Осевые вентиляторы

Осевым вентилятором называется вентилятор, в котором воздух (или газ) перемещается вдоль оси рабочего колеса, вращаемого двигателем (рис. 1). Характеристики осевых вентиляторов показывают зависимость давления и мощности на валу и КПД от подачи.
Полную характеристику обычно получают экспериментальным путем при постоянной частоте вращения рабочего колеса. Пересчет параметров работы на другие частоты вращения производится по известным зависимостям. Форма характеристики определяется конструкцией и аэродинамическими свойствами вентилятора. В отличие от радиальных, характеристика давления осевых нагнетателей часто имеет седлообразную форму.

На основе полных характеристик (рис. 2), используя формулы пересчета, получают универсальные характеристики осевых вентиляторов — индивидуальные, совмещенные и безразмерные.
Безразмерные параметры (коэффициенты), характеризующие вентилятор, относятся к его внешнему диаметру или к окружной скорости на внешнем диаметре. Эти параметры меняются вдоль радиуса. Например, коэффициент давления psi изменяется обратно пропорционально радиусу. На рис. 3 показано распределение давлений вдоль радиуса лопастного колеса при psi=0,05-0,8.
Точки пересечения кривых с осью координат соответствуют случаю, когда Delta(psi)=0.

Аэродинамические схемы
Под аэродинамической схемой осевого вентилятора подразумевается совокупность признаков и параметров, однозначно характеризующих проточную часть машины: число ступеней, равное числу рабочих колес; тип схемы, зависящей от наличия аппаратов, и их расположение по отношению к рабочему колесу; относительный диаметр втулки; число лопаток колеса и аппаратов, их углы установки.
Аэродинамическая схема обозначается буквами. Например, для одноступенчатых вентиляторов схема, состоящая из одного колеса, обозначается буквой К; схема, включающая кроме колеса спрямляющий аппарат, — буквами К+СА; установка, оборудованная входным направляющим аппаратом, — буквами BHA+K+СА. Двухступенчатые схемы имеют, например, такое обозначение: К+СА+К+СА, ВНА+К+НА+К+СА.
Каждая из схем имеет свои особенности. По схеме К обычно выполняют вентиляторы с очень малыми значениями коэффициента давления (psi< 0,15), у которых относительная скорость закручивания C 2И и связанное с ней динамическое давление незначительны.
Воздух при этом подводится к рабочему колесу в осевом направлении (входной направляющий аппарат отсутствует). Конструкция проста, но КПД в области рабочих режимов снижается на 5-30% из-за отсутствия выпрямляющего аппарата.
В СА динамическое давление, связанное со скоростью закручивания потока за рабочим колесом, преобразуется в статическое с некоторыми потерями, обусловленными течением в его диффузорном лопаточном венце. При этом без изменения характеристики мощности увеличиваются как полные давление и КПД, так и статические давление и КПД.
В тех случаях, когда по условиям компоновки вентилятора перед ним образуется неравномерный по сечению входа поток, входной направляющий аппарат будет уменьшать эту неравномерность и ее неблагоприятное влияние на работу вентилятора.
К многоступенчатым вентиляторам относятся также вентиляторы встречного вращения, у которых рабочие колеса вращаются в противоположных направлениях, а аппарат между ними отсутствует. Получив энергию в первом колесе, закрученный поток поступает во второе колесо, которое закручивает его в противоположном направлении, продолжая передавать ему энергию. Эти вентиляторы могут иметь входной и выходной аппараты.

Классификация вентиляторов по их назначению
По назначению осевые вентиляторы делят на вентиляторы общего назначения и специальные. Вентиляторы общего назначения предназначены для перемещения чистого или мало запыленного воздуха, не содержащего взрывоопасных веществ; липкой, волокнистой и цементирующей пыли и агрессивных веществ при температуре до 40°С. Температурный предел принят из тех соображений, что при более высоких температурах значительно ухудшаются условия теплоотдачи обмоток электродвигателя, находящегося обычно в потоке перемещаемого газа.
К специальным вентиляторам относят вентиляторы, не используемые в обычных системах общеобменной вентиляции гражданских и промышленных зданий. Это вентиляторы, используемые для перемещения взрывоопасных и агрессивных примесей, шахтные вентиляторы и вентиляторы тоннельной вентиляции, потолочные вентиляторы, вентиляторы градирен, вентиляторы, встроенные в технологическое оборудование.
Для перемещения взрывоопасных примесей применяют вентиляторы, выполненные из разнородных металлов: проточная часть выполнена из стали (рабочее колесо) и латуни (в корпусе имеется обечайка в зоне расположения рабочего колеса). При этом перемещаемая среда не должна иметь температуру выше 40°С, вызывать ускоренную коррозию материалов проточной части вентиляторов, содержать пыль и другие твердые примеси в количестве более 10 мг/м 3, а также взрывоопасную пыль, липкие и волокнистые материалы.
Шахтные осевые вентиляторы используют в системах вентиляции подземных выработок. Вентиляторы местного проветривания предназначены для установки под землей в шахтах и рудниках и служат для проветривания тупиковых выработок, а также шахтных стволов и околоствольных выработок при их проходке. К местным вентиляторам предъявляют требования взрывобезопасности, компактности, минимальной массы, устойчивости работы в широком диапазоне расхода воздуха, простоты обслуживания и транспортабельности. Вентиляторы главного проветривания предназначены для обеспечения свежим воздухом шахт горнодобывающей промышленности. Их располагают на поверхности, и они перемещают все количество воздуха, проходящего по вентиляционной сети шахты. Шахтные вентиляторные установки работают в основном на всасывание.
Вентиляторы тоннельной вентиляции служат для удаления выделяющихся в процессе эксплуатации теплоты, влаги, пыли и газов, а также поддержания в транспортных тоннелях требуемых метеорологических условий и химического состава воздуха. Работа вентиляторных установок тоннельной вентиляции сопровождается поршневым воздействием транспортных средств (поездов метрополитена и железнодорожных поездов, автомобильного транспорта).
Потолочные вентиляторы (фены) обычно применяют для турбулизации воздушной среды в помещениях, но иногда их используют для создания локального душирующего эффекта (в тех случаях, когда обеспечить требуемую подвижность воздуха вследствие его перемешивания невозможно).

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Окончание следует