Как соединить вентилятор с воздуховодом?

Соединения вентилятора с воздуховодами

Воздуховоды квадратного (прямоугольного) сечения, соответствующего се­чению вентилятора (см. рисунок а). В данном случае будут обеспечены оптимальные скорости воздуха и, соответственно, минимальные аэродинамические потери и шум. Присоединительные размеры воздуховода должны соответствовать при­соединительным размерам вентилятора.

Варианты соединения канального вентилятора с воздуховодами квадратного, прямоугольного и круглого сечения.

Воздуховоды квадратного или прямоугольного сечения произвольных раз­меров. Если на входе размеры воздуховода больше размеров поперечного се­чения вентилятора, то надо пирамидальным переходом выйти на присоеди­нительные размеры вентилятора (рисунок б). Если размеры воздуховода меньше размеров поперечного сечения вентилятора, но больше размеров его входного коллектора, то можно подойти к переднему фланцу вентилятора прямым каналом (рисунок в). Если размеры воздуховода на входе вентилято­ра меньше размера входного коллектора (рисунок г), то это самый неблаго­приятный случай для нормальной работы вентилятора и в первую очередь надо проверить, правильно ли подобрано сечение воздуховода. Если же есть необходимость работать с таким воздуховодом, то следует установить пира­мидальный диффузор с углом а = 6—7° с выходом на размер входного коллек­тора вентилятора.

Если на выходе размеры воздуховода больше размеров поперечного сечения вентилятора, то надо пирамидальным переходом выйти на присоединительные размеры вентилятора (рисунок б). При этом необходимо установить пирами­дальный диффузор с углом а = 6—7°. Если размеры воздуховода на выходе мень­ше размеров выходного отверстия вентилятора (рисунок в), то следует устано­вить сужающийся пирамидальный переход, желательно (для минимизации потерь) с углом наклона стенок не более 30—40°. Переходить на воздуховод пря­мым фланцем, как показано на рисунке г, не рекомендуется из-за существенного увеличения аэродинамических потерь на выходе вентилятора.

Для круглых воздуховодов ситуация практически аналогичная. Надо только иметь в виду, что на входе к вентилятору переходы можно делать круглыми, оставляя квадратным (прямоугольным) только присоединительный фланец. На выходе же будут переходы с квадратного (прямоугольного) проходного сече­ния на круглый воздуховод.

Корпус вентилятора в виде прямоугольного параллелепипе­да позволяет легко выполнить внутри него звукопоглощающую облицовку для уменьшения из­лучаемого вентилятором шума. В таком случае применяют вентилятор с шумопоглощающим корпусом. Стенки корпуса венти­лятора слоеной конструкции: внутри — стальной оцинкован­ный перфорированный лист, снаружи — листовая сталь с по­рошковым покрытием. Между ними проложен специальный шумопоглощающнй материал, толщина и физические свойства которого определяются требуе­мыми характеристиками звуко­поглощения. Таким образом, внутренняя стенка панели про­ницаема для звука.

Конечно, нельзя утверждать, что канальный вентилятор в любом случае заме­нит вентилятор со спиральным корпусом. Есть целый ряд применений, когда ра­диальному вентилятору со спиральным корпусом нет разумной альтернативы (например, перемещение сред с повышенными температурами, химически агрес­сивных и др.). Вообще, при выборе вентилятора надо опираться на наиболее пол­ную, всестороннюю и доступную информацию. Нет плохих вентиляторов (если, конечно, вентилятор сделан технически грамотно), встречается неправильное их применение.

Монтаж по всем правилам канальных вентиляторов

Все чаще в жилых, офисных, промышленных зданиях для организации правильной системы вентиляции применяется специальное оборудование. Монтаж канальных вентиляторов – задача, с которой может справиться начинающий мастер. Важно правильно установить вентилятор, выполнить его подключение к питающей электрической сети.

Конструкция канальной вентиляции.

Характеристики воздуховодов

Для канальных вентиляторов свойственны следующие характеристики:

• производительность (максимальные показатели) – 5330 м³/час;
• давление (максимальные показатели) – 900 Па;
• отверстия для соединения имеют диаметр до 100-400 мм;
• уровень рабочего шума крайне низкий;
• двигатель для работы имеет внешний ротор;
• производительность может регулироваться до необходимого уровня, но в указанных пределах;
• монтаж предельно простой и быстрый, особого опыта работы не требуется;
• профилактические осмотры, чистка много времени не отнимает.

Этапы соединения вентилятора с воздуховодом.

Применяются канальные вентиляторы для жилых, офисных помещений, в промышленности – для различных зданий, в том числе и производственного, складского назначения.

Среди плюсов использования оборудования необходимо отметить:

1. Предельно простой монтаж, который соответствует всем требованиям и нормам.
2. Вентилятор можно ставить в любом положении, достаточно только выбрать наиболее подходящую модель.
3. К сети оборудование подключается быстро, для этого на корпусе предусмотрена специальная клеммная коробка.
4. Есть возможность регулировки производительности вентилятора.

Соединение вентилятора с воздуховодом

Все канальные вентиляторы необходимо правильно подключать к воздуховодам, чтобы воздушный поток был оптимальным, не нарушался. Важно учесть не только размер сечения канала, но и его форму. Все канальные вентиляторы изначально имеют присоединительные фланцы квадратного сечения, что соответствует сечению стандартного воздуховода. Каналы могут быть не только квадратными, но и прямоугольными, круглыми. Поэтому важно с самого начала определить, какая именно установка необходима, требуется ли использование дополнительного оборудования для работы.

Схема определения шумовых характеристик канальных вентиляторов.

Следует правильно ориентировать направление мотора оборудования, которое вставляется в канал. Есть модели, у которых мотор может быть установлен в разном положении, но есть вентиляторы только с горизонтально или вертикально установленным двигателем. Надо внимание обращать на схему сборки, которая предоставляется производителем. Есть модели, требующие использования гибких вставок.

Для монтажа требуются следующие элементы:

• воздуховод;
• специальный канальный вентилятор;
• пружинный и резиновый вибратор;
• присоединительные фланцы;
• кабели, заземляющее устройство, защитное устройство.

Монтаж вентиляторов в воздуховод квадратной формы

Прямоугольное сечение воздуховодов для подключения канального вентилятора можно разделить на каналы равного сечения либо произвольного размера. Монтаж для квадратного равного сечения – это часто применяемый вариант установки. При таком варианте можно добиться оптимальной скорости потока воздуха, а шум и потери в скорости потока будут минимальными. Такой канал является наилучшим. Соединение канального вентилятора осуществляется быстро и просто, необходимо только установить вентилятор внутрь канала, после чего выполнить соединение фланцев, проверить герметичность стыков.

Схема правильной установки канального вентилятора.

Возможно соединение воздуховодных каналов произвольного размера прямоугольной и квадратной формы. В данном случае монтаж начинается с того, что на выходе ставится переход пирамидальной формы. Его сечение должно соответствовать сечению канала. Длина такого перехода должна быть равна ½ от общей длины вентилятора.

Входное отверстие устанавливаемого оборудования должно иметь размер, равный параметрам рабочего колеса. Внимание следует обратить на то, какой именно размер указывается производителем в инструкции, он определяется в дециметрах, а не в миллиметрах. Соединительный фланец воздуховодного канала надо плавно увеличить до размеров вентиляторного оборудования. Если размер поперечного сечения канала больше, чем проходное отверстие, то надо канал по этой стороне плавно сузить до размера, который равен проходному фланцу канального вентилятора.

Если же воздуховод имеет большее сечение, чем входное отверстие вентилятора, то необходимо вход плавно расширять. Надо делать расширение с углом до 8-10 градусов на одну сторону.

Важно четко следовать схеме подключения, чтобы проходимость воздушного потока не была нарушена. В противном случае эффективность оборудования будет крайне низкой.

Монтаж вентиляторов в круглый воздуховод

Соединения вентилятора КВК с воздуховодами квадратного и прямоугольного сечения произвольных размеров.

Монтаж осуществляется с использованием плавного перехода на круглое отверстие с квадратного фланца оборудования. При этом длина перехода должна быть не меньше ½ длины всего вентилятора. Если же диаметр воздуховодного отверстия больше, чем диаметр для входа, но меньше квадрата присоединительного фланца, то необходимо делать подвод воздуховода непосредственно к оборудованию. Фланец в этом случае должен соответствовать размеру входа. Сегодня можно приобрести соответствующие аксессуары для установки.

Если диаметр воздуховода несколько больше, чем фланец вентилятора, необходимо выполнять переход при помощи специального оборудования. Если диаметр меньше, чем размер входного отверстия, надо использовать конический переход, угол раскрытия для которого составляет до 8-10 градусов. Для воздуховода надо использовать специальный фланец перекрытия, он обеспечивает соединение надлежащего качества.

Подключение вентилятора к питающей сети

Схема подключения вентилятора к электрической сети.

Как быть с подключением к электросети? Надо на корпусе найти клеммную коробку, она предназначена для подключения. Перед началом работ необходимо ознакомиться со схемой, которая предоставляется производителем, так как отдельные модели оборудования могут потребовать различных действий. Клеммная коробка может находиться в различной части корпуса, но основные этапы подключения остаются одинаковыми.

Надо выполнить подключение электродвигателя и заземляющего провода. На корпусе оборудования это место легко найти по соответствующему значку. Сам процесс подключения обязательно надо выполнять через особую пускозащитную аппаратуру. Она включает в себя тепловое реле для тока и магнитный пускатель. Важно, чтобы подключение осуществлялось для сети с номинальным током, соответствующим тому, на который рассчитано оборудование.

После того как подключение выполнено, необходимо сделать краткосрочное включение вентилятора, чтобы проверить, правильно ли вращается рабочее колесо, соответствует ли его направление необходимому. Если направление не то, следует выполнить переподключение фаз клеммной коробки. Для однофазного питания в 220 В установка направления движения выполняется на заводе, самостоятельно ничего менять нельзя.

Канальный вентилятор – оборудование, которое применяется для жилых или офисных, промышленных предприятий довольно часто. Его установка предельно простая, но важно сразу определить, для какого именно воздуховода будет выполняться работа. Это может быть круглый либо прямоугольный воздуховодный канал. Работа с каждым из них будет немного отличаться.

Основные способы соединения воздуховодов между собой: плюсы и минусы каждого из вариантов

Здравствуйте, уважаемый читатель! Эффективность современных вентиляционных устройств во многом зависит от качества сборки её элементов. Если будет нарушена технология установки, даже при грамотно выполненном аэродинамическом расчёте не удастся изготовить надежную систему.

Важную роль играет при этом соединение воздуховодов между собой. Рассмотрим их способы, особенности применения в различных ситуациях.

Методы крепления воздуховодов

Крепят воздушные рукава чаще всего к потолку или стенам помещения, а технология крепления зависит от их типоразмеров и конфигурации.

По профилю сечения они подразделяются на прямоугольные и круглые отводы. Методы крепления применяют к ним разные.

Для крепежа прямоугольных каналов используют технологию с применением:

• Шпильки и профилей Z и L-образных форм.
• Шпильки и траверса.

Используют данные методы при монтаже тяжелых конструкций.

Для каналов круглого сечения применяют:

• Хомут и шпильку.
• Перфоленту и хомут.

Подобные способы крепежа распространены при сборке небольших систем.

Виды соединения металлических воздуховодов

Круглые отводы монтируются на следующих соединениях:

• Фланцевых.
• Ниппельных.
• Муфтовых.
• Бандажных.

Для прямоугольных каналов используются:

• Соединения на шинах.
• Реечные.
• Фланцевые.

Наряду с ними применяются классические соединения раструбом и сваркой.

Монтажная шина еврошина

Как правило, прямоугольные воздуховоды и фасонные детали стыкуются фланцевыми соединениями, созданными на основе монтажной шины. Другие названия этой уникальной конструкции – «еврошина», шинорейка.

Представляет она собой профиль L-образной конфигурации, благодаря которой стороны короба жестко фиксируются во фланце.

Изделие производится шириной 20 и 30 мм. Для создания фланца шинорейка нарезается по размеру на четыре части, собирается с помощью уголков, вставляется в отвод и прикрепляется к нему саморезами или болтами.

Места сопряжения стыкуемых фланцев по периметру прокладывают уплотнителем или смазывают герметиком. Прилегающие фланцы соединяют между собой болтами. Для придания дополнительной плотности прилегания устанавливают через каждые 50 см по периметру узла зажимные скобы (струбцины).

Монтажные шины обеспечивают герметичное соединение, создают дополнительную жесткость в вентиляционной конструкции.

Ниппель и муфта

Эти виды соединения используются в работе с круглыми вентиляционными трубами на прямолинейных участках.

Ниппель представляет собой отрезок трубы, середину которого опоясывает выпуклое ребро.

Деталь вставляют в трубу, где она фиксируется этим выступом. На неё надевается следующий сегмент вентиляционной системы. Стыковочный узел обклеивается алюминиевым скотчем.

Основное требование к соединителю – соответствие размеров и материала параметрам собираемой вентиляции.

Муфта по сути является внешним ниппелем и отличается от него только бортиком, выступающим внутрь, и размером сечения: оно больше диаметра трубопровода. Соответственно, муфта надевается на стыкуемые отводы с внешней стороны и закрывает место сопряжения.

Схема муфтового соединения

Реечное

Реечный способ состыковки используют при монтаже прямоугольных воздуховодов, длина сторон которых составляет 40 см и меньше.

Примыкающие торцы каналов с отгибами бортов соединяют, в изгибы вставляют рейку и загоняют её на всю длину сторон. Затем стык уплотняют молотком. Способ востребован в местах, ограниченных высотой.

Недостатком реечных стыков является утечка воздуха через них. Чтобы улучшить герметичность узла, применяют уплотняющие материалы из резины или полимера.

Способ соединения прямоугольных отводов на рейке

Бандажное

Ещё одним из бесфланцевых способов соединения является стыковка каналов бандажом. Он изготавливается из тонколистовой оцинкованной стали и предназначается для сборки круглых воздуховодов малого и среднего диаметра.

Соединитель надевают на отбортованные торцы соединяемых труб, предварительно заполнив его выемку герметиком. Стягивают концы бандажа, к которым приварены угольники, струбциной или специальным приспособлением. Затем болтовым соединением закрепляют бандаж на отводах.

Схема установки бандажа: а — соединитель, б — узел стыковки; 1 —бандаж, 2 — воздуховоды

Раструбное

Самый простой и быстрый способ монтажа воздушных каналов. Отводы изготовляются слегка конусообразной формы и собираются в единую вентиляционную систему путем вставления следующего отвода в предыдущий элемент.

Для герметизации применяют герметик.

Используют при монтаже круглых воздуховодов, сборке сэндвич-дымоходов, пригоден для оборудования вытяжного канала естественной вентиляции.

Видео: трубы из нержавеющей стали, способы соединения

Как соединять пластиковые и гибкие воздуховоды

Монтаж пластиковых вентиляционных труб не представляет никаких сложностей. Для сборки пластиковых систем производителями выпускаются специально подобранные фасонные детали и переходники, подходящие по своим типоразмерам воздуховодам. Эти соединители просто вставляются друг в друга и промазываются силиконом.

Гибкие отводы в виде гофрированных каналов соединяют «алюминиевым» скотчем, винтовыми соединителями или обычными хомутами.

Отводы от компрессора соединяются быстросъемами и фитингами, которые бывают металлическими или пластиковыми.

Как соединить вытяжку с воздуховодом

Главное правило – диаметр подключаемого канала не должен быть меньше сечения выходного фланца вытяжки. Если же мощность вытяжки небольшая и возникла необходимость подключения отвода меньшего сечения, или прямоугольного канала, применяется соответствующий переходник, который надевается на выходное отверстие вытяжки. Соединения герметизируются силиконом.

Подробно монтаж пластикового воздуховода описан в данном видео

Заключение

Мы рассмотрели наиболее популярные соединения воздушных каналов. Надеемся, что представленная информация будет полезной для вас. Желаем успехов в благоустройстве вашего жилища, подписывайтесь на наши статьи, делитесь полученными знаниями в социальных сетях.

Соединение воздуховодов

Система вентиляции обеспечивает воздухообмен, вентилирование потоков воздуха и влияет на температуру в помещении. Для правильной ее работы нужен профессиональный монтаж системы, в том числе и качественное соединение воздуховодов.

От материала исполнения конструкции и способа ее крепления напрямую зависит — как соединять воздуховоды в единую систему.

Методы крепления воздуховодов

Есть 4 способа крепления воздуховодов:

• С помощью шпильки и профиля.

Более профессиональный способ крепления. Для его осуществления используют профиль с L либо Z образной формой.

• С помощью шпильки и травеса

Этот метод крепления используют для монтирования тяжелых конструкций. Коробка уголок, которая установлена под нижний угол, уменьшает нагрузку на крепежи и способствует длительной жесткой поддержке короба.

Для того чтобы снизить уровень шума и пригасить вибрацию место крепления профиля прокладывают резиновым уплотнителем.

• С помощью шпильки и хомута

Этот метод используют для монтирования круглых вентконструкций. Такая установка производиться на небольших участках конструкции из гибких труб. В основном используют только хомут.

• С помощью перфоленты

Это самый бюджетный и легкий способ крепления. Для круглых конструкций – из перфоленты делают петлю, прямоугольных – перфоленту присоединяют к болтам

Популярные виды соединения металлических воздухов

За счет вида соединения металлических воздуховодов их разделяют на фальцевые и сварные.

Конструкция, которая выполнена из тонкой стали до 1-1,5 мм соединяется фальцевым методом. Если толщина материала больше производится сварное соединение воздуховода.

От того, насколько качественно были проведены соединительные работы, зависит правильная геометрическая форма и герметичность.

Наиболее распространенные фальцевые и сварные методы монтирования вентистемы:

• На отдельном фальце с двойной отсечкой и защелкой (относится к типу соединения, в котором не используют фланцы);
• На поперечном, угловом либо лежачем фальце;
• При помощи специальной планки или рейки;
• Внахлест;
• Отбортованный стык встык.

Для прямоугольных вентконструкций, с прямым швом, распространенная проблема – «винт». Он возникает в результате сдвига во время прокатки фальца. Такой дефект соединения приводит к осевому смещению воздуховодов во время их крепления.

Монтажная шина (еврошина)

Представляет собой профиль из оцинкованной стали, который по своей форме напоминает букву L.

На одной стороне конструкции толщина шины может составлять 20 либо 30 мм.

Шина для соединения воздуховодов предназначена для работы с прямоугольными конструкциями и соответствующими фасонными частями. С конструкцией вентсистемы соединяется при помощи саморезов . Для выполнения такого монтажа используют шинорейку со специальным уголком. Это позволяет придать конструкции жесткость и обеспечить полное соединение всех деталей вентиляционной системы.

Еврошины ускоряют процесс сборки и монтажа герметичной системы вентиляции.

Стыки шины обрабатывают герметиком или уплотнительной лентой. Если размер стороны конструкции 500мм и более – систему оборудуют дополнительными монтажными скобами.

Ниппель и муфта

Данный тип соединения используется при монтировании круглого воздуховода. При установке вентсистемы таким методом процесс занимает довольно краткие сроки. Для монтажей каналов вентиляции используют два типа ниппелей :

• Ниппель;
• Муфта.

Их разница заключается лишь в том, что ниппель крепиться внутри воздуховода, а муфта снаружи.

Отличить недорогие ниппели от более дорогих можно по отсутствию уплотнительных прокладок.

Если, для соединения воздуховодов использовать более дешевый вариант ниппеля, то стыки придется герметизировать при помощи алюминиевой ленты для уплотнения либо полимерного скотча.

Реечное соединение

Реечное соединение воздуховодов – безфланцевый монтаж прямоугольных вентконструкций.

Данный метод актуален для помещений, в которых есть ограничение высоты. Для улучшения герметичности соединений используют мягкую резину либо пластику из поливинилхлориа.

Реечный метод монтирования с зубчатыми рейками, применяется довольно редко, так как во время работы создает много шума.

Бандажное соединение воздуховодов

Бандажное монтирование вентсистемы довольно удобное и подходит для монтирования вентсистемы на химических производствах. Принцип монтажа бандажным способом — соединения прямоугольных воздуховодов между собой. Для данного типа соединения торцы воздуховода подготавливают (отбортовывают) заранее. На них одевают бандаж и заполняют полость герметиком. Если монтаж такой вентиляционной системы производиться на химическом производстве, то герметизирующее средство должно быть стойким и не восприимчивым к воздействию агрессивных веществ. Данный метод довольно надежен, но в сравнении – дорогой. Поэтом редко используется в быту.

Раструбное соединение

Раструбное соединение воздуховодов происходит путем захода одного элемента в другой. Разновидности такого монтажа:

• Конусообразный воздуховод;
• расширены (сужены) концы изделия.

Такой вид соединения не подойдет для вентсистемы, потому как не обладает достаточной герметичностью, но для естественной вытяжки – вполне.

Соединение пластиковых и гибких воздуховодов

Такие воздуховоды соединяются достаточно просто, так как есть широкий выбор специальных соединительных деталей и переходников в разнообразных вариациях и размерах.

Фасонные части конструкции достаточно плотно надеваются на пластиковый воздуховод, поэтому не требуется дополнительная герметизация.

Для того, чтобы соединить гибкий воздуховод из гофры — используют хомуты из пластика и алюминиевый скотч.

Более детально данный вид соединения описан в видео:

Другие способы соединения

Фланцевое соединение воздуховодов достаточно надежное, но не особо актуальное в связи с высокой стоимостью. Оно имеет высокий уровень жесткости. С одной стороны это плюс, но с другой – минус, так как при малейших изменениях конфигурации неподходящие детали можно попросту отправить на переплавку.

Есть множество вариантов крепежа такого соединения. Но, самый распространенный – точечная сварка. Этот метод наиболее быстрый и простой. Минус такого соединения в том, что оно не достаточно надежное, в особенности при работе с оцинкованными деталями. Поскольку цинк во время сварки может прогореть, то велика вероятность коррозии сварочного шва, в следствии ослабиться фиксация конструкции. Дабы избежать таких последствий, рекомендуется вместо сварки для крепежа использовать устойчивые к коррозии заклепки.

Особенности установки и выбора осевых вентиляторов

Т. С. Соломахова, доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник ФГУП «ЦАГИ», председатель ТК 061 «Вентиляция и кондиционирование», [email protected]

В последнее время осевые вентиляторы широко применяются в вытяжных вентиляционных системах и системах подпора. При этом возникает проблема правильного использования приведенных в каталогах аэродинамических характеристик вентиляторов при различных компоновках в сети. В статье излагаются особенности характеристик осевых вентиляторов, связанные с расчетом динамического давления. Даются рекомендации по выбору осевых вентиляторов при различных вариантах их установки в сети.

Среди различных вариантов установки осевых вентиляторов в вентиляционной сети можно выделить две принципиально разные схемы компоновки:

– Компоновка 1 (рис. 1а). Вся сеть с сопротивлением R₁ располагается перед входом в вентилятор (вытяжная система). Выход воздуха осуществляется в атмосферу или в большой объем.

– Компоновка 2 (рис. 1б). Основная сеть с сопротивлением R₂ находится за вентилятором (нагнетательная система). Перед вентилятором также может располагаться участок сети с сопротивлением R₁. Такая компоновка осевого вентилятора, встроенного в систему воздуховодов, наиболее широко применяется в вентиляционных системах.

Схемы компоновки осевых вентиляторов в вентиляционной сети: а) сеть располагается на стороне всасывания; б) сеть располагается на стороне нагнетания

Существуют определенные требования к системе воздуховодов, которые непосредственно примыкают к входному и выходному сечениям осевого вентилятора [1]. Эти воздуховоды должны иметь прямолинейные участки длиной не менее 3 калибра перед и не менее 2,5 калибров за вентилятором. За калибр принимается диаметр D корпуса вентилятора. Поперечные сечения примыкающих воздуховодов должны совпадать с поперечным сечением корпуса вентилятора. Несоблюдение указанных выше условий приводит к нарушению устойчивой работы вентилятора и к существенному снижению его паспортной аэродинамической характеристики.

При выборе вентилятора, установленного в сети, кроме его производительности необходимо задавать создаваемое вентилятором давление, которое должно соответствовать сопротивлению сети. Указанные выше схемы установки осевого вентилятора предусматривают различные способы задания необходимого давления.

Полным давлением вентилятора p_v в соответствии с ГОСТ 10616–90 [2] называют разность полных давлений при выходе р₂ из вентилятора и при входе р₁ в него:

Полное давление вентилятора складывается из статического p_sv и динамического давления p_dv:

Именно статическое давление является полезным, поскольку оно расходуется на преодоление сопротивления системы. Поэтому очень важно, чтобы вентиляторы имели высокие значения статического давления. Полное или статическое давление определяется фактически непосредственно из испытаний вентилятора на стенде. Динамическое давление является условной величиной и рассчитывается по среднерасходной осевой составляющей скорости v₂ по площади F₂ выходного сечения вентилятора:

В соответствии со стандартами [3, 4] для определения аэродинамических характеристик вентиляторов существует четыре типа стендов (рис. 2), соответствующих стандартным компоновкам вентиляторов в сети:

Четыре типа стендов для определения аэродинамических характеристик вентиляторов

При испытаниях осевых вентиляторов все стенды должны иметь вспомогательный вентилятор наддува для получения характеристики вплоть до режимов, близких к нулевому статическому давлению или даже к отрицательному статическому давлению.

В соответствии с европейским регламентом [5], определяющим критерии эффективности вентиляторов, при испытаниях на стендах типа А и С со свободным выходом потока из вентилятора должно рассматриваться измеренное статическое давление. А при испытаниях на стендах типа B и D с трубопроводом на выходе должно рассматриваться измеренное полное давление.

Для расчета динамического давления вентилятора необходимо учитывать фактическое его выходное сечение. На стендах типа А и С за выходное сечение следует принимать кольцевое сечение между корпусом вентилятора и втулкой или двигателем, установленным за колесом вентилятора. На стендах типа В и D, когда на выходе из вентилятора установлен воздуховод, за выходное сечение следует принимать сечение воздуховода в виде круга, отстоящее на некотором расстоянии от выхода из вентилятора. На этом участке происходит переход потока из кольцевого сечения в круговое сечение воздуховода (рис. 3): осуществляется выравнивание поля скоростей. Для осевых вентиляторов рекомендуется принимать эффективную длину L этого участка, равную 1,25 калибра [1].

Присоединенный участок вентилятора с эффективной длиной L

Будем называть этот участок присоединенным участком вентилятора. Выравнивание поля скоростей сопровождается дополнительными потерями давления, которые могут быть условно рассчитаны как потери на удар, по известной формуле Борда-Карно [6] в виде:

D p_y = z 0,5ρv₂ 2 ; z = (1 – F₀/F₁) 2 , (4)

где F₀ и F₁ – площади кольцевого и кругового сечений. Для осевого вентилятора отношение:

F₀/F₁ = (D 2 – d 2 )/D 2 = 1 – n 2 , (5)

где D – диаметр корпуса, d – диаметр втулки, v = d/D – относительный диаметр втулки.

Формулы (4, 5) для расчета потерь давления в присоединенном участке воздуховода могут быть приведены к простому виду:

∆p_у = n 4 0,5ρ v₂ 2 . (6)

Одновременно присоединенный участок играет роль диффузора, и при его наличии статическое давление вентилятора возрастает (рис. 4). Фактически при таких испытаниях на стендах типа B и D определяется характеристика вентилятора с присоединенным участком сети.

Характеристики осевого вентилятора, полученные на стендах типа А и типа В

При выходе из осевого вентилятора, особенно при отсутствии спрямляющего аппарата (СА), установленного за колесом, поток закручен. Кроме осевой имеется окружная составляющая скорости, которая не учитывается при расчете динамического давления вентилятора. Закрутка течения может распространяться на значительное расстояние в воздуховоде. При этом в центре воздуховода возникает возвратное течение по отношению к основному потоку, что сопровождается дополнительными потерями давления на этом участке воздуховода и во всей системе. Поэтому при отсутствии СА установка трубы за вентилятором может привести к значительному снижению полного давления вентилятора без увеличения и даже при возможном снижении статического давления.

Таким образом, при испытаниях одного и того же осевого вентилятора на стендах различных типов можно получить разные характеристики вентилятора (рис. 4). Отличие по величине давления может составлять 10 и более процентов. Поэтому в каталогах, где приводятся характеристики вентиляторов, обычно указывают, на каких стендах получены характеристики и каким образом рассчитывается динамическое давление вентиляторов. Даются дополнительные шкалы со средней скоростью v₂ в выходном сечении и с динамическим давлением p_dv вентилятора, которые должны использоваться при расчете статического давления.

При выборе вентилятора для конкретной вентиляционной системы правильнее всего пользоваться характеристиками, полученными на стенде, соответствующем компоновке вентилятора в этой системе. Если не удается использовать такую характеристику в каталоге, то необходимо вводить корректировку параметров рабочего режима. Рассмотрим особенности выбора осевого вентилятора в указанных выше стандартных компоновках.

Компоновка 1

Поскольку вся сеть располагается на стороне всасывания и динамическое давление вентилятора не используется, то сопротивление системы складывается из потерь давления во всасывающем участке сети

Выбор вентилятора должен осуществляться по характеристике статического давления, полученной на стенде типа А или С.

Если в каталоге приведена характеристика, полученная на стенде типа В или D, то рабочий режим необходимо корректировать, поскольку вентилятор в системе используется без присоединенного участка. И создаваемое вентилятором полное давление должно возрасти на величину потерь давления ∆p_у в присоединенном участке, а динамическое давление должно быть увеличено и рассчитано с учетом кольцевого выходного сечения (рис. 4).

Поскольку доля динамического давления в полном создаваемом давлении велика, особенно при большом диаметре втулки, то существует возможность снизить величину динамического давления путем установки диффузора [7] за выходным сечением вентилятора (рис. 5). При этом снижается полное и динамическое давление, но возрастет статическое давление вентилятора. При этой компоновке также выгодно использовать вентиляторы со СА (рис. 6). За счет раскрутки потока повышается как полное, так и статическое давление вентилятора.

Характеристики вентилятора без диффузора (сплошные линии) и с диффузором (пунктирные линии)

Характеристики осевого вентилятора без спрямляющего аппарата (сплошные линии) и со спрямляющим аппаратом (пунктирные линии)

Известны варианты установки осевого вентилятора практически без сети, когда воздуховод на входе и на выходе отсутствует. Например, при установке вентилятора в окне или в стене. В этом случае сопротивлением системы является динамическое давление p_dv вентилятора и рабочий режим соответствует нулевому статическому давлению, то есть максимальной производительности вентилятора.

Компоновка 2

Особенность компоновки состоит в том, что система воздуховодов располагается за выходным сечением вентилятора. Не исключается возможность установки участков сети перед вентилятором. Общее сопротивление системы складывается тогда из потерь давления R₁ и R₂ во входном и выходном участках сети и динамического давления потока р_d при выходе из нагнетательного участка сети:

Выбор вентилятора должен осуществляться по характеристике полного давления, полученной на стенде типа В или D с учетом динамического давления вентилятора, вычисленного по круговому сечению. Если в каталоге приводится характеристика, полученная на стенде А или С с выходным сечением вентилятора в виде кольца, то характеристику нужно корректировать. Кривая полного давления снизится на величину, соответствующую потерям давления ∆p_у в присоединенном участке вентилятора. В этом случае к сопротивлению сети необходимо добавить величину потерь давления ∆p_у в примыкающем воздуховоде, вычисленную по формуле (6).

Необходимо отметить очень важную особенность осевых вентиляторов: течение за рабочим колесом является закрученным. Кроме отмеченной выше осевой расходной составляющей скорости v₂, существует окружная составляющая, причем величина ее уменьшается от втулки к периферии колеса. Средняя величина этой составляющей скорости c_2u зависит от нагруженности колеса, от коэффициента создаваемого давления. Чем выше коэффициент давления вентилятора, тем больше величина скорости c_2u.

В связи с этим при работе вентилятора с нагнетательным воздуховодом необходимо использовать осевые вентиляторы со спрямляющим аппаратом, особенно в случае высоконапорных машин. Спрямляющий аппарат обеспечивает частичную или полную раскрутку потока, выходящего из колеса. Увеличивается статическое и полное давление вентилятора (рис. 6). Улучшаются условия стабилизированного течения в нагнетательном воздуховоде.

Таким образом, при выборе вентилятора для заданной сети необходимо учитывать, на каком стенде получены приведенные в каталоге или паспорте характеристики, каким образом рассчитывалось динамическое давление вентилятора. В случае несоответствия схемы испытательного стенда с компоновкой вентилятора в сети необходимо осуществлять корректировку параметров рабочего режима вентилятора.