ВентПромТорг - Вентиляторы

Совместная работа вентиляторов

  В практике построения вентсистем зачастую используют совместную работу двух или нескольких вентиляторов, которые объединяют последовательно или параллельно. Ниже приведены основные принципы построения совместных характеристик и приведены некоторые особенности совместной работы вентиляторов.

Последовательное соединение вентиляторов.

  В ряде случаев, для увеличения производительности в сети с большим сопротивлением, вместо замены вентилятора на больший типоразмер, целесообразно установить дополнительный вентилятор. В этом случае вентилятора работают последовательно на единую сеть. Обычно последовательно включают в работу осевые вентиляторы, имеющие относительно небольшие давления. В этом случае это многоступенчатый вентилятор с одинаковыми рабочими колесами, между которыми установлены спрямляющие аппараты для раскручивания потока до осевого направления перед последующим колесом. Известны случаи последовательной работы канальных вентиляторов . Исключительно редко используют последовательную работу радиальных вентиляторов со спиральным корпусом  из-за сложности компоновки. При последовательной работе двух вентиляторов, они имеют одинаковую производительность. Чтобы получить суммарную характеристику системы из двух вентиляторов, необходимо сложить их давления (ординаты) при фиксированной производительности. Для упрощения анализа совместной работы вентиляторов, в дальнейшем не учитываем увеличения сопротивления сети при установке второго вентилятора. Аэродинамическая характеристика суммарной работы двух одинаковых вентиляторов приведена на рис.1.5. Оба вентилятора имеют производительность Q_p, рабочим режимом каждого из вентиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов - точка В, давление в которой равно сумме давлений двух вентиляторов.

Рассмотрим совместную работу двух вентиляторов, которые имеют различные аэродинамические характеристики (рис.1.6а).    Вентилятор 2 является «основным», а вентилятор 1 - «дополни-тельным», служащим для увеличения производительности «основного» вентилято-ра. Режимом совместной работы вентилято-ров является точка С. Рабочим режимом «основного» вентилятора является точка В, а «дополнительного» - точка А, при этом каждый из вентиляторов имеет производительность Q_p.  Если бы «основной» вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка Д, а производительность вентилятора -Qд. За счет установки «дополнительного» вентилятора производительность была увеличена на величину Qр-Qд. Как видно, если производительность «основного» вентилятора при работе в данной сети Qд меньше максимальной производительности «дополнительного» вентилятора Q_1макс, то установка «дополнительного» вен-тилятора приводит к увеличению производи-тельности.

Рассмотрим случай неудачного выбо-ра «дополнительного» вентилятора, максималь-ная производительность которого Q_1макс меньше производительности «основного» вентилято-ра Qд при его одиночной работе (рис.1.20в). Режимом совместной работы вентиляторов является точка С. Рабочим режимом «основного» вентилятора является точка В, а «дополнительного» - точка А, каждый из вентиляторов имеет производительность Q_p. Если бы «основной» вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка Д, а производительность вентилятора -Qд. «Дополнительный» вентилятор в этом случае работает в «турбинном» («флюгерном») режиме и является аэродинамическим сопротивлением для основного вентилятора. Это приводит к тому, что производительность основного вентилятора при установке дополнительного уменьшилась на величину Qд-Qр. Но при этом необходимо помнить, что кроме уменьшения производительности основного вентилятора, «дополнительный» вентилятор потребляет соответствующую мощность!

Рис. 1.5.  Последовательная работа двух одинаковых венти-ляторов: 1,2-характеристики «допол-нительного» и «основного» вентиля-торов, 3-характеристика совместной работы двух вентиляторов

Рис. 1.6.  Последовательная работа двух вентиляторов с различными характеристиками; 1,2-характеристики «дополнительного» и «основного» вентиляторов, 3-характеристика совместной работы двух вентиляторов

Последовательная работа вентиляторов с разной производительностью

(основной вентилятор и вентиляторы - доводчики)

 Если сеть имеет длинные ответвления или тупиковую ветвь с небольшой производительностью, то, в ряде случаев, «основной» вентилятор целесообразно подбирать на заданную суммарную производительность, но меньшее давление (без учета сопротивления ответвлений), а в ответвления последовательно устанавливать вентиляторы-доводчики. Особенностью работы вентиляторов доводчиков является то, что они имеют существенно меньшую производительность, чем «основной» вентилятор. Перед вентилятором -доводчиком рекомендуется иметь некоторый избыток давления 50….100Па,  чтобы избежать обратных токов в предыдущих воздуховыпускных устройствах. На рис. 1.7 показан пример сети с вентиляторами - доводчиками. «Основной» вентилятор 1 имеет производительность Q1 и полное давление Р_v1, равное сопротивлению первого участка ΣΔР₁ плюс избыточное давление (полное) перед первым вентилятором доводчиком P₂*. Первый вентилятор доводчик имеет производитель-ность Q₂= Q₁- Q_в1 (здесь Q_в1 – расход через первые воздуховыпуск-ные решетки).   Полное давление первого венти-лятора - доводчика равно Р_v2 = ΣΔР₂ + (Р*₃ -Р*₂ ), то есть равно потерям в сети 2  плюс разница полных давлений за и перед вентилятором -  доводчиком (в потери входит динамическое давление потока на выходе из выпускных решеток). Если вентилятор - доводчик один в системе Р*₃  = 0, то его давление  равно Р_v2 = ΣΔР₂ - Р*₂. Если подпор перед вентиляторами – доводчиками принимается одинаковым, то давление вентилятора доводчика равно потерям в сети 2, то есть Р_v2 = ΣΔР₂ .

  Характеристика первого вентилятора – доводчика приведена на рис. 1.7.  Если в системе несколько вентиляторов - доводчиков с одинаковым избыточным давлением, то рабочим режимом первого вентилятора – доводчика является точка В. Если вентилятор - доводчик установлен один, то его рабочим режимом является точка А, являющаяся точкой пересечения характеристики вентилятора и сети с учетом избыточного давления перед вентилятором. В ряде случаев, неучет избыточного давления может привести к завышению производительности вентилятора - доводчика, которое может быть компенсировано при настройке вентсистемы.

В заключение анализа последовательной работы вентиляторов необходимо обратить внимание на одно важное обстоятельство: какого бы типа ни были вентиляторы, второй вентилятор не рекомендуется ставить непосредственно за первым, поскольку на выходе вентилятора поток всегда имеет пространственную неоднородность и нестационарность на любых режимах работы. Например, поток на выходе из канального вентилятора с круглым корпусом или осевого вентилятора без спрямляющего аппарата всегда имеет некоторую остаточную закрутку; течение на выходе канального вентилятора с прямоугольным корпусом всегда имеет пространственную неравномерность, поскольку потоком занято не все выходное сечение и т.д. Для исключения влияния предыдущего на последующий вентилятор необходимо, чтобы перед ним был отрезок прямого воздуховода длиной в несколько гидравлических диаметров для сглаживания пространственной и временной неоднородности потока.

Рис. 1.7. Работа вентилятора- доводчика в сети: 1-основной вентилятор, 2, 3 - вентилятор –доводчик;  Q_{2 ,} Q₂’ – производительность вентилятора доводчика с учетом подпора  и без

Параллельная работа вентиляторов

  Параллельную установку вентиляторов используют в случаях когда: необходимо увеличить производительность в сети; необходимо иметь разную производительность, в зависимости от сезона работы; для эффективного регулирования производительности в ветвях вентсистемы и т.д.

  Чтобы получить суммарную характеристику системы из двух вентиляторов, необходимо сложить их производительности  (ординаты) при фиксированном давлении. При анализе параллельной работы вентиляторов, как и в первом случае не учитываем увеличения сопротивления сети при установке «дополнительного» вентилятора.

  Аэродинамическая характеристика двух одинаковых параллельно работающих вентиляторов приведена на рис.1.8. Рабочим режимом каждого из вентиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов - точка В. Вентиляторы имеют равные производительности Q₁ и Q₂, а суммарная производительность системы равна  их удвоенной производительности Q₁₊₂.

Рассмотрим совместную работу двух различных вентиляторов (рис. 1.9), один из которых является «основным» вентилятором, а другой - «дополнительным» вентилятором,  установленным, например, для увеличения производительности «основного». Для построения суммарной аэродинамической характеристики необходимо иметь характеристику «дополнительного» вентилятора в 4 квадранте (режим обратного течения через вентилятор). Теоретическая кривая совместной работы, полученная сложением производительностей двух вентиляторов, имеет особый начальный участок E-F, на котором максимальное давление «дополнительного» вентилятора меньше чем у основного. Существует два режима совместной параллельной работы вентиляторов, которые определяются сопротивлением сети.Рассмотрим случай, когда сопротивление сети не превышает максимальное давление «дополнительного» вентилятора (рис.1.9а). Режимом совместной работы вентиляторов является точка С, рабочим режимом «основного» вентилятора является точка В, а «дополнительного» вентилятора - точка А. Если бы «основной» вентилятор работал один, то его режимом была бы точка Д, а производительность – Qд. За счет установки «дополнительного»  вентилятора производительность при совместной работе была увеличена на величину Q₁₊₂-Qд. Такой режим характеризуется устойчивой параллельной работой двух вентиляторов.

Рассмотрим случай неудачного выбора «дополнительного» вентилятора, при котором сопротивление сети превышает его максимальное давление (рис. 1.9б). Теоретически, режимом совместной работы двух вентиляторов является точка С, совместная производительность двух вентиляторов - Q₁₊₂. Рабочим режимом «основного» вентилятора – является точка В, а рабочим режимом «дополнительного» точка А, причем через «дополнительный» вентилятор в режиме противодавления идет отрицательный расход –Q₁ (знак минус!) снижающий общую производительность системы из двух вентиляторов. Суммарная производительность системы Q₁₊₂ меньше производительности одиночно работающего «основного» вентилятора Q_д. В действительности же, и «основной» и «дополнительный» вентиляторы работают в нестационарном режиме. Через «дополнительный» вентилятор имеют место нестационарные во времени (периодические) прорывы воздуха, сопротивление сети периодически изменяется, что приводит также к неустойчивой работе и «основного» вентилятора (особенно ели он работает в области срывных режимов). При этом «дополнительный» вентилятор потребляет определенную мощность! Необходимо всячески избегать такие режимы параллельной работы вентиляторов, так как увеличенная нагрузка и ее периодические изменения могут привести к сгоранию электродвигателя «дополнительного» вентилятора. В крайнем случае, вход или выход «дополнительного» вентилятора необходимо перекрывать клапаном. При параллельной работе двух вентиляторов имеет значение, как объединены их входы и выходы и как используется скоростной напор в каналах перед и после вентиляторов.

 

Рис.1.9. Параллельная работа двух различных вентиляторов:

1-«дополнительный» вентилятор; 2-«основной» вентилятор; 3-суммарная характеристика

 

От этого может зависеть уровень неустойчивости выбранного режима. Например, если перед  вентиляторами установлен тройник с ответвлениями под прямыми углами (рис. 1.10а), то в таком тройнике, кроме потери скоростного напора, наблюдается интенсивное вихреобразование, которое может повлиять на работу вентиляторов и понизить порог устойчивой работы при параллельном соединении. В этом смысле  тройник (рис.1.10б) предпочтительнее. То же самое можно сказать и об объединяющем тройнике на выходе вентиляторов. Выше были рассмотрены режимы параллельной работы вентиляторов с монотонно падающими кривыми зависимости давления от производительности. Это характерно, например, для радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками или для ряда слабонагруженных  осевых вентиляторов. Для таких вентиляторов характерны не сильно выраженные зоны неустойчивой работы в области малых производительностей и не очень интенсивные колебания аэродинамических параметров в этих областях. Радиальные вентиляторы с барабанными колесами (с вперед загнутыми лопатками) имеют провал характеристики в зоне малых производительностей, некоторые схемы высоконагруженных осевых вентиляторов имеют разрыв характеристик с сильно развитой неустойчивостью течения. Такие режимы являются нежелательными, их следует избегать, особенно непредсказуемые последствия (по колебаниям давления и неоднозначности положения рабочей точки) могут возникнуть при параллельной работе таких вентиляторов.

Примерами неудачной параллельной работы с объединенным входом является, например, работа нескольких приточных установок различной производительности с общей «зажатой» шахтой; а неудачной работы с объединенным выходом - является работа оконного вентилятора на нагнетание в помещение с организованным притоком, но с несбалансированной вытяжкой и т.д.

Интересно рассмотреть некоторые особенности работы радиального вентилятора двустороннего всасывания, который является примером параллельной работы двух одинаковых вентиляторов с объединенным входом и выходом. Теоретически производительность вентилятора равна удвоенной производительности, каждого входа (см. рис.1.8). В действительности у вентиляторов двухстороннего всасывания, как правило, используется шкиво-ременная передача, подходящая к валу рабочего колеса со стороны одного из всасывающих отверстий. Поэтому оно загромождено концом выходом вала со шкивом и, кроме того, вращение шкива обеспечивает подкрутку потока на входе в вентилятор по вращению и эта сторона вентилятора работает хуже, чем вторая, со свободным входом потока. Таким образом, в ряде случаев, вентилятор с двусторонним входом  необходимо рассматривать как параллельную работу двух вентиляторов с разными характеристиками.

Рис. 1.10. Тройник на вхо­де/вы­ходе параллельного соеди­нения вентиляторов: а) ответвления под прямым углом; б) ответвления под острым углом.

<< Предыдущая

1 2 3 4

Следующая >>