Расчет и выбор вентилятора. Физический смысл уравнения Бернулли. Полный напор и его составляющие

Несмотря на это, вентиляторы изготавливаются чаще с небольшими углами ( < 90°) наклона лопастей, так как при этом улучшается обтекаемость, уменьшаются завихрения газа и связанные с ними потери напора, а отсюда увеличивается коэффициент полезного действия.

Действительный напор Н_в, создаваемый вентилятором, меньше теоретического по двум причинам: 1) часть напора затрачивается на преодоление сопротивлений внутри вентилятора; 2) не все частицы газа в межлопастном канале движутся по одинаковым траекториям, поэтому параллелограммы скоростей на выходе из колеса для разных струек различны. Так как учесть величину напора расчетным путем не представляется возможным, то зависимость действительного напора вентилятора от производительности Н_в = f₁(Q), N = f₂ (Q) и =f₃ (Q) определяют на основании опытных данных, т.е. результатов испытаний.

Характеристика вентилятора.

Графическое изображение указанных зависимостей называется характеристикой вентилятора. Эти характеристики в зависимости от конструкции вентилятора изображаются кривыми различной формы и являются критерием при исследовании работы вентилятора в различных условиях, а также при проектировании вентиляционных установок.

Типичная характеристика центробежного вентилятора при постоянном числе оборотов представлена на рис.3.

Характеристика сети.

Если вентилятор подает газ по какому-либо трубопроводу или каналу, то характеристику Н = f(Q) можно определить и для сети. Сетью называется тот трубопровод или канал, на который работает вентилятор. Известно, что напор Н_в, создаваемый вентилятором при работе на сеть, расходуется на преодоление трения, а также на создание динамического (скоростного) напора,

                                              (8)

где   -   коэффициент  трения; 

l  -  длина  трубопровода,   м; 

d  -  диаметр трубопровода, м;

 - коэффициент местного сопротивления;

 - линейная скорость газа, м/с;

g - ускорение силы тяжести, м/с².

Подставив в это уравнение значение скорости из уравнения расхода , где F - площадь поперечного сечения трубопровода, и обозначая

получим уравнение характеристики сети

                                           (9)

Это   уравнение   выражает   зависимость   между   расходом   проходящего   по трубопроводу (сети) газа Q и напором Н_с, м, необходимым для преодоления всех    гидравлических    сопротивлений    трубопровода    (сети)    и    создания скоростного   напора.   Коэффициент      в   уравнении   (9)   можно   принять постоянным для данной сети, т.е. независимым от расхода газа.

Построение на одном графике и в одном масштабе характеристик вентилятора и характеристик сети позволяет определить производительность Q, напор Н_в,    создаваемый    вентилятором    при    работе    на    данную    сеть, затрачиваемую   при   этом  мощность  N и  КПД  вентилятора  .   На  рис.4 изображен подобный график.

Пересечение характеристики трубопровода  с характеристикой вентилятора Н_в=f₁(Q) дает так называемую "рабочую точку". Эта точка определяет условия совместной работы системы вентилятор-трубопровод (сеть), когда Н_B = Нc, т.е. когда напор, создаваемый вентилятором, равен напору, теряемому в сети. Если провести через рабочую точку вертикальную линию, то она пересечет также и кривые N = f₂(Q) и = f₃ (Q) и ось абсцисс Q в точках, определяющих показатели работы вентилятора на данную сеть. Например, для рабочей точки М параметры работы вентилятора следующие: производительность – Q₁; напор – Н₁; потребляемая мощность – N_1;КПД - . Положение рабочей точки дает возможность судить об экономичности использования вентилятора в данных условиях.

2. Практическая часть.

2.1. Расчет вентилятора.

Рассчитаем оптимальный диаметр воздуховода по формуле:

, Q=4000 нм³/ч  при температуре t=60^oC

Пересчитаем расход при нормальных условиях в расход при нашей температуре:

, отсюда

Т.е. в наших условиях расход будет 4546 м³/ч =м³/с

Пересчитаем плотность воздуха для наших условий:

Принимаю, что скорость воздуха в воздуховоде w= 10 м/с, то:

= 0,400 м

Выбираем стальной трубопровод наружный диаметр которого равен 426 мм, толщина стенки равна 11 мм.

Рассчитаем фактическую скорость в трубе:

Вычислим критерий Рейнольдса для  потока в трубопроводе:

 , значит для потока в трубопроводе характерен турбулентный режим движения.

Примем, что трубы уже были в эксплуатации, имеют незначительную коррозию, то  получаем:

е=

560*=1508266,667

26933,333<Re<1508266,66 значит проведем расчет для зоны смешанного трения по формуле:

^0.25=0.11*(3.71287*10^-4+^0.25=0.018

Выпишем коэффициенты местных сопротивлений:

·  Вход в трубу (примем с острыми краями)         ξ₁=0,5

·  Задвижка для d=0,404 м                                      ξ₂=0,15

·  Поворот(уголком) на 90^о                                    ξ₃=1,1

·  Выход из трубы                                                   ξ₄=1

Найдем сумму местных сопротивлений:

∑ ξ=ξ₁+ ξ₂+ ξ₃+ ξ₄=0,5+0,15*2+1,1*4+1=6,2

Найдем гидравлическое сопротивление трубопровода по формуле:

Избыточное давление, которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравлического сопротивления аппарата и трубопровода, равно:

Таким образом необходим вентилятор низкого давления. Полезную мощность найдем по формуле:

2.2 Выбор вентилятора.

По рассчитанным характеристикам выберем вентилятор. Воспользуемся существующим перечнем продукции машиностроительного завода «Вента».

Рассчитанные характеристики:

N=1.24 кВт

Q=4,546 тыс. м³/ч

Выбираю вентилятор ВЦ 4-75-5 исп.1

Двигатель 4А80В4

N=1,28 кВт

Q=3.57-7.4 тыс.м³/ч

m=59,5 кг.

Цена 17127 рублей.

Заключение:

В ходе выполнения курсовой работы, мы рассмотрели поставленные перед нами теоретические вопросы, произвели расчет и выбор вентилятора по заданным параметрам.

Список использованной литературы.

1.  Авербух Я.Д., Заостровский Ф.П., Матусевич Л.Я., Процессы и аппараты химических технологий: курс лекций