Мощные конструкции вентиляционного типа для бытовых и промышленных нужд: вытяжка улитка и особенности ее работы. Вентиляторы — «улитки»: модификации, размеры, назначение, исполнение Ограничения в использовании

Встроенный вентилятор, укрепленный на валу электрической машины, должен создавать напор, достаточный для того, чтобы обеспечить необходимый расход охлаждающей среды в каналах вен­тиляционной системы машины. Вентиляторы проектируются с уче­том особенностей конструктивного исполнения конкретного типа машины .

Ниже приводится упрощенный метод поверочного расчета встроенного вентилятора, основанный на данных серийных машин общего назначения. В таких машинах используют преимущественно центробежные вентиляторы с радиальными лопатками, рабочее колесо которых изменяет свое направление потока на радиальное.

Внешний диаметр вентиляторного колеса выбирают в соответствии с типом вентиляционной системы и конструкции машины. При аксиаль­ной вентиляции внешний диаметр рабочего колеса (рис. 7.7) выбирают максимально возможным.

Рис. 7.7. Колесо вентилятора

По выбранному внешнему диаметру вентилятора определяют окружную скорость, м/с:

. (7.49)

Максимальное значение КПД вентилятора приблизительно соответствует режиму, когда но­минальное давление вентилятора
,где
- давление, развиваемое вентилятором в режиме холостого хода, т. е. при закрытых отверстиях по внешнему диаметру, когда рас­ход воздуха равен нулю. Номинальное значение расхода приблизитель­но равно:

,

где
- расход вентилятора, м 3 /с, работающего в режиме коротко­го замыкания (по аналогии с электрической цепью), т. е. в открытом пространстве.

Из условия максимального КПД принимается

. (7.50)

Сечение на выходной кромке вентилятора, м 2 ,

, (7.51)

где 0,42 - номинальный КПД радиального вентилятора.

Ширина колеса вентилятора

, (7.52)

где 0,92 - коэффициент, учитывающий наличие вентиляционных ло­паток на поверхности вентиляционной решетки (поверхности ).

Внутренний диаметр колеса определяют из условия, что вентилятор работает при максимальном значении КПД, т. е. при
и
. Используя уравнения статического давле­ния, развиваемого вентилятором, Па, найдем давление, развиваемое вентилятором при холостом ходе:

, (7.53)

где = 0,6 для радиальных лопаток;
кг/м 3 - плотность воздуха.

Зная расход воздуха V , сопротивление вентиляционной системы и определив окружную скорость на внутренней кромке вентилятора :

, (7.54)

найдем внутренний диаметр колеса вентилятора, м:

. (7.55)

Во встроенных вентиляторах отношение
лежит в пределах 1,2…1,5.

Число лопаток вентилятора принимают :

. (7.56)

Для уменьшения вентиляционного шума рекомендуется выбирать число лопаток вентилятора таким, чтобы оно равнялось нечетному числу. При вытяжной вентиляции могут быть рекомендованы и числа зависимости от диаметра вентилятора: при
мм
, при
мм
, при
мм
, при
мм
.

Для вентиляторов асинхронных двигателей серии 4А рекомендуется выбирать число лопаток согласно табл. 7.6.

Таблица 7.6. Число лопаток вентилятора

Высота оси вращения, мм	Число лопаток при

Число лопаток вентиляторов машин постоянного тока выбирают ориентировочно:

. (7.57)

Значение округляют до ближайшего простого числа.

После расчета вентилятора необходимо уточнить результаты вентиляционного расчета.

Для определения действительного расхода воздуха и давления
и строят совмещенные характеристики вентилятора и вентиляционного тракта машины. Характеристика вентилятора может быть выражена с достаточной точностью уравнением

Характеристика вентиляционного тракта согласно (7.50)

. (7.59)

На рис. 7.8 представлены графи­ки, построенные по уравнениям (7.58) (кривая 1 ) и (7.59) (кривая 2 ). Координата точки пересечения этих характеристик определяется путем решения уравнений

(7.60)

Рис. 7.8. Характеристики вентилятора

Мощность, потребляемая вентилятором, Вт,

, (7.61)

где - энергетический КПД вентилятора, который может быть принят равным примерно

(7.62)

Вентиляционный расчет электрической машины при курсовом проектировании проводится по упрощенной методике. Более подробные расчеты отдельных видов исполнения машин приводятся в гл. 9-11.

Так называемая улитка для вентиляции не всегда может означать один и тот же вид принуждающего вентиляционного устройства — основные общие черты, это форма агрегата, но, отнюдь, не принцип работы и направления воздушного потока.

Нагнетательные приборы такого типа могут:

• кардинально отличаться по принципу устройства лопастей;
• а также могут быть приточного или вытяжного типа, то есть, направлять поток в противоположную сторону.

Вентиляционная «улитка»

Их обычно используют для твердотопливных котлов большого размера, производственных цехов и общественных зданий, но обо всём этом ниже, а в дополнение — видео в этой статье.

Механическая вентиляция

Примечание. Нагнетательные/отсасывающие агрегаты с электрическим двигателем, которые называют «улиткой» подходят не для любого вида вентиляции, так как могут направлять воздушный поток только в одну сторону.

Виды вентиляции

• Как вы видите на верхнем изображении, под словом «вентиляция» могут подразумеваться совершенно разные способы воздухообмена и о некоторых вы, возможно, даже не слышали, но мы вкратце рассмотрим только самые основные из них.
• Во-первых, существует всем известный вытяжной способ, когда тёплый или загрязнённый воздух удаляется с помещения.
• Во-вторых, есть приточный вариант и чаще всего это добавление свежего прохладного воздуха.
• В-третьих, это совмещение, то есть, приточно-вытяжной вариант.
• Указанные выше системы могут функционировать естественным образом, но также могут работать принудительно, при использовании осевых (аксиальных), радиальных (центробежных), диаметральных (тангенциальных) и диагональных вентиляторов. Помимо этого, вытяжка и приток воздуха могут осуществляться либо в общем, либо в местном режиме. То есть, воздуховод подводится к определённому месту назначения и выполняет функцию обдува или вытяжки.

Примеры

Примечание. Ниже мы рассмотрим несколько типов улиток, которые используются для .

BDRS 120-60 (Турция) — это вытяжная улитка радиального типа с весом 2,1кг, частотой 2325 об/мин, напряжением 220/230В/50Гц и максимально потребляемой мощностью 90Вт. При этом BDRS 120-60 в состоянии максимально перекачивать 380м 3 /мин воздуха с температурным диапазоном от -15⁰C до +40⁰C, имеет класс безопасности IP54.

Марка BDRS может иметь несколько типоразмеров, внешний роторный двигатель делается из оцинкованной стали и защищён сбоку хромированной решёткой, что предотвращает попадание сторонних элементов на крыльчатку.

Термостойкий приточно-вытяжной радиальный вентилятор Dundar CM 16.2H обычно используется для откачивания горячего воздуха из котлов, работающих на твёрдом топливе, хотя инструкция позволяет его также применять и для помещений разного назначения. Воздушный поток при транспортировке может иметь температуру от -30⁰C до +120⁰C, а саму улитку можно разворачивать на 0⁰ (горизонтальное положение), 90⁰, 180⁰ и 270⁰ (двигатель с правой стороны).

Модель CM 16.2H имеет скорость двигателя 2750 об/мин, напряжением 220/230В/50Гц и максимальное потребление мощности 460Вт. Агрегат весом 7,9кг способен перекачивать в максимальном объёме 1765м 3 /мин воздуха, уровень давления 780Па, имеет степень защиты IP54.

Различные модификации ВЕНТС ВЩУН могут использоваться для нужд и кондиционирования воздуха в помещениях разного назначения и имеют производительность транспортировки воздуха до 19000м 3 /час.

Такая центробежная улитка имеет спирально-поворотный корпус и крыльчатку, которая установлена на оси трёхфазного асинхронного двигателя. Корпус ВЩУН делается из стали, которая позже покрывается полимерами

Любая модификация подразумевает возможность поворота корпуса вправо или влево. Это позволяет присоединяться к действующим воздуховодам под любым углом, но при этом шаг между фиксируемым положением составляет 45⁰.

Также на разных моделях могут быть использованы либо двухтактные, либо четырёхтактные асинхронные двигатели с внешним расположением ротора, а его рабочее колесо в форме загнутых вперёд лопаток выполняется из оцинкованной стали. Подшипники качения увеличивают эксплуатационный ресурс агрегата, сбалансированные на заводе турбины значительно понижают шум, а уровень защиты составляет IP54.

Кроме того, для ВЩУН предусмотрена регулировка скорости своими руками с помощью автотрансформаторного регулятора, что очень удобно при:

• смене времён года;
• условий работы;
• помещения и так далее.

Кроме того, к автотрансформаторному устройству можно подключать сразу несколько агрегатов такого типа, но при этом в обязательном порядке должно соблюдаться главное условие — их общая мощность не должна превышать номинала трансформатора.

Указание параметра	ВЦУН
	140×74-0,25-2	140×74-0,37-2	160×74-0,55-2	160×74-0,75-2	180×74-0,56-4	180×74-1,1-2	200×93-0,55-4	200×93-1,1-2
Напряжение (В) при 50Гц	400	400	400	400	400	400	400	400
Мощность потребления (кВт)	0,25	0,37	0,55	0,75	0,55	1,1	0,55	1,1
Ток)А)	0,8	0,9	1,6	1,8	1,6	2,6	1,6	2,6
Расход воздуха максимум (м 3 /час)	450	710	750	1540	1030	1950	1615	1900
Скорость вращения)об/мин)	1350	2730	1360	2820	1360	2800	1360	2800
Уровень звука на расстоянии 3м (db)	60	65	62	68	64	70	67	73
Температура воздуха при транспортировке максимум t⁰C	60	60	60	60	60	60	60	60
Защита	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54	IP54

Одним из важнейших элементов производственного процесса является обеспечение комфортных условий труда. Состояние и состав воздушных масс в любой отрасли промышленности часто требует корректировки из-за пыли, выделения паров и газов, чрезмерной влажности, повышенной температуры или токсичных примесей. В зависимости от особенностей технологического процесса эти факторы влияют не только на здоровье работников, но и на герметичность оборудования.

Приемлемый температурный режим, комфортная влажность и удаление загрязненных примесями отработанных воздушных масс обеспечиваются системой вытяжной вентиляции. Не стоит ее путать с приточной, которая призвана нагнетать свежий воздух в помещения, хотя обе они осуществляют свои функции при помощи специальной техники – вентиляторов или эжекторов.

Широкое применение в промышленности получила вытяжная система с использованием радиальных или центробежных вентиляторов.

Вытяжные системы с использованием радиальных вентиляторов

Эффективные и простые устройства пользуются заслуженной популярностью и в бытовых условиях. Вытяжка улитка, как по-другому называют такие вентиляторы, быстро справляется с устранением запахов, излишней влажностью, снижением температуры на кухне, в ванной комнате, в гараже, подвальных помещениях или в погребах. Такие системы используются, например, в котельных или многоквартирных домах.

На рисунке показана схема, обеспечивающая вытяжку воздушных масс при помощи радиального вентилятора.

Конструкция

Простота сборки и доступность конструкционных элементов стали причиной того, что радиальные вентиляторы собираются не только в заводских условиях, но и в домашних. Ведь промышленная сборка, хотя и имеет гарантию качества, не всегда доступна по ценовому диапазону и в необходимой конфигурации для небольших жилых или подсобных помещений.

Конструкция стандартного центробежного вентилятора предусматривает обязательное наличие:

1. Всасывающего патрубка, в который поступают отработанные газо-воздушные массы.
2. Рабочего (турбинного) колеса, оснащенного радиальными лопастями. В зависимости от предназначения они могут быть загнуты вперед или назад от угла вращения. В последнем варианте бонусом будет экономия расходуемой электроэнергии до 20%. Они обеспечивают ускорение, а также задают направление движению воздуха.
3. Спиральной коллекторной трубы или спирального кожуха, из-за которого конструкция и получила название улитки. Она призвана снизить скорость движения прогоняемого через устройство воздуха.
4. Вытяжного канала. Из-за разной скорости, с которой воздушные массы двигаются во всасывающем патрубке и в спиральном кожухе, здесь создается достаточно сильное давление, которое может доходить до 30кПа в промышленных условиях.
5. Электродвигателя.

Размеры улитки, мощность двигателя, угол вращения и форма лопастей и другие особенности зависят от сферы и конкретных условий применения.

Принцип действия

Эффективность вытяжных систем с применением улиток основана на их простом принципе действия.

В процессе работы электродвигатель запускает вращение рабочего колеса.

Турбинное колесо с радиальными лопатками, благодаря центростремительному движению, засасывают через патрубок и придают газо-воздушным массам ускорение.

Их движению передается вращательный характер центробежного усилия лопаток. Это обеспечивает разный вектор входящему и выходящему потокам.

Вследствие этого выходящий поток направляется в спиральный кожух. Конфигурация спирали обеспечивает торможение и последующую подачу потока под давлением в вытяжной канал.

Из вытяжного канала газо-воздушные массы выводятся в воздуховоды для дальнейшей очистки и выброса в атмосферу.

Если в воздуховодах предусмотрены перекрывающие клапаны, то радиальный вентилятор может работать как вакуумный насос.

Виды

Масштабы помещений, а также уровень загрязнения и нагрева воздуха в них требуют установки вытяжных систем соответствующего размера, мощности и конфигурации. Поэтому и центробежные вентиляторы бывают различных видов.

В зависимости от уровня давления, создаваемого воздушными массами в вытяжном канале, они классифицируются на вентиляторы:

1. Низкого давления – до 1кПа. Чаще всего их конструкция предусматривает широкие листовые лопатки, которые загнуты вперед к всасывающему патрубку, с максимальной скоростью вращения до 50м/с. Сфера их применения – преимущественно вентиляционные системы. Они создают меньший уровень шума, вследствие этого их можно использовать в помещениях, где постоянно находятся люди.
2. Среднего давления. При этом уровень нагрузки, создаваемой движением воздушных масс в вытяжном канале, может находиться в диапазоне от 1 до 3 кПа. Их лопасти могут иметь разный угол и направление наклона (как вперед, так и назад), выдерживают максимальную скорость до 80м/с. Сфера применения шире, чем у вентиляторов низкого давления: они также могут устанавливаться на технологических установках.
3. Высокого давления. Такая техника применяется преимущественно для технологических установок. Полное давление в вытяжном канале составляет от 3кПа. Мощность установки создает окружную скорость всасываемых масс более 80 м/с. Турбинные колеса оснащаются исключительно лопастями загнутыми назад.

Давление является не единственным признаком, по которому различают радиальные вентиляторы. В зависимости от скорости воздушных масс, которая обеспечивается рабочим колесом, они делятся на два класса:

• I класс – говорит о том, что фронтально загнутые лопасти обеспечивают скорость менее 30 м/с, а обратно загнутые – не более 50 м/с;
• II класс включает более мощные установки: они обеспечивают скорость прогоняемым воздушным массам выше, чем вентиляторы I класса.

Кроме того, устройства производятся с разным направлением вращения относительно всасывающего патрубка:

• ориентированные направо можно устанавливать с поворотом корпуса по ходу часовой стрелки;
• налево – против хода часовой стрелки.

Сфера применения улиток во многом зависит от электродвигателя: его мощности и способа крепления к рабочему колесу:

• оно может набирать обороты непосредственно на валу двигателя;
• его вал соединяется с двигателем при помощи муфты и фиксируется одним или двумя подшипниками;
• при помощи клиноременной передачи, при условии его фиксации одним или двумя подшипниками.

Ограничения в использовании

Радиальные вентиляторы целесообразно устанавливать для перемещения больших объемов газо-воздушных масс при условии, что они не содержат:

• взрывчатых веществ;
• волокнистых материалов и липких взвесей в количестве более 10 мг/м 3 ;
• взрывоопасной пыли.

Важным условием эксплуатации является температурный режим окружающей среды: он не должен выходить за рамки от -40 0 С до +45 0 С. Кроме того, в составе проходящих газо-воздушных масс не должны присутствовать коррозионные агенты, способствующие ускоренному разрушению проточной части вентилятора.

Безусловно, для использования в некоторых отраслях промышленности, производятся вентиляторы с большой степенью коррозионной устойчивости, защитой от искр и перепадов температуры с корпусами и внутренними комплектующими из сплавов повышенной прочности.

Краткая характеристика центробежных вентиляторов

Центробежные вентиляторы относятся к категории нагнетателей, отличающихся наибольшим разнообразием конструктивных типов. Колеса вентиляторов могут иметь лопатки загнутые как вперед, так и назад относительно направления вращения колеса. Достаточно распространены вентиляторы с радиальными лопатками.

При проектировании следует учитывать, что вентиляторы с лопатками назад более экономичны и менее шумны.

КПД вентилятора растет с увеличением быстроходности и для колес конической формы с лопатками назад может достигать значения 0,9.

С учетом современных требований к энергосбережению при проектировании вентиляторных установок следует ориентироваться на конструкции вентиляторов, соответствующих отработанным аэродинамическим схемам Ц4-76, 0,55-40 и сходным с ними.

Компоновочные решения определяют КПД вентиляторной установки. При моноблочном исполнении (колесо на валу электропривода) КПД имеет максимальное значение. Использование в конструкции ходовой части (колесо на собственном валу в подшипниках) снижает КПД приблизительно на 2%. Клиноременная передача по сравнению с муфтой дополнительно снижает КПД еще минимум на 3%. Проектные решения зависят от давления вентиляторов и их быстроходности.

По развиваемому избыточному давлению воздушные вентиляторы общего назначения делятся на следующие группы:

1. вентиляторы высокого давления (до 1 кПа);

2. вентиляторы среднего давления (13 кПа);

3. вентиляторы низкого давления (312 кПа).

Некоторые специализированные вентиляторы высокого давления могут развивать давление до 20 кПа.

По быстроходности (удельному числу оборотов) вентиляторы общего назначения подразделяют на следующие категории:

1. быстроходные вентиляторы (11n s 30);

2. вентиляторы средней быстроходности (30n s 60);

3. быстроходные вентиляторы (60n s 80).

Конструктивные решения зависят от требуемой проектным заданием подачи. При больших подачах вентиляторы имеют колеса двустороннего всасывания.

Предлагаемый расчет относится к категории конструктивных и выполняется методом последовательных приближений.

Коэффициенты местных сопротивлений проточной части, коэффициенты изменения скорости и соотношения линейных размеров задаются в зависимости от проектного давления вентилятора с последующей проверкой. Критерием правильности выбора является соответствие расчетного давления вентилятора заданному значению.

Аэродинамический расчет центробежного вентилятора

Для расчета задаются:

1. Отношением диаметров рабочего колеса

2. Отношением диаметров рабочего колеса на выходе и на входе газа:

Меньшие значения выбираются для вентиляторов высокого давления.

3. Коэффициентами потерь напора:

а) на входе в рабочее колесо:

б) на лопатках рабочего колеса:

в) при повороте потока на рабочие лопатки:

г) в спиральном отводе (кожухе):

Меньшие значения вх, лоп, пов, к соответствуют вентиляторам низкого давления.

4. Выбираются коэффициенты изменения скорости:

а) в спиральном отводе (кожухе)

б) на входе в рабочее колесо

в) в рабочих каналах

5. Вычисляется коэффициент потерь напора, приведенный к скорости потока за рабочим колесом:

6. Из условия минимума потерь давления в вентиляторе определяется коэффициент Rв:

7. Находится угол потока на входе в рабочее колесо:

8. Вычисляется отношение скоростей

9. Определяется коэффициент теоретического напора из условия максимума гидравлического коэффициента полезного действия вентилятора:

10. Находится значение гидравлического к.п.д. вентилятора:

11. Определяется угол выхода потока из рабочего колеса, при оптимальном значении Г:

Град.

12. Необходимая окружная скорость колеса на выходе газа:

М/с.

где [кг/м 3 ] - плотность воздуха при условиях всасывания.

13. Определяется необходимое число оборотов рабочего колеса при наличии плавного входа газа в рабочее колесо

Об/мин.

Здесь 0 =0,91,0 - коэффициент заполнения сечения активным потоком. В первом приближении он может быть принят равным 1,0.

Рабочее число оборотов приводного двигателя принимается из ряда значений частот, характерных для электроприводов вентиляторов: 2900; 1450; 960; 725.

14. Наружный диаметр рабочего колеса:

15. Входной диаметр рабочего колеса:

Если действительное отношение диаметров рабочего колеса близко к принятому ранее, то уточнения в расчет не вносятся. Если значение получается больше 1м, то следует рассчитывать вентилятор с двухсторонним всасыванием. В этом случае в формулы следует подставлять половинную подачу 0,5Q .

Элементы треугольника скоростей при входе газа на рабочие лопатки

16. Находится окружную скорость колеса на входе газа

М/с.

17. Скорость газа на входе в рабочее колесо:

М/с.

Скорость С 0 не должна превышать 50 м/с.

18. Скорость газа перед лопатками рабочего колеса:

М/с.

19. Радиальная проекция скорости газа при входе на лопатки рабочего колеса:

М/с.

20. Проекция входной скорости потока на направление окружной скорости принимается равной нулю для обеспечения максимума напора:

С 1u = 0.

Поскольку С 1r = 0, то 1 = 90 0 , то есть вход газа на рабочие лопатки радиальный.

21. Относительная скорость входа газа на рабочие лопатки:

По рассчитанным значениям С 1 , U 1 , 1 , 1 , 1 строится треугольник скоростей при входе газа на рабочие лопатки. При правильном подсчете скоростей и углов треугольник должен замкнуться.

Элементы треугольника скоростей при выходе газа с рабочих лопаток

22. Радиальная проекция скорости потока за рабочим колесом:

М/с.

23. Проекция абсолютной скорости выхода газа на направление окружной скорости на ободе рабочего колеса:

24. Абсолютная скорость газа за рабочим колесом:

М/с.

25. Относительная скорость выхода газа с рабочих лопаток:

По полученным значениям С 2 , С 2u ,U 2 , 2 , 2 строится треугольник скоростей при выходе газа из рабочего колеса. При правильном расчете скоростей и углов треугольник скоростей должен также замкнуться.

26. По уравнению Эйлера производится проверка давления, создаваемого вентилятором:

Расчетное давление должно совпадать с проектным значением.

27. Ширина лопаток на входе газа в рабочее колесо:

здесь: УТ = 0,020,03 -коэффициент утечек газа через зазор между колесом и входным патрубком; u1 = 0,91,0 - коэффициент заполнения входного сечения рабочих каналов активным потоком.

28. Ширина лопаток на выходе газа из рабочего колеса:

где u2 = 0.91.0 - коэффициент заполнения активным потоком выходного сечения рабочих каналов.

Определение углов установки и числа лопаток рабочего колеса

29. Угол установки лопатки на входе потока в колесо:

где i - угол атаки, оптимальные значения которого лежат в пределах -3+5 0 .

30. Угол установки лопатки на выходе газа из рабочего колеса:

где - угол отставания потока вследствие отклонения потока в косом срезе межлопаточного канала. Оптимальные значения обычно принимаются из интервала у = 24 0 .

31. Средний установочный угол лопатки:

32. Число рабочих лопаток:

Округляем число лопаток до целого четного числа.

33. Уточняется принятый ранее угол отставания потока по формуле:

где k = 1,52,0 при загнутых назад лопатках;

k = 3,0 при радиальных лопатках;

k = 3,04,0 при загнутых вперед лопатках;

Уточненное значение угла должно быть близким к предварительно заданному значению. В противном случае следует задаться новым значением у.

Определение мощности на валу вентилятора

34. Полный КПД вентилятора: 78.80

где мех = 0,90,98 - механический к.п.д. вентилятора;

0,02 -величина утечек газа;

д = 0,02 - коэффициент потери мощности на трение рабочего колеса о газ (дисковое трение).

35. Необходимая мощность на валу двигателя:

25,35 кВт.

Профилирование лопаток рабочего колеса

Наиболее часто применяются лопатки, очерченные по дуге окружности.

36. Радиус лопаток колеса:

37. Радиус центров находим по формуле:

R ц =, м.

Построение профиля лопаток может быть выполнено также в соответствии с рис. 3.

Рис. 3. Профилирование лопаток рабочего колеса вентилятора

Расчет и профилирование спирального отвода

У центробежного вентилятора отвод (улитка) имеет постоянную ширину B , существенно превышающую ширину рабочего колеса.

38. Ширину улитки выбирают конструктивно:

В 2b 1 =526 мм.

Очертания отвода чаще всего соответствуют логарифмической спирали. Ее построение выполняется приближенно по правилу конструкторского квадрата. При этом сторона квадрата a в четыре раза меньше раскрытия спирального корпуса A .

39. Величину А определяем из соотношения:

где средняя скорость газа на выходе из улитки С а находится из соотношения:

С а =(0,60,75)*С 2u =33,88 м/с.

а = А /4 =79,5 мм.

41. Определим радиусы дуг окружностей, образующих спираль. Исходной окружностью для образования спирали улитки является окружность радиуса:

Радиусы раскрытия улитки R 1 , R 2 , R 3 , R 4 находим по формулам:

R 1 = R Н +=679,5+79,5/2=719,25 мм;

R 2 = R 1 + а =798,75 мм;

R 3 = R 2 + a =878,25 мм;

R 4 = R 3 + а =957,75 мм.

Построение улитки выполняется в соответствии с рис. 4.

Рис. 4.

Вблизи рабочего колеса отвод переходит в так называемый язык, разделяющий потоки и уменьшающий перетечки внутри отвода. Часть отвода, ограниченную языком, называют выходной частью корпуса вентилятора. Длина выходного отверстия C определяет площадь выходного отверстия вентилятора. Выходная часть вентилятора является продолжением отвода и выполняет функции криволинейного диффузора и напорного патрубка.

Положение колеса в спиральном отводе задают, исходя из минимума гидравлических потерь. Для уменьшения потерь от дискового трения колесо смещено к задней стенке отвода. Зазор между основным диском колеса и задней стенкой отвода (со стороны привода) с одной стороны, и колесом и языком с другой, определяется аэродинамической схемой вентилятора. Так, например, для схемы Ц4-70 они составляют соответственно 4 и 6,25%.

Профилирование всасывающего патрубка

Оптимальная форма всасывающего патрубка соответствует суживающимся сечениям по ходу газа. Сужение потока увеличивает его равномерность и способствует ускорению при входе на лопатки рабочего колеса, что уменьшает потери от удара потока о кромки лопаток. Лучшими показателями обладает плавный конфузор. Сопряжение конфузора с колесом должно обеспечивать минимум протечек газа с нагнетания на всос. Величина протечек определяется зазором между выходной частью конфузора и входом в колесо. С этой точки зрения зазор должен быть минимален, его реальное значение должно зависеть только от величины возможных радиальных биений ротора. Так, для аэродинамической схемы Ц4-70 размер зазора составляет 1% от наружного диаметра колеса.

Лучшими показателями обладает плавный конфузор. Однако в большинстве случаев оказывается достаточно обычного прямого конфузора. Входной диаметр конфузора должен быть больше диаметра всасывающего отверстия колеса в 1,32,0 раза.

Создание воздушного потока с высокой плотностью возможно несколькими способами. Одним из эффективных является вентилятор радиального типа или «улитка». Он отличается от других не только формой, но и принципом работы.

Устройство и конструкция вентилятора

Для движения воздуха иногда недостаточно крыльчатки и силового агрегата. В условиях ограниченного пространства следует применять особый вид конструкции вытяжного оборудования. Он приставляет собой спиралевидный корпус, выполняющий функцию воздушного канала. Ее можно сделать своими руками или приобрести уже готовую модель.

Для формирования потока в конструкции предусмотрено радиальное рабочее колесо. Оно соединяется с силовым агрегатом. Лопатки колеса имеют загнутую форму и при движении создают разряженную область. В нее поступает воздух (или газ) из входного патрубка. При продвижении по спиралевидному корпусу возрастает скорость на выходном отверстии.

В зависимости от области применения центробежный вентилятор улитка может быть общего назначения, термостойкий или защищенный от коррозии. Также необходимо учитывать величину создаваемого воздушного потока:

• низкого давления. Область применения – производственные цеха, бытовые приборы. Температура воздуха не должна превышать +80°С. Обязательное отсутствие агрессивных сред;
• среднее значение давления. Является частью вытяжного оборудования для удаления или транспортировки материалов небольшой фракции, опилок зерна;
• высокого давления. Формирует приток воздуха в зону сгорания топлива. Устанавливается в котлах многих типов.

Направление движения лопастей определяется конструкцией, а, в частности, месторасположением выходного патрубка. Если он располагается в левой части — ротор должен крутиться по часовой стрелке. Также учитывается количество лопастей и их кривизна.

Для мощных моделей необходимо сделать своими руками надежное основание с фиксацией корпуса. Промышленная установка будет сильно вибрировать, что может привести к ее постепенному разрушению.

Самостоятельное изготовление

Прежде всего следует определиться с функциональным назначением центробежного вентилятора. Если он необходим для вентиляции определенной части помещения или оборудования – корпус можно сделать из подручных материалов. Для комплектации котла потребуется применить жаропрочную сталь либо сделать его из листов нержавейки своими руками.

Сначала рассчитывается мощность и определяется набор комплектующих. Оптимальным вариантом будет демонтаж улитки со старого оборудования – вытяжки или пылесоса. Преимуществом этого способа изготовления является точное соответствие мощности силового агрегата и параметров корпуса. Вентилятор улитка легко изготавливается своими руками лишь для каких-то прикладных целей небольшой домашней мастерской. В остальных случаях рекомендуется приобрести уже готовую модель промышленного типа или же взять старую из автомобиля.

Порядок действий, чтобы сделать центробежный вентилятор своими руками.

1. Расчет габаритных размеров. Если устройство будет монтироваться в ограниченном пространстве – предусматривают специальные демпферные прокладки для компенсации вибрации.
2. Изготовление корпуса. При отсутствии уже готовой конструкции можно использовать листы пластика, сталь или фанеру. В последнем случае особое внимание уделяется герметизации стыков.
3. Схема установки силового агрегата. Он вращает лопасти, поэтому следует выбрать тип привода. Для небольших конструкций используется вал, соединяющий редуктор двигателя с ротором. В мощных установках применяется привод ременного типа.
4. Крепежные элементы. Если вентилятор будет установлен на внешнем корпусе, например, котла – делают монтажные П-образные пластины. При значительных мощностях потребуется изготовить надежное и массивное основание.

Это общая схема, по которой можно сделать вытяжной функциональный центробежный агрегат своими руками. Она может измениться в зависимости от наличия комплектующих. Важно соблюдать требования герметизации корпуса, а также обеспечить надежную защиту силового агрегата от возможного засорения пылью и мусором.

Во время работы вентилятор будет сильно шуметь. Уменьшить это будет проблематично, так как вибрацию корпуса при движении воздушных потоков практически невозможно компенсировать своими руками. В особенности это актуально для моделей из металла и пластика. Дерево может частично уменьшить звуковой фон, но при этом оно обладает небольшим сроком эксплуатации.

В видеоматериале можно ознакомиться с процессом изготовления корпуса из ПВХ листов:

Обзор и сравнение производственных готовых моделей

Рассматривая радиальный вентилятор улитка, надо учесть материал изготовления: литой корпус из алюминия, листовая или нержавеющая сталь. Подбирается модель исходя из конкретных нужд, рассмотрим пример серийных моделей в литом корпусе.