Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-76 и оценка возможной области его использования. Подбор малогабаритного высокоэкономичного центробежного вентилятора

Пример 3. Рассмотрим вентилятор ЦАГИ типа Ц4-76 и оценим возмож­ную область его использования.

Аэродинамическая схема вентилятора с размерами, отнесенными к диа­метру рабочего колеса (см. рис. 81,а), полностью характеризует проточную часть вентилятора. При проектировании необходимо сохранить все относи­тельные размеры вентилятора, особенно те, которые относятся к форме и расположению лопаток колеса и к узлу уплотнения А между рабочим коле­сом и входным патрубком. Даже незначительное отклонение этих размеров от указанных в схеме может существенно ухудшить характеристику венти­лятора.

Лопатки рабочего колеса являются профильными (см. рис. 81, а). Коор­динаты выпуклой поверхности профиля даны в % от хорды лопатки, которая у этого вентилятора (см. рис. 81, а) составляет 25% диаметра рабочего ко­леса. По условиям прочности данный вентилятор целесообразно использовать при достаточно больших окружных скоростях колеса и > 40 м/с. При мень­ших окружных скоростях может быть использован вентилятор, выполненный по этой же схеме, но с листовыми лопатками колеса (вентилятор Ц4-70, см. рис. 78). Профильные лопатки целесообразно выполнять в случае изготов­ления литого рабочего колеса.

На аэродинамической характеристике вентилятора (см. рис. 81,6) отме­чен жирной линией рабочий участок, соответствующий области рационального использования, определяемой условием г\ ^ 0,9т)тах = 0,75. В этой области коэффициент производительности меняется в диапазоне от 0,145 до 0,29, бы­строходность Пу от 56 до 106 (см. табл. 2). Мощность, потребляемая венти­лятором, практически не возрастает при увеличении производительности от номинального значения при т]тах, что обусловливает преимущество его ис­пользования именно при этих режимах.

На рабочем участке характеристики, особенно вблизи максимального зна­чения КПД, вентилятор создает минимальный шум: величины критерия шума всасывания 2.вс и нагнетания Л-нг принимают минимальные значения. Поэто­му, если уровень создаваемого вентилятором шума следует ограничить, то вентилятор должен работать при режиме т)тах.

Коэффициенты производительности вентилятора, соответствующие макси­мальным значениям полного и статического КПД, примерно одинаковы. В связи с этим диапазон расходов, соответствующий рабочему участку ха­рактеристики статического давления (г}а 5? 0,9г|, щах), практически совпадает с диапазоном расходов, определяемым условием г\ ^ 0,9т]шах. Это необходимо учитывать при выборе и расчете вентилятора, работающего на всасывание, когда вся сеть, на которую он работает, располагается перед вентилятором.

Рассмотрим теперь диаграмму для выбора размера и частоты вращения вентилятора (см. рис. 81, г). Приведенные в логарифмическом масштабе ра­бочие участки характеристик соответствуют определенным значениям диа­метра ^ и частоты вращения п колеса, определяемым привязными точками, находящимися на пересечениях соответствующих линий О = сопэ! и п == = сопв1.

Так, вентилятор с диаметром рабочего колеса О = 0,63 м (№ 6, 3) при частоте вращения п = 1450 об/мин на рабочем участке характеристики со­здает производительность от 2,2 до 4,4 м^с и соответственно давление от 130 до 80 кгс/м². При номинальном режиме вентилятор обеспечивает произ­водительность 0 = 3,5 м^с и полное давление рс = 120 кгс/м².

Если частоту вращения вентилятора увеличить до 2000 об/мин, то в той же сети (при параболической сети ее характеристика в логарифмическом мас­штабе будет изображаться прямой линией, совпадающей или параллельной линиям О = сопэг) при номинальном режиме он будет обеспечивать произ­водительность 0 = 4,85 м^с и полное давление ру = 230 кгс/м². Эти же зна­чения производительности и давления при большей частоте вращения венти­лятора можно получить по формулам пересчета (28). Если эти параметры необходимо обеспечить при частоте вращения асинхронного двигателя п = == 1450 об/мин, то следует увеличить диаметр рабочего колеса до О = 0,8 (№ 8). При этом вентилятор будет работать в режиме, соответствующем крайней левой точке рабочего участка характеристики, с г] = 0,75. При п == 2900 об/мин те же параметры можно обеспечить вентилятором с диамет­ром колеса О = 0,5 м (№ 5) при его работе в режиме, соответствующем крайней правой точке рабочего участка характеристики. Окружная скорость рабочего колеса будет при этом составлять 75 м/с. Необходимо отметить, что максимальные значения окружной скорости и = 95 м/с и полного давления рв == 450 кгс/м², приведенные на диаграмме, являются ориентировочными; они зависят от конструкции и технологии изготовления рабочего колеса.

Пример 4. Выбрать вентилятор и определить частоту вращения, при ко­торой он обеспечивал бы производительность 0 = 5000 м^ч и полное давле­ние ри == 100 кгс/м². Габаритные размеры вентилятора в плоскости вращения колеса не должны превышать I. = 0,55 м, рабочее колесо должно быть уста­новлено непосредственно на валу электродвигателя. Определить суммарный уровень и спектр шума.

Габаритные размеры вентилятора ограничены, следовательно, необходимо использовать вентилятор с загнутыми вперед лопатками колеса, обеспечиваю­щими высокий коэффициент давления вентилятора. Заданный расход доста­точно большой, поэтому следует применить рабочее колесо барабанного типа. Максимальный относительный габаритный размер для вентиляторов с та­кими колесами в плоскости вращения колеса Е = 1,75. Тогда диаметр рабо­чего колеса не должен превышать О = 0,55/1,75 = 0,314 м.