Осевые вентиляторы. Осевой вентилятор состоит из рабочего колеса 1 (рис. 9.5) с лопатками 2, вращающегося на оси 5, спрямляющего аппарата 4, обтекателя 5 с хвостовиком б, кожуха 7 с входным коллектором 5, диффузора 9. Воздух в вентилятор засасывается через входной коллектор, проходит через рабочее колесо, спрямляющий аппарат и диффузор. Рабочее колесо вентилятора представляет собой короткий цилиндр, по цилиндрической
138
Рис. 9.7. Схема обтекания лопатки рабочего колеса осевого вентилятора (Люд — подъемная сила; а — угол атаки): а — при а<15°; б — при а>15°
поверхности которого расположены лопатки (рис. 9.6). Лопатки рабочего колеса имеют обтекаемый профиль, аналогичный профилю крыла самолета. В основном энергия рабочего колеса передается воздуху в виде статического давления. При обтекании лопатки вследствие изгиба ее профиля движение воздуха вдоль ее наружной поверхности происходит с большей скоростью (вследствие большей выпуклости), чем вдоль внутренней (рис. 9.7). Согласно уравнению Бернулли, увеличение скорости движения воздуха сопровождается уменьшением статического давления в потоке. Поэтому статическое давление на наружной поверхности лопатки будет меньше, чем на внутренней. Равнодействующая этих сил давления, называемая подъемной силой, действуя на воздушный поток, вызывает увеличение его давления (в основном статического). Величина подъемной силы зависит от угла а (угол
180'
Рис. 9.8. Характеристики осевого вентилятора:
/ — кривая, характеризующая изменение давления вентилятора; 2, 3 — кривые, характеризующие изменение соответственно мощности и к. п. д. вентилятора; /', /" — кривые, характеризующие изменение давления вентилятора после изменения угла атаки
Рис. 9.9. Схема к определению депрессии вентилятора (стрелками показано направление движения воздуха)
между направлением набегающего воздушного потока и хордой лопатки), называемого углом атаки. С увеличением угла атаки подъемная сила и напор вентилятора возрастают. При а^15° происходит отрыв потока от наружной поверхности лопатки, вызывающий образование вихревой зоны. При этом обтекаемость лопатки ухудшается и происходит резкое уменьшение напора. Появление вихревой зоны вызывает пульсации, при которых нагрузка вентилятора то возрастает, то уменьшается и вентилятор начинает работать неустойчиво.
Рабочее колесо осевого вентилятора сообщает воздуху вращательное движение, поэтому частицы воздуха, прошедшие через колесо, движутся по винтовой линии, ось которой совпадает с осью вращения рабочего колеса. Для превращения кинетической энергии вращательного движения воздуха в статический напор в осевом вентиляторе за рабочим колесом устанавливается спрямляющий аппарат, представляющий собою неподвижное колесо с лопатками. При прохождении воздуха между лопатками спрямляющего аппарата его вращательное движение гасится, а кинетическая энергия вращательного движения превращается в статический напор. После спрямляющего аппарата воздух поступает в диффузор, где происходит расширение потока и дальнейшее преобразование его кинетической энергии (энергии поступательного движения) в статический напор. Максимальное значение давления вентилятора (рис. 9.8) соответствует отрыву потока от лопаток рабочего колеса при угле атаки 15°. Появление в связи с этим вихревых зон вызывает увеличение потерь энергии в такой степени, что давление вентилятора начинает уменьшаться с уменьшением расхода воздуха (несмотря на то, что потери на трение в спрямляющем аппарате и диффузоре при этом уменьшаются). При весьма малом расходе воздуха давление вновь несколько увеличивается вследствие влияния центробежных сил, действующих на воздух при его контакте с лопатками рабочего колеса. При малом расходе воздуха потребляемая мощность вентилятора несколько возрастает из-за увеличения трения лопаток о почти неподвижный воздух. Кривая, характеризующая изменение к. п. д., имеет значительно более узкую зону максимума по сравнению с центробежным вентилятором (см. рис. 9.8). Последняя требует более глубокого регулирования работы осевых вентиляторов с целью поддержания высокого к. п. д. при изменении сопротивления шахтной вентиляционной сети. Это осуществляется поворотом лопаток рабочего колеса (т. е. изменением угла атаки), изменением угла установки лопаток направляющего аппарата, числа рабочих колес вентилятора и числа лопаток рабочего колеса при сохранении его баланса (эффект аналогичен эффекту при изменении числа рабочих колес, но более слабый).
Do'stlaringiz bilan baham: |