Система криостатирования терапевтического комплекса «КАЭКТ-01 КРИОН», страница 4

Диаметр входа в вентилятор  и внутренний диаметр рабочего колеса  (принимаем ) определяется из выражения:

;

где .

Наружный диаметр колеса:

Для снижения потерь энергии на входе в рабочее колесо рекомендуется обеспечивать равенство скоростей, а соответственно, и площадей живого сечения входа в вентилятор и входа в рабочее колесо, т. е.

Так как при отрыве потока при повороте фактическая площадь живого сечения    снижается, поэтому ширина рабочего колеса принимается с запасом:

                                            

или

                                      

Для колес с лопатками, загнутыми вперед, k = 1,2—2,5. С целью снижения                                          габаритных размеров вентилятора принимаем минимальный запас k = 1,2.

для рабочего колеса постоянной ширины:

                                                            .

Число лопаток рабочего колеса определяется из выражения:

                            

Окружная скорость на внутренней окружности ротора вентилятора находится из выражения:

Скорость воздуха во входном патрубке вентилятора и на входе в рабочее колесо (направляющий аппарат отсутствует) из уравнения неразрывности потока:

Конструктивный угол  в современных центробежных вентиляторах изменяется в пределах , причем большинство вентиляторов имеют .

Относительная скорость воздуха на входе в межлопаточный канал:

 

Абсолютная скорость воздуха на входе в рабочее колесо:

 

Величину  угла  определяет соотношение:

Тангенциальная составляющая абсолютной скорости воздуха на входе в межлопаточный канал:

 Окружная скорость на внешней окружности ротора вентилятора:

 

Конструктивный угол  в современных вентиляторах с лопатками, загнутыми вперед, находится в интервале  

 

Радиальная составляющая абсолютной скорости на выходе из межлопаточных каналов:

 

     Абсолютная скорость на выходе из рабочего колеса:

     Из уравнения  определим .

Откуда угол

С учетом поправки на конечное число лопаток:

Тангенциальная составляющая абсолютной скорости для рабочего колеса с конечным числом лопаток:

Абсолютная скорость  определяется как:

 Определим угол :

            

 откуда

Угол  принимается, как правило, в диапазоне         . Гидравлический КПД рабочего колеса вентилятора:

 

Теоретическое давление, развиваемое ротором вентилятора с конечным числом лопаток:

 

Действительное давление, развиваемое рабочим колесом:

 

      Потери давления в роторе:

 

Оптимальная скорость воздуха в улитке:

 

      Площадь выходного сечения кожуха:

 

Величина раскрытия спирального кожуха А определяется из соотношения     (уравнение рекомендуется ЦАГИ для  и рабочих колес с лопатками, загнутыми вперед).

При загнутых назад лопатках:

   

При прямоугольном сечении ширину кожуха принимаем по конструктивным соображениям. Тогда размеры выходного патрубка вентилятора:

 

Неизбежные потери, обусловленные радиальной составляющей абсолютной скорости:

Потери на удар при смешении потоков, движущихся с разными скоростями:

          

    Потери на трение в спиральном кожухе:

 

    Суммарные потери давления в кожухе:

 

 Гидравлический КПД вентилятора:

 

      Полезная мощность, расходуемая  на приращение энергии воздушного потока в вентиляторе:

Мощность, затрачиваемая на трение дисков вращающегося колеса о воздух:

Приращения статического давления в вентиляторе:

 

Расход воздуха в зазоре между колесом и входным патрубком определяется произведением скорости воздуха в зазоре на площадь его живого сечения:

 

Перепад давлений по обе стороны зазора определится уравнением:

 ,

где .

Утечка воздуха составляет 6,3 % от производительности вентилятора. Мощность, затрачиваемая на перетекание воздуха:

 

Суммарная мощность:

Мощность  электродвигателя определяется с учетом трения в подшипниках качения  и коэффициента запаса мощности  при непосредственном соединении валов электродвигателя и вентилятора.

Для моделирования связи между производительностью и напором нагнетателя воспользуемся выражением:

 , которое можно переписать в виде:

 

или

 , где  

В условиях работы с потоком переменной плотности число оборотов вентилятора определяется из энергетического баланса колеса:

 

в конечных разностях:

 .

Кинетическая энергия вращающегося тела на следующем временном слое:

 .

Выразим кинетическую энергию через момент инерции колеса и привода:

 .

Приращение угловой скорости:

 .

Момент инерции колеса и привода определяется как сумма моментов:

 .

Момент инерции колеса определяется как сумма моментов диска, кольца с лопатками:

 

где  момент диска, суммарный момент колеса с лопатками.