Осьовий вентилятор

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

КФ МГТУ ім. Н. Е. Баумана

Курсовий проект

По курсу: лопаткові машини

"Осьовий вентилятор"

Калуга

Зміст

Введення

Напір, втрати енергії ККД

Умови роботи довгих лопатей

Вибір розрахункового кута атаки

Розрахунок осьових насосів і вентиляторів

Розрахунок осьового вентилятора

Електродвигуни

Список використаної літератури

Введення

За принципом роботи розрізняють вентилятори радіальні (відцентрові) та осьові.

Залежно від різниці повних тисків, створюваних при переміщенні повітря (при щільності на вході у вентилятор 1,2 кг / м 3), радіальні вентилятори ділять на наступні групи:

а) низького тиску - до 100 кгс / м 2;

б) середнього тиску - від 100 до 300 кгс / м 2;

в) високого тиску - від 300 до 1200 кгс / м 2.

Радіальні вентилятори одностороннього та двостороннього всмоктування правого обертання мають колесо, що обертається (якщо дивитися на вентилятор з боку всмоктування) за годинниковою стрілкою, а лівого - колесо, що обертається проти годинникової стрілки.

Положення кожухів радіальних вентиляторів визначаються кутом повороту корпусу щодо вихідних положень. Відлік кутів проводиться по напряму обертання робочого колеса.

Вентилятори, як правило, приводять в дію електродвигунами, з якими вони з'єднуються одним з таких способів:

а) безпосередньо на одному валу або через еластичну муфту;

б) клиноремінною передачею з постійним передавальним відношенням;

в) регульованої безступінчатим передачею через гідравлічні й індукторні муфти ковзання.

Схеми виконань радіальних і осьових вентиляторів наведені в табл. 13.2.

У залежності від складу переміщуваного середовища вентилятори виготовляють:

а) звичайного виконання-для переміщення неагресивних середовищ з температурою не вище 80 ° С, не містять липких речовин, при утриманні пилу та інших твердих домішок не більше 100 мг / м 3. Для вентиляторів двостороннього всмоктування з розташуванням ремінної передачі в переміщуваному середовищі температура переміщуваного середовища не повинна перевищувати 60 ° С;

б) корозійностійкі;

в) вибухонебезпечного виконання;

г) пилові - для переміщення повітря £ вмістом пилу понад 100 мг / м 3.

Вентилятори корозійностійкі виготовляють з титану, нержавіючої сталі, алюмінію (для деяких середовищ) і полімерних матеріалів (вініпласт, поліпропілен). В окремих випадках можна застосовувати вентилятори, що виконуються з вуглецевої сталі з антикорозійними покриттями.

Вентилятори вибухобезпечного виконання виготовляють у відповідності зі спеціальними технічними умовами.

Для переміщення сумішей, що вибухають від удару, вентилятори застосовувати не можна. У цьому випадку використовують ежектори.

Для систем пневмотранспорту деревних відходів встановлюють шестилопатеві пилові вентилятори середнього та високого тиску.

У аспіраційних системах можуть використовуватися як шестилопатеві, так і багатолопатеву вентилятори середнього або високого тиску, встановлені до і після пиловловлювача.

Для видалення повітря з верхньої зони приміщення встановлюють дахові осьові і радіальні вентилятори.

При транспортуванні липкою, волокнистої і цементуючою пилу дахові вентилятори забороняється застосовувати.

При підвищених вимогах до безшумності слід віддавати перевагу радіальним даховим вентиляторів.

Осьові дахові вентилятори, як правило, застосовують для видалення повітря з температурою до +40 ° С при загальнообмінної витяжної вентиляції для мережі розвідних повітроводів, а також при необхідності направити видаляється повітря зосередженої струменем вгору.

Радіальні дахові вентилятори (сталеві) можуть застосовуватися для установок з мережею повітроводів (в тому числі для багатоповерхових будинків). Вони також можуть встановлюватися для видалення повітря з температурою не вище 50 ° С від місцевих укриттів (коли не потрібно очищення його перед викидом в атмосферу).

Корозійностійкі дахові вентилятори з титану типу КЦЗ-ЗО-Т призначені для видалення невибухонебезпечних газоповітряних сумішей з агресивними домішками, що викликають прискорену корозію вентиляторів з вуглецевої і нержавіючої сталі. Вони можуть бути використані як для загальнообмінної витяжної вентиляції приміщень, що містять у верхній зоні агресивні домішки, так і для систем місцевих відсмоктувачів, гідравлічний опір яких знаходиться в межах напору, що створюється вентилятором.

Вентилятор з титану може використовуватися у всіх середовищах, в яких відбувається пасивація поверхні титану в результаті утворення окислів, гідридів та сульфоокісних сполук титану. Рекомендується застосовувати цей вентилятор в газоповітряних середовищах, що містять: 1) вологий хлор (кількість вологи більше 0,005%), 2) пари розчинів хлоридів і лугів; 3) пари азотної кислоти; 4) окис азоту (вологу), 5) пари 0 - 20 %-ної соляної кислоти при температурі до 60 С (у разі утворення конденсату соляної кислоти його концентрація не повинна перевищувати 5% при температурі не вище 30 ° С); 6) пари 20 - і 95% - ної сірчаної кислоти при температурі відповідно не вище 60 і 20 С.

Напір, втрати енергії ККД

Теоретичний напір, створюваний робочим колесом осьової машини, може бути обчислений за рівнянням Ейлера, в якому слід вважати u 1 = u 2 = u. При цьому умови отримуємо рівняння φ = С а / u. Введемо в це рівняння коефіцієнт витрати φ визначає об'ємна витрата, що припадає на одиницю площі поперечного перерізу грати лопатей. Тоді отримаємо

H t = u / g × C a × (c tgβ 1 - ctgβ 2) = u 2 / g × φ × (ctgβ 1 - ctgβ 2)

Теоретичне тиск, що створюється колесом,

P 1 = ρ gH t = ρ u 2 φ × (ctgβ 1 - ctgβ 2).

Втрати енергії в осьових - машинах обумовлюються тертям і вихороутворення у проточних порожнинах, перетіканням частини потоку через зазори, механічним тертям в підшипниках і ущільненнях.

Ефективність решіток осьових машин для нестисливої ​​рідини може оцінюватися за допомогою ККД решітки

η p = р / р-Δ р = p / p t

де р і р t - дійсне і теоретичне підвищення тиску в решітці;

Δ р - втрати тиску в решітці.

Якщо грати підвищує тиск з p 1 до р 2, то η p = (р 2 - р 1) / (р 2 - р 1 + Δ р)

Для нестисливої ​​рідини:

р 2 - р 1 + Δ р = ρ × 1 2 - ω 2 2) / 2 (1)

З планів швидкостей входу і виходу слід:

ρ × 1 2 - ω 2 2) / 2 = ρ × 1 u - ω 2 u) / 2 × ω a × ctgβ біс,

де β біс - кут між вектором w біс і віссю решітки. Використовуючи вираз (1), отримуємо:

р 2 - р 1 + Δ р = P u / t × ctgβ біс

По рівнянню P a = Δr × t × (p 1 - p 2) для решітки з Δr = 1

p 2 - р 2 = Р a / t

Отже,

η p = p a / p u × ctg β біс (2)

p a = p y × cos β біс - p x × sin β біс

p u = p x × cos β біс + p y × sin β біс

Підставивши значення Р а і Р і у вираз (2), після перетворень отримаємо

η p = (1 - μ × ctgβ біс) / (1 ​​+ μ × ctgβ біс)

де μ, - зворотне якість профілю.

Для лопатей осьових машин μ = 0,02 - 0,04. При μ = 0,03 і β у = 25 - 45 ° ККД решітки η р = 0,90 - 0,94.

Для підвищення ККД осьової машини слід застосовувати профілі з можливо меншими значеннями μ.

Від теоретичного тиску, можна перейти до дійсного тиску

P = η p × p t = ρ × u 2 × φ × (ctgβ 1 - ctgβ 2) × η p

Дійсне тиск, що створюється щаблем осьової машини, є результат спільної дії підвода, решітки робочих лопатей і відведення (дифузора).

У відвід проявляється диффузорной ефект, підвищує тиск,

Δp диф = ρ × (c 3 2 - c 4 2) / 2

де c 3 та c 4 - абсолютні швидкості на вході і виході відводу (дифузора).

Якщо Σ Δp - втрати тиску в підводі і відвід, то тиск, що створюється щаблем,

P ct = = ρ × u 2 × φ × (ctgβ 1 - ctgβ 2) × η p + Δp диф - Σ Δp.

Втрати Σ Δp розраховуються за формулами гідравліки. Коефіцієнти місцевих втрат залежать від конструктивних форм підведення та відводу.

Механічний ККД враховує втрати енергії від тертя в ущільненнях, підшипниках і дискового тертя, η m = 0,94 - 0,98. Об'ємні втрати незначні, η o ~ 1.

Гідравлічний ККД ступені

η г = ρ ст / ρ т

Для осьових насосів і вентиляторів

η м = 0,75 -0,92.

Повний ККД ступені

η = η г × η m = 0,70 - 0,90.

Потужність на валу

N = M g × H / 1000 × η

Умови роботи довгих лопатей

Елементи лопатей осьової машини, що знаходяться на різних відстанях від центру, обертаються з неоднаковими швидкостями. Внаслідок цього лопать з постійною шириною і постійними кутами входу і виходу створює напір, що змінюється по довжині її. Це призводить до радіальним переміщенням частинок рідини в проточній порожнині робочих коліс та відводів та зниження ККД машини.

Явище радіального переміщення особливо сильно позначається в ступенях машини з відносно великою довжиною лопаті. Тому щаблі осьових машин з великою довжиною лопатей звичайно проектують виходячи з умов відсутності радіальних перетоків рідини.

У теорії осьових машин показано, що умова радіального рівноваги, якщо знехтувати силами в'язкості потоку, виражається рівністю

rc u = const. (4)

Це співвідношення має велике практичне значення, показуючи, що відсутність радіальних перетікань можливо лише при сталості циркуляції по довжині лопаті. У цьому випадку кожна частка потоку рухається по циліндричній поверхні відповідного радіусу.

Рівняння (4) є найважливішим положенням вихровий теорії повітряних гвинтів Н. Є. Жуковського. Виконання його. для осьових машин дає істотне підвищення їх ККД.

Вплив умови (4) на конструктивну форму лопаті проявляється в тому, що вона виходить закрученою (гвинтовий) зі змінними кутами β і β по довжині. Такі лопати мають широке застосування, особливо в машинах з малим відносним діаметром втулки.

У машинах з великим відносним діаметром втулки лопаті виконуються незакрученних, але з хордою, зменшується до периферії.

Вибір розрахункового кута атаки

У загальному вигляді рекомендації з вибору розрахункового кута атаки на різних радіусах лопаточного вінця робочого колеса можуть бути сформульовані так: для прікорпусних грат можна вибирати нульові або невеликі негативні кути атаки 1 = - 2 .. - 4 °), а для прівтулочних решіток, навпаки, - позитивні кути атаки і більші, ніж це випливає з даних по плоских грат.

У деяких підходах до профілізації лопаткових вінців питання про вибір величини розрахункового кута атаки не виникає, оскільки визначення кута установки і кривизни профілів виконується з умови ненаголошеного входу для плоских грат профілів, обтічних ідеальною рідиною.

Розрахунок осьових насосів і вентиляторів

Визначення основних розмірів осьових насосів і вентиляторів проводиться на основі рівнянь Ейлера та нерозривності потоку. При цьому враховуються особливості роботи ступенів і конструктивні стандарти, прийняті в практиці. Для розрахунку повинні бути задані: Н - напір виражений в метрах стовпа середовища, переміщуваного машиною, Q - подача, м 3 / с, і фізичні константи середовища.

Осьові машини з'єднуються з електродвигуном безпосередньо; в таких випадках частоту обертання машини приймають рівною робочій частоті обертання електродвигуна.

Відповідно окружні швидкості кінців лопатей виявляються значними. Так, у разі насосів допускають окружні швидкості до 60 м / с; великі значення не приймають з умов неприпустимість кавітації. В осьових вентиляторах зазвичай обмежуються швидкостями до 100 м / с, щоб уникнути появи сильного шуму. Відносний діаметр втулки беруть v = D BT / D Н = 0.4 - 0.8, причому великі значення вибираються для високонапірних машин.

Коефіцієнт витрати φ приймають у межах 0,4-0,8.

Діаметр робочого колеса машини може бути визначений з рівняння нерозривності

З а = Q / 0.785 × D H 2 × (1 - ν 2) = κ φ × ν × u = = κ φ × ν × π × D H × n / 60

де κ φ = C a / u вт

Очевидно,

(5)

При вибраних ν і κ φ остання рівність однозначно визначає діаметр колеса осьової машини. Зазвичай κ ​​φ = 0,64 - 1. Далі визначається діаметр втулки D вт = ν × D H знаходиться довжина лопаті

L л = (D H - D вт) / 2

Доцільність застосування високих частот обертання безпосередньо ясна з виразу (5), що показує зменшення D H при підвищенні п.

Як було зазначено вище, елементи лопаті, що знаходяться на різних відстанях від центра колеса, працюють з різною ефективністю.

Тому допускається розрахунок лопатей по середньому діаметру D cp = ((D H 2 - D вт 2) / 2) 1 / 2 і при менш циліндричних лопатей ν> 0.7.

При v <0,7 розбивають лопать по довжині на 7 - 10 ділянок і ведуть розрахунок кожного з них окремо за середнім діаметром його, отримуючи різні значення лопатевих кутів на вході; лопать виходить закрученою (гвинтовий).

Так як осьова складова з а швидкості для прийнятого значення φ відома (з а = φ × u H), то за відсутності закрутки на вході.

β 1 = arctg (C a / U cp)

Кут виходу потоку з міжлопатевих каналів

β 1 = arctg (C a / (U cp - C 2u))

Величина з визначається з основного рівняння машини

де Н - напір одному щаблі машини; η г - гідравлічний ККД, що лежить в межах 0,75 - 0,92.

Лопатеві кути на вході і виході:

β 1 л = β 1 + i, i = 2 - 7 °

β 2 л = β 1 л + Δ β л

де Δ β л приймається за результатами експериментальних продувок решіток лопатей.

Кількість робочих лопатей осьових насосів вибирають від 3 до 6, а осьових вентиляторів - до 40.

У багатоступеневих осьових машинах між вінцями робочих лопатей двох сусідніх щаблів поміщаються венди нерухомих лопаток, що направляють потік, що проходить з одного робочого колеса в інше.

Кут входу направляючих лопаток α 2 = arctg c a / c 2 u, a кут виходу α 3 = 90 °. При відомому значенні відносного кроку профілю t = 0.5 - 1.5 визначається хорда профілю b = t / t -, (де t обчислюється по діаметру колеса і прийнятому кількості лопатей).

Побудувавши середню лінію профілю по кутах β і β за відносними координатами профілів можна побудувати профілі лопатей.

При лопатках (v <0,7) хорду профілю змінюють по довжині так, щоб bвт = (1 - 1.5) bн, де bн - хорда профілю на колі зовнішнього діаметра.

Розрахунок осьового вентилятора

Дано

1. Перепад даленіє Р = 300 Па

2. Діаметр колеса Dk = 0.456 м

3. Число оборотів n = 3000 об / хв

Задаємо:

1. Ширина лопатки b = 0.1 м

2. Щільність повітря ρ = 1.293

3. Гідравлічний ККД ηg = 0.91

4. Діаметр Втулки D вт = 0.2 м

5. Число лопаток Z = 4

РОЗРАХУНОК:

1. Знаходимо кутову швидкість

W = π × n / 30 = 3.14 × 3000/30 = 314 c -1

2. Окружна швидкість на зовнішньому діаметрі

U = π × n × Dk / 60 = 71.59

3. З рівняння знаходимо

Критерій швидкохідності n y = 452.14

За значенням критерію швидкохідності вибирається тип вентилятора.

Вентилятори

Критерій швидкохідності (n y)

Радіальні

Високого тиску

10 ... 30


Низького тиску з лопатками загнутими:

А) вперед

Б) назад


30 ... 60

50 ... 80


Двостороннього всмоктування

80 ... 120

Дискові

> 80

Осьові

Зі спрямляющий апаратом

120 ... 200


З листовими крученими лопатками

200 ... 400

Таким чином за критерієм швидкохідності отримуємо осьовий вентилятор, з листовими крученими лопатками.

4. З рівняння

знаходимо Витрата

L = 3.84 м 3 / с

5. Відносний діаметр втулки

ν = D вт / Dk = 0.2/0.456 = 0.439

6. Осьова швидкість

З а = 4 × L / π × Dk 2 × (1 - ν 2) = 29.1

7. Площаль колеса вентилятора

F 1 = π × Dk 2 / 4 = 0.163 м 2

8. Відносний коефіцієнт витрати

L / = L / F 1 × U = 0.328

9. Коефіцієнт тиску

Ψ = 2 × P / ρ × U 2 = 9.05 × 10 -2

10. Теоретичний коефіцієнт

k = 1.25

Ψ t = Ψ × k = 0.113

11. Довжина Лопатки

L лоп = (Dk - D вт) / 2 = 0.128 м

Розрахунок Довгих Лопаток

1. Число розбиттів - n = 3.

i - номер ділянки.

2. Середній радіус ділянки

r i = D вт / 2 + L лоп × (2 × i -1) / 2 × n

r 1 = 0.121

r 2 = 0.164

r 3 = 0.207

3. Відносний радіус i - ого перерізу

r i - = 2 × r / Dk

r 1 - = 0.532

r 2 - = 0.719

r 3 - = 0.906

4. Окружна швидкість на i - й ділянці

U i = π × r × n / 30

U 1 = 38.09

U 2 = 51.5

U 3 = 64.9

5. Окружна складова швидкості

З 2 Ui = P / ρ × U i × ηg

З 2 U 1 = 6.69

З 2 U 2 = 4.95

З 2 U 3 = 3.92

Обчислення кутів потоку в i - му перерізі

6. Кут входу потоку на грати (в градусах)

β 1i = arctg (C a / U i) × 180 / π

β 11 = 37.39

β 12 = 29.48

β 13 = 24.16

7. Кут виходу потоку (в градусах)

β 2i = arctg (C a / (U i - C 2Ui)) × 180 / π

β 21 = 42.83

β 22 = 32.02

β 23 = 25.52

8. Кут среднегеометрической швидкості (в градусах)

β mi = arctg (C a / ((U i - C 2Ui) / 2)) × 180 / π

β m 1 = 39.95

β m 2 = 30.7

β 13 = 24.82

9. Кут среднегеометрической швидкості (в радіанах)

β mi = arctg (C a / ((U i - C 2Ui) / 2))

β m1 = 0.7

β m2 = 0.54

β 13 = 0.43

10. Навантаженість решітки

y τ) i = Ψ t × cos mi) / (r i - - Ψ t / 4)

y τ) 1 = 0.34

y τ) 2 = 0.2

y τ) 3 = 0.13

11. Густота решітки

τ i = Z × b / π × D × r i -

τ 1 = 0.52

τ 2 = 0.39

τ 3 = 0.31

12. Коефіцієнт підйомної сили

C yi = (С y τ) i / τ i

C y1 = 0.65

C y 2 = 0.52

C y 3 = 0.42

Розрахунок ККД осьової щаблі й потужність на валу вентилятора

Зворотний коефіцієнт якості решітки Μ = 0.04

Механічний ККД η m = 0.95

ККД Грати

η г = (1 - μ × tg (βmi)) / (1 ​​+ μ × 1 / tg (βmi)) = 0.91

Повний ККД ступені η = η г × η м = 0,85

Потужність на валу

N = P × L / η = 1340 Вт

Результати розрахунку профілів лопаті (Таблиця 1).

i

r i

r i -

U i

C 2Ui

β 1i

β 2i

β mi

β вуст

y τ) i

τ i

C yi


м

-

м / с

м / с

Градус

Градус

Град

Градус

-

-

-

1

0,12

0,53

38

6,69

37,38

42,83

0,67

40

0,34

0,52

0,65

2

0,164

0,72

51,5

4,95

29,47

32,02

0,54

30,5

0,2

0,39

0,51

3

0,206

0,9

64,9

3,92

24,16

25,52

0,43

24,8

0,13

0,3

0,42

Електродвигуни

У сухих мало запилених приміщеннях, що не містять в повітрі агресивних газів і вибухонебезпечних речовин, встановлюють захищені двигуни.

У приміщеннях пильних, вологих і містять: агресивні гази, а також при встановленні на відкритому повітрі застосовують закриті обдуваються двигуни виконання АО2 і АОЛ2.

У приміщеннях, що містять вибухонебезпечні з'єднання, а також при встановленні в одному приміщенні з витяжними вентиляторами, обслуговуючими вибухонебезпечні виробництва, застосовують двигуни у вибухобезпечному виконанні.

При кліноременних передачах електродвигуни встановлюють на санчатах.

Вибираємо електродвигун:

Електродвигун серії 4А - 4А80А.

Параметри електродвигуна:

Потужність - 1.5 кВт

Синхронна частота обертання 3000 об / хв.

Список використаної літератури

  1. В. М. Черкаський "Насоси, вентилятори, компресори" Москва, Вища школа 1984р.

  2. В. Н. Богословський та ін "Вентиляція і кондиціювання повітря" Довідник проектувальника. Москва, Стройиздат 1978р.

  3. І. В. Брусилівський "Аеродинамічний розрахунок осьових вентиляторів" Москва, Машинобудування 1986р.

  4. В. Н. Богословський та ін "Внутрішні санітарно-технічні пристрої" Довідник проектувальника. Москва Стройиздат 1990р.

  5. Є. І. Володін та ін "Довідник металіста" Москва 1958г.

  6. В. А. Добровольський та ін "Деталі Машин"


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
85.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Осьовий компресор
Осьовий час Ясперса
© Усі права захищені
написати до нас