Аэродинамические характеристики вентиляторов

Промышленные вентиляторы незаменимы во многих отраслях экономики так как являются составной частью производственного процесса или обслуживающей инфраструктуры.  Чем эффективнее будет подобран вентилятор на ваш объект, тем выше будет производительность труда, меньше издержки, проще выстроены управленческие процессы.

Одной из важнейших метрик на которую ориентируются заказчики при проектировании систем вентиляции, является его аэродинамические характеристики.

Основными параметрами аэродинамики выступают такие показатели как:

• расход воздуха
• статическое и динамическое давление
• энергопотребление

Расход воздуха 

Это объем воздуха, который проходит через вентилятор в единицу времени. Единицей измерения является кубический метр в секунду (м³/с). Расход воздуха зависит от нескольких факторов, таких как 

• скорость вращения лопастей вентилятора
• форма и количество лопаток
• входное и выходное давление 
• температура

Статическое давление

Связано с его силой, проще говоря напором воздуха, создаваемый вентилятором. Статическое давление используется для определения противодавления, с которым может столкнуться вентилятор при прокачке воздуха через систему вентиляции или отопления. Данный параметр измеряется в паскалях (Па). 

Оптимальное значение статического давления выбирается исходя из особенностей конкретной системы вентиляции и зависит от конструкции вентилятора и скорости вращения крыльчатки. Чем выше этот показатель, тем лучше работает вентилятор в условиях большого сопротивления.

Динамическое давление

Принцип работы вентилятора базируется на создании разницы в давлениях на его входе и выходе. Лопасти вентилятора крутятся со скоростью, создавая низкое давление на входе и высокое давление на выходе. Эта разница в давлениях и создает  движение потока воздушных масс через вентилятор.

Динамическое давление является важнейшим параметром, так как влияет на способность вентилятора преодолевать сопротивление, создаваемое различными препятствиями в системе воздуховодов. Чем выше показатель динамического давления, тем большее сопротивление он способен преодолевать и количество воздуха перемещать. Этот показатель будет играть ключевую роль в тех системах вентиляции или охлаждения, которым необходимо быстрое перемещение воздуха на большие расстояния или через сложные воздуховоды. Измеряется показатель в паскалях (Па).

Полное давление

По сути является суммой двух предыдущих характеристик и определяется по формуле:

Pv = Psv + Pdv

Psv – статическое давление, Па

Pdv – динамическое давление, Па

Энергопотребление вентилятора

Непосредственно связано с эффективностью его работы и может зависеть от различных факторов, включая:

• конструкцию лопастей
• материал изготовления 
• технические параметры вентилятора. 

Оптимальное сочетание энергопотребления и производительности вентилятора является одной из основных задач при проектировании объекта строительства. 

Расчет аэродинамических характеристик

В общем случае характеристика вентилятора (см. рис.1 ниже) – это графическая зависимость полного давления РV, мощности на валу N и КПД η от подачи Q при постоянной скорости вращения рабочего колеса (РК), с определенным диаметром РК и известной плотностью перемещаемой среды и аэродинамической схемой, т. е. совокупностью геометрической конфигурации проточной части и рабочего колеса.

На графиках также указываются размерности параметров.

Допускается построение аэродинамических характеристик при частоте вращения, изменяющейся в зависимости от производительности, с указанием зависимости n (Q) на графике. Вместо кривой РSV (Q) на графике может указываться кривая динамического давления РdV (Q) вентилятора.

ГОСТ 10616-90 допускает при построении аэродинамической характеристики кривые РSV (Q), РdV (Q) и ηS (Q) не указывать.

Варианты расчета аэродинамических характеристик

• индивидуальные, определяющие РV, N, η вентилятора данного типа определенного размера при числе оборотов ротора вентилятора n в зависимости от расхода Q;
• безразмерные, характеризующие вентиляторы одной аэродинамической схемы, но разных размеров и с различной частотой вращения рабочего колеса.

Эти характеристики необходимы при проектировании и испытании вентиляторов. Характеристики строят в безразмерных параметрах, когда вместо давления Р используют коэффициент давления Ψ , вместо подачи Q – коэффициент подачи φ , а вместо мощности N – коэффициент мощности λ.

где ρ – плотность; u – окружная скорость рабочего колеса (РК); D – диаметр РК.

График аэродинамические характеристик радиального вентилятора
на примере ВР 280-46-8-ДУ

Рис. 1. Индивидуальные аэродинамические характеристики радиального вентилятора: Q – объемный расход; РV – полное давление; V – скорость воздуха в выходном сечении вентилятора; РdV – динамическое давление вентилятора; n – число оборотов; ρ – плотность перемещаемой среды

Больше графиков вы найдете в нашем каталоге

На что обратить внимание при подборе вентилятора по каталогам

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

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

Особенности канальных вентиляторов

Например, если электродвига­тель не имеет запаса мощности (канальные вентиляторы с внеш­ним ротором), прямой пересчет давления на пониженную темпе­ратуру может не дать ожидаемых результатов, т. к. из-за увеличе­ния потребляемой мощности электродвигатель может «сбро­сить» обороты.

Для осевых вен­тиляторов 

При анализе аэродинамиче­ских характеристик осевых вен­тиляторов необходимо иметь в виду тот случай, когда электродвигатель расположен перед колесом, а втулка колеса выходит за пределы корпуса в осевом направлении, 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 зарубежных каталогах динамическое давление осевых вентиляторов определяется по полной площади, т. е. по площади ометаемой колесом. Разница в статических давлениях, установленных по этим ме­тодам, начинает заметно сказываться при относительном диаметре втулки v > 0,4 (отношение диаметра втулки к диаметру вентилятора). Если не учитывать этого обстоятельства, то подобранный вентилятор может не дать ожидаемый расхода в данной сети.

В заключение

Таким образом, аэродинамические характеристики промышленных вентиляторов играют ключевую роль в обеспечении оптимальной работы производства. Расход воздуха, статическое и динамическое давление, а также энергопотребление вентилятора — это основные параметры, которые нужно учитывать при выборе и проектировании вентиляционной системы. Оптимальное сочетание всех этих компонентов обеспечит высокую эффективность работы и оправдает ожидания в отношении качества воздушного обмена в производственных помещениях.

P.S. Самый быстрый и лучший способ подбора вентилятора по аэродинмическим характеристикам это обращение непосредственно к специалисту на производстве.  Исходя из ваших целей и задач, инженеры нашего завода рассчитают и изготовят вам нужный вентилятор.  Звоните по тел +7 (495) 236-88-20