Как увеличить давление вентилятора
Обновлено: 29.04.2024
Статическое давление вентилятора Psv (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 Pdv , Па:
-ρ –плотность перемещаемого воздуха, кг/м 3 ;
-скорость выхода потока из вентилятора Vвых-вент =L/Fвых ;
- Fвых - площадь поперечного сечения выхода потока из вентилятора;
- L–производительность вентилятора, м 3 /с.
б) Полное давление вентилятора Pv (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 pv(L);
- кривую мощности N (L) или полного КПД вентилятора η (L);
- кривую (либо шкалу) динамического давления вентилятора pdv(L) или кривую статического давления вентилятора psv(L).
Если приведена кривая полного давления pv(L), а статического не приведена, то статическое давление вентилятора рассчитывается по формуле psv=pv-pdv
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 pс= pvmах(L /Lmах) 2 /kс с характеристикой вентилятора. Коэффициент запаса kс 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 pv(L) от режима L=0 до режима максимальной производительности Lmах (psv=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 Lmах
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 pv(L) обозначены жирными линиями. Серию ниспадающих кривых (пересекающих кривые pv(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 pv¢(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 pv(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.
Выбирая вентилятор для дома или квартиры, следует учитывать множество важных факторов. К ним относятся, в первую очередь, размер воздуховода, в котором он будет смонтирован и площадь обслуживаемого помещения, и максимальный уровень звукового давления, который создает вентилятор при работе. Кроме того, требуется правильно рассчитать необходимое количество подаваемого воздуха, которого будет достаточно для размеров определенной комнаты.
Также одним из основополагающих параметров, на которые необходимо обращать внимание, является давление, создаваемое вентилятором.
Зачем учитывать давление при выборе вентилятора
Когда воздух перемещается от вентилятора в воздушный канал, давление, которое создается, применяется для преодоления сопротивления по всей длине воздуховода.
Давление может быть статическим, динамическим и полным, и оно может меняться на всем пути движения воздуха. Это обусловлено наличием дополнительных устройств в воздуховодах: шумоглушителей, воздушных заслонок, фильтров и т.д. Сопротивление обуславливается скоростью работы вентилятора: чем она выше – тем больше и сопротивление. Этот процесс называется потерей давления.
Когда возрастает сопротивление, расход воздуха падает, но этот фактор может быть устранен несколькими способами.
- Во-первых, чтобы скорость движения воздуха была равномерной во всей вентиляционной системе, можно увеличить диаметр воздуховодов.
- Во-вторых, если вентиляционная система имеет большую длину воздуховодов и множество дополнительных устройств (решеток, фильтров и пр.), то рекомендуется устанавливать вентилятор примерно в центре данной системы. Благодаря этому можно бороться с потерями давления и повысить эффективность работы системы вентиляции.
Как правильно подобрать вентилятор с учетом создаваемого давления
При выборе бытового вентилятора параметр давления, которое он создает, имеет очень важное значение для уровня производительности его работы. Для этого проводится аэродинамический расчет по давлению, производительности и потребляемой мощности вентилятора.
Если давление вентилятора высокое, он может применяться для монтажа в воздуховодах большой длины и при этом осуществлять качественный воздухообмен. Среди рекомендованных брендов и моделей вытяжных вентиляторов можно отметить Vortice и Maico. Вытяжные вентиляторы Vortice относятся к бюджетному сегменту вентиляционного оборудования, тогда как Maico – к премиум классу.
Vortice серии Quadro Micro – это центробежные вентиляторы, статическое давление у которых может достигать 265 Па, а максимальная производительность – 90 куб. м в час. Применяя такие вытяжные вентиляторы в ванных комнатах и санузлах, можно бороться с загрязненным воздухом, посторонними запахами, а также высокой влажностью. Аэродинамическая схема вентилятора Vortice Quadro Micro 100 представлена на рисунке.
Еще одним эффективным центробежным вентилятором бытового класса является Maico ER-100. Он может похвастаться не только высоким немецким качеством, но и давлением в 340 Па и производительностью около 100 куб. м воздуха в час. Примечательной особенностью вентиляторов Maico является то, что потери давления при работе им практически не страшны, а также то, что на уровень сопротивления воздуха практически не влияет наличие в воздуховодах фильтров, шумоглушителей и прочих дополнительных элементов.
Для того, чтобы правильно подобрать вентилятор для вашего помещения, не пренебрегайте грамотным расчетом основных параметров, который должен производить специалист. Инженеры компании Альтер Эйр смогут рассчитать и обосновать выбор той или иной модели вентилятора для бытового или промышленного помещения.
Знаете ли вы, что для сборщиков ПК есть два типа вентиляторов? Вентиляторы с высоким воздушным потоком просто нагнетают столько воздуха, сколько возможно, в то время как вентиляторы статического давления специально предназначены для работы с установками с повышенным сопротивлением и сопротивлением. Радиаторы и сетки для корпусов становятся все более распространенными в сборках ПК, к которым вентиляторы статического давления поступают в продажу. Между ними есть несколько различий, поэтому вот что вам нужно знать, глядя на вентиляторы для вашего ПК.
Статическое давление против большого воздушного потока
Давайте начнем с вентиляторов с воздушным потоком, которые являются вашими традиционными вентиляторами с большими лопастями, которые выпускают воздух вокруг вашего ПК. Когда нет большого сопротивления, все работает просто отлично, и это отличные варианты для вытяжных вентиляционных отверстий или корпусов, которые не поставляются с пылевыми фильтрами и сетками. Однако, как только вы добавите импеданс в формулу, поток воздуха начнет ограничиваться из-за величины сопротивления, с которой должен бороться вентилятор. Если вы положите руку за вентилятор, но слегка приоткрыте пальцы, вы начнете препятствовать потоку воздуха.
Это не так много, но когда вы хотите получить максимальную отдачу от своего ПК, разумно выбрать лучший вентилятор для работы.
Но насколько велика разница в температуре системы, и следует ли вам менять вентиляторы, если вы используете модели воздушного потока на радиаторах?
Тип вентилятора действительно имеет значение?
Хорошо использовать специальные вентиляторы для перемещения воздуха через открытые пространства или узкие пространства, но действительно ли это имеет значение? Я решил провести небольшой ненаучный эксперимент, чтобы увидеть, есть ли разница между использованием вентиляторов с воздушным потоком или статическим давлением на радиаторе. Используя два разных типа вентиляторов Corsair из одного семейства (SP120 и AF120), а также радиатор XSPC толщиной 40 мм, я запустил нагрузочный тест процессора, так как радиатор подключен к контуру водяного охлаждения процессора. В результате вентиляторы статического давления (оба на 50 процентов) поддерживают охлаждение процессора еще на 3 градуса Цельсия — ничего особенного.
Я бы сказал, что если вы хотите собрать новую систему и ищете новые вентиляторы, я бы выбрал поток воздуха для открытых креплений и статическое давление для радиаторов, сеток и других областей с высоким сопротивлением. Если у вас уже есть вентиляторы с воздушным потоком или статическим давлением, и вы хотите использовать их и сэкономить несколько копеек, просто используйте те, которые у вас уже есть. Бросьте вентиляторы статического давления на выпускной кронштейн корпуса или вентиляторы воздушного потока на радиатор — вы не заметите большой разницы в температуре.
В практике построения вентиляционных систем используют совместную работу двух или нескольких вентиляторов в различных комбинациях. Интересно, что при этом потребители (проектировщики) зачастую не подозревают, что они используют схемы с последовательной или параллельной работой вентиляторов или воздухоприточных установок. Примером последовательной работы служат вентиляторы-доводчики, устанавливаемые в сети для подачи воздуха в тупиковые ветви, а параллельной работы — разветвленные сети с различным сочетанием входов/выходов вентиляторов или воздухоприточных установок. Нам известны многочисленные случаи неудовлетворительной работы вентиляционных установок, которые связаны с несогласованной работой вентиляторов, т.е. с их неправильным подбором. Ниже приведены особенности совместной работы вентиляторов, даны примеры удачного и неудачного подбора вентиляторов. Мы надеемся, что понимание процессов, имеющих место при совместной работе вентиляторов, позволит избежать типичных ошибок. Более подробно о совместной работе вентиляторов можно прочитать в [1, 2].
Последовательное соединение вентиляторов. В ряде случаев для увеличения производительности в сетях с большим сопротивлением вместо замены вентилятора на больший типоразмер целесообразно последовательно установить дополнительный вентилятор. Обычно последовательно включают в работу осевые вентиляторы, имеющие относительно небольшие давления. В этом случае получается многоступенчатый вентилятор с одинаковыми рабочими колесами, между которыми установлены спрямляющие аппараты для раскручивания потока до осевого направления перед последующим колесом. Исключительно редко используют последовательную работу радиальных вентиляторов со спиральным корпусом из-за сложности компоновки. Канальные радиальные вентиляторы, особенно вентиляторы, выполненные по прямоточной схеме, имеют компоновочное преимущество, что позволяет использовать их последовательное соединение. Ряд производителей с целью повышения давления предлагают установки, состоящие из двух последовательно установленных канальных вентиляторов [3].
Полное давление первого вентилятора-доводчика равно:
p*v2 = ΣΔр1 + (p*3 – p*2),
т.е. равно потерям в сети 2 плюс разница полных давлений за и перед вентилятором-доводчиком (в потери должно входить динамическое давление потока на выходе из выпускных решеток). Если вентилятор-доводчик установлен один в системе, то p*3 = 0 и его давление равно p*v2 = ΣΔр2 – p*2. Если подпор перед вентиляторами-доводчиками принимается одинаковым, то давление вентилятора доводчика равно потерям в сети 2, т.е. p*v2 = ΣΔр2. Характеристика первого вентилятора-доводчика приведена на рис. 3 . Если в системе несколько вентиляторов-доводчиков с одинаковым избыточным давлением, то рабочим режимом первого вентилятора-доводчика является точка В. Если вентилятор-доводчик установлен один, то его рабочим режимом является точка А, являющаяся точкой пересечения характеристики вентилятора и сети с учетом избыточного давления перед вентилятором. В ряде случаев неучет избыточного давления может привести к завышению производительности вентилятора-доводчика, которое может быть компенсировано при настройке вентсистемы.
В заключение анализа последователь ной работы вентиляторов необходимо обратить внимание на одно важное обстоятельство: какого бы типа не были вентиляторы, второй вентилятор не рекомендуется ставить непосредственно за первым, поскольку на выходе вентилятора поток всегда имеет пространственную неоднородность на любых режимах работы. Например, поток на выходе из канального вентилятора с круглым корпусом или осевого вентилятора без спрямляющего аппарата всегда имеет некоторую остаточную закрутку; течение на выходе канального вентилятора с прямоугольным корпусом всегда имеет пространственную неравномерность, поскольку потоком занято не все выходное сечение и т.д. Для исключения влияния предыдущего на последующий вентилятор необходимо, чтобы перед ним был отрезок прямого воздуховода длиной в несколько гидравлических диаметров для сглаживания пространственной и временной неоднородности потока.
При параллельной работе двух вентиляторов имеет значение, как объединены их входы и выходы и как используется скоростной напор в каналах до и после вентиляторов. От этого может зависеть уровень неустойчивости выбранного режима. Например, если перед вентиляторами установлен тройник с ответвлениями под прямыми углами, то в таком тройнике, кроме потери скоростного напора, наблюдается интенсивное вихреобразование, которое может повлиять на работу вентиляторов и понизить порог устойчивой работы при их параллельном соединении.
В этом смысле тройник с плавными формами предпочтительнее. То же самое можно сказать и об объединяющем тройнике на выходе вентиляторов. Выше были рассмотрены режимы параллельной работы вентиляторов с монотонно падающими кривыми зависимости давления от производительности. Это характерно, например, для радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками или для слабонагруженных осевых вентиляторов. Для таких вентиляторов характерны не сильно выраженные зоны неустойчивой работы в области малых производительностей и не очень интенсивные колебания аэродинамических параметров в этих областях. Радиальные вентиляторы с барабанными колесами (с вперед загнутыми лопатками) имеют провал характеристики в зоне малых производительностей. Некоторые схемы высоконагруженных осевых вентиляторов имеют разрыв характеристик с сильно развитой неустойчивостью течения. Такие режимы являются нежелательными, их следует избегать. Особенно непредсказуемые последствия (по колебаниям давленияи неоднозначности положения рабочей точки) могут возникнуть при параллельной работе таких вентиляторов.
Литература
1. Экк. Б. Проектирование и эксплуатация центробежных и осевых вентиляторов. — М.: Госгортехиздат, 1959.
2. Центробежные вентиляторы/ Под ред. Т.С. Соломаховой. М.: Машиностроениe, 1975.
3. Каталог фирмы HELIOS.
4. Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Некоторые особенности эффективного использования вентиляционно-отопительного оборудования. — М., 2004.
Читайте также: