Расчёт центробежного вентилятора

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального 
образования

«Нижегородский  государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)

 

Институт  инженерно – экологических систем и сооружений

 
 
 
 
 
Контрольная работа

Насосы, вентиляторы, компрессоры.

 

Вариант 9

 

 

 

 

 

студент гр.  

 

Преподаватель 

 

 

 
 

 

 

Нижний Новгород – 

Задача 1.

Рассчитать центробежный (радиальный) или осевой вентилятор в зависимости от полученного  коэффициента  быстроходности,  вычертить  в  масштабе  его аэродинамическую схему и параллелограмм скоростей на выходе и входе рабочего колеса.

 Исходные данные:

1. Производительность L=1,4 /с
2. Давление Р=1009 Па = 102,9 кгс/м
3. Частота вращения n=909 об/мин
4. Плотность =1,2 Д кг/м³

Величина полного и  гидравлического к.п.д. вентилятора, коэффициент давления и закручивания задается на основании существующих экспериментальных данных, приведенных в литературе [Л-5, гл.П, стр.22.. .40].

Решение:

I. Определить основные размеры колеса, диаметр входного отверстия, размер выходного отверстия, число лопаток, углы    лопатокколеса.

1) Для определения, к какому типу нагнетателей (центробежный или осевой по заданным значениям относится вентилятор, определим быстроходность (удельное число оборотов). Рассчитываем коэффициент быстроходности

                                                     

                                                  

          

- центробежный вентилятор среднего давления,

2) Определяем диаметр входа в вентилятор из условия обеспечения наименьших потерь давления в межлопаточных каналах колеса при минимальном значении относительной скорости на выходе (по ЦАГИ)

                                                  ,

где C=3,5…5 – коэффициент, полученный статистическим путем,

 

                                            ,

3) Определяем диаметр входа в колесо . По конструктивным соображениям обычно принимают равным

                                 

4) Для определения наружного диаметра колеса пользуемся усредненной формулой

Выведена формула на основании  обработки многочисленных испытаний  центробежных вентиляторов при  с постоянной шириной колес и с лопатками, выходные кромки которых загнуты вперед

                                  

5) Определим раскрытие спирали кожуха прямоугольного сечения, выпускные отверстия которые имеют форму квадрата и по площади равны входным отверстиям.

                                   

                                   

6) Ширину колеса на входе определяем исходя из следующих соображений. Если исходить из сохранения скорости на повороте потока и допустить, что площадь живого сечения потока равна цилиндрической поверхности , то получим , а так как , то .

В действительности отрыв потока на повороте неизбежен и ширину колеса принимают с запасом  , где k=2…2.5 для вентиляторов с витками загнутыми вперед.

Итак 

7) Величину раскрытия спиральных кожухов определяют на основании определенных уравнений (Л-2). Однако в практике при обработке многочисленных испытаний в среднем принимают

                                          

После подстановки зависимости получим

                                      

8) Зная раскрытие спирали кожуха «А» и принимая,что сторона конструкторского квадрата можно построить спираль.

                                        

 

 

 

9) Число лопаток колеса вентилятора определяем по формуле с последующим округлением результатов до чисел кратным 4 или 6.

                            

10) В целях уменьшения гидравлических потерь угол входа на лопатки должен превышать , т.е. .

                                     Принимаем  ;

11) При принятых условиях, центробежные вентиляторы, основные размеры которых определены при помощи вышеуказанных формул с достаточной для практики точностью удовлетворяют при угле установки лопаток на входе .

                                     Принимаем  ;

II.По определенным размерам и углам вычерчиваем в двух проекциях схему вентилятора в масштабе 1:5 с указанием величин основных размеров и углов.

 

 

 

III.Определяем скорости на входе и выходе колеса.

1) Окружная скорость на входе в колесо будет равна

                     

2) Относительная скорость на входе в колесо, как видно из диаграммы скорости составляет: .

При отсутствии закручивания на входе  и , где                               

откуда 

3) Окружная скорость на выходе из колеса составляет

                     

4) Тангенциальная скорость потока на выходе из колеса (скорость закручивания) без учета влияния конечного числа лопаток будет равна В расчетах первого приближения можно принимать .

Итак, 

Скорость закручивания с учетом конечного числа лопаток будет меньше, чем .

Принимаем 

5) Коэффициент закручивания потока на выходе из колеса

 

6) Теоретически давление лопаточного колеса должно быть равным

Находим гидравлическое К.П.Д.

                                        

Действительное давление будет

т.е. указание по заданию выполнено.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2.

Исследование совместной параллельной и последовательной работы в общую сеть двух одинаковых вентиляторов.

 

Исходные данные:

Параметры	1	2	3	4	5	6	7
	10000	14000	18000	20000	25000	36000	35000
	850	800	800	810	780	500	360
	0,6	0,69	0,75	0,77	0,79	0,74	0,6

 

Решение:

 1. По этим координатам строим графики Р - L- индивидуальную   характеристику давления одного работающего нагнетателя.

Мощность рассчитываем по формуле:

               

         

            

         

 

2.   Удваивая производительность одного нагнетателя при Р=const (т.е. по абсциссе) получаем точки для построения суммарной характеристики давления двух параллельно работающих нагнетателей -  Р -L .

Параметры	1	2	3	4	5	6	7
	20000	28000	36000	40000	50000	72000	70000
	850	800	800	810	780	500	360

 

3. Удваивая значения давления одного нагнетателя при L=const (т.е. по ординате) получаем точки для построения суммарной характеристики давления двух последовательно соединенных нагнетателей - Р -L .

Параметры	1	2	3	4	5	6	7
	10000	14000	18000	20000	25000	36000	35000
	1700	1600	1600	1620	1560	1000	720

 

4. Действительные  производительность и давление двух совместно 
   работающих нагнетателей, соединенных сетью будут зависеть от 
   свойств этой сети — сопротивления при расходе через сеть равном 
   производительности нагнетателей. Для определения этих параметров 
   воспользуемся графическим методом. Для этого необходимо построить 
   график зависимости сопротивления сети от расхода - P -L.

Известно из гидравлики, что P =k·L   где k - удельное сопротивление сети при расходе через нее равном 1, а график характеристики сети - 
квадратичная парабола. Допустим, что k=500+40*9=860. Задаваясь несколькими значениями L и подставляя их в формулу P , определяем P . 

 

 

Параметры	0,5	1	1,5	2
	9000	36000	81000	144000
	215	860	1935	3440

 

 

По полученным данным строим график P - L в том же масштабе, что и P - L , P - L . В точках, где P - L пересекает характеристики нагнетателя имеется равенство при . Эти точки называются рабочими. Координаты этих точек выписываем в таблицу.

 

 

Соединение	Кол-во	L,   м /ч	P,    Па	N, кВт	,   %
Параллельное	Совместное	33488	800	6,78	0,77
	Каждый	21667	800
	Индивидуальное	28704	668	6,82	0,75
Последовательное	Совместное	36000	860	0,58	0,77
	Каждый	36000	500
	Индивидуальное	33488	564	6,75	0,74

 

 

 

 

ВОПРОСЫ:

1.Исторический обзор развития  гидравлических машин и науки  о них, значение их в народном  хозяйстве.

 

Бурное развитие капиталистического производства в XVIII—-XIX вв. и особенно изобретение паровой машины стимулировали' необходимость решения ряда задач теоретической и практической (основанной на эксперименте) гидравлики, крупнейшие ученые — математики и механики — Эйлер, Бернулли, Лагранж установили основные законы гидромеханики. Однако эти законы не могли широко использоваться в практических решениях. Поэтому право ца существование завоевала отвечающая нуждам производства прикладная гидравлика, блестяще развитая Ломоносовым, Дарси, Шези и другими учеными и инженерами. В это же время были созданы первые конструкции поршневых насосов, воздуходувных машин, а также первые холодильные установки.