Курсовой проект
Содержание
Введение
Напор, потери энергии КПД
Условия работы длинных лопастей
Выбор расчетного угла атаки
Расчет осевых насосов и вентиляторов
Расчет осевого вентилятора
Электродвигатели
Список использованной литературы
По принципу работы различают вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые.
В зависимости от разности полных давлений, создаваемых при перемещении воздуха (при плотности на входе в вентилятор 1,2 кг/м3), радиальные вентиляторы делят на следующие группы:
а) низкого давления — до 100 кгс/м2;
б) среднего давления — от 100 до 300 кгс/м2;
в) высокого давления — от 300 до 1200 кгс/м2.
Радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания правого вращения имеют колесо, вращающееся (если смотреть на вентилятор со стороны всасывания) по часовой стрелке, а левого — колесо, вращающееся против часовой стрелки.
Положения кожухов радиальных вентиляторов определяются углом поворота корпуса относительно исходных положений. Отсчет углов производится по направлению вращения рабочего колеса.
Вентиляторы, как правило, приводят в действие электродвигателями, с которыми они соединяются одним из следующих способов:
а) непосредственно на одном валу или через эластичную муфту;
б) клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением;
в) регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические и индукторные муфты скольжения.
Схемы исполнений радиальных и осевых вентиляторов приведены в табл. 13.2.
В зависимости от состава перемещаемой среды вентиляторы изготовляют:
а) обычного исполнения—для перемещения неагрессивных сред с температурой не выше 80° С, не содержащих липких веществ, при содержании пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3. Для вентиляторов двухстороннего всасывания с расположением ременной передачи в перемещаемой среде температура перемещаемой среды не должна превышать 60° С;
б) коррозионностойкие;
в) взрывоопасного исполнения;
г) пылевые — для перемещении воздуха £ содержанием пыли более 100 мг/м3.
Вентиляторы коррозионностойкие изготовляют из титана, нержавеющей стали, алюминия (для некоторых сред) и полимерных материалов (винипласт, полипропилен). В отдельных случаях можно применять вентиляторы, выполняемые из углеродистой стали с антикоррозийными покрытиями.
Вентиляторы взрывобезопасного исполнения изготовляют в соответствии со специальными техническими условиями.
Для перемещения смесей, взрывающихся от удара, вентиляторы применять нельзя. В этом случае используют эжекторы.
Для систем пневмотранспорта древесных отходов устанавливают шестилопастные пылевые вентиляторы среднего и высокого давления.
В аспирационных системах могут использоваться как шестилопастные, так и многолопастные вентиляторы среднего или высокого давления, устанавливаемые до и после пылеуловителя.
Для удаления воздуха из верхней зоны помещения устанавливают крышные осевые и радиальные вентиляторы.
При транспортировании липкой, волокнистой и цементирующейся пыли крышные вентиляторы запрещается применять.
При повышенных требованиях к бесшумности следует отдавать предпочтение радиальным крышным вентиляторам.
Осевые крышные вентиляторы, как правило, применяют для удаления воздуха с температурой до +40° С при общеобменном вытяжной вентиляции для сети разводящих воздуховодов, а также при необходимости направить удаляемый воздух сосредоточенной струей вверх.
Радиальные крышные вентиляторы (стальные) могут применяться для установок с сетью воздуховодов (в том числе для многоэтажных зданий). Они также могут устанавливаться для удаления воздуха с температурой не свыше 50° С от местных укрытий (когда не требуется очистка его перед выбросом в атмосферу).
Коррозионностойкие крышные вентиляторы из титана типа КЦЗ-ЗО-Т предназначены для удаления невзрывоопасных газовоздушных смесей с агрессивными примесями, вызывающими ускоренную коррозию вентиляторов из углеродистой и нержавеющей сталей. Они могут быть использованы как для общеобменной вытяжной вентиляции помещений, содержащих в верхней зоне агрессивные примеси, так и для систем местных отсосов, гидравлическое сопротивление которых находится в пределах напора, создаваемого вентилятором.
Вентилятор из титана может использоваться во всех средах, в которых происходит пассивация поверхности титана в результате образования окислов, гидридов и сульфоокисных соединений титана. Рекомендуется применять этот вентилятор в газовоздушных средах, содержащих: 1) влажный хлор (количество влаги более 0,005%); 2) пары растворов хлоридов и щелочей; 3) пары азотной кислоты; 4) окись азота (влажную); 5) пары 0 — 20%-ной соляной кислоты при температуре до 60 С (в случае образования конденсата соляной кислоты его концентрация не должна превышать 5% при температуре не выше 30°С); 6) пары 20 - и 95% - ной серной кислоты при температуре соответственно не выше 60 и 20 С.
Теоретический напор, создаваемый рабочим колесом осевой машины, может быть вычислен по уравнению Эйлера, в котором следует полагать u1=u2=u. При этом условии получаем уравнение φ=Са/u. Введем в это уравнение коэффициент расхода φ определяющий объемный расход, приходящийся на единицу площади поперечного сечения решетки лопастей. Тогда получим
Ht=u/g×Ca×(ctgβ1 – ctgβ2) = u2/g×φ×(ctgβ1 – ctgβ2)
Теоретическое давление, создаваемое колесом,
P1 = ρgHt = ρu2φ×(ctgβ1 – ctgβ2).
Потери энергии в осевых - машинах обусловливаются трением и вихреобразованием в проточных полостях, перетеканием части потока через зазоры, механическим трением в подшипниках и уплотнениях.
Эффективность решеток осевых машин для несжимаемой жидкости может оцениваться посредством КПД решетки
ηp = р/ р-Δ р = p/pt
где р и рt — действительное и теоретическое повышения давления в решетке;
Δ р — потери давления в решетке.
Если решетка повышает давление с p1 до р2, то ηp = (р2 - р1)/( р2 - р1 + Δ р)
Для несжимаемой жидкости:
р2 - р1 + Δ р = ρ×(ω12 – ω22)/2 (1)
Из планов скоростей входа и выхода следует:
ρ×(ω12 – ω22)/2 = ρ×(ω1u – ω2u)/2 × ωa×ctgβбес,
где βбес — угол между вектором wбес и осью решетки. Используя выражение (1), получаем:
р2 - р1 + Δ р = Pu/t×ctgβбес
По уравнению Pa = Δr×t×(p1 – p2) для решетки с Δr =1
p2 — р2 = Рa/t
Следовательно,
ηp = pa/pu×ctgβбес (2)
pa = py×cosβбес - px×sinβбес
pu = px×cosβбес + py×sinβбес
Подставив значения Ра и Ри в выражение (2), после преобразований получим
ηp = (1-μ× ctgβбес)/ (1+μ× ctgβбес)
где μ, — обратное качество профиля.
Для лопастей осевых машин μ = 0,02 - 0,04. При μ = 0,03 и βу = 25 – 45° КПД решетки ηр=0,90 - 0,94.
Для повышения КПД осевой машины следует применять профили с возможно меньшими значениями μ.
От теоретического давления, можно перейти к действительному давлению
P = ηp × pt = ρ×u2×φ ×(ctgβ1 – ctgβ2)× ηp
Действительное давление, создаваемое ступенью осевой машины, есть результат совместного действия подвода, решетки рабочих лопастей и отвода (диффузора).
В отводе проявляется диффузорный эффект, повышающий давление,
Δpдиф = ρ × (c32 – c42) / 2
где c3 и c4 — абсолютные скорости на входе и выходе отвода (диффузора).
Если ΣΔp — потери давления в подводе и отводе, то давление, создаваемое ступенью,
Pct = = ρ×u2×φ ×(ctgβ1 – ctgβ2)× ηp + Δpдиф – ΣΔp.
Потери ΣΔp рассчитываются по формулам гидравлики. Коэффициенты местных потерь зависят от конструктивных форм подвода и отвода.
Механический КПД учитывает потери энергии от трения в уплотнениях, подшипниках и дискового трения, ηm = 0,94 - 0,98. Объемные потери незначительны, ηo~1.
Гидравлический КПД ступени
ηг = ρст/ρт
Для осевых насосов и вентиляторов
ηг = 0,75 -0,92.
Полный КПД ступени
η = ηг × ηm = 0,70 - 0,90.
Мощность на валу
N = Mg×H/1000×η
Элементы лопастей осевой машины, находящиеся на различных расстояниях от центра, вращаются с неодинаковыми скоростями. Вследствие этого лопасть с постоянной шириной и постоянными углами входа и выхода создает напор, изменяющийся по длине ее. Это приводит к радиальным перемещениям частиц жидкости в проточной полости рабочих колес и отводов и понижению КПД машины.
Явление радиального перемещения особенно сильно сказывается в ступенях машины с относительно большой длиной лопасти. Поэтому ступени осевых машин с большой длиной лопастей обычно проектируют исходя из условий отсутствия радиальных перетеканий жидкости.
В теории осевых машин показано, что условие радиального равновесия, если пренебречь силами вязкости потока, выражается равенством
rcu= const. (4)
Это соотношение имеет большое практическое значение, показывая, что отсутствие радиальных перетеканий возможно лишь при постоянстве циркуляции по длине лопасти. В этом случае каждая частица потока движется по цилиндрической поверхности соответствующего радиуса.