Аэродинамические характеристики вентиляторов

Аэродинамические характеристики вентилятора обычно включают в себя:
-кривую полного давления Pv(Q);
-кривую мощности N (Q) или полного КПД вентилятора n (Q);
-кривую (либо шкалу) динамического давления вентилятора Pdv(Q) или кривую статического давления вентилятора Psv(Q).
Если приведена кривая полного давления Pv(Q), а статического не приведена, то статическое давление вентилятора определяется по формуле: Psv=Pv-Pdv. В ряде случаев приводится только кривая статического давления вентилятора, например, для канальных вентиляторов в квадратных или прямоугольных корпусах, крышных радиальных вентиляторов. В этом случае полное давление близко к статическому давлению и за полное можно принимать статическое давление.
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 аэродинамических характеристик вентиляторов (рис.1):
-ниспадающая кривая полного давления (рис.1а);
-кривая полного давления с обратным склоном (рис.1б);
-кривая полного давления с разрывом характеристики (рис.1в).
В соответствии с ГОСТ10616-90 рабочая зона аэродинамической характеристики вентилятора должна быть ограничена диапазоном производительностей, в котором полный КПД вентилятора составляет 0,9 от максимального КПД (рис. 1а). Именно в таком виде приведены аэродинамические характеристики вентиляторов в каталогах большинства производителей вентиляторов. Однако, в этом случае теряются режимы максимальной производительности, при которых возможна работа вентилятора, хотя и с меньшей эффективностью.
В каталогах некоторых западных, а в последнее время в каталогах отечественных, производителей приводится кривая полного давления Pv(Q) от режима Q=0, до режима максимальной производительности Qмах (Psv=0). Если не приведены ни кривая мощности N(Q), ни полного (статического) КПД n(Q), 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 Qмах. Коэффициент запаса кс можно принимать кс =1,25…1,5 (большие значения, если срыв оказывает большее силовое воздействие на конструкцию вентилятора).
При подборе вентиляторов (радиальных, осевых) 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. Например, если электродвигатель не имеет запаса мощности (канальные вентиляторы с внешним ротором), прямой пересчет давления на пониженную температуру может не дать правильных результатов, так как из-за увеличения потребляемой мощности электродвигатель может «сбросить» обороты.
При анализе аэродинамических характеристик осевых вентиляторов необходимо иметь в виду следующее обстоятельство. 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, определенная по диаметру колеса, за исключением площади, занимаемой втулкой колеса). В западных каталогах динамическое давление осевых вентиляторов определяется по полной площади, то есть по площади, ометаемойколесом.Разница в статических давлениях, определенных по этим двум методам, начинает заметно сказываться при относительном диаметре втулки более >0,4 (отношение диаметра втулки к диаметру вентилятора). Если не учитывать этого обстоятельства, то подобранный вентилятор может не дать ожидаемого расхода в данной сети.
Особый интерес представляют аэродинамические характеристики, приведенные в технических условиях на радиальные вентиляторы в спиральном корпусе и, соответственно, в каталогах большинства их производителей. Оказалось, что у проектантов не всегда существует понимание в их трактовке. Рассмотрим это на примере характеристики вентиляторов типа ВЦ-14-46 (рис.2). Масштаб графиков - логарифмический, кривые полного давления вентилятора Pv(Q) обозначены жирными линиями. Здесь же приведена серия ниспадающих кривых, пересекающих кривые Pv(Q). Эти кривые, зачастую ошибочно, называют кривыми мощности (иногда их называют 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’(Q ), 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(Q)- с повышенной частотой относительно номинала, а правее точки пересечения - с пониженной частотой. Из всего вышесказанного следует понимать только одно: в левой части, до пересечения мнимой кривой с реальной, электродвигатель работает с запасом по мощности, а в правой части перегружен и при длительной работе может выйти из строя.