Текст
1.С.Соломахова, ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ
К. В. Чебышева ВЕНТИЛЯТОРЫ
Аэродинамические схемы
и характеристики
СПРАВОЧНИК
МОСКВА • МАШИНОСТРОЕНИЕ • 1980
ББК 31.76
С60
УДК 621.635
Рецензент С. Н. Постоловский
Соломахова Т. С., Чебышева К. В.
С60 Центробежные вентиляторы. Аэродинамиче-
ские схемы и характеристики: Справочник — М.:
Машиностроение, 1980. — 176 с., ил.
65 к.
В справочнике приведены в систематизированном виде аэро-
динамические схемы и характеристики примерно ста центробежных
вентиляторов различных типов и компоновок, для которых аэроди-
намические параметры (производительность и давление) меняются
в широком диапазоне. Для отдельных вентиляторов даны регулиро-
вочные и акустические характеристики. Кроме безразмерных при-
ведены также и размерные характеристики. Дан анализ схем и ха-
рактеристик различных вентиляторов^ установлены области их ра-
ционального использования.
Справочник предназначен для инженерно-технических работни-
ков, занимающихся исследованием, проектированием и эксплуата-
цией центробежных вентиляторов.
_ 30407-174 ББК 31.76
С 038(0ТЙ0 174-80- 2307000000 6П5.7
© Издательство «Машиностроение», 1980
ВВЕДЕНИЕ
Центробежные вентиляторы широко применяются в различных отраслях на-
родного хозяйства. Их используют в системах вентиляции и кондиционирова-
ния воздуха жилых, общественных и промышленных зданий, для проветри-
вания горных выработок и создания в них нормальных атмосферных усло-
вий. Вентиляторы являются неотъемлемой частью многих технологических
установок металлургической, химической промышленности и энергетики. Вен-
тиляторы устанавливают в системах жизнеобеспечения космических кораблей.
Они служат для создания микроклимата элементов ЭВМ и других приборов
радиоэлектроники, обеспечения комфортабельных условий на транспорте, со-
здания воздушной подушки транспортных устройств. Вентиляторы используют
в фильтроочистительных установках различного назначения, в системах пнев-
мотранспорта и пневмоники.
Практически нет такой отрасли народного хозяйства, где бы широко не
использовались вентиляторы. Диаметры их рабочих колес составляют 30—
40 мм для встроенных вентиляторов, используемых при охлаждении радио-
электронной аппаратуры, и достигают 4—5 м для шахтных вентиляторов
главного проветривания. Вентиляторы потребляют мощность от нескольких
ватт до нескольких тысяч киловатт.
Развитие промышленности выдвигает все новые требования к вентилято-
рам: повышение их эффективности, уменьшение габаритных размеров, массы,
создание новых компоновочных схем. Существующие расчетные методы [6, 37?
53] не всегда позволяют надежно рассчитать проточную часть вентилятора и
его характеристику. В таких случаях разработке вентилятора предшествуют
экспериментальные исследования серии моделей, что занимает много времени
и требует дополнительных средств. В связи с этим большое значение приобре-
тают обобщение и систематизация данных по имеющимся вентиляторам.
Анализ этих материалов показывает, что в большинстве случаев практи-
чески всю область параметров, характерную для центробежных вентиляторов,
можно обеспечить вентиляторами, выполненными по известным аэродинами-
ческим схемам или по их модификациям.
Вышедшие в последние годы справочники-каталоги [18, 19, 49] и моно-
графии [6, 37, 53] содержат материалы о небольшом количестве серийных
вентиляторов. Аэродинамические схемы и характеристики отдельных центро-
бежных вентиляторов приведены в статьях различных авторов, что затрудняет
выбор оптимальной схемы. В зарубежной литературе мало сведений по аэро-
динамическим схемам вентиляторов и их аэродинамическим характеристикам.
В предлагаемом справочнике систематизированы аэродинамические схемы
и характеристики около ста центробежных вентиляторов различных типов и
компоновок, разработанных в разных организациях: Центральном аэрогидро-
динамическом институте им. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), Московском отделе-
нии Центрального котлотурбинного института им. И. И. Ползунова (в настоя-
щее время ВНИИАМ), Институте горной механики им. М. М. Федорова
(ИГМ, Донецк), Государственном тресте по организации и рационализации
районных электрических станций и сетей (ОРГРЭС) и Союзхимпромэнерго.
I
3
Большинство из рекомендуемых вентиляторов апробированы в установках
различного назначения.
Отличительной особенностью справочника является то, что аэродинами-
ческие схемы и характеристики всех вентиляторов приведены в единообраз-
ном виде, в полном соответствии с требованиями следующих стандартов:
ГОСТ 5976—-73 «Вентиляторы радиальные (центробежные) общего назначе-
ния»; ГОСТ 10616—73 «Вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые.
Основные размеры и характеристики»; ГОСТ 12.2.028—77 «Вентиляторы об-
щего назначения. Методы определения шумовых характеристик»; ГОСТ
10921—74 «Вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые. Методы аэро-
динамических испытаний», а также следующих рекомендаций СЭВ: PC
3649—72 «Вентиляторы радиальные, терминология»; PC 3650—72 «Вентиля-
торы радиальные, методы аэродинамических стендовых испытаний»; PC
3651—72 «Вентиляторы радиальные, методы акустических испытаний»;
PC 1511—73 «Вентиляторы, основные размеры и характеристики».
Представленные в справочнике материалы могут быть использованы для
выбора оптимального варианта вентилятора, его габаритных размеров и ча-
стоты вращения, для разработки конструкции вентилятора и определения его
размерной аэродинамической характеристики, а также для анализа особен-
ностей схем и характеристик вентиляторов различных компоновок.
В справочнике приведены аэродинамические схемы вентиляторов, разра-
ботанных различными авторами в разное время. А. Г. Бычковым была прове-
дена большая работа по систематизации и анализу аэродинамических схем
и характеристик вентиляторов, созданы стенды и аппаратура для их аэроди-
намических испытаний и разработано большое число центробежных венти-
ляторов.
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЕНТИЛЯТОРАХ
§ 1. Параметры воздуха
Рабочей средой в вентиляторе обычно служит воздух. Основные параметры,
характеризующие воздух, следующие: плотность р, кгс-с2/м4; температура t,
°C; абсолютное давление р, кгс/м2. Эти параметры связаны уравнением со-
стояния
Р = Р^, (1)
где g — ускорение свободного падения, м/с2; R — газовая постоянная, м/°С;
Г —абсолютная температура, К; Т = 213+ t.
При нормальных атмосферных условиях — абсолютном давлении ро ==
®= 10 330 кгс/м2 (BQ = 760 мм рт. ст.), температуре /0 = 20 °C, То == 293 К и
относительной влажности <р0 = 50% — плотность воздуха р0 = 0,122 кгс-с2/м4.
Ускорение свободного падения, зависящее от географической широты а
И высоты z над уровнем моря,
g = 9,81 - 0,026 cos 2а - 0,3 lzIQ-5, (2)
5
Ускорение g = 9,81 м/с2 соответствует высоте z = 0 и географической ши-
роте а = 45° 33'. Согласно формуле (2) поправка на величину g при изме-
нении широты и высоты соответственно в пределах 0 а 90° и 0 2^
9000 м не превышает 0,3% и поэтому в практических расчетах не учи-
тывается.
Газовая постоянная R зависит от температуры t и относительной влаж-
ности ф воздуха. Под относительной влажностью понимают отношение плот-
ности пара к плотности насыщенного пара, выраженное в процентах. Влаж-
ность воздуха измеряют гигрометрами и психрометрами [24]. Зависимость
газовой постоянной R от температуры t и относительной влажности ф при-
ведена на рис. 1. При нормальных атмосферных условиях постоянная Ro =
= 29,4 м/°С. При температуре t 23 °C величина R при повышении влаж-
ности с 50 до 100% увеличивается не более чем на 0,6%. При температуре
t — 35 °C такое же повышение влажности приводит к увеличению R на 1%.
Для удобства расчета плотности воздуха при заданной температуре, дав-
лении и влажности в соответствии с формулой (1) вводят поправочный ко-
эффициент
= Рь <273 + О = 10 330 (273 + QR , .
р р (273 + /0) Ro р293-29,4 ’ { )
где ро, ро, to и Ro — параметры, соответствующие нормальным атмосферным
условиям. Тогда р = р0/Д.
При перемещении воздуха с механическими примесями его плотность
увеличивается в зависимости от концентрации примесей.
§ 2. Аэродинамические схемы
Проточную часть вентилятора характеризует его аэродинамическая схема,
где приведены все размеры, выраженные обычно в процентах от диаметра D
рабочего колеса. На рис. 2 показана для примера аэродинамическая схема
Рис. 2. Аэродинамическая схема центробежного вентилятора Ц4-70 (все размеры даны
в % от диаметра колеса D)
вентилятора Ц4-70. Вентиляторы разных размеров и конструкций, выполнен-
ные по одной аэродинамической схеме, относятся к одному типу. Схему ис-
пользуют для разработки конструкции вентилятора. При этом целесообразно
знать некоторые общепринятые принципы построения основных элементов вен-
тилятора: входного патрубка, рабочего колеса и спирального корпуса.
Входной патрубок (входной коллектор). Для подвода поступающего в
вентилятор воздуха к рабочему колесу служит входной патрубок (рис. 3),
6
Его форма и размеры характеризуются тремя параметрами: длиной Гк, диа-
метром Ьк входного отверстия, диаметром Dq минимального по площади се-
чения. Диаметр Do называют диаметром входа в вентилятор.
Входной патрубок является присоединительным элементом вентилятора
к сети, поэтому диаметры DK его входных отверстий должны соответствовать
размерам воздуховодов. Так, в соответствии с ГОСТ 5976—73 «Вентиляторы
радиальные (центробежные) общего назначения» диаметры DK следует выби-
рать из ряда R 40 (ГОСТ 8032—56):
1,00; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25; 1,32; 1,40; 1,50; 1,60; 1,70;
1.80; 1,90; 2,00; 2,12; 2,24; 2,36; 2,50; 2,65; 2,80; 3,00;
3,15; 3,35; 3,55; 3,75; 4,00; 4,25; 4,50; 4,75; 5,00; 5,30;
5,60; 6,00; 6,30; 6,70; 7,10; 7,50; 8,00; 8,50; 9,00; 9,50,
на 10, 100 или 1000.
Рис. 3. Входной
патрубок
умножая приведенные числа ряда
Рабочее колесо. Передачу энергии от привода протекающему через венти-
лятор воздуху осуществляет рабочее колесо. Колесо состоит обычно из перед-
него и заднего дисков (рис. 4), между которыми с одина-
ковым шагом установлены лопатки. В ряде случаев исполь-
зуют колеса полуоткрытого типа без переднего диска. Раз-
меры рабочего колеса характеризуются его диаметром D,
определяемым по концам лопаток. Известны вентиляторы,
у которых этот диаметр значительно меньше диаметров дис-
ков колеса. В соответствии с ГОСТ 10616—73 «Вентиля-
торы радиальные (центробежные) и осевые. Основные
размеры и характеристики» диаметры рабочих колес долж-
ны соответствовать ряду R 40, причем более предпочти-
телен ряд R 10:
1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50, 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00.
Диаметр рабочего колеса вентилятора, выраженный в
дециметрах, соответствует номеру вентилятора. Так, вен-
тилятор № 5 имеет диаметр рабочего колеса D — 0,5 м.
Задний диск рабочего колеса обычно выполняют плоским; передний диск
может быть или плоским, или, для уменьшения диффузорности межлопаточ-
Рис. 4. Рабочее колесо:
1 передний диск; 2 — задний диск; 3 — лопатки
ных каналов, коническим. Передние диски более сложной формы у центро-
бежных вентиляторов почти не встречаются. Меридиональное сечение рабочего
колеса, таким образом, характеризуется двумя параметрами: Ь2 — шириной
на выходе; — шириной при входе на лопатки. Один из этих параметров
7
в случае конического переднего диска может быть заменен углом у между
образующей конуса и плоскостью, перпендикулярной оси вращения колеса.
Лопатки рабочего колеса обычно имеют цилиндрическую форму; их уста-
навливают перпендикулярно плоскости заднего диска. Геометрические пара-
метры такой лопатки определяются сечением, перпендикулярным оси враще-
ния колеса, в котором заданы углы Pi и р2 входа и выхода лопаток, а также
диаметр £)ь на котором расположены их входные кромки (рис. 5). Обычно
диаметр входа лопаток или близок к диаметру входа в вентилятор Do, или
совпадает с ним.
В зависимости от величины угла выхода лопатки рабочего колеса принято
называть загнутыми назад (р2 < 90°), загнутыми вперед (р2 > 90°) и ра-
диальнооканчивающимися (р2 = 90°). Лопатки могут быть тонкими (листо-
выми) или профильными. Тонкие криволинейные лопатки в общем случае
(рис. 5, а) определяются уравнением в полярных координатах г = г(<р). Ча-
сто криволинейные лопатки бывают очерчены одной дугой или несколькими
дугами окружности.
Рис. 5. Сечения листовых лопаток:
а и б —загнутых назад; в —загнутых вперед
В случае, когда лопатка очерчена одной дугой окружности (рис. 5, б, в),
радиус этой окружности 7?л выражают через углы Pi и р2 и диаметры Di и
D, т. е.
D2 — D2l
4 (£> cos р2 _ £), cos р,) И)
В этом случае радиус равен радиусу кривизны лопатки; его знак будет
положительным для лопаток, загнутых назад (рис. 5,6), и отрицательным
для лопаток, загнутых вперед (рис. 5, в) и радиальнооканчивающихся. Ра-
диус окружности, на которой расположены центры дуг лопаток,
7?ц = д/0,25£>| + Я* - /?л£>! cos ₽!’. (5)
Длина лопатки
где а — угол (в градусах), под которым лопатка видна из центра ее дуги.
Плоские лопатки можно рассматривать как частный случай круговых
лопаток, у которых 7?л = Из формулы (4) получим соотношение
D\ cos Pi = D cos p2, (7)
8
устанавливающее зависимость между углами рь р2 и диаметрами D{, D пло-
ских лопаток. Длина лопатки
L = 0,5 (D sin р2 — sin Pi). (8)
Для лопаток, очерченных отрезком логарифмической спирали,
Г = tg ₽,
где п = 0,5 Д; Р — угол спирали.
При таких лопатках угол pi = р2 — Р, а длина
L 0,5(Z)-Z)i)
sin р
(9)
(Ю)
В случае профильных лопаток основные геометрические параметры сле-
дующие: углы Pi и р2; диаметр входа Df, хорда /; длина L. Эти параметры
Рис. 6. Профиль лопатки
определяют по средней линии профиля, которая является геометрическим ме-
стом центров окружностей, вписанных в этот профиль. Профиль лопатки ха-
рактеризуется также следующими геометрическими параметрами (рис. 6):
максимальной толщиной профиля с, местоположением этой максимальной
толщины, хс по хорде, начиная от входной кромки; радиусами входной и
выходной кромок. Средняя линия профильной лопатки обычно не очерчена
по дуге окружности, поэтому ее характеризуют величина максимальной во-
гнутости f и местоположение этой точки максимальной вогнутости Xf по
хорде, начиная от входной кромки. Для построения профиля обычно исполь-
зуют связанную с ним систему координат (рис. 6). Верхнюю и нижнюю по-
верхности профиля задают в виде таблицы в процентах от хорды I профиля.
Спиральный корпус. Для отвода в определенном направлении воздуха,
выходящего из рабочего колеса, а также для частичного преобразования ди-
намического давления потока в статическое служит спиральный корпус.
У центробежного вентилятора он обычно имеет постоянную ширину В
(рис. 7), превышающую ширину рабочего колеса. Обечайка спирального кор-
пуса чаще всего бывает очерчена или по логарифмической спирали, или ду-
гами окружностей по правилу так называемого конструкторского квадрата
(рис. 7). При этом сторона квадрата а в 4 раза меньше раскрытия спираль-
ного корпуса А.
9
Радиусы дуг окружностей определяют по формулам:
Г1 =0,5.0 + 3,5а; Г2=0,5О + 2,5а;
г3=0,50+1,5а; =о> 5D + 0,5а.
Рис. 7. Спиральный корпус:
/ — обечайка; 2 — язык
Вблизи рабочего колеса обечайка переходит в так называемый язык. Часть
спирального корпуса, ограниченную этим языком и являющейся продолже-
нием обечайки плоскостью, называют выходной частью корпуса в отличие
от основной, спиральной части. Длиной выходного отверстия корпуса С и
его шириной В характери-
зуют площадь выходного се-
чения вентилятора.
В отдельных случаях в
зависимости от требований
компоновки вместо обычно-
го спирального корпуса за
рабочим колесом может быть
установлен радиальный ло-
паточный или безлопаточный
диффузор, а также корпус
другого вида: с двумя и
более выходными отверстия-
ми, прямоточный и т. д.
Вентиляторная установ-
ка. Для присоединения вен-
тилятора к сети на входе в
вентилятор часто устанавли-
вают входную коробку, на выходе из него — диффузор. Последний обеспечи-
вает также дополнительное преобразование динамического давления выходя-
щего из спирального корпуса потока в статическое. Для регулирования
режимов работы вентилятора применяют направляющие аппараты различ-
ено. 8. Вентиляторная установка:
1—диффузор; 2—центробежный вентилятор; 3— осевой направляющий аппарат; 4 вход-
ная коробка
ных типов. Наиболее широкое распространение получили осевые направляю-
щие аппараты, которые устанавливают обычно во входных патрубках венти-
ляторов. Центробежный вентилятор в совокупности с входной коробкой,
диффузором и направляющим аппаратом или с одним из этих элементов,
которые принято называть присоединенными, составляет вентиляторную уста-
новку. Схема вентиляторной установки приведена на рис. 8.
Ю
§ 3. Аэродинамические характеристики
Работа вентилятора характеризуется аэродинамическими параметрами: про-
изводительностью Q (м3/с), полным pv, статическим psv и динамическим pdv
давлениями (кгс/м2), потребляемой мощностью /V (кВт), полным 4 и стати-
ческим коэффициентами полезного действия. Определяют эти параметры
в соответствии с ГОСТ 10921—74 «Вентиляторы радиальные (центробежные)
и осевые. Методы аэродинамических испытаний».
Производительность вентилятора, которая определяется объемным расхо-
дом воздуха, отнесенным к условиям входа в вентилятор или в вентилятор-
ную установку (давлению pi, температуре 7\, плотности pi),
Q = ФизмРизм/рЬ
где Qhsm — производительность, измеренная расходомером; ризм — плотность
среды в расходомере.
Полное давление pv вентилятора равно разности абсолютных полных дав-
лений потока за вентилятором р2 и перед ним р\.
Динамическое давление pdv вентилятора принимают равным динамиче-
/
скому давлению pdv потока при выходе из машины, подсчитанному по сред-
нерасходной скорости св в выходном сечении корпуса или диффузора, с уче-
том влияния сжимаемости перемещаемой среды в проточной части вентиля-
тора в предположении процесса изэнтропического сжатия (без притока тепла
при постоянной энтропии во всей среде), т. е.
Pdv ^Pdv1 00
।___Psv
g =(12)
1 Pdv
1 2k P2
где g — коэффициент, учитывающий сжимаемость среды; FB = ВС\ k — по-
казатель адиабаты (для воздуха k — 1,4); можно принимать £ = 1, если
Psv О, 02/71 и св < 50 м/с.
Статическое давление Psv определяют как разность полного pv и динами-
ческого pdv давления вентилятора, т. е.
Psv — Pv Pdv-
Принято вводить понятие полезной мощности Nv, отдаваемой вентилято-
ром потоку. В предположении идеального изэнтропического процесса, проис-
ходящего в вентиляторе, полезная мощность
Г k~{ 1
При отношении р^р\ < 1,3 полезная мощность
Nv = pvQ^, ₽ = 1-^77> (13)
где fj— коэффициент сжимаемости перемещаемой среды в вентиляторе.
Если динамическое давление вентилятора не используется, то полезная
мощность
N$v — PsvQftsi Ps = 1 ’пТ" • (14)
ZR р 1
При отношении pz!p\ 1,03 полезную мощность определяют как произ-
ведение полного (статического) давления вентилятора на его производитель-
11
ность; тогда
Мощность N, потребляемая вентилятором, определяется крутящим мо-
ментом на валу вентилятора без учета потерь в подшипниках, приводе и др.
Полный и статический КПД вентилятора вычисляют по формулам
N v Nsv /1
102W и ’I®- 102jV ' <15)
В соответствии с ГОСТ 10616—73 совокупность зависимостей полного и
статического давлений, создаваемых вентилятором, потребляемой им мощно-
сти, полного и статического КПД вентилятора от производительности при
Рис. 9. Аэродинамическая характе-
ристика центробежного вентиля-
тора Ц14-46 № 6,3 при n=600 об/мин,
р=0,122 кгс«с2/м4
определенной частоте вращения и постоян-
ной плотности воздуха называют индиви-
дуальной аэродинамической характеристи-
кой вентилятора. На рис. 9 для примера
приведена аэродинамическая характеристика
серийного вентилятора Ц14-46 № 6,3 при
частоте вращения п = 600 об/мин и плот-
ности воздуха р = 0,122 кгс-с2/м4, соответ-
ствующей нормальным атмосферным усло-
виям.
Аэродинамические характеристики вен-
тилятора определяют в результате его аэро-
динамических испытаний или пересчетом
известной характеристики вентилятора, гео-
метрически подобного данному. Методы
стендовых аэродинамических испытаний рег-
ламентированы ГОСТ 10921—74, рекомен-
дациями СЭВ PC 3650—72 и подробно рас-
смотрены во многих работах [24, 53 и др.].
Для аэродинамических испытаний вентиля-
тора основной установкой является камера
всасывания. Допускается проводить испы-
тания и с нагнетательным воздуховодом.
Характеристики всех вентиляторов, при-
веденных в данной работе, получены при
их испытаниях с камерой всасывания. Спо-
собы пересчета характеристик с учетом
и без учета чисел Re и М приводятся ниже
(см. § 7).
Режим работы вентилятора определяют как точку пересечения его аэро-
динамической характеристики с характеристикой сети, в которой он установ-
лен. Режим, соответствующий максимальному значению полного КПД т]тах,
называют номинальным. Рабочим участком (областью) характеристики венти-
лятора называют ту ее часть, для которой величина полного КПД r]^0,9 rjmax-
На рис. 9 и далее на всех характеристиках он показан утолщенной линией.
Рабочий участок (область) характеристики может быть ограничен также ве-
личиной КПД (для энергетических машин), требованием обеспечения устой-
чивой работы вентилятора, формой характеристики pv(Q) или pSv(Q) при
параллельной работе нескольких вентиляторов на одну сеть и т. д.
При работе центробежных и особенно крышных вентиляторов в сети
с малым сопротивлением или вообще без сети, например при обдуве каких-
либо устройств, за рабочий участок следует принять правую часть характе-
ристики psv(Q) от точки, соответствующей режиму т| $ max, ДО ТОЧКИ, СООТВвТ-
ствующей максимально возможной производительности вентилятора при ну-
левом статическом давлении.
Эффективность работы такого вентилятора не может характеризоваться
величинами полного и статического КПД. Так, при режиме psv = 0
(16)
QPrfo.. 0
Я 102AZ ’
Однако величина т] не характеризует экономичность вентилятора, так как
динамическое давление при работе вентилятора без сети не используется. За
критерий эффективности работы таких вентиляторов целесообразно принять
удельную производительность
A Q ри2
N 2- 102 •
Следовательно, удельная производительность равна отношению гидрав-
лической мощности вентилятора, определенной по производительности Q и
условному динамическому давлению 0,5 рц2, подсчитанному по окружной ско-
рости, к потребляемой мощности W на валу вентилятора. Можно дать и дру-
гое толкование. Удельная производительность характеризует отношение дей-
ствительной производительности Q
вентилятора к условной, которую
имел бы вентилятор, потребляющий
мощность N и развивающий давление,
равное динамическому давлению
0,5 р«2, подсчитанному по окружной
скорости.
Величина 0,5рц2 всегда сущест-
венно больше действительного давле-
ния вентилятора, поэтому условная
производтельность соответственно
меньше действительной, а величина
0 > 1. Чем параметр 0 больше, тем
эффективнее работает вентилятор.
При режиме Psv — 0 выражение
(16) ' для 0 с учетом (15) будет
иметь вид
Рис. 10. Характеристики центробежного
вентилятора Ц4-70 № 6,3 при различной ча-
стоте вращения
е.. П Р«2
Pdv 2
г. е. удельная производительность вен-
тилятора будет тем больше, чем вы-
ше полный КПД и окружная скорость
рабочего колеса вентилятора и чем
меньше его динамическое давление.
В каталогах обычно приводят
не всю характеристику данного типо-
размера вентилятора, а лишь ее ра-
бочий участок, соответствующий эф-
фективной работе вентилятора. Каждый типоразмер вентилятора может быть
использован при различной частоте вращения рабочего колеса, что дости-
гается установкой различных двигателей при непосредственном их соеди-
нении с рабочим колесом или при использовании редукторов и шкивов.
Ь этом случае в каталогах дают серию характеристик вентиляторов при их
различной частоте вращения, а на осях кооринат используют логарифмиче-
ский масштаб. Для примера на рис. 10 приведена сводная диаграмма рабочих
1?4 хаРактеРистик одного типоразмера центробежного вентилятора типа
Ц4-70 № 6,3 при различных частотах вращения. Все сходственные режимы,
соответствующие одинаковому значению КПД, расположены на одной прямой
- линии. Номинальные режимы обозначены точками. На диаграмме даны линии
« 3Ha4eHP™ потребляемой вентилятором мощности и окружные скорости
Р оочих колес, причем последние определены по номинальным режимам.
Сводная диаграмма рабочих участков характеристик серии вентиляторов
типа Ц4-70, соответствующих различным номерам и частотам вращения ра-
, оочих колес, приведена на рис. 11. Такие сводные диаграммы очень удобны
13
для выбора размера и частоты вращения вентилятора, обеспечивающего
заданные значения производительности и полного давления, причем, как пра-
вило, по осям координат также применяют логарифмический масштаб.
Эти диаграммы строят наложением на основную координатную сетку
Q = const, pv — const дополнительной сетки линий D = const, п — const.
При одинаковых логарифмических масштабах по осям координат Q и pv
(см. § 7) линии D — const наклонены к оси абсцисс под углом а = arctg2 —
— 63° 25', а линии п — const — под углом [3 — arctg 2/3 = 33° 40х. Точки
пересечения линий D — const и п — const называют «привязными» точками,
определяющими номинальный режим работы вентилятора заданного типораз-
мера при заданной частоте вращения. Через каждую такую точку можно
провести кривую, соответствующую рабочему участку характеристики рУ(О).
Достаточно рассчитать и построить одну такую кривую, так как остальные
можно получить параллельным переносом. Для удобства пользования на диа-
Рис. 11. Диаграмма для выбора размера и частоты вращения центробежного вентиля-
тора Ц4-70
грамме приводят обычно серию кривых p0(Q), соответствующих диаметрам
рабочих колес из ряда R 10 (см. § 2), округленным значениям частоты вра-
щения и частотам вращения асинхронных двигателей п — 725, 960, 1450,
2900 об/мин. На диаграмме приведена шкала окружной скорости и, которая
соответствует номинальному режиму работы вентилятора, определяемому по
«привязным» точкам.
Предложенный способ построения диаграммы позволяет для вентиляторов
больших номеров (№ 16, 20, 25) использовать соответствующие характери-
стики вентиляторов в 2 раза меньших номеров (№ 8, 10, 12, 5). При этом
необходимо уменьшить частоту вращения п в 2 раза и увеличить производи-
тельность Q в 4 раза.
Отметим, что рассматриваемая диаграмма построена с использованием
простейших формул пересчета по одной исходной характеристике без учета
14
влияния на характеристику масштабного эффекта, числа Re и степени сжи-
маемости воздуха в вентиляторе. Оценка влияния этих параметров на харак-
теристику вентилятора и формулы пересчета приведены в § 7.
F В настоящем справочнике такие диаграммы построены для всех реко-
мендуемых вентиляторов и названы диаграммами для выбора размера и ча-
стоты вращения вентилятора данного типа, так как позволяют просто и на-
глядно определять область работы и устанавливать типоразмер и частоту
вращения вентилятора, обеспечивающего заданные параметры: производи-
тельность и полное давление. Диаграммы позволяют также устанавливать
область работы и сравнивать аэродинамические качества вентиляторов раз-
личных типов применительно к требуемым параметрам.
Крупные вентиляторные установки с приводом от электродвигателей или
турбин с постоянной частотой вращения, которые работают в сети с перемен-
ным сопротивлением, обычно снабжают регулирующими устройствами. Цель
Рис. 12. Осевой направляющий аппарат (ОНА):
/—поворотные лопатки; 2 — цилиндрический патрубок диаметром оси поворота
лопаток; 4—механизм для поворота
регулирования режима работы вентилятора состоит в приспособлении аэро-
динамических параметров вентилятора к изменяющимся условиям его работы
при минимально возможном снижении КПД вентиляторной установки.
Изменять режим работы вентилятора можно различными способами:
дросселированием его проточной части в результате вдвижения входного па-
трубка или переднего диска внутрь колеса или уменьшения ширины спи-
рального корпуса; изменением диаметра рабочего колеса и угла 02 выхода
лопаток при помощи поворота лопаток или их выходных участков, измене-
нием частоты вращения рабочего колеса при помощи двух- и трехскоростных
электродвигателей, электродвигателей с плавно регулируемой частотой вра-
щения, гидромуфт и других устройств; отключением части межлопаточных
каналов колеса перекрытием их входного или выходного сечений, а также
закручиванием потока перед рабочим колесом при помощи направляющих
аппаратов (НА) различных типов.
Описание различных способов регулирования работы центробежных
вентиляторов с указанием их особенностей, достоинств и недостатков приве-
дено во многих работах [26, 35, 53, 55 и др.]. Наиболее эффективными яв-
ляются способы регулирования, основанные на повороте лопаток рабочего
колеса или их выходных участков. Однако практическая реализация этого
способа представляет большие трудности [35]. Наиболее широко распростра-
нным на практике является регулирование с помощью НА. Известны раз-
чные типы НА: осевой, упрощенный, радиальный, цилиндрический, встроен-
ный и др. Наиболее распространен осевой НА (ОНА).
15
Типичная компоновка центробежного вентилятора с ОНА приведена на
рис. 8. Желательно, чтобы диаметр лопаток ОНА на 10—20% превышал диа-
метр Dq входа в вентилятор [53]. Принципиальная схема ОНА показана на
рис. 12. Лопатки ОНА, обычно плоские или слегка закрученные, крепят
к втулке и цилиндрическому корпусу таким образом, чтобы они могли пово-
рачиваться при помощи специального механизма на любой заданный угол
ссна вокруг радиальных осей. Воздух, проходя через ОНА, закручивается
лопатками тем сильнее, чем больше угол их установки. Диаметр втулки
обычно составляет 20% диаметра лопаток ОНА. Густота решетки лопаток
на среднем диаметре близка к единице.
Для примера на рис. 13 приведены регулировочные характеристики
pv (Q) центробежного вентилятора, полученные при различных углах уста-
новки лопаток ОНА (аНд = —20-?60°). Увеличение углов аНд приводит
к уменьшению производительности, давления, мощности и КПД вентиля-
тора. Закручивание потока против направления вращения колеса (аНд < 0)
нерационально, так как при этом происходит увеличение мощности без су-
* Здесь и далее штрихами обозначены параметры вентиляторов с присоединенными
элементами
16
Рис. 14. Области режимов работы дутьевых вентиляторов ВДН при £ = ЗС °C, />=760 мм рт. ст-
щественного повышения давления, создаваемого вентилятором. На регулиро-
вочных характеристиках pv (Q) обычно приводят линии равных значений
КПД для оценки области экономичного регулирования.
В данном справочнике приведены регулировочные характеристики ряда
центробежных вентиляторов (см. рис. 127—150). Приведенные графики по-
зволяют определить угол установки лопаток ОНА, необходимый для полу-
чения требуемого режима, установить КПД вентилятора при этом режиме и
потребляемую им мощность.
Для серийных вентиляторов, выпускаемых с регулирующими устрой-
ствами, в каталогах приведены рабочие области режимов, ограниченные ха-
рактеристикой pv (Q), которая соответствует нулевому углу установки ло-
паток направляющего аппарата, и линией минимально допустимого значения
КПД. Такие области режимов работы дутьевых вентиляторов серии ВДН
приведены на рис. 14.
Режим работы вентилятора с ОНА может изменяться с изменением ха-,
рактеристики сети, в которой он установлен. Если продолжительность экс-
плуатации вентилятора при различных режимах работы можно считать оди-
наковой, то регулировочные характеристики вентиляторной установки оце-
нивают средневзвешенным КПД т]ср. взв, который был введен А. Г. Бычко-
вым [16]. Для этого на регулировочных характеристиках выделяют (см
рис. 13) область нормальной работы, ограниченную вертикальными линиями
так, чтобы Qmin = 0,5 Qmax, и включающую режимы устойчивой работы вен-
тилятора с наиболее высоким КПД, а промежуток между Qmin и Qmax делят
на пять равных частей вертикальными линиями. Для давлений выполняют
также условие pv min = 0.5ру max. При этом верхнюю и нижнюю граничные
кривые,заменяют ломаными линиями (не более двух изломов). Вертикаль-
ные отрезки, ограничивающие область нормальной работы, также делят на
пять равных частей соответствующими ломаными линиями. Таким образом,
область нормальной работы будет разделена на 25 четырехугольников. Сред-
невзвешенный КПД
где PVi и гр — значения параметров, соответствующие центрам 25 че-
тырехугольников. Средневзвешенный КПД широко применяют в расчетах
вентиляторов для горной промышленности и приводят в соответствующих
каталогах.
В других отраслях промышленности, например в энергетике, металлур-
гии, часто пользуются понятием среднеэксплуатационного КПД, который оп-
ределяется средневзвешенным значением КПД в заданном диапазоне нагру-
зок при работе на постоянную сеть с учетом графика нагрузки, т. е. с учетом
различной продолжительности работы вентилятора на разных режимах [19].
§ 4. Акустические характеристики
Акустические свойства вентилятора определяются его акустической, или,
как ее еще называют, шумовой характеристикой. Шумовой характеристикой
вентилятора называют зависимость суммарного уровня звуковой мощности
(в дБ) излучаемого вентилятором шума раздельно на сторонах всасы-
вания, нагнетания и вокруг вентилятора от его производительности Q,
а также спектры уровней LPi (в дБ) звуковой мощности шума, распростра-
няющегося по воздуху, в октавных полосах со среднегеометрическими часто-
тами f = 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц при постоянной частоте
вращения, соответствующие отдельным режимам работы вентилятора. Спектры
шума могут быть заданы в виде графика или таблицы. На рис. 15 для при-
18
мера приведена акустическая характеристика центробежно™
Ц8-13 № 5 при частоте вращения п = 1200 об/мин Р Н° ° вентилятора
Акустические характеристики вентилятора определяют ппи
испытаниях или пересчетом известной шумовой характеристики венти'Х^
Рис. 15. Акустическая характеристика вен-
тилятора Ц8-13 № 5 при « = 1200 об/мин:
а и б—соответственно суммарный уровень
и спектры уровней звуковой мощности
геометрически подобного данному. Методы акустических испытаний регламен-
тированы ГОСТ 12.2.028—77, рекомендациями СЭВ PC 3651—72 и подробно
рассмотрены во многих работах [43, 53, 58]. Наиболее предпочтителен для
\ Lz кн Ц4-70 Ц4-72
Ц4~66 '—
Ц7-15 _ Ц4-76' 3 Ц4~57
—А-// У!2max 0 9 11,19-46 ~5 0,9 ХЦ8~13 । 0/0 Ц 1*7max
б)
Рис. 16. Зависимость относительного суммарного уровня звуковой мощности ( PS
от относительного КПД n/nmax Для восьМИ вентиляторов:
а—на стороне всасывания; б—на стороне нагнетания
определения акустических характеристик вентилятора метод отраженного
звукового поля с использованием реверберационной камеры. Можно также
определять акустические характеристики в свободном звуковом поле на от-
крытом воздухе или в заглушенной камере, измеряя шум внутри трубы, при-
соединенной к вентилятору, или используя эталонный источник шума.
Анализ акустических характеристик вентиляторов показывает, что для
19
Рис. 17. Акустические характеристики центро-
бежного вентилятора Ц4-70 № 6,3 при различ-
ной частоте вращения (сплошные линии—сто-
рона всасывания, штриховые линии—сторона
нагнетания)
большинства схем наименьшие значения уровня звуковой мощности наблю-
даются при режимах, близких к номинальному режиму работы вентилятора,
соответствующему максимальному значению его КПД. При производитель-
ности, большей или меньшей номинальной, происходит увеличение уровня
звуковой мощности, которое в пределах рабочего участка различных венти-
ляторов может достигать 5—8 дБ. На рис. 16 для восьми вентиляторов
приведена полученная экспериментально [48] зависимость относительного
суммарного уровня шума — ^Р2ном0т относительного КПД r]/r]max, при-
чем как суммарный уровень шума, так и КПД отнесены для каждого венти-
лятора к соответствующем параметрам ном, Лшах) номинального ре-
жима.
Центробежные вентиляторы, как правило, имеют сплошной спектр уров-
ней звуковой мощности с ярко выраженными дискретными составляющими,
соответствующими основной частоте следования лопаток f = nz/60 (первая
гармоника) или кратной ей ча-
стоте (вторая, третья и т. д. гар-
моники). Сплошной спектр опре-
деляется компонентами вихрево-
го шума и шума пограничного
слоя. Последний возникает при
обтекании лопаток рабочего ко-
леса и стенок корпуса и обус-
ловлен пульсациями давления в
пограничном слое и в зонах от-
рыва. Дискретные составляющие
шума характеризуются компонен-
тами шума от неоднородности по-
тока, обусловленного конечным
числом лопаток рабочего колеса
и наличием спирального корпуса,
в особенности его языка, который
при режимах, не соответствую-
щих согласованной работе колеса
и корпуса, нарушает симметрич-
ную по окружности работу колеса.
При небольшой частоте вращения рабочего колеса и малом давлении
(до 100 кгс/м2) вентилятора в спектре его шума преобладает механический
шум, порождаемый дисбалансом рабочего колеса, вибрацией и шумом под-
шипниковых узлов, колебаниями стенок корпуса вентилятора и т. д. С уве-
личением частоты вращения вентилятора и создаваемого им давления в шуме
вентилятора начинает преобладать аэродинамический шум, его интенсивность
возрастает, а частотный спектр сдвигается в область более высоких частот.
Несимметричность центробежного вентилятора приводит к неравенству
звуковых мощностей, излучаемых через входной и выходной патрубки [52,
53, 58]. Почти у всех вентиляторов уровень звуковой мощности шума, излу-
чаемого на стороне нагнетания, в среднем на 2—6 дБ выше уровня шума,
излучаемого на стороне всасывания. Это подтверждают также приведенные
в настоящем справочнике шумовые характеристики вентиляторов, получен-
ные экспериментально на сторонах всасывания и нагнетания. На рис. 17 для
примера приведены шумовые характеристики вентилятора Ц4-70 № 6,3 при
различной частоте вращения рабочего колеса. Аналогичные аэродинамические
характеристики этого вентилятора приведены на рис. 10.
Процесс генерации шума в вентиляторе чрезвычайно сложен и не под-
дается математическому описанию. Поэтому основным методом изучения
шума являются экспериментальные исследования с использованием теории
подобия. Отдельные результаты исследований влияния геометрических пара-
метров вентилятора на его шумовую характеристику и различные способы
снижения шума вентилятора приведены во многих работах [2, 3, 10, 52, 53,
58-60].
20
Р^
Ар
§ 5. Характеристики сети
Вентилятор работает обычно в системе воздуховодов различной протяжен-
ности называемой сетью. В системе кроме воздуховодов постоянного сечения
могут быть установлены отдельные фасонные элементы (тройники, диффу-
зоры поворотные колена), дроссельные и регулирующие устройства (решетки,
задвижки), отдельные агрегаты (фильтры, калориферы). Элементы сети могут
быть расположены только перед вентилятором, только за вентилятором или
одновременно перед и за вентилятором. В первом случае вентилятор работает
на всасывание, во втором — на нагнетание, в третьем — на всасывающе-на-
гнетательную сеть.
Сеть имеет свою характеристику — зависимость суммарных полных по-
терь Др давления во всех элементах сети от расхода Q воздуха в сети.
Характеристика сети зависит от плотности перемещаемой среды, ско-
рости течения и конфигурации элементов [22]. Характеристику проектируемой
сети определяют в большинстве случаев рас-
четом. При этом потери давления в отдельных
элементах сети
где — коэффициент сопротивления; Vi— сред-
няя скорость течения в характерном сечении
элемента площадью Fi\ Q — расход воздуха в
сети; п — показатель степени.
Коэффициент определяют для различ-
ных элементов из справочника по гидравличе-
ским сопротивлениям [22]. В подавляющем
большинстве случаев, когда в элементах сети
имеет место развитое турбулентное течение,
показатель степени п = 2. Для ламинарного
течения с малыми числами Re < 2000 (напри-
мер, течение в фильтре) показатель п = 1.
В промежуточных случаях показатель п изме-
няется от 1 до 2.
Суммарные потери давления в неразветвленной сети без прососов
Др = £ Дя = KQ2.
I
Характеристику, представленную данной формулой, называют параболи-
ческой. Коэффициент К зависит от конфигурации сети и параметров переме-
щаемого газа. В случае разветвленных сетей характеристику рассчитывают
по правилам, предложенным во многих работах [53, 57]. Расчет суммарных
характеристик сложных шахтных сетей и систем общеобменной вентиляции
в последнее время осуществляют с помощью методов электрогидродинами-
ческого моделирования [1].
В существующих реальных установках характеристику сети можно оп-
ределить экспериментально, измерив перепады, т. е. потери полных давлений
во всасывающем и нагнетательном трактах при рабочем режиме по одному
из способов, предложенных в работе И. О. Керстена [24].
Режим работы вентилятора в сети определяет точка А пересечения ха-
рактеристик вентилятора pv(Q) и сети Ap(Q) (рис. 18). В этой точке
полное давление вентилятора равно потерям полного давления в сети. Если
вентилятор работает на всасывание, то динамическое давление вентилятора
следует также относить к потерям давления в сети или определять режим ра-
боты вентилятора точкой пересечения характеристики сети Ap(Q) с харак-
теристикой Psv(Q) статического давления вентилятора. В таких случаях це-
лесообразно на выходе из вентилятора установить диффузор, чтобы умень-
шить динамическое давление вентилятора.
Рис. 18. К определению режима
работы вентилятора, устано-
вленного в сети:
1 — характеристика вентилятора;
2 — характеристика сети
21
Параметры сети — расход Q*, соответствующее ему давление Др* и
плотность р перемещаемого газа (см., рис. 18) — являются исходными дан-
ными для выбора вентилятора, который должен работать в этой сети. Если
величина потерь полного давления в сети не превышает 2% абсолютного пол-
ного давления перед вентилятором, то при выборе или расчете вентилятора
нет необходимости рассматривать всасывающий и нагнетательный участки
сети отдельно. Достаточно знать суммарные потери давления во всей си-
стеме. Если потери давления в сети превышают указанную выше величину, то
необходимо задавать потери давления во всасывающем и нагнетательном
участках сети отдельно.
При проектировании систем с вентилятором необходимо также учиты-
вать, что вблизи входного и выходного сечений вентилятора на расстоянии
примерно в два калибра и меньше не следует устанавливать какие-либо эле-
менты, нарушающие равномерность заполнения входного и выходного сечений
вентилятора. Несоблюдение этого правила может привести к существенному
ухудшению характеристик вентилятора в результате наличия неравномерного
поля скоростей перед его входом или на его выходе. Особенно неблагоприятно
на характеристике вентилятора сказывается установка перед ним диффузоров
с большим углом раскрытия и простейших поворотных участков в виде ко-
лен. Исследованием влияния условий установки различных элементов перед
входным и за выходным отверстиями вентилятора на его аэродинамическую
характеристику занимались многие авторы [6, 46, 56].
Если по условиям компоновки перед вентилятором должен быть пово-
ротный участок, а за ним диффузор, то целесообразно пользоваться аэроди-
намической характеристикой вентилятора с присоединенными элементами,
которыми в данном случае будут входная коробка и диффузор. В данном
справочнике приведены характеристики нескольких вентиляторов с присоеди-
ненными элементами. Если таких характеристик вентиляторных установок
нет, то присоединенные элементы следует относить к элементам сети и при
расчете суммарного сопротивления сети учитывать потери давления в них.
Глава 2. УСЛОВИЯ ПОДОБИЯ И ПЕРЕСЧЕТ
ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЯТОРОВ
§ 6. Основные критерии подобия
Широкое распространение для оценки работы отдельных вентиляторов имеют
безразмерные (типовые) аэродинамические и акустические характеристики,
одинаковые для вентиляторов одного типа. Эти характеристики определяют
из соответствующих размерных характеристик, и они служат для сравнения
аэродинамических и акустических качеств вентиляторов различных схем. Си-
стему безразмерных параметров вентилятора можно получить из общих ме-
тодов теории подобия и размерности [44].
Одним из основных условий подобия является геометрическое подобие.
Вентиляторы различного размера одного типа, выполненные по одной и той
же аэродинамической схеме, являются геометрически подобными. Каждый
из этих вентиляторов определяется одним каким-либо размером. За характер-
ный размер в вентиляторостроении обычно принимают диаметр D рабочего
колеса по концам лопаток. Геометрически подобными вентиляторами считают
такие вентиляторы, которые имеют одинаковое отношение всех соответствую-
щих линейных размеров, в том числе толщины лопаток, дисков колес, ше-
роховатость стенок колеса и корпуса и т. д. Практически осуществить полное
геометрическое подобие вентиляторов одного типоразмера, а тем более раз-
личных размеров одного типа, как правило, не удается, так как технология
изготовления вентиляторов разных номеров и на различных заводах неоди-
накова. Особенно сложно выполнение малогабаритных вентиляторов с диа-
метрами рабочих колес D < 0,2 м, геометрически подобными прототипу вен-
тилятора с диаметром колеса D 0,5 м. В таких случаях осуществляется
частичное геометрическое подобие машин. Необходимо, однако, стремиться
к тому, чтобы основные размеры проточной части, приведенные на аэроди-
намической схеме, были выдержаны при изготовлении вентилятора.
Условия кинематического подобия требуют, чтобы треугольники скоростей
течения в сходственных точках геометрически подобных вентиляторов были
подобными. Это осуществимо при одинаковом коэффициенте производитель-
ности вентилятора (ГОСТ 10921—74)
ф = ^7. (17)
где характерная площадь колеса
Г = л£2/4: (18)
окружная скорость колеса по концам лопаток
и = л7)/г/60. (19)
Для выполнения динамического подобия течений в вентиляторах необ-
ходимо равенство отношений давлений и плотностей в сходственных точках
и равенство отношений сил инерции к силам вязкости. Первое условие для
идеальных газов в предположении изэнтропического процесса в вентиляторах
обеспечивается постоянным значением показателя k адиабаты и числа Маха
М — w/a,
где а = Уkp/p—скорость звука; w — характерная скорость течения.
23
Второе условие обеспечивается равенством числа Рейнольдса
где v — кинематический коэффициент вязкости, для воздуха при нормальных
условиях коэффициент v — 1,5-10-5 м2/с.
Показатель адиабаты k равен отношению удельных теплоемкостей газа
при постоянном давлении ср и постоянной плотности cv, т. е. k = cP!cv. Для
двухатомных газов (кислорода, водорода, азота, окиси углерода) и смесей
из этих газов, в том числе и для воздуха, показатель k — 1,4. Поэтому для
вентиляторов, перемещающих обычно воздух, данный критерий можно счи-
тать несущественным.
Число Маха характеризует сжимаемость среды. Известно, что в случае
установившихся движений с достаточно малыми скоростями изменением плот-
ности среды можно пренебречь. Соответствующие оценки [45] показывают,
что для воздуха при нормальных условиях (скорость звука а — 340 м/с)
ошибка в вычислении давления без учета сжимаемости перемещаемой среды
не превысит 1%, если М < 0,14, т. е. w < 50 м/с. Для скоростей w, близких
к 100 м/с, ошибка составит 4%. Поэтому (см. § 3) при скоростях течения,
превышающих 50 м/с, для вентиляторов, создающих полное давление, пре-
вышающее 2% полного давления перед вентилятором, при вычислении аэро-
динамических параметров вентиляторов (при аэродинамических испытаниях
или пересчете характеристик) необходимо вводить поправки, учитывающие
сжимаемость перемещаемой среды
Эти поправки справедливы для чисел М < 0,7. Если число М > 0,7, то
в проточной части вентилятора могут возникнуть местные сверхзвуковые
зоны или зоны течения, в которых скорость близка к звуковой. При этом
условия динамического подобия течения нарушаются. Поскольку в вентиля-
торах практически всегда число М < 0,5, то можно считать, что в проточной
части вентилятора соблюдается автомодельность течения по числу М.
Приведенные выше оценки относятся к установившимся течениям газа
и могут быть применены только к суммарным аэродинамическим параметрам
вентиляторов, которые характеризуются осредненными по времени величи-
нами скорости и давления. Для неустановившихся течений учет сжимаемости
оказывается существенным при весьма малых средних скоростях движения
среды. При распространении звуковых воли все основные эффекты связаны
с колебательным движением частиц, местными пульсациями давления, кото-
рые в силу сжимаемости среды вызывают изменение ее плотности. Поэтому
при определении акустических характеристик вентиляторов число М всегда
будет существенным критерием [58].
Известно, что число Re является важнейшим параметром, определяющим
характер течения. Существует критическое значение ReKP, при котором про-
исходит переход ламинарного течения в турбулентное. При течении газа
в каналах и обтекании газом различных тел с увеличением числа Re умень-
шаются потери давления. Существует такое предельное значение RenpeA, для
которого при дальнейшем увеличении числа Re > RenpeA характер обтекания
не изменяется и потери давления не убывают. Такие режимы обтекания на-
зывают автомодельными по числу Re.
Вопрос о влиянии числа Re на аэродинамическую характеристику цен-
тробежного вентилятора и о существовании предельного числа Re изучен
недостаточно. Имеется много рекомендаций по учету влияния числа Re на
давление, создаваемое вентилятором, и на его КПД, однако они недостаточно
обоснованы. По данным различных авторов [3, 29], предельное число Re
находится в диапазоне Rew пРед = 106 -Н108. При этом за характерные пара-
метры принимают окружную скорость и и диаметр D рабочего колеса. При
изменении диаметров рабочих колес от 0,05 до 5 м и окружных скоростей
от 20 до 120 м/с число Rew для центробежных вентиляторов может меняться
от 5-104 до 5-107.
24
С уменьшением числа Rew < Reu пред снижается давление, создаваемое
нтилятором, в результате увеличения доли потерь давления на трение
проточной части вентилятора. Такое снижение более значительно у вентиля-
В пов с высоким КПД, в которых реализуется безотрывное обтекание. Умень-
шение числа Reu приводит также к увеличению потребляемой вентилятором
мощности в результате увеличения доли мощности, расходуемой на трение
вращающихся дисков колеса.
Н Графическая зависимость снижения создаваемого вентилятором давления
иКПД Л в зависимости от уменьшения числа Re [3] приведена на
Pv/PvRe=io7
2/7 Reо7
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
q5
^7
10* 5 105 5 106 5 107Ре
а)
Рис. 19. К анализу влияния числа Re:
а —зависимости отношений PD/PO 1?е = 107 и
Л/ЛЯе-Ю7 от числа I3!- б —зависимость
отклонения КПД Дт^'П'—Л от КПД л мо-
Дели и от отношения Re/Re' [61]
0,03
0,02
0,01
о
-0,01
-0,02
-0,03
-0,09
-0,05
-0,06
-0,07
5)
рис. 19, а. За предельное число Re при-
нято Яепред = 107. Ввиду отсутствия до-
стоверных данных вместо кривых, учи-
тывающих снижение параметров, пред-
ложена область возможных сниженных
значений. Так, при уменьшении числа
Re с 107 до 105 давление вентилятора pv
может быть равным 0,93—0,98 давления
вентилятора при Re = 107, а КПД п =
= (0,8-0,91) nRe=lo;.
Рекомендации других авторов [61] соответствуют этому диапазону. Фор-
мулы, связывающие величины КПД модели и и натуры и', при Re > 0,5-105
имеют вид
-0,08
< = 1 - 0,5 (1 - n) [1 + (Re/Re)0,2]:
АП = Tf - n = 0,5 (1 - n) [1 - (Re/Re')0,2].
Номограмма для величины Дт], построенная в соответствии с последней фор-
мулой, приведена на рис. 19, б. Ею можно пользоваться для оценки измене-
ия КПД натуры по отношению к КПД модели при различных числах Re:
при этом
'П, = 'П +
В“а > 0’ если отношение Re/Re' < 1, т. е. число Рейнольдса у на-
Re'<°^льше числа У модели, и величина Дт| < 0, если Re/Re' >1, т. е
25
Подобие неустановившихся течений в вентиляторе, которые определяют
его акустические характеристики, требует равенства не только чисел Маха,
но и чисел Струхаля
Sh = /£/«,
где f — частота звука.
Условия акустического подобия требуют также одинаковых значений
безразмерных акустических импедансов на границах объема, в который про-
исходит излучение звука [58].
§ 7. Безразмерные аэродинамические характеристики
Безразмерными аэродинамическими параметрами вентиляторов (ГОСТ
10921—74) называют следующие:
коэффициент производительности ф, определяемый по формуле (17);
коэффициенты полного, статического и динамического давления
Pvft
О.бр^2
Фз
Psvfis . . _ PdvV .
0,5pi«2 ’ О.бр^2 ’
(21)
коэффициент мощности
204У
piFu3
(22)
Тогда в соответствии с
циент полезного действия
формулами (15) полный и статический коэффи-
фФ .
Л ’
4s =
фФз
Л
(23)
Здесь р и подсчитывают по формулам (13) и (14), а коэффициент v вы-
числяют по формуле
V
-(-
1 Psv \ (1 1 Pdv Л
k pl )\ 2k Р2 )'
(24)
В соответствии с общей теорией размерности [44] установленные выше
(см. § 6) критерии подобия для каждого типа вентилятора однозначно опре-
деляют все другие его безразмерные параметры, т. е.
ф (ф, Re, М), ф5 (ф, Re, М),
Л (ф, Re, М), ц (ф, Re, М) и т)з (ф, Re, М).
Эти зависимости определяют безразмерную аэродинамическую характери-
стику вентиляторов, выполненных по одной и той же аэродинамической
схеме, но с различными размерами, с разной частотой вращения и плот-
ностью перемещаемой среды. На рис. 20 для примера приведена безразмер-
ная аэродинамическая характеристика центробежного вентилятора Ц14-46.
В § 6 показано, что при больших числах (Re > 107) течение в вентиля-
торе можно считать автомодельным по числу Re. Сжимаемость перемещаемой
среды можно не учитывать при М < 0,14, что соответствует величине полного
давления вентилятора, не превышающей 2% абсолютного полного давления
перед вентилятором. При таких режимах безразмерные параметры ф, Z и г|
будут являться функциями только коэффициента производительности. Ко-
эффициент ф станет тогда единственным критерием подобия течения в гео-
метрически подобных вентиляторах.
26
Формулы (21) —(23) для расчета безразмерных параметров будут иметь
следующий вид:
,h = _• ,1, — Psv
0.5р^ ’ 0,бри’’ (25)
__ 204/V
рГг/3 ;
(26)
(27)
„ _JP^k
115 _ %
Безразмерные аэродинамические характеристики получают в результате
аэродинамических испытаний модели или промышленного образца. Они яв-
ляются исходными данными при выборе типа вентилятора, его размеров и ча-
стоты вращения для обеспече-
ния заданных величин давле-
ния и производительности, а
также при определении размер-
ной характеристики выбранного
вентилятора и сопоставлении
аэродинамических параметров
вентиляторов различных схем.
В одном справочнике приве-
дены безразмерные характери-
стики около ста центробежных
вентиляторов различных компо-
новок. Отдельно даны харак-
теристики малогабаритных вен-
тиляторов нескольких типов.
В подрисуночных подписях при-
ведены значения диаметра ра-
бочего колеса и его частоты
вращения, по которым можно
рассчитать числа Re и М, ко-
торым соответствует приведен-
ная безразмерная характери-
стика.
Рис. 20. Безразмерные аэродинамическая и аку-
стическая характеристики центробежного венти-
лятора Ц14-46, полученные при испытании модели
с D = 0,5 м при п = 700 об/мин
Уменьшение размеров вентилятора может привести к уменьшению числа
Re и связанному с этим ухудшению характеристики вентилятора. При этом
ухудшение параметров вентилятора может быть обусловлено не только сни-
жением числа Re, но и действием так называемого масштабного эффекта, под
которым понимают указанное выше нарушение полного геометрического по-
добия при изготовлении малогабаритных вентиляторов.
Для примера на рис. 21 приведены безразмерные характеристики про-
мышленных образцов центробежных вентиляторов типа Ц14-46 № 1,4; 2,5; 4;
5, иллюстрирующие влияние масштабного эффекта, поскольку числа Re, при
которых проводились испытания этих вентиляторов, были близкими. С умень-
шением размера вентилятора в 2 раза величины полного давления и КПД
снижаются на 10—15% при режимах, близких к режиму т]тах.
В связи с этихм при расчете характеристик вентилятора по характери-
стике прототипа больших габаритных размеров необходимо предусмотреть
снижение характеристики малогабаритного вентилятора. В ГОСТ 5976—73
допускается снижение максимального КПД вентилятора с уменьшением его
размеров в соответствии с зависимостями, приведенными на рис. 22, где
^отн = ^max/^max, .0=0,5 м;
Г^отн == -/5/0,5,
87
Можно полагать, что это снижение КПД происходит главным образом
в результате увеличения потерь давления в проточной части вентилятора.
Тогда приведенная зависимость может быть распространена и на номиналь-
ный коэффициент давления.
Из формул (17) —(19) и (25) —(27) для безразмерных коэффициентов ср,
ф и Л можно установить следующие формулы пересчета производительности
Рис. 21. Безразмерные аэродинамические характеристики центробежных вентиляторов
Ц14-46 различных размеров:
1—D = 0,5 м; 2—Z)=0,4 м; 3—D = 0,25 м; 4—.0=0,14 м
Q, давления pv и мощности N для вентиляторов заданной схемы, но при раз-
личных диаметре D, частоте вращения п и плотности р среды без учета
числа Re и сжимаемости среды:
q' ( £>'y п . _/ р' у / п у р'
~7/ I ^77 / 77 > 77 I ~/7 /I 77 / 77 >
Q \D ) п pOtSV \D / \п / р
N' ( £>' у / п А3 р т/ th
ЛГ" \D"J \ п ) р" ’ ц" ~ т)"
Числа Re при пересчете характеристик учитывают приближенно с использо-
ванием зависимостей рис. 19. При учете сжимаемости необходимо в соответ-
ствии с формулами (21) в правой части формулы для отношения Pv,svIp^s^
ввести дополнительный коэффициент pzz/P или P„/Ps.
Для удобства расчета характеристик с учетом сжимаемости целесооб-
разно пользоваться следующими заимствованными из ГОСТ 10921—74 зна-
28
пениями коэффициентов р, р5 и поправок бр к величинам pv, psv полного и
статического давления вентилятора при различных значениях отношения дав-
ления pv, Psv, создаваемого вентилятором, к абсолютному полному давлению
pi перед ним:
Psvfp' * *........................
р , кгс/м2, при Р1 = 1ОЗЗО кгс/м2. .
..........................................
PlPxbSV' %................................
0,02 0,05 0,1 0,2 0,3
206 516 1033 2066 3099
0,993 0,982 0,964 0,928 0,890
-0,7 -1,8 -3,6 -7,2 -11
В практике вентиляторостроения при выборе рационального типа вен-
тилятора и оценке аэродинамических свойств вентиляторов широко распро-
странены параметры быстроходность и габаритность.
Исключая из двух первых формул (28) сначала отношение диаметров
DfID,fy а затем отношение частот вращения п'1п", установим следующие со-
отношения:
nV’1'* W)v' - - const. J
-Введем обозначения
nyA = «Ql/2(pJp)"3/4; £>уд = О(Г1/2 Wp)1/4. (30)
Согласно формулам (29) безразмерные параметры (удельная частота
вращения пуд и удельный диаметр £>уд) наряду с безразмерными коэффи-
циентами ф и ф характеризуют тип
вентилятора и не зависят от его
габаритных размеров, частоты
вращения и плотности среды.
Формулы (30) позволяют устано-
вить физический смысл параметров
пуд и Руд. Удельная частота вра-
щения численно равна частоте вра-
щения, а удельный диаметр — диа-
метру эталонного вентилятора оп-
ределенного типа, который при
производительности Q = 1 м3/с
обеспечивает полное давление, чис-
ленно равное плотности переме-
щаемой среды.
В отечественном и зарубежном
вентиляторостроении взамен без-
Рис. 22. Допускаемое (ГОСТ 5976—73) снижение
относительного КПД чОтн ПРИ уменьшении от-
носительного диаметра вентилятора D0TH
размерных параметров пуд и /)уд наибольшее распространение получили раз-
мерные ^параметры: быстроходность пу, м3кгс~3/4с“3/2 и габаритность Dy,
rty=,nQV2p-3/4. Dy==DQ-^
(31)
В этих формулах производительность выражена в м3/с, а полное давление
приведено к плотности воздуха, соответствующей нормальным атмосферным
условиям (Ро = 0,122 кгс-с2/м4), и выражено в кгс/м2. Размерные параметры
пу и иу с безразмерными /?уд и £)уд связаны формулами
Цу = р I Цуд» Z)y == р ! -^уд*
Согласно формулам (31) быстроходность пу и габаритность Dy численно рав-
ы соответственно частоте вращения п и диаметру D рабочего колеса венти-
тора, обеспечивающего производительность Q = 1 м3/с и полное давление
1 кгс/м2.
29
Заменив в формулах (31) размерные величины производительности и
давления безразмерными коэффициентами и приняв плотность воздуха р0 ==
== 0,122 кгс-с2/м4, получим
Лу = = 138^-314. ч
Ду = 2л-1/2р1/4<Р“,/Ч1/4 = 0>56<р-1/Ч1/4. ) }
Параметры пу и Dy очень удобны для сравнения вентиляторов различных ти-
пов и выбора типа вентилятора, обеспечивающего заданные производитель-
ность и давление. Эти параметры, особенно быстроходность, будут широко
использованы в дальнейшем. Для всех рекомендуемых вентиляторов на диа-
граммах с безразмерной характеристикой приведены кривые быстроходности
Пу(ф).
Очевидно, что в каждой точке аэродинамической характеристики венти-
лятор будет иметь свое значение быстроходности и габаритности, причем
с увеличением производительности для каждого вентилятора величина пу ме-
няется от нуля (при Q = 0) до бесконечности (при pv = 0), а значение Dy
от бесконечности до нуля. Однако вентилятор обычно принято использовать
при режимах, находящихся в пределах рабочего участка характеристики, по-
этому каждому типу вентилятора свойствен некоторый диапазон значений
быстроходности и габаритности в пределах рабочего участка характеристики.
За характерные принято считать быстроходность и габаритность при номи-
нальном режиме работы вентилятора. Эти значения параметров характери-
зуют тип центробежного вентилятора.
Следовательно, параметры пу и Dy необходимо рассматривать главным
образом как параметры, которые удобно использовать при выборе типов вен-
тиляторов, обеспечивающих требуемое задание, а также для некоторой клас-
сификации вентиляторов по их аэродинамическим схемам [15]. Не следует,
однако, как это иногда делают, придавать быстроходности и габаритности
значение универсальных параметров, которые полностью характеризуют аэро-
динамические качества вентиляторов.
Используя безразмерные коэффициенты (риф, определяемые соответ-
ственно по формулам (17) и (25), можно установить связь между размер-
ными значениями производительности Q и давления pv вентилятора данного
типа при постоянных значениях диаметра D рабочего колеса и частоты вра-
щения п. Исключив из формул (17) и (25) поочередно величины п и D при
р0 = 0,122 кгс-с2/м4, получим
Рг1 = (о,О99-^-Р1/4) Q2;
po = (0,0014-|j- «4/3)q2/3.
Следовательно, при одинаковых логарифмических масштабах по осям ко-
ординат Q, pv режимы, соответствующие постоянным значениям коэффициен-
тов (р, ф и диаметра D, располагаются на прямых линиях, наклоненных к оси
абсцисс под углом ос = arctg 2. Режимы, соответствующие постоянным зна-
чениям коэффициентов (р, ф и частоты вращения и, находятся на прямых, на-
клоненных к оси абсцисс под углом Р = arctg(2/3). Эти соотношения исполь-
зуют при построении диаграмм для выбора размеров и частоты вращения
вентилятора, обеспечивающего заданные параметры (см. рис. 11).
§ 8. Безразмерные акустические характеристики
Аналогично безразмерным аэродинамическим можно ввести и безразмерные
акустические характеристики вентиляторов. Безразмерной шумовой характе-
ристикой вентилятора по суммарному уровню звуковой мощности принято
называть [53] зависимость суммарного критерия шума определяемого по
измеренным величинам суммарного уровня звуковой мощности раздельно на
30
сторонах всасывания Др2вс и нагнетания £р2нг, От коэффициента ср произ-
водительности вентилятора. Суммарный критерий шума Ls, уровень звуковой
мощности Lps, производительность Q и давление pv вентилятора связаны
формулой
Zs = 10 1ST Q — 25 (33)
где Q___производительность, м3/с; pv — полное давление, кгс/м2.
Суммарный критерий шума [см. формулу (33)] равен уровню звуковой
мощности, отдаваемой на входе или выходе данным вентилятором, обеспечи-
вающим производительность Q = 1 м3/с и полное давление pv = 1 кгс/м2
при заданном значении коэффициента производительности и при нормальных
атмосферных условиях. Отметим, что безразмерной величина названа
условно, так как ее измеряют в дБ, и правильнее было бы называть ее отно-
сительной величиной. Ранее для примера была приведена безразмерная аку-
стическая .характеристика Л2нг (ф)’ вс (ф) вентилятора Ц14-46 (см. рис. 20).
В качестве безразмерного параметра, характеризующего акустические ка-
чества вентилятора, можно использовать также суммарный отвлеченный уро-
вень звуковой мощности
= Lpz - 60 1g и - 20 1g D. (34)
Таблица 1
Тип вентиля- тора Измерение шума на стороне ДБ (дБ) при безразмерной частоте f =60 f/n, равной
5(15) 10 (30) 20 (60) 40 (120) 80 (240) 160 (480) 320 (960)
Ц8-13 Всасывания 39 27 35 35 31 22 15 13
Нагнетания 46 29 44 44 32 22 18 17
Ц7-15 Всасывания 39 30 33 33 30 22 17 14
Нагнетания 43 29 41 37 30 24 17 13
Ц14-46 Всасывания 40 36 37 32 28 26 18 14
Нагнетания 43 36 40 34 36 30 21 16
Ц4-57 Всасывания 39 36 31 24 21 19 16 14
Нагнетания 41 ' 39 31 25 23 16 15 14
Ц4-66 Всасывания 39 31 36 30 27 25 21 17
Нагнетания 43 34 38 32 33 28 32 19
Ц4-70 Всасывания 41 32 39 33 29 27 26 22
Нагнетания 46 35 42 36 35 29 24 19
Ц4-72 Всасывания 37 28 35 29 24 19 16 16
Нагнетания 39 28 34 29 27 21 16 12
Ц4-76 Всасывания 38 28 36 31 25 22 17 15
- - . _ . Нагнетания 43 31 38 33 31 28 22 19
Примечание. В скобках даны значения безразмерной частоты только для венти-
лятора Ц14-46 (п ~ 500 об/мин).
31
Параметр равен уровню звуковой мощности вентилятора данного типа
при окружной скорости и — 1 м/с и диаметре колеса D = 1 м, отдаваемой
им на входе или выходе. Согласно формуле (34) уровень звуковой мощности
L/>s = 4- 60 1g и + 20 1g D — 4- 10 1g u6D2.
Таким образом, величина Lp^ зависит от логарифма шестой степени
частоты вращения п и восьмой степени диаметра рабочего колеса D. Это
следует' иметь в виду при выборе вентилятора с ограниченным уровнем созда-
Безразмерным спектром звуковой мощности называют критерий шума
Lt в f-й октавной полосе, вычисленный по аналогии с формулой (33) в виде
Lt^Lpi - 10 lg Q — 25 1g pv (35)
в зависимости от безразмерной частоты
f = 60//п. (36)
В данном справочнике приведены безразмерные шумовые характеристики
(ф) отдельных вентиляторов. Они получены [48] при акустиче-
ских испытаниях моделей в заглушенной камере (ГОСТ 12.2.028—77). Без-
размерные спектры шума в октавных полосах частот для этих вентиляторов
на сторонах всасывания и нагнетания при номинальных режимах их работы
приведены в табл. 1.
Безразмерные акустические параметры позволяют сравнивать и оценивать
вентиляторы различных типов. На рис. 23 приведены безразмерные характе-
ристики центробежных вентиляторов Ц4-70 и Ц4-76, отличающихся в основ-
ном профилем лопатки. У колеса вентилятора Ц4-70 лопатки плоские, откло-
ненные назад, а у колеса вентилятора Ц4-76 лопатки имеют в сечении пло-
сковыпуклый профиль с максимальной относительной толщиной с = 7,6. Дли-
на лопатки и ее углы входа и выхода по хорде (плоской поверхности лопат-
ки) такие же, как у лопаток вентилятора Ц4-70. Как видим, профильные
лопатки колеса по сравнению с листовыми имеют меньший на 2—3 дБ крите-
рий шума практически при всех режимах работы вентиляторов как на стороне
всасывания, так и на стороне нагнетания. Минимальный критерий шума со-
ответствует номинальному режиму работы вентилятора.
Безразмерные акустические характеристики также используют для пере-
счета акустических характеристик геометрически подобных вентиляторов, т. е.
32
выполненных по одной и той же аэродинамической схеме, при разных габа-
ритных размерах и частотах вращения.
F В соответствии с критериями подобия, приведенными в § 6, критерий
шума должен зависеть от коэффициента производительности вентиля-
тора Ф, чисел Re и М, а критерий Ц, кроме того, и от числа Sh, т. е.
(ф, Re, М); Lt (ф, Re, М, Sh).
Отметим, что зависимость параметров Z,s и от чисел Re и М мало
изучена. Можно полагать, что, как аэродинамические суммарные безраз-
мерные параметры, величины и Li не зависят от числа Re при достаточно
больших его значениях и мало зависят от числа М при малых его значениях.
В таких случаях критерий становится функцией только коэффициента
расхода вентилятора, а критерий Li — коэффициента ф и числа Sh, т. е. без-
размерной частоты J = 60 f/n.
Используя формулы (33), (35) и (36), получают следующие формулы пе-
ресчета суммарного Lp% уровня звуковой мощности и уровня Ln в гй ок-
тавной полосе, а также сходственных частот f спектров шума вентиляторов:
Г7/ Q Р7) и' D'
- £ps = 10 1g — + 25 1g -£- = 60 1g — + 20 1g —;
Q Po u" D"
r' ,rr Q P„ ч' D'
LPi ~ LPt = 10 1g —ъ- + 25 1g — = 60 1g — + 20 Ig —;
Q Po u." D"
___ fzz
n” '
(37)
дитрпки? пеРесчет выполняют при одном и том же коэффициенте произво-
динамии рТИ овентиляТ0Р°в> которые должны быть выполнены по одной аэро-
обрггта е К0И схеме’ но иметь различные диаметры и частоту вращения, т. е.
чивать разные производительность и полное давление.
2 Зак. 618
33
полосе
частот
При пересчете спектров звуковой мощности относительную ширину полос
спектра, как правило, не изменяют, т. е. октавные или третьоктавные спектры
остаются теми же. При этом сходственные гармоники оставляют в пределах
сходственной полосы, так как частоте вращения пропорциональны как частоты
гармоник, так и частоты границ полосы. Амплитуда спектра в данной
соответствует одному из стандартных значений среднегеометрических
этой полосы.
Если ширину полосы при пересчете спектра необходимо изменить,
четные данные будут менее точными. В этом случае [53] дискретные
ляющие спектра определяют по второй формуле (37), а для сплошной части
спектра учитывают изменение А/ ширины полосы, прибавив дополнительно
к амплитуде спектра величину 10 1g -—7-.
Акустическую характеристику Lp^(Q) вентилятора, обеспечивающего за-
данные параметры производительности Q и давления pv, если известна его
безразмерная акустическая характеристика (ср), рассчитывают
ствии с формулой (33) как
Lps = L2 + 101gQ + 251g^.
то рас-
состав-
в соответ-
(38)
Для удобства расчета двух слагаемых в правой части равенства (38) целе-
сообразно пользоваться номограммой, приведенной на рис. 24.
Если неизвестна акустическая характеристика прототипа или безразмер-
ная акустическая характеристика вентилятора, то для данного типоразмера
величину можно оценить при расчете приближенным методом [53], исходя
из известных аэродинамических параметров вентилятора.
В случаях, когда вентилятор создает давление, превышающее 10% абсо-
лютного полного давления перед вентилятором, в формулы пересчета (37)
необходимо вводить поправки, соответствующие изэнтропическому процессу
сжатия воздуха в вентиляторе [60].
Глава 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ
§ 9. Области работы
В литературе не существует единой общепринятой классификации центробеж-
ных вентиляторов. Однако вентиляторы могут быть классифицированы по
отдельным признакам: быстроходности, создаваемому давлению, компоновоч-
ной схеме, типу привода, назначению и т. д.
Область параметров работы центробежных вентиляторов, на которой
в виде отдельных точек даны режимы работы (коэффициенты ф и ф) приве-
денных в данном справочнике центробежных вентиляторов, соответствующие
максимальному значению КПД, показана на рис. 25. На диаграмме нанесены
линии постоянных значений быстроходности (пу = const) и габаритности
(Z)y = const). Как видим, центробежные одноступенчатые вентиляторы обес-
печивают большую область режимов: при т]тах коэффициенты производитель-
ности и давления меняются соответственно в диапазонах ф = 0,01 4-0,6,
ф = 0,6 4- 3. При этом пределы изменения быстроходности ny = 11 4- 80, а
габаритности Dy = 0,85 4- 6. Отметим, что область режимов может быть не-
сколько расширена, если рассматривать не режимы, соответствующие т]тах,
а рабочие участки характеристик вентиляторов.
По быстроходности вентиляторы могут быть разделены на вентиляторы
малой (пу = И 4-30), средней (пу — 30-4-60) и большой (пу = 60-4- 81)
быстр охо д ности.
Вентиляторы малой быстроходности. Имеют малые диаметры входа, не-
- большую ширину колеса, малую ширину и раскрытие спирального корпуса.
Лопатки рабочего колеса могут быть загнуты по направлению его вращения
и против этого направления. Чем ниже быстроходность вентилятора, тем
меньше форма лопатки влияет на его аэродинамическую характеристику
' [20]. Максимальный КПД этих вентиляторов не превышает 0,8. Габаритность
меняется в диапазоне Dy = 6 4- 1,7.
Вентиляторы средней быстроходности. Значительно отличаются своими
геометрическими и аэродинамическими параметрами. Среднюю быстроход-
ность имеют вентиляторы с колесом барабанного типа и большим диаметром
которых коэффициенты давления близки к максимально возможным
«.3). У этих вентиляторов достигнут максимальный КПД т]тах ~ 0,73.
Такую же быстроходность имеют вентиляторы с загнутыми назад лопатками
и небольшими коэффициентами давления (ф 1). Максимальный КПД этих
вентиляторов может достигать 0,87. Габаритность вентиляторов средней бы-
строходности с большими и малыми коэффициентами ф отличается почти
вентиляторы большой быстроходности. Имеют широкие рабочие колеса с
небольшим числом лопаток, загнутых против направления вращения рабочего
> колеса. Коэффициенты давления ф < 0,9. Эти вентиляторы могут иметь близ-
кие к максимально возможным значения КПД т]тах ~ 0,9.
л Заметим, что наибольшее число разработанных в последние годы венти-
имеет высокие значения КПД, быстроходность в диапазоне 40—80 и
< сокие коэффициенты давления (0,6 < ф < 0,9). Эти вентилятора отно-
\ ятся к классу высокоэкономичных машин и широко применяются в вентиля-
f ционных и технологических установках.
2*
35
Приведенные в данном справочнике центробежные вентиляторы распо-
ложены для удобства их выбора в порядке возрастания быстроходности.
В соответствии с рекомендациями СЭВ PC 3649—72 к классу вентилято-
ров принадлежат воздуходувные машины, обеспечивающие полное давлениз
до 3000 кгс/см2. Вентиляторы общего назначения по величине полного давле-
ния, создаваемого при номинальном режиме, в соответствии с ГОСТ 5976—73
подразделяют на вентиляторы низкого, среднего и высокого давления.
Вентиляторы низкого давления. Создают полное давление до 100 кгс/м2.
Рис. 25. Области параметров номинальных режимов работы центробежных вентиляторов:
/—одноступенчатых; 2—двусторонних; ?—двухступенчатых
рабочие колеса имеют широкие листовые лопатки. Максимальная окружная
скорость таких колес не превышает 50 м/с. Вентиляторы низкого давления
широко используют в вентиляционных санитарно-технических системах.
Вентиляторы среднего давления. Создают полное давление в диапазоне
от 100 до 300 кгс/м2. Эти вентиляторы имеют лопатки, загнутые как по на-
правлению вращения колеса, так и против этого направления. Максимальная
окружная скорость достигает 80 м/с. Вентиляторы применяют в вентиляцион-
ных и технологических установках различного назначения.
Вентиляторы высокого давления. Создают полное давление свыше
300 кгс/м2. Рабочие колеса вентиляторов высокого давления, как правило,
имеют лопатки, загнутые назад, так как они более эффективны. Окружная
скорость рабочих колес больше 80 м/с. Поэтому в случае широких колес
(вентиляторы средней быстроходности) применяют профильные лопатки с пло-
ским или слегка наклонным передним диском.
Полное давление свыше 1000 кгс/м2 может быть обеспечено вентилято-
рами малой быстроходности с узкими рабочими колесами, близкими по своим
геометрическим параметрам к компрессорным. Их окружная скорость при
соответствующем конструктивном исполнении может достигать 200 м/с. Такие
36
Айтиляторы находят применение в системах с небольшим расходом воздуха
В большим сопротивлением: в фильтроочистительных установках, в системах
пневмопочты, пневмоники и др.
Для обеспечения полных давлений, близких к 3000 кгс/м2, в некоторых
случаях используют двухступенчатые вентиляторы или вентиляторные уста-
новки с двумя-тремя последовательно работающими вентиляторами. Такие,
установки иногда называют воздуходувками.
7 Максимальное полное давление, создаваемое вентилятором, зависит от
максимальной допустимой окружной скорости рабочего колеса, которая опре-
деляется в свою очередь аэродинамической схемой колеса, а также конструк-
тивным и технологическим исполнением колеса и вентилятора в целом.
Максимально допустимую
окружную скорость рабочего
•колеса каждого типоразме-
ра находят из условий проч-
ности при эксперименталь-
ных исследованиях или при
расчетах на прочность в со-
ответствии с принятыми ре-
комендациями [39, 40, 53].
§ 10. Компоновочные
схемы
Центробежные вентиляторы
могут быть классифициро-
ваны по компоновке рабо-
чих колес и по форме кор-
пуса. Вентиляторы, состоя-
щие из одного рабочего ко-
леса и спирального корпуса,
называют одноступенчаты-
ми центробежными вентиля-
торами обычного исполнения
(см. рис. 2). Такая компо-
новка центробежных венти-
ляторов наиболее широко
распространена на практике,
поэтому им в данном спра-
вочнике и уделено наиболь-
шее внимание.
Рис. 26. Характеристики и схемы вентилятора Ц4-76
в компоновке с различными корпусами:
а—схемы; б—-характеристики
Возможны и другие ис-
полнения одноступенчатых
вентиляторов. Для удобства
компоновки центробежные
вентиляторы в ряде случаев
ных отверстий спирального i
должны иметь не одно, а два и более выход-
* — —корпуса, иногда в виде сильно вытянутого пря-
выхо°ЛЬНИКа’ некотоРых компоновках бывает необходимо осуществить
Д воздуха по кольцевому каналу. Тогда за рабочим колесом устанав-
вают радиальный диффузор с лопатками или без них. Если поток воздуха
коль °ДИм° повернуть в осевом направлении, то за диффузором размещают
Т0Р0ИдальнЬ1й поворотный участок или радиально-осевой спрям-
Шес ИИ аппаРат- Центробежный вентилятор в компоновке с корпусом, осу-
Ил/Т“ выход воздуха в осевом направлении, называют прямоточным
вых ооРатно‘прямоточным в зависимости от того, совпадает ли направление
ВентиЯи*еГ° потока с направлением входа воздуха или противоположно ему.
ПечахЛЯт0Ры с такими корпусами или диффузорами используют в различных
новк aBToKJlaBax> аппаратах на воздушной подушке и в других уста-
37
Для примера характеристики (кривые 1—5) одного и того же вентиля-
тора в компоновке с различными корпусами (/ — 5) приведены на рис. 26.
Мощность, потребляемая вентилятором, практически не зависит от формы
корпуса. Наибольшее давление и КПД имеет вентилятор со спиральным
корпусом, в котором происходит наиболее эффективное преобразование ди-
намического давления воздуха, выходящего из рабочего колеса, в статиче-
ское. Наименьшее давление и КПД имеет вентилятор с радиальным диффу-
зором и радиально-осевым спрямляющим аппаратом.
Для вентиляторов с корпусами, отличающимися от спирального, исполь-
зуют обозначения, принятые для вентиляторов с теми же рабочими колесами,
Рис. 27. Характеристики и схемы центробежных вентиляторов:
1 — одностороннего; 2—двустороннего
работающими в спиральных корпусах. В данном справочнике приведены аэро-
динамические схемы и характеристики нескольких одноступенчатых вентиля-
торов в различных компоновках: с радиальными диффузорами, с радиаль-
ными спрямляющими аппаратами и с корпусами, имеющими два выходных
отверстия.
Если необходимо увеличить производительность вентилятора, то приме-
няют двусторонние центробежные вентиляторы.
Двусторонний центробежный вентилятор состоит из двух рабочих колес
обычного центробежного вентилятора, являющихся зеркальным отображением
одного другим, с общим задним диском, двух входных патрубков и спи-
рального корпуса шириной в 2 раза большей ширины одноступенчатого вен-
тилятора. Такой вентилятор фактически представляет собой два параллельно
работающих односторонних центробежных вентилятора. В связи с этим номи-
нальная производительность такого вентилятора и потребляемая мощность
могут в 2 раза превышать соответствующие параметры одностороннего вен-
тилятора при том же диаметре и частоте вращения колеса (рис. 27). На
рис. 25 была приведена область параметров номинальных режимов двусто-
ронних центробежных вентиляторов с большими коэффициентами произво
дительности.
Применение высокорасходных двусторонних вентиляторов позволяет ис-
пользовать более быстроходные электродвигатели, уменьшить диаметр, а еле-
38
иовательно, габаритные размеры и массу вентиляторной установки. Особенно
целесообразно использование двусторонних вентиляторов при их работе на
нагнетание со свободным входом. При работе на всасывание, как это имеет
1 - * место, например, для шахтных вентиляторов главного проветривания, необхо-
димо’применять сложную систему трубопроводов, подводящих воздух к вен-
тилятору (входные коробки, тройники). Последнее приводит к дополнитель-
ным потерям и снижению КПД вентиляторной установки на 3—5% [б].
Двухступенчатый центробежный вентилятор представляет собой два по-
следовательно работающих центробежных вентилятора, причем в случае ком-
пактных установок переход от первой ко второй ступени осуществлен при
помощи радиальных лопаточных
спрямляющих и направляющих ап-
паратов. На рис. 28 приведены
аэродинамическая схема и харак-
теристика такого вентилятора, раз-
работанного в ЦАГИ. Коэффи-
циенты давления двухступенчатых
вентиляторов в 1,8—2 раза выше
соответствующих коэффициентов
одноступенчатого вентилятора, что
позволяет при тех же габаритных
размерах и частоте вращения уста-
новки обеспечить почти вдвое
большие давления. Область номи-
нальных режимов двухступенчатых
вентиляторов была приведена ра-
нее (см. рис. 25).
Двухступенчатые центробеж-
ные вентиляторы широко исполь-
зуют для создания высокого дав-
z; ления, если габаритные размеры
вентиляторной установки ограни-
чены, например в пылесосах, филь-
троочистительных устройствах и др.
Отметим, что неподвижные ра-
j; диальные лопаточные и безлопа-
точные диффузоры, установленные
непосредственно за рабочим коле-
. сом, не являются эффективными
,в случае загнутых вперед лопаток,
поэтому двухступенчатые центро-
- бежные вентиляторы имеют, как
- правило, колеса с лопатками, за-
Рис. 28. Характеристики и схемы центробеж-
ных вентиляторов:
/ — одноступенчатого; 2—двухступенчатого
гнутыми назад или оканчивающи-
мися радиально. Трех- и более ступенчатые вентиляторы ввиду их конструк-
тивной сложности в вентиляторостроении почти не встречаются.
§ 11. Вентиляторы различного назначения
Центробежные вентиляторы применяют практически во всех отраслях народ-
нпГ° Хозяйства- Их используют в вентиляционных системах, в различных тех-
логических установках, в системах охлаждения и др. В зависимости от на-
в©аЧеНИЯ К вентилятоРам предъявляют различные требования. В последнее
стаМЯ опУбликовано несколько монографий, в которых отмечены особенности
19 9о]КОНСТРУкций и характеристик шахтных [6, 37, 49], тягодутьевых [5, 11,
* В СУД0ВЫХ и сельскохозяйственных [51] вентиляторов.
Is Нйя ентилятоРь> общего назначения применяют в системах кондиционирова-
й вентВ03ДУХа И вентиляаии и Для производственных целей Серийно выпускают
иляторы номеров от 2,5 до 20. Основные требования к этим вентиляторам
39
регламентированы ГОСТ 5976—73 «Вентиляторы радиальные (центробежные)
общего назначения».
Область параметров, обеспечиваемая серийными вентиляторами общего
назначения, приведена на рис. 29. Вентиляторы выполняют или с непосред-
ственным приводом от электродвигателя, или с ременной передачей. Венти-
ляторы больших номеров (начиная с № 8) имеют осевые направляющие ап-
параты для регулирования режима работы. Разработкой вентиляторов об-
щего назначения занимается ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского и ВНИИконди-
ционер.
В соответствии с ГОСТ 5976—73 вентиляторы общего назначения имеют
обозначение типа, состоящее из буквы Ц (центробежный), пятикратной ве-
Рис. 29. Области режимов работы серийных вентиляторов общего назначения
личины коэффициента полного давления и значения быстроходности при ре-
жиме т]тах> округленных до целых чисел, к этому обозначению добавляют
номер вентилятора, численно равный диаметру колеса в дециметрах. Так,
вентилятор с диаметром рабочего колеса D = 0,4 м, имеющий при режиме
Цтах коэффициент полного давления ф = 0,86 и быстроходность пу — 70,3,
обозначают Ц4-70 № 4. Такое обозначение вентиляторов очень удобно, так
как позволяет по названию оценить аэродинамические параметры вентилято-
ров. В настоящем справочнике подавляющее большинство вентиляторов
имеют обозначения в соответствии с ГОСТ 5976—73.
Вентиляторы, предназначенные для перемещения воздуха с различными
примесями: твердыми частицами, пылью, волокнистыми материалами, назы-
вают пылевыми. В обозначениях этих вентиляторов добавлена буква П, на-
пример центробежный пылевой вентилятор ЦП6-46. Чтобы транспортируемые
материалы не застревали в рабочем колесе и корпусе, число лопаток колеса
должно быть небольшим, и они должны быть укреплены консольно к зад-
нему диску. Передний диск колеса отсутствует, а передние участки лопатой
имеют форму, обеспечивающую сбрасывание попавших в колесо материалов
под действием центробежных сил. На колесах и внутри корпуса недопустимо
40
яличие каких-либо выступающих деталей (головок болтов, шайб), которые
огут препятствовать передвижению материалов. Упрощенная форма рабо-
чего колеса, большие зазоры между входным патрубком и колесом приводят
к тому, что’пылевые вентиляторы имеют КПД значительно более низкий, чем
КПД обычных центробежных вентиляторов [12]. На рис. 25 номинальные па-
раметры пылевых вентиляторов обозначены крестиками.
Р В качестве пылевого может быть использован смерчевой центробежный
вентилятор [53], у котрого рабочее колесо расположено в специальной нише
в задней стенке спирального корпуса. Для перемещения среды с примесями
(хлопок, чайные листья), которые нельзя подвергать механическому повреж-
дению, ’целесообразно использовать специальный вентилятор-сепаратор [4],
в котором благодаря его конструкции транспортируемый материал переме-
щается, минуя рабочее колесо.
Для общеобменной вентиляции промышленных предприятий и обществен-
ных зданий применяют крышные центробежные вентиляторы, которые уста-
навливают непосредственно на кровлях зданий для вытяжки воздуха из ра-
бочих помещений по одному вертикальному вентиляционному каналу. Такие
вентиляторы получили в последние годы широкое распространение во многих
странах в связи с тем, что они не занимают полезной площади зданий и не
требуют создания сложных вентиляционных систем.
В данном справочнике приведены схемы и характеристики двух крышных
центробежных вентиляторов ЦАГИ. За колесом вентилятора установлен не-
большой специальный диффузор. Особенностью этих вентиляторов является
то, что, поскольку они работают практически без сети, их рабочий режим со-
ответствует нулевому или небольшому значению коэффициента статического
давления и коэффициенту производительности, близкому к максимальному.
Поэтому в крышных вентиляторах используют широкие колеса с загнутыми
назад лопатками и с большим относительным диаметром входа. Для получе-
ния больших значений удельной производительности 0 [см. формулу (16)]
лопатки колеса должны иметь малые углы выхода рг, чтобы обеспечить не-
большие значения теоретического давления.
Шахтные вентиляторы используют в вентиляционных системах шахт и
рудников для создания в них нормальных атмосферных условий. Центробеж-
ные шахтные вентиляторы применяют в основном в вентиляторных установках
главного проветривания, располагаемых на поверхности земли и перемещаю-
щих весь воздух, проходящий по шахте или ее крылу. Вентиляторы должны
обеспечивать большие расходы и давления, которые регламентированы ГОСТ
11004—75 «Вентиляторы центробежные (радиальные) и осевые шахтные глав-
ного проветривания», и иметь высокие КПД. Серийно выпускают вентиля-
торы больших номеров № 11, 16, 25, 32, 47.
Вентиляторные установки местного проветривания используют для про-
ветривания отдельных выработок и располагают под землей. В них в основ-
ном применяют осевые вентиляторы. Вспомогательные вентиляторные уста-
новки предназначены для проветривания стволов, капитальных выработок при
строительстве шахт и отдельных участков шахтной вентиляционной сети.
Производительность и давление этих вентиляторов ниже, чем вентиляторов
главного проветривания. Серийно изготовляют вентиляторы № 7, 8, 11, 16.
Области параметров, обеспечиваемых серийно выпускаемыми шахтными
вентиляторными установками главного проветривания, приведены на рис. 30.
Обозначения этих вентиляторов следующие:
Тип ВЦ-И, ВШЦ-16 ВЦД-16 ВЦ25, ВЦ-32 ВЦЗ-32 ВЦД-32М ВЦД-47 «Север»
^Хема Ц35-20 Ц40-32 Ц35 15 Ц31-16 Ц36-28 (Ц35-15 X 2) Ц40 24 (Ц36-15 X 2)
Все аэродинамические схемы центробежных шахтных вентиляторов глав-
ного проветривания разработаны Институтом горной механики им. М. М. Фе-
дорова (ИГМ), а конструкции Донгипроуглемашем в содружестве с конструк-
торскими бюро заводов-изготовителей [49].
В обозначении типа вентилятора использованы следующие буквы: В —
ентилятор; Ц — центробежный; Д — двусторонний. Цифры означают номер
вентилятора, т. е. диаметр рабочего колеса в дециметрах. В обозначении
41
Рис. 30. Области режимов работы шахтных вентиляторных установок главного проветривания с центробежными вентиляторами:
а — ВЦ и ВЦД, регулируемых ОНА (жирная линия — для нормальной частоты вращения, а тонкая — для пониженной);
б— ВЦЗ, регулируемых поворотом закрылков лопаток рабочего колеса, и ВЦД, регулируемых изменением частоты вращения
с использованием вентильно-машинного каскада
< аэродинамитеских схем> по которым выполнены шахтные вентиляторы, пер-
вые две цифры равны округленной пятидесятикратной величине коэффициента
давления, а вторые две цифры — округленному стократному значению коэф-
фициента производительности при режиме максимального КПД. Так, венти-
лятор Ц35-15 при режиме т|тах имеет коэффициенты ф « 0,7; ср & 0,15.
Вентиляторы главного проветривания работают в сети с переменным со-
противлением, поэтому имеют следующие устройства для экономичного регу-
лирования производительности: осевой направляющий аппарат; регулируемый
привод; поворотные закрылки лопаток рабочего колеса и др. На входе в вен-
тилятор устанавливают двойной поворот, входную коробку, тройник; на вы-
ходе из вентилятора — диффузор, поворотное колено, выходную коробку [6].
Таким образом, фактически вентилятор является частью вентиляторной уста-
новки. В каталогах, как правило, бывают приведены аэродинамические ха-
рактеристики вентиляторных установок, полученных в натурных условиях или
при испытаниях полупромышленных моделей вентиляторов с присоединен-
ными элементами.
Тягодутьевые вентиляторы являются частью установок котлоагрегатов
тепловых электрических и электровоздуходувных станций. В зависимости от
применения различают три типа тягодутьевых вентиляторов [19]: дутьевые
мельничные и дымососы.
Дымососы применяют для отсасывания дымовых газов с температурой
120 ч- 200 °C из топок пылеугольных котельных агрегатов. Газы содер-
жат твердые частицы золы, вызывающие износ деталей дымососа. Приме-
няют дымососы одностороннего и двустороннего всасывания. В последние
годы МО ЦКТИ им. И. И. Ползунова (в настоящее время ВНИИАМ) раз-
работаны аэродинамические схемы вентиляторов 0,62-40 и 0,55-40-1 с лопат-
ками, загнутыми в направлении, обратном направлению вращения колеса.
Барнаульским котельным заводом по этим схемам разработаны конструкции
серии высокоэффективных дымососов ДН X 2 и ДН соответственно двусто-
роннего и одностороннего всасывания.
Дымососы снабжены осевыми направляющими аппаратами, позволяю-
щими регулировать их работу. Области режимов работы, обеспечиваемых ды-
мососами типов ДН X 2 и ДН различных номеров, приведены на рис. 31. От-
метим, что дымососы этой серии имеют рабочие колеса повышенной износо-
устойчивости. Это позволяет значительно увеличить срок их эксплуатации по
сравнению с дымососами типа Д, рабочие колеса которых имеют загнутые
по направлению вращения колеса лопатки.
Дутьевые вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топки ко-
тельных агрегатов. Области режимов работы дутьевых вентиляторов типа
ВДН были даны на рис. 14, а обозначения их следующие:
Тип ... . ВДНХ2 ВДН-П ВДН-Пу ВДН-ПУ ВДН
Схема... Ц59-15,1-30 0,7-160-11 0,7-160-П 0,7-160-11 0,55-40-1
Дутьевые, вентиляторы так же, как и дымососы, выполняют односторон-
ними и двусторонними. Они также снабжены осевыми направляющими аппа-
ратами. Изготовляют серийные дутьевые вентиляторы номеров 8—36.
Мельничные вентиляторы предназначены для пневматической транспор-
тировки неагрессивной угольной пыли в системе пылеприготовления котель-
ных агрегатов при размалывании твердого топлива в барабанно-шаровых мель-
ницах. Конструкции мельничных вентиляторов выполняют с учетом уменьше-
ния степени износа стенок спирального корпуса и рабочего колеса. Серийно
выпускаемые мельничные вентиляторы типов ВМ-А, ВМ и ВМ-у выполнены
по аэродинамическим схемам вентиляторов соответственно 0,5-45, 0,55-40
(МО ЦКТИ) и 0,6-90 (ЦАГИ).
В обозначении типа тягодутьевых вентиляторов использованы следующие
буквы: В — вентилятор; Д — дымосос, дутьевой; М — мельничный; Н — назад
загнутые лопатки рабочего колеса; А и II—индексы аэродинамической схе-
мы; у — унифицированный; У — узкое рабочее колесо. Цифры означают диа-
метр рабочего колеса в дециметрах. В обозначении аэродинамической схемы
первое число равно относительному диаметру входа Do, а второе число —
43
£
Рис. 31. Области режимов работы дымососов ДН и ДН«2 при £ = 100 °C и /?=760 мм рт. ст., регулируемых ОНА
IK^vrJiV выхода p2 лопаток рабочего колеса_в градусах. Так, вентилятор, выпол-
ненный по схеме 0,62-40, имеет диаметр Do = 0,62 и угол |32 = 40°.
В^' Малогабаритные вентиляторы с диаметрами рабочих колес менее 200 мм
в последние годы все шире используют для практического решения задач
временной техники. Они необходимы для создания микроклимата в огра-
Й?'1 пяченном пространстве, охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, обслужи-
. вания портативных фильтров и других целей.
•’F Малогабаритные вентиляторы обычно встраивают в отдельные блоки ста-
it ционарных и подвижных машин и установок. Этим объясняются предъявляе-
мые к ним жесткие требования по габаритным размерам, массе и КПД. Ма-
логабаритные вентиляторы обычно работают с приводом от малогабаритных
высокооборотных электродвигателей с частотой вращения до 20 000 об/мин.
Они могут обеспечить производительность от 1 до 300 л/с и полное давление
от 20 до 700 кгс/м2 [54].
В литературе данные об аэродинамических схемах и характеристиках
малогабаритных центробежных вентиляторов весьма ограничены. Поэтому
при определении аэродинамических характеристик малогабаритных вентиля-
торов приходится пользоваться характеристиками их прототипов с диаметрами
рабочих колес 0,4—0,5 м, а также использовать указанные выше формулы
пересчета (28). Однако такой пересчет не обеспечивает необходимой точно-
сти, так как при малогабаритном исполнении не удается выдержать полное
геометрическое подобие машин и достаточно точно учесть влияние числа Re.
Исследования показали [54], что безразмерные характеристики ф(ср),
%(<р) и т) (ср) малогабаритных вентиляторов ниже соответствующих безраз-
мерных характеристик их прототипов. В настоящем справочнике приведены
характеристики семи малогабаритных вентиляторов. Они имеют обозначения,
соответствующие прототипу, но с добавлением буквы м.
Судовые вентиляторы являются наиболее распространенным видом судо-
вого оборудования. Их используют в системах вентиляции машинно-котель-
ных отделений, жилых и служебных помещений, а также для охлаждения
приборов и механизмов. Кроме требований, предъявляемых обычно к вентиля-
торам общепромышленного назначения, к судовым вентиляторам предъяв-
ляют дополнительные специфические требования: они должны быть вибро-
ударостойкими, создавать малый уровень шума, иметь небольшие габаритные
размеры и массу, работать в условиях крена и дифферента [3]. Эти требова-
ния определяют особенности схем и характеристик судовых вентиляторов.
Они должны быть достаточно простыми и падежными, т. с. иметь большие
относительные зазоры между колесом, входным патрубком и спиральным
корпусом, а также иметь высокий КПД и создавать малый уровень шума.
Наиболее распространены судовые вентиляторы с радиальными лопатками
рабочего колеса. Они составляют единую серию ЦС [3]. Для обеспечения по-
вышенных требований к акустическим характеристикам судовых вентилято-
ров используют глушители шума, амортизацию, звукоизоляцию и др.
Центробежные вентиляторы применяют в сельском хозяйстве в виде само-
стоятельных машин для проветривания производственных помещений, а также
в виде отдельных элементов сельскохозяйственных агрегатов различного на-
значения [51].
Вентиляторы малой быстроходности используют в опрыскивателях раз-
личных марок для создания струи воздуха с распыленной жидкостью, пред-
назначенной для опрыскивания древесных насаждений и полевых культур.
Вентиляторы средней и большой быстроходности применяют в зерно-
очистительных установках и машинах. Используя вентиляторы, очищают
зерна от легких и объемистых примесей, а иногда и сортируют зерна. Для
сушки зерна в зерносушилках обычно применяют центробежные вентиляторы
общего назначения.
Для пневматического транспортирования зерна используют вентиляторы
среднего и высокого давления. Для пневматического транспортирования со-
ломы и других материалов используют вентиляторы, выполненные по упро-
щенным схемам, пылевые вентиляторы [12], сепараторы [4] и др.
45
Глава 4. ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРОВ
§12. Основные способы выбора
Исходными данными для выбора типа и размера вентилятора служат про-
изводительность Q и давление pv, которые он должен обеспечить. Эти пара-
метры определяют основные технические требования к вентилятору и зависят
от характеристики сети, в которой он работает. В случаях, когда параметры
сети меняются в период эксплуатации вентилятора, должна быть задана об-
ласть значений Q и pV) которые должен обеспечить вентилятор. Кроме пара-
метров Q и pv, должны быть заданы компоновка вентилятора и тип привода.
В некоторых случаях дают жесткие ограничения габаритных размеров, ча-
стоты вращения вентилятора и его КПД.
Выбрать оптимальный вентилятор—значит определить его тип (схему),
размер и частоту вращения, при которых выполнялись бы все требования
технического задания. Как правило, вентилятор должен иметь наибольший
возможный КПД, минимально возможные габаритные размеры и массу. Для
обеспечения области параметров Q и pv вентилятор должен иметь требуемые
регулировочные характеристики.
Наиболее просто выбрать вентилятор на заданные параметры Q и pv по
каталогам [18, 19, 49], в которых приведены характеристики и области работы
серийных вентиляторов различных типоразмеров. Если вентилятор имеет не-
посредственный привод с электродвигателем, то он обеспечивает режимы,
соответствующие его характеристике pv(Q) при частоте вращения электро-
двигателя. Для расширения диапазона рабочих режимов вентилятора данного
типоразмера используют его модификации с различными рабочими колесами,
диаметры которых больше или меньше номинального на 5—10%. Так, венти-
ляторы общего назначения типа Ц4-70 № 2,5—6,3 выпускают с номинальными
диаметрами рабочих колес DH, а также с диаметрами D — 0,95 D» и D —
= 1,05 Пн. Соответствующие характеристики были приведены ранее (см.
рис. 29).
Вентиляторы с ременным приводом выпускают с набором шкивов, по-
этому вентилятор одного типоразмера может работать при различной ча-
стоте вращения и обеспечивать целую область режимов (см. рис. 10).
Крупные шахтные и тягодутьевые вентиляторы обычно выполняют ре-
гулируемыми. Основные способы регулирования были даны в § 3, а более
подробно рассмотрены в других работах [26, 53]. Серийные вентиляторы, как
правило, снабжены осевыми направляющими аппаратами. Вентиляторы с ре-
гулирующими устройствами при заданной частоте вращения обеспечивают
целую область режимов. Такие области, обеспечиваемые серийными шахт-
ными вентиляторами главного проветривания, дымососами типов ДН X 2 и
ДН и дутьевыми вентиляторами типа ВДН, были приведены соответственно
на рис. 30, 31 и 14.
Необходимо помнить, что при выборе оптимального вентилятора, рабо-
тающего в сети с переменными параметрами, следует учитывать средневзве-
шенный или среднеэксплуатационный КПД установки (см. § 3).
Номенклатура серийных вентиляторов невелика. Если заданные пара-
метры не могут быть обеспечены ни одним из серийных вентиляторов, то не*
обходимо разрабатывать новый. Для определения рационального типа и раз*
46
вентилятора целесообразно рассмотреть имеющиеся аэродинамические
МКеХемы вентиляторов и их безразмерные аэродинамические характеристики,
цКполученные в результате испытаний моделей вентиляторов. В гл. 5 будут
приведены эти данные для 94 вентиляторов различных схем и компоновок.
ЗВ^Существует несколько способов выбора рациональной схемы вентилятора
Жд в зависимости от того, какие к нему предъявляются требования. В основном
они сводятся к использованию известных критериев быстроходности и габа-
ритности.
Если вентиляторы, выполненные по известным аэродинамическим схемам,
не могут обеспечить все требования технического задания, то возможна раз-
? работка новой аэродинамической схемы. При этом следует использовать при-
ближенные методы расчета [37, 53] центробежных вентиляторов. Отметим, что
современное состояние аэродинамики центробежных вентиляторов, особенно
с загнутыми вперед лопатками рабочего колеса, не всегда позволяет осуще-
ствить их полный прямой расчет с достаточной степенью точности. Поэтому
после определения геометрических параметров вентилятора осуществляют об-
ратный, так называемый проверочный, расчет рабочего режима или рабочего
участка характеристики. В случае отклонения расчетного режима от задан-
ного следует скорректировать аэродинамическую схему и вновь провести рас-
чет. Результаты расчета необходимо проверить при аэродинамических испы-
таниях модели или полупромышленного образца.
§ 13. Выбор по критериям быстроходности и габаритности
Наиболее распространены случаи, когда задана производительность Q, пол-
ное давление pv, плотность р перемещаемой среды и частота вращения п вен-
тилятора. Необходимо определить схему вентилятора, его габаритные раз-
меры, потребляемую им мощность, создаваемый уровень шума.
Прежде всего определим быстроходность, соответствующую параметрам
задания (далее быстроходность задания), по первой формуле (31)
V Р v Рг/0
где п — частота вращения, об/мин; Q — производительность, м3/с; ри0— пол-
ное давление, кге/м2.
Полное давление ри0 приведено к нормальной плотности воздуха р0 =
== 0,122 кгс-с2/м4 в соответствии с формулой
Р?70 = Pv • (40)
Далее по области параметров (см. рис. 25) или по сводной табл. 2, где
даны параметры 94 вентиляторов при номинальном режиме и диапазоны из-
менения быстроходности пу, соответствующие рабочему участку характери-
стики, выбираем тип вентилятора, имеющего быстроходность, близкую к бы-
строходности задания. При этом необходимо учитывать дополнительные
требования, предъявляемые к вентилятору. Если вентилятор должен иметь
максимально возможный КПД и наименьший шум, то у рабочего колеса
должны быть загнутые назад лопатки. Поэтому величина ф должна быть
минимальной, а значение Dy — максимальным. Если ограничены габаритные
размеры вентилятора, то необходимо выбирать вентилятор с наименьшим
значением габаритности Пу, т. е. с лопатками рабочего колеса, загнутыми
вперед.
Определив тип (аэродинамическую схему) вентилятора, можем по диа-
грамме для выбора размера и частоты вращения рабочего колеса вентиля-
тора приближенно определить размеры вентилятора, обеспечивающего задан-
ные производительность Q и полное давление pvo- Для получения точных
значений диаметра рабочего колеса определяем по безразмерной характери-
47
Таблица 2
с: 0^ Тип венти- лятора Быстроходность Пу, соответ ст дующая рабочему участку характеристики Параметры номинального режима
Вентиляторы одноступенчатые в обычном исполнении
10 20 30 50 100 ^тах
1 33 Ц8-11 058 0,0125 1,59 5,61
2 39 Ц6-12 0,66 0,01 1,28 5,85
3 35 Ц8-13 070 0,02 1,65 9,5
4 36 Ц7-15 0,72 0,019 1,6 9,99
5 37 Ц6-18 069 002 1,11 9,09
6 38 Ц8-18 0,65 0,038 1,67 3,28
7 39 Ц6-19 067 0,029 1,18 3,75
8 90 Ц10-20 062 0065 2,06 2,65
9 91 0.5-80 0,82 0,095 1,99 2,93
10 92 Ц7-22 0,69 0,038 1,32 3,1
11 93 Ц8-23 066 0,063 1,68 2,55
12 99 Ц6-29 0,75 0,037 1,16 3,09
13 95 Ц9-25 0,79 0,075 1,76 2,36
19 96 Ц11-26 0,69 0,112 2,16 2,09
15 97 Ц9-27 066 0,091 1,8 2,17
16 98 Ц7-28 07 0,065 1,38 2,9
17 99 Ц10-28 0,63 0,125 2,07 1,91
18 50 Ц5-29 0,75 0,093 1,01 2,73
19 51 Ц6-29 0,75 0,06 1,22 2,88
20 52 0,10-29 0,7 0,13 2.05 1,87
21 53 Ц11-30 067 0155 2,28 1,76
22 59 0,5-95 082 0052 1,01 2,96
23 55 Ц5-39 0,76 0,065 1,03 2,22
29 56 07-37 068 0,19 1,69 1,72
25 57 0,7-29 08 0,22 2,26 1,67
26 58 0,55-90 0,8 0,08 1,13 2,05
27 59 Ц11-38 0,65 0,255 2,26 1,37
28 60 Ц8-39 0,67 0,17 1,66 1,55
29 61 Ц5-90 0,79 0,072 0,92 2,06
i
30 62 0.6-126 0,83 0,1 1,13 1,89
31 63 Ц7-92 0,7 0,135 1,3 1,69
32 69 Ц19-96 I 0,72 0,55 2,9 0,99
33 65 Ц9-50 I I i 0,75 01 0,86 1,72
L
48
ПерВоё проВйлжёние табл. 2
§ с с’ € Тип венти- лятора Быстроходность Пу, соответствующая рабочему участку характеристики 'Параметры номинального режима
Вентиляторы одноступенчатые 8 обычном исполнении
10 20 30 50 100 1т ах. Р 'р
54 66 Ц12-50 I 0,69 0,975 2,U 1,02
35 67 ци-52 0.83 0,095 0,75 1,7
36 68 Ц9-55 0,68 0,U1 1,98 1,09
37 69 UU-57 0,87 0,137 0,82 1,95
I
38 70 Ц38-12 I 0,8U 0,12 0,75U 1,52
Д
39 71 ци-бо I 0,79 0,13 0,76 1,97
ио 72 0,62-90* 0,78 0,15 0,86 4
U1 73 HU-62 0,79 0,16 0,8U 1,35
U2 7U ци-66 0,78 0,18 0,88 1,29
из 75 Ц9-67 0,87 0,15 0,75 1,36
99 76 Ц35-15 0,9 0,1 U5 0,70 1,36
95 77 Ц36-15 0,9 0,15 0,7 2 U 1,39
U6 78 HU-70 --L— 0,81 0,23 0,89 1,19
97 79 Ци-72 0,82 0,18 0,76 U 1,29
U8 80 Ци-73 0,87 0,19 0,77 1,21
U9 81 U,U-76 0,8U 0,232 0,839 1,12
50 82 0,7-160-11 0,89 0,2 0,796 1,17
51 83 Ц31-16 0,86 0,16 0,62 1,25
52 89 ЦЗ-81 0,82 0,17 0,639 1,22
Вентиляторы пылевые
10 20 30 50 100 ^тах
S3 85 ЦП6-20 0,61 0,038 1,3 3,08
59 86 ЦП6-28 0,6U 0,055 1,26 2,59
55 87 ЦП6-35 0,66 0,085 1,22 2,03
56 88 ЦП6-96 0,61 0,165 1,3 1,98
57 89 U,nU-U7 0,53 0,09 0,89 1,8
Вентиляторы с двумя выходными отверстиями в корпусе
10 20 30 50 100 Imax ф Оц
56 90 Ц8-18 0,58 0,035 1,5 3,28
£ 60 61 91 ~92 93 9U Ц9-27 0,66 0,085 1,81 2,29
ЦП6-96 0,56 0,22 1,1 1,23
Ц9-55 0,62 0,37 1,9 1,09
Ц9-70 — 0,8 0,232 0,87 1,13
63 95 Ци-76 j - L 0,83 0,25 0,77 1,06
49
Втйроё Ьраболженае табл. 7.
1 ^o/Vl tj 5г % Лип _ Быстроходность пу, соответствующая ляптора рабочему участку характеристики Параметры номинального режима
вентиляторы с радиальными диффузорами
10 20 30 50 100 ^max <P Ф
£4 96 Ц5-29 ' a 72 0,05 0,9k 2,k9
65 97 U.k-62 0,8 0,18 0,77 1,2k
66 98 U,k-70 • 0,73 0,27 0,75 k 1,01 ~
67 99 Hk-72 — 0,7 k 0,19 0,68 1,18
68 100 U,k-72 — 0,8 0,2 0,69k 1,23
69 101 ЦО-76 .-«J 0,68 0,23 0,68 1,07
70 102 Hk-57 0,78 0,156 0,67 1,29
71 103 Hk-7O к 0,7 0,2k5 0,756 1,06
72 10k U,k~76 — 0,71 0,212 0,73 k 1,13
73 105 KU,k~8k - 0,68 0,2k 0,75 1,07
г
74 106 КЦЗ-90 f 067 0,23k 0,76 1,09
Вентиляторы двусторонние
10 20 30 50 100 ^max 5P
75 107 Ц10-35 к— 0,72 0,18 1,98 1,58
76 108 Ц7-60 -4 0,73 0,28 1,36 1,15
77 109 HkO-2k* 0,8k 0,25 0,75 1,05
78 110 Ц38-23* 0,83 0,225 0,78 1,12
79 111 Ц36-28* 0,8k 0,262 0,71 1,01
80 112 U,k-9k 0,79 0,k 0,91 0,87
81 113 ЦУ-97 0,83 0,37 0,8 k 0,885
Вентиляторы двухступенчатые.
10 20 30 50 100 ^max 90
82 11k Ц11-9* < 0,k5 0,012 2,08 6,18
83 115 Ц15-11* 0,57 0,03 k 3,06 k,05
8k 116 Ц12-12 0,67 0,027 2,26 k.2
85 117 Ц11-13 0,68 0,025 2,0 k,25
86 118 Ц13-16 0,7 k 0,05k 2,53 3,06
87 119 Ц12-17 0,78 0,0k7 2,1k 3,16
Вентиляторы малогабаритные
10 20 30 50 100 ^max IP Ф
88 120 Ц8-11М 0,k9 0,0135 1,k3 5,3
89 121 Ц8~18м 0,5k 0,036 1,k1 3,2 k
90 122 Ц5-29М 0,57 0,0k 7 0,86 2,51
91 123 U,1k~k6M 0,6 0,k5 2,18 1,02
92 12k Ц9-55М* 0,38 0,k2 1,86 1,02
93 125 U,k-70M 0,72 0,2 Qp7 '1,18
126 U,k~9kl2M* i -j i I 11 “j 0,32 0,k2 0,72 0,8
е выбранного вентилятора режим с быстроходностью, равной быстроход-
и задания. Быстроходность пу вентилятора или находим по кривой и>(ф),
«веденной на безразмерной характеристике вентилятора, или вычисляем по
врмуле
138 д/ф
У ф Уф
Зри режиме, где совпадают быстроходность задания с быстроходностью вен-
'^илятора, определяем по кривым ф(ф), Х(ф) коэффициент давления ф и ко-
^зффициент мощности X. В соответствии с ранее приведенными формулами
’ (19), (25) и (26) вычисляем окружную скорость и (м/с), диаметр рабочего
колеса (м)
(41)
D =
2 Ру __
Ф р
2 Руо
Ф ро
(42)
и потребляемую вентилятором мощность (кВт)
A = XpFf?/204.
(43)
£ ' Далее определяем уровень звуковой мощности вентилятора (дБ).
.... Если известна безразмерная шумовая характеристика, то величину Lp^ оп-
;- ределяем по суммарному критерию шума при рабочем режиме в соот-
/;’ ветствии с формулой (38). Аналогичным образом в соответствии с формулами
5 (35) и (36) рассчитываем спектр уровня звуковой мощности.
’ Если безразмерная шумовая характеристика вентилятора неизвестна, то
величины и Li можно рассчитать [3, 52, 53, 58] по одной из прибли-
^'женных формул. Если шум, создаваемый вентилятором, превышает задан-
£\. ную величину, то необходимо осуществить глушение шума в соответствии
ж с имеющимися рекомендациями [10, 59].
ЖГ Если задана производительность, полное давление и габаритные размеры
|||? вентилятор а, то рациональный выбор вентилятора осуществляем по критерию
Щ габаритности. Для этого вычисляем габаритность задания по второй
муле (31)
I? n D л/р-ио
Ж. у VQ ’
Жгде pVQ — давление, приведенное к нормальным атмосферным условиям
^'Ответствии с формулой (40).
Далее по области параметров (см. рис. 25) или по сводной табл,
^.ределяем аэродинамическую схему вентилятора с близким значениехМ
Я^фитности при номинальном режиме или при режиме, соответствующем ра-
Х/фочему участку характеристики. Используя безразмерные параметры выбран-
i^.?F°ro вентилятора, рассчитываем габаритность вентилятора
Ц 0,56 У7Г
Ж’ у ?<₽
;|||Находим режим работы вентилятора (коэффициент производительности ф),
СОвпаДают значения габаритности задания и вентилятора. По характе-
Жйстике вентилятора определяем коэффициенты ф и X, соответствующие
уэтому значению коэффициента ф. По формулам (19), (42) и (43) вычисляем
Окружную скорость, диаметр рабочего колеса и потребляемую вентилятором
,|5И°Щность.
Ж? Если несколько вентиляторов имеют при номинальном режиме быстроход-
узость или габаритность, близкие (отличающиеся на ±20% в диапазоне ра~
Ж 51
фор-
(44)
в со-
2 on-
габа-
(45)
бочего участка характеристики) к быстроходности или габаритности задания,
то расчеты проводим для всех этих вентиляторов. Сравниваем полученные
расчетные данные — габаритные размеры, мощность, окружную скорость, уро-
вень звуковой мощности и кривые регулирования — для всех вариантов вен-
тиляторов. Выбираем тот вариант, который лучше других соответствует всем
требованиям технического задания.
Необходимо иметь в виду, что для каждого типа вентилятора существует
максимально допустимая окружная скорость рабочего колеса, которая зави-
сит от конструкции колеса, материала, из которого оно сделано, способа и
качества изготовления. Эту максимальную скорость определяют из условий
прочности колеса. Ее можно оценить с использованием существующих рас-
четных или экспериментальных методов [39, 40, 53].
При выборе электродвигателя необходимо учитывать не только мощ-
ность, потребляемую вентилятором при рабочем режиме, но и условия пуска
машины. При этом следует применять электродвигатели минимально возмож-
ной мощности.
Вопросы выбора типа и размера вентиляторов при их совместной работе
в сети с последовательным и параллельным включением рассмотрены во мно-
гих работах [53, 57 и др.].
§ 14. Примеры выбора
Для разъяснения последовательности использования материалов данного
справочника приведем несколько примеров выбора вентилятора, обеспечиваю-
щего заданные аэродинамические параметры.
Пример 1. Требуется вентилятор, обеспечивающий производительность
Q — 12 000 м3/ч, полное давление pv ~ 108 кгс/м2 при температуре воздуха
t = 60 °C. Вентилятор должен работать с непосредственным приводом от
асинхронного электродвигателя.
Определим прежде всего по формуле (3) плотность воздуха при t —
= 60 °C
Ро 0,122-293 Л11 2, 4
р°Т"---ззз........ =0’" кгс-с/м-
Приведем заданное давление pv к нормальным атмосферным условиям
в соответствии с формулой (40); тогда
pvo = Pv я 120 кгс/м2.
Рассчитаем быстроходность задания при стандартных частотах вращения
асинхронных электродвигателей:
п, об/мин..... 725 960 1450 2900
Пу............ 36 48 73 146
Возможные значения быстроходности для центробежных вентиляторов:
пу = 36, 48, 73. Быстроходность пу — 146 соответствует области режимов ра-
боты осевых вентиляторов.
Рассмотрим вначале возможность использования серийных вентиляторов,
обеспечивающих заданные параметры. Рассматривая области параметров, при-
веденные ранее (см. рис. 14 и 29), можно установить, что заданные пара-
метры Q и pvo могут быть обеспечены или дутьевым вентилятором ВДН-9
с диаметром рабочего колеса D = 0,9 м при частоте вращения п — 980 об/мин
(см. рис. 14), или вентилятором Ц14-46 № 5 при п = 980 об/мин (см
рис. 29), или вентилятором Ц4-70 № 6,3 при п = 1450 об/мин. Использование
вентилятора ВДН-9 нерационально ввиду его больших габаритных размеров
Наименьшие габаритные размеры имеет центробежный вентилятор Ц14-46
с загнутыми вперед лопатками рабочего колеса, а наибольший КПД имеет
вентилятор Ц4-70.
52
Г Сравним эти два вентилятора по уровню создаваемого шума. По без-
мерным аэродинамической и акустической характеристикам вентилятора
*4-46, приведенным ранее (см. рис. 20), определим коэффициент произво-
дительности ср = 0,625, соответствующий быстроходности задания пу = 48.
этом режиме суммарные критерии шума ЛЕвс = 42 и А2нг = 46. По
-ле (38) вычислим уровень звуковой мощности на стороне всасывания
= 99 дБ и на стороне нагнетания = дБ. ^ри этом можно
24) для расчета величины —=
Рис. 32. Характеристика центробежного вентиля-
тора Ц6-24 с размерными шкалами, соответствую-
щими D = 0,63 м, п = 2900 об/мин и р=0,122 кгс»с2/м^
€
1
_ вс
использовать номограмму (см. рис.
М Ю lg Q + 25 lg pv. Уровень
Ж звуковой мощности вентилято-
F ра Ц4-70 определим по акусти-
ческим характеристикам (см.
? рис. 17). Получим £Р2вс = 99
дВ, ^2^== 1°5 дБ.
\ Таким образом, заданные
' параметры вентилятор Ц4-70
- по сравнению с вентилятором
* Ц14 -46 обеспечивает с боль-
/ шим КПД при том же уровне
.шума. Поэтому если геометри-
ческие размеры вентилятора не
ограничены, то целесообразно
использовать для заданных па-
раметров вентилятор Ц4-70
№ 6,3 при частоте вращения
п = 1450 об/мин.
Если бы в техническом за-
дании была указана частота
вращения п = 1450 об/мин, то
после расчета быстроходности
можно было бы определить
номер вентилятора Ц4-70 по
диаграмме для выбора размеров и частоты вращения, приведенной ранее
(см. рис. 11).
Пример. 2. Рассчитать вентилятор, работающий на всасывание и обеспе-
чивающий производительность Q = 1 м3/с, статическое давление psv =
= 600 кгс/м2 при нормальных атмосферных условиях и частоте вращения
п = 2900 об/мин.
Проведем расчет без учета сжимаемости воздуха в вентиляторе Опреде-
лим по формуле (39) быстроходность задания
/2 у
2900 УГ
д/боо д/боо~
= 24.
По табл. 2 и областям параметров, приведенным на рис. 25, установим,
что близкую быстроходность при номинальном режиме имеют вентиляторы
УД8-23, Ц6-24 и Ц9-25. Вентилятор работает на всасывание, поэтому его ди-
намическое давление не используется. Рассчитывать вентилятор необходимо
по кривой статического давления pSv(Q).
Из перечисленных вентиляторов вентиляторы Ц8-23 и Ц9-25 с загнутыми
вперед лопатками имеют большую долю динамического давления в полном
> Давлении, поэтому использовать их в этом случае нецелесообразно. Рассчи-
- таем диаметр центробежного вентилятора Ц6-24 (рис. 32). Определим про-
изводительность вентилятора, которой соответствует быстроходность му = 24.
; При этом нельзя использовать нанесенную на диаграмме кривую иу((р), так
как она была определена по полному давлению вентилятора. При (р = 0,0334
У 53
получим
п _ 138 УУ = 138 У0,0334 24
д/ф5 У'фз д/1,08 V1 >08
По формулам (19), (42) и (43) определим окружную скорость
и
= 96 м/с,
диаметр рабочего колеса
D = — = 0,63 м
пп
и потребляемую при рабочем режиме мощность
.V==0,5ZpFw3/102 = 9 кВт.
Очень удобно на диаграмме рис. 32 нанести размерные шкалы, соответ-
ствующие диаметру D = 0,63 м, частоте вращения п == 2900 об/мин и плот-
ности воздуха р — 0,122 кгс-с2/м4. Разметку шкал осуществляют с исполь-
зованием следующих формул, устанавливающих связь между размерными и
безразмерными величинами:
Q = <pFa; pv — ф0,5ри2; N == ^0,5pF«3/102.
Безразмерные и размерные параметры вентилятора при рабочем режиме
указаны строчками (см рис. 32).
Примеры выбора малогабаритных и других вентиляторов даны в при-
ложении.
Ж'Глава б. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
В И ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕКОМЕНДУЕМЫХ
> ВЕНТИЛЯТОРОВ
§15. Общие данные
Рекомендуемые для использования центробежные вентиляторы и их основные
аэродинамические параметры были приведены ранее (см. табл. 2). Кроме па-
раметров номинального режима, максимального КПД т)тах, коэффициентов
производительности (р, давления ф и габаритности Dy, для каждого вентиля-
тора в логарифмическом масштабе указан диапазон значений быстроход-
ности пу, соответствующей рабочему участку характеристики, причем номи-
нальный режим обозначен жирной точкой. В табл. 2 указан порядковый но-
мер вентилятора, который соответствует обозначениям точек номинальных
режимов, приведенных на сводной диаграмме (см. рис. 25), и номер рисунка,
где даны аэродинамическая схема и характеристика данного вентилятора.
Обозначение типа вентилятора соответствует обозначению, присвоенному ему
авторами-разработчиками. Если в табл. 2 приведены параметры номиналь-
ного режима не собственно вентилятора, а вентилятора с присоединенными
элементами (входной коробкой, диффузором и т. д.) или малогабаритного
вентилятора с электродвигателем, то в названии вентилятора добавлена звез-
дочка.
Вентиляторы приведены по группам, соответствующим различным ком-
поновочным схемам. Выделены имеющие наибольшее распространение одно-
ступенчатые вентиляторы обычного исполнения, пылевые вентиляторы, выпол-
ненные по упрощенным аэродинамическим схемам, вентиляторы с двумя вы-
ходными отверстиями в корпусе, вентиляторы с радиальными лопаточными
и безлопаточными диффузорами и радиально-осевыми корпусами, вентиля-
торы двусторонние, двухступенчатые и малогабаритные. В каждой группе
вентиляторы расположены в порядке возрастания быстроходности при но-
г финальном режиме.
Аэродинамические схемы и безразмерные характеристики рекомендуемых
^^вентиляторов приведены на рис. 33—126. Аэродинамическая схема, в которой
^указаны все размеры проточной части вентилятора данного типа в процентах
диаметра его рабочего колеса, служит исходным материалом для проек-
^тирования выбранного вентилятора требуемого размера. Основные принципы
домостроения элементов вентилятора (лопаток и дисков рабочего колеса, обе-
|Майки и языка спирального корпуса, входного патрубка) приведены ранее
Шй014, § 2). Для удобства узел уплотнения А между входным патрубком и
|^абочим колесом и построение лопатки колеса приведены отдельно в более
крупном масштабе. Если лопатка профильная, то ее построение выполняют
по Дугам окружности, или с использованием координатной сетки. Для
-‘^^оследнего случая координаты х, у верхней и нижней сторон профиля призе-
на рисунках в виде таблицы в процентах от хорды профиля.
Разработке конструкции вентилятора должен предшествовать расчет ос-
Д^овных элементов вентилятора на прочность, выполненный в соответствии
принятыми рекомендациями [40, 53, 57] при учете окружной скорости ра-
М^очего колеса и создаваемого вентилятором давления. Конструкция вентиля-
?§?°Ра определяется также технологией его изготовления. Рационально скон-
Ж^РУированный вентилятор должен иметь высокие экономичность и надеж-
М 55
$7,6
150
60 -
0,5
50
0,4
0,5
40
0,0 6 ~
0,2
Пу
30
0,04-
0,1
20
0,02- О
10
20
О
О
о
0,01
5)
0,02 $
Рис. 33. Вентилятор ЦАГИ типа Ц8-11:
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса Z)); б — безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с Z> = 0,5 м при п ~ 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(<р = 0,0125; -ф= 1,54; пу=1Г, £) =5,61)
PvS™!"2
м!с Г1000
100 - ии
30 -
80
~ 500
70 ~
- 200
-100
50
\ 40
0,03 0,05
0,1
0.2 0,3 0,4 0,5
б)
1,0 Q, мз/с
2,5^
14
/?5
RT1
A
R25
г 1000
22°30\
Рис. 34. Вентилятор ЦАГИ тина Ц6-12:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса D); б—безразмерная характеристика, полученная при испыта-
нии модели с £>=0,5 м при п « 1500 об/мин; в—диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (<р = 0,01; Ч>=1,28; ny=12; Dy = 5,85j
1,4
7;2
1,0
Пу г 0,8-
30 -0,6
20-0,4
10 -0,2
о
Л
0,6
-0,5
0,04
-0,4
0,3
-0,2
0,02- 0,1
- О
0,01 0,02
О
6)
и ру,кгс/мг
м/с
100
90-
80
- 500
70
- 400
60
50
_ 300
- 200
40
_ 100
30-
22
~ 50
40
0,03 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1 Q,M3/c
Рис. 35. Вентилятор ЦАГИ типа Ц8-13:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса Dy,
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с £) = 0,5 м при п~ 1200 об/мин; в —диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить
в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму (ср = 0,02; *ф—1,6з.
Пу = 13; Z)y = 4,5)
Рис.Зб. Вентилятор ЦАГИ типа Ц7-15:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % *от диаметра ко-*
леса £>); б—безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с £>=0,5 м при п « 1200 об/мин; в —диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(ф = 0,019; ”ф = 1,4; ny=15; Dy = 4,44)
20-
20'
40
80
70
0,5
60
1,0
Ofi
50
0,5
40
0,2
50
0,1
О
22
L О
О
Г «4
М/С -
100-
90-
0,04-(
^г
0,5
40-
002^
0,01 0,02
6)
0,05 Ц)
Рис. 37. Вентилятор ЦАГИ типа Ц6-18:
а аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
о~ безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с м при п ~ 1200 об/мин; в—диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить
в раза; точки соответствуют номинальному режиму ' " ’ ’*
Иу=18; £)у = 4,04)
(ф=0 02; -Ф=1Д1;
500
'.400
.500
~ 200
- 100
ру, кгс/м2
700
40
50
0,05
0,1
0,2 0,5 0,4 0,5
б)
20,м3/с
№
^1
30
20
10
7
80-
70
Л-
0,6
60
0,5
0,2~ i
-JOO
50
0,5
-200
50
0,3
0,1
0,2
100
30
~ 0,1
25
0
30
0
L 50
0 0,01 0,02 0,03 0,05 0,05 0,06 <p
5)
Dy = 3,28)
i|)=l,67; ny = 18;
Рис. 38. Вентилятор ЦАГИ типа Ц8-18: ’ т
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра'
колеса £>); б—безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с £> = 0,5 м при п « 1800 об/мин; в—диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (<р = 0,038; -и 1 ~
р^кго/мг
rWiT -| - г
М/С
1101-
100 -юоо
90 '-
-500
" 500
0,1
0,2 0,3 0,5 0,5 1
6)
2
3 5 50,м/с
о
to
Рис. 39. Вентилятор ЦАГИ типа Ц6-19:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса/));
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с D = 0,5 м при 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить
в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму (ф = 0,024; гр=1,18;
в)
j’ л>' а ' ’ 1 • 1 •
Рис. 40. Вентилятор ЦАГИ типа Ц10-?0: '
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б—безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с D=0,5 м
при га «900 об/мин; в—диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения
колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 пара-
метр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответ-
ствуют номинальному режиму (ф = 0,065; -ф=2,06; ny = 20; Dy = 2,65)
Оэ
<9
б)
z=15
25
49,8
R2.6
R68.8
25°
5^8
800
М2
Рис. 41. Вентилятор (42] Союзхимпромэнерго ЦВВР 0,5-80 (Ц7-21):
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б — безразмерная характеристика, полученная при испытании
промышленного образца с Z) = l,2 м при п 740 об/мин; в — диаграмма
для выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинал1-
ному режиму (ср — 0,045; -ф= 1,49; ny = 21; Dy = 2,93)
6,25 « P}
-0,8
-0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
-07
-0,1
в)
4 50,f^C
0,1
pVj кгс/м2
м/с
90 '700
80
70
-600
~ 500
-400
60
50
300
-200
40
30
'.100
50
20 -
0,2 0,3 0,4 0,5
В)
819 W
60
20
Пц=22
О
L О
Рис. 42. Вентилятор ЦАГИ типа Ц7-22:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с D— 0,4 м
при п 1000 об/мин; в—диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения
колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 пара-
метр п
ствуют
М/С
100
~]7
Л-0,6
0,2-0,5
0,6
0,5
0,1
-0,2
-0,1
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 <р ° °
следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4
номинальному режиму (ф = 0,038; i|j= 1,32;
Pv,
~1000
90
80
\500
10 - 400
60 - 300
50
~ 200
60-
: юо
30
_ 50
- 90
20-
раза; точки соответ
= 22;
кгс/м2
0J
0,2 0,3 Ofi 0,5
1
2 3 6О,М5/о
о
о
Рис 43. Вентилятор ЦАГИ типа Ц8-23:
R1,d
R35.1
~_1000
30
80
R50
R20
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса DY, б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с D = 0,4 м при и—1000 об/мин; в — диаграмма для
выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, в Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (q) = 0,063; -ф= 1,68, /?у=23; Z)y = 2,55)
pVjKrc/Mz
U, Г1400-
м/с
100
70
60
-500
~ 400
50
40
JO
24
-J00
~ 200
100
50
/
2
0,16 0,2 0,5 0,4 0,5
4 5 6 С/м3/С
6)
co
*
Z~16
Рис. 44. Вентилятор ЦАГИ типа Ц6-24:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б — безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с /) = 0,5 м при п « 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному
(ф = 0,'037; 1|)= 1,16; пу = 24; £у = 3,04)
режиму
6)
~ 500
400
300
200
50
Pv,KrdM2
Г 1400 г I
MfC
<20 -fOQO
WO
90
80
70
60
50
40-
30
032
0,2 0,3 0,4 0,5
1
d)
2
3 4 5 6Q,M3/c
Ос
R3.2 I 4/7
М/С
70 ~
0,7
60 -
Ofi
50 -
05
ny
40
0,4
50
Op
Ofi
30
20
0,4
0,2
10
0,1
0,2
0
-10
Z?L
Рис. 45. Вентилятор ЦАГИ типа Ц9-25:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D)', б—безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с £) = 0,5 м при п ~ 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
~ 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
пу = 25; Ру==2,36)
a Q увеличить в
(ф = 0,075; ф==1,76;
01
0,3 0,4 0,5
Q, мз/с
pV) КГС/М2
_ 800
80 ~
500
400
500
Z 200
40 ~
20 -
id -
100
50
40
0)
145
Рис. 46. Вентилятор ЦАГИ типа ЦП-26:
а— аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса £>); б—безразмерная характеристика, полученная при испыта-
R7f1 15QQ нии модели с £>=0,5 м при п « 1000 об/мин; в — диаграмма для вы-
у —х бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
' ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
л шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ср = 0,112; -ф=2,16; Пу = 26; £)у=2,04)
0,2 0,5 0,4 0,5 1 2 3 4-5 10Q,M3/C
0)
150*
30
R25
А
15
65
40
20
О
80
165
Рис. 47. Вентилятор ЦАГИ типа ЦЭ-27-.
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса £>); б —безразмерная характеристика, полученная при испыта-
нии модели с Z>=0,4 м при п « 1000 об/мин; в —диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16-25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ф = 0,091; тр== 1,8; Пу = 27, £>у 2,17)
Ру,КГС/м2
г 1600
и,
м/с
100\-
-1000
90 -
80 -
70 I 500
-500
60
50
40
500
200
50-
ЮО
26
22
t 50
0,2 0,5 0,4 0,5
1
2 3 4
б)
ЮО^/с
R36
80
70
.0,75
12,9
13,9
U,
М/С
100
90
Рис. 48. Вентилятор ЦАГИ типа Ц7 28:
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса £)); б—безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с £> = 0,645 м при п ~ 900 об/мин; в — диаграмма для
выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (ф = 0,0б5; -ф= 1,38; пу = 28; £)у = 2,4)
pv, кгс/м2
гЮООгг П
-500
~ 900
60 - 300
50
’ 200
90
~ 100
30
- 50
~ 4Z7
20 \с
0,16 0,2 0,3 0,9 0,5
1
2 3 9 5 7 0, м/с
6)
50
40
Рис. 49. Вентилятор ЦАГИ типа Ц10-28:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса £>); б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
танин модели с Z> = 0,3 м при п = 2500 об/мин; в—диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ф=0,125; \=2,07; пу —28; Dy=l,91)
р^кго/м?
800
м/с
70 ~
во'-500
-400
" 500
-200
50
20
- 100
50
40
16
50
10Q,M5/c
0,5 0,4 0,5
О)
2 5 4 5
6)
35
60
40 - 0,4
20 - 0,2
1,2
г 0,8
"У
-0,6
0,06 ~
0,04-
o'- 0
130
4,5
0,75
0,025 0,05
б)
^3,5
35 ---1—
3,25
12.5
/I
0,75
0,7
0,6
0,5
0,08-
0,3
0,2
0,02- 0,1
0,075'fi °
R 36,75
12
и) Г
f^J/C }
120-
Рис. 50. Вентилятор ЦАГИ типа Ц5-29:
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса £>); б — безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с D=0,4 м при 1800 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диа-
метру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(ф = 0;043; ‘ф=1,01; гсу = 29, Z)y = 2,73)
Pv, KFC/MZ
1000
100-
90 ~ 500
80-400
70-300
60-
200
50
40
-100
30-
50
40
0,14 0,2 0,3 0,4 0,5
1
6)
2 3 4 5 О,м5/С
Рис, 51. Вентилятор ЦАГИ типа Ц5-29:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D); б — без-
размерная характеристика, полученная при испытании модели с £) = 0,5 м при
п » 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения колеса;
номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п сле-
дует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номиналь-
ному режиму (ф = 0,06; -ф= 1,22; nv = 29; Z>v = 2.88)
a)
6}
70
15*
19
и,
м/с
80
Рис. 52. Вентилятор ЦАГИ типа ШО-29;
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б—безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с D = 0,5 м при п*» 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты
диаметру D в дм;
a Q увеличить в
(ф=0,13; -ф=2,05;
вращения колеса; номер вентилятора соответствует
для Xs 16—2Г параметр п следует уменьшить в 2 раза,
л. раза: точки соответствуют номинальному режиму
пу = 29; Dy =1,87)
~ 500
60 ~
400
50
40
30
20
17
Ру7КГС/М2
-800
~300
-200
-100
50
' 40
0,3 0,4 0,5
1
2
3 4 5
10 0/м5/с
Рис. 53. Вентилятор ЦАГИ типа ЦП-30:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б—безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с £) = 0,5м
при п ~ 1000 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения
колеса; номер вентилятора соответствует диаметру Ь в дм; для № 16—25 пара-
метр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответ-
ствуют номинальному режиму (<р=0,155; -фг=2,28; ny=30; jDy—1,76)
A
R67,2
м/с
Рис. 54. Вентилятор МО ЦКТИ 0,5-45 (Ц5-31):
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса DY, б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с D = 0,5 м при п « 1500 об/мин; / —диаграмма для
выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (q? = 0,052; *ф=1,01; п =31; £)у = 2,46)
100
90
80
Pv^cc/m?
700
-500
\~-400
7ОУ300
60
50
40
200
-100
30
26
_ 50
' 40
0,14 0,2 0,3 0,4 0,5
2 3 4 5 0,м3/с
6)
00
60
40
20
\24 ‘
1000
40°
л 17
~0,7
-500
1,2
0,12-
0,6
to
0,5
0,10 ~
60
_200
г0,8
0,08-
0,4
50 -
-0,6
0,06-
0,3
-0,4
0,2
0,04-
~0,2
0,02-
0,1
0L о
о
о
и,
— М/С
120
40 -100
70 -500
0,05
5)
15,6
100
90
80 к 400
0,1 <Р
50 ~
- 50
26±40
Рис. 55. Вентилятор ЦАГИ Ц5-34:
а— аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б — безразмерная характеристика, полученная при испыта-
нии модели с £> = 0,5 м при п 1200 об/мин; в — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ф'=0,065; ф=1,03; /7 =34; Z)y = 2,22)
pV)Krc/Mz
0,2 0,5 0,4 0,5
1 2
5 4 5
100^/а
6)
182Л
Рис. 57. Вентилятор [41] Союзхимпромэнерго ЦВВР 0,7-24 (Ц11-35):
6)
оо
пу
60
40
20
7
0,7
0,6
0,2 ~
0,5
40
-100
0,4
0,1
0,5
50
-0,2
24
0,1
О
R25/i
А
и’ Г
М/0 ~800
100-
0,05
6)
о
0,10 9
Рис. 58. Вентилятор МО ЦКТИ 0,55-40 (Ц5-36):
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса £>); б — безразмерная характеристика, полученная при испыта-
нии модели с £> = 0,5 м при п ~ 1500 об/мин; в — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (ф = 0.08; 1Ь=1,13; ггу = 3б; £)у=2,05)
ру,кгс/м2
90 -
-500
80 -400
70 ~
-500
60-
~200
50-
_ 50
-40
0,2 0,5 0,4 0,5
1 2
б)
5 4 5
ЮО^/С
S)
R2
R 51,25
50
13,5
6,75
400
145
515
Рис. 61. Вентилятор ЦАГИ типа Ц5-40:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса £>); б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с /2 = 0,4 м при /г~ 1500 об/мин; в — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ф = 0,072; ф = 0,92; ny = 40; Z)y=2,06)
Лу\У
60-
40
20
О
О
а)
рv,кгс/м2-
[500
м/с
80
-1,7
-1,0
lQ8
0,6
0,4
0,2
У
0,7
0,6
010-i
0,5
0,08ч
0,4
0,06-
0,04-
0,2
0,02-0,1
70
60
50
40
30
300
'200
100
~50
-40
.30
20
0,05
0,1
0 J0
0,14 0,2 0,3 0,4 0,5
1
6)
2 3 4 5 70,мус
60
$60,25
P7Q,4h
55
A
7,5
z= ?
pv, КГС/М?
R82,70
15,7
R97,4O
105
2^/
10,5*
25
И, '
М/С •
60-
300
G)
-200
50 -
40
30
-100
_ 50
~ 40
20
30
- 20
15
L
Рис. 62. Вентилятор ОРГРЭС 0,6-126 (Ц6-40):
a — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра кб-
леса /)); б—безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с £) = 0,4 м при п ~ 1450 об/мин; в —диаграмма для выбора
диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответ-
ствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ср = 0,1; ф=1,13; пу = 40; £>у = 1,84)
1
o)
0,2 0,3 0,4 0,5
2 3 4 5 70}м3/с
СП
зо
19
'-500
19
400
70
300
7
60
Л-
0.6
-200
50
2
0,4-1
0.5
40
0,4
Пу
30
60
0J
1
0,2
~ 50
40-
'0,2
- 40
20-
-0,1
20
О
О
Z?L О
10
~22
и.,
м/с
80
0,1
б)
0,2 $
Рис. 63. Вентилятор ЦаГИ типа Ц7-42:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D)', б—безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с Z) = 0,4 м при п~ 1000 об/мин; в — диаграмма для выбора
диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответ-
ствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (<р = 0,135; i|)= 1,3; ny = 42; Dy—1,64)
-100
Ру,КГС/м2
г700
0,3 0,4 0,5
2 3 4 5
6)
ю а,м}!с
'U ==т=^ f Р Ai J5Q | uj' 1 ^ОД со \ / V ч X. 75 100 _ 175 _ а) v -==Е=- 5 \-2-Л^^ 50-2— 40- ~f~ т- зо- 4^—- / /-у 20 - Н- ю - ° ° 0,1 Ср 0,5 Ц4 0,5 0,6 0, б) У РЮ 165° Рис. 64* Вентилятор ЦАГИ и ВНИИ кондиционер типа Ц14-46: д, ^СГЧ а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра / м колеса D); б — безразмерная характеристика, полученная при испы- у \ тании модели с £> = 0,5 м при п «700 об/мин; в —диаграмма для вы- \ бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот- § \-р ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень- *- \с=> |х/ шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи- ч—1- \ \/ нальному режиму (ф = 0,55; U> — 2,9; /гу = 46; Dv = 0,99) -~ЕЕ "s — 0,5 -}оо 20- : —\—Ч -02 15-40 //4 f-— =bi-.- :4g^s5-?4-z^=:::--= It -кййШЩ 7 0,6 <p 05 1 2 5 4 5 10 20 Q,Ms/c 6)
Oo
Co
29°
95
25
80
60
7,5
72$
50
952,5
-300
Ч
70
200
0,19 -
0,7
1,6
60
Ofi
0,12 ~
50
1,2
n9\ 1P
0,10-
0,5
60
-0,8
0,6
0,08-
0,06-
0,5
-0,6
~ 60
0,06-
- 30
60-0,6
0,2
20-0,2
0,02-
0J
0
0L 0
зо- 50
М/С
80
0,05 0,10
6)
о
0,15(р
Рис. 65. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-50:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б — безразмерная характеристика, полученная при испыта-
нии модели с D=0,4 м при п «= 1000 об/мин; в—диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в цм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (<р = 0.1: ^ — 0 86- nv — 50: Z)y=l,72)
'100
ру,кгс/м2
yooW2—
20- 20
18 -
L 15
0,2 0,3 0,6 0,5
2
6)
6 5
Q,M5/c
62,5
Рис. 66. Вентилятор ЦАГИ типа Ц12-50: '
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
6 — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с £>=0,5 м при п « 1000 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить
в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму (ф = 0,475; i|) = 2.4:
«у = 50; Dy —1,02)
М/С
100
120
500
1,4
0,1
1,2
0,6
300
80
10
0,5
0/1
-200
60
80 -08
0,08
0,4
50
60
-0,6
0,06- 0/5
100
40
40
0,04-0,2
-0,4
50
-0,2
20
0,02-0,1
30
0
L 0
0 Jo
0,05
"yV,o
/2
Тб
0
0,8
100
90
пу = 52; £>у=1,7)
pv, кгс/м2
Рис. 67. Вентилятор ЦАРИ типа Ц4-52:
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса D)\ б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с £) = 0,5 м при п ~ 1200 об/мин; в — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ф = 0,095; if=0,75; ny==52; £)у=1,7)
0,3 0,4 0,5
1
2 3 4 5
0)
10
Рис. 68. Вентилятор ЦАГИ типа Ц9-55:
0,6 1
2 5 10 20 а,мус
б)
A
70
R4
4,2
29,6
R34
490
55,2
R28
R20R
Ъ,\ г
дб
50 -
40
L V
пУ
200
1,0
-qe
150
-0,6
WO
-0,4
50
(7l 0
-0,2
0,2 -
0,1
7
0,6
0,7
0,6
0,5
0,4
0,5
' 0,2
0,1
О)
0,2 $
0
0,1
М/с
100
90
Рис. 69. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-57:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с £) —0,5 м при п« 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и ча^
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить
в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму (ф = 0,137; ф = 0,82;
/Ту = 59; Dy— 1,45)
1
0,4 0,5
pv, кгс/м2
-500
~~400
80
-500
70
60
50
40
50
200
100
’ 50
- 40
- 50
20\- 20
2 5 4 5
0)
10
101
81
500
90 - 400
0,8
60
- 500
70
0,7
-200
60
1,0
0,2-.
0,6
50
0,8
0,5
- 100
40
г 0,6
0,4
Оу
50
200
-0,4
0,5
50
40
100
-0,2
0,2
50
24
О
О
л0.1
\29,6
У 23, У
R19,8
| 20,2
U, -
м/с _
100-
Рис. 70. Вентилятор И ГМ ТК Ц38-12 (Ц4-59):
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б—безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с £>=0,5 м при п «1500 об/мин; в—диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диа-
метру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(ф = 0,12; -ф=0,754; пу = 59; Dy = l,52)
РУ’КГС/М2
0,5 0,4 0,5
2 5 4 5
0)
10
О,.ч5/С
5ЦО
87.5
Рис. 71. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-60:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса О);
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с £> = 0,511 м
при п 1500 об/мин; в-—профиль лопатки и его координаты в % от хорды ; а —диа-
грамма для выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
д ветствует диаметру D в дм; для Лэ 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму (ср = 0,13;
4) = 0,76; пу = 60; £>у= 1,47)
X 0 2,5 7 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Уг 1,16 0,107 0 0,187 о,4 0,65 0,8 0,803 0,805 0,672 0,536 0,387 0,2 0
Уг 1,16 3 4,67 5,58 6,735 7,68 8,95 9,6 9,73 9,4 8,4 6,53 3,94 0,7
-300
70
.200
60
0,7
50
1,2
0,6
~100
i,o
0,2~<
0,5
40
yO,8
ny
0,4
30
120 -06
0,5
0,1
- 30
80 -0,4
0?
40 -0,2
0,1
O'- 0
0
л0
0)
U,
м/с
80
Рис. 72. Вентилятор МО ЦКТИ 0,62-40 (Ц4-61):
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б—безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с D=0,5 м при п« 1500 об/мин и с осевым направляющим аппаратом на
входе (анд=0); в—диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения
колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16—25
параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки
соответствуют номинальному режиму (ср = 0,15; ф' = 0,86; пу=61; £>у=1,4)
Ру КГС/М2
_ 50
- 40
20 2 20
17 - 16
0,3 0,4 0,5
1
г 3 4 5
в)
10 14 0,м}/с
о
ПУ
150
100
50
О
70
60
8
А
R3
[0,8
30°
200
60
2
07
50-
’ 100
0,6
40
1,0
0,2-
0,5
50
30
0,5
40
-0,6
0,8
30
0,1
-04
02
20
~0,1
~0,2
О 10
14
10
О
15
22,8^
25
и,
М/С -
70-
20
Рис. 73. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-62:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса £>); б—безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с D = 0,5 м при п« 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(ф = 0,16; ,ф=0,84; ny==62; £>у=1,35)
Ру,КГС/Мг
300\—ГТ
0,1
0)
0,2
<Р
0,3 0,4 0,5
1
2 3 4 5
б)
10 О,м5/с
Зак. 618
70
44° 40* R3
М/С
60
30°.
20,
27,§
50
<о
Рис. 74. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-66:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса £>); б—безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с D==0,5 м при п « 1000 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса: номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(<р = 0,18; 'ф=0,88; п =66; £>у = 1,29)
50
40
10
Ру.кгс/м2-
-200
~100
30
- 50
~ 40
~ 30
20 - 20
15 -
0,2 0,3 0,4 0,5
1 2 3 4 5 7 10 0м3/с
б)
00
R57y5
R44.6
R59,6
к 84,6
-300
70
-200
60
50
28
41
u,
м/с
80
50
30
50
~ 50
20
£)у==1,36)
pv, кгс)м2
100
- 30
’ 20
Рис. 75. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-67:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса £>); б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с Z) = 0,5 м при п« 1200 об/мин; в — диаграмма для
выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (ф=0,15; 'ф=0,75; пу = 67;
0)
0,3 0,5 0,5
1
2 3 4 5
6)
10 Q,M5/c
К
r 0,8
-0,6
~ 0,6
-0,2
60
Kz~8
89
300
70 -
200
60
0,6
50
- 100
0,9
60
0,6
0,1
0,3
30
0,2
26
0
0
0,1
1,0
0,2
30
25
0f6 0,5
Pmc. 7*. Be^iUp-ЙГМ
a—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от дна- ’
метра колеса £)); б —безразмерная характеристика, получен-
ная при испытании модели с £) = 0,5 м при п « 1200 об/мин;
з — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения ко-
леса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16 — 25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q
увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному ре-
жиму (ф = 0,145; 1|) = 0,70; пу—68; Z)y = l,36)
pv, кгс/м2
500
С 600
п
- 0,7
u,m/c -
80 -
Пу
260
160
80
О
50
60
Рис. 77. Вентилятоп ИГМ ТК Ц36-15 (Ц4-69): а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D); -безразмер-
ная характеристика, полученная при испытании модели с /)=0,5 м при п ~ 1200 об/мин; в — профиль лопатки и его координаты в % от
хорды; г — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру/) в дм; для № 16—25
параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму (tp-— 0,15; ф—-0,724; Ну = 69;
Пу=1,31)
Lt,
Дб
60
50
00
ЮО' -0,8
120 -0,6
80 -0А
00 -0,7
0
0
70
A
d=35°
z=7Z
35
a)
6640
50
Рис. 78. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-70;
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б — безразмерная характеристика, полученная при испыта-
нии модели с D = 0,5 м при п 1200 об/мин; в — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ф=0,23; ^=0,89; /гу = 72; £)у = 1,14)
и,м/с _ ---
0 г0 _ 160 —
0,8
0,7 40
0,0-
-0,6
30
0,5
-0,3
20
~ 0,2
-0.1
J/7
- 20
15
П
10
8
pv, кгсIm2
100
50
0,3 0,0 0,5
7 3 6 5
S)
10 Q,m5/c
Рис. 79. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-72: а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D); б—-безразмерная
характеристика, полученная ‘ Л с -- ,ЛПЛ -*• - J- --
при испытании
Д5
50 -
00
- V
1,0
30^
0,8
пУ
100 -О,У
50 - 0,2
0
о
80
27,8
R4
А
R10
0,6
z= 12
,м/с pv, кг с! и2
~ 0,7
80 ~ 300
-0,6
0,5
0,0
50
-100
-0,3
4/7
~ 0,2
-0,1
30
Ь 30
л0
0,2
3)
1 7
90 -W°
модели с £>==0,5 м при ft — 1200 об/мин; в — профиль лопатки и его координаты в % от хорды;
г — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения ко-
леса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q
увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному ре-
жиму (ф = 0,18; ф=0,764; « =72; £)у=1,24)
60
0,2-
О 10 20 30 00 50 60 70 80 90 100 х
X 0 5 10 15 20 30 00 50 60 70 80 90 95 100
У 2,0 6,5 8Л 9,9 11 12 11,8 11 9,8 8,7 7,2 5,7 0,8 1,2
70 ~
-200
60 -
- 50
~ 00
в)
0,0- 0,5
1
г)
Рис. 80. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-73:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса £>); б— безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с £) = 0,5 м при п « 1200 об/мин; в — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (<р = 0,19; ip=0,77; пу = 73; £>у = 1,21)
0,3 0Л 0,3 1 2 3^5 10 0,м3/с
в)
4 4°40'
Рис. 81. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-76:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D); б — безраз-
мерная характеристика, полученная при испытании модели с £> = 0,5 м при п « 1200 об/мин;
в — профиль лопатки и его координаты в % от хорды; г—диаграмма для выбора диаметра
и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для
№ 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответ-
ствуют номинальному режиму (ф = 0,232; ф = 0,834; п =76; £>у=1,12)
R10
32,8
УТ
10 20 30 40 30 60 70 80 90 100 x
X 0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100
у 1,6 4,6 6 6,8 7,25 7,6 7,4 6,85 6,08 5,1 3,95 2,65 1,2
Д&
Г
a)
7,4
50 -
7,2
47 -
L 1,0
0,8
п г0,6
/7у '
100 -0,4
50 ~0,2
*о
7
- 0,8
0,7
A
0,4-
7,2
0,6
0,1 0,2
б)
0,3 cp
0
0)
Ру,кгс/м2
и,м/с ~_к00
80
_300
70 ~
60~-200
50
0,5
7,4
0,3
- 0,2
J0,1
47
~ 100
57
50
40
30
20
L 20
0,5
1
2 3 4 5
0
10
ZOO,m3/c
Рис. 82. Вентилятор МО ЦКТИ 0,7-160-11 (Ц4-77): а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
размерная характеристика, полученная при испытании модели с D=s0,5 м при п«1500 об/мин; в—диаграмма для выбора диаметра и
о
90
RO-
60
32
89
R0,6
7
80
0,7
70
0,6
60
V
0,5
50
300 - 0,6
OJ
0,12 -
60
200 - 0,6
0,08 -
0,3
30
100 ~ 0,2
0,09-
О
О
0,1
п
Пу >
Рис. 83. Вентилятор ИГМ ТК Ц31-16 (ЦЗ-79):
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса Г>)\ б — безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с D = 0,5 м при 1200 об/мин; в —диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют ~~....
(ф = 0,16; U>=0,62; tiy = 79; Z)y=l,25)
ё)
и, м/с
100
90
500
_600
'МО
~ 200
J00
50
60
- 30
26 - 25
номинальному режиму
ру, кгс/м z
0,5
2 3 6
6)
10
Q, м3/с
A
150 -0,6
165
40
0,1
0,6
60
0,16-
0,5
0,12-
0,4
20
0,4
0,3
0,08-
50 -0,2
0,04-
0,2
14 -
0
0,1
°0
п Г°<8
пИ
V
1,0
t)
1 ?
-0,8
и, м/с
50
Рис. $4. Вентилятор ЦАГИ типа ЦЗ-81:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б— безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с D=0,5 м при п«1100 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза,
a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(ф=0,17; 'ф=0,634; пу=8Г, £>у = 1,22)
ру, кгс/м2
160
100
50
40
- 30
_ ZO
10
6
0,25 0,3 0,4 0,5
1
2 3 6 5
в)
10 O,mj/c
ность, возможно меньшую массу, металлоемкость и габаритные размеры, до-
статочную технологичность конструкции и наименьшие возможные эксплуа-
тационные расходы [53].
При разработке конструкции необходимо соблюдать строгое соответствие
основных размеров проточной части вентилятора размерам, указанным в аэро-
динамической схеме. Это особенно относится к лопаткам рабочего колеса и
узлу уплотнения между рабочим колесом и входным патрубком. Выполнение
вентилятора в строгом соответствии с аэродинамической схемой гарантирует
получение его расчетных аэродинамической и акустической характеристик,
определенных по формулам пересчета из безразмерных характеристик, при-
веденных для каждого вентилятора на соответствующем рисунке. Если раз-
меры проточной части вентилятора будут отличаться от приведенных на
схеме, то характеристика вентилятора может намного снизиться по сравнению
с расчетной.
Безразмерная аэродинамическая характеристика вентилятора служит для
расчета размерной характеристики вентилятора выбранных размеров при
заданной частоте вращения колес и плотности перемещаемой среды по сле-
дующим формулам:
Г 1 Pl«2 , Pl“2 V , PiFu3
которые выведены из формул (17) — (22), установленных в § 6 и 7.
Кроме того, безразмерную характеристику используют при сравнении
аэродинамических качеств вентиляторов различных типов, выборе рациональ-
ного типа вентилятора и расчете диаметра или частоты вращения рабочего
колеса выбранного вентилятора, обеспечивающего заданные параметры (см.
гл. 4). На рисунках рабочий участок характеристики выделен жирными ли-
ниями, а номинальный режим обозначен точкой.
На диаграммах, где приведены безразмерные аэродинамические харак-
теристики вентилятора, дана кривая быстроходности цу(<р), построенная в со-
ответствии с первой формулой (32) по значениям коэффициентов ср и ф ха-
рактеристики ф(ф) вентилятора. При использовании кривой пу(ф) облег-
чается выбор рабочего режима вентилятора, обеспечивающего заданные дав-
ления, производительность и частоту вращения (см. гл. 4).
Приведенные характеристики получены в основном при испытании мо-
делей центробежных вентиляторов, реже промышленных образцов, диаметр
рабочего колеса и частота вращения которых указаны в подрисуночных под-
писях. По этим величинам можно получить число Re, при котором опреде-
лена приведенная характеристика. При расчете размерной характеристики
вентилятора с меньшим диаметром рабочего колеса и при другом значении
числа Re необходимо учитывать поправки, указанные в § 6 и 7.
Для некоторых вентиляторов вместе с аэродинамическими приведены и
безразмерные акустические характеристики в виде зависимости суммарного
критерия шума Д2, определенного на сторонах всасывания и нагнетания,
от коэффициента производительности ф. Суммарный уровень звуковой мощ-
ности вентилятора заданных размеров рассчитывают при помощи его
размерной аэродинамической характеристики по формуле (38), где Q (в м3/с)
и pv (в кгс/м2) соответствуют кривой pv(Q) давления вентилятора, или оп-
ределяют по номограмме, приведенной ранее (см. рис. 24).
Безразмерные спектры уровней звуковой мощности в октавных полосах
частот для этих вентиляторов при номинальных режимах их работы приве-
дены ранее (см. табл. 1). Размерный спектр определяют также по формуле
(38) с учетом замечаний о пересчете спектров, данных в § 8.
На большинстве рисунков кроме аэродинамической схемы и безразмер-
ной характеристики вентилятора дана диаграмма для выбора размера и ча-
стоты вращения вентилятора. На этой диаграмме в логарифмических коор-
динатах приведены рабочие участки кривых полного давления вентилятора
с различными значениями частоты вращения и диаметра рабочего колеса
(номера вентилятора), Правила построения такой диаграммы были приве-
108
лены в § 3. Такая диаграмма позволяет определить размеры и частоту вра-
щения вентилятора выбранного типа без проведения каких-либо дополни-
тельных расчетов. Для этого по заданным значениям производительности Q
и полного давления pv на диаграмме отмечают точку, соответствующую ра-
бочему режиму вентилятора. Определяют ближайшую к этой точке кривую
pv((2), по привязной точке которой устанавливают диаметр и частоту вра-
щения вентилятора. Диаграммой нельзя пользоваться, если задано не пол-
ное, а статическое давление вентилятора и если рабочий режим вентилятора
находится вне рабочего участка характеристики.
В данном справочнике для вентиляторов некоторых типов приведены
аэродинамические схемы, безразмерные характеристики и диаграммы для
выбора не только вентиляторов в обычном исполнении со спиральным корпу-
сом, но и с корпусом, имеющим два выходных отверстия, а также в компо-
новке с радиальными диффузорами и радиально-осевыми спрямляющими ап-
паратами. В этих случаях, несмотря на некоторое изменение характеристики,
обозначение типа вентилятора сохраняется. Аналогично для вентиляторов
в малогабаритном исполнении также сохраняется обозначение, соответствую-
щее прототипу, только добавляется буква м.
Вентиляторы двусторонние или двухступенчатые имеют два рабочих ко-
леса одноступенчатого вентилятора, работающих параллельно или последо-
вательно. Характеристики двусторонних и двухступенчатых вентиляторов
существенно отличаются от характеристик аналогичных одноступенчатых вен-
тиляторов (см. рис. 27 и 28), поэтому им присвоено обозначение типа, со-
ответствующее их аэродинамическим параметрам. В скобках, кроме того,
приведены обозначения соответствующих одноступенчатых вентиляторов.
Отметим, что для одноступенчатых вентиляторов в обычном исполнении
на схемах даны необходимые размеры, позволяющие построить все элементы
вентилятора. Для вентиляторов других компоновок некоторые размеры на
схемах могут отсутствовать. В этих случаях недостающие размеры следует
брать ,с основных схем соответствующих одноступенчатых вентиляторов.
В данном справочнике приведены безразмерные регулировочные харак-
теристики 24 вентиляторов с направляющими аппаратами. Регулировочные
характеристики необходимо знать, когда вентилятор имеет регулировочное
устройство и в процессе эксплуатации меняет свой рабочий режим. Регули-
ровочные характеристики служат для оценки эффективности регулирования
выбранного вентилятора, для определения его средневзвешенного и средне-
эксплуатационного КПД (см. § 3).
§ 16. Одноступенчатые вентиляторы со спиральными корпусами
Одноступенчатые центробежные вентиляторы со спиральными корпусами на-
ходят наибольшее распространение в промышленности. На рис. 33—84 при-
ведены аэродинамические схемы, безразмерные характеристики и диаграммы
для выбора 52 одноступенчатых центробежных вентиляторов. Условно (см.
§ 9) их можно разделить на три группы: вентиляторы малой, средней и боль-
шой быстроходности.
Из вентиляторов малой быстроходности с пу — 11 -? 30 наибольшее рас-
пространение в промышленности получили вентиляторы Ц8-11 и Ц8-18. Вен-
тиляторы Ц8-18 (ВВД) № 8, 9, 11 в тенечие многих лет выпускаются се-
рийно производственным объединением Туласантехника. В последние годы
разработаны более экономичные вентиляторы Ц6-12, Ц8-13, Ц7-15 малой бы-
строходности [20]. Максимальный КПД этих вентиляторов т] max — 0,7, ЧТО
близко к максимально возможным значениям r]max для таких схем. У этих
вентиляторов из-за узкой проточной части колеса и корпуса и длинных меж-
лопаточных каналов колеса велики потери давления, а также значительны
потери мощности, затрачиваемой на перетекание воздуха через зазор. С уве-
личением быстроходности до пу « 30 удается повысить [33] максимальный
КПД до 0,75 (вентиляторы Ц6-24, Ц5-29).
109
О
ЦП6-20: а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса £>); б —безразмерная
испытании модели с Z> = 0,4 м при n^l2QQ об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и частоты вра-
щения кс
№ 16-25 :
ТОЧКИ COi
Dy = 3,08)
т-т
2
60 -
20 -
Рис. 85. Вентилятор ЦАГИ типа
характеристика, полученная при
3,5 R3 25
п-п
60
50
0,5
0,2 -I
60
0,6
30
0,3
/7уГ
0,1
0,1
20
0,1
О
50
ру,кгс/м2
t_z_L г-700,.
и, м/с ~ ------
80
-500
70 -600
-300
О
0,01 0,02 0,03 0,06 0,05 0,06 ср
S)
7
0,6
-200
~ 100
_ 30
- 60
30
0,1
0.Z 0.3 0А 0,5 1
е)
Z ЗЦ,м3/с
Рис. 86. Вентилятор ЦАГИ типа ЦП6-28:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
Рис. 87. Вентилятор ЦАГИ типа ЦП9-35:
60
00
20
О
т-т
t-t
60
50
0,6
60
0,5
0,2~
2
0,0
30
0,3
0f1
1
0,2
20
~0,1
15
-10
О
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D}\
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с .0 = 0,4 м при п ~ 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить
в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму (ф = 0,085; ф=1,22;
пу = 35; Ру = 2,03)
71,5
pv, KrcjM2
, , г500{ I I -т
II и,М/с
70
ООО
300
_200
- 100
00
50
20
О
0,05
0,1
0,16 0,2 0,3 0,0 0,5
в)
2 3 0 5 0,м3/с
W0
50
О
Рис. 88. Вентилятор ЦАГИ типа ЦП6-46:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б—безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с D—0,5 м
при п— 1000 об/мин; в—диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения
колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 пара-
метр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки
ствуют номинальному режиму {(р = 0,165; ф= 1,3; ny = 46; Z)y==l,48)
соответ-
_ 50
- 40
U,M/c
рУ1кгс/м2
50 -200
-100
_ 30
~ 20
- 10
10 &,н3/с
0,3 0,4 0,5
8)
I»!
Рис. 89. Вентилятор ЦАГИ типа ЦП4-47:
а— аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса £>);
б— безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с £) = 0,48 м
при п«1100 об/мин; в~диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения ко-
леса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр ti
следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ф=0,09; 1|' = 0,84; Пу = 47; £)у= 1,8)
/}2 0,3 0,4 0,3 1 2 J 4 5 0,м3!с
в)
Вентилятор 0,5-80 [42] имеет высокий КПД (7]тах — 0,85), обусловленный
сложной конструкцией рабочего колеса и узла уплотнения между входным
патрубком и рабочим колесом, а также тем обстоятельством, что характе-
ристика была получена при испытании промышленного образца большого
размера (№ 12 с D = 1,2 м).
Вентиляторы средней быстроходности с пу == 30 Ч- 60 составляют значи-
тельную группу. Среди них — вентиляторы с загнутыми вперед лопатками,
с большими коэффициентами давления, которые следует использовать в тех
установках, где ограничены габаритные размеры Наибольший коэффициент
давления ф = 2,9 имеет вентилятор Ц14-46, который в настоящее время из-
готовляют серийно несколько вентиляторных заводов [47]. Максимальный
кпд этого вентилятора т]тах = 0,72; он близок к максимально возможному
значению КПД для таких машин.
Вентиляторы с загнутыми назад лопатками Ц38-12, 0,55-40 и 0,5-45-1 так-
же изготовляют серийно соответственно в качестве шахтных [49] и тяго-
дутьевых [19] машин.
Вентиляторы большой быстроходности пу = 60-4-81 являются в основ-
ном высокоэкономичными с величиной т)тах, достигающей 0,9 [28, 36]. Они
широко внедрены в промышленности. Вентиляторы Ц4-70 и Ц4-76 исполь-
зуют как вентиляторы общего назначения [14]. Вентиляторы Ц35-15, Ц36-15
и Ц31-16 больших номеров применяют для проветривания шахт и рудников
[49]. Вентиляторы 0,62-40 и 0,7-160-II выпускают серийно в качестве тяго-
дутьевых машин [19].
Особое место среди одноступенчатых вентиляторов со спиральными кор-
пусами занимают пылевые вентиляторы, схемы и характеристики которых
приведены на рис. 85—89. Эти вентиляторы (см. § 11) предназначены для
перемещения воздуха с примесями: волокнистыми материалами, стружками
и т. д. Поэтому они имеют упрощенную аэродинамическую схему [12] и более
низкий КПД по сравнению с другими машинами.
§17. Одноступенчатые вентиляторы со специальными корпусами
Аэродинамические схемы и характеристики центробежных вентиляторов
с двумя выходными отверстиями спирального корпуса, которые осуществляют
раздачу воздуха в противоположные стороны, приведены на рис. 90—95. При-
менение вентиляторов с такими корпусами позволяет упростить систему воз-
духоводов и уменьшить габаритные размеры вентиляционной установки. Было
установлено [30], что профилирование корпуса с двумя выходными отвер-
стиями необходимо осуществлять следующим образом. Ширина корпуса не
должна изменяться. Суммарную проходную площадь в сечениях максималь-
ного раскрытия в корпусах с одним и двумя выходными отверстиями необ-
ходимо сохранить. Это значит, что при одинаковой ширине корпусов у кор-
пуса с двумя выходными отверстиями раскрытие А' должно быть равно
половине раскрытия А корпуса с одним выходным отверстием. Обечайки
корпусов при этом очерчивают одинаковыми радиусами.
Такое профилирование обечайки корпуса с двумя выходными отвер-
стиями позволяет практически не ухудшить характеристику вентилятора, ра-
ботающего в обычном корпусе.
Большой интерес представляют центробежные вентиляторы с радиаль-
ными диффузорами, схемы и характеристики которых приведены на рис. 96—
101. Эти вентиляторы применяют в аппаратах на воздушной подушке, в пе-
чах и автоклавах различного назначения.
Отметим, что в случае достаточно широких колес с коническим передним
Диском передняя стенка радиального диффузора должна быть конической.
Лопатки в радиальном диффузоре устанавливают, чтобы раскрутить поток,
выходящий из рабочего колеса, и тем самым повысить статический КПД
вентилятора [31].
Динамическое давление вентиляторов с радиальными диффузорами опре-
деляют по цилиндрической поверхности, причем учитывают только среднерас-
115
Рис. 90. Вентилятор ЦАГИ
типа Ц8-18 с двумя вы-
ходными отверстиями
корпуса:
а—аэродинамическая схе-
ма (все размеры даны
в % от диаметра коле-
са О); б— безразмерная
характеристика, получен-
ная при испытании мо-
дели с 0 = 0,5 м при
п ~ 1800 об/мин
а)
Рис. 91. Вентилятор ЦАГИ
типа Ц9-27 с двумя вы-
ходными отверстиями
корпуса:
а—аэродинамическая схе-
ма (все размеры даны
в % от диаметра коле-
са О); б—безразмерная
характеристика, получен-
ная при испытании мо-
дели с Z) = 0,5 м при
п ~ 1200 об/мин
Рис. 92. Вентилятор ЦАГИ типа
ЦП6-46 с двумя выходными отвер-
стиями корпуса:
а—аэродинамическая схема (все раз-
меры даны в % от диаметра ко-
леса £)); б—безразмерная характе-
ристика, полученная при испытании
модели с £)=0, 5 м при 1000 об/мин;
сплошные кривые для вентиляторов
с языками в спиральном корпусе,
пунктирные — для вентиляторов без
языков
a)
Рис. 93. Вентилятор ЦАГИ типа
Ц9-55 с двумя выходными отвер-
стиями корпуса:
а — аэродинамическая схема (все раз-
меры даны в % от диаметра ко-
леса D); б — безразмерная характе-
ристика, полученная при испытании
модели с £>=0,5 м при п ~ 900 об/мин
оо
Рис. 94, Вентиля-
тор ЦАГИ типа
Ц4-70 с двумя вы-
ходными отвер-
стиями корпуса:
а — аэродинамиче-
ская схема (все
размеры даны в %
от диаметра ко-
леса DY, б — без-
размерная харак-
теристика, полу-
ченная при испы-
тании модели с
£) = 0,5 м при п ~
« 1200 об/мин
Рис. 95. Вентиля-
тор ЦАГИ типа
Ц4 -76 с двумя вы-
ходными отвер-
стиями корпуса:
а — аэродинамиче-
ская схема (все
размеры даны в %
от диаметра ко-
леса £>); б — без-
размерная харак-
теристика, полу-
ченная при испы-
тании модели с
£> = 0,5 м при ««
« 1200 об/мин
40
20
О
$35
2=12
30
6отв. 0/,^
ojs\
а)
1,0
0,5
О
0,02
0,04
Рис. 96. Вентилятор ЦАГИ типа Ц5-29 с радиальным безлопаточным диффузо-
ром:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с D — 0,5 м
при я « 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения
колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 пара-
метр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответ-
ствуют номинальному режиму (ср = 0,05; ф = 0,94; пу=32; £>у = 2,49)
ру,кгс/м2
и, м/с
110 - 700
100-
>-so°
°>6 70
- 400
_300
- 0,5 ЬО
Л
0,08- 0,4 50
~200
0,06- 0.3
’ ’ 40
0,04~ 0,2
-100
30
0,02-0,1
0,06 ср
О
Jozs
so
-- so-
0,2
0,3 0,4 0,5
1
Z 3 6 S 0,м}/с
о
15,8
300
200
100
и, м/с Ру ’ кгс/м
0,7'
_100
1,0
ол-
0,5 50
г 0,8
Пд
-0,6
30
0,1
0,2
-0.5
20
-0,2
О
J О
L 12
0,5
30
0,3
- 50
~ 50
0,650
Ц 10 -
-200
60-
OLO
20
-0,1
18
Рис. 97. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-62 с радиальным лопаточным
диффузором:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса £>); б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с £> = 0,5 м при п ~ 1200 об/мин; в — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса;_ номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (ф = 0,18; ф = 0,77; Пу==71; £>у=1,24)
0,3 0,5 0,5
8)
Пу
200
160
120
80 -0,0
00 -0,2
0L
0
а)
-10
-0,8
-0,6
А
0,2
0,1
0,2
5)
Рис. 98. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-70 с радиальным безлопаточ-
ным диффузором:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса £>); б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании модели с £)=0,5 м при rz.~ 1000 об/мин; в — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
ветствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют номи-
нальному режиму (ф = 0,27; U>=0,754; «у = 88; £>у= 1,01)
1
10 Q, М3/с
Ру, кгс/м2-
г 160 г-т-х-г
50
7
“ 0,7
00
100
0,6
0,0-
0,5
30
0,0
0,3
0,2
0,1
о
0,3 [р
О
.50
00
’ 30
20 - 20
10
12 -
L 6
0,35 0,5
2 3 0 5
0)
Z = 72
Ю
pv,KrclMZ
300
200
o,z-
°^60
160 -0,8
100
120 -0,6
0,1
0,Z
80 ~0,4
0,130
40 -0,2
30
0,3 0,4 0,5
1
^50
0
0,3 ср
“о
л
? Я10
QOl<t>
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 x
X 0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 95 100
У 2,0 6,5 8,4 9,9 11 1Z 11,8 11 9,8 8,7 7,2 5,7 4,8 1Л
Рис. 99. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-72
с радиальным безлопаточным диффу-
зором:
а —аэродинамическая схема (все раз-
меры даны в % от диаметра колеса £>);
б — безразмерная характеристика, полу-
ченная при испытании модели сР = 0,5м
при 1200 об/мин; в — координаты про-
филя лопатки в % от его хорды; г — диа-
грамма для выбора диаметра и частоты
вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для
№ 16—25 параметр п следует уменьшить
в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки
соответствуют номинальному режиму
(ф = 0,19; ф = 0,68; ny^=81; Dy=l,18)
&
Q,M3/c
7
0,1 F
и, м/с -
80 -
0,6 -
10 -
0,3
40
10
2 50
" 40
2 3 4 5
2)
2=48
и,м/с Ру^кгс/м1
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
X 0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 95 100
У 2,0 6,5 8,4 9,9 11 12 11,8 11 9,8 8,7 7,2 5,7 4,8 1,г
Рис. 100. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-72
с радиальным лопаточным диффузо-
ром:
а — аэродинамическая схема (все раз-
меры даны в % от диаметра колеса D);
б — безразмерная характеристика, полу-
ченная при испытании модели cD=0,5 м
при п ~ 1200 об/мин; в — координаты
профиля лопатки в % от его хорды;
г — диаграмма для выбора диаметра и
частоты вращения колеса; номер венти-
лятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза;
точки соответствуют номинальному ре-
жиму (ф=0-2; ф=0,694; Пу — 81; £>у = 1,23)
ю
СР
80
70
60
50
40 -
26 -
-зоо
~ 200
-100
30
_ 50
30 -
О,м5/с
0,4 0,5
1
2
10
3 4 5
г)
200
100
Рис. 101. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-76 с радиальным безлопа-
точным диффузором:
25,8
О L
0
а)
Пу 0,8
300 - 0,6
-0,4
-0,2
0,24 -I
0,16-
0,08- 0,1
0,1
0 2
О
0,3
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса Z)); б — безразмерная характеристика, полученная при
испытании модели с D — 0,5 м при гг ~ 1200 об/мин; в — коорди-
наты профиля лопатки в % от его хорды; г — диаграмма для вы-
бора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (ф = 0,23; ф=0,68; гг=88; £у=1,07)
О 10 20 30 40 50 60 10 80 90 100
X 0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100
У 1,6 4,6 6 6,8 1,25 7,6 7,4 6,85 6,08 5,1 3,95 2J65 1,7
о,м/с рУ1кгс/мг
0,2
30
24
О
&
-200
'30
40
0,3
-300
г[80-
.50
'_40
70
Ofi .
0,5 -
50-юо
0,4 .
20 a^f3/c
10
2 3 4 5
г)
*-20
0,4 0,5
Рис. 102. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-57 с радиально-осевым спрямляю-
щим аппаратом:
КЗ
сл
V
1,4
1,2
1,0
0,8
200 ~0,4
100 -0,2
23
Zca~ 32
-100
0,7
40
0,6
04
30
30
-0,4
-20
0,12-
04
20
0,08- 0,2
- W
0,04- 0,1
14
0 -*0
R20,5
~ 40
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в °/0 от диаметра колеса DV,
б—безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с £)=0,5 м при п—1200 об/мин; в—диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза;
точки соответствуют номинальному режиму (ср = О, 156; ,ф=и,67; п =73;
Оу= 1.29). ’ У
0,м3/с
2 3
0
ру, кгс/м2
г180<---г—г
5)
6
0,2 0,3 0,4 0,3
1
«о
о
1,2
ь°
0,8
п V0’6
200-0,4
100 -0,2
О -
О
7 = 12
30
0,5
0,4
0,3
20
0,2
0,1
О
R12,5
?са=32
Рис. 103. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-70 с радиально-осевым спрямляющим
аппаратом:
J40r а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с D = 0,5m при п « 1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза;
точки соответствуют номинальному режиму (<£ = 0,245; 'ф=:0,756; п =84;
Dy = l,06)
о)
и,м/с
40
п
0,6
Я
0,4-
0
0,3 гр
&
ру,КГС/мг
_100
50
~40
~ 30
20
10
12 -
L 6,
0,3 0,4 0,5
1
2 3 4
в)
10 0,м3/с
100
25
Тск-32
Z=12
4440*
л9
ZOO
°L о
10 20 30 40 50 60 10 80 90 100 x
f)
pv, kfc/mz
-300
-ZOO
i/r
100
0,8
r0,6
0,3
-0,4
- °’z 30
- 30
-o,z
0,1
t-ZO
0,4 0,5
1
0,Z
0
0,3 ср
\0 22
Рис. 104. Вентилятор ЦАГИ типа Ц4-76 с радиально-осевым спрямляющим
аппаратом:
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
6 —безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с£ = 0,5м при /г—1200 об/мин; в —координаты профиля лопатки в % от его
хорды; г — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения колеса;
номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п
следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют
номинальному режиму (<р = 0,212; "ф=0,734; п— 80; D = 1,13)
A
R5
и,м/с
71 10
0,6
60
0,5
50
0,4
40
: 5о
- 40
X 0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1,6 4,6 6 6,8 7,25 7,6 7,4 6^5 6,08 5,1 3,95 113 1,2
10
Z 3 4 5
t)
Рис. 105. Крышный вентилятор ЦАГИ типа КЦ4-84:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса Z)); б — безразмерная характеристика, полученная при
испытании промышленного образца с £)=0,8м при п«600 об/мин
Зак. 618
В WO
to
Б-Б
д
2.
1
Рис. 106. Крышный вентилятор ЦАГИ типа КЦЗ-90:
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D); б —безразмерная характеристика, полученная при
испытании модели с Z) = 0,5 м при 1000 об/мин
ходную составляющую скорости. В связи с этим максимальные КПД венти-
ляторов в такой компоновке невелики.
Схемы и характеристики вентиляторов с радиально-осевыми спрямляю-
щими аппаратами [21] приведены на рис. 102—-104. Такие радиально-осевые
спрямляющие аппараты устанавливают за колесами центробежных вентиля-
торов, чтобы получить выход воздуха в осевом направлении. При этом можно
осуществить выход воздуха как в сторону входного отверстия вентилятора,
так и в противоположную сторону. В первом случае центробежные венти-
ляторы называют прямоточными, во втором — обратно-прямоточными. По
компоновке они близко соответствуют осевым вентиляторам, но имеют мень-
шую быстроходность При проектировании радиально-осевых спрямляющих
аппаратов [21] необходимо выполнять следующие требования. Площадь вы-
ходного отверстия аппарата должна соответствовать площади выходного се-
чения рабочего колеса, а угол входа лопаток аппарата — углу выхода потока
из колеса при номинальном режиме. Ширина входного сечения аппарата не
должна превышать ширину колеса на выходе.
Крышные вентиляторы, схемы и характеристики которых приведены на
рис. 105 и 106, имеют за рабочим колесом радиально-осевой диффузор без
лопаток [34]. Следует иметь в виду, что для крышных вентиляторов рабочий
участок характеристики расположен от фн до фтах, соответствующего нуле-
вому значению статического давления Крышные вентиляторы КЦЗ-90 раз-
личных номеров изготовляют серийно Динамическое давление, создаваемое
крышными вентиляторами, не используется, поэтому для них даны кривые
только статического давления ф$(ф). На рис. 105 и 106 приведена также за-
висимость удельной производительности 0 от коэффициента производитель-
ности ф вентилятора, которая служит критерием оценки эффективности крыш-
ных вентиляторов (см. § 3).
§ 18. Двусторонние вентиляторы
Аэродинамические схемы и характеристики двусторонних вентиляторов при-
ведены на рис. 107—113. Как правило, в этих вентиляторах используют вы-
сокорасходные одноступенчатые вентиляторы [32, 50].
Двусторонние вентиляторы широко применяют в шахтных и тягодутье-
вых установках. Из приведенных в данном справочнике серийно изготовляют
вентиляторы Ц40-24, Ц38-23 и Ц36-28 [7, 8, 49]. На входе в двусторонний
вентилятор обычно устанавливают тройник, а на выходе—диффузоры. Ди-
намическое давление в приведенных вентиляторных установках, как правило,
не используется, поэтому характеристики определяются кривыми статического
давления psv (Q) и статического КПД (Q). Рассчитав динамическое дав-
ление при выходе из установки в соответствии с формулой (11), можно оп-
ределить полное давление установки и полный КПД.
§ 19. Двухступенчатые вентиляторы
Двухступенчатые вентиляторы могут представлять собой два последовательно
работающих вентилятора в спиральных корпусах, у которых выходное сече-
ние первого вентилятора соединено с входным сечением второго вентилятора
специальным переходником. Схемы и характеристики двух таких вентилято-
ров приведены на рис. 114 и 115. Эти вентиляторы громоздки и имеют низкий
КПД, но характеризуются малой быстроходностью при высоком коэффициенте
давления.
Более перспективны двухступенчатые вентиляторы в другой компоновке,
характерной для центробежных компрессоров [29]. За рабочим колесом пер-
вой ступени устанавливают радиальный лопаточный диффузор, затем пово-
ротный тороидальный кольцевой канал, обратный направляющий аппарат,
рабочее колесо второй ступени и спиральный корпус с диффузором на выходе
[27]. Схемы и характеристики четырех таких двухступенчатых вентиляторов
приведены на рис. 116—119.
130
40
Ру.КГС/М
J000
400
-300
0.8
-200
0,6-
0,4-
~100
0,2- 0,1
22
О
л0
20 0,м5/с
2
10
0,6
60
0,4
40
0,3
°’2ЗО
4 5
Ю
70 -
-500
и,м/с
100
90
"| 80
~ 0,7
1,0-0,5
50
Рис. 107. Двусторонний вентилятор г ЦАГИ тина Ц10-Ж
(Ц9-27Х2): ’
а —аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диа-
метра колеса D); б—безразмерная характеристика, получен-
ная при испытании модели с D = 0,5 м при п~1000 об/мин;
в—диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения
колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16 — 25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q
увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному ре
жиму (ср = 0,18; Ч>= 1,98; п =35; Dy— 1,58)
60 к
20
Ь 5^1
0,5 1
Рис. 108. Двусторонний вентилятор ЦАГИ
типа Ц7-60 (Ц7-42Х2):
а—аэродинамическая схема (все размеры
даны в % от диаметра
колеса
D)’, б — безразмерная характеристика, полученная при испытании
модели с £>==0,5 м при п«1200 об/мин; в—диа-
грамма для выбора диаметра и частоты вращения
колеса; номер вентилятора соответствует диа-
метру D в дм; для № 16—25 параметр п следует
уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки
соответствуют
•ф=1,36;
А
90
60
R0-
номинальному
ny = 60; Dy= 1,15)
10А
режиму (ф ==0,28;
0,75
а)
Z05
~ 500
50
~ Z00
00
~ 100
30
_ 50
-joo
60 -000
70 -000
и,м/с
80
п , кгс/м2
- 00
20-30
0,6
2 3 0
8)
10
20 0,м3/с
104
80
РиЬ. 109. Двусторонний вентилятор И ГМ ТК Ц40-24 (Ц36-15Х2) с входными короб-
ками и диффузором:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б —безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с D = 0,5 м
при п— 1500 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения ко-
леса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16-25 параметр п
следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить 4 раза; точки соответствуют номиналь-
ному режиму (ср —0,25; ^ = 0,75; пу = 86; £>у=1,05)
a)
и,м/с
100
90
3 О
6)
р'^кгс/м2
500
_ 400
00 - 300
10-.200
60-
50
40
50 -
25
100
50
40
50
0,1 1
10
20 £,М5/с
Рис. ПО. Двусторонний вентилятор И ГМ ТК Ц38-23 (Ц38-12У2) с входными
коробками и диффузором:
130*120
190,7
7)100
25
а)
I1 90
90_
70
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса/));
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
с D = 0,5 м при п—1500 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16 — 25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза;
точки соответствуют номинальному режиму (ср = 0,225; ф'—0,78; п =79;
Яу=1>12)
М О
1,2
1,0
0,8
0,6
-0,4
-0,2
Оу\
200
150
100
50
0,1
0,3 у
0,1
0,2
ч
0,8
Л'-
&
г400
-200
-100
_ 50
- 40
- 30
t 25
&
0,6 0,8 1
0)
р’у, кгс/м
700
80 ~500
0,7
70
0,2- 0,6
60
0,5
50
0,4
0,3
30
- 0,2
о
л0,1
25
Рис» 111. Двусторонний вентилятор ИГЛ! TK Ц36-28 (Ц35-15Х2) с входными коробками и диффузором: а —аэродинамическая схема (все раз-
меры даны в % от диаметра колеса D); б—безразмерная характеристика, полученная при испытании модели с D = 0,5 м при п « 1500 об/мин;
в —диаграмма для выбора диаметра и частоты
вращения колеса; номер вентилятора соответствует
диаметру D в дм; для № 16—25 параметр п сле-
дует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить
точки соответствуют номинальному
(ф = 0,262; ф' = 0,71; nv = 91; D =1,01)
140*140
A '
90
в 4 раза;
режиму
30°----
500
100
WO
90
Г 300
200
1,0
0,7 60
0,8
r0,6
Oc
200 - 0,4
" 50
30
’ -w
100 -0,2
-30
0
0
1
2
26
0,2
4s80
°<670
20 30 a7M3/c
10
6)
°’650-100
0,2
- 0,4
0,1 ДО,3
Psy, Krc/M
Рис. 112. Двусторонний вентилятор ЦАГИ типа Ц4-94 (Ц4-70Х2):
102,5
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании модели
А с Р=0,5 м при п«1000 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и ча-
стоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
Л & I для № 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза;
Д^^/ точки соответствуют номинальному режиму (ф=0,4; -ф=0,91; п =94; Z) =0,87)
1^&из''двустороннийвентилятор ЦАГИтийа !#Л7 (Ц4-76Х2): ' д_ «₽,„»,ИРПная характеристика, полученная при испытании модели
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % т Ди"<етра^колеса ©), б безразмерн * ₽мма Рдя выбора диаметра и частоты вращения
с Z? — 0,5 м при п ~ 1000 об/мин; в—координаты профиля лопатки в /о от его хорды, д —поитппатппя спатв^тствует диа-
130
100
R5 —
R10
130
220
колеса; номер вентилятора соответствует диа-
метру D в дм; для № 16—25 параметр п, следует
уменьшить в 2 раза» a Q увеличить в 4 раза,
I । f-—г-г-1 I—т—и.। । точки соответствуют номинальному режиму
^JdrTT III I ТтЧ^_______________________ (ф—0,37; М>=0,84; ny=97; D =0.885)
о' 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 х
X 0 5 10 15 20 30 35 40 50 60 70 80 90 100
У 2 5,36 6,97 8,04 8,84 9,82 10 9,82 9,2 7,95 6,43 4,64 2,86 1,07
в)
пу
100
50
а)
1,0
г-0,8
-0,6
-о,4
О ^-0,2
0,7
0,6
0,5
0,5
0,2
0,1
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 (fi
5)
Ч
0,8
V- 0,4
Г U 7
I ру,кгс/н
Ц,м/с Г-
70 -
60
50
200
' 100
40
50
20
20
50
50
40
2 5 4 5
2)
Д-А
ooi a
80
70
60
0,5
50
20 -
0,08 -
0,2
40
15
0,06 - 0,1
1
50
r _ 0,04 J o
10
0,02
5 -
22
0 L
0
0,01
150°
u,m/c
100
90
1 7
- 0,4
0
0,02 (р
Рис. 114. Двухступенчатый вентилятор ЦАГИ типа ЦП-9 (два вентилятора типа Ц8-11,
работающие последовательно) с входными коробками:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса DY, б — без-
размерная характеристика, полученная при испытании промышленного образца
с £) = 0,25 м при п—9000 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра и частоты вра-
щения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для № 16 — 25 пара-
метр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют но-
минальному режиму (ф=0,012; ty'=2,08; п =9; D =6,18}
S'
, Ру,кгс/м
1400 ЕЩ-
~ 1000
500
200
" 100
60
0,м3/с
0,5
0,1
0,2
8)
0,05 0 05
7'
0,4-
0,5
0,5
50 I-
0,2
20 -
10
О
О
о
0,01 0,02 0,05 0,04 0,05 0,06 у
5)
0,4
40
Рис. 115. Двухступенчатый вентилятор ЦАГИ типа Ц15-11 (два вентилятора
типа Ц8-18, работающие последовательно):
а—аэродинамическая схема (Псе размеры даны в % от диаметра колеса £>); б—-без-
размерная характеристика, полученная при испытании модели с D = 0,4 м при
п ~ 1200 об/мин; в—диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения колеса;
номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для "
дует уменьшить 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки
ному режиму (ср = 0,034; 'ф, = 3,06; п =11; D =4,05)
о
№ 16 — 25 параметр п сле-
соответствуют номиналь-
60
50
0,2 50
- 0,1
. о 22
500
400
-500
_200
~ 100
дд _1600
и, м/с ру,кгс/м2
80 -
~Ю00
70 -
5 а,м/с
0.2 0,5 0.4 0,5
80
0,07 0,1
НА
n =12; Ov = 4.2)
40
20
0
В-В
70 -
60 - 500
~ 400
0,2-
0,4
50
- 300
0,3
40
- 200
0,2
0,1
30
0,1
100
0
22
60
0
0
0,1
0,01 0,02 0,03 0,04 p
0,5
0,2 0,3 0,4 0,5
в!
Рис. 116. Двухступенчатый вентилятор ЦАГИ типа Ц12-12?
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диа-
метра колеса D)\ б — безразмерная характеристика, получен-
ная при испытании модели с £) = 0,5 м при п 1200 об/мин!
в — диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения ко-
леса; номер вентилятора соответствует диаметру D в дм;
для № 16 — 25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q
увеличить в 4 раза; точки соответствуют номинальному ре-
жиму (ср = 0,027; \|)=2,26; *" "
ЫО
W°
и, м/с
90°
80
- ру,кгс/м
~ 1000 гт~
3 Q,m3/c
1 ?
; я •> * ‘
7 7 у PA' ' * n <<??c^' rf-?• Ш
* Рис. 117. Двухступенчатый • вентилятЬ§-’
в
в-
z = i6
12
z=i6
a)
В
ny
60 -
20 -
0 L
1
2
Л
0,1
О
0
0,01 0,02 0,03 ср
7
0,6
0,5
44
0,3
0,2
0,1
О
и, м/с
90
80
10
60 -
50 -
60 -
30
22 -
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от дйа*
метра колеса D); схема НА и узлы А и Б приведены на
рис. 116; 6 —безразмерная характеристика, полученная при
испытании модели с £> = 0,5 м при п« 1200 об/мин; в —диа-
грамма для выбора диаметра и частоты вращения колеса;
номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для
№ 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увели-
чить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(Ср —0,025; * ~ ~
“Ф=2,0; лу=13; Dy=4,25)
1000
300
200
100
pv, кгс/м2
500
600
50
0,06 0,1
0,2 0,3 0,6 0,5
в)
1
0, м3/с
4^
В-В
в
40x20-
1 = 16
20 160р
1000
80 -
10
60
0,6
50
~ 0,5
V-
0,4
00
0,3
~ 0,1
30
0,2
40
0,1
20
22
О
О
О
Pv,
-кгс/м2
4/,/7Д
90
7. = 12
6 |\Ь
р ис. 118. Двухступенчатый вентилятор ЦАГИ типа Ц13-16:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса D); схема НА и узлы А и Б приведены на рис. 116; б — без-
размерная характеристика, полученная при испытании модели
с D = 0,5 м при п~1200 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответ-
ствует диаметру в D дм; для № 16 — 25 параметр п следует умень-
шить в 2 раза, a Q увеличить в 4 раза; точки соответствуют но-
минальному режиму (ф = 0,054; if=2,53; п = 16; D =3,06)
О 0,02 0,04 0,06 0,08 ср
7
0,1
4Z?
500
400
300
200
100
60
0,2 0,3 0,4 0,5
D =3,16)
n =17;
B-B
z = 16
Рис. 119. Двухступенчатый вентилятор ЦАГИ типа Щ2-17:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диа-
метра колеса D); схема ЯД и узлы А и Б приведены на
рис. 116; б — безразмерная характеристика, полученная при
испытании модели с £) = 0,5м при п« 1200 об/мин; в — диа-
грамма для выбора диаметра и частоты вращения колеса;
номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; для
№ 16—25 параметр п следует уменьшить в 2 раза, a Q увели-
чить в 4 раза; точки соответствуют номинальному режиму
(ср = 0,047; "ф = 2,14;
R03,
Z = 16
1нь-16
d)
1000
80 ~
0,7
70
500
- 0,6
60
600
0,5
50 -
300
0,5
50
200
- 0,3
ЛУ
/7/
30
50
- 0,2
100
20 -
0,1
22
60
2
50X20^
36 *
0L
0
1
u,m/c
90 -
ру,кгс!м2
1500
Я
0,Z
0,02 0,05 0,06 ср
0)
0
0
0,2 0,3 0,5 0,5 1
В)
2
3 5 Ц,м31с
а)
Рис. 120. Малогабаритный вентилятор ЦАГИ типа Ц8-11м:
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании промышленного
образца с £> = 0,21 м при п — 2900 об/мин; в — диаграмма для выбора диа-
метра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру £)
в дм; точки соответствуют номинальному режиму (ф = 0,0135; Ф—1>43; Пу 12,
Яу = 5,3)
а>
Зак. 618
90
80
а)
70
[Of
"1|30
100
21
Пу
60
40
20 -
О L
О
1,0
2,/7
0,04-0,1
20 -
О J О L
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 ср
б)
Л 17
Рис. 121. Малогабаритный вентилятор ЦАГИ типа Ц8-18м:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D)»
б — безразмерная характеристика, полученная при испытании промышленного
образца с D = 0,095 м при п 5000 об/мин; в — диаграмма для выбора диаметра
и частоты вращения колеса; номер вентилятора соответствует диаметру Ив дм;
точки соответствуют номинальному режиму (ф = 0,036; i|)= 1,41; п =20; D =3,24)
и,м/с р^кгс/м2
r1OOOV=^
- 500
60
— 0,20 - 0,5
50 ’ 200
0,16
0,12 -
0,3
40 -
- 100
30 -
0,08 - 0,2
30
2
50
100 О, л/с
10
50
20
В)
Рис. 122. Малогабаритный вентилятор ЦАГИ типа Ц5-29м:
6,75 $
500
70
_200
60
50
,м/с
90
80
815,5
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра ко-
леса D); б — безразмерная характеристика, полученная при испытании
промышленного образца с D = 0,2 м при п« 1500 об/мин; в —диаграмма
для выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора
соответствует диаметру D в дм; точки соответствуют номинальному
режиму (ф = 0,047; U>=0,86; п =33; Dy = 2,51\
Пу
60
40 -0,8}-?
20
2) L О
-V
-1,2
-0,4
0,08-
0,06-
0,04 -
0,02-
О
0,01 0,02 0,05 0,04 0,05 0,06 (р
5)
7
0,5
0,4
0,5
°,2
0,1
О
40
50 -
20 -
~ 100
50
20
J 5
10 20 50 100 0, л/с
В)
Ру,кгс/м2
87,5
SO
ЦО
о
R2
70
70
.<75
А0
50
87,5 , 62,5
и, м/с
60
a)
30
20
10
8 -
Рис. 124. Малогабаритный вентилятор ЦАГИ типа Ц9-55м:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
б—безразмерная характеристика, полученная при испытании промы-
шленного образца с Z) = 0,05 м при гг—6000 об/мин; в —диаграмма для
выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора со-
ответствует диаметру D в дм; точки соответствуют номинальному ре*
жиму (ф = 0,42; t|)=l,86; и =56; D г = 1,02)
149
и,м/с
kO
Рис. 125. Малогабаритный вентилятор ЦАГИ типа Ц4-70м:
а—аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра колеса D);
А б — безразмерная характеристика, полученная при испытании промы-
v/a шлейного образца с £>=0,128 м при п~5500 об/мнн; в — диаграмма для
выбора диаметра и частоты вращения колеса; номер вентилятора соот-
—тчкУ ветствует диаметру D в дм; точки соответствуют номинальному режиму
[—1^ (<р==0,2; ^=0,77; пу = 76; £)у=1,18\
I J
ру,кгс/м2
50
50
30
20
20
10
10
8
3
10
20 30 kO 50
6)
100
Q,/l/c
о
a)
Рис. 126. Малогабаритный вентилятор ЦАГИ типа Ц4-94м.
а — аэродинамическая схема (все размеры даны в % от диаметра
колеса D)\ б — безразмерная характеристика, полученная при испы-
тании промышленного образца с £> = 0,128м при п~5400 об/мнн;
в—диаграмма для выбора диаметра и частоты вращения колеса;
номер вентилятора соответствует диаметру D в дм; точки соответст-
вуют номинальному режиму (<р = 0,42; ”ф=0,72; ггу=113; Ру = 0,8)
10 20
50 100 200 Q./i/c
в)
£ § 20. Малогабаритные вентиляторы
Уменьшение размеров вентилятора до D < 0,5 м приводит (см. § 7) к ухуд-
шению его аэродинамической характеристики, даже более значительному, чем
можно было бы ожидать в результате снижения числа Re, вызванного умень-
шением размеров вентилятора. Это объясняется действием масштабного эф-
фекта, т. е. невозможностью обеспечить полное геометрическое подобие мало-
габаритного вентилятора его прототипу. Поскольку расчетом оценить сниже-
ние характеристики вентилятора в малогабаритном исполнении пока не пред-
ставляется возможным, целесообразно при выборе и расчете вентиляторов
| Рис. 127._Регулировочные характеристики центробежного вентилятора ЦАГИ типа Ц8-18
£ с ОНА РнА=^3)’ полученные при испытании модели с D = 0,5 м при п « 1500 об/мин
у малых размеров (D < 0,2 м) пользоваться фактическими характеристиками
малогабаритных вентиляторов.
Аэродинамические схемы, характеристики и диаграммы для выбора семи
малогабаритных вентиляторов ЦАГИ приведены на рис. 120—126. Характе-
ристики получены при испытании промышленных образцов [54]. Некоторые из
вентиляторов (Ц9-55, Ц4-97) были испытаны с электродвигателями. Поэтому
| полученный КПД характеризует КПД вентилятора с электродвигателем.
| При сопоставлении характеристик вентиляторов одного типа в обычном
| и малогабаритном исполнении можно оценить степень снижения создаваемого
I Давления и КПД вентилятора при уменьшении его размеров.
й
§ 21. Регулировочные характеристики вентиляторов
и характеристики изолированных рабочих колес
Й Регулировочные характеристики 24 вентиляторов приведены на рис. 127—150.
Ж Регулирование работы вентиляторов осуществляли с использованием ОНА.
КЬ Только вентилятор Ц31-16 регулировали (рис. 147) поворотом выходных участ-
|Ь 151
7' 20 50
X ч 1 50 <^60 Г- °>6 60 nL..
/ / \ V01///! “ 80° \ZZ7 Без HA u,4- 0t2
1 q
V' без НА ^0 —20
7/ / ' —//—~// 1=0,5 1=0,5 \ 7 \/ 1 ^-0 50 -60 ^50 ^6
X7Z?
D 0,06 0,08 0,12 0,16 0,2 (p
Рис. 128. Регулировочные
характеристики центро-
бежного вентилятора
ЦАГИ типа Ц10-29 с ОНА
(^НА = 0’^)’ полученные
при испытании модели
с пр = 0.5 м при п ~
~ 1200 об/мин
Рис. 129. Регулировочные
характеристики центро-
бежного вентилятора
МО ЦКТИ 0,5-45 с ОНА
(£>НА=^’®)> полученные
при испытании модели
с £> = 0,5 м при п =
= 1500 об/мин
Рис. 130. Регулировочные
характеристики центробеж-
ного вентилятора МО ЦКТИ
0,55-40 с ОНА (£>НА = 0’6),
полученные при испытании
модели с £) = 0,5 м при п =
= 1500 об/мин
Рис. 131. Регулировочные ха-
рактеристики центробеж-
ного вентилятора ЦАГИ
типа Ц8-39 с ОНА (^НА^
= 0.6), полученные при испы-
тании модели с £>==0,4 м
при п — 1000 об/мин
Рис. 132. Регулировочные
характеристики центро-
бежного вентилятора
ЦАГИ типа Ц5-40 с ОНА
(Z>Hа “°’5)» полученные
при испытании модели
с Р=0,4 м при п ~
« 1500 об/мин
Рис. 133 Регулировочные
характеристики центро-
бежного вентилятора
ЦАГИ типа Ц7-42 с ОНА
РнА^’6)' полученные
при испытании модели
с £>==0.4 м при п ~
« 1200 об/мин
^ис. 134. Регулировочные характеристики центробежного вентилятора ЦАГИ и
ВНИИкондиционер типа Ц14-46 с ОНА (^НА = 1,0)’ полученные при испытании модели
® 0=0,5 м при л 700 об/мин
155
Рис. 135. Регулиро-
вочные характери-
стики центробежного
вентилятора ЦАГИ
типа Ц4-50 с ОНА
(^НА = 0»6)> получен-
ные при испытании
модели с 5=0,4 м при
п « 1000 об/мин
Рис. 136. Регулиро-
вочные характери-
стики центробежного
вентилятора ЦАГИ
типа Ц9-55 с ОНА
(°НА=0,8)’ получен-
ные при испытании
модели с £>==0,5 м
при л«850 об/мин
Рис. 137. Регулировочные характеристики центробежного вентилятора ЦАГИ
типа Ц4-57 с ОНА д ==о,8), полученные при испытании модели
с 0=0,5 м при п* 1200 об/мин
Рис. 138. Регулировочные характеристики центробежного вентилятора
ИГМ ТК Ц38-12 с ОНА ^онд = 0,684), полученные при испытании модели
с 0=0,5 м при п«1500 об/мин
158
Рис. 139. Регулировочные характеристики
центробежного вентилятора МО ЦКТИ 0,62-40
с ОНА (^HA=0’75)’ полученные при испыта-
нии модели с 2)=0,5м при л ==1500 об/мин
Рис. 140. Регулировочные характеристики
центробежного вентилятора ЦАГИ типа Ц4-67
с ОНА (/)^а=0,8), полученные при испыта-
нии модели с 0=0,5 м при п = 1200 об/мин
Рис. 141. ИР* егулировочные характеристики центробежного вентилятора
ИГМ ТК ЦЙЗ®5-15 с ОНА д = 0,832J, полученные при испытании модели
с D —0,5 м Ппри «=1200 об/мин
160
Рис. 142. Регулировочные характеристики центробежного вентилятора
ИГМ ТК Ц36-15 с ОНА (ZFha = 0,832), полученные при испытании модели
С 0 = 0,3 м при «=1200 об/мин
161
Рис. 143. Регулировочные
характеристики центробеж-
ного вентилятора ЦАГИ
типа Ц4-70 с ОНА (ОнА =
= 1,0). полученные при испы-
тании модели с £> = 0,5 м
при ««1200 об/мин
Рис. 144. Регулировочные
характеристики центробеж-
ного вентилятора ЦАГИ типа
Ц4-73 с ОНА (^НА = 1())’ по"
лученные при испытании
модели с £> = 0,5 м при ««
«1200 об/мин
о
СО
Рис. 145. Регулировочные характеристики центробежного вентиля-
тора ЦАГИ типа Ц4-76 с ОНА (Z>HA = 1’°)’ полученные при испы-
тании модели с Z> = 0,5 м при п«1200 об/мин
Рис. 146. Регулировочные характеристики центро-
бежного вентилятора МО ЦКТИ 0,7-160-П с ОНА
(7>нд —0,7), полученные при испытании модели
с Z> = 0,5 м при /г—1500 об/мин
о
Рис. 151. Характеристики
рабочих колес центро-
бежных вентиляторов
с загнутыми назад ло-
патками
Рис. 152. Характеристики
рабочих колес центро-
бежных вентиляторов
с загнутыми вперед ло-
патками
л 1 1 7s п 7.
1А /Г—1 U,£
$— f / ! : п .
и
\л Условные обозначения-. 09-55 -X, 07
1/\ \ \ 08-39 -Щ8-18 -1/—08-13
Л
0,8
О
0,1
о,г. о,з
ков рабочего колеса [9]. При этом диаметр рабочего колеса изменяли. Без-
размерные коэффициенты расчитывали при постоянном диаметре, соответ-
ствующем углу установки выходных участков лопаток (см. рис. 83), равному
нулю.
Для двусторонних вентиляторов регулировочные характеристики построе-
ны в виде кривых ф' (ср) статического давления. Осевые направляющие аппа-
раты, с которыми проводили испытания вентиляторов, выполнены в соответ-
ствии с принципиальной схемой, приведенной на рис. 12.
Рассматривая регулировочные характеристики, видим, что установка НА
несколько ухудшает характеристику вентилятора, полученную без НА. С уве-
личением угла установки лопаток НА благодаря закручиванию потока перед
входом в рабочее колесо снижаются одновременно кривые давления и мощ-
ности вентилятора. Поэтому при регулировании работы вентилятора с исполь-
зованием НА при уменьшении производительности будет уменьшаться потреб-
ляемая вентилятором мощность. Это обусловливает преимущество по эконо-
мичности регулирования работы вентилятора при помощи НА, особенно в
случае глубокого регулирования, по сравнению с наиболее простым и наиме-
нее экономичным способом регулирования — дросселированием, при котором
кривая мощности, потребляемой вентилятором, не изменяется.
Регулировочные характеристики других вентиляторов, не приведенные в
справочнике, могут быть рассчитаны приближенно [26].
Характеристики изолированных рабочих колес некоторых рекомендуемых
одноступенчатых вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед и загнутыми
назад, приведены на рис. 151 и 152. Характеристики получены при испыта-
ниях на всасывание. Динамическое давление не определяли.
Характеристики изолированных колес представляют самостоятельный ин-
терес, так как в некоторых случаях колеса встраивают в различные уста-
новки. Кроме того, представляет большой интерес сопоставление характери-
стики одного и того же рабочего колеса при различных компоновках. Необ-
ходимо помнить, что мощность, потребляемая изолированным колесом, больше
мощности, потребляемой вентилятором в корпусе, в результате увеличения
у изолированных колес доли мощности, расходуемой на трение дисков о воз-
дух.
Особенно значительно такое различие мощностей при колесах с загну-
тыми вперед (по направлению вращения колеса) лопатками. Видимо, это
объясняется существенным изменением характера течения при выходе из этих
рабочих колес в случае их работы без корпуса.
Статическое давление, создаваемое изолированным рабочим колесом, су-
щественно ниже статического давления, создаваемого вентилятором со спи-
ральным корпусом. Снижение статического давления и повышение мощности
изолированных рабочих колес приводит к существенному уменьшению их
статического КПД по сравнению с колесом, работающим в корпусе.
Отемеченные выше особености характеристик изолированных рабочих ко-
лес с разными углами выхода лопаток соответствуют общим закономерностям
изменения характеристик, установленным А. Г. Бычковым [13]. Следователь-
но, в установках, где используют изолированные рабочие колеса, целесооб-
разно применять только колеса с загнутыми назад лопатками.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Примеры рационального выбора и расчета вентиляторов
на заданные параметры
Представление на одном рисунке (см. рис. 33—126) аэродинамической схе-
мы, безразмерной характеристики и диаграммы для выбора размера и час-
тоты вращения рабочего колеса вентилятора очень удобно, так как каждый
рисунок в компактном виде содержит исчерпывающие сведения о вентиля-
торе данного типа, а диаграммы могут быть использованы для предваритель-
ного выбора рационального типа вентилятора, определения его размеров при
разных вариантах привода без проведения каких-либо дополнительных рас-
четов. Поясним сказанное на примерах.
Пример 3. Рассмотрим вентилятор ЦАГИ типа Ц4-76 и оценим возмож-
ную область его использования.
Аэродинамическая схема вентилятора с размерами, отнесенными к диа-
метру рабочего колеса (см. рис. 81, а), полностью характеризует проточную
часть вентилятора. При проектировании необходимо сохранить все относи-
тельные размеры вентилятора, особенно те, которые относятся к форме и
расположению лопаток колеса и к узлу уплотнения А между рабочим коле-
сом и входным патрубком. Даже незначительное отклонение этих размеров
от указанных в схеме может существенно ухудшить характеристику венти-
лятора.
Лопатки рабочего колеса являются профильными (см. рис. 81, в). Коор-
динаты выпуклой поверхности профиля даны в % от хорды лопатки, которая
у этого вентилятора (см. рис. 81, а) составляет 25% диаметра рабочего ко-
леса. По условиям прочности данный вентилятор целесообразно использовать
при достаточно больших окружных скоростях колеса и > 40 м/с. При мень-
ших окружных скоростях может быть использован вентилятор, выполненный
по этой же схеме, но с листовыми лопатками колеса (вентилятор Ц4-70,
см. рис. 78). Профильные лопатки целесообразно выполнять в случае изготов-
ления литого рабочего колеса.
На аэродинамической характеристике вентилятора (см. рис. 81,6) отме-
чен жирной линией рабочий участок, соответствующий области рационального
использования, определяемой условием г) 0,9r]max — 0,75. В этой области
коэффициент производительности меняется в диапазоне от 0,145 до 0,29, бы-
строходность пу от 56 до 106 (см. табл. 2). Мощность, потребляемая венти-
лятором, практически не возрастает при увеличении производительности от
номинального значения при i]max, что обусловливает преимущество его ис-
пользования именно при этих режимах.
На рабочем участке характеристики, особенно вблизи максимального зна-
чения КПД, вентилятор создает минимальный шум: величины критерия шума
всасывания LBC и нагнетания Ьнг принимают минимальные значения. Поэто-
му, если уровень создаваемого вентилятором шума следует ограничить, то
вентилятор должен работать при режиме т]тах.
Коэффициенты производительности вентилятора, соответствующие макси-
мальным значениям полного и статического КПД, примерно одинаковы.
В связи с этим диапазон расходов, соответствующий рабочему участку ха-
рактеристики статического давления (т)$ > 0,9ф max), практически совпадает
с диапазоном расходов, определяемым условием г) 0,9т]тах. Это необходимо
168
учитывать при выборе и расчете вентилятора, работающего на всасывание,
когда вся сеть, на которую он работает, располагается перед вентилятором.
Рассмотрим теперь диаграмму для выбора размера и частоты вращения
вентилятора (см. рис. 81, г). Приведенные в логарифмическом масштабе ра-
бочие участки характеристик соответствуют определенным значениям диа-
метра D и частоты вращения п колеса, определяемым привязными точками,
находящимися на пересечениях соответствующих линий D = const и п —
— const.
Так, вентилятор с диаметром рабочего колеса D == 0,63 м (№ 6, 3) при
частоте вращения п = 1450 об/мин на рабочем участке характеристики со-
здает производительность от 2,2 до 4,4 м3/с и соответственно давление от
130 до 80 кгс/м2. При номинальном режиме вентилятор обеспечивает произ-
водительность Q — 3,5 м3/с и полное давление pv = 120 кгс/м2.
Если частоту вращения вентилятора увеличить до 2000 об/мин, то в той
же сети (при параболической сети ее характеристика в логарифмическом мас-
штабе будет изображаться прямой линией, совпадающей или параллельной
линиям D = const) при номинальном режиме он будет обеспечивать произ-
водительность Q — 4,85 м3/с и полное давление pv = 230 кгс/м2. Эти же зна-
чения производительности и давления при большей частоте вращения венти-
лятора можно получить по формулам пересчета (28). Если эти параметры
необходимо обеспечить при частоте вращения асинхронного двигателя п =
= 1450 об/мин, то следует увеличить диаметр рабочего колеса до D = 0,8
(№ 8). При этом вентилятор будет работать в режиме, соответствующем
крайней левой точке рабочего участка характеристики, с г) — 0,75. При
п = 2900 об/мин те же параметры можно обеспечить вентилятором с диамет-
ром колеса D = 0,5 м (№ 5) при его работе в режиме, соответствующем
крайней правой точке рабочего участка характеристики. Окружная скорость
рабочего колеса будет при этом составлять 75 м/с. Необходимо отметить, что
максимальные значения окружной скорости и == 95 м/с и полного давления
pv = 450 кгс/м2, приведенные на диаграмме, являются ориентировочными; они
зависят от конструкции и технологии изготовления рабочего колеса.
Пример 4. Выбрать вентилятор и определить частоту вращения, при ко-
торой он обеспечивал бы производительность Q = 5000 м3/ч и полное давле-
ние pv = 100 кгс/м2. Габаритные размеры вентилятора в плоскости вращения
колеса не должны превышать L = 0,55 м, рабочее колесо должно быть уста-
новлено непосредственно на валу электродвигателя. Определить суммарный
уровень и спектр шума.
Габаритные размеры вентилятора ограничены, следовательно, необходимо
использовать вентилятор с загнутыми вперед лопатками колеса, обеспечиваю-
щими высокий коэффициент давления вентилятора. Заданный расход доста-
точно большой, поэтому следует применить рабочее колесо барабанного типа.
Максимальный относительный габаритный размер для вентиляторов с та-
кими колесами в плоскости вращения колеса L = 1,75. Тогда диаметр рабо-
чего колеса не должен превышать D = 0,55/1,75 = 0,314 м.
Принимаем ближайшее из предпочтительного ряда размеров (ГОСТ
10616—73) значение диаметра D = 0,315 м.
Габаритность задания по формуле (44)
D D - °'31£ о g5
у = VQ/збоо- V^o6o/36o<r~
По области параметров, приведенной на рис. 25, и по табл. 2 устанав-
ливаем, что габаритность, близкую к заданной, имеет одноступенчатый вен-
тилятор Ц14-46 (№ 32, см. рис. 64). По характеристике ф(ф) подбираем ре-
жим, при- котором габаритность вентилятора совпадает с габаритностью за-
дания. По второй формуле (32) при ф — 0,76 получим
D = 0,56 V7F = 0,56 Ууо- = 0 85
у 77 = Тоте
169
По формулам (19) и (42) вычислим окружную скорость
U~/\J О,5рт|) “ Л/ 0,5-0,122-3,0 23,4 М/С'
и частоту вращения колеса
60« 60-23,4 ....
П"~ лй 3,14-0,315 1418 об/мин-
Округляя полученную частоту вращения до ближайшей стандартной для
асинхроного электродвигателя, получим п — 1450 об/мин.
Следовательно, заданные параметры обеспечиваются серийно выпускае-
мым вентилятором Ц14-46 № 3, 15 с непосредственным приводом от электро-
двигателя при частоте вращения п = 1450 об/мин. Потребляемая при этом
мощность
N = =2,07 кВт.
Для определения уровня создаваемого вентилятором шума аналогично
примеру 1 установим по безразмерной характеристике рис. 64, б величины
критериев шума при режиме <р = 0,76 : £2вс = 42 дБ и 12нг = 47 дБ.
Пользуясь номограмой рис. 24, получим уровни звуковой мощности на сто-
ронах всасывания и нагнетания:
^*Р2вс == “Ь* == 94
Ьр2нг = 47 + 52 = 99 дБ.
Спектр шума установим по данным для безразмерного спектра при но-
минальном режиме, приведенным для вентилятора Ц14-46 в табл. 1, учиты-
вая, что спектр шума в пределах рабочего участка характеристики практи-
чески не меняется. По формулам (35) и (36) получим
. 362 725 1 450 2 900 5 800 И 600
, . 250 500 1000 2 000 4 000 8 000
. 88 89 84 80 78 70
. 88 92 86 88 82 73
(36) расчетные значения частоты заме-
тех же октав-
частота f, Гн......................
среднегеометрическая частота f, Гц . . .
Lpi при всасывании, дБ ........ .
Lpi при нагнетании, дБ.............
При этом полученные по формуле
йены стандартными значениями среднегеометрических частот в
ных полосах.
Скорректированный уровень шума в дБ А (децибелах А) может быть вы-
числен по известным рекомендациям [53].
Пример 5. Подобрать малогабаритный высокоэкономичный центробежный
вентилятор, обеспечивающий при частоте вращения п ~ 10 000 об/мин произ-
водительность Q = 20 л/с и полное давление р? — 140 кгс/м2.
Определяем по формуле (ЗЭ) быстроходность задания
10 000 VO2
Пу = ---- ..J'mi =Г = 35.
V140 д/ТЮ
По табл. 2 в разделе «Вентиляторы малогабаритные» выбираем венти-
лятор Ц5-2Эм с близким значением быстроходности при номинальном режиме.
По диаграмме для выбора диаметра и частоты вращения рабочего колеса
(рис. 122, в) устанавливаем, что заданные значения производительности и
давления этот вентилятор обеспечит при диаметре колеса D = 0,1 м (№ 1).
Это же значение диаметра колеса можно получить расчетом в соответствии
с рекомендациями § 13. Потребляемая вентилятором мощность N = 48 Вт.
Если среди малогабаритных вентиляторов (см. табл. 2) не оказалось вен-
тилятора с быстроходностью или габаритностью в области рабочего участка
характеристики, равной быстроходности или габаритности задания, то выби-
170
рать и рассчитывать малогабаритный вентилятор необходимо по приближен-
ной характеристике, полученной из характеристики модели с диаметром ра-
бочего колеса D = 0,4 Ч- 0,5 м снижением ее в соответствии с данными, при-
веденными в § 6 и 7.
В этом случае по табл. 2 среди одноступенчатых вентиляторов в обыч-
ном исполнении находим вентиляторы Ц8-23, Ц6-24, Ц9-25, Ц11-26, Ц5-29
с быстроходностью при номинальном режиме, несколько меньшей быстроход-
ности задания, так как при снижении кривой давления предполагаемой ха-
рактеристики быстроходность возрастет. В соответствии с заданием венти-
лятор должен иметь высокий КПД, поэтому выбираем из данной группы вен-
тиляторы Ц6-24 и Ц5-29 с загнутыми назад лопатками колеса.
Определим предварительно диаметр колеса, пользуясь характеристиками
моделей, приведенными на рис. 44, б и 50, б. Для этого находим по кривым
быстроходности му(ф) коэффициенты производительности ф, при которых бы-
строходность пу = 35, и соответствующие коэффициенты давления ф. По
формулам (19) и (42) вычисляем окружную скорость и, м/с, и диаметр D,
м, колеса:
Ф Ф и D к)
Ц6-24 0,056 0,89 51 0,097 0,67
Ц5-29 0,053 0,90 50 0,095 0,73
Из двух вентиляторов более экономичным является вентилятор Ц5-29,
поэтому дальнейшие расчеты проведем с ним. Найдем числа Рейнольдса Re
и Re' модели, при испытании которой была получена безразмерная характе-
ристика (рис. 50, б) и рассчитываемого вентилятора. Получим
v 1,5
Re' = 50-0,095 106 = . 1()В
1,0
Снижение характеристик давления и КПД (см. рис. 10) при числах
Re>2-105 и при отношении Re/Re'< 5 незначительно, поэтому его можно
не учитывать. Необходимо только снизить характеристики давления и КПД,
используя влияние масштабного эффекта, т. е. неполное геометрическое подо-
бие вентиляторов с D — 0,4 м и D = 0,1 м. Допустимое снижение (см. кри-
вую на рис. 22) в данном случае не должно превышать 30%. Построим на
рис. 50,6 предполагаемую характеристику ф(ф) малогабаритного вентиля-
тора, снижением исходной характеристики на 30%. По ней осуществим окон-
чательный расчет диаметра рабочего колеса. Получим при быстроходности
пу = 35 коэффициент производительности ф = 0,395, коэффициент давления
ф = 0,73; диаметр колеса D = 0,108 м. Это значение диаметра несколько
выше полученного ранее значения D = 0,1 м, так как при построении пред-
полагаемой характеристики было осуществлено максимально допустимое сни-
жение характеристики модели.
Пример 6. Рассчитать вентилятор, работающий на нагнетание, который
при частоте вращения п = 3000 об/мин обеспечивал бы производительность
Q ~ 5,2 м3/с и степень сжатия л = p2/pi = 1,3.
Вентилятор работает на нагнетание, следовательно, при входе в него ат-
мосферное давление Pi == 10 333 кгс/м2. Давление, создаваемое вентилятором,
Pv = Р2 — pi = pi (тг — 1) = 3100 кгс/м2.
Определим коэффициент сжимаемости воздуха в вентиляторе по второй
формуле (13):
В = 1 - Рг~р± = о,89.
г 2k pi
171
Приведем полное давление вентилятора к нормальным атмосферным условиям:
Р-,, = 7" Pv = = 2760 КГС/М2‘
Далее определяем быстроходность задания
3000 V5J
Пу = —. ...-.'тЛ.== 18.
V2760 д/2760
По табл. 2 находим вентиляторы, у которых в области рабочего участка
характеристики пу = 18. Из имеющихся выбираем вентилятор Ц6-18 (рис. 37)
с более узким рабочим колесом, допускающим по условиям прочности высо-
кую окружную скорость. По безразмерной характеристике рис. 37, б опреде-
ляем «у = 18 коэффициенты ф = 0,02; ф = 1,11; X = 0,032. Вычисляем
/ 2*2760 ОЛ1 .
U~'\J 0,122-1,11 20 М/С’
П 60-201
D ~ л • 3000 1,28
м.
Следует принять D = 1,25 м в соответствии с рядом предпочтительных чисел.
Потребляемая вентилятором мощность
204(3
= 224
кВт.
Насчитанный вентилятор по своим параметрам близок к компрессору: он
обеспечивает заданные параметры с большой окружной скоростью. При про-
ектировании вентилятора следует провести специальные расчеты на прочность.
Необходимо отметить, что если бы расчет диаметра колеса был осуще-
ствлен без учета сжимаемости воздуха в вентиляторе, то мы получили бы
завышенный диаметр рабочего колеса.
В случае работы вентилятора на всасывание расчет проводится анало-
гично, но, приводя давление вентилятора к нормальным атмосферным усло-
виям, следует учесть, что средняя плотность воздуха в вентиляторе будет
меньше, чем нормальная.
* *
*
Приведенные примеры не ограничивают круг задач, которые могут быть
решены при помощи материалов справочника. Они служат лишь иллюстра-
цией правильного использования этих материалов при выборе и расчете оп-
тимальных вариантов центробежных вентилятоов всевозможных компоновок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамов Ф. А., Байков В. А., Фролов И. А. Электрическое моделирова-
ние вентиляционных сетей шахт. М.: Госгортехиздат, 1961. 220 с.
2. Авиационная акустика. Под ред. А. Г. Мунина и В. Е. Квитки. М.: Ма-
шиностроение, 1973. 448 с.
3. Аптекарь М. В., Фонберштейн И. М. Судовые вентиляторы. Л.: Судо-
строение, 1971. 184 с.
4. Артыков Н. А. Радиальный вентилятор для пневмотранспорта волокни-
стых материалов. — В сб.: Вентиляторы общего назначения. М.: МДНТП,
1978, с. 108—109.
5. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) /
Под ред. С. И. Мочана. М. — Л.: Энергия, 1964. 144 с.
6. Бабак Г. А., Левин Е. М., Пак В. В. Элементы шахтных вентиляционных
установок главного проветривания. М.: Недра, 1972. 236 с.
7. Бабак Г. А., Пак В. В., Стешенко В. А. Разработка и исследование аэро-
динамической схемы центробежного вентилятора ВЦД-47 «Север». — Из-
вестия вузов. Горный журнал, 1973, № 5, с. 124—127.
8. Бабак Г. А., Стешенко В. А. Разработка и исследование двустороннего
центробежного вентилятора Ц38-23. — Известия вузов. Горный журнал,
1964, № 10, с. 137-141.
9. Бабак Г. А., Якименко А. В. Исследование прочности поворотных закрыл-
ков лопаток рабочих колес центробежных вентиляторов. — В кн.: Во-
просы горной механики. Труды ИГМ и ТК. Вып. 24. М.: Недра, 1971,
с. 14—23.
10. Борьба с шумом. Под ред. Е. Я. Юдина. М.: Стройиздат, 1964. 702 с.
11. Брук А. Д. Тягодутьевые установки в металлургии. М.: Металлургия,
1965. 180 с.
12. Бычков А. Г. Центробежные вентиляторы для пневматического транспор-
тирования волокнистых материалов. — В сб.: Промышленная аэродина-
мика, № 9. М.: Оборонгиз, 1957, с. 91—108.
13. Бычков А. Г. Общие закономерности изменения аэродинамических харак-
теристик центробежных машин со спиральными кожухами. — В сб.: Про-
мышленная аэродинамика. Вып. 10. М.: Оборонгиз, 1958, с. 77—ПО.
. 14. Бычков А. Г., Локшин И. Л., Мазманянц П. О. Новые типы центробеж-
ных вентиляторов ЦАГИ. — В сб.: Промышленная аэродинамика, № 12.
М.: Оборонгиз, 1959, с. 125—154.
15. Бычков А. Г. Аэродинамические характеристики, области работы и гра-
фики для выбора центробежных и осевых вентиляторов. — В сб.: Про-
мышленная аэродинамика. Вып. 17. М.: Оборонгиз, 1960, с. 102—121.
16. Бычков А. Г. О сравнении шахтных вентиляторных установок разных
типов по экономичности их работы. — В сб.: Промышленная аэродина-
мика. Вып. 17. М.: Оборонгиз, 1960, с. 126—135.
17. Бычков А. Г. Выбор нормального ряда основных размеров центробежных
вентиляторов. — В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 21. М.: Обо-
ронгиз, 1962, с. 116—150.
173
18. Галимзянов Ф. Г. Вентиляторы. Атлас конструкций. М.: Машиностроение,
1969. 168 с.
19. Дымососы и вентиляторы. Каталог-справочник. М.: НИИИнформтяжмаш.
М.: 1974. 192 с.
20. Заморский С. В., Соломахова Т. С. Центробежные вентиляторы малой
быстроходности. — В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 31. М.:
Машиностроение, 1974, с. 15—24.
21. Заморский С. В., Щербатых Г. С. Центробежные вентиляторы с радиаль-
ными диффузорами и спрямляющими аппаратами. — В сб.: Промышлен-
ная аэродинамика. Вып 32. М.: Машиностроение, 1975, с. 167—177.
22. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Ма-
шиностроение, 1975. 560 с.
23. Калинушкин М. П. Вентиляторные установки. М.: Высшая школа, 1979.
224 с.
24. Керстен И. О. Аэродинамические испытания шахтных вентиляторов. М.:
Недра, 1964. 164 с.
25. Кириллов И. И. Теория турбомашин. Л.: Машиностроение, 1972. 536 с.
26. Коваленко В. М., Чебышева К. В. Регулирование центробежных венти-
ляторов лопаточными оправляющими аппаратами на входе. — В сб.:
Промышленная аэродинамика, № 12. М.: Оборонгиз, 1959, с. 70—109.
27. Коваленко В. М. Центробежная двухступенчатая воздуходувка малой
быстроходности. — В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 25. М.:
Оборонгиз, 1963, с. 108— 120.
28. Коровкин А. Г. Центробежные вентиляторы ЦАГИ большой быстроход-
ности с высоким КПД. — В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 29
М.: Машиностроение, 19'73, с. 202—208.
29. Лившиц С. П. Высокогапорные дутьевые машины центробежного типа.
Л.: Машиностроение, 1976. 296 с.
30. Локшин И. Л. Аэродинамические схемы и характеристики центробежных
вентиляторов с кожухами, имеющими два выходных отверстия. — В сб.:
Промышленная аэродинамика. Вып. 28. М.: Машиностроение, 1966,
с. 206—213.
31. Локшин И. Л., Соломахова Т. С. Аэродинамические характеристики цен-
тробежного вентилятора с радиальными диффузорами. — В сб.: Промыш-
ленная аэродинамика. Вып. 24. М.: Оборонгиз, 1962, с. 90—99.
32. Локшин И. Л., Чебышева К. В. Центробежный двусторонний вентилятор
ЦАГИ типа Ц4-97/2. — В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 21.
М.: Оборонгиз, 1962, с. 76—87.
33. Мазманянц П. О. Аэродинамические схемы центробежных вентиляторов
высокого давления. — В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 24. М.:
Оборонгиз, 1962, с. 100— 109
34. Мазманянц П. О. Кряшные центробежные ветиляторы ЦАГИ типов
КЦ4-84 и КЦЗ-90М. — В сб.. Промышленная аэродинамика. Вып. 28.
М.: Машиностроение, 1966, с. 236—247.
35. Невельсон М. И., Кузнецов Н. И. Элеронное регулирование центробеж-
ных вентиляторов. Некоторые трудности его реализации и пути их пре-
одоления — Энергомашиностроение, 1977, № 12, с. 33—35.
36. Пак В. С., Бабак Г. А. Центробежные вентиляторы ИГД АН УССР с
профилированными лопатками.— В сб.: трудов ИГД АН УССР, № 7.
Киев: Изд-во АН УССР, 1961, с. 10—24.
37. Пак В. В., Иванов С. К-, Верещагин В. П. Шахтные вентиляционные
установки местного проветривания. М.: Недра, 1974. 240 с.
38. Постоловский С. Н. Повышение экономичности центробежных тягодутье-
вых машин. — Электрические станции, 1964, № 9, с. 9—15.
39. Пухлий В. А. Вопросы прочности лопаток центробежных вентиляторов.—
В сб.: Вопросы аэродинамики и прочности вентиляторных установок
промышленных зданий. Вып. 79. М.: ЦНИИпромзданий, 1973, с. 55—86.
40. Раер Г. А. Динамика и прочность центробежных компрессорных машин.
Л.: Машиностроение, 1968. 260 с.
174
41. Рубинов В. Ю. Вентилятор с загнутыми вперед лопатками с КПД 80%.___
Промышленная энергетика, 1974, № 5, с. 21—23.
42. Рубинов В. Ю. Высокоэкономичный вентилятор малой быстроходности.—
Промышленная энергетика, 1976, № 12, с. 20—21.
43. Северина Н. Н., Юдин Е. Я. Стандартизация методов измерения шумо-
вых характеристик вентиляторов общего назначения. — В сб.: Вентиля-
торы общего назначения. М.: МДНТП, 1978, с. 139—141.
44. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. М. — Л.: Нау-
ка, 1972. 440 с.
45. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Т. 1 и 2. М.: Наука, 1970. 492
и 568 с.
46. Соломахова Т. С., Борисова Г. Н. Исследование диффузора, установлен-
ного за центробежным вентилятором Ц14-46.— В сб.: Промышленная
аэродинамика, № 32. М.: Машиностроение, 1975, с. 29—37.
47. Соломахова Т. С., Колмаков И. И., Васильев В. А. Новый центробежный
вентилятор общепромышленного назначения Ц14-46. — Водоснабжение и
санитарная техника, 1973, № 3, с. 32—34.
48. Соломахова Т. С., Третьюхина Т. А. Акустические характеристики центро-
бежных вентиляторов ЦАГИ. М.: МДНТП, 1978, с. 125—131 (Труды се-
минара «Вентиляторы общего и специального назначения»).
49. Стационарные установки шахт/Под общей ред. Б. Ф. Братченко. М.:
Недра, 1977. 440 с.
50. Стешенко В. А. Исследование высокоэкономичного двустороннего цен-
тробежного вентилятора Ц40-32. — Известия вузов. Горный журнал.
1966, № 8, с 95—98.
51. Турбин Б. Г. Вентиляторы сельскохозяйственных машин. Л.: Машино-
строение, 1968. 160 с.
52. Хорошев Г. А., Петров Ю. И., Егоров Н. Ф. Шум судовых систем вен-
тиляции и кондиционирования воздуха. Л.: Машиностроение, 1974. 200 с.
53. Центробежные вентиляторы / Под ред. Т. С. Соломаховой. М.: Машино-
строение, 1975. 416 с.
54. Чебышева К. В. Аэродинамические характеристики малогабаритных цен-
тробежных вентиляторов ЦАГИ. — В сб.: Промышленная аэродинамика.
Вып. 29. М.: Машиностроение, 1973, с. 192—201.
55. Чебышева К. В. Регулирование центробежных вентиляторов изменением
проходных сечений колеса или кожуха. — В сб.: Промышленная аэроди-
намика, № 12. М.: Оборонгиз, 1959, с. 110—124.
56. Чебышева К. В., Соломахова Т. С. Влияние входных элементов центро-
бежных вентиляторов на их аэродинамические характеристики. — В сб.:
Промышленная аэродинамика. Вып. 31. М.: Машиностроение, 1974,
с. 25—39.
57. Экк Б. Проектирование и эксплуатация центробежных и осевых венти-
ляторов. Пер. с нем. М.: Госгортехиздат, 1959. 566 с.
58. Юдин Е. Я. Исследование шума вентиляторных установок и методов
борьбы с ним. М.: Оборонгиз, 1958. 227 с. (Труды ЦАГИ, № 713).
59. .Юдин Е. Я., Терехин А. С. Борьба с шумом шахтных вентиляционных
установок. М.: Недра, 1973. 200 с.
60. Юдин Е. Я., Кузнецов С. Н. Исследование и расчет шума всасывания
компрессоров энергетических газотурбинных установок. — Теплоэнергети-
ка, 1966, № 1, с. 70—74.
61. Abnahme und Zeistungsversuche an Ventilatoren (VDI — Ventilatorregeln),
VDI —2044, October, 1966, DQsseldorf, S. 36.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение............................................................ 3
Глава 1. Общие сведения о вентиляторах...............................5
§ 1. Параметры воздуха.........................................5
§ 2. Аэродинамические схемы....................................6
§ 3. Аэродинамические характеристики..........................11
§ 4. Акустические характеристики..............................18
§ 5. Характеристики сети....................................21
Глава 2. Условия подобия и пересчет характеристик вентиляторов . . 23
§ 6. Основные критерии подобия.................................23
§ 7. Безразмерные аэродинамические характеристики..............26
§ 8. Безразмерные акустические характеристики..................30
Глава 3. Классификация вентиляторов.................................35
§ 9. Области работы............................................35
§ 10. Компоновочные схемы.......................................37
§ 11. Вентиляторы различного назначения.........................39
Глава 4. Выбор вентиляторов.........................................46
§ 12. Основные способы выбора...................................46
§ 13. Выбор по критериям быстроходности и габаритности .... 47
§ 14. Примеры выбора............................................52
Глава 5. Аэродинамические схемы и характеристики рекомендуемых
вентиляторов ..................................................... 55
§ 15. Общие данные.........................................55
§ 16. Одноступенчатые вентиляторы со спиральными корпусами . . 109
§ 17. Одноступенчатые вентиляторы со специальными корпусами . 115
§ 18. Двусторонние вентиляторы............................130
§ 19. Двухступенчатые вентиляторы.........................130
§ 20. Малогабаритные вентиляторы..........................151
§ 21. Регулировочные характеристики вентиляторов и характеристи-
ки изолированных рабочих колес ............................... 151
Приложение........................................................168
Список литературы.................................................173
ИБ № 1780
Татьяна Степановна Соломахова,
Клавдия Владимировна Чебышева
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ.
Справочник
Редактор О. Д. Горчакова
Художественый редактор С. С. Водчиц
Технические редакторы Л. А. Макарова и Л. П. Гордеева
Корректор Л. В. Асташенок
Обложка художника Н. Ф. Зыкова
Сдано в набор 04.01.80. Подписано в печать 13.08.80. Т-13326. Формат 60Х90/1б. Бумага
типографская № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл.-печ. л. 11,0.
Уч.-изд. л. 13,4. Тираж 20 000 экз. Заказ 618.Цена 65 к
Издательство „Машиностроение", 107076,Москва, Б-76, Стромынский пер., 4
Ленинградская типография Яз 2 голозное предприятие ордена Трудового Красного
Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой
Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, поли-
графии и книжной торговли. 198052, г. Ленинград, Л-52, Измайловский проспект,