Радиальные вентиляторы
Для принудительного перемещения воздуха в системах вентиляции, используются нагнетатель, называемые вентиляторами.
Вентиляторы, устанавливаемые в системах вентиляции, по конструктивному исполнению подразделяются на радиальные (центробежные) (рис. 1) и осевые. Радиальные вентиляторы бывают одностороннего и двустороннего всасывания, а для установки в каналах - канальные (рис. 1.2). На крыше здания устанавливают специальные крышные вентиляторы. Вентиляторы указанных конструкций представлены на рис. 1.3.
По направлению вращения радиальные вентиляторы подразделяются на вентиляторы правого и левого вращения. Вентиляторами правого вращения называются те, у которых колесо вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывания; левого вращения - те, у которых колесо вращается против часовой стрелки. Схемы расположения кожухов центробежных вентиляторов правого и левого вращения представлены на рис. 1.4. По типу привода различают вентиляторы, имеющие непосредственное соединение колеса с валом электродвигателя (исполнение 1); вентиляторы с клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением (исполнение 6), а также вентиляторы с регулируемой бесступенчатой передачей и пр.
Обычный радиальный (центробежный) вентилятор (см. рис. 1) состоит из трех основных элементов: лопаточного радиального колеса (иногда называемого ротором, турбиной), спирального корпуса (также именуемого кожухом или улиткой) и станины с валом и подшипниками. Лопаточное рабочее колесо расположено в спиральном корпусе. При вращении колеса воздух, поступающий через входное отверстие, попадает в каналы между лопатками колеса, под действием возникающей центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается спиральным корпусом, и направляется в его выпускное отверстие.
Зазор между колесом и входным патрубком должен быть минимальным, так как даже при небольшом количестве протекающего через него воздуха доля его в общем количестве засасываемого воздуха становится значительной.
Правильным является вращение колес по ходу разворота спиральных корпусов. При обратном же вращении колес производительность вентиляторов резко уменьшается.
Положение корпуса принято обозначать направлением вращения (Пр или Л) и углом поворота в градусах. На кожухе с расположением выходного отверстия вверх делают надпись ПрО° или Л0°, вниз - Пр180° или Л180°, вправо - Пр90° или Л90°, влево - Пр270° или Л270° (рис. 1.4).
Радиальные вентиляторы принято разделять на вентиляторы низкого давления (p до 1000 Па), среднего давления (p до 3000 Па) и высокого давления (p более 3000 Па).
Вентиляторы, приспособленные для перемещения дымовых газов, принято называть дымососами, а для перемещения воздуха, засоренного механическими примесями, - пылевыми вентиляторами.
Для обеспечения широких пределов в производительности вентиляторы проектируют сериями, состоящими из нескольких разных по размерам, но обычно геометрически подобных номеров. Номер вентилятора определяется наружным диаметром колеса, измеренным в дециметрах.
Осевые вентиляторы
Простейший осевой вентилятор (рис. 1.5) представляет собой расположенное в цилиндрическом корпусе лопаточное рабочее колесо пропеллерного типа. При вращении колеса воздух, поступающий через входное отверстие, под воздействием лопаток перемещается между ними в осевом направлении, причем давление увеличивается. Далее воздух поступает в выпускное отверстие.
Осевые колеса состоят из втулок и прикрепленных к ним лопаток. В зависимости от профиля лопаток колеса называют нереверсивными или реверсивными, т. е. с лопатками, имеющими симметричный профиль и поэтому работающими одинаково в обоих направлениях вращения.
В аэродинамическом отношении более совершенны лопатки со специально рассчитанным несимметричным профилем.
Осевые нереверсивные вентиляторы, лопаточные колеса которых правильно вращаются по часовой стрелке по отношению к наблюдателю, находящемуся на стороне всасывания, называют правыми, а те, что вращаются против часовой стрелки, - левыми.
Схемы соединения осевых вентиляторов с приводом показаны на рис. 1.6.
Обычные осевые вентиляторы используют при давлениях от 30 до 300 Па. Их производительность при больших диаметрах может достигать 10⁶ м³/ч.
Сравнение осевых вентиляторов с радиальными
Хотя осевые вентиляторы появились позже радиальных, область их использования быстро расширяется. Это объясняется, прежде всего, возможностью получения с помощью осевых вентиляторов более высоких показателей КПД, так как на пути движения потока через осевой вентилятор внутренних потерь давления меньше. Кроме того, осевые вентиляторы в конструктивном исполнении значительно проще радиальных, их масса в расчете на единицу мощности (металлоемкость) также существенно меньше.
Такие вентиляторы удобно регулировать в широких пределах путем изменения угла поворота или числа лопаток рабочего колеса. Ввиду особенностей характеристики мощности осевых вентиляторов даже значительное изменение режима эксплуатации гораздо меньше влияет на нагрузку двигателей, чем у радиальных вентиляторов.
Наконец, преимущество осевых вентиляторов состоит в том, что они реверсивны, т. е. при изменении направления вращения рабочего колеса изменяется направление потока, что невозможно в радиальных вентиляторах.
Недостатком осевых вентиляторов является то, что из-за их конструктивных особенностей при вращении лопаток вентилятора не образуются центробежные силы, поэтому при прочих равных условиях они создают гораздо меньшее давление. Для повышения его приходится усложнять конструкцию добавлением числа ступеней или значительным увеличением частоты вращения рабочих колес, что увеличивает шум и силовые напряжения.
Осевые вентиляторы целесообразно использовать при больших производительностях и малых давлениях (больших критериях быстроходности), например, для проветривания тоннелей или в системах рудничной вентиляции, где немаловажное значение имеет возможность простого и быстрого реверсирования, аспирации, в тягодутьевых вентиляторных установках, где требуются значительно большие давления, обычно используют радиальные вентиляторы.
