Пример расчета рабочей точки вентилятора

Для того чтобы правильно выбрать вентилятор для шахты или подземного рудника,  достаточно рассчитать его рабочую точку: оптимальное соотношение подаваемого объема воздуха и величины давления (сопротивление вентиляционной системы, которое необходимо преодолеть для подачи требуемого  объема воздуха).

Постараемся решить такую задачу в зависимости от типа и качества применяемых вентиляционных рукавов. Рассмотрим и сравним результаты расчетов при использовании рукавов Ventiflex  и рукавов из винилискожи (ТГВШ). Технические характеристики вентрукавов Ventiflex можно посмотреть здесь.

Задача: 

Какой объем воздуха должен подать вентилятор при какой величине депрессии, чтобы получить исходные значения на конце вентиляционной трубы.

Исходные данные:

Q_т  = 8,5 м3/с – требуемое количество воздуха на конце трубы

L = 400м – длина трубопровода

D = 800мм  – диаметр воздуховода

1. Коэффициент утечек воздуха в вентиляционном трубопроводе выбирается из таблицы коэффициентов утечек:

таблица 1

Расход воздуха для проветривания (требуемая производительность ВМП)  определяется по формуле:

      Q_вмп = Q_т × k_ут = 8,5 * 1,045 = 8,88 , м³/с

2. Выбор вентилятора производится по расчётным значениям его производительностиQ_вмп, м³/с и депрессии h_в, необходимой для преодоления сопротивления трубопровода.

Депрессия вентилятора определяется по формуле:

h_вмп = h_стат  + h_дин = 10,8× Q_вмп² × R×Ψ + ;

где ρ – плотность воздуха,

υ – скорость движения воздуха,

R – сопротивление трубопровода, кμ 

Ψ – коэффициент, учитывающий влияние утечек на сопротивление трубопровода, определяется по графику  в зависимости от коэффициента доставки η – величины обратно пропорциональной k_ут трубопровода;

По таблице коэффициентов принимаем  R = 2,19 kμ,  Ψ = 0,957

h_вмп = h_стат  + h_дин = 10,8× Q_вмп² × R×Ψ + = 10,8×8,88²×2,19×0,957+ = 1784,87 + 190,68 = 1975,55 Па,

Необходимая мощность электродвигателя вентилятора составит: , Вт, где η – КПД вентилятора; N = = 21950 Вт = 21,95 кВт

Таким образом, для подачи воздуха потребуется вентилятор мощностью не менее 22  кВт, с подачей 8,88 м³/с и полным давлением 1975 Па

Аналогичные вычисления для вентиляционного рукава из винилскожи (ТГВШ), со значением коэффициентов утечек k_ут = 1,32 и R = 4,2  kμ Ventiflex составили

Q_вмп = 11,22 м³/с

h_вмп =  4630 Па,

N = 64,9 кВт

Сравнительная таблица результатов расчетов рукавов Ventiflex и рукавов из винилискожи для различной длины воздуховодов:

таблица 2

Вывод:

Таким образом, сравнительный расчет рабочих точек для вентиляторов при использовании вентиляционных рукавов Ventiflex и рукавов, произведенных из винилскожи (ТГВШ), показал, что в первом случае

• упрощается подбор вентилятора
• вентилятор требуется гораздо меньшей мощности, что снижает эксплуатационные затраты на электроэнергию.

Обобщенные технические характеристики линейки вентрукавов от ООО «КолаВент» можно посмотреть здесь.

Форма обратной связи

Наложение характеристики сети на характеристику вентилятора

Один и тот же вентилятор при одном и том же числе оборотов может иметь самые различные производительности и развивать различные давления.

Величины производительности вентилятора и развиваемые им давления зависят от того, на какую сеть работает данный вентилятор.

Как мы видели, зависимость, связывающая затраты давления на преодоление сопротивлений сети воздуховодов с расходом перемещаемого воздуха, представляет собой характеристику сети. Для обычных случаев практики характеристика сети является квадратичной параболой. Она может пересекать начало координат (если давления воздуха в местах забора и выброса одинаковы) и может не переходить через него (если эти давления не равны).

Важно отметить, что характеристика сети строится в той же системе координат, что и важнейшая (напорная) характеристика вентилятора.

Если на напорную характеристику вентилятора наложить характеристику сети, построенную в тех же координатах и в том же масштабе, получится точка пересечения, которая и определит параметры работы вентилятора в условиях данной сети. Эта точка носит название рабочей точки (рисунок 6.28). Имея полную характеристику вентилятора, по рабочей точке можно найти все параметры вентилятора при работе на данную сеть (рисунок 6.29).

В случае проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха рабочую точку целесообразно использовать для решения обратной задачи, связанной с выбором необходимого вентилятора.

Для выбора вентилятора лучше всего применять универсальную характеристику, построенную для различных чисел оборотов.

Рисунок. 6.28. Наложение характеристики сети на характеристику вентилятора:

1 — характеристика вентилятора; 2 — характеристика сети воздуховодов; РТ — рабочая точка

Рисунок. 6.29. Нахождение параметров вентилятора при его работе в сети:

1 — давление вентилятора; 2 — КПД вентилятора; 3 — мощность вентилятора

Зная из предыдущих расчетов расход воздуха L и необходимое давление вентилятора Р, находим на характеристике вентилятора точку с данными координатами, что позволяет определять число оборотов рабочего колеса вентилятора и коэффициент полезного действия. Если точка с координатами L и Р попадает между двумя линиями Р = / (I), построенными при числах оборотов, обозначенных на характеристике, истинное число оборотов находится интерполяцией. Это же относится и к определению истинного значения КПД.

При выборе вентилятора следует стремиться к тому, чтобы рабочая точка попадала на линию т|мах или близкую к ней (не дальше чем 0,9т|мах). Кроме того, необходимо ориентироваться на такие числа оборотов его рабочего колеса, которые позволили бы осуществить наиболее надежное, простое и экономичное соединение вентилятора и электродвигателя. Таковым будет соединение на одном валу или оси. Поскольку для привода вентилятора используются асинхронные электродвигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, соответствующими числами оборотов являются: 480, 570, 720, 960, 1440 и 2890 о б/минуту.

На рисунке 6.30 вентилятор выбран согласно изложенным здесь соображениям.

Рисунок. 6.30. Выбор вентилятора с помощью универсальной характеристики: РТ — рабочая точка; L — расчетный расход воздуха; Р — расчетное давление

Положение рабочей точки, показанное на этом рисунке, отвечает проектному. Могут встретиться случаи, когда действительная рабочая точка не совпадает с проектной.

Остановимся на возможных изменениях в местоположении действительной рабочей точки по сравнению с проектной, а также рассмотрим некоторые практически важные случаи, когда анализ местоположения действительной рабочей точки позволяет вскрывать ошибки, допущенные при проектировании и монтаже вентиляционных установок. Этот же анализ позволяет обнаруживать дефекты заводского изготовления вентиляторов.

Поделиться:

Как понять кривые вентилятора и оптимальные рабочие точки

Опубликовано 19 мая 2010 г. автором akoss | Оставьте комментарий

Вентиляторы или другие приводы воздуха являются важной частью любого решения по управлению температурным режимом на системном уровне. Есть случаи, когда вентилятор не является предпочтительным, например, в медицинском оборудовании (см. наш предыдущий пост на эту тему здесь), в некоторых военных приложениях и в некоторых потребительских приложениях. Кроме того, вентиляторы создают нежелательную вероятность механического отказа системы.

В официальном документе, написанном ebmpapst, отмечается, что:

Вентиляторы создают поток воздуха, который они затем пропускают через оборудование, нуждающееся в охлаждении. Необходимая производительность определяется расходом и требуемым статическим давлением. Если поток воздуха через оборудование в значительной степени ограничен встроенными компонентами или изгибами и соединениями, это приведет к падению давления; вентилятор попытается компенсировать это увеличением статического давления, хотя ему придется работать больше, чем при работе на открытом воздухе. Характеристическая кривая вентилятора дает точную информацию о скорости потока при определенном статическом давлении.

Понимание этих кривых имеет решающее значение, и компания ebmpapst предлагает хороший информационный документ, который поможет вам понять их. Вы можете получить копию их быстрого и полезного чтения, нажав: Кривые вентилятора и оптимальные рабочие точки.

Эта запись была размещена в Вентиляторы, Вентиляторы, управление температурным режимом с меткой Вентилятор, Блок вентиляторов, управление температурным режимом. Добавьте постоянную ссылку в закладки.

• Поиск в блоге ATS

• Поиск по категории статей

  Поиск по категории статейВыбрать категориюАктивные  (6)Воздушное охлаждение  (2)Анализ  (18)Конференция АТЭС  (5)Новости ATS  (41)Автомобили  (6)Охлаждение батарей  (2)Биотехнологии  (1)Корпус ( 6)Примеры реализации  (26)CFD  (20)Шасси  (5)зажим  (1)Холодовые цепи  (1)Холодные пластины  (23)Консалтинг  (31)охлаждение  (25)Новости в области охлаждения  (5)центр обработки данных  (15)Преобразователь постоянного тока в постоянный (4) Распределение (1) Централизованное охлаждение (2) Инжиниринг (26) Инженерный и научный чат (27) Визит студентов-инженеров (1) Вентилятор (15) Блок вентиляторов (4) Вентиляторы (18) Геотермальное охлаждение (1) Смазка (2) )Великие события в Бостоне  (1)тепло  (7)Теплообменники  (9)тепловая трубка  (23)радиатор  (89)крепление радиатора   (28)зажим радиатора  (9)конструкция радиатора  (14)материал радиатора  (12)радиаторы  (92)распределители тепла  (9)теплообмен  (6) Праздники  (1)Инструкции  (10)Как выбрать радиатор  (3)IC  (1)Модули IGBT  (2)Промышленность  (3)Новости отрасли  (1)Приборы  (23)Intel  (2)Стажировка  (1)Jet Impingement (2)LED  (27)Жидкостное охлаждение  (48)Макроканалы  (2)Производство  (10)Маркетинг в действии  (2)Massachusetts Tech  (3)материалы  (4)Медицина  (6)MEPTEC The Heat is On (1)микроканалы радиатор  (4)Микроканалы  (12)Военные  (3)Моделирование  (7)Нанотехнологии  (6)Национальный день теплотехника  (1)Новый продукт  (1)Атомная энергетика  (1)Разгон  (1)Пассивное охлаждение  (2)Печатная плата (19)PCIe  (1)труба  (2)полимеры  (1)Силовая  (6)Силовая электроника  (2)Основные характеристики продукции  (14)Объяснения Qpedia  (1)Qpedia Thermal eMagazine  (47)Рециркуляционные чиллеры  (2)охлаждение  (3)Возобновляемая энергия ( 1)РЧ (2)полупроводник (7)Датчик (6)Серверы (8)SFP/QSFP (3)Моделирование (7)приемник (6)Skive (1)Программное обеспечение (2)Солнечная энергия (1)Твердотельные накопители ( 1) Термография поверхности (1) Синтетическая струя (2) ТЭЦ (3) Термический анализ (12) Термический анализ (44) Тепловое проектирование (67) Тепловые электронные охладители (7) Тепловое проектирование (11) Термопаста (4) Тепловизионные камеры ( 1)Новости тепловой индустрии  (5)Материал теплового интерфейса  (29)тепловое управление  (95)Тепловые исследования  (30)Температурное сопротивление  (2)Тепловедение  (24)Термопары  (2)Термоэлектрические охладители  (1)Термосифон  (1)Обучение  (15)Без категории  (48)Паровая камера  (11)Веб-семинар (55 )Широкозонные материалы  (1)Ветровая энергия  (1)Аэродинамическая труба  (4)

• Поиск по названию статьи

  Поиск по названию статьи
  Выберите месяц Ноябрь 2022 (1) Сентябрь 2022 (2) Август 2022 (1) Июль 2022 (1) Июнь 2022 (1) Май 2022 (2) Апрель 2022 (2) Март 2022 (5) Февраль 2022 (6) Январь 2022 ( 7) декабрь 2021 г. (1) ноябрь 2021 г. (1) октябрь 2021 г. (3) август 2021 г. (1) июль 2021 г. (2) апрель 2021 г. (3) март 2021 г. (3) январь 2021 г. (3) декабрь 2020 г. (2) ноябрь 2020 г. ( 4) Октябрь 2020 г. (1) Сентябрь 2020 г. (1) Июнь 2020 г. (3) Февраль 2020 г. (1) Январь 2020 г. (1) Октябрь 2019 г.(1) сентябрь 2019 г. (1) август 2019 г. (1) июнь 2019 г. (3) май 2019 г. (1) апрель 2019 г. (7) март 2019 г. (5) февраль 2019 г. (5) январь 2019 г. (3) декабрь 2018 г. (3) ноябрь 2018 г. (2) октябрь 2018 г. (2) сентябрь 2018 г. (5) август 2018 г. (2) июль 2018 г. (5) июнь 2018 г. (3) май 2018 г. (1) апрель 2018 г. (2) март 2018 г. (4) февраль 2018 г. (2) январь 2018 г. (3) ноябрь 2017 г. (2) октябрь 2017 г. (3) сентябрь 2017 г. (3) август 2017 г. (5) июль 2017 г. (5) июнь 2017 г. (4) май 2017 г. (2) апрель 2017 г. (2) март 2017 г. (4) февраль 2017 г. (2) январь 2017 г. (2) декабрь 2016 г. (5) ноябрь 2016 г. (3) октябрь 2016 г. (6) сентябрь 2016 г. (4) август 2016 г. (2) июль 2016 г. (3) июнь 2016 г. (1) май 2016 г. (1) апрель 2016 г. (2) март 2016 г. (5) февраль 2016 г. (1) январь 2016 г. (1) декабрь 2015 г. (4) сентябрь 2015 г. (1) август 2015 г. (2) июль 2015 г. (3) июнь 2015 г. (1) май 2015 г. (2) апрель 2015 г. (2) март 2015 г. (7) февраль 2015 г. (5) январь 2015 г. (5) декабрь 2014 г. (1) ноябрь 2014 г. (1) октябрь 2014 г. (1) сентябрь 2014 г. (3) август 2014 г. (2) Июль 2014 г. (3) Июнь 2014 г. (2) Май 2014 г. (2) Апрель 2014 г. (2) Март 2014 г. (6) Февраль 2014 г. (1) Январь 2014 г. (3) Декабрь 2013 г. (3) Ноябрь 2013 г. (1) Октябрь 2013 г. (4) Сентябрь 2013 г. (4) Август 2013 г. (3) Июль 2013 г. (6) Июнь 2013 г. (4) Май 2013 г. (4) Апрель 2013 г. (1) Март 2013 г. (2) Февраль 2013 г. (3) Январь 2013 г. (3) Декабрь 2012 г. (5) Ноябрь 2012 г. (5) Октябрь 2012 г. (1) Сентябрь 2012 г. (1) Июль 2012 г. (4) Июнь 2012 г. (4) Май 2012 г. (5) Апрель 2012 г. (4) Март 2012 г. (4) Февраль 2012 г. (6) Январь 2012 г. (4) Декабрь 2011 г. (8) Ноябрь 2011 г. (6) Октябрь 2011 г. (7) Сентябрь 2011 г. (1) Август 2011 г. (8) Июль 2011 г. (5) Июнь 2011 г. (16) Май 2011 г. (6) Апрель 2011 г. (10) Март 2011 г. (8) Февраль 2011 г. (7) Январь 2011 г. (9) декабрь 2010 (4) ноябрь 2010 (15) октябрь 2010 (12) сентябрь 2010 (17) август 2010 (18) июль 2010 (26) июнь 2010 (24) май 2010 (28) апрель 2010 (35) март 2010 (40) ) февраль 2010 г.  (13)

• Поиск по ключевому слову

  Поиск:

• Поиск по тегу

  Advanced Thermal Solutions
  поток воздуха
  САР
  азар
  CFD
  холодные тарелки
  Консалтинг
  конвекционное охлаждение
  образование
  электроника
  охлаждение электроники
  инженерия
  Вентилятор
  Характеристики вентилятора
  теплообменники
  тепловая труба
  тепловые трубы
  радиатор
  радиатор прикрепить
  дизайн радиатора
  радиаторы
  теплопередача
  Каве Азар
  ВЕЛ
  Светодиодное освещение
  жидкостное охлаждение
  максиФЛОУ
  инженер-механик
  Норман Кенель
  печатная плата
  QPedia
  qpedia тепловой журнал
  измерение температуры
  термический анализ
  тепловая характеристика
  теплопроводность
  тепловой расчет
  теплотехника
  материал теплового интерфейса
  управление температурным режимом
  тепловые исследования
  тепловое сопротивление
  подготовка
  ролики
  вебинар

Чтение кривой веера — Элдридж

Способность читать кривую веера стала умирающим навыком. С появлением программного обеспечения для выбора вентилятора выбор вентилятора стал таким же простым, как ввод необходимых входных данных, а затем предоставление программному обеспечению интерпретировать, какой вентилятор лучше всего подходит для условий эксплуатации. Но что делать, если спустя годы после установки вентилятора в систему вентиляции будут внесены изменения, которые изменят первоначальные условия эксплуатации? Именно тогда будет полезно иметь возможность читать кривую вентилятора, чтобы знать, как вентилятор будет работать в новых условиях эксплуатации.

Что такое веерная кривая?

Простое описание кривой вентилятора заключается в том, что она обеспечивает графическое представление производительности вентилятора. Большинство кривых вентилятора представляют собой зависимость объема от статического давления и объема от тормозной мощности. Как следует из названий, эти отношения не являются линейными. Подробнее об этом после того, как мы обсудим чтение кривой вентилятора.

Важно понимать, что производительность вентилятора, представленная на кривой вентилятора, уникальна для вентилятора и описывается тремя параметрами: диаметром, скоростью и углом наклона лопастей. Если какой-либо из этих трех параметров изменится, производительность вентилятора изменится, и будет другой набор кривых для соотношения объема, статического давления и тормозной мощности.

Терминология

В характеристике веера используются три ключевых термина. Горизонтальная ось кривой вентилятора показывает объем воздуха, производимого вентилятором. Большинство производителей в США измеряют объем вентилятора в кубических футах в минуту или CFM.

Вертикальная ось кривой вентилятора показывает статическое давление и тормозную мощность. Как обсуждалось в нашей статье о потерях давления в вентиляторах, большинство производителей в США включают потери скорости или динамического давления в свои кривые вентиляторов. Это означает, что статическое давление на кривой вентилятора определяется только как сумма потерь статического давления компонентов вентиляционной системы. Это измеряется в дюймах водяного столба или в. водяного столба.

Тормозная мощность или л.с. определяется как количество силы, необходимой для торможения двигателя. На кривой вентилятора это будет указывать количество лошадиных сил, необходимое вентилятору для производства определенного объема воздуха. Требуемая мощность в л.с. будет определять размер двигателя вентилятора.

Чтение веерной кривой

Теперь, когда мы рассмотрели, что такое веерная кривая и ее терминологию, давайте рассмотрим чтение веерной кривой. Наш пример вентилятора представляет собой 30-дюймовый приточный вентилятор с двигателем мощностью 2 л.с., 1750 об/мин и углом наклона лопастей 15 градусов. Он был выбран для обеспечения производительности 10 000 кубических футов в минуту при 0,5 дюйма водяного столба. Ниже приведены кривые зависимости объема от статического давления и объема от тормозной мощности вентилятора, полученные с помощью нашего программного обеспечения для выбора вентилятора. Красный кружок на кривой для нашего примера вентилятора показывает выбранную рабочую точку вентилятора в системе вентиляции. Обратите внимание, что наше программное обеспечение также создает кривые для вентиляторов с одинаковым диаметром и скоростью, но с углами наклона лопастей 10, 20, 25, 30, 35 и 40 градусов. Эти дополнительные кривые вентилятора будут полезны позже в нашем примере.

Теперь предположим, что после работы приточного вентилятора в течение определенного периода времени клиент хочет добавить секцию фильтра. Потеря статического давления в секции фильтра составляет 0,5 дюйма водяного столба. что означает, что новая общая потеря статического давления в системе вентиляции составляет 1,0 дюйм водяного столба.

Чтобы увидеть, где будет новая рабочая точка, мы начнем с определения 1,0 дюйма водяного столба. на левой оси кривой зависимости объема от статического давления. Теперь двигайтесь прямо, пока не пересечем кривую нашего приточного вентилятора. Это новая рабочая точка.

Чтобы определить расход воздуха в новой рабочей точке, двигаемся прямо вниз до пересечения с горизонтальной осью объема. При 1,0 дюйм водяного столба наш приточный вентилятор теперь будет производить только 7500 кубических футов в минуту.

Новая рабочая точка на кривой объема и тормозной мощности находится путем продолжения движения прямо вниз до пересечения с нашей кривой вентилятора. Двигаясь прямо налево, мы видим, что л.с. требуется для производства 7500 CFM на 1,0 м. В.г. меньше 2. Это означает, что покупателю не нужно будет менять двигатель вентилятора, если его устраивает воздушный поток всего 7500 кубических футов в минуту.

Но что, если заказчик хочет поддерживать поток воздуха на уровне 10 000 кубических футов в минуту? Как мы определяем, что нужно изменить на вентиляторе, чтобы сделать это? Мы переходим к кривой объема и статического давления и находим точку 10 000 CFM на оси объема. Теперь идем прямо вверх, пока не пересечемся с отметкой 1,0 дюйма водяного столба. линия. Мы видим, что наша новая рабочая точка находится на кривой для вентилятора с углом наклона лопастей 20 градусов.

Чтобы узнать, сколько л.с. требуется для 30-дюймового вентилятора с частотой вращения 1750 об/мин и углом наклона лопастей 20 градусов, находим 10 000 куб. вентилятор с углом наклона лопастей. Из новой рабочей точки мы движемся прямо влево и обнаруживаем, что пересекаем ось Bhp примерно на 2,6.

Основываясь на этом чтении кривых вентилятора, мы можем сказать клиенту, что он может поддерживать 10 000 CFM без полной замены вентилятора путем изменения угла наклона лопастей винта до 20 градусов и замены двигателя мощностью 2 л.с. на двигатель мощностью 3 л.с. .

Нелинейная зависимость

Как упоминалось выше, зависимость между объемом и статическим давлением и объемом и тормозной мощностью не является линейной. По мере увеличения статического давления в вентиляционной системе оно оказывает большее влияние на поток воздуха от вентилятора.