Как измерить статическое давление вентилятора

Обновлено: 14.05.2024

Статическое давление вентилятора P_sv (Па) определяется на специальных аэродинамических стендах по ГОСТ 10919.

Процедура измерения статического давления вентилятора на объекте приведена в ГОСТ ISO 5802.

Динамическое и полное давления являются расчетными величинами:

а) Динамическое давление вентилятора P_dv , Па:

-ρ –плотность перемещаемого воздуха, кг/м 3 ;

-скорость выхода потока из вентилятора V_{вых-вент} =L/F_вых ;

- F_вых - площадь поперечного сечения выхода потока из вентилятора;

- L–производительность вентилятора, м 3 /с.

б) Полное давление вентилятора P_v (Па) равно сумме статического и динамического давления:

Аэродинамические характеристики вентиляторов определяются на специальных стендах согласно ГОСТ10921 (ISO 5801). Существуют 4 основных типа стендов, конфигурация которых соответствует различному расположению вентилятора в сети. Не вникая в подробности, необходимо иметь в виду, что аэродинамические характеристики одного и того же вентилятора, полученные на различных стендах, могут незначительно отличаться друг от друга.

Аэродинамические характеристики вентилятора, как правило, включают в себя:

- кривую полного давления p_v(L);

- кривую мощности N (L) или полного КПД вентилятора η (L);

- кривую (либо шкалу) динамического давления вентилятора p_dv(L) или кривую статического давления вентилятора p_sv(L).

Если приведена кривая полного давления p_v(L), а статического не приведена, то статическое давление вентилятора рассчитывается по формуле p_sv=p_v-p_dv

Для канальных вентиляторов в квадратных или прямоугольных корпусах, крышных радиальных вентиляторов приводится кривая статического давления вентилятора.

- ввиду малой скорости на выходе из канального вентилятора полное давление незначительно отличается от статического давления;

- динамическое давление у крышных вентиляторов не используется (они работают на всасывание), поэтому они характеризуются только статическим давлением.

При подборе вентилятора необходимо руководствоваться следующим: зона рабочих режимов вентилятора должна находиться в зоне максимальной эффективности вентилятора и быть за пределами срывного режима вентилятора.

Существуют три основных вида кривых полного (статического) давления:

а) ниспадающая кривая;

б) с обратным склоном;

в) с разрывом характеристики.

В соответствии с ГОСТ10616 рабочая зона аэродинамической характеристики вентилятора должна быть ограничена диапазоном производительностей, в котором полный КПД вентилятора составляет не менее 0,9 от максимального КПД (а).

Следует избегать выбора рабочего режима на возрастающем участке кривой полного давления левее точки А (б) и левее срывного режима (точка А , в), так как при определенных условиях могут возникнуть срывные режимы вентилятора, помпаж, вибрации и даже постепенное разрушение конструкции.

С целью обеспечения некоторого запаса до срыва область рабочих режимов в обоих случаях должна быть ограничена слева точкой А¢, которая образуется пересечением параболы сети p_с= p_vmах(L /L_mах) 2 /k_с с характеристикой вентилятора. Коэффициент запаса k_с можно принимать равным 1,2–1,5 (большие значения, если срыв оказывает большее силовое воздействие на конструкцию вентилятора).

В каталогах некоторых западных, а в последнее время и отечественных производителей приводится кривая полного давления p_v(L) от режима L=0 до режима максимальной производительности L_mах (p_sv=0). Если не приведены ни кривая мощности N(L), ни кривая полного (статического) КПД η(L), то выбрать рабочую зону крайне затруднительно. В этом случае для оценки можно принимать, что режим максимального полного КПД имеет место примерно на 2/3 максимальной производительности вентилятора L_mах

При подборе вентиляторов по аэродинамическим характеристикам, приведенным в каталогах, необходимо обращать внимание на следующее:

а) является ли указанная в характеристиках мощность потребляемой вентилятором или же это мощность, потребляемая электродвигателем вентилятора из сети;

б) имеет ли электродвигатель, комплектующий вентилятор, запас мощности на пусковые токи, низкие температуры перемещаемой среды.

Эти параметры определяют эффективность вентилятора, его аэродинамические характеристики и работоспособность электродвигателя при низких температурах перемещаемого воздуха.

В отечественной практике в ряде случаев, например, когда электродвигатель расположен перед колесом, а втулка колеса выходит за пределы корпуса, динамическое давление подсчитывается по скорости выхода потока, определенной по ометаемой лопатками площади (полная площадь, вычисленная по диаметру колеса, за исключением площади, занимаемой втулкой колеса).

В западных каталогах динамическое давление осевых вентиляторов всегда определяется по полной площади, т.е. по площади, ометаемой колесом. Разница в аэродинамических характеристиках, начинает заметно сказываться при относительном диаметре втулки n≥0,4 (отношение диаметра втулки к диаметру вентилятора).

В ряде случаев аэродинамические характеристики приводятся в логарифмическом масштабе. При пользовании логарифмическими шкалами, следует помнить, что здесь действует ИНАЯ пропорциональность, то есть половина отрезка не означает половину величины.

У проектировщиков (да и у самих производителей) есть непонимание такого рода характеристик. Покажем на примере характеристики вентилятора ВЦ14-46. Кривые полного давления вентилятора p_v(L) обозначены жирными линиями. Серию ниспадающих кривых (пересекающих кривые p_v(L)) зачастую ошибочно называют кривыми мощности, а иногда – кривыми равной мощности. На каждой такой кривой приведена установочная мощность электродвигателя с запасом на пусковые токи и отрицательную температуру. На самом деле это кривые полного давления p_v¢(L), которое имел бы этот вентилятор, если бы он работал с переменной частотой вращения, но при постоянной мощности: в левой части от точки пересечения с реальной кривой p_v(L) – с увеличенной частотой относительно номинала, а правее точки пересечения – с уменьшенной частотой. Другими словами: в левой части, до пересечения мнимой кривой с реальной, электродвигатель работает с запасом по мощности, а в правой части перегружен.

К вентилятору, поставляемому для вентиляционной системы, обычно при­лагается паспорт с аэродинамической характеристикой, из которой можно опре­делить) какие полное и статическое давления должен давать вентилятор при заданной производительности.

Как в реальных условиях (на месте эксплуатации) можно измерить производительность вентилятора в реальной сети?

Полное давление вентилятора: р _V = р₂₀ — р₁₀

р₂₀ — полное давление на вы­ходе из вентилятора;

р₁₀ — полное давление на входе вентилятора.

Статическое давление вентилятора: р _SV = р₂ — р₁₀

р₂ — статическое давле­ние на выходе из вентилятора.

Эти формулы внешне очень простые, и в большинстве случаев в лаборатор­ных условиях не возникает проблем с измерением аэродинамических характери­стик вентиляторов, если имеется четкая договоренность о содержании этих тер­минов и методах измерения указанных величин. Для этого существуют отечественные, зарубежные и международные стандарты методов измерений аэродинамических характеристик вентиляторов. Они в некоторых деталях мнут отличаться друг от друга, поэтому при рассмотрении аэродинамических характе ристик зарубежных вентиляторов необходимо выяснять из данных каталога условия и методику измерений, чтобы исключить возможные ошибки трактовки результатов. Так, например, в отечественных установках наиболее часто реализова ны испытаний А или С, когда скоростной напор на выходе определяется пересчетом из производительности вентилятора. В зарубежных установках встречается также, например, схема В, когда производится непосредственное измерение полного давления за вентилятором. С учетом неравномерных полей скоростей на выходе из вентилятора метод схемы В может дать несколько отли­чающиеся результаты по полному давлению вентилятора. Еще один пример. При испытаниях осевых вентиляторов площадь выхода может опр еделяться по диаметру рабочего колеса или по диаметру рабочего колеса за вычетом пло­шали втулки. При этом получаются разные площади выхода и, соответственно, разные полные давления вентилятора.

Если вентилятор уже установлен и присоединен к сети, то измерение его аэродинамических параметров (давления и производительности) может вызвать некоторые трудности. Рассмотрим ряд особенностей таких измерений.

Для определения давления вентилятора, во-первых, надо измерить полное дав­ление в воздуховоде перед вентилятором. Измерительное сечение формально должно находиться на расстоянии не менее 2D от входа вентилятора ( D — диаметр или гидравлический диаметр воздуховода). Кроме того, перед измерительным се­чением должен быть отрезок прямого воздуховода с невозмущенным течением длиной не менее 4 D ). Как правило, такие условия входа встречаются редко. Если перед входом в вентилятор расположено поворотное колено или кап либо другое устройство, нарушающее однородную структуру течения в измери­тельном сечении, то необходимо перед измерительным сечением устанавливать выравнивающий поток решетку (хонейкомб). Если измерительное сечение удовлетворяет требованиям измерений, то их можно выполнять в соответствии с описанной выше процедурой. С помощью вводимого в воздуховод приемника полного давления измеряются полные давления в ряде точек поперечного сече­ния, определяется соответствующее среднее значение полного давления в сечении. Если одновременно измерять скоростной напор, то можно определить производительность вентилятора, проинтегрировав полученные локальные рас­ходные скорости по площади измерительного сечения. Если вентилятор имеет свободный вход, то полное давление на входе р₁₀ равно давлению окружающей среды (т. е. избыточное давление равно нулю).

Для измерения полного давления за вентилятором важно наиболее правильно выбрать положение измерительного сечения, поскольку структура потока на выходе из вентилятора неоднородна по сечению и зависит от типа вентилятора и режима его работы. Поле скоростей в поперечном сечении на выходе из вен­тилятора в ряде случаев может иметь зоны возвратных токов и, как правило, не­ стационарно во времени. Если в воздуховоде нет спрямляющих поток решеток, то неоднородности течения могут распространяться довольно далеко вниз по по­току (до 7—10 калибров). Если за вентилятором есть диффузор с большим углом раскрытия (отрывной диффузор) или поворотное колено, то течение после них также может быть очень неоднородно по сечению. Поэтому можно предложить следующую методику измерений. Одно измерительное сечение выбрать непо­средственно за вентилятором и подробно просканировать его зондом, измеряя полное давление и скоростной напор, и определить среднее полное давление и производительность вентилятора. Производительность сравнить с соответ­ствующей величиной, полученной по измерениям во входном измерительном сечении вентилятора. Дополнительное измерительное сечение выбрать на бли­жайшем после выхода прямолинейном участке воздуховода на расстоянии 4—6 калибров от начала этого участка (на максимально возможном расстоянии от начала участка, если длина его меньше). С помощью зонда измерить распре­деления по сечению полного давления и скоростного напора и определить сред­нее полное давление и производительность вентилятора. Из полученного полно­го давления вычесть расчетную величину потерь на отрезке воздуховода от выхода из вентилятора до измерительного сечения, это и будет полное давле­ние на выходе из вентилятора. Сравнить производительность вентилятора со значениями, полученными для входа в вентилятор и непосредственно на вы­ ходе. Обычно удовлетворительные для измерения производительности вентиля­тора условия проще обеспечить на входе, поэтому надо выбрать сечение на вы ходе, которое более соответствует по производительности входному сечению. В случае крышного вентилятора напорная сеть отсутствует, и измерения прово­дятся только на входе вентилятора. При этом скоростной напор на выходе из вен­тилятора полностью теряется, и для него измеряется характеристика только по статическому давлению.

Измерение аэродинамических параметров вентилятора сопряжено еще с одной трудностью — не стационарностью параметров потока. При пневмометрических измерениях для получения достоверных данных используют различ­ного рода демпферы — устройства, сглаживающие пульсации давления. На рынке измерительной техники существуют электронные манометры с математическим временным осреднением давления.

Авторы Alex London, Юлия Захаренко-Березянская: перевод, Георгий Марховский, компания Novenco: техническое редактирование

Правильный выбор вентилятора для системы вентиляции должен основываться на правильной методике.

Это — простое, но важное условие. Однако в настоящий момент в специализированных изданиях, а также научной литературе приводится множество противоречивых методов подбора. Но, несмотря на множество методов, законы аэродинамики расставляют вещи по своим местам, недопуская противоречий.

Графическое изображение аэродинамических составляющих в вентиляционной системе

Графики на рис. 1 и 1a показывают взаимоотношение всех давлений, существующих в работающей системе, где:

F t — полное давление вентилятора — полное сопротивление системы;

F VP 0 — динамическое давление на выходе из вентилятора;

F VPi — динамическое давление на входе в вентилятор;

F s — статическое давление вентилятора;

SP s — полное статическое давление системы;

TP i and TP 0 — полное давление на входе и выходе из системы в точке

SP i и SP 0 — статическое давление на входе и выходе системы в некой точке;

V P i and V P 0 — динамическое давление на входе и выходе системы в некой точке.

Путаница

В технической литературе некоторое замешательство вызывает применение статического давления. Разница в терминологии и природе SP s и F s четко изображена на графиках рис. 1 и 1a .

Полное статическое давление системы есть разница статических давлений на входе и на выходе, или SP s = SP 0 - SP i .

Полное статическое давление вентилятора есть разница его полного и динамического давлений, или F s = F t - F VP 0 .

Так как статическое давление ни системы ( SP s ), ни вентилятора ( F s ) не показывает то количество энергии, которую должен передать системе правильно подобранный вентилятор, они не в коем разе не являются базой для его подбора.

В руководстве ASHRAE сказано «Полный напор вентилятора является настоящим индикатором энергии, которую передает вентилятор потоку воздуха… Потери энергии в системе воздуховодов могут рассматриваться только как потери полного давления…

Однако такой подход явно противоречит, следующему утверждению, приведенном в том же руководстве ASHRAE «Сопротивление системы определяется полным давлением… Величина статического давления, необходимая для подбора вентилятора, когда полное давление известно, находится по следующей формуле:

В таком случае естественно возникают следующие вопросы:

Согласно руководству ASHRAE, при подборе вентилятора необходимо пройти следующие шаги:

Пример расчёта

Процесс выбора вентилятора может быть наглядно продемонстрирован на следующем примере, где для одних и тех же расхода воздуха 5100 м 3 /ч и статического давления F s = 250 Па подобраны два различных типоразмера вентиляторов ( табл. 1, 2 ).

В первом случае, проектировщик выбирает вентилятор типоразмера 20 PLR. Во втором случае — более дешевый — 12 PLR. ( табл. 2 ). В обоих случаях вентиляторы обладают одинаковыми характеристиками по расходу воздуха и статическому давлению, однако значительно отличающимися значениями полного напора.

На графике рис. 2 показана работа системы в обоих вариантах:

Вентилятор 20 PLR, 5 100 м 3 /ч при F s = 250 Па; 1 000 об/мин:

❏ Парабола 0-1-3 показывает характеристику вентиляционной системы с расходом воздуха 5 100 м 3 /ч, при статическом давлении: F s 1 =линия 1-1c = 250 Па.

❏ Парабола 0-1с характеризует динамическое давление на выходе из вентилятора: F VP 01 = линия 1b-1c = 25 Па.

Вентилятор 12 PLR, 5 100 м 3 /ч при F s = 250 Па; 3 200 об/мин:

❏ Парабола 0-2 характеризует вымышленную вентиляционную систему с расходом воздуха 5 100 м 3 /ч, при статическом давлении F s 2 = линия 2-2b = 250 Па.

❏ Парабола 0-2b-3c характеризует динамическое давление на выходе из вентилятора: F VP 02 =линия 2b-1b = 200 Па.

Вентилятор 12 PLR, 5 800 м 3 /ч при F s = 250 Па; 3,200 об/мин:

❏ Парабола 0-1-3 характеризует проектируемую вентиляционную систему с расходом воздуха 5 800 м 3 /ч, при статическом давлении: F s 3 = линия 3-3c = 175 Па.

❏ Парабола 0-2b-3c характеризует динамическое давление на выходе из вентилятора: F VP 03 =линия 3c-3b = 250 Па.

Нюанс первый

Табл. 1, табл. 2 и график рис. 2 показывают ошибку, которая случается при использовании статического давления F s .

Вентиляторы 20 PLR и 12 PLR с одинаковым статическим напором F s (250 Па) обладают разными полными напорами F t . Вентилятор 20 PLR имеет полный напор F t = 275 Па, а вентилятор 12 PLR: F t = 450 Па. В результате, реальная производительность вентилятора 12 PLR в вентиляционной системе приближается к 5 800 м 3 /ч при F t = 425 Па и F s = 175 Па.

В табл 3 представлены вентиляторы из ассортимента производителя для воздухообмена 5 100 м 3 /ч при статическом напоре F s в 250 Па (Точка a на графике рис. 3 ).

График рис. 3 показывает кривую-характеристику системы для каждого вентилятора из таблицы, которая отличается от нашей проектируемой системы. При этом, парабола 0-а — условная кривая для проектируемой системы вентиляции с расходом воздуха 5 100 м 3 /ч при напоре в 250 Па.

Нюанс второй

Статический напор F s — это искусственно полученная величина, которая передаётся вентилятором в систему только вместе с составляющей динамического напора F VP 0 , образуя полный напор F t .

Следовательно, несмотря на одинаковые значения расхода воздуха и статического напора F s , разные вентиляторы ( табл. 3 , график рис. 3 ) располагают разным полным напором F t . График рис. 3 показывает, что в случае, когда выбор вентилятора основывается на значении F s , ни один из вентиляторов не обеспечивает требования проектируемой системы.

Заключение

В данной статье графически доказано, что метод выбора вентилятора на основе статического давления F s неприменим.

Важно помнить, что, какой бы из методов расчета системы вентиляции не применялся (равных сопротивлений, постоянных скоростей и т.д.), результат получают в виде полного, а не статического давления.

Также заслуживает внимание тот факт, что как расчеты падения давления, так и производительности вентилятора, находят конечное отражение в значениях полного давления. Таким образом, вполне очевидно и логично утверждение, что значение полное давление является основополагающим при выборе вентилятора.

Примечание редакции

В этой статье высказано одно из мнений на тему о принципах подбора вентиляторов, которая актуальна и для украинских вентиляционщиков. Со своей стороны, обратившись к ним, мы услышали одно уточнение к изложенному выше: статический напор всё-таки используется для подбора вентиляторов — для систем с неким наддуваемым объёмом. Это могут быть системы с переменным расходом воздуха или системы раздачи воздуха через общее подпольное пространство, камеры статического давления и т.д. Так что метод подбора по статическому давлению также имеет право на жизнь. Именно поэтому у некоторых производителей даже можно задавать в расчётных программах принцип подбора: по полному или по статическому давлению. ■

Литература

Будем благодарны, если воспользуетесь одной из этих кнопок:

Полное или частичное воспроизведение материала, в том числе в электронных СМИ,допускается только в их неизменном виде.

Публикация должна сопровождаться активной гиперссылкой на оригинал или главную страницу журнала С.О.К.

В холодильнике есть определенные факторы, которые имеют значение. Возможно, самым большим из них является ни количество ребер, тепловых трубок, ни плотность, ни толщина корпуса радиатора или рассматриваемого блока, если не используются вентиляторы. Многие пользователи знают о важности их, и именно поэтому они тратят много часов на изучение производительности и спецификаций, но как узнать с первого взгляда, ориентирован ли фанат на высокое статическое давление ?

В других статьях мы точно рассмотрели данные, которые необходимо учитывать, чтобы оценить, что такое высокое статическое давление и сколько мм вод. ст. необходимы для его рассмотрения. Теперь мы попытаемся определить некоторые ценности, просто взглянув на поклонника, в более или менее приемлемом диапазоне успеха и, прежде всего, как избежать преследования при покупке той или иной модели.

Производители часто предлагают нереальные значения для вентиляторов с высоким статическим давлением

Мы не можем доверять точным ценностям производителей, это реальность. Многие дают уровни статического давления, которые измеряются в пике, в то время как другие дают устойчивые значения, и, наконец, другие дают взвешенное среднее.

Поскольку нет способа узнать, на какой тип измерения они полагаются, в идеале было бы иметь P / Q каждого из них под рукой, что-то действительно сложное, несмотря на времена. Таким образом, у нас остается только наш опыт и знания, чтобы различать, не смотря на сравнение, какой вентилятор может проталкивать больше воздуха через ограничение, например радиатор или просто плотный радиатор.

• Идеальный диаметр
• Возможность достижения более высоких оборотов.
• Скорректированная стоимость в материалах.
• Лучший баланс двигателя.
• Лезвия достаточно длинные.

С этим ясно, мы сосредоточимся на деталях, так как они будут иметь значение. Изнутри нам нужно будет принять во внимание размер двигателя, который они включают, поскольку диаметр одного и того же двигателя подразумевает совершенно другую конструкцию лопасти.

Как видно невооруженным глазом, и хотя в этом конкретном случае у нас одинаковое количество лопастей, диаметр двигателя в Vardar намного больше, чем в Corsair, главным образом из-за различий в технологии между ними.

Мотор является ключом к конструкции лопастей

Это приводит к тому, что Vardar нужны лезвия с более широким углом поворота, при этом ширина увеличивается от центрального двигателя до тех пор, пока он не достигнет конца рамы, создавая таким образом вихрь большей тяги в этой области. Corsair, имея меньший двигатель, может предоставить более широкие лопасти от его основания, которые будут тянуть больше воздуха в центральную зону.

Кроме того, угол атаки меньше, а диаметр лопастей в конечной области рядом с рамой значительно больше, чем у Vardar. Само собой разумеется, если посмотреть на его характеристики, вентилятор EK достигает 3.16 мм H2O при 2,200 об / мин, в то время как американский вентилятор вращается со скоростью 2,400 об / мин и теоретически достигает 4.2 мм H2O статического давления.

Все сказанное до сих пор имеет смысл, если мы посмотрим на высококачественный вентилятор, но сосредоточены на движущемся воздухе и, следовательно, на статическом давлении ничего не сосредоточено.

На изображении выше показан Corsair AF120, малошумный вентилятор с низкой частотой вращения, который стремится перемещать максимальное количество воздуха с небольшими ограничениями. Как мы видим, его двигатель находится посередине между двумя названными вентиляторами, но его лопасти раскрывают его функциональность: плоский, малый угол атаки, большое расстояние от их концов до край рамы, очень маленькая ширина и большое расстояние между ними по углу поворота.

Высота, наклон или расстояние, клавиши, чтобы понять, как это работает

Другим ключевым аспектом будет высота и наклон, если мы хотим знать тип вентилятора, который мы видим.

Здесь мы прекрасно видим, как лопатки выходят из нижней части двигателя и расположены на полпути вниз по двигателю, где угол атаки предназначен для того, чтобы тянуть максимальное количество воздуха и, поворачивая и формируя лопатки, вводить его перпендикулярно ,

Другие производители и модели выбирают большее количество лопастей, больше изгибов и более агрессивные углы падения в своей конечной части, где они намерены воспользоваться своим недостатком с точки зрения размера двигателя при большей его высоте.

Этот тип вентилятора обычно очень оптимален с точки зрения давления и звука, поскольку полученная кривизна является более резкой, но допускает меньшую утечку воздуха из-за малого пространства между лопастями. Кроме того, расстояние с рамой обычно очень мало, потому что они едва деформируют лопасти при повороте.

Рассматривая эти детали, мы сможем различать вентиляторы по статическому давлению и перемещать воздух без необходимости видеть его технические характеристики, и даже со временем мы сможем более или менее интуитивно понять, какая конструкция более эффективна.

Читайте также:

  
• Как сушить одеяло из верблюжьей шерсти в сушильной машине
  
• Сушильная машина bosch wtm83201oe обзор
  
• Где расположен предохранитель вентилятора охлаждения
  
• Парогенератор braun 12830010 is5145bk обзор
  
• Можно ли назвать профильтрованную через бактериальный фильтр воду из реки стерильной