с учетом требований, предъявляемых к системе вентиляции.

Место для забора свежего воздуха выбирается с учетом направления ветра, с наветренной стороны по отношению к выбросным отверстиям, вдали от мест загрязнений.

Приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией (рис. 4,в) характерна тем, что воздух, отсасываемый из помещения 10 вытяжной системой, частично повторно подают в это помещение через приточную систему, соединенную с вытяжной системой воздуховодом 11. Регулировка количества свежего, вторичного и выбрасываемого воздуха производится клапанами 12. В результате такой системы вентиляции достигается экономия расходуемой теплоты на нагрев воздуха в холодное время года и на его очистку.

Для рециркуляции разрешается использовать воздух помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, причем концентрация этих веществ в подаваемом в помещение воздухе не превышает 0,3 q пдк.

Кроме того, применение рециркуляции не допускается, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы, имеются резко выраженные неприятные запахи.

Вентиляторы – это воздуходувные машины, создающие определенное давление и служащие для перемещения воздуха при потерях давления в вентиляционной сети не более кПа. Наиболее распространенными являются осевые и радиальные (центробежные) вентиляторы.

Осевой вентилятор (рис. 5,а) представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе лопаточное колесо, при вращении которого поступающий в вентилятор воздух под действием лопаток перемещается в осевом направлении. Это наиболее простая конструкция осевого вентилятора. Широко применяются более сложные вентиляторы, снабженные направляющими и спрямляющими аппаратами. Преимуществами осевых вентиляторов являются простота конструкции, возможность эффективного регулирования производительности в широких пределах посредством поворота лопаток колеса, большая производительность, реверсивность работы. К недостаткам относятся относительно малая величина давления и повышенный шум. Чаще всего применяют эти вентиляторы при малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200 Па), хотя возможно использование этих вентиляторов при больших сопротивлениях (до 1 кПа).

Рис. 5. Вентиляторы

Радиальный (центробежный) вентилятор (рис. 5) состоит из спирального корпуса 1 с размещенными внутри лопаточным колесом 2, при вращении которого воздух, поступающий через входное отверстие 3, попадает в каналы между лопатками колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается в корпусе и выбрасывается через выпускное отверстие 4.

В зависимости от развиваемого давления вентиляторы делят на следующие группы: низкого давления – до 1кПа (рис. 5,в); среднего давления – 1 – 3 кПа; высокого давления - - 12 кПа.

Вентиляторы низкого давления и среднего давления применяют в установках общеобменной и местной вентиляции, кондиционирования воздуха и т.п. Вентиляторы высокого давления используют в основном для технологических целей, например, для дутья в вагранки.

Перемещаемый вентиляторами воздух может содержать самые разнообразные примеси в виде пыли, газов, паров, кислот и щелочей, а также взрывоопасные смеси. Поэтому в зависимости от состава перемещаемого воздуха вентиляторы изготовляют из определенных материалов и различной конструкции:

а) обычного использования для перемещения чистого или малозапыленного воздуха (до 100 мг/м 3) с температурой не выше 80ºС; все части таких вентиляторов изготовляют из обычных сортов стали;

б) антикоррозионного исполнения – для перемещения агрессивных сред (пары кислот, щелочей); в этом случае вентиляторы изготовляют из стойких против этих сред материалов – железохромистой и хромникелевой стали, винипласта и т.д;

в) искрозащитного исполнения – для перемещения взрывоопасных смесей, например, содержащих водород, ацетилен и т.д.; основное требование, предъявляемое к таким вентиляторам, – полное исключение искрения при их работе (вследствие ударов или трения), поэтому колеса, корпуса и входные патрубки вентиляторов изготовляют из алюминия или дюралюминия; участок вала находящийся в потоке взрывоопасной смеси, закрывают алюминиевыми колпаками и втулкой, а в месте прохода вала через кожух устанавливают сальниковое уплотнение;

г) пылевые – для перемещения пыльного воздуха (содержание пыли более 100 мг/м 3); рабочие колеса вентиляторов изготовляют из материалов повышенной прочности, они имеют мало (4–8) лопаток.

По типу привода вентиляторы выпускают с непосредственным соединением с электродвигателем (колесо вентилятора находится на валу электродвигателя или вал колеса соединен с валом электродвигателя при помощи соединительной муфты) и с клиноременной передачей (на валу колеса есть шкив). Радиальные вентиляторы бывают правого и левого вращения. Вентилятор считается правого вращения, когда колесо вращается по часовой стрелке (если смотреть со стороны, противоположной входу).

В зависимости от конкретных условий работы каждой вентиляционной установки выбирают привод вентилятора и направление вращения колеса, которое в любом случае будет правильным, если направлено по ходу разворота спирали кожуха.

В настоящее время промышленность выпускает различные типы осевых (МЦ, ЦЗ–0,4) и радиальных вентиляторов (Ц4 –70, Ц4–76, Ц8–18 и т.д.) для установок вентиляции и кондиционирования воздуха промышленных предприятий.

Вентиляторы изготовляют различных размеров, и каждому из вентиляторов соответствует определенный номер, показывающий величину диаметра рабочего колеса в дециметрах. Например, вентилятор Ц4–70 №6,3 имеет диаметр колеса 6,3 дм, или 630 мм. вентиляторы различных номеров, выполненные по одной и той же аэродинамической схеме, имеют геометрически подобные размеры и составляют одну серию или тип, например, Ц4–70.

Для подбора осевых вентиляторов, как правило, нужно знать требуемую производительность, равную количеству воздуха, определяемую расчетным путем, полное давление. Номер вентилятора и электродвигатель к нему выбирают по справочникам. Для подбора радиальных вентиляторов, кроме производительности и давления, необходимо выбрать их конструктивное исполнение.

Полное давление ρ в, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при перемещении воздуха:

P в = ∆p вс + ∆p н = ∆p п, (8)

где ∆p вс и ∆p н – потери давления во всасывающем и нагнетательном воздуховодах; ∆p п – суммарные потери давления в вентиляционной сети.

Потери давления складываются из потерь на трение (за счет шероховатости поверхностей воздуховодов) и местные сопротивления (повороты, изменения сечения, фильтры, калориферы и т.д.).

Потери ∆p п (Па) определяют суммированием потерь давления на отдельных расчетных участках сети:

∆p i = ∆p тр i + ∆p мс i = ∆p тр i y l i + (10)

где ∆p тр i и ∆p мс i – соответственно потери давления на трение и на преодоление местных сопротивлений на расчетном i-м участке воздуховода; ∆p тр i y –потери давления на трение на 1 м длины; l i –длина расчетного участка воздуховода, м; -сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке; -скорость воздуха в воздуховоде, м/с; ρ –плотность воздуха, кг/м 3 .

Величины ∆p тр i y и ζ приводятся в справочниках. Порядок расчета вентиляционной сети следующий.

1. Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, установок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.

2. Зная требуемое количество воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют поперечные размеры с учетом допустимых скоростей движения воздуха (3 – м/с).

3. По формуле рассчитывают сопротивление сети, причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.

4. По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.

5. Если сопротивление сети оказалось слишком большим, размеры воздуховодов увеличивают и производят пересчет сети. Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вентилятора по его аэродинамической характеристике.

Такая характеристика вентилятора графически выражает связь между основными параметрами – производительностью, давлением, мощностью и КПД при определенных частотах вращения n (рад/с или об/мин).

При выборе типа и номера вентилятора необходимо руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий КПД, относительно небольшую скорость вращения (u = πDn/60), а также чтобы частота вращения колеса позволяла осуществить соединение с электродвигателем на одном валу.

Рис. 6 Эжектор

Принцип действия эжектора заключается в следующем. Воздух, нагнетаемый расположенным вне вентилируемого помещения компрессором или вентилятором высокого давления, подводится по трубе 1 к соплу 2 и, выходя из него с большой скоростью, создает за счет эжекции разрежение в камере 3, куда подсасывается воздух из помещения. В конфузоре 4 и горловине 5 происходит перемешивание эжектируемого (из помещения) и эжектруемого воздуха. Диффузор 6 служит для преобразования динамического давления в статическое. Недостатком эжектора является низкий КПД, не превышающий 0,25.

Использование: в горной промышленности при проветривании подземных выработок. Сущность изобретения: вентиляторная установка включает размещенный в эжекторном канале горной выработки вентилятор. Установка снабжена установленной вдоль продольной оси горной выработки обечайкой, размещенной между стенками обечайки и стенками горной выработки перемычкой и дополнительным вентилятором. Основной вентилятор установлен на противоположном конце обечайки. Оба вентилятора установлены с зазором по отношению к стенкам обечайки выходными каналами навстречу друг другу с возможностью перемещения вдоль продольной оси обечайки. 1 ил.

Изобретение относится к вентиляторостроению и предназначено для обеспечения проветривания системы горных выработок и систем вентиляционных сооружений. Известна вентиляторная установка, работающая на трубопровод, например, шахтную вентиляционную сеть (Ушаков К.З. Бурчаков А.М. Пучков Л.А. Медведев И. И. Аэрология горных предприятий, М. Недра, 1987). К таким вентиляторным установкам относят вентиляторы, работающие через перемычку. Недостатком известной вентиляторной установки является неполное использование мощности приводного двигателя с целью существенного (в 2 3 раза) увеличения расхода воздуха по сравнению с паспортной производительностью вентиляторной установки, при работе последней не трубопровод. Более близким аналогом к заявленному изобретению является вентиляторная установка, состоящая из вентилятора-эжектора, установленного в горной выработке (Медведев И.И. Проветривание калийных рудников, М. Недра, 1970, с. 124 139), которая позволяет увеличить в несколько раз расход воздуха по сравнению с паспортной производительностью. Недостатком известного технического решения является возможность работы эжектора, расположенного в горной выработке большого сечения в режиме "сам на себя", т.е. с замкнутым движением воздушных потоков в районе вентиляторной установки циркулирующих потоков, а также трудность в подборе выработки нужной конфигурации и в нужном месте для достижения максимального эжектирующего эффекта и в расширении рабочей зоны вентиляторной эжектирующей установки. Цель изобретения расширение рабочей зоны (области промышленного использования) вентиляторной эжектирующей установки. Поставленная цель достигается путем расположения двух одинаковых вентиляторов эжекторов у входных сечений и обечайку встречно друг другу с возможностью перемещения из вентиляторов вдоль оси (ближе-дальше к обечайке) и перекрытия остальной части сечения горной выработки перемычкой. Размеры поперечного сечения обечайки определяют исходя из оптимального отношения площади поперечного сечения в зоне полного перемещения первичного потока, проходящего через вентилятор и вторичного эжектируемого по сечению между вентилятором и обечайкой. За счет этого обеспечивается постоянный расход воздуха с максимальным коэффициентом эжекции (по отношению к паспортной производительности вентилятора). Раскрытие струи первичного потока (до зоны полного перемешивания первичного и вторичного потоков) должно происходить в обечайке, чем предотвращается движение воздушных потоков внутри обечайки навстречу основному потоку. Для снижения эжектирующего эффекта от максимального значения, вентилятор перемещают вдоль оси отодвигая его от обечайки или вдвигая его в обечайку, как показано на чертеже. Это целесообразно выполнять при необходимости снижения количества воздуха, подаваемого эжектирующей установкой превышающей возможности регулирования производительности лопатками направляющего аппарата вентилятора, т.е. происходит расширение рабочей зоны в сторону уменьшения производительностей. Особенно ценным является то, что даже для вентиляторов без средств регулирования производительности (направляющих аппаратов) возможно получение на единственной характеристики, а рабочей зоны, что расширяет возможности применения вентиляторной эжектирующей установки предлагаемого типа. Перемычка между обечайкой и стенками горной выработки предотвратит движение воздушных потоков в этом сечении. В работе находится один из вентиляторов-эжекторов и независимо от величины сечения горной выработки, в которой расположена вентиляторная установка, она будет иметь постоянный расход воздуха. В реверсивном режиме включается второй вентилятор-эжектор, расположенный с другой стороны обечайки, встречно первому. Производительность вентиляторной установки как в прямом, так и в реверсивном режиме будет одинаковой. На чертеже представлена вентиляторная установка, где 1 горная выработка; 2, 3 вентиляторы-эжекторы; 4 - обечайка; 5 перемычка; 6 поток воздуха при прямой работе вентиляторной установки; 7 эжектируемый поток при этом режиме работы установки; 8 поток воздуха при реверсивной работе вентиляторной установки; 9 эжектируемый поток при реверсивном режиме работы установки. Вентиляторная установка работает следующим образом. При включении вентилятора-эжектора 2 через него проходит поток воздуха, 6, а по сечению между внешней поверхностью вентилятора 2 и внутренней поверхностью обечайки 4 проходит поток эжектируемого воздуха 7. Поток 6 и 7 перемещается по длине обечайки и поступают в горную выработку 1. Такая схема позволяет увеличивать в несколько раз расход воздуха по сравнению с паспортной производительностью вентилятора. Между стенками выработки 1 и обечайкой 4 установлена перемычка 5, поэтому в данном сечении движение воздуха не происходит. Обечайка 4 подбирается таким образом, чтобы обеспечивался максимальной эжектирующий эффект воздуха. При необходимости снижения эжектирующего эффекта более возможностей регулирования, вентилятор 2(3) перемещают вдоль оси (ближе дальше к обечайке) показано пунктиром на чертеже. С другой стороны обечайки зеркально вентилятору-эжектору 2 устанавливают вентилятор-эжектор 3, который включается в работу в реверсивном режиме, а вентилятор-эжектор 2 в этом случае останавливается. В реверсивном режиме все происходит как при работе вентилятора эжектора 2. Только в обратную сторону, а именно через вентилятор-эжектор 3 проходит поток воздуха, а по сечению между внешней поверхностью вентилятора-эжектора 3 и внутренней поверхностью обечайки 4 проходит поток эжектируемого воздуха 9. Потоки 8 и 9 перемешиваются по длине обечайки и поступают в горную выработку 1, обеспечивая обратное движение воздуха по системе горных выработок, т.е. реверсию воздушной струи (регулирование аналогично прямой работы). Такая вентиляторная установка может располагаться в любой горной выработке, где возможно размещение обечайки, обеспечивая работу в любой точке расширенной рабочей зоны как в прямом, так и в реверсивном режиме работы. На руднике Первого Березниковского производственного калийного рудоуправления АО "Уралкалий" ведутся опытные работы по испытанию предлагаемой вентиляторной установки.

Формула изобретения

Вентиляторная эжекторная установка, включающая вентилятор, размещенный в эжекторном канале горной выработки, отличающаяся тем, что она снабжена установленной вдоль продольной оси горной выработки обечайкой, размещенной между стенками обечайки и стенками горной выработки перемычкой и дополнительным вентилятором, при этом основной вентилятор установлен на противоположном конце обечайки, оба вентилятора установлены с зазором по отношению к стенкам обечайки выходными каналами навстречу друг другу с возможностью перемещения вдоль продольной оси обечайки.