Расход вентилятора — это объём воздуха, который вентилятор перемещает за единицу времени; он указывается в кубических метрах в час. Расчёт выполняется по двум данным: сечению воздуховода и скорости воздуха в этом сечении.
Ошибка в расчёте расхода создаёт проблемы в обоих направлениях. Слишком маленький вентилятор оставляет аспирацию слабой, а слишком большой впустую расходует энергию и без необходимости нагружает линию.
Что такое расход вентилятора?
Расход вентилятора — это количество воздуха, которое вентилятор пропускает в рабочей точке. Это не максимальное значение из каталога, а реальная величина, которую вентилятор обеспечивает при сопротивлении подключённой к нему линии.
Это различие принципиально. Если в каталоге для вентилятора указано 25.000 кубических метров в час, это значение действительно при нулевом давлении; при подключении к воздуховоду и фильтру сопротивление растёт и расход падает. Реальный расход вентилятора определяется в точке пересечения характеристики вентилятора с кривой сопротивления сети. Один и тот же вентилятор на двух разных предприятиях может давать разный расход, потому что определяющим фактором является не сам вентилятор, а сопротивление линии, к которой он подключён.
Как выполняется расчёт расхода вентилятора?
Расчёт расхода вентилятора начинается с потребности предприятия, а не с вентилятора. Сначала определяется, сколько воздуха должна отсасывать линия, а затем под это значение подбирается подходящий вентилятор.
- Определите точки аспирации — составьте перечень размеров и количества всасывающих патрубков каждого станка
- Выберите скорость улавливания — определите необходимую скорость воздуха с учётом характера пыли
- Рассчитайте расход в точках — найдите значение для каждой точки, умножив сечение патрубка на скорость
- Примените одновременность — учтите долю точек, работающих одновременно
- Найдите общий расход — сложите значения по точкам
- Добавьте потерю давления — рассчитайте сопротивление воздуховодов, отводов и фильтра
- Выберите вентилятор — определите модель, обеспечивающую одновременно расход и давление
Если поменять этот порядок, ошибка неизбежна. Предприятия, у которых уже есть вентилятор, обычно пытаются рассчитать расход по вентилятору, то есть исходят из того, что может дать имеющийся вентилятор. Расчёт расхода по вентилятору имеет смысл только для проверки производительности; для новой установки правильный метод — начинать с линии.
Формула расчёта расхода вентилятора
Формула объёмного расхода основана на произведении площади сечения на скорость воздуха. Если требуется часовое значение, результат умножается на 3.600.
| Величина | Обозначение | Единица | Пример значения |
|---|---|---|---|
| Объёмный расход | Q | м³/ч | 21.600 |
| Площадь сечения | A | м² | 0,4 |
| Скорость воздуха | v | м/с | 15 |
| Плотность воздуха | ρ | кг/м³ | 1,2 |
| Статическое давление | Δp | Па | 2.500 |
Формула расчёта расхода записывается в виде Q = A × v × 3.600. Если в воздуховоде сечением 0,4 м² измерена скорость воздуха 15 м/с, расчёт имеет вид 0,4 × 15 × 3.600, и расход составляет 21.600 м³/ч. Для круглого воздуховода площадь сечения находится по диаметру: площадь воздуховода диаметром 400 миллиметров составляет 0,1256 м². При применении формулы скорость нужно измерять не в центре воздуховода, а как среднее по сечению, иначе результат окажется завышенным.
Связь между давлением вентилятора и расходом
При расчёте давления и расхода не следует забывать, что они изменяются в противоположных направлениях. Чем выше сопротивление линии, тем меньше расход, который пропускает тот же вентилятор.
Сопротивление сети растёт пропорционально квадрату расхода, то есть при желании удвоить расход потеря давления увеличится в четыре раза. С точки зрения частоты вращения вентилятора эта связь описывается законами подобия вентиляторов. Если частоту вращения увеличить с 1.500 до 1.800, отношение составит 1,2: расход вырастет в 1,2 раза, давление — в 1,44 раза, а потребная мощность — в 1,728 раза. Поэтому расчёт давления и расхода при изменении частоты вращения обязательно выполняется вместе с проверкой мощности.
Картриджный фильтр с импульсной очисткой- Циклоны / Циклонный фильтр-преосадитель
- Картриджный фильтр с импульсной очисткой
Расчёт расхода для разных типов вентиляторов
Формула одинакова для всех типов вентиляторов, меняется лишь то, какое значение давления принимается за основу. Тип вентилятора выбирается в зависимости от сопротивления линии.
Часть различий здесь связана с терминологией. Технически радиальный вентилятор является подтипом центробежной группы с прямыми лопатками, однако на рынке их ищут как отдельные изделия. С точки зрения расчёта разницы нет, она проявляется в том, какое значение КПД и какая потеря давления используются.
Расчёт расхода радиального вентилятора
Расчёт расхода радиального вентилятора выполняется по сопротивлению загрязнённого фильтра. Поскольку колесо с прямыми лопатками пропускает запылённый воздух, сопротивление линии со временем растёт, и если расчёт сделан по значению для чистого фильтра, через шесть месяцев вентилятора окажется недостаточно.
На линиях, транспортирующих пыль, в расчёт добавляются давление загрязнённого фильтра, запас на отложения пыли и потери в отводах. При выборе радиального вентилятора мощность находят, деля произведение расхода на давление на КПД вентилятора. После завершения расчёта расхода радиального вентилятора рабочая точка отмечается на его характеристике.
Расчёт расхода осевого вентилятора
Расчёт расхода осевого вентилятора строится по принципу высокого расхода и низкого давления. Поскольку воздух движется параллельно оси лопаток, эта группа перемещает большие объёмы с небольшими затратами энергии.
Если сеть воздуховодов короткая и сопротивления фильтра нет, расчёт расхода осевого вентилятора можно выполнять непосредственно по объёму. В системах с фильтром этот тип сам по себе недостаточен, так как при росте сопротивления его расход быстро падает. Основная область применения этой группы — дымоудаление и общеобменная вентиляция, а на линиях отсоса пыли переходят к центробежной группе.
Расчёт расхода центробежного вентилятора
Расчёт расхода центробежного вентилятора выполняется с разными значениями КПД в зависимости от формы лопаток. У лопаток, загнутых назад, КПД высокий, а при лопатках, загнутых вперёд, из того же корпуса можно получить больший расход.
Используемое в расчёте значение КПД напрямую влияет на результат. Если при расчёте расхода центробежного вентилятора КПД принять около 0,7, то для расхода 6 м³/с и давления 2.500 Па потребная мощность составит 21,4 киловатта. В группе вентиляторов улиток это значение меняется в зависимости от типа лопаток.
Расчёт расхода вентиляционного вентилятора
Расчёт расхода вентиляционного вентилятора выполняется по объёму помещения и кратности воздухообмена. Формула записывается в виде Q = V × n, где V — объём помещения, а n — кратность воздухообмена в час.
Если в цехе объёмом 2.000 кубических метров требуется 6 воздухообменов в час, расход составит 12.000 м³/ч. Кратность воздухообмена выбирается в зависимости от характера помещения; на участках сварки и окраски это значение выше. Помимо полученного расхода, отдельно планируется подача свежего воздуха.
Как рассчитать массовый расход вентилятора?
Массовый расход вентилятора находится умножением объёмного расхода на плотность воздуха. Формула записывается в виде ṁ = Q × ρ, а результат выражается в килограммах в час.
Поскольку плотность меняется с температурой, на линиях горячего газа этот расчёт становится обязательным. Плотность, равная 1,2 кг/м³ при 20 градусах Цельсия, при 200 градусах снижается до 0,75 кг/м³. Один и тот же объёмный расход 21.600 м³/ч при нормальных условиях переносит 25.920 кг/ч, а при 200 градусах — лишь 16.100 кг/ч, то есть потеря по массе составляет 38 процентов. Если пропустить расчёт массового расхода, вентилятор на горячей линии будет заполнять корпус, но не переместит необходимую массу.
Значения расхода и давления при выборе вентилятора
На стадии запроса предложения указываются два значения вместе: расход и статическое давление. Если указан только расход, правильно подобрать вентилятор невозможно, поскольку десятки вентиляторов с одинаковым расходом создают совершенно разное давление.
Каталожные значения приводятся для стандартных условий воздуха, поэтому для горячих сред или высокогорных предприятий вводится поправка. Важно, чтобы рабочая точка на характеристике вентилятора находилась вблизи максимума КПД: вентилятор, работающий в крайних зонах, и шумит, и потребляет больше энергии. Заполнив нашу форму запроса предложения данными о расходе и давлении Вашей линии, Вы вместе с нами определите подходящий тип вентилятора.
На что обратить внимание при расчёте расхода вентилятора
Факторы, искажающие расчёт, чаще всего связаны с упущенными позициями. Ниже перечислены моменты, которые на практике упускают чаще всего.
- Сопротивление загрязнённого фильтра — расчёт по значению для чистого фильтра оставляет вентилятор недостаточным
- Коэффициент одновременности — если не все точки работают одновременно, расход завышается
- Температурная поправка — в горячем газе плотность снижается, а вместе с ней и давление
- Влияние высоты над уровнем моря — с ростом высоты плотность воздуха и давление вентилятора падают
- Запас на утечки — оставляется запас на негерметичность воздуховодов и фланцев
- Отводы и сужения — местные потери добавляются к общему давлению
- Метод измерения — скорость следует принимать как среднюю по сечению
- Будущая производительность — если на линию будут добавляться станки, это учитывается с самого начала
Когда эти позиции учтены, результат приближается к реальности. Если расчёт расхода выполнен в кабинете и не проверен на объекте, расхождение всегда проявляется, поэтому при пусконаладке необходимо провести замер анемометром и зафиксировать значение. Первый замер одновременно становится эталонным: в последующие годы, когда расход снизится, будет запись для сравнения.
