Вентиляция промышленных помещений – это необходимость, которая позволяет сохранить здоровье работников и обеспечить бесперебойность работы цеха. Для очистки воздуха от различных примесей, металлической и деревянной стружки, пыли и грязи, чаще всего используются мощные вентиляционные установки «улитки ». Конструкция данных установок включает в себя несколько вентиляторов разной мощности, а потому «улитка» может справиться практически с любыми загрязнениями.
Название вытяжки «улитка» происходит от конструктивных особенностей и внешнего вида вентиляции. По своей форме она действительно напоминает скрученный улиточный панцирь. Принцип действия такой системы предельно прост. Он основан на центробежной силе, которую задает турбинное колесо. В результате в засасывающий патрубок поступают загрязненные воздушные массы, которые пройдя через систему очистки, возвращаются в помещение или выводятся наружу.
Вытяжки – улитки могут различаться по показателям рабочего давления. Каждый вид имеет свои рекомендации по использованию, а именно:
Вентиляторы низкого давления
— до 100 кг/м2. Данные конструкции могут использоваться как в бытовых, так и в промышленных помещениях. Они компактны и не требуют дополнительных трудозатрат при установке.
Вентиляторы среднего давления
– до 300 кг/м2. Для таких систем актуально промышленное использование. Они прекрасно справляются с различными примесями.
Вентиляторы высокого давления
– до 1200 кг/м2. Такие вентиляторы устанавливают на опасных производствах, в лабораториях и покрасочных цехах.
В зависимости от особенностей производства можно приобрести противопожарные, коррозийноустойчивые или даже взрывоустойчивые модели. Цена на такие изделия может быть значительно выше, но безопасность на производстве должна быть на первом месте.
Также «улитки» можно разделить на приточные и отводные. Совместив две улитки разного типа в одну систему, можно с легкостью создать приточно-вытяжную систему, которая будет не только удалять загрязненные воздушные массы, но и поставлять в помещение чистый воздух. Более того данная вытяжная система может использоваться и в качестве обогрева помещений в холодное время года.
Несмотря на прочность и надежность промышленных «улиток», существуют некоторые ограничения по их использованию. Итак, центробежные вентиляторы, в быту называющиеся «улитками», не рекомендуется устанавливать если:
Более того, рационально использовать вентиляцию «улитку» в больших помещениях, в быту такие приборы лучше ставить в шахтах вентиляции, куда поступает весь отработанных воздух из дома.
Чаще всего «улитку» для вентиляции используют все-таки в промышленных помещениях или в домашних столярных цехах, покрасочных камерах и т. д. Непосредственно в жилых помещениях такую вентиляцию устанавливать не целесообразно. Ведь «улитка» – это невзрачный на вид и достаточно габаритный прибор, который может испортить общий дизайн кухни. К тому же вентиляция данного типа достаточно шумная и при домашнем использовании может создать существенный дискомфорт.
Для бытового использования можно сделать вентиляцию своими руками. Конечно, такая конструкция будет отличаться от промышленной установки, но поможет значительно сэкономить деньги на покупке вентиляции. Стоит отметить, что качественная улитка средней мощности в специализированных магазинах стоит в районе 20 тыс. руб., а потому для многих остается актуальным вопрос, как сделать вентиляцию своими руками
.
Конструкция корпуса самодельной улитки чаще всего включает в себя две части – зону для размещения двигателя и зону с продувными лопастями. Большинство запчастей придется приобретать в специализированных магазинах, но эти затраты будут значительно ниже, чем если покупать готовую вентиляцию. Итак, вам понадобятся:
Создание вентиляционного блока своими руками начинается с расчетов. Чтобы использование вентиляции улитка было эффективным нужно правильно рассчитать мощность и размер двигателя. При монтаже устройства особое внимание нужно уделить надежности креплений вентилятора и рабочего колеса. При сильных потоках воздуха эти составляющие могут разболтаться и соскочить, что неизменно приведет к порче вентиляции. Все детали, в том числе и корпус должны быть выполнены из огнеупорных материалов.
Схема вентиляционной «улитки»
Следует отметить, что самостоятельная сборка такой вытяжки может осуществляться только при наличии определенных знаний. Если вы не уверены, что собранный своими руками прибор является полностью безопасным, лучше посоветоваться с профессионалом, который сможет оценить правильность вашей сборки. Если же навыков сборки электрических конструкций у вас нет, лучше купить готовый прибор.
Вентиляторы улитки свое название получи по форме корпуса, которая напоминает панцирь этого моллюска. Сегодня этот вид оборудования применяется и в промышленности, и в жилищном строительстве в вентиляционных системах. Производители предлагают сегодня несколько моделей улиток для вентиляции. Но все они работают по одному и тому же принципу – центробежная сила, создаваемая вращением лопаток на роторе, захватывает воздух через входное отверстие виде улитки и выталкивает его через прямолинейное выходное отверстие, расположенное под 90° в другой плоскости к входному.
Вентиляторы улитки имеют двойственное обозначение (маркировку): ВР и ВЦ, то есть, радиальный и центробежный. Первое говорит о том, что лопатки рабочего органа оборудования расположены радиально относительно своего ротора. Второе – это обозначение физического принципа работы прибора, то есть, процесс забора и перемещения воздушных масс происходит за счет центробежной силы.
Именно центробежные вентиляторы в системах вентиляции показали себя с положительной стороны за счет высокой эффективности отвода воздуха.
Как уже было сказано, вентиляторы этой модификации работают на основе действия центробежной силы.
Так работают все центробежные модели, которые устанавливаются не только в системах вентиляции, но и дымоудаления. О последних надо сказать, что изготавливают их корпус из алюминиевого сплава или стали, покрытой жаростойкими материалами, а комплектуют взрывозащищенным электродвигателем.
Как уже было сказано, основная особенность конструкции – улитка. Необходимо обозначить и форму лопаток. В вентиляторах этой марки применяют три их разновидности:
Первая позиция – это небольшие вентиляторы с большой мощностью и производительностью. То есть, они могут создавать условия, при которых другие модели требуют наличия большого корпуса. При этом они работают с низким уровнем шума. Вторая позиция – это экономный вариант, который потребляет на 20% электроэнергии меньше, чем другие позиции. Такие вентиляторы легко переносят нагрузки.
Что касается исполнения, которое относится к электродвигателю, то здесь также три позиции:
И еще одна особенность – это места соединения вентилятора с воздуховодами вентиляционной системы. Входной патрубок имеет прямоугольную форму отверстия, выходной круглую.
Виды центробежных вентиляторов улиток – это три позиции, отличающиеся друг от друга мощностью. Этот параметр зависит от скорости вращения электродвигателя, а соответственно и ротора, а также от количества лопаток в конструкции устройства. Вот три вида:
Есть еще одно разделение вентиляторов улиток – по своему назначению. Это в первую очередь приборы общего назначения. Далее еще три позиции: взрывозащищенные, термостойкие и коррозионостойкие.
Во всех остальных случаях использовать улитки можно без ограничений. И еще один момент, регламентирующий условия их эксплуатации, это температурный режим, который нельзя нарушать: от -45С до +45С.
В принципе, по-модельного разделения улиток не существует. Есть определенные марки, которые выпускаются всеми производителями. И делятся они в основном по прямому назначению. К примеру, вентилятор ВРП, где буква «П» обозначает, что это пылевая модель, которую используют в системах вентиляции и аспирации, для удаления воздуха с большой концентрацией пыли. То есть, это специфичная модель, которую надо использовать именно по прямому назначению. Конечно, этот прибор легко справится и с обычным воздухом, но он дороже стандартных ВР или ВЦ, потому что в его конструкции используется толстый металл для изготовления корпуса и лопаток, отсюда и более высокая мощность электродвигателя.
То же самое касается вентиляторов марки ВР ДУ, то есть, для дымоудаления. Изготавливают их из более качественных материалов с установкой взрывозащищенного двигателя. Отсюда и высокая их цена. Что касается других позиций, то ВР разделяется на виды, о которых было уже сказано, и в каждой группе есть свои модели со своими техническими характеристиками.
Вопрос, поставленный названием этого раздела, можно отнести к категории риторических. То есть, в принципе, сделать улитку своими руками можно, если владеть навыками жестянщика или сварщика. Потому что собирать прибор придется из листового металла. А в зависимости от мощности и производительности устройства металл будет разной толщины.
Плюс ко всему самостоятельно сделать лопатки и качественно прикрепить их к ротору – сложно. Потому что ротор будет вращаться с огромной скоростью, и если балансировка конструкции нарушена, то вентилятор разнесет на части в первые 20 секунд работы. Да и правильно подобрать электродвигатель надо с учетом мощности и скорости вращения, плюс грамотно провести подсоединение его к ротору вентилятора. Так что не пытайтесь ничего делать своими руками – это опасно для вашей же жизни.
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:
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.
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.
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:
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 |
Комментариев:
После того как сеть воздуховодов спроектирована и просчитана, наступает время подобрать под эту систему вентиляционную установку для подачи и обработки воздуха. Сердцем вентиляционной системы является вентилятор, приводящий в движение воздушные массы и призванный обеспечить необходимый расход и давление в сети. В этом качестве часто выступает агрегат осевого типа. Чтобы необходимые параметры были выдержаны, вначале следует произвести расчет осевого вентилятора.
Осевой вентилятор используется в системах воздуховодов для перемещения больших масс воздуха.
Осевой вентилятор — это лопастная воздуходувная машина, которая передает механическую энергию вращения лопастей рабочего колеса воздушному потоку в виде потенциальной и кинетической энергии, а он затрачивает эту энергию на преодоление всех сопротивлений в системе. Осью рабочего колеса данного типа является ось электродвигателя, она располагается по центру воздушного потока, а плоскость вращения лопастей перпендикулярна ему. Агрегат перемещает воздух вдоль своей оси за счет лопаток, повернутых под углом к плоскости вращения. Крыльчатка и электродвигатель закреплены на одном валу и постоянно находятся внутри воздушного потока. Такая конструкция имеет свои недостатки:
Достоинства этих машин следующие:
Все вентиляторы классифицируются по типоразмерам, указывающим на диаметр рабочего колеса машины. Данную классификацию можно увидеть в Таблице 1.
Таблица 1
Вернуться к оглавлению
Расчет вентиляционного агрегата любого типа выполняется по индивидуальным аэродинамическим характеристикам, не является исключением и осевой вентилятор. Вот эти характеристики:
Производительность была определена ранее, когда выполнялся расчет самой вентиляционной системы. Вентилятор должен ее обеспечить, поэтому значение расхода воздуха остается неизменным для расчета. Если же температура воздушной среды в рабочей зоне отличается от температуры воздуха, проходящего через вентилятор, то производительность следует пересчитать по формуле:
L = Ln x (273 + t) / (273 + tr), где:
Вернуться к оглавлению
После того как необходимое количество воздуха окончательно определено, нужно выяснить мощность, необходимую для создания расчетного давления при этом расходе. Расчет мощности на валу рабочего колеса производится по формуле:
NB (кВт) = (L x p) / 3600 x 102ɳв x ɳп, здесь:
Значение установочной мощности электродвигателя отличается от мощности на валу, последняя учитывает только нагрузку в рабочем режиме. При пуске любого электродвигателя происходит скачок силы тока, следовательно, и мощности. Этот пусковой пик должен быть учтен при расчете, поэтому установочная мощность электродвигателя будет:
Ny = K NB, где K — коэффициент запаса на пусковой момент.
Значения коэффициентов запаса при различной мощности на валу отражены в Таблице 2.
Таблица 2
Если агрегат устанавливается в помещении, в котором температура воздуха может достигать по разным причинам +40° C, то параметр Ny следует увеличить на 10%, а при +50° C установочная мощность должна быть выше расчетной на 25%. Окончательно этот параметр электродвигателя принимают по каталогу завода-производителя, выбрав ближайшее большее значение к расчетному Ny с просчетом всех запасов. Как правило, воздуходувную машину устанавливают до теплообменника, который нагревает воздух для дальнейшей его подачи в помещения. Тогда электродвигатель будет запускаться и работать на холодном воздухе, что есть более экономично в плане расхода электроэнергии.
Воздуходувные машины разных типоразмеров могут быть укомплектованы электродвигателями различной мощности в зависимости от напора, который требуется получить. Каждая модель агрегата имеет свою аэродинамическую характеристику, которую завод-производитель отражает в своем каталоге в графическом виде. Коэффициент полезного действия — величина переменная для различных условий работы, окончательно ее можно будет выяснить по графической характеристике вентилятора, опираясь на величины производительности, расхода и установочной мощности, вычисленные ранее.
Основная задача расчета и подбора вентилятора — выполнить требования по перемещению необходимого количества воздуха с учетом сопротивления сети воздуховодов, при этом добиться максимального значения КПД агрегата.
