Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике: Учебное пособие, страница 18

При невыполнении этих условий следует соответствующим образом изменить размеры вентилятора и, если этого недостаточно, размеры охлаждающего тракта.

3.5.3. Проектирование центробежных вентиляторов.

3.5.3.1. Предварительный выбор размеров вентилятора

Задача аэродинамического расчета встроенных вентиляторов электрических машин сводится е определению его конструктивных размеров, типов лопаток, углов их установки и направляющих аппаратов, если они применяются. Исходными данными являются необходимый расход охлаждающего газа для отвода потерь, выделяемых в электрической машине, и напор, величина которого определяется аэродинамическим сопротивлением охлаждающего тракта. С учетом сложной зависимости выражения для внешней аэродинамической характеристики вентилятора может быть рекомендован следующий порядок проектирования центробежного вентилятора:

-  с учетом конструкции и места установки вентилятора выбирается его наружный размер – диаметр ;

-  из условия обеспечения максимального расхода охлаждающего газа , или по рекомендациям [7, 8] определяется ширина лопатки с учетом её формы;

-  по рекомендациям [7, 8] выбираются: высота лопатки, внутренний диаметр, углы установки, число лопаток;

-  рассчитывается внешняя аэродинамическая характеристика вентилятора и определяются рабочие значения расхода , и напора , как было показано в предыдущем разделе.

По анализу полученных результатов принимаются решения по корректировке размеров вентилятора, и повторяется расчет внешней аэродинамической характеристики до обеспечения необходимых результатов.

Расчет внешней аэродинамической характеристики вентилятора приводится в [1, 2, 4, 7] с учетом значительного экспериментального материала. Методики расчетов, приводимые в литературе, различны, но в той или иной степени обеспечивают удовлетворяющие практику результаты. Предварительный выбор размеров вентилятора, необходимых для расчета внешней аэродинамической характеристики, может быть произведен в соответствии с рекомендациями [7, 8], а расчет внешней аэродинамической характеристики – по методике, изложенной как в [7, 8], так и в [4].

Следует отметить, что для центробежного вентилятора с радиальными лопатками внешняя аэродинамическая характеристика может быть представлена в аналитическом виде, что позволяет непосредственным решением системы уравнений аэродинамической характеристики воздухопровода и внешней аэродинамической характеристики вентилятора определить все размеры вентилятора с учетом конструкции электрической машины без их предварительного выбора [1, 2].

Оптимальная длина лопатки для вентиляторов с радиальными и наклоненными назад лопатками составляет . Угол наклона лопатки (угол между касательными к лопатке и внешней окружности, см. рис.3.11) равен: вентиляторы с радиальными лопатками , с наклоненными назад  (до 40°). Число лопаток обычно выбирается а пределах  (наиболее близким к оптимальному является ).

Для вентиляторов с загнутыми вперед лопатками соответственно длина хорды равна  при радиусе кривизны ; (до 40°), число лопаток .

Предварительная ширина лопатки на внешнем диаметре определяется из условия работы вентилятора при максимальном значении энергетического КПД по соотношению

,

где:  - линейные размеры, м;

       n – частота вращения, об/мин.

Значение коэффициента k берется в зависимости от формы лопатки: для загнутых назад - , радиальных - , загнутых вперед - .

3.5.3.2. Расчет внешней аэродинамической характеристики центробежного вентилятора по выбранным размерам.

По выбранным размерам центробежного вентилятора расчет внешней аэродинамической характеристики может быть проведен по методики, излагаемой в [7], которая базируется на значительном экспериментальном материале.

Более простая методика предложена в [4], где приводится выражение универсальной внешней аэродинамической характеристики встроенных центробежных вентиляторов электрических машин, полученная в результате обобщения значительного количества экспериментального материала. Эта характеристика описывается в относительных единицах соотношением: