Мощность дутьевого вентилятора формула



Выбор дутьевых вентиляторов

Дутьевой вентилятор подает холодный воздух в воздухоподогреватель , забирая его из верхней части котельной.

Принимаем, согласно [1] температуру холодного воздуха Производительность вентилятора определяется расходом воздуха, необходимым для горения топлива с учетом коэффициента избытка воздуха в топке и присосов по тракту котла [1]:

Расчетная производительность вентилятора принимается с коэффициентом запаса [1]. Кроме того, вводится поправка на барометрическое давление. Принимаем , число вентиляторов z=4. Расчетная производительность одной машины:

Напор дутьевого вентилятора зависит от сопротивления воздушного тракта. Суммарное сопротивление тракта по [1]: . Расчетное значение напора принимается с коэффициентом запаса [1].

По найденным расчетным значениям производительности и напора определяем типоразмер дутьевого вентилятора. По[2] выбираем тип дутьевого вентилятора – ВДН-32Б.

Технические характеристики дутьевого вентилятора:

Подача V=475/385 тыс.м³/ч

Полное давление p=6100/4000 Па

Температура газа t=30°C

Частота вращения n=730/590 об/мин

Мощность на валу дутьевого вентилятора определяется по формуле:

Мощность привода берется с коэффициентом запаса , необходимым для преодоления инерции при пуске вентилятора.

Выбор дымососов.

Производительность дымососа определяется объемными расходами газов, уходящих из котла и воздуха, присасываемого в тракт после котла в золоулавителях и газоходах. С учетом температуры газов перед дымососом, объемная производительность машины по [1]

Объем уходящих газов равен сумме теоретического объема газов и объема присосов воздуха по тракту котла

Объем присосов за пределами котла

Определим температуру газов перед дымососом.

Т.к. величина суммарных присосов =0,13 ≥0,1 ,то температура газов перед дымососом определяется по формуле смешения:

Тогда производительность дымососа:

Принимаю по [1] число дымососов, равное числу дутьевых вентиляторов, z=4. Тогда расчетная производительность дымососа, с учетом коэффициента запаса β1=1,1 (по [1]):

Напор дымососа принимаем по [1] —

С учетом коэффициента запаса β2=1,2 расчетный напор дымососа:

По оцененным выше производительности и напору по [2] выбираем дымосос ДОД-43.

Технические характеристики дымососа:

Подача V=1335/1520 тыс.м³/ч

Полное давление Р=3500/4500 Па

Частота вращения n=370 об/мин

Значение КПД при работе с расчетной производительностью:

Мощность на валу дымососа

Мощность привода берется с запасом β3=1,05

Выбор насосов.

Насосы тепловых электростанций, как и другие типы машин, служащие для перемещения среды и сообщения ей энергии, характеризуются параметрами:

— объемной производительностью Q, м³/с

— давлением на стороне нагнетания рн, Па

— плотностью перемещаемой среды r, кг/м³

Выбор питательных насосов.

На блоке 520 МВт устанавливают по 2 насоса с турбоприводом на 50% подачи каждый. Для блочной электростанции производительность насосов определяется максимальным расходом питательной воды на котел с запасом не менее 5%.

В этом случае объемная производительность такова [1]:

Давление нагнетания питательных насосов определяется в соответствии с рекомендациями [1]. Для прямоточного котла:

— давление пара на выходе из котла, значение взято из расчета тепловой схемы

— суммарное гидравлическое сопротивление [1], учитывающее гидравлическое сопротивление прямоточного котла, сопротивление регулирующего клапана питания котла, сопротивление группы ПВД и трубопроводов питательного тракта.

Значение геодезического напора оцениваем по литературе [1].

— высота подъема воды от оси насоса до верхнего коллектора испарительного контура котла

ρ=840,087 м³/кг – средняя плотность воды принятое по средним параметрам давления и температуры воды в нагнетательном тракте

Давление на всосе питательного насоса должно удовлетворять условию недопущения вскипания воды при попадании ее на быстровращающиеся лопасти колеса насоса (условие обеспечения бескавитационной работы). Так как в данной схеме предусмотрена установка быстроходных насосов, то для обеспечения бескавитационной работы недостаточно подъема деаэратора на высоту 22-25 м. Для создания давления на всосе питательного насоса устанавливают предвключенные бустерные насосы. Для энергоблока 520 МВт бустерный насос является встроенным в главный питательный насос, имея с ним общий привод от турбины через понижающий редуктор. С учетом рекомендаций [1], давление на всосе: рв=0,68 МПа.

Мощность, потребляемая насосом:

По найденным характеристикам и учитывая, что необходимо установить 2 ПН на 50% подачи каждый, по [2] выбираем 2 питательных насоса типа ПН-950-350 с параметрами:

Частота вращения – 4600

Тип и мощность привода – ОК-18ПУ. Завод-изготовитель ПО ‘Пролетарский завод’, г. Санкт – Петербург.

Выбор конденсатных насосов.

Конденсатные насосы представляют особую группу энергетических насосов, работающих с минимальным кавитационным запасом. Они обладают более низкой экономичностью, большей металлоемкостью и более высокой стоимость по сравнению с другими насосами на аналогичные подачи и напоры. Поэтому, по возможности, число насосов должно быть минимальным.

Для блока с прямоточным котлом примем двухподъемную схему установки конденсатных насосов. При такой схеме КН разделяют на 2 ступени.

Рис.3.8.2. Принципиальная схема расположения конденсатных насосов.

3.8.2а. Выбор конденсатных насосов I ступени.

Общая подача насосов, принятая по расчету тепловой схемы — Dкн=253,46 кг/с ( с учетом добавочной воды)

Объемная производительность конденсатных насосовI ступени(подача):

∆Рбоу=0,6 МПа — гидравлическое сопротивление БОУ [1]

∆Ртр=0,1 МПа — сопротивление участка трубопроводов от КНI до БОУ [1]

∆Рпод=0,15 МПа – величина давления необходимого подпора на входе в КНII

Давление перед КНI должно быть достаточным для предотвращения кавитации

Рк=0,0033 МПа давление пара в конденсаторе, взятое из расчета тепловой схемы

∆Р =0,03 МПа необходимый напор для предотвращения кавитации [1]

Напор конденсатных насосов:

Мощность, потребляемая насосом:

Напор, выраженный в метрах столба, перемещаемой жидкости

По найденным характеристикам выбираем 3 насоса по 50% производительности каждый (2 рабочих и 1 резервный) типа КсВ500-85

Источник

Выбор дутьевого вентилятора

Аэродинамическое сопротивление воздушного тракта котлоагрегата примерно равно:

Напор, развиваемый вентилятором, равен:

(Па) = 264,7 (мм вод. ст.)

Используя производительность дутьевого вентилятора:

и напор Нв = 264,7 (мм вод. ст.),

создаваемый им, по сводному графику характеристик выбираем вентилятор. Выбираем дутьевой вентилятор ВДН-19 с частотой вращения 740 об/мин.

В таблице конструктивных характеристик вентилятора находим размеры входного и выходного отверстий вентилятора: d = 1900 мм; а = 1235 мм; b = 670 мм.

После выбора вентилятора рассчитываем потери давления на участках 1-2 и 2-2′. Пересчитав потери давления, находим истинное значение напора, который должен создавать вентилятор.

Пересчет участка 1–2

Размеры входного отверстия кармана:

Трубопровод участка 1–2 присоединяется к карману с помощью диффузора (1120х1250мм → 1748×3420 мм).

Коэффициент местного сопротивления пирамидального диффузора определяется в зависимости от большего угла раскрытия диффузора и от отношения меньшего сечения к большему. Больший угол раскрытия будет при увеличении стороны трубопровода размером 1250 мм до стороны кармана размером 3420 мм.

Угол раскрытия α = 2arctg 0,543 = 57°. По углу α находим φр=1,65.

Отношение меньшего сечения к большему равно:

Потери давления в диффузоре равны:

Потери давления во всасывающем кармане рассчитываются по скорости потока воздуха в кармане:

Коэффициент местных сопротивлений в кармане равен 0,1.

Потери давления от местных сопротивлений на участке составляют:

Суммарные потери на участке 1–2:

2.12. Пересчет участка 2–2′

Труба соединяется с выходом вентилятора посредством резкого расширения (630×1105 мм → 1120×1250 мм).

Коэффициент местного сопротивления при резком расширении трубы определяется в зависимости от отношения площади меньшего сечения к большему:

Тогда коэффициент местного сопротивления резкого расширения ξвых = 0,3.

Потеря давления ΔР, Па, от местного сопротивления после вентилятора определяется по формуле:

где W — скорость воздуха на выходе из вентилятора.

Скорость воздуха на выходе из вентилятора

Потеридавления от местных сопротивлений на участке составляют:

Суммарные потери на участке с учетом потерь в воздухоподогревателе:

Пересчитав потери давления на участках 1–2 и 2–2′, получаем истинное значение потерь давления по воздушному тракту. Объединим полученные результаты при расчёте потерь давления на всех участках в таблицу:

Номер участка Vв, м 3 /ч l, м a´b, мм dэ, м W, м/с x DRтр, Па DRм.с, Па DR, Па
1-2 70683,4 1120´1250 1,18 14,02 0,4 19,41 45,8 65,21
2-2’ 70683,4 4 1120´1250 1,18 14.02 0,43 29,11 49,24 391,49
2’-3 120301,7 1 1250´1800 1,48 14,85 1,1 13,68 74,712 88,392
3-4 1’ 60150,85 4,5 1 900´1250 1,05 14,85 1,07 5,82 72,674 78,49
2’ 30075,43 5,5 630´900 0,74 14,734 9,94 9,94
4-5 30075,43 1 630´900 0,74 14,734 0,77 9,04 51,48 60,52
30075,43 1 630´900 0,74 14,734 0,5 9,04 33,43 42,47

Потери давления по всему воздушному тракту составляют:

(Па) = 289,2 (мм вод. ст.)

Используя производительность дутьевого вентилятора:

создаваемый им, по графику аэродинамических характеристик дутьевого вентилятор ВДН–19 с частотой вращения 740 об/мин находим значение КПД вентилятора: η = 0,75.

Затрачиваемая вентилятором мощность Nв, кВт, рассчитывается по формуле:

Источник

Дутьевое устройство котлов

где 1,1 — значение коэффициента, учитывающего утечку воздуха через неплотности воздуховодов: αт — значение коэффициента избытка воздуха в топке; Вр — максимальный расход топлива в кг/ч; V — количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива при 0° и 760 мм рт. ст., в мг/кг; b — барометрическое давление в мм рт. ст. в районе расположения котельной; тв — температура подаваемого воздуха в град.

Значение отношения мало, поэтому поправка на барометрическое давление в большинстве случаев несущественная. Дутьевые устройства выбирают по их производительности и создаваемому ими полному давлению. Полное давление, создаваемое дутьевым вентилятором, слагается из давления при выходе из воздухоподводящего устройства (динамического давления) и суммы сопротивлений установки, складывающихся из местных сопротивлений и сопротивлений трения в воздуховодах, зольнике и решетке со слоем топлива (статического давления), а также в форсунке или горелке.

Бели устанавливают воздухоподогреватель, то учитывают и его сопротивление. При подборе вентиляторов полное давление рекомендуется увеличивать на 10%. Дутьевые вентиляторы устанавливают индивидуальные (по агрегатному принципу) и групповые. Групповые дутьевые вентиляторы устанавливают в котельных, оборудованных котлами с расчетной производительностью не свыше 1,5-2 т/ч. По агрегатному принципу при сжигании под котлами твердого топлива обычно на один котел устанавливают одни дутьевой вентилятор, при сжигании газа или мазута число дутьевых вентиляторов не нормируют, а для котлов повышенной мощности принимают по числу горелок.

Читайте также:  Электровентилятор системы охлаждения двигателя Ваз 2106 Жигули

При групповой установке предусматривают два дутьевых вентилятора, причем в отопительно-производственных котельных каждый из них рассчитывают на 60%-ную нагрузку от максимальной, а в производственных котельных на 100 %-ную нагрузку.

В котельных с воздухоподогревателями дутьевые вентиляторы устанавливают перед ними по ходу движения воздуха. Определив производительность и полное расчетное давление, по соответствующим каталогам выбирают необходимые номера вентиляторов, учитывая их значения коэффициентов полезного действия и число оборотов. В качестве дутьевых устройств устанавливают, как правило, центробежные вентиляторы среднего давления.

Требуемую мощность на валу вентилятора определяют по формуле:

Nв = 1,1 Vв Нп/3600/102 (V.2)

Vв — производительность вентилятора м 2 /ч; Нп — полное расчетное давление вентилятора в мм вод. ст.

Котельный завод Энергия-СПБ производит различные модели дутьевых устройств котлов:

Транспортирование дымососов и вентиляторов, а так же котельно-вспомогательного оборудования осуществляется автотранспортом, ж/д полувагонами и речным транспортом. Котельный завод поставляет продукцию во все регионы России и Казахстана.

Источник

Вентиляторы. Турбовентиляторы. Расчет и подбор вентиляторов

Компания в России Интех ГмбХ / LLC Intech GmbH на рынке инжиниринговых услуг с 1997 года, официальный дистрибьютор различных производителей промышленного оборудования, предлагает Вашему вниманию вентиляторы (радиальные вентиляторы с двигателем,вытяжные и нагнетательные вентиляторы, турбовентиляторы и др.).

Для решения задачи перемещения воздушно-газовых смесей в промышленности применяют различные газодувные машины. Условно их можно разделить на две группы по степени повышения давления перемещаемой среды. К первой группе относят машины способные незначительно повышать давление – вентиляторы, газодувки. Во вторую группу относят машины способные создавать высокие значения давления перемещаемой среды – компрессоры.

Рассмотрим подробнее машины служащие для перемещения воздушно-газовых смесей на примере вентиляторов.

Общее описание

Вентиляторами называются машины, предназначенные для перемещения различных воздушно-газовых смесей с увеличением степени их давления до максимального значения 12-15 кПа. Отличительными чертами вентиляторов являются простая одноступенчатая конструкция и работа с малыми окружными скоростями вращения вала. Вентиляторы состоят из корпуса, рабочего колеса с лопатками, установленного на вал внутри корпуса, и привода. В качестве привода вентиляторов используют электродвигатели.

Широкое применение вентиляторы нашли как в быту, так и в промышленности. К промышленным вентиляторам предъявляются определенные требования ввиду более жестких условий эксплуатации. Помимо соответствия параметрам проводимого технологического процесса промышленные вентиляторы должны соответствовать высоким требованиям надежности конструкции и безопасности.

Вентиляторы применяют для транспортирования различных воздушно-газовых смесей, которые могут отличаться критическими температурами, абразивными свойствами, содержанием пыли и влаги. Поэтому существенным критерием при изготовлении вентиляторов является правильный выбор материального исполнения.

Принцип действия вентилятора

В общих чертах принцип работы вентиляторов можно описать следующим образом:

Работа вентилятора заключается в том, что перемещаемая рабочая среда, с начальной величиной давления и скоростью потока, проходит через входное отверстие и попадает на рабочее колесо, установленное внутри корпуса. Рабочее колесо вентилятора зафиксировано на валу с помощью ступицы. Оно приводится в движение от привода. Во время вращения рабочего колеса перед ним создается разряжение, за счет которого происходит всасывание воздушно-газовой смеси. Далее перемещаемая среда проходит по рабочему колесу, которое сообщает ей энергию от привода, и подается через выходное отверстие. На выходе из вентилятора рабочая среда получает приращение давления и скорости потока за счет энергии переданной рабочим колесом.

Технические характеристики. Производительность, напор, мощность

Машины, используемые в промышленных целях для перемещения различных жидкостей и воздушно-газовых смесей, схожи по конструкции. Поэтому имеют идентичные основные технические параметры работы.

В зависимости от области применения и эксплуатационных условий производят широкий спектр вентиляционных машин, выбор которых заключается в определении основных технических параметров таких как:

1. Производительность Q – определяет количество воздушно-газовой смеси перемещаемое в единицу времени. Производительность вентиляторов может варьироваться от 1 до 1 000 000 м 3 /с. Рассчитывается следующим образом:

где:
V – объем перемещаемого потока рабочей среды [м 3 ];
t – время.

2. Напор – представляет собой количество энергии, переданное перемещаемой воздушно-газовой среде при ее прохождении через вентилятор. Напор вентилятора принято выражать через единицы давления. Полное давление, создаваемое вентилятором, складывается из статической и динамической составляющих:

где:
Рп – полное давление [Па];
Рст – статическое давление [Па];
Рдин – динамическое давление (Рдин = ρω 2 /2) [Па];
ω – средняя скорость рабочей среды [м/с];
ρ – плотность рабочей среды [кг/м 3 ].

3. Мощность характеризует количество энергии, которая требуется для перемещения рабочей среды. Разделяют на подводимую и полезную. Подводимая мощность это энергия, передаваемая от привода к вентилятору, а полезная мощность отображает реальное значение энергии, расходуемое на перемещение рабочей среды. Значение подводимой мощности больше чем полезной это объясняется различными потерями при передаче энергии.

Мощность вентилятора определяется из следующего выражения:

где:
Q – производительность вентилятора [м 3 /с];
Р – давление создаваемое вентилятором [Па];
ŋ – КПД вентилятора.

4. Наряду с вышеперечисленными основными технологическими параметрами вентиляторов немаловажную роль имеют следующие второстепенные показатели: климатическое исполнение, уровень допустимого шума при эксплуатации, габаритные размеры, коррозионная стойкость и другие. Данные характеристики оказывают весомый вклад при выборе вентиляторов.

Типы, классификация промышленных вентиляторов

Общая классификация вентиляторов проводится по направлению движения потока перемещаемой рабочей среды. В соответствии с ним существуюет два основных типа вентиляторов, применяемых для промышленных целей:

  • осевые;
  • радиальные (центробежные).

В осевых вентиляторах, как следует из названия, поток рабочей среды движется вдоль осевой линии или вала вентилятора.

В радиальных вентиляторах рабочая среда движется по лопаткам от центра рабочего колеса к краю, за счет центробежной силы возникающей при вращении, затем по спиральному корпусы выходит через нагнетательный патрубок.

Радиальные вентиляторы

Радиальные вентиляторы прочны, способны генерировать относительно высокие давления с высокой эффективностью и подходят для эксплуатации в жестких условиях.

Радиальные вентиляторы представляют собой агрегат, состоящий из спирального корпуса, вала, рабочего колеса с лопатками и привода. Вентилятора устанавливаются на несущей раме (станине).

Спиральный корпус вентилятора чаще всего изготавливается из листов стали, которые соединены сваркой или клепками. При работе в области высокого давления корпус вентилятора отливается целиком. Для придания жесткости спиральный корпус вентилятора, изготовленный из листов стали, дополнительно усиливают поперечными полосами или оребрением. С целью уменьшения уровня шума возникающего при работе вентилятора корпус закрывают специальными шумопоглащающими панелями или заключается в короб.

Главным рабочим органом радиальных вентиляторов является рабочее колесо, в результате вращения которого и происходит перемещение рабочей среды. Обычно оно состоит из заднего и переднего дисков, ступицы и лопаток. В зависимости от условий эксплуатации существует несколько модификаций рабочего колеса:

  • бездисковые – используются для транспорта сред с содержанием твердых включений;
  • однодисковые – преимущественно служат для перемещения рабочих сред с содержанием твердых примесей;
  • двухдисковые (барабанные, кольцевые, с коническим передним диском) – применяются для перемещения чистых рабочих сред в широком диапазоне создаваемых давлений;
  • трехдисковые – используются в вентиляторах с двухсторонним всасыванием.

Ступицы необходимы для крепления рабочего колеса на вал. Их отливают или вытачивают из заготовок.

Неотъемлемой частью рабочего колеса являются лопатки. Они крепятся к диску и ступице. Методы крепления лопаток напрямую зависят от требуемой прочности и жесткости конструкции, а также экономической целесообразности. Наиболее надежным способом крепления является сварка, ее применение выгодно при одинаковом сроке службы всех компонентов рабочего колеса. В случае, когда из за условий эксплуатации лопатки изнашиваются быстрее дисков, применяют соединение клепками или на шипах. От формы лопаток зависят эффективность и рабочие характеристики вентилятора.

Типы лопаток устанавливаемых на рабочее колесо:

  • изогнутые вперед;
  • радиальные;
  • радиальные загнутые вперед;
  • плоские наклоненные назад;
  • изогнутые назад;
  • изогнутые назад аэродинамического профиля.

Важным фактором, влияющим на эффективность работы вентилятора, является зазор между рабочим колесом и входным патрубком. Он не должен превышать 1% от диаметра рабочего колеса.

Привод вентилятора может быть реализован следующим образом:

  • прямым соединением рабочего колеса с электродвигателем;
  • соединение через гибкую муфту;
  • соединение клиноременной передачей.

Для радиальных вентиляторов используют несколько композиционных схем крепления рабочего колеса и соединения с приводом.

В случае вентиляторов с большими размерами рабочих колес рекомендуется соединение с помощью муфт или ременной передачи. Наибольшее распространение получило консольное соединение вала рабочего колеса с приводом, т.е. соединение вала рабочего колеса установленного в опорный подшипниковый узел, который вынесен за корпус вентилятора. К положительным сторонам данной схемы относят отсутствие механических потерь при передаче и возможность установки на небольшой площади, а отрицательной стороной является ограничение по размеру рабочего колеса. Установка вала рабочего колеса между двумя опорными подшипниками считается более надежной и способна обеспечить стабильный режим работы вентилятора. Недостатком данной схемы является трудность монтажа вентилятора на воздуховод ввиду усложнения конструкции. Для вентиляторов двухстороннего всасывания консольное соединение с приводом не применяется.

Классификация радиальных вентиляторов

Основная классификация радиальных вентиляторов заключается в разделении по следующим эксплуатационным и конструктивным признакам:

  • низкого давления (до 1000 Па);
  • среднего давления (от 1000 до 3000 Па);
  • высокого давления (свыше 3000 Па).

Количеству сторон всасывания:

  • односторонние;
  • двухсторонние.

Направлению вращения рабочего колеса (со стороны привода):

  • правого вращения – движение рабочего колеса по часовой стрелке;
  • левого вращения – движение рабочего колеса против часовой стрелки;

Положение выходного патрубка:

Выходной патрубок вентилятора общего назначения может быть установлен в семи положениях, каждое смещено на 45 градусов относительно предыдущего. Положение, предусматривающее установку выходного патрубка, под углом 225 градусов не производится, ввиду сложности реализации присоединения к трубопроводу.

Пространственная ориентация выходного патрубка вентиляторов специального назначения может принимать положения через каждые 15 градусов в интервале от 0 до 345 градусов (для мельничных вентиляторов) и от 0 до 255 градусов (для дутьевых вентиляторов).

Читайте также:  Вентилятор напольный лучший производитель

В зависимости от характеристик перемещаемой среды радиальные вентиляторы разделяют на следующие категории по назначению:

  • общего;
  • специального.

Вентиляторы общего назначения применяются для перемещения неагрессивных воздушно-газовых смесей, без содержания твердых включений и пыли, с температурой не превышающей 200 о С. К таким относятся вентиляторы, применяемые для осуществления приточно-вытяжной вентиляции (крышные).

Также для осуществления промышленных целей производят большое количество вентиляторов специального назначения. Они используются для перемещения различных воздушно-газовых сред отличающихся высокими рабочими температурами, абразивными и коррозионными свойствами, содержанием твердых примесей, высокой степенью взрывоопасности и т.д. К данному классу можно отнести следующие вентиляторы:

  • коррозионностойкие;
  • пылевые;
  • взрывозащищенные;
  • дутьевые;
  • шахтные;
  • мельничные.

Для каждого из типов вентиляторов подбирается материальное исполнение, отвечающее эксплуатационным условиям и способное обеспечить надежную, безаварийную работу в штатном режиме.

Так для проточной части вентиляторов коррозионностойкого исполнения применяют нержавеющие стали, титан и его сплавы, большое распространение получили различные полимерные материалы.

Из-за высокого содержания твердых включений в перемещаемой среде детали и узлы пылевых вентиляторов отличаются высокой надежностью. Поэтому их изготавливают из материалов стойких к абразивному воздействию.

Взрывозащищенные вентиляторы изготавливают из мягких материалов (алюминий и его сплавы) во избежание образования искр при соударении или трении подвижных частей.

Специфика работы дутьевых вентиляторов заключается в перемещении воздушно-газовых

смесей с высокими температурами, поэтому для них применяют различные жаростойкие стали.

Осевые вентиляторы

Конструкция осевых вентиляторов характеризуется простотой и малыми габаритными размерами. Их часто использую там, где не возможно применение радиальных вентиляторов, ввиду ограниченного пространства установки. Осевые вентиляторы состоят из цилиндрического корпуса, рабочего колеса с лопатками и привода.

Корпус осевого вентилятора выполнен в виде цилиндра. Внутренний диаметр корпуса подбирается таким образом, чтобы обеспечить свободное вращение рабочего колеса. При этом максимальное расстояние между корпусом и лопатками рабочего колеса не должен превышать 1,5 % длины лопатки. Для улучшения аэродинамических свойств и уменьшения гидравлических потерь в конструкцию вентилятора вносят изменения, устанавливая следующие дополнительные элементы: коллектор на входном патрубке, входной и выходной обтекатель на ступице рабочего колеса, и диффузор на выходе.

Рабочее колесо осевого вентилятора состоит из лопастей и ступицы. Крепление лопаток к ступице идентично креплению, используемому в рабочем колесе радиального вентилятора. Количество лопастей варьируется от 2 до 16. При изготовлении рабочего колеса осевого вентилятора применяют сварку, литье или штамповку.

Лопасти рабочего колеса устанавливаются под разным углом по отношению к плоскости вращения, что позволяет эффективно регулировать процесс подачи воздушно-газовых смесей. В осевых вентиляторах возможно изменение направления потока рабочей среды за счет изменения направления вращения рабочего колеса. Это осуществимо с помощью применения реверсивных рабочих колес, с изменяемым углом наклона лопаток, или нереверсивных, просто перевернув их. Конструкция осевых вентиляторов позволяет быстро произвести установку.

Привод осевых вентиляторов осуществляется через прямое соединение с валом двигателя, муфту или с помощью ременной передачи. В качестве привода преимущественно используют электродвигатели. На выбор схемы соединения с приводом влияют эксплуатационные условия и характеристики перемещаемой среды. Для чистых, не агрессивных сред характерна установка электродвигателя в потоке рабочей среды. В случае высокого содержания влаги или твердых включений принято выносить привод из потока рабочей среды.

Классификация осевых вентиляторов

Выделяют три основных типа осевых вентиляторов:

  • лопастного типа;
  • лопастного типа в цилиндрическом корпусе;
  • с направляющими лопатками.

Лопастной тип – простейший вариант осевого вентилятора. Представляет собой рабочее колесо без корпуса, установленное на вал электродвигателя. Данный тип вентилятора обычно работает на низких частотах вращения и умеренных температурах. Отличаются высокой производительностью и низкими значениями создаваемого давления. Лопастные вентиляторы часто используются в помещениях в качестве вытяжных вентиляторов. Для наружного применения включаются в системы воздушного охлаждения и градирен. КПД этого типа примерно 50% или менее.

Второй тип вентиляторов имеет лопастное рабочее колесо заключенное внутрь цилиндрического корпуса. Частота вращения рабочего колеса выше, чем у лопастного типа, что позволяет развивать более высокие значения давления на выходе 250 — 400 Па. Значение КПД достигает 65%.

Осевые вентиляторы с направляющими лопатками имеют схожую конструкцию с предыдущим типом, но с дополнительной установкой направляющих лопаток на входном отверстии. Это решение повышает эффективность за счет направления и выпрямления потока рабочей среды. В результате, они способны развивать довольно высокое давление на выходе до 500 Па. Данный тип соответствует высоким стандартам энергоэффективности.

Область применения

Вентиляторы являются одними из наиболее распространенных типов машин применяемых во многих областях промышленности и быту. Их назначением является перемещение воздушно-газовых смесей, которое в основном используется для осуществления приточно-вытяжной вентиляции. Но помимо вентиляции существует множество областей и процессов, в которых они могут быть использованы, например:

  • химическая промышленность (осушка, подача технологических газов);
  • металлургическая промышленность;
  • системы охлаждения;
  • машино- и судостроение (испытания на аэродинамических стендах);
  • сельское хозяйство;
  • энергетика;
  • строительство;
  • системы аспирации;
  • пневмотранспорт.

Сравнение радиальных и осевых вентиляторов

В основу работы осевого и радиального вентиляторов положены различные принципы действия. В осевом вентиляторе, поток рабочей среды движется от входного к выходному патрубку вдоль оси вала, а в радиальном поток от входного патрубка движется вдоль оси вала и затем, изменяя направление, движется к выходному патрубку перпендикулярно оси.

Радиальные вентиляторы наиболее широко применимы в промышленных процессах ввиду большого количества модификаций и областей применения. Они способны работать в обширном диапазоне производительностей и создаваемых давлений. Однако конструкция радиального вентилятора более громоздка и требует большой площади для установки.

Осевые вентиляторы отличаются простотой конструкции, малыми габаритными размерами, а также экономичностью и способностью обеспечить перемещение больших объемов рабочей среды на небольшие расстояния. Довольно часто привод осевых вентиляторов располагается внутри корпуса, что накладывает ограничения на рабочую среду по содержанию пыли и допустимой температуре. Скорость вращения рабочего колеса осевых вентиляторов выше, чем у радиальных вентиляторов. Эта особенность делает их более шумными.

Источник

Расчет и выбор дутьевого вентилятора

Дутьевой вентилятор предназначен для подачи холодного воздуха из атмосферы в топку парового котла. Расчетным для выбора вентилятора принимается режим работы турбины при заданных начальных и конечных параметрах пара при его расходе .

Величина максимального гидравлического сопротивления воздушного тракта с учетом 15 % — го запаса по напору может быть принята постоянной для всех вариантов и равной кПа. Расчетный напор вентилятора принимается не ниже этой величины, но при существенном превышении напором этой величины возникнут дополнительные потери от дросселирования шиберными заслонками, чего следует избегать.

Расчетная температура воздуха, подаваемого в топку, при выборе дутьевых вентиляторов принимается равной о С. Поэтому объемный расход воздуха, который первоначально рассчитывается для нормальных физических условий (0 о С и 101,3 кПа), пересчитывается для о С. Для газовых котлов принимается коэффициент избытка воздуха, подаваемого в топку, . Здесь — объемный расход, действительно подаваемый в топку; — объемный расход воздуха, теоретически необходимый для полного сгорания топлива.

При сжигании газообразного топлива расчет объема воздуха ведется на 1 м 3 полностью сгоревшего топлива.

Выбираем в качестве топлива природный газ Ямбургского месторождения, имеющего удельную теплоту сгорания МДж/м 3 , и объемный состав сухого газа, в % (процентную концентрацию в теории горения принято обозначать просто формульным символом соответствующего вещества или элемента):

Объемный расход воздуха для полного сгорания 1 м 3 газа подсчитывается по формуле

где — количество атомов углерода и водорода в молекуле соответственно.

Поскольку содержание и в газе равно нулю, то

Отношение удельных объемов сухого воздуха при 30 о С и при 0 о С составляет

Поэтому расчетный объемный расход воздуха при 30 о С составит

С учетом коэффициента избытка воздуха при сжигании 1 м 3 газа объемный расход воздуха, подаваемого в топку, составит

Расчетный расход топлива для котельного агрегата определяется для заданного расхода свежего пара .

Расход теплоты на турбоустановку без промежуточного перегрева пара составляет

Учитывая, что в данном случае , получили

При расчетах можно принять , то есть не учитывать повышение энтальпии воды питательным насосом. Задавшись к.п.д. транспорта теплоты , определяем расход теплоты котельной установкой

Расход теплоты топлива рассчитываем, принимая к.п.д. котлоагрегата (брутто)

Расход природного газа в котел составляет

причем подставляется в кДж/м 3 .

Объемный расход воздуха в котел при 30 о С, необходимый для сжигания данного количества природного газа, равен

Расчетная (минимально-необходимая) подача воздуха дутьевым вентилятором определяется с учетом 10-процентного запаса по его производительности:

На котел устанавливается, как правило, один дутьевой вентилятор центробежного типа одноступенчатый с загнутыми назад лопатками типа ВДН. Основные характеристики таких вентиляторов приведены в таблице 3.

Основные характеристики дутьевых вентиляторов

для подачи воздуха в топку котлов [4]

Типоразмер , тыс. м 3 /ч (м 3 /с) , кПа , кВт , об/мин , %
ВДН-28-IIу 430 (119,4) 5,0
ВДН-26-IIу 350 (97,2) 4,6
ВДН-24-IIу 275 (76,4) 4,0
ВДН-22-IIу 210 (58,3) 3,3
ВДН-20 215 (59,7) 4,7
ВДН-18 152 (42,2) 3,9
ВДН-17 109,5 (30,42) 9,9
ВДН-15 75 (20,83) 7,7
ВДН-12,5 40 (11,11) 5,4
ВДН-11,2 28,7 (7,97) 4,3
ВДН-10 20,4 (5,667) 3,5
ВДН-9 15 (4,167) 2,8
ВДН-8 10,5 (2,917) 2,2

— номинальная мощность электродвигателя;

— частота вращения ротора;

— максимальный к.п.д. вентилятора.

Мощность привода вентилятора при работе на заданную нагрузку определяется при допущении, что к.п.д. вентилятора равен при расчетном напоре кПа, причем необходимо, чтобы выполнялось условие .

При этом подставляется в м 3 /с, а — в кПа.

Выбор насоса для сети

Насос и сеть (трубопровод) представляют собой единую систему. Поэтому при работе насоса на сеть должно выполняться условие материального баланса, т.е. подача насоса должна равняться расходу в сети , а также условие энергетического баланса, т.е. напор, развиваемый насосом , должен равняться напору, расходуемому в сети [5, 6, 9].

Читайте также:  Управление направлением вращения вентиляторов

Разность удельных энергий на выходе и входе жидкости в насос, равная его напору Н, расходуется на преодоление разности высот , преодоления разности давлений в напорном и приемном резервуарах, приведенных к напору , а также для преодоления потерь напора во всасывающей и напорной линиях.

Статический напор не зависит от расхода в сети, а гидравлические потери напора в сети приближенно пропорциональны квадрату расхода (квадратичная зона сопротивления турбулентного режима движения) . Разность скоростных напоров можно не учитывать, так как скорости изменения уровней жидкости в резервуарах равны нулю или незначительны.

Потери напора соответственно во всасывающей и напорной линиях выразятся как

где — коэффициенты сопротивления трения во всасывающей и напорной линиях;

— длины всасывающей и напорной линий трубопровода;

— диаметры всасывающей и напорной линий трубопровода;

— суммарные коэффициенты местных сопротивлений всасывающей и напорной линий;

— площади сечений трубопроводов всасывающей и напорной линий.

Местные сопротивления определяются из схемы линий (рисунок 2 а, б). Для напорной линии производственного конденсата (рисунок 2 б) количество тепловых компенсаторов определяются исходя из расчетного диаметра трубопровода в зависимости от расстояния между неподвижными опорами (таблица Б.1 приложения Б) [11]. Значения коэффициентов местных сопротивлений (задвижек, обратных клапанов, тепловых компенсаторов, поворотов сужений, расширений и т.д.) приводятся в справочной литературе [8, 4] (таблица В.1 приложения В).

Диаметры трубопроводов напорных и всасывающих линий определяются, исходя из рекомендуемых скоростей движения жидкости [4, 7] по формуле

где — объемный расчетный расход питательной воды или конденсата в сети;

— расход пара на турбину или производственного конденсата ( );

— средняя скорость движения воды в трубопроводе.

Удельный объем и температура t кипящей воды во всасывающей линии насоса определяются в зависимости от давления в деаэраторе или конденсатосборнике по таблице II-II или II-I [2]. Тогда плотность воды определяется

Удельный объем воды в напорной линии питательной воды определяется в зависимости от давления в паровом котле с учетом запаса и температуры в деаэраторе по таблице II-III [2] (над чертой). А удельный объем воды в напорной линии производственного конденсата – по давлению в деаэраторе с учетом потерь в трубопроводах

и температуре производственного конденсата .

Тогда плотность воды в напорной линии будет определятся как .

Для питательных трубопроводов котлов м/с, для конденсатопроводов и вспомогательных трубопроводов (сырой, химически очищенной и смывной воды) м/с, для всасывающих линий насосов всех назначений м/с.

Диаметры труб следует выбирать из нормального ряда (ГОСТ 355-80), мм: ….80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500… Для горячей воды при давлении 1,6-18 МПа и при температуре больше 120 о С используются бесшовные трубы (ОСТ 34-42-481-80 и 108-320-102-78) из стали 20 [4]. При рабочем давлении до 1,6 МПа применяются горячедеформированные трубы (ГОСТ 8732-78*).

После выбора стандартного диаметра трубопровода уточняется скорость движения воды

Коэффициенты сопротивления трения и , зависящие от режима движения жидкости и от относительной шероховатости поверхности трубопровода ( ), определяются по соответствующим формулам. Режим движения жидкости устанавливается по числу Рейнольдса

где — средняя скорость движения жидкости в трубопроводе;

— внутренний диаметр трубопровода;

— динамический коэффициент вязкости жидкости.

Значения динамического коэффициента вязкости воды , зависящие от температуры и давления , берутся из таблицы II-V справочника [2] (над чертой). Для квадратичной зоны сопротивления, когда , коэффициент сопротивления трения можно определить по формуле Шифринсона

Коэффициенты также можно определить из номограммы Кольбрука-Уайта (приложение А) по известным значениям числа и . Значения абсолютной эквивалентной шероховатости поверхностей труб приводятся в справочной литературе. Для стальных бесшовных труб мм [5].

Характеристика сети (рисунок 6) в координатах H — Q выражается в виде параболы с началом на оси Н, равном значению статического напора

где — абсолютное давление в котле (с учетом запаса для схемы «а» на рис. 2) или в деаэраторе (для схемы «б» без учета запаса);

— абсолютное давление в деаэраторе (для схемы «а») или в конденсатосборнике (для схемы «б).

Для питательных насосов необходимо иметь запас давления над давлением в паровом котле, равный 35-50 % от . Тогда .

Для построения характеристики сети достаточно четырех значений расхода Q, начиная от до значения расхода несколько больше расчетного . Из графика характеристики сети (рисунок 6) по известному расходу определяется значения напора для данной сети (или из уравнения ).

Из поля характеристик питательных или конденсатных насосов (приложение Г и Д) предварительно выбирается наиболее подходящий насос. Основные технические характеристики насосов приводятся в приложениях Ж и К, а конструкция конденсатного насоса – в приложении Л. При выборе конденсатных насосов необходимо ориентироваться на больший наружный диаметр рабочего колеса (до обточки). На поле характеристики выбранного насоса в том же масштабе строится характеристика сети (рисунок 7, 8). Графически установившееся состояние системы насос–сеть определяется точкой пересечения характеристики насоса с характеристикой сети – рабочей точкой «А». В рабочей точке «А» выполняются условия материального баланса и энергетического . Если параметры насоса и , соответствующие рабочей точке «А» отличаются от необходимых рабочих параметров сети и , то нужно осуществлять регулирование насосной установки, включить в параллельную или последовательную работу насосы с целью получения расчетных параметров сети.

Может оказаться, что рабочая точка «А» располагается правее и ниже точки «Р» с параметрами и (рис.7, 8). Тогда, прикрывая задвижку на напорной линии, то есть осуществляя дроссельное регулирование, можно выйти на нужный расход в сети , не выходя за пределы рабочей части характеристики насоса. При этом избыток напора со стороны насос будет гаситься задвижкой, что снижает КПД установки.

Если же рабочая точка «А» окажется левее и ниже расчетной точки , то можно изменить характеристику насоса при неизменной характеристике сети. Этого можно добиться увеличением частоты вращения рабочего колеса насоса (или с помощью гидромуфты для питательных насосов, или изменением частоты вращения вала электродвигателя за счет изменения частоты тока) (рисунок 9). При этом параметры насоса изменяются

Характеристика в этом случае деформируется в направлении параллельном оси абсцисс, то есть смещается вправо.

При этом способе регулирования подачи частоту вращения рабочего колеса можно изменять в небольших пределах (до 10%), иначе можно выйти за пределы рабочей части характеристики насоса. Если окажется, что рабочая точка «А» располагается выше точки , то можно уменьшить частоту вращения рабочего колеса. Тогда характеристика насоса сместится вниз и влево. Для привода питательных электронасосных агрегатов используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором переменного тока при синхронной частоте вращения 3000 об/мин. При мощности насоса более 8000 кВт для привода обычно используется вспомогательная паровая турбина конденсационного типа.

Если окажется, что подача выбранного насоса удовлетворяет по расходу, то есть ≈ , но напор меньше расчетного < , то можно выбрать, например, два насоса и включить их в работу последовательно (рисунок 10). При этом насосы могут быть одинаковые или разные. Суммарная характеристика последовательно включенных насосов строится путем сложения напоров при одинаковых значениях расходов. При последовательном включении насосов несколько будет увеличиваться и подача, так как при прохождении жидкости через насосы полная удельная энергия потока увеличивается, а также будет увеличиваться и удельная кинетическая энергия. Последовательная работа насосов экономически выгодна при крутой характеристике сети с малым статическим напором. Число последовательно включенных насосов лимитируется прочностью корпусов и надежностью работы концевых уплотнений.

Дроссельное регулирование при последовательном включении насосов экономически невыгодно, целесообразней использовать регулирование изменением частоты вращения п рабочего колеса у одного из насосов (первого).

Может также оказаться, что предварительно выбранный насос удовлетворяет по напору ≈ , но подача мала < . Тогда можно включить параллельно в работу, например, два насоса, и увеличить подачу (рисунок 11). При параллельной работе насосов суммарная их характеристика строится сложением подач при одинаковых значениях напоров.

На ниспадающих участках характеристик насосов параллельная их работа всегда устойчива. Параллельную работу насосов экономически выгодно использовать при пологой характеристике сети, имеющего малые потери напора (получается больший прирост расхода в сети ).

Для увеличения диапазона использования конденсатных насосов допускается обточка рабочих колес по наружному диаметру не более чем на 10% номинального. Снижение КПД при этом не должно превышать 3%. Величина обточки оценивается отношением

При давлении нагнетания 20-21 МПа питательные насосы выполняются одиннадцатиступенчатыми; при р=18,5 МПа – десятиступенчатыми. Насос ПЭ-500-180 имеет десятиступенчатое исполнение. В питательных насосах напор можно понизить уменьшением числа ступеней. При этом вместо рабочего колеса на валу устанавливается дистанционная втулка (рисунок 12), а вместо лопаточного отвода в секции – втулка. Обычно убирается предпоследняя ступень.

1 – дистанционная втулка;

Рисунок 12 – Уменьшение числа ступеней питательного насоса

Мощность насоса на номинальном режиме – номинальная мощность — определяется по формуле

где — к.п.д. насоса (берется из технической характеристики).

Мощность привода насоса определяется по формуле

где — коэффициент запаса мощности ( =1,1 — 1,5 и имеет тем меньшее значение, чем крупнее насос).

Частота вращение вала двигателя должна соответствовать частоте вращения вала насоса.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Источник