Вентилятор с переменной длиной лопатки

Например, уменьшенная вдвое производительность при сниженной вдвое скорости вращения требует только примерно 1/8. . . 1/6 номинальной мощности. Несмотря на повышение стоимости электродвигателя, используемого для регулирования скорости вращения, этот способ регулирования для вентиляторов больших размеров наиболее экономичен.

Анализ последних исследований и публикаций. Комбинация дешевого, но неэкономичного регулирования с помощью дросселя с частичным регулированием скоростью вращения позволяет добиться экономии мощности, что делает экономичной эксплуатацию даже вентиляторов больших размеров.

Отметим также возможность регулирования производительности вентилятора с помощью направляющих лопаток на входе в рабочее колесо, поворотом рабочих лопаток, спрямляющего аппарата. Изменение угла поворота лопаток рабочих колес приводит к широкому изменению производительности и давления в области приемлемых КПД (рис. 1). Однако такой способ существенно усложняет конструкцию вентилятора, если необходимо изменять параметры работы вентилятора в процессе его работы без остановки [1].

При регулировании поворотом лопаток направляющего аппарата (рис. 2) в некотором диапазоне изменения углов КПД остается достаточно высоким, а затем резко уменьшается. При этом способе регулирования достигается значительное изменение потребляемой мощности, что используется для пуска крупных вентиляторов: перед пуском направляющий аппарат становится в положение, соответствующее наибольшему снижению мощности. Важно также отметить, что регулирование направляющим аппаратом может осуществляться на ходу, без остановки вентилятора.

Целью статьи является разработка и исследование способа регулирования с помощью изменения длины рабочих лопаток и определение его эффективности.

Результаты исследований. На кафедре гидрогазодинамики ВНУ им. В. Даля проведены исследование по определению экономичности регулирования производительности осевого вентилятора изменением длины лопаток. С этой целью разработана конструкция рабочего колеса с изменяющейся длиной рабочих лопаток (относительного диаметра втулки) [2].

Величину относительного диаметра втулки d при заданной производительности Q стремятся сделать как можно меньшей, так как это способствует уменьшению диаметра вентилятора. Уменьшение d часто ограничивается конструктивными соображениями, связанными с размещением данного числа лопаток, особенно при выполнении их поворотными, как это обычно и делается, например, у шахтных вентиляторов главного проветривания. Минимальная величина d может также ограничиваться условием размещения электродвигателя во втулке направляющего аппарата.

В соответствии с Международным стандартом ISO 5801 [3] и стандартом ГОСТ 10921– 90 [4] существуют четыре типа стендов, на которых могут быть получены в лабораторных условиях аэродинамические характеристики вентиляторов. Эти стенды максимально приближены к четырем реально существующим компоновкам вентиляторов в сети. Схема используемого стенда приведена на рис. 3.

Исследуемый вентилятор (рис. 4) состоит из рабочего колеса (втулка 1 и лопатки 2, длина которых может изменяться механизмом, размещенным во втулке) и подвижной обечайки 3. При уменьшении длины лопаток обечайка перемещается в осевом направлении, сохраняя необходимый зазор между концами лопаток и ее корпусом.

Результаты экспериментов приведены на рис. 5 и 6.

Экономичность вентиляторной установи достаточно полно оценивается ее средневзвешенным КПД, определяемым в пределах зоны экономичного регулирования. Его величина для вентиляторных установок с плавным изменением режимов (регулирование направляющим аппаратом и изменением длины рабочих лопаток) и для установок со ступенчатым изменением режимов (с неподвижными лопатками различно).

Для первого случая зона разбивается на достаточно большое число квадратов, причем характерные точки выбираются в центре каждого из них.