Вентиляторы. Турбовентиляторы. Расчет и подбор вентиляторов

Задача №1. Расчет вентилятора

Условия:

В наличие есть вентилятор, развивающий давление P_max не более 70 Па, который используется для вентиляции помещения. Забор воздуха из помещения осуществляется по трубопроводу постоянного диаметра, для которого можно принять, что его сопротивление возрастает на 7 Па на каждый метр. Вентилятор был подсоединен к всасывающему и нагнетающему трубопроводам неизвестной длины, после чего замеры показали, что во входе в вентилятор возникает разряжение P_вв, равное -32 Па, на выходе из вентилятора – избыточное давление P_нв, равное 24 Па. Замеренная скорость воздуха ω в трубопроводе оказалась равной 3 м/с. При расчетах плотность воздуха ρ принять равной 1,2 кг/м³.

Задача:

Необходимо рассчитать, на какую максимальную длину может быть увеличен нагнетательный трубопровод.

Решение:

Рассмотрим формулу расчета давления вентилятора:

P = (P_нв+(ω_н²∙ρ)/2) – (P_вв+(ω_в²∙ρ)/2)

где ω_в и ω_н – скорости воздуха во всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Поскольку диаметр трубопровода не меняется, то ω_в = ω_н, отчего формулу можно представить в следующем виде:

P = P_нв – P_вв = 24 – (-32) = 56 Па

Отсюда следует, что имеющийся в наличии вентилятор при данных условиях работы имеет запас давления в 70-56 = 14 Па.

Увеличение длины нагнетательного трубопровода будет приводить к возрастанию сопротивления в нем, что повлечет за собой увеличение значения напора вентилятора. Следовательно, можно рассчитать, до каких пор можно увеличивать сопротивление нагнетающего трубопровода, пока вентилятор не достигнет своего предела по создаваемому напору:

14/7 = 2 м

Получим, что нагнетательный трубопровод может быть удлинен не более чем на 2 метра.

Задача №2 Расчет производительности и давления вентилятора

Условия:

Из помещения с атмосферным давлением P₁ = 0,1 мПа через трубопровод постоянного диаметра d = 500 мм откачивается воздух и выбрасывается в атмосферу P2 = 0,1 мПа. Вентилятор работает с расходом Q = 2000 м³/час, потребляя при этом N = 1,1 кВт, а скорость вращения его вала n составляет 1000 об/мин. Замеры показали, что падение давления во всасывающем трубопроводе составляет P_пв = 60 Па, а в нагнетательном – P_пн = 80 Па. При расчетах плотность воздуха ρ принять равной 1,2 кг/м³.

Задача:

Рассчитать создаваемое вентилятором давление, а также вычислить, как изменится производительность вентилятора, если увеличить скорость вращения вала до n_н = 1200 об/мин и как при этом изменится мощность.

Решение:

Площадь поперечного сечения трубы равно:

F = (π∙d²) / 4 = (3,14∙0,5²) / 4 = 0,2 м²

Чтобы рассчитать давление вентилятора, предварительно необходимо найти скорость воздуха в трубопроводе, которая будет равна как для нагнетательной, так и для всасывающей части вследствие равенства их диаметров. Скорость воздуха можно найти из уравнения расхода:

Q = F∙ω

откуда:

ω = Q / F = 2000 / (3600∙0,2) = 2,8 м/с

После нахождения скорости становится возможным определение давления вентилятора:

P = (P₂-P₁) + (P_пв+P_пн) + (ω²∙ρ)/2 = (10⁵-10⁵) + (60+80) + (2,8²∙1,2)/2 = 145 Па

Расход при увеличенном числе оборотов можно вычислить из следующего соотношения:

Q_н/Q = n_н/n

откуда:

Q_н = Q∙n_н/n = 2000∙1200/1000 = 2400 м³/час

Для нахождения мощности при новом числе оборотов воспользуется другим соотношением:

N_н/N = (n_н/n)³

откуда:

N_н = N∙(n_н/n)³ = 1,1∙(1200/1000)³ = 1,9 кВт

В итоге получим, что давление вентилятора составляет 145 Па, при увеличении числа оборотов до 1200 в минуту расход возрастет до 2400 м³/час, а мощность – до 1,9 кВт.

Задача №3. Расчет КПД вентилятора

Условия:

Из помещения через всасывающий трубопровод диаметром d_в = 200 мм с помощью вентилятора откачивается воздух, выбрасываемый в атмосферу через нагнетательный трубопровод диаметром d

н = 240 мм. В наличии имеются лишь показания, снятые с датчиков, установленных непосредственно на вентиляторе. Вакуумметр на входе в вентилятор показывает разрежение P_вв = 200 Па, а манометр на выходе вентилятора показывает избыточное давление P_нв = 320 Па. Расходометр откачиваемого воздуха показывает значение Q = 500 м³/час. Потребляемая вентилятором мощность N составляет 0,08 кВт, а скорость вращения его вала n равна 1000 об/мин. При расчетах плотность воздуха ρ принять равной 1,2 кг/м³.

Задача:

Необходимо рассчитать КПД вентилятора и создаваемое им давление.

Решение:

Предварительно найдем скорости движения воздуха во всасывательном и нагнетательном трубопроводах. Выразим и найдем величину скорости ω из уравнения для объемного расхода:

Q = f∙ω

где f = (π∙d²)/4 – площадь поперечного сечения трубопровода. Отсюда получим:

ω = Q/f = (Q∙4)/(π∙d²)

ω_в = Q/f = (Q∙4)/(π∙d_в²) = (500∙4)/(3600∙3,14∙0,2²) = 4,4 м/с

ω_н = Q/f = (Q∙4)/(π∙d_н²) = (500∙4)/(3600∙3,14∙0,24²) = 3,1 м/с

Зная скорости воздуха в нагнетательном и всасывающем трубопроводах, а также давления на входе и выходе вентилятора, становится возможным нахождение давления вентилятора P по следующей формуле:

P = (P_нв+(ω_н²∙ρ)/2) – (P_вв+(ω_в²∙ρ)/2) = (320+(3,1²∙1,2)/2) – (-200+(4,4²∙1,2)/2) = 514 Па

Выразим из формулы мощности и найдем величину КПД вентилятора η:

N = (Q∙P)/(1000∙η)

η = (Q∙P)/(1000∙N) = (500∙514)/(3600∙1000∙0.08) = 0,9

Получим, что вентилятор имеет КПД 0,9 и напор 514 Па.

Задача №4. Расчет давления вентилятора

Условия:

Имеется емкость для хранения азота при избыточном давлении P₁ в 540 Па. Газ подается в аппарат под избыточным давлением P₂ в 1000 Па при помощи вентилятора, соединенного с емкостью для хранения с помощью всасывающего трубопровода, и с аппаратом с помощью нагнетательного трубопровода, при этом потери давления в них составляют P_пв = 120 Па и P_пн = 270 Па соответственно. В нагнетательном трубопроводе поток газа развивает скорость ω равную 10 м/с. При расчетах плотность азота принять ρ равной 1,17 кг/м³.

Задача:

Необходимо рассчитать создаваемое вентилятором давление.

Решение:

Перепад давлений в точках всасывания и нагнетания ΔP будет составлять:

∆P = P₂-P₁ = 1000-540 = 460 Па

Общие потери P_поб во всасывающем и нагнетающем трубопроводе будут равны:

P_поб = P_пв+P

пн = 120+270 = 390 Па

Скоростное давление P_c может быть найдено по следующей формуле:

P_с = (ω²∙ρ)/2 = (10²∙1,17)/2 = 59 Па

Зная найденные выше величины можно рассчитать создаваемое вентилятором давление P по следующей формуле:

P = ∆P + P_поб + P_c = 460 + 390 + 59 = 909 Па

Давление вентилятора составляет 909 Па

Расчёт вентиляции

Расчёт вентиляции

Основные параметы вентиляторов:

 

• Производительность – сколько воздуха перекачивается за определённое время. Измеряется в CFM (кубических футов в минуту) или м³/час (1CFM = 1.7м³/час)
• Уровень шума – Измеряется в децибелах (дБ / dB)
• Диаметр
• Скорость вращения
• Мощность

 

---

 

ВАЖНО:

 

• Для создания наиболее эффективной, тихой вентиляции и охлаждения бокса необходимо организовать кратчайший и беспрепятственный воздушный поток от пола до потолка, равномерно проходящий по всей площади бокса, в объёме, достаточном для охлаждения лампы.

 

• Вентилятор должен обновлять воздух в боксе каждые 3–5 минут. Узнать объем бокса можно умножив его Длину на Ширину на Высоту.

 

• Горячий воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз (физика). Наиболее эффективно оборудовать отток воздуха как можно выше, а приток как можно ниже.

 

• При активном оттоке и притоке нужны равные по производительности вентиляторы на вдув/выдув. При активном оттоке и пассивном притоке отверстие для притока должно быть больше, чем для оттока.

 

• Не забывайте делать поправку на t в комнате зимой и летом, если она у вас «гуляет». Я на этом первый раз подставился. Бокс делал зимой и с t все было ОК. Наступило лето, t в комнате поднялась на 5 градусов, в боксе соответственно тоже поднялась.

 

• Канальные вентиляторы самые эффективные для оттока/притока воздуха.

 

• Компьютерные вентиляторы имеют небольшие размеры, используются для оттока/притока воздуха в мини-боксах, и для обдува растений в первые недели жизни.

 

• Бытовые вентиляторы используются для общей циркуляции воздуха. Раскачивание вентилятора из стороны в сторону не даёт застояться воздуху и положительно сказывается на развивающихся растениях – стебли становятся прочнее от раскачивания.

---

 

БЕЗОПАСНОСТЬ:

 

• Если вентиляция отключается по таймеру вместе с освещением, учтите что мощная лампа сильно разогревается во время работы и будет остывать уже без вентиляции, что может вызвать раскол стекла в светильнике или ожог макушек растений.

 

• Необходим вентилятор обдувающий макушки растений, если они расположены близко к лампе.

 

• Компьютерные вентиляторы подключаются через блок питания на 12в, при подключении напрямую к сети 220в компьютерный вентилятор сгорит.

---

 

Расчет вытяжного вентилятора довольно прост: нужно вычислить объем комнаты (длина х ширина х высота). Например, комната 3×4 метра, высота потолка 3 метра; соответственно объем составит 3 х 4 х 3= 36 кубических метров. Воздух следует обновлять каждые 5 минут. Получается, что за 1 час воздух обновляется двенадцатикратно (60 мин. +5 мин. =12). Таким образом, теоретически вентилятор должен номинально вырабатывать 432 кубометра в час (12 х 36 кубометров). Но это только теоретически, поскольку в реальной жизни слишком много факторов, готовых подпортить этот красивый расчет. Если вы применяете фильтр из активированного угля (как многие), то тем самым производительность вентилятора будет ограничена.

Если нужна труба для вывода воздуха наружу, то каждое её колено будет отбирать у вентилятора мощность. Если воздухозаборник мал, свежий воздух не сможет поступать достаточно быстро; сопротивление тоже уменьшит производительность. Если ко всему этому добавить ещё износ и отложение пыли, то в итоге вентилятор окажется не столь эффективен, как указано в его номинальной мощности. Приложите все усилия, чтобы учесть эти факторы; скорее пусть вентилятор будет немного мощным, чем слабым. К вашей расчетной величине добавьте

еще 25%.

Вентиляторы систем охлажденияТеоретический расчет величины воздушного потока и потребляемой мощности вентиляторов

О проблемах работы систем охлаждения наш журнал уже писал в статье «Антифриз». Мы продолжаем эту тему и рассмотрим проблемы расчета величины воздушного потока и потребляемой мощности вентиляторов систем охлаждения.

Немного теории

Все вентиляторы систем охлаждения мобильных машин относятся к классу «осевых», или «пропеллерных», т. е. вентиляторов, нагнетающих поток по направлению оси вращения лопастей. Этим они отличаются от «центробежных», которые изменяют направление потока на 90° и направляют его перпендикулярно оси вращения лопастей.

Теплообмен в радиаторах систем охлаждения

В основе расчетов систем охлаждения лежит формула теплопередачи

ΔQ=mCΔT,

где ΔQ – количество тепла, передаваемое телу;
m – масса тела;
ΔT – разница температур;
C – удельная теплоемкость.

Из приведенной формулы можно сделать важные выводы. Если ΔQ и С – величины постоянные, то чем больше ΔT , тем меньше m. И еще: количество тепла ΔQ, которое может быть передано от одного тела другому, прямо пропорционально разнице температур этих двух тел ΔT. Относительно теплообмена в радиаторе системы охлаждения это означает: чем больше разница температур охлаждающей жидкости и окружающего воздуха ΔT (T_ж–T_в), тем меньший поток воздуха F, кг/с, требуется для охлаждения. Эта зависимость представлена на рис. 1. Из графика видно: когда температура окружающего воздуха приближается к температуре охлаждающей жидкости, т. е. ΔT уменьшается почти до нуля, требуемый поток воздуха стремительно увеличивается.

Этот и приведенные ниже графики построены на основе реальных испытаний.

Энергия, необходимая для создания воздушного потока заданной величины

Теперь рассмотрим зависимость энергопотребления привода вентилятора от величины воздушного потока и его скорости.

Как известно из классической механики, количество энергии, необходимой для приведения тела в движение, пропорционально скорости тела в квадрате:

E=mv²·0,5,

где E – энергия;
m – масса;
v – скорость.

Применительно к системе охлаждения из этого уравнения следует: чтобы увеличить поток воздуха, проходящий через радиатор, необходимо увеличить скорость потока, если эффективная площадь радиатора остается неизменной.

Отношение величины воздушного потока и энергии, необходимой для создания этого потока, выражается «законом вентилятора»:

Е₂=Е₁(F₂/F1)³,

где Е₁ – энергия, затрачиваемая для создания существующего воздушного потока;
Е₂ – энергия, необходимая для создания будущего воздушного потока;
F₁ – величина существующего воздушного потока;
F₂ – величина необходимого воздушного потока.

Из этого уравнения можно сделать важный вывод: энергия, необходимая для увеличения воздушного потока, пропорциональна отношению новой и старой величин потока в третьей степени. То есть, чтобы увеличить поток воздуха через радиатор в 2 раза, надо увеличить количество энергии в 8 раз (даже без учета возрастания аэродинамического сопротивления радиатора).

На рис. 2 изображена относительная зависимость между мощностью, потребляемой вентилятором, и величиной воздушного потока.

Принципы разработки систем охлаждения

Проектирование системы охлаждения обычно начинают с выбора максимальной рабочей температуры, т. е. максимальной температуры окружающего воздуха, при которой система охлаждения способна поддерживать температуру охлаждающей жидкости двигателя на заданном уровне.

После выбора максимальной рабочей температуры можно определить расчетный перепад температур ΔT в системе и величину необходимого воздушного потока. Чем выше выбранная максимальная рабочая температура, тем больше величина необходимого воздушного потока.

Проще говоря, если мы рассчитываем систему охлаждения для работы в средней полосе, взяв за максимум температуру окружающего воздуха +35 °С, нам потребуется менее мощный вентилятор, чем в случае, когда система охлаждения будет рассчитана на работу при +50 °С.

Для создания оптимальной по характеристикам системы охлаждения следует учитывать факторы, перечисленные далее.

Как правильно выбрать максимальную рабочую температуру

Если выбрать слишком низкую максимальную рабочую температуру, машина будет перегреваться при высоких температурах окружающего воздуха, но если выбрать чрезмерно высокую, заложив в конструкцию системы охлаждения слишком большой запас производительности, система будет потреблять слишком большую мощность, а это приведет к перерасходу топлива и ухудшению экономичности машины. Поэтому очень важно выбрать оптимальное значение максимальной рабочей температуры.

На рис. 3 представлена зависимость величины воздушного потока от температуры окружающего воздуха для теплообменника типа «воздух–воздух». В испытанной системе охлаждения использовался вентилятор Ø 864 мм, максимальная рабочая температура равнялась 43 °С.

На рис. 4 представлена зависимость мощности, потребляемой вентилятором, от температуры окружающего воздуха: мощность быстро падает с понижением температуры. Если температура окружающего воздуха опускается всего на 17 °С ниже максимальной рабочей температуры системы охлаждения, потребляемая мощность уменьшается более чем на 50%.

Свести к минимуму нагрузку на систему охлаждения

Следует выявить и исключить все паразитные нагрузки на двигатель, которые увеличивают его теплоотдачу и нагрузку на систему охлаждения. Такие паразитные нагрузки обычно появляются из-за нерациональных конструкторских решений.

Например, гидромуфта привода вентилятора обычно имеет к. п.д. 75–85%. Это означает, что 15–25% подводимой к ней мощности превращается в тепло, от которого нагревается гидравлическое масло. Это тепло должно быть отведено через систему охлаждения самим вентилятором. Гидропривод вентилятора на максимально напряженном режиме работы обычно создает 5–7% общей тепловой энергии, которая отводится системой охлаждения. За счет этого на максимальном режиме работы мощность, необходимая для привода вентилятора, увеличивается на 16–22%, чтобы дополнительно отвести тепло, созданное самим приводом, плюс потери 15–25% за счет не 100%-ного к.п.д. В результате «набегает» лишней потребляемой мощности на привод вентилятора до 31–47% на максимальном режиме.

Сравним: ременный привод вентилятора обычно имеет к.п.д. 93–98% и не увеличивает нагрузку на систему охлаждения.

Выбор диаметра вентилятора

Увеличивая диаметр крыльчатки вентилятора, можно увеличить площадь сечения воздушного потока, за счет чего можно уменьшить его скорость. Поскольку площадь круга изменяется пропорционально величине диаметра в квадрате, скорость воздушного потока изменяется пропорционально квадрату диаметра вентилятора.

Как установлено ранее, потребляемая вентилятором мощность изменяется пропорционально квадрату скорости воздушного потока. Таким образом, мощность, потребляемая вентилятором, изменяется обратно пропорционально изменению диаметра в четвертой степени:

Е₂=Е₁(Ø₁/Ø₂)⁴,

где Е₁– мощность, потребляемая существующим вентилятором;
Е₂ – мощность, потребляемая новым вентилятором;
Ø₁ – диаметр существующего вентилятора;
Ø₂ – диаметр нового вентилятора.

Из уравнения видно, что при увеличении диаметра вентилятора на 10% (и соответственно площади радиатора) потребляемая вентилятором мощность снижается на 32% при сохранении прежней величины воздушного потока. Поэтому выгодно использовать радиатор и вентилятор наибольшего размера, которые можно разместить в подкапотном пространстве машины.

Системы с регулируемой величиной воздушного потока

Оптимальное решение. Системы охлаждения с регулируемой величиной воздушного потока позволяют обеспечивать высокую максимальную рабочую температуру без чрезмерных паразитных затрат мощности. Два наиболее распространенных способа регулировки величины воздушного потока – изменение частоты вращения или угла поворота лопастей вентилятора. Следует заметить, что уменьшение частоты вращения вентилятора выгодно не только с точки зрения экономии мощности, но и для снижения шума работы.

Вентиляторы охлаждения с поворачивающимися лопастями (изменяемым шагом) позволяют регулировать воздушный поток. Использование таких вентиляторов дает возможность разработчикам систем охлаждения обеспечить требования при экстремально высоких температурах окружающего воздуха и в то же время свести к минимуму потребление мощности на привод.

На рис. 5 представлена зависимость величины воздушного потока, проходящего через радиатор, от статического давления: при увеличении статического давления воздушный поток уменьшается. Чем больше воздуха будет проходить через радиатор, тем большее давление потребуется создать. На графике видно, как изменяется величина воздушного потока при изменении угла поворота лопастей (кривые сдвигаются на графике).

Испытания показали, что даже при относительно теплой погоде (+27 °С) использование вентилятора с поворачивающимися лопастями позволило снизить потребляемую мощность до 50%.

Расчет вентиляции для Гроубокса

Вентиляция для Гроубокса жизненно необходима по нескольким причинам:

• Считается что идеальная температура для растений 22-28  С
• Рекомендуется обновлять воздух в гроубоксе каждые 5 минут. Растениям жизненно важен CO2
• Воздухопрогонка предотвращает возникновение плесени, болезней и пересыхания плодов
• Вентиляция избавит от неприятных запахов в гроубоксе

Гроубокс без вентиляции может привести к следующим проблемам

• Высокая температура
• Застаивание воздуха
• Возникновение плесени
• Неприятный запах

Схемы применения вентиляции в Гроубоксе

В гроубоксе можно применить одноконтурную и двухконтурную схемы вентиляции.

 Давайте рассмотрим как на практике использовать схемы вентиляции в гроубоксе:

Пассивный приток и пассивная вытяжка

В гроубоксе обязательно должны быть технические отверстия внизу и наверху. Данный способ подходит если применять светодиодное освещение для растений. При использовании других ламп (например ДНаТ), столкнетесь с повышенной температурой.

Пассивный приток и активная вытяжка

Самая популярная схема вентиляции для гроубокса. Если нет трудностей притоком свежего воздуха, смело выбирайте данную схему, главное позаботиться о отверстии в нижней части гроубокса.

Активный приток и активная вытяжка

Здесь используется два вентилятора:
1) активный приток холодного воздуха
2) активный отвод горячего воздуха.
Данная схема вентиляции подойдет тем у кого есть проблемы с притоком свежего воздуха. Так же походит тем кто хочет автоматически поддерживает воздухообмен и температуру в гроубоксе.

Подбираем вентилятора для гроубокса

Характеристики вентилятора (которые необходимо учитывать) – это мощность, производительность, уровень шума, диаметр посадочного фланца.

Главное при выборе вентилятора для гроубокса это его производительность (м3/час). Обращайте внимание на  производительность, а не на мощность. Так как мощность вентилятора не дает нам понять сколько он сможет гонять воздуха. А именно это нам и нужно знать.

Для того что бы понять, подходит ли выбранный вентилятор в ваш гроубокс или нет, нужно знать обьем гроубокса.

Объема воздуха в гроубоксе насчитывается по формуле:

V(м3) гроубокса = (длина × высота × ширина).

Производительности вентилятора для гроубокса насчитывается по формуле:

2 × (V гроубокса) × 60 = Р м3 /час

Получаем производительность вентилятора, подходящего для вашего гроубокса.

Пример расчета производительности вентилятора:Гроубокс с размерами: длина 100 см, ширина 100 см, высота 200 см.

Считаем: 2(1×1×2)×60=240 м3/час.
Получается, вам подходит вентилятор с мощностью 240 м3/час.

Уровень шума вентилятора

Шум вентилятора так же важная характеристика при выборе вентилятора в гроубокс.

Если вы не хотите лишнего шума рекомендуем выбирать бесшумные канальные вентиляторы. Самые тихие вентиляторы это Soler Palau Silent. Уровень шума от 20 Дб.

Вентилятор используется вместе с угольным фильтром

Если мешает неприятный запах в гроубоксе – нужно ставить вентилятор в связке с  угольным фильтром.

Режим работы вентиляции в гроубоксе

Вентиляция необходима как днем так и ночью, так как воздух нужно обновлять каждые 5 минут. Ночь для растений такая же важная стадия как и день. Днем вентиляция решает проблему с отводом горячего воздуха и воздухообмена. Ночью вентиляция еще больше необходима, так как без проветривания ночью будет повышенная влажность что чревато плесенью, так же лишняя влажность усиливает запах у пахучих растений. 

Рекомендация:

• В идеале ночью должна стоять температура +18 C.

• При помощи правильно настроенной вентиляции можно добиться идеальной ночи. В помощь вам 2х скоростные вентиляторы и регулятор скорости и температуры.

  

Вернуться к списку публикаций

Проектирование системы вентиляции – расчет производительности, выбор вентилятора

Чтобы обеспечить качественное вентилирование дома, мало лишь выбрать любую понравившуюся систему вентиляции – необходимо выяснить, какой объем воздуха будет выводиться из помещений, и сколько свежего воздуха надо поставлять с улицы.

Говоря иначе, необходимо проектирование системы вентиляции, целью которого является узнать оптимальный воздухообмен дома, и уже исходя из этих данных подобрать систему вентиляции: вентиляторы определенной мощности, каналы и т.д.

Содержание

1. Определение производительности по воздуху
2. Выбор вентилятора и калорифера
3. Рабочее давление, скорость потока воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума

 

Расчет вентиляции – это ответственная и сложная работа проектировщиков, выполнение которой требует высокой квалификации.  

 

 

Проектируя системы вентиляции, необходимо найти оптимальное соотношение между мощностью вентилятора, уровнем шума и диаметром воздуховодов.

 

При выборе оборудования для системы вентиляции необходимо рассчитать следующие параметры:

 

• Производительность по воздуху;

• Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;

• Мощность калорифера;

• Рабочее давление, создаваемое вентилятором;

• Допустимый уровень шума.

 

Ниже приводится упрощенная методика подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в бытовых условиях.

 

Определение производительности по воздуху

 

Производительность по воздуху, измеряемая в кубометрах в час, показывает величину воздухообмена, который должен быть обеспечен в помещении.

 Определяется данная величина от кратности воздухообмена, то есть от того, сколько раз в час происходит полная замена воздуха.

Зависит кратность воздухообмена от назначения помещения, его размеров, наличия в нем людей и различного производственного оборудования.

Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией, в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его площадь.

 

Определение производительности по воздуху

Производительность будущей вентиляционной системы по воздуху можно (и нужно) определять двумя способами.

 

1. По кратности воздухообмена:

L = n * S * H

где

n – кратность воздухообмена в соответствии с требованиями ГОСТ и СНиП;

S – площадь помещения, м.кв.;

H – высота потолочного перекрытия, м.

Так, например, для жилого помещения объемом 200 м3 зачастую достаточно однократного обмена воздуха, а для производственного цеха такого же объема воздух должен заменяться 2-3 раза в час.

 

2. По количеству людей:

L = N * Lнорм

где

N – предполагаемое количество находящихся в помещении людей;

Lнорм — часовой расход воздуха из расчета на одного человека, м3/ч.

Lнорм регламентируется Строительными Нормами и Правилами. Для людей, находящихся в состоянии покоя (жилые квартиры и дома), Lнорм соответствует 20 м3/ч; для работников офиса Lнорм=40 м3/ч, а для работников физического труда Lнорм=60 м3/ч.

 

Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков 3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует 300 кубометров в час.

 

Так, для большинства жилых помещений, достаточно однократного воздухообмена, для офисных помещений требуется 2-3 кратный воздухообмен.

Если это офисное помещение 100 кв.м. и в нем работает 50 человек (допустим операционный зал), то для обеспечения вентиляции необходима подача около 3000 м3/ч.

 

Расчет воздуховодов вентиляции производят на основании большего значения, полученного по одной из выше приведенных формул.

 

 

Рассчитав необходимый воздухообмен, выбираем вентилятор или приточную установку соответствующей производительности.

 

При этом необходимо учитывать, что из-за сопротивления воздухопроводной сети происходит падение производительности вентилятора.

Зависимость производительности от полного давления можно найти по вентиляционным характеристикам, которые приводятся в технических характеристиках оборудования.

 

 

участок воздуховода длиной 15 метров с одной вентиляционной решеткой создает падение давления около 100 Па.

 

 

Типичные значения производительности систем вентиляции:

Для квартир — от 100 до 600 м3/ч;

Для коттеджей — от 1000 до 3000 м3/ч;

Для офисов — от 1000 до 20000 м3/ч.

 

 

 

Выбор вентилятора и калорифера

 

Скорость воздуха

 

Важным параметром для расчета вентиляции является допустимая скорость воздушного потока.

Для комфортного регулирования воздухообмена от скорости воздуха зависит площадь поперечного сечения воздуховодов.

 

Согласно справочной литературе при проектировании воздуховодов систем вентиляции руководствуются следующими значениями скорости воздушного потока:

– жилые и общественные помещения – 1,5…5 м/сек;

– производственные площади – до 12 м/сек.

Зная кратность воздухообмена и максимально допустимую скорость воздушного потока, можно определить площадь поперечного сечения воздуховодов.

 

Выбор воздуховодов

 

После определения сечения воздуховодной магистрали приступают к выбору воздуховодов по геометрическим параметрам. Форма воздуховодов в поперечном сечении может быть круглой или прямоугольной (реже овальной или квадратной). По площади воздуховода и форме сечения выбирают типоразмер вентиляционного канала.

 

В прямоугольных воздуховодах, для уменьшения потерь давления и снижению шума, соотношение сторон должно не превышать значение три к одному (3:1). При выборе сечения воздуховодов нужно руководствоваться тем, что скорость в магистральном воздуховоде должна быть до 5 м/с, а в ответвлениях до 3 м/с. Рассчитать размеры сечения воздуховода можно определяются по диаграмме приведенной ниже.

                          Диаграмма зависимости сечения воздуховодов от скорости и расхода воздуха

На диаграмме горизонтальные линии отображают значение расхода воздуха, а вертикальные линии – скорость.

Косые линии соответствуют размерам воздуховодов.

Подбираем сечение ответвлений магистрального воздуховода (которые заходят непосредственно в каждую комнату) и самого магистрального воздуховода для подачи воздуха расходом L=360 м3/час. 

Если воздуховод с естественной вытяжкой воздуха, то нормируемая скорость движения воздуха в нем не должна превышать 1м/час. Если же воздуховод с постоянно работающей механической вытяжкой воздуха, то скорость движения воздуха в нем выше и не должна превышать 3 м/с (для ответвлений) и 5 м/с для магистрального воздуховода.

Подбираем сечение воздуховода при постоянно работающей механической вытяжке воздуха.

Слева и справа на диаграмме обозначены расходы, выбираем наш (360 м3/час).

Далее, движемся по горизонтали до пересечения с вертикальной линией соответствующей значению 5 м/с (для максимального воздуховода).

Теперь, по линии скорости опускаемся вниз до пересечения с ближайшей линией сечения.

Получили, что сечение нужного нам магистрального воздуховода 100х200 мм или Ø150 мм.

Для подбора сечения ответвления движемся от о расхода 360 м3/час по прямой до пересечения со скоростью 3 м3/час.

Получаем сечение ответвления 160х200 мм или Ø 200 мм.

Эти диаметры будут достаточными при установке только одного вытяжного канала, например на кухне.

Если же в доме будет установлено 3 вытяжных вентканала, например в кухне, санузле и ванной комнате (помещения с самым загрязненным воздухом), то суммарный расход воздуха, который нужно отвести мы делим на количество вытяжных каналов, т. е. на 3. И уже на эту цифру подбираем сечение воздуховодов.
 

 

 

Выбор вентилятора

 

После расчета требуемого воздухообмена можно выбрать вентилятор соответствующей производительности. При этом необходимо оставлять запас по мощности, так как система воздуховодов оказывает определенной сопротивление воздушным потокам

 

При выборе вентилятора для канальной системы вентиляции следует учитывать, что сеть воздуховодов в любом случае будет иметь потери давления по следующим причинам:

– разгерметизация в местах стыков отдельных элементов воздуховода между собой и с канальным оборудованием;

– местные аэродинамические сопротивления (фильтры, рекуператоры, разветвления и пр. ).

 

Чем длиннее и разветвленней вентиляционная магистраль, тем большими будут потери, соответственно, вентилятор нужно выбирать мощнее.

Однако слишком мощный вентилятор приведет к неоправданным эксплуатационным затратам, в частности к повышенному расходу электроэнергии.

От правильного выбора вентилятора будет зависеть эффективность работы всей системы канальной вентиляции.

Ориентировочно для вентиляционных сетей средней протяженности можно выбрать такой вентилятор, чтобы он с требуемой производительностью по воздуху справлялся на 90% своей мощности. Остальные 10% оставляются «про запас» — на будущую разгерметизацию и ухудшение аэродинамики за счет загрязнения воздуховодов.

 

 

Есть еще один момент, который желательно учитывать при выборе вентилятора.

Вентилятор является основным источником шума и вибраций в вентиляционной сети.

Чем больше диаметр лопастей, тем выше их линейная скорость (на крайних точках лопаток при одной и той же частоте вращения рабочего колеса).

Другими словами, чем меньше диаметр рабочего колеса вентилятора, тем меньше вибраций и шума он будет создавать.

 

Остальное канальное оборудование выбирается по своим характеристикам в зависимости от назначения и условий эксплуатации системы вентиляции.

 

Для квартир обычно выбираются вентиляторы производительностью не более 500 м3/ч, а для производственных цехов и крупных офисных помещения эта величина может доходить 10000 м3/ч.

 

 

После выбора вентилятора необходимо определиться с типом и мощность калорифера.

 

Мощность калорифера

 

Предназначен он для подогрева поступающего в вентиляционную систему наружного воздуха в зимний период.

Как правило, нагрев такого воздуха осуществляется до +16-18°С. В зависимости от способа нагрева воздуха, различают водяные и электрические калориферы. 

Водяные, в которых нагрев воздуха осуществляется за счет системы отопления здания, используются в основном в том случае, когда электрические по тем или иным причинам использовать невозможно.

 

Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности, требуемой температурой воздуха на выходе системы и минимальной температурой наружного воздуха.

Два последних параметра определяются СНиП.

 

При этом приточная система желательно должна иметь регулятор производительности для уменьшения скорости вентилятора в холодное время года, дабы не платить большие счета за электричество (если стоит электрический калорифер, возможно обустройство водяного калорифера).

При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения:

Возможность использования однофазного (220 В) или трехфазного (380 В) напряжения питания. При мощности калорифера свыше 5 кВт необходимо 3-х фазное подключение, но в любом случае 3-х фазное питание предпочтительней, так как рабочий ток в этом случае меньше.

 

Максимально допустимый ток потребления. Ток, потребляемый калорифером, можно найти по формуле:

I = P / U, где

I — максимальный потребляемый ток, А;

Р — мощность калорифера, Вт;

U — напряжение питание:

220 В — для однофазного питания;

660 В (3 × 220В) — для трехфазного питания.

 

В случае если допустимая нагрузка электрической сети меньше чем требуемая, можно установить калорифер меньшей мощности. Температуру, на которую калорифер сможет нагреть приточный воздух, можно рассчитать по формуле:

ΔT = 2,98 * P / L, где

 

ΔT — разность температур воздуха на входе и выходе системы приточной вентиляции,°С;

Р — мощность калорифера, Вт;

L — производительность по воздуху, м3/ч.

 

Типичные значения расчетной мощности калорифера — от 1 до 5 кВт для квартир, от 5 до 50 кВт для офисов.

 

Если использовать электрический калорифер с расчетной мощностью не представляется возможным, следует установить калорифер, использующий в качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного отопления (водяной калорифер).

 

Рабочее давление, скорость потока воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума

 

После расчета производительности по воздуху и мощности калорифера приступают к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей воздуха (решеток или диффузоров).

Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов.

Далее по этой схеме рассчитывают три взаимосвязанных параметра — рабочее давление, создаваемое вентилятором, скорость потока воздуха и уровень шума.

 

Требуемое рабочее давление определяется техническими характеристиками вентилятора и рассчитывается исходя из диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного диаметра на другой, типа распределителей воздуха.

Чем длиннее трасса и чем больше на ней поворотов и переходов, тем больше должно быть давление, создаваемое вентилятором.

Проводим аэродинамический расчет, находим внешнее давление сети воздуховодов.

 

От диаметра воздуховодов зависит скорость потока воздуха.

Обычно эту скорость ограничивают значением от 2,5 до 4 м/с. При больших скоростях возрастают потери давления и увеличивается уровень шума.

В тоже время, использовать «тихие» воздуховоды большого диаметра не всегда возможно, поскольку их трудно разместить в межпотолочном пространстве. А межпотолочное пространство любят уменьшать.

Для снижения этих значений до допустимых нормативов оптимальным образом подбирается мощность оборудования и конфигурация трассы.

Также дополнительно на выходе вентилятора может быть установлен специальный поглотитель шума.

 

Для бытовых систем приточной вентиляции обычно используются гибкие воздуховоды сечением 160—250 мм и распределительные решетки размером 200×200 мм — 200×300 мм.

 

 

Расчет мощности приточно-вытяжной вентиляции — Статьи

Современные нормы эксплуатации жилых помещений, промышленных объектов, складов, кафе, ресторанов обуславливают обязательное наличие в них систем вентиляции и кондиционирования. Причем под вентиляцией понимают непрерывное движение воздуха.

Приточно-вытяжная вентиляция

Особо важным считается соблюдение баланса между притоком кислорода в помещение и вытяжкой. При недостаточной подаче воздух в квартире будет застоявшимся, на производстве загрязненным промышленными выбросами, а в офисе — сухим и ионизированным из-за непрерывной работы компьютеров и оргтехники. А в случае, когда объемы удаленного воздуха значительно больше поданного, в помещении создается разряжение, начинает «сквозить» со щелей в окнах и дверях либо на обратной тяге осуществляется работа вентиляции санузлов и кухни, притягивая в квартиру посторонние неприятные запахи и пыль из вентиляционной системы.

Исходя из этого, самой эффективной принято считать приточно-вытяжную вентиляцию. Она устанавливается как в квартирах, коттеджах, офисах, ресторанах, так и на промышленных объектах. Приточная система организует подачу свежего воздуха, а вытяжная удаляет в таких же объемах загрязнений.

Расчет мощности вентилятора

При расчете мощности вентилятора следует опираться на объемы помещения, куда он будет установлен, количество людей, а также на источники возможного загрязнения. При расчете жилых помещений мощность вентилятора принимают в 2-3 раза больше от его объема. Так для комнаты с общей площадью 42 м² и высотой потолков 2,6 м получим значение порядка 250 — 300 м³ /ч.

Вентиляция офисов, кафе, баров

Для офисов, кафе либо баров требуемое значение вентиляции получаем в зависимости от числа работников или посетителей, постоянно находящихся внутри помещения. При этом необходимое количество кислорода должно составлять от 40 м³ /ч (при выполнение сидячей работы) до 60 м³ /ч (при небольшой физической нагрузке) на одного человека. Т.е. для одного кабинета, состоящего из 6 сотрудников, количество подачи воздуха вентиляции составит 240-360 м³ /ч. А для мест, где разрешено курение, данный показатель следует увеличить в 5-10 раз.

Вентиляция промышленных объектов

С промышленными объектами расчет производится несколько иначе, т.к. на них зачастую присутствуют дополнительные источники загрязнения либо выделения тепла. Кроме того в цеху необходимо создавать определенный производственный микроклимат с установленными значениями влажности и температуры. Поэтому при расчете калорифера расход воздуха делят на три, а затем умножают на то количество градусов, которое не хватает для создания оптимальных условий для работы. Для объектов, где необходим постоянный существенный воздухообмен, вентиляция, дополнительно производят расчет площади вытяжной решетки. Ее подбирают из соотношения расхода требуемого воздуха к максимально допустимой скорости подачи/вытяжки вентиляции (2 м/с), при которой не будет слышен свист.

Как рассчитать и подобрать оборудование для приточно-вытяжной вентиляции квартиры

Как рассчитать и подобрать оборудование для приточно-вытяжной вентиляции квартиры от «ЕвроХолод» (Москва). Получите коммерческое предложение, позвонив по телефону +7(495) 745-01-41.

Чтобы получить коммерческое предложение, напишите запрос на e-mail [email protected] или отправьте быструю заявку

В статье приведена адаптированная методика расчёта автономной системы приточно-вытяжной вентиляции на примере 3-х комнатной квартиры. Вы узнаете о том, как вычислить пиковые значения пропускной способности и узнаете, как правильно подобрать оборудование исходя из потребностей квартиры.

Анализ помещения и постановка задачи для системы

Проверьте при помощи листа бумаги или свечи, работает ли вытяжной вентиляционный канал квартиры, выходы которого находятся в ванной комнате и на кухне.

Для определения количества и производительности приточных устройств, необходимых в той или иной комнате, можно использовать два варианта, актуальных в зависимости от сложности всей системы.

Вариант № 1. Профессиональный инженерный онлайн-калькулятор. Этот способ наполнен довольно сложными терминами и формулировками и скорее подойдёт для сложных планировок с множеством помещений, которые имеют разные требования к воздухообмену. Для полноценного использования потребуются знания и профессиональный опыт.

Вариант № 2. Самостоятельный расчёт, подходящий под требования СНиП. Вентиляция обычной квартиры или небольшого дома имеет минимальную сложность, поэтому с её расчётом справится любой домашний мастер.

Для самостоятельной реализации проекта необходимо пять показателей.

Диаметр воздуховода. Сложный расчёт на основе данных СНиП, количества людей, функций помещения в разное время суток и т. д. Однако из опыта известно, что всё сводится к трём популярным диаметрам (сечениям) канала — 100, 125 и 150 мм. Соответственно:

• 100 мм — для постоянного непрерывного воздухообмена круглые сутки при малой мощности вентиляторов;
• 125 мм — периодическое проветривание во время нахождения людей в помещении (например, с 18.00 до 8.00) на малой и средней мощности;
• 150 мм — быстрое проветривание 1–2 раза в сутки для помещений с нерегулярным или редким нахождением людей.

Соответственно, диаметр воздуховода в нашем случае зависит не от мощности приборов, а от требований к помещению.

Производительность вентилятора. Измеряется в м³/час. Согласно СНиП 41–01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», должен обеспечиваться воздухообмен не менее 3 м³ в 1 час на 1 м² жилой площади. Другими словами, система должна пропускать через себя весь объём воздуха в помещении за 1 час. Учтите, что приточная вентиляция обеспечивает приток воздуха от 5 до 40 м³/час, в зависимости от установленного режима.

Форма, сечение и стенки канала. Существуют препятствия, которые могут существенно повлиять на пропускную способность системы:

1. Гофрированные стенки канала забирают 7–9% мощности вентилятора. Выбирайте гладкие трубы круглого сечения.
2. Прямые углы (90°) канала — каждый угол берёт 2–3% мощности вентилятора. Проектируйте канал с минимальным количеством углов.
3. Фильтры и шумопоглотители. Их пропускная способность и потери также указаны в заводских документах.

Производительность приточных устройств. Она должна быть равна производительности вытяжной системы, иначе вытяжные вентиляторы будут работать с нагрузкой и без должного результата. Цифры этого основного показателя всегда есть в инструкции к приточным устройствам.

Специфика помещений. Можно усложнить задачу, применяя расчёт воздуха на человека или по кратности обмена, но на практике достаточно информации из нормы СНиП — 3 м³ на 1 м² для спален, гостиных, детских комнат. Тот же документ говорит о фиксированных нормах:

1. Для кухни — 90 м³/час.
2. Для ванной комнаты — 25 м³/час.
3. Для туалета — 30 м³/час.
4. Для совмещённого санузла — 35 м³/час.

Следует отметить, что данные нормы выработаны с огромным запасом, который на практике не реализуется. Проблема влажности и посторонних запахов решается по необходимости — во время готовки или душа включается усиленная вытяжка. Для обеспечения фиксированных норм при хорошей тяге в штатном вентканале достаточно обеспечить приток. При установке вентилятора на штатный канал приток также должен быть усилен.

Расчёты

Расчёт жилых комнат

Сумма площадей: 12 + 16 + 21 = 59 м². Объём воздуха для обмена по СНиП: 59 х 3 = 177 м³.

Расчёт для ванной комнаты или кухни

Требование к вытяжке — обеспечить полный воздухообмен в течение 15 минут. Объём кухни по норме: 9 х 7 = 27 м³, которые должны удалиться за четверть часа. Соответственно, пропускная способность вентилятора вытяжки будет равна не менее 27 х 4 = 108 м³/час во время работы вытяжки (40–60 мин/день).

На практике этот показатель у большинства бытовых вытяжек значительно выше — от 220 м³/час, однако в 50% случаев они работают вхолостую из-за отсутствия притока.

Расчёт помещения санузлов

Ванная. Объём воздуха: 4 х 3 = 12 м³/час. Полный обмен воздуха за 5 мин (1/12 часа). Пропускная способность — 12 х 12 = 144 м³/час.

Туалет. Объём воздуха: 2 х 3 = 6 м³/час. Полный обмен за 5 мин (1/12 часа). Пропускная способность системы — 6 х 12 = 72 м³/час.

Напомним, что вычисленные показатели относятся к пропускной способности притока, на основе которых подбирается вытяжное оборудование.

Полученные данные можно объединить в таблицу:

Помещение	Площадь, м2	Обмен по норме СНиП, м3/час	Оптимальный диаметр канала, мм	Количество колен, шт.	Источник притока	Примечание
Спальня	16	16 х 3 = 48	125	1	Оконный/стеновой клапан	Периодическое проветривание 10 часов в сутки (с 22.00 до 08.00)
Детская	12	12 х 3 = 36	100	2		Постоянное проветривание
Гостиная	21	21 х 3 = 63	125	2		Постоянное проветривание
Кухня	9	90 (108 на пике)	150	3	Оконный/стеновой клапан через жилые помещения	Постоянное проветривание с периодическим усилением (вытяжка)
Ванная	4	25 (144 на пике)	150	2		Периодическое усиленное проветривание
Туалет	2	30 (72 на пике)	150	–		Периодическое усиленное проветривание

Вопрос. Как обеспечить приток 144 м3/час в ванную, если максимальная способность приточных клапанов — 40 м3/час?

Ответ. Подключите приток для ванны и туалета к объединённой вытяжке из жилых комнат. Качество воздуха вполне подойдёт для усиленного проветривания, а суммарные 120 м³/час притока обеспечат нормальную эффективность работы вытяжки.

Количество колен — показатель потерь мощности вытяжного вентилятора (2% на одно колено), учитывайте это при подборе оборудования.

На основе приведённых данных можно подбирать оборудование — оконные и стеновые клапаны, вентиляторы и вытяжки, каналы. Главное, соблюдать правило — объём притока должен быть равен объёму отвода воздуха. Целесообразно использовать централизованную многоканальную систему с отводами в каждое помещение (300–700 у.е.), а на отдельные комнаты установить контроллеры мощности и таймеры включения (от 15 у. е./шт.).

Используя приведённую в статье адаптированную методику, вы сможете сэкономить на услугах профессионалов. Это вполне допустимо, учитывая невысокую сложность. Теперь остаётся выбрать оборудование, цена которого будет зависеть только от качества изделия и уровня шума.

Мы – профессиональная инжиниринговая проектно-монтажная компания. На нашем сайте Вы можете получить коммерческое предложение и найти необходимую информацию.

Как рассчитать и подобрать оборудование для приточно-вытяжной вентиляции квартиры от «ЕвроХолод» (Москва). Получите коммерческое предложение, позвонив по телефону +7(495) 745-01-41.

Чтобы получить коммерческое предложение, напишите запрос на e-mail [email protected] или отправьте быструю заявку

Получить коммерческое предложение

Получите коммерческое предложение по вашему объекту, отправив сейчас быструю заявку.

Опишите кратко суть задачи:

Группа компаний «ЕвроХолод» готова реализовать комплексные решения по устройству внутренних инженерных систем и сетей зданий. Мы предоставляем гарантию на купленную у нас технику и все монтажные работы!

Ждем Вашего звонка по телефону: +7(495) 745-01-41

Наш email: [email protected]

О компании , Отзывы , Наши объекты , Контакты

Вентиляторы – КПД и энергопотребление

Энергопотребление вентилятора

Идеальное энергопотребление вентилятора (без потерь) можно выразить как

P _i = dp q (1)

где

P _i = идеальная потребляемая мощность (Вт)

dp = общее повышение давления в вентиляторе (Па, Н / м ² )

q = воздух объемный расход, выдаваемый вентилятором (м ³ / с)

Потребляемая мощность при различных объемах воздуха и увеличениях давления указаны ниже:

Примечание! Для детального проектирования – используйте спецификации производителей для реальных вентиляторов.

КПД вентилятора

КПД вентилятора – это соотношение между мощностью, передаваемой воздушному потоку, и мощностью, потребляемой вентилятором. Эффективность вентилятора в целом не зависит от плотности воздуха и может быть выражена как:

μ _f = dp q / P (2)

, где

μ _f = КПД вентилятора (значения от 0 до 1)

dp = общее давление (Па)

q = объем воздуха, подаваемого вентилятором (м ³ / с)

P = мощность, потребляемая вентилятором (Вт, Нм / с)

Мощность, потребляемая вентилятором, может быть выражена как:

P = dp q / μ _f ( 3)

Мощность, потребляемая вентилятором, также может быть выражена как:

P = dp q / (μ _f μ _b μ _m ) (4)

, где

μ _b = КПД ремня

μ _м = КПД двигателя

Типичный КПД двигателя и ремня

:
• Двигатель 1кВт – 0.4
• Двигатель 10 кВт – 0,87
• Двигатель 100 кВт – 0,92
• Ремень 1 кВт – 0,78
• Ремень 10 кВт – 0,88
• Ремень 100 кВт – 0,93

Потребляемая мощность – имперские единицы

Энергопотребление вентилятора также может быть выражено как

P _{кубических футов в минуту} = 0,1175 q _{кубических футов в минуту} dp _дюймов / (μ _f μ _b μ _m ) (4b)

, где

P _{куб. Футов в минуту} = потребляемая мощность (Вт)

q _{куб. Футов в минуту} = объемный расход (куб.WG)

Потери вентилятора и установки (системные потери)

Установка вентилятора повлияет на общую эффективность системы

dp _sy = x _sy p _d (5)

, где

dp _sy = потери при установке (Па)

x _sy = коэффициент потерь при установке

p29 d динамическое давление на номинальном входе и выходе вентилятора (Па)

Вентилятор и повышение температуры

Почти вся энергия, теряемая вентилятором, нагревает воздушный поток, и повышение температуры может быть выражено как

dt = dp / 1000 (6)

где

d t = повышение температуры (K)

dp = повышенный напор (Па)

Стандарты эффективности вентиляторов

• ISO 12759 «Вентиляторы – классификация эффективности для вентиляторов»
• AMCA 205 «Энергия Классификация эффективности вентиляторов »

Fan CFM Calculator

Добро пожаловать в калькулятор вентиляторов – калькулятор CFM; здесь мы поможем вам рассчитать массовый расход и куб. фут / мин для данного вентилятора.Мы познакомим вас с уравнением массового расхода и объясним, что такое CFM и что означает CFM (подсказка: кубит футов в минуту). Мы позаботились о том, чтобы ни один вентилятор не чувствовал себя исключенным, от скромного вентилятора с батарейным питанием до потолочных вентиляторов, включая, конечно, наружные вентиляторы и многие другие. Мы поговорим о о том, почему фанаты полезны, какие есть фанаты и где их можно найти . В качестве бонуса мы также включили фактов о фанатах , которые, как мы думаем, позволят вам весело провести время, играя с фанатами.

Что такое вентилятор и как он работает

Если вы прошли через Интернет до этого калькулятора CFM, мы не думаем, что должны говорить вам, что вентилятор – это вращающийся круг, сегментированный на лопасти таким образом, что при его вращении он перемещает воздух с одной стороны. круга к другому. Но для тех, кто хотел дать определение, вот оно.

Начиная с самого начала, мы обнаруживаем в основном охлаждающий эффект, который производит вентилятор за счет циркуляции воздуха. Это хорошо известно тем из вас, кто живет в теплом климате.Имея вентилятор, обдувающий лицо воздухом, вы можете почувствовать себя холоднее , как если бы температура на самом деле упала. На самом деле температура не падает, меняется только то, как вы ее воспринимаете. Этот эффект аналогичен эффекту охлаждения ветром и, помимо прочего, связан со следующими факторами:

Поскольку вентиляторы перемещают воздух и помогают его циркулировать, они также поддерживают , обеспечивая равномерную температуру в ограниченном пространстве, например в комнате . Есть много типов поклонников.От персонального вентилятора USB, который вы можете подключить к компьютеру, до потолочных вентиляторов, которые вы можете найти в больших комнатах, или даже этих огромных вентиляторов в системах вентиляции, предназначенных для охлаждения и перемещения воздуха по целым зданиям. Вентиляторы могут быть разных размеров, а также формы .

О различных типах вентиляторов

Что касается типов вентиляторов, которые мы ожидаем найти в каждом месте, мы должны начать с очевидного: большинство вентиляторов находятся в жарких местах и ​​закрытых пространствах . Для вентиляции вентиляторы, как правило, уродливые, большие, но мощные и оптимизированные для работы, а не для тишины.Поскольку они обычно скрыты , они почти никогда не служат какой-либо эстетической цели. С другой стороны, потолочные вентиляторы, как правило, работают тихо, поскольку, помимо очевидной функции перемещения воздуха, они не должны мешать людям, ведущим разговоры под ними. Наконец, они должны, по крайней мере, не отвлекать от внешнего вида комнаты , в которой они расположены.

У нас также есть вентиляторы для ванных комнат, которые можно отнести к категории вентиляции , поскольку вентиляторы для ванных комнат вряд ли когда-либо увидят.Самые известные из них – это наружные и стоящие вентиляторы, вроде тех, которые вы вытаскиваете жарким летним днем ​​в надежде на освежающий ветерок. Они обеспечивают баланс между массовым расходом (не волнуйтесь, мы объясним позже, что это такое) и шумом. Они также доступны в большом разнообразии дизайнов, размеров и цен. Здесь мы можем легко включить компьютерные вентиляторы, как вентиляторы , используемые для его охлаждения, так и вентиляторы с питанием от USB или аккумулятора, которые охлаждают вас .

Последний тип вентиляторов, который вы можете найти, – это спортивные болельщики, но они не очень эффективны в перемещении воздуха и издают много шума.В дальнейшем мы не будем обсуждать такой тип вентиляторов.

Характеристики вентилятора

Теперь, когда мы поговорили о типах фанатов и их местах, пора поговорить о вещах, которые отличают одного фаната от другого .

• Размер – Параметризуется диаметром окружности, по которой покрывается вентилятор.
• об / мин – оборотов в минуту. Скорость вращения вентилятора.
• Форма лопасти – В зависимости от конструкции лопасти вентилятора вентилятор может быть оптимизирован для давления или воздушного потока.
• Мощность – Измеряет мощность, производимую / потребляемую вентилятором (соответственно, выходная / входная мощность)
• КПД – соотношение между входной и выходной мощностью выражается числом от 0 до 1.

Это различие между оптимизацией воздушного потока или давления вентилятора важно в некоторых аспектах, но также очень сложно параметризовать, поэтому оно не включено в этот калькулятор cfm вентилятора. Идея состоит в том, что вентилятор с оптимизированным воздушным потоком будет лучше для перемещения значительных объемов воздуха в неограниченном сценарии, т.е.е., когда рядом с вентилятором нет ничего, что могло бы препятствовать потоку. С другой стороны, вентиляторы с оптимизированным давлением разработаны для ситуаций, когда есть объект, блокирующий поток воздуха , например, радиатор. Следовательно, требуется более высокое давление, чтобы избежать полного препятствия потоку воздуха.

То, как давление упоминается и используется в мире вентиляторов, является разумно стандартным и не требует использования экзотических единиц измерения. Однако, когда мы говорим о расходе воздуха как о более сложной величине, чем давление, следует использовать определенные замечания и специальные единицы измерения.В частности, в мире вентиляторов мы используем термин «массовый расход» и единица измерения кубических футов в минуту (CFM). Итак, давайте подробнее рассмотрим эти концепции, прежде чем мы сможем начать использовать калькулятор.

Массовый расход и что означает CFM

Термин «массовый расход» относится к количеству материала, которое проходит через вентилятор в единицу времени. Математическое определение массового расхода: дм / дт , которое является производной массы по времени.Единица измерения расхода – кубический фут в минуту, что означает кубических футов в минуту . Это может показаться немного странным, поскольку кубические футы – это единица измерения объема, а не массы или веса. Однако, если мы используем плотность любого вещества, проходящего через вентилятор, мы можем легко преобразовать объем в массу.

Для этого вам необходимо знать еще одну информацию о среде, в которой будет работать вентилятор. Вот почему существуют SCFM. SCFM означает стандартный CFM , и это измерение CFM для газа фиксированной плотности.Предпосылка состоит в том, что газ находится в том, что химики называют стандартными условиями, которые представляют собой набор температуры и давления, которые являются представителями обычных, повседневных значений. Обычно, когда люди спрашивают «Что такое ОВЛХ?» они обычно спрашивают о SCFM, так как это спецификация, которую производители вентиляторов указывают .

Использование калькулятора вентилятора / CFM

Этот калькулятор вентилятора, который мы сделали для любителей вентиляторов, поможет вам рассчитать значение CFM для данного вентилятора , если вы знаете давление, которое он создает, и мощность , которую он использует.Мы не указали мощность, используемую вентилятором, в качестве спецификации, но она относится к размерам и скорости вращения вентилятора . Потребляемая мощность обычно включается в электрические требования. Если это не так, вы всегда можете измерить напряжение и ток, при которых работает вентилятор, и оценить потребляемую мощность. Совет : воспользуйтесь нашим калькулятором мощности, если вам нужна помощь

Вернемся к нашему калькулятору CFM, он имеет 3 различных поля, которые вы можете заполнить в обычном режиме; но если вы можете заполнить три из них, вам действительно не нужен этот калькулятор, не так ли? Мы создали этот калькулятор для оценки CFM вентилятора, определения давления, которое он создает, и выходной мощности.Для полноты картины мы также включили расширенный раздел, в котором вы можете рассчитать выходную мощность, используя КПД и электрические параметры вентилятора.

Допустим, у вас только что появился новый вентилятор и вы хотите узнать CFM о своей новой покупке, но производитель не указывает спецификацию в коробке. Итак, вот шаги, которые вы должны предпринять, чтобы узнать CFM:

.

1. Посмотрите характеристики давления, предоставленные производителем
2. Если вы можете найти характеристики мощности вентилятора, пропустите следующие два шага
3. Найдите напряжение и силу тока, при которых работает вентилятор
4. Используйте расширенный режим для расчета выходной мощности с использованием напряжения, тока и эффективности вентилятора.
5. CFM должен появиться рассчитанный на третьем поле

Это одно из множества вариантов использования этого калькулятора. Однако вы можете свободно использовать калькулятор для получения любых других параметров вентилятора, которые могут отсутствовать у . Это означает, что если вы знаете расход воздуха и давление, вы можете рассчитать выходную мощность вентилятора и даже эффективность (при условии, что вы знаете рабочее напряжение и ток вентилятора). Не стесняйтесь исследовать и использовать калькулятор вентилятора в соответствии с вашими потребностями .

Интересные факты о фанатах

Вы могли бы думать, что вентиляторы всегда работают в эфире . И это разумно, поскольку большинство примеров, о которых мы говорили (потолочные вентиляторы, вентиляторы для ванной, вентиляторы с питанием от USB / аккумулятора), работают именно так. Но на самом деле водяных вентиляторов – это вещь. Подумайте о гребных винтах на лодке . Они действительно неотличимы от обычных вентиляторов. На самом деле они работают по тем же принципам, что и обычные фанаты, а именно по принципу Бернулли.Что отличает их от других, так это использование третьего закона Ньютона для перемещения лодки, а не для перемещения воздуха / воды вокруг них. Очень креативный способ использования вентилятора.

Еще одно умное применение вентиляторов – это использовать их не так, как они предназначены для работы . Вместо того, чтобы перемещать лопасти вентилятора электрически, вы позволяете движущемуся воздуху вращать вентилятор и пользуетесь этой ситуацией. Именно так ветряки и плотины вырабатывают электроэнергию , нужно только правильно поставить электрическую схему.Очевидно, что для правильного прогнозирования жизнеспособности этих инфраструктур вам необходимы инженерные знания, выходящие далеко за рамки того, что такое CFM или уравнение массового расхода.

Однако, если вы откажетесь от электрической схемы и вместо этого у вас будет свободно вращаться вентилятор, когда воздух движется через него, вы просто сделаете себе устройство для измерения скорости ветра. И самое приятное то, что вам даже не нужно знать, что такое ОВЛХ. Просто поместите наружный вентилятор везде, где вы хотите контролировать скорость ветра, и посмотрите на него .Чем быстрее он вращается, тем быстрее дует ветер и тем выше CFM в этот момент.

Вы даже можете сделать один из этих вееров, если хотите. Вам поможет быстрый поиск в Google. Мы надеемся, что вы узнали что-то интересное с нашим калькулятором поклонников. Мы не знаем как вы, но мы думаем, что это самый вентилятор вкусный из всех калькуляторов OmniCalculator.

Понимание основных законов о болельщиках

Джефф Эдвардс, технический инженер по продукции Axair Fans UK Limited, объясняет три основных закона о вентиляторах в применении к исследованиям вентиляции складских помещений.

Законы вентилятора – это группа полезных уравнений для определения эффектов изменения скорости, диаметра вентилятора и плотности воздуха в системе. Они наиболее полезны для определения влияния экстраполяции известной производительности вентилятора на желаемую производительность. Короче говоря, основные законы вентилятора используются для выражения взаимосвязи между производительностью вентилятора и мощностью.

Для начала рассмотрим только влияние изменения скорости вентилятора на расход, давление и потребляемую мощность.Предположим, что размер вентилятора и плотность воздуха должны оставаться постоянными.

Первые три вывода Закона о болельщиках основаны на нескольких предположениях:

• Что нет большой разницы в изменении скорости вращения рассматриваемой крыльчатки и, как таковой, создания значительных различий в плотности воздуха. Однако вряд ли это будет проблемой. Вы не будете смотреть на ситуации, выходящие за рамки расчетной скорости крыльчатки.Игнорируя специальные приложения, верхний предел для числа оборотов в минуту будет примерно 3600 (частота питания 60 Гц)
• Что нет изменения диаметра вентилятора

Законы первого вентилятора: объем воздуха

Первый закон вентиляторов – полезный инструмент при вычислении объемного расхода, обеспечиваемого вентилятором при регулировании скорости, или, наоборот, при определении числа оборотов в минуту для подачи требуемого объема воздуха и, следовательно, какой частоты следует установить привод с регулируемой скоростью (VSD) в.

Объемный расход (V, м³ / ч) изменяется прямо пропорционально соотношению скорости вращения (об / мин) рабочего колеса.

Ур. 1.

Где:

: Объем 1, м³ / час – Исходный объем воздуха

: Объем 2, м³ / час – Новый объем воздуха

: об / мин 1 об / мин – исходная скорость

: об / мин 2, об / мин – New Speed ​​

Объем воздуха Пример – промышленный склад, технологическое оборудование.

Завод площадью 37500 м ³ в настоящее время требует пяти воздухообменов в час для отвода тепла, выделяемого промышленным технологическим оборудованием. Позже к фабрике добавляются дополнительные машины, и необходимое количество воздухообменов в час увеличивается до 6,1, чтобы поддерживать желаемую максимальную температуру воздуха на фабрике. Исходный расход воздуха V ₁ составляет 187500 м ³ / час для достижения этой цели. При потере давления 40 Па из-за воздуховодов, жалюзи и других вспомогательных элементов.Было использовано 20 630-миллиметровых 6-полюсных вентиляторов с коротким корпусом и внешним ротором. Из технических данных производителя мы знаем, что для достижения этой производительности частота вращения вентилятора (U ₁ ) составляет 865 об / мин. V ₂ , рассчитанное путем умножения площади на новые требования к воздухообмену, составляет просто 37500 м ³ x 6,1, что дает новую потребность в 228750 м ³ / час. Итак, какова частота вращения вентилятора, необходимая для увеличения скорости потока?

Изменив приведенную выше формулу (Ур.1) находим, что:

Подстановка в известные параметры дает:

Следовательно:

Все, что затем необходимо определить, – это когда под управлением VSD двигатель или крыльчатка рассчитаны на работу при 1055,3 об / мин. Если да, то отлично, если нет, необходимо достичь компромисса с производительностью системы, добавить дополнительные вентиляторы или снизить давление в системе.

Второй закон вентилятора: давление

Этот второй закон описывает взаимосвязь между давлением, создаваемым вентилятором, и его скоростью вращения. Из этого уравнения мы можем увидеть, насколько сильное влияние увеличение скорости вращения вентилятора оказывает на развитие давления, удвоить скорость и вы учетверите развитие давления.

Давление (P, Па) изменяется пропорционально отношению скорости вращения (об / мин, об / мин) рабочего колеса.

Ур. 2

Где:

p ₂ : Давление 2, Па

p ₁ : Давление 1, Па

U ₁ : об / мин 1, об / мин

U ₂ : об / мин 2, об / мин

Пример давления

Продолжая нашу первую ситуацию с промышленным технологическим предприятием, на котором было добавлено оборудование и теперь требуется дополнительный поток воздуха для поддержания рабочих условий, каким будет развитие давления вентиляторов теперь?

Этот вывод первого Закона о болельщиках основан на нескольких предположениях:

Используя приведенную выше формулу (Ур.2) находим, что:

Подстановка в известные параметры дает:

Третий закон вентилятора: власть

Третий закон обеспечивает необходимую мощность для достижения изменения производительности, которое требуется разработчику системы. Кубический характер этой зависимости между мощностью и скоростью вращения показывает, что даже для небольшого прироста производительности требуется большое количество дополнительной мощности.

Мощность (P, кВт) изменяется пропорционально отношению скорости вращения (об / мин, об / мин) рабочего колеса.

Где:

P ₁ : Мощность, кВт ₂

P ₂ : Мощность, кВт ₁

U ₁ : об / мин 1, об / мин

U ₂ : об / мин 2, об / мин

Пример питания

Если мы продолжим смотреть на ситуацию с расширяющимся заводом, как мы это делали с предыдущими двумя примерами, мы можем увидеть влияние дополнительного воздушного потока на потребляемую мощность вентилятора.Исходя из исходной рабочей точки, мы знаем, что потребляемая мощность составляла 2,12 кВт на 18750 м ³ / час при 40 Па. Итак, какова будет общая дополнительная потребляемая мощность для всех 20 вентиляторов?

Используя приведенную выше формулу, (уравнение 3.) мы находим, что:

При подстановке в известные параметры дает:

Следовательно:

При использовании более 20 вентиляторов общее увеличение мощности составляет 34.6кВт! Таким образом, для увеличения воздушного потока чуть более 18% необходимая мощность увеличилась почти на 45%.

Таким образом, законы вентилятора в основном касаются крыльчаток и того, что происходит с их характеристиками, когда они претерпевают изменения скорости вращения, плотности воздуха или масштабируются по размеру. Они также помогают понять системы вентиляции и взаимосвязь между объемным расходом воздуха и общим давлением в системе. Несмотря на то, что на рынке доступно множество программ для выбора вентиляторов, инженерам необходимо иметь хотя бы базовое понимание этих основных законов вентилятора, чтобы помочь им в целом понимать, как изменения в системах вентиляции могут влиять на производительность.

www.axair-fans.co.uk

Больше новостей >> Зачем обновлять кондиционеры с помощью вентиляторов с электронным управлением >>

---

Эта запись была опубликована в понедельник, 22 января 2018 г., в 8:00 и подается в разделе «Заявки». Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через канал RSS 2.0. И комментарии и запросы в настоящий момент закрыты.

Счетчик вентилятора

(осевой и центробежный) | давление и расход

Вентиляторы используются для перемещения газов (например,грамм. воздух) из одного места в другое для вытяжки, кондиционирования, сжатия и т. д. Они делают это путем вращения ряда наклонных лопастей (или лопастей), которые втягивают воздух через отверстие.

Рис. 1. Воздушный поток лопастей вентилятора

Существует несколько типов вентиляторов: крыльчатый, осевой, центробежный A, Sirocco и т. Д., Каждый из которых имеет индивидуальные преимущества (объем, давление, скорость, мощность, эффективность и т. Д.), Но все они будут перемещать газы с одинаковой скоростью. в зависимости от входной мощности. Различия, такие как эффективность или скорость потока, возникают в типах вентиляторов из-за особых конструктивных преимуществ, которые дают преимущество одной характеристике перед другой.Например, крыльчатый вентилятор имеет более высокий КПД при транспортировке чистого (легкого воздуха) с высокой скоростью потока (высокая скорость), тогда как вентилятор Sirocco с прямыми лопастями более эффективен при перемещении тяжелых газов (паров и твердых частиц). Многоступенчатые вентиляторы обычно используются для увеличения давления на выходе, но они относительно дороги.

Воздушный поток через крыльчатку создается вращающимися профилированными лопастями (рис.1) в кожухе, которые врезаются в воздух своим входным концом, выталкивая воздух обратно вдоль лопасти, а в случае центробежных вентиляторов также за счет центробежных сил, генерирующих частичное разрежение на входе вентилятора из-за выброса увлеченного воздуха наружу в соответствии с соотношением a = v² / r

Помимо электрических и механических компонентов, эффективность вентилятора в значительной степени зависит от формы и ориентации лопастей.Все вентиляторы данной номинальной мощности будут вращаться со скоростью, соизмеримой с сопротивлением воздуха, то есть чем меньше сопротивление воздуха, тем быстрее вращается и тем больше поток.

Многоступенчатые вентиляторы используются там, где требуется очень высокое давление на выходе. Т.е. каждый вентилятор в последовательности увеличивает давление по сравнению с предыдущим вентилятором, пока не будет достигнуто необходимое давление. Один нормальный осевой вентилятор, работающий с максимальной эффективностью, может достигать скоростного давления (pᵥ) до 0,5 фунтов на квадратный дюйм (≈3 500 Н / м²).Высокоэффективный многоступенчатый (серия вентиляторов) турбонагнетатель может достигать давления, более чем в сто раз превышающего.

Обычные вентиляторы

CalQlata постаралась максимально упростить использование этого варианта расчета, учитывая, что он рекомендуется только для расчетов общего назначения, а не для фактических характеристик покупки (см. «Калькулятор вентилятора – Техническая помощь » ниже).

Рис. 2. Давление воздуха в вентиляторах

На рис. 2 показано давление через вентилятор, каждый из которых описан ниже:

Давление на входе ; статическое давление на входе вентилятора.Это также должно включать в себя скоростное давление на впускной стороне (если известно), которое является постоянным и находится в соответствии с вентилятором. Вы можете включить этот эффект, если хотите, используя следующую формулу:
pᵢ = pᵢ ± ½.v².ρᵢ {используйте ‘+’, если направление движения направлено к вентилятору, и ‘-‘, если оно движется от вентилятора (что является маловероятным событием с учетом направления всасывания)}

Давление на выходе ; статическое давление на выходе вентилятора. Это также должно включать в себя скоростное давление на выпускной стороне (если известно), которое является постоянным и согласованным с вентилятором, а также скоростное давление (pᵥ), создаваемое вентилятором.Вы можете включить этот эффект, если хотите, используя следующую формулу:
pₒ = pₒ ± ½.v².ρₒ {используйте ‘+’, если направление движения к вентилятору, и ‘-‘, если оно движется от вентилятора}

Скорость Давления; давление, создаваемое газом, проходящим через вентилятор

Давление нагнетания; представляет собой сумму скоростного давления и разницы между давлением на выходе и давлением на входе (рис. 2)

Статическое давление ; максимальное давление на входе и выходе

Напорная головка ; напор, создаваемый давлением нагнетания на выходе вентилятора

Конструкция лопастей вентилятора (осевые и центробежные)

Рис 3.Диаграмма скорости воздуха

Форма ваших лопастей и направление, в котором они движутся, будут определять рабочие характеристики вашего вентилятора.
На рис. 3 показана диаграмма скоростей воздуха, втекающего в вентилятор (вход) и выходящий из него (выход).
v₁ᵢ и v₁ₒ: скорости воздуха на входе и выходе через лопасти будут одинаковыми для осевых вентиляторов и разными для центробежных вентиляторов.
v₂ᵢ и v₂ₒ: круговая скорость входных и выходных кромок лопастей будет одинаковой для осевые вентиляторы и разные для центробежных вентиляторов
v₃ᵢ и v₃ₒ: скорость воздуха над поверхностью лопасти будет изменяться от входа к выходу как для осевых, так и для центробежных вентиляторов
v₄ᵢ и v₄ₒ: компонент центробежной скорости воздуха будет равен нулю для входной кромки лопасти осевого вентилятора и будет варьироваться от входа к выходу как для осевых, так и для центробежных вентиляторов
vᵢ и vₒ: абсолютная скорость воздуха на входной и выходной кромках лопасти и будет варьироваться от входа к выходу в течение осевые и центробежные вентиляторы

В следующей таблице приведены характеристики, которые можно ожидать от вентилятора в зависимости от формы его лопастей (рис. 3).

Характеристика	Обратной стороной {) →}	Прямой {| →}	Лицом вперед {(→}
Скорость	высокая	средний	низкий
Шум	средний	высокая	низкий
Давление	высокий (от 20 до 40 дюймов WG)	средний (ширина от 8 до 15 дюймов)	Низкий (ширина от 3 до 6 дюймов)
Объемный расход	средний	низкий	высокая
Твердые частицы	хорошо	отлично	плохая
КПД	80% x FF65%	70% x FF45%	70% x FF40%
Строительство	тяжелый	средний	свет

FF = свободный поток WG = водомер

Пожалуйста, имейте в виду, что прямолинейная связь относится к входному отверстию на конце лопасти рабочего колеса (0 ° <θᵢ <180 °)
Не рекомендуется значительно ориентировать наконечник выпускного отверстия лопасти рабочего колеса в прямом направлении (θ °> 110 °), так как это нарушит воздушный поток и даст ненадежные результаты.

Эффективность

Рис. 4. Эффективность осевого вентилятора.

Хотя эффективность вентилятора – не единственное соображение для дизайнера, производительность является его / ее главной заботой, ее нельзя игнорировать. Следовательно, достигнув проектных требований, проектировщик должен перейти к оптимизации операционной эффективности.

Эффективность работы вентилятора в первую очередь зависит от двух факторов; углы лезвия лезвия и механическое / электрическое оборудование. Калькулятор вентилятора учитывает только углы лопастей.При выборе подходящих материалов и систем привода проектировщик должен учитывать механический / электрический КПД. Потери напора, возникающие из-за углов наклона лопастей (на входе и выходе), определяют «воздушный» КПД вентилятора.
Эти потери следующие …
Удар (Lˢ): Воздух, поступающий в центробежную крыльчатку, меняет направление с v₁ᵢ на vᵢ, создавая ударную нагрузку на лопасть. Угол передней части (входной кромки) может быть установлен для устранения этого удара, в результате чего v₄ᵢ = 0.Эта потеря не распространяется на осевые вентиляторы; то есть Lˢ = 0
Трение (Lᶠ): Воздух, проходящий по поверхности лопасти (от v₃ᵢ до v₃ₒ), замедляется в результате трения между воздухом и лопастью.
Энергия (Lᵉ): воздух, выходящий из рабочего колеса центробежного вентилятора, содержит запасенную энергию, которая не преобразуется в напор или скорость. Эта потеря не распространяется на осевые вентиляторы; т.е. Lᵉ = 0
… который во многом определяется углами ведущего и ведомого лезвия.

Пока площадь поперечного сечения диффузора вентилятора (внешний кожух; Ac) больше площади поверхности внешнего диаметра рабочего колеса (A или Ao для осевого и центробежного соответственно), вентилятор будет откачивать 100% объемный расход с таким же изменением давления, что и рабочее колесо (δp).По мере уменьшения площади диффузора расход будет падать, а давление на выходе увеличиваться.

Осевые вентиляторы

Осевые вентиляторы работают только с углами входа и выхода от 0 ° до 90 °, а угол выхода должен быть больше угла входа (Рис. 3). Более того, как видно на рис. 4, угол входа должен быть как можно меньше, и мало что можно получить, если угол выхода меньше 90 °

КПД незначительно зависит от диаметра рабочего колеса (Øᵢ и Øₒ) и рабочей скорости (N), но не от длины вентилятора (ℓ).

Центробежные вентиляторы

Рис. 5. Эффективность центробежного вентилятора.

Как показано на Рис. 5, за исключением очень специфических требований к рабочим характеристикам, мало что можно получить при разработке центробежного рабочего колеса с углами вершины лопаток более 90 °.

Для общих применений максимальная изоэнтропическая эффективность будет достигнута за счет выбора малых входных и больших выходных углов, однако это будет происходить за счет эффективности напора. Оптимальный КПД (напор и изоэнтропия) обычно достигается, когда концы впускной и выпускной лопастей установлены под углом около 45 °.

КПД при этих (оптимальных) углах зависит от диаметра рабочего колеса (Øᵢ и Øₒ), но не зависит от изменений рабочей скорости (N).

Осевое и центробежное

Сравнение эффективности и производительности эквивалентных осевых и центробежных рабочих колес приведено ниже …
Осевой:
ε = 100%; H = 15,5 м; P = 268Вт; δp = 202 Па
Центробежный:
ε = 74,4%; H = 14,3 м; P = 322Вт; δp = 181 Па
… делая осевой вентилятор более эффективным, в первую очередь из-за незначительных потерь от ударной и выходной энергии, которые всегда присутствуют и нуждаются в оптимизации в центробежных вентиляторах.

Соотношение сторон

CalQlata определяет форматное соотношение (ф) крыльчатки следующим образом: ф = ID / OD

Радиальная глубина рабочего колеса с большим удлинением (0,75 <ф <1,0) относительно мала по сравнению с его OD

.

Рабочие колеса с высоким соотношением сторон используются при высоком давлении и низком расходе (малый объем рабочего колеса).Тем не менее, расход в широких рабочих колесах с высоким соотношением сторон может быть улучшен путем согласования формы входного отверстия с поперечным сечением рабочего колеса

.

Радиальная глубина рабочего колеса со средним удлинением (0,5 <ф <0,75) относительно высока по сравнению с его наружным диаметром. Такие рабочие колеса обеспечивают больший расход, но пониженный потенциал давления

Центробежные вентиляторы обычно имеют соотношение сторон рабочего колеса более 0,5

Осевые вентиляторы обычно имеют соотношение сторон рабочего колеса менее 0.5 (где поток важнее давления)

Независимо от критериев конструкции, соотношение сторон рабочего колеса должно гарантировать, что его воздушный поток не будет нарушен. Что касается центробежных вентиляторов; входное сечение крыльчатки должно быть не меньше входного сечения лопастей; π.Øᵢ² / 4 ≥ π.Øᵢ.w.

ID рабочего колеса

Важно убедиться, что входной диаметр вашей центробежной крыльчатки достаточен с учетом доступного входного давления (окружающего или искусственного) для желаемой выходной массы или объемного расхода.

Например; рабочее колесо диаметром 0,5 м и внутренним диаметром 0,1 м никогда не достигнет скорости потока, на которую рассчитан внешний диаметр рабочего колеса, если давление / расход на входе не будут искусственно увеличены.

Сколько лезвий?

Количество лопастей (в вашем рабочем колесе) не влияет на результаты расчета вентиляторов.
Т.е. Это полностью зависит от вас, сколько лопастей вы используете в своем рабочем колесе.

Расчет вентиляторов

основан на том, что весь увлеченный воздух проходит через крыльчатку при каждом обороте, что является нормальной практикой для оптимальной конфигурации лопастей.
Однако:
Слишком мало лезвий; воздух, тянущийся за каждой лопастью, будет турбулентным, что снизит эффективность работы. Т.е. Ваш вентилятор на самом деле не достигает желаемой / расчетной скорости потока и / или давления.
Слишком большое количество лопастей также снизит эффективность вентилятора из-за увеличения трения кожи и массы крыльчатки (т.е. большей рабочей мощности).
Несколько правил:
1 лопасть : Согласно нашим расчетам, воздушный поток будет происходить примерно в 1/3 объема крыльчатки, остальной воздух внутри крыльчатки будет турбулентным, что сделает ваш вентилятор крайне неэффективным.Такую конфигурацию также сложно сбалансировать.
2 лопасти : Значительно улучшенные характеристики воздушного потока по сравнению с конструкцией с одной лопастью, но все же создает значительную турбулентность (за каждой лопастью). Балансировки лопастей легче достичь, чем конструкции с одной лопастью
3 лопасти : Отлично подходят для рабочих колес с малым соотношением сторон (например, осевые вентиляторы) и намного проще балансировать, чем конструкции с 1 и 2 лопастями
4 лопасти : Лучше воздушный поток, чем у Конфигурация с 3 лезвиями, но трение кожи на 33% больше.Улучшение воздушного потока более чем компенсирует потери от поверхностного трения
5 лопастей : лучшая конфигурация для всех рабочих колес со средним соотношением сторон
6 лопастей : потери от повышенного трения обшивки и массы начинают превышать прирост воздушного потока
> 6 лопастей : общее Правило для рабочих колес с большим удлинением (ф> 0,75) состоит в том, чтобы расстояние по прямой между внутренними кончиками (носками) соседних лопаток было приблизительно равным глубине (радиальной высоте) каждой лопасти.

Кожное трение оказывает большее влияние на скорость потока, чем давление в быстрых вентиляторах .
Т.е. желательно минимизировать количество лопастей в высокопроизводительных вентиляторах.
Сколько бы лезвий вы ни решили установить, вы должны убедиться, что они не должны перекрывать друг друга

Если вы рассматриваете конфигурацию лопастей центробежного вентилятора, обращенную вперед, вам потребуется значительно увеличить количество лопастей по сравнению с приведенными выше правилами, чтобы обеспечить достаточную скорость на входе.Вентиляторы не дадут результата для конфигураций, обращенных вперед, с недостаточным количеством лопастей.

Кожух

Корпус вентилятора может иметь любую форму и размер, если его входные и выходные диффузоры не препятствуют потоку воздуха сверх того, что было задумано проектировщиком.
Например; Вентиляторы не принимают во внимание качество изготовления корпуса крыльчатки, а также не учитывают внутренние изгибы или деформации, влияющие на путь потока.

Входной диффузор

Для целей настоящего описания; входная область диффузора – это отверстие, ближайшее (смежное) с рабочим колесом.

Если вентилятор не предназначен для создания всасывания, ограничения входящего воздушного потока ничего не дадут. Следовательно, площадь поперечного сечения входного диффузора должна быть не меньше, чем входного отверстия лопатки рабочего колеса.
Если входной патрубок корпуса включает диффузор, обычно считается целесообразным сузить диффузор, чтобы минимизировать влияние поверхностного трения.

Выходной диффузор

Для целей настоящего описания; выходное отверстие диффузора – это отверстие, наиболее удаленное от рабочего колеса.

Обычно выпускное отверстие диффузора проектируется таким образом, чтобы минимизировать ограничение воздушного потока. В этом случае выходное сечение должно быть не меньше, чем у лопастей рабочего колеса.
Если выпускной патрубок включает диффузор, обычно считается целесообразным сузить диффузор, чтобы минимизировать влияние поверхностного трения.

Если необходимо ограничить выходящий воздушный поток, это может быть достигнуто за счет уменьшения выходной площади диффузора (мало что можно получить от увеличения выходной площади диффузора).Относительные площади (рабочее колесо: диффузор) будут определять результирующий напор, давление и скорость выходящего воздуха; объемный расход, конечно, останется неизменным.

Теория (несколько советов)

Теория, на которой основан этот калькулятор, обычно приписывается Чарльзу Иннесу. Сейчас он считается отраслевым стандартом и выдержал испытание временем с 1916 года.
Он основан на скорости воздуха, проходящего через профиль лопасти (рис. 3).Как и все теории, он требует от вас соблюдения нескольких основных правил. если вы не соблюдаете правила, ваш вентилятор не будет работать. Это не означает, что теория Иннеса не работает, это означает, что воздух не будет правильно течь через вентилятор.

Например, теория предполагает плавный переход от наконечника входной лопатки к выходному наконечнику. Два угла наклона лезвия определяют профиль вашего лезвия. Чарльз Иннес не создавал эффект воздуха над изогнутым лезвием, он просто показывает нам, как его рассчитать.

Если вы ошибетесь, результаты будут бессмысленными, бессмысленными не только теоретически, но и практически. Твоя крыльчатка не работает.

Например:

1) По возможности всегда старайтесь использовать обращенное назад лезвие. Он создает больший напор (давление) и намного более эффективен.

2) Лопасти лопастей должны быть с впуском и выпуском под углом 90 ° (а не просто близко к этому значению), поскольку они не направляют воздух, используя профиль лопастей, они вытесняют воздух через рабочее колесо с помощью центробежной силы, и любой другой угол создает ненужное противодавление

3) Всегда используйте впускные лопатки с углами значительно меньше 90 °

4) При установке выходного угла лопасти более 90 °, всегда устанавливайте входной угол лопасти достаточно малым, чтобы преодолеть внутреннюю тягу от выходного наконечника.Чем больше угол выпускной лопасти, тем меньше должен быть угол впускного наконечника. Если вы просто измените угол выхода, не регулируя угол входа, вам будет сложно найти решение. Это особенно чувствительный расчет, поскольку создание давления уже низкое; для создания отрицательного давления не нужно много времени.

5) Если вы получаете отрицательные результаты, это просто означает, что ваши потери напора больше, чем генерируемый напор.

Выходные лезвия с углами более 90 ° всегда затрудняют создание работоспособного решения.Секрет здесь в том, чтобы угол впуска был очень малым (например, << 45 °; т. Е. Глубокая чашеобразная лопасть) для создания давления на входе, необходимого для преодоления разрежения на выходе. Более того, желательно минимизировать количество используемых в таких вентиляторах лопастей.

Процедура проектирования вентилятора

При проектировании вентилятора с использованием параметров осевого и / или центробежного расчета в нашем калькуляторе вентилятора важно помнить следующее:
Результаты работы вентиляторов предназначены для управления только воздухом.
Мощность будет увеличиваться с увеличением массы материала и неэффективности приводного механизма, а напор и скорость потока будут изменяться в зависимости от конструкции обсадной колонны.
Систему привода и неровности корпуса трудно учесть в калькуляторе, поскольку возможные варианты бесконечны.
Следовательно, необходимо следовать подходящей процедуре при проектировании вашего вентилятора (крыльчатка с приводом внутри корпуса).

1) Перечислите свои рабочие параметры (расход, напор, подъем давления и т. Д.).)

2) Используйте вентиляторы для определения размера крыльчатки и угла наклона лопастей. Выходные координаты можно найти в меню списка данных. Скопируйте и вставьте в свою электронную таблицу для построения графика (см. Рис. 7).

3) Выходная мощность (в ваттах, если вы вводите ньютоны и метры) – это мощность, необходимая только для движения воздуха.
Поскольку мощность рассчитывается следующим образом: P = 2π.N.T и T = m.g.r, то, что требуется для вращения вашей крыльчатки, можно линейно интерполировать, принимая во внимание массу крыльчатки.
Например; если масса материала крыльчатки в 4 раза превышает массу захваченного в нее воздуха, входная мощность, необходимая для приведения в действие вентилятора, будет в 5 раз больше, чем рассчитанная в «Вентиляторы», к которой добавляются любые потери мощности в системе привода.

Обычно необходимо следить за тем, чтобы входные и выходные участки корпуса совпадали с входными и выходными участками рабочего колеса. Это гарантирует, что поток и давление, ожидаемые от вашего вентилятора, будут аналогичны вашему рабочему колесу.Однако фрикционные и направленные потери в обсадной колонне неизменно снижают выходную эффективность.

4) Входная площадь лопастей рабочего колеса π.Øᵢ.w
Важно обеспечить, чтобы соотношение сторон рабочего колеса и входная площадь диффузора всегда были больше, чем это, чтобы минимизировать потери на трение.

5) Выходная площадь крыльчатки π.Øₒ.w
Площадь выхода может быть больше или меньше, в зависимости от ваших требований к производительности. Однако, если ширина выпускного отверстия вашего кожуха меньше ширины крыльчатки, эффективность вашего вентилятора пострадает.

Углы наклона лопастей определяют производительность вентилятора. Поэтому необходимо поиграть с ними, чтобы достичь желаемых результатов. Например:
Увеличение угла наклона входной лопасти (θᵢ) приведет к увеличению потребляемой мощности (P) и колебания давления (δp), но уменьшит расход (Q)
Увеличение угла наклона выходной лопасти (θₒ) увеличивает потребляемую мощность (P), изменение давления (δp) и расход (Q)
Кроме того, изменение угла наклона лопасти на один градус по-разному повлияет на производительность вентилятора, независимо от того, применяется ли он к внутреннему или внешнему краю лопасти.

Fan Calculator – Техническая помощь

Fans рассчитывает воздушный поток через крыльчатку вместе с ожидаемыми эффектами, которые может создать диффузор с ограниченным кожухом.

Калькулятор вентилятора был разработан для того, чтобы вы могли выбрать подходящий продукт для вашего приложения, а не (обязательно) для проектирования вентилятора⁽¹⁾.

Шт.

Вы должны быть осторожны при выборе единиц измерения, так как газовая постоянная (Rₐ) будет определять единицы массы и длины для всех ваших выходных результатов, т.е.е .;

Если вы используете метрические единицы, вам может быть проще использовать метры и килограммы, а для британских расчетов вам будет проще использовать футы и фунты (экирдупуа), поскольку газовая постоянная легко доступна в этих единицах. Вы найдете значения соответствующих констант (Rᵢ и g) в меню технической помощи калькулятора вентилятора.

Общие данные

g – ускорение свободного падения. Это значение должно быть установлено на 1 (один), если pᵢ выражается в единицах массы на единицу площади, например, кгс / м² или фунт-сила / фут².

Общий

Рис. 6. Давление на входе и выходе

Давление на входе и выходе

Выбор правильных значений для входного и выходного давлений станет самой большой дилеммой в этих расчетах. Например:

Если вы производите вытяжку из комнаты в своем доме или офисе и предполагаете, что давление внутри и снаружи точно равняется одной атмосфере (101 325 Н / м²), расчетное энергопотребление вашего вентилятора будет значительно меньше, чем в действительности.Однако, заряжая вентилятор воздухом, он естественным образом создает локальный вакуум на входной стороне, и большее движение воздуха снаружи вентилятора обычно создает более высокое положительное давление, чем атмосферное, которое вентилятор преодолевает.

Атмосферное давление обычно колеблется от 0,98 до 1,05 бар. Вам не нужно беспокоиться о давлении ниже 1 бара, поскольку скорость потока в таких условиях будет достигнута с меньшим потреблением энергии. 1,05 бар представляет собой необычно высокое давление и может быть проигнорировано для обычных приложений.

CalQlata предполагает, что, если у вас нет фактических или более точных данных о перепадах давления между входом и выходом, вы можете оценить эти давления следующим образом (рис. 6):

pᵢ: Рассчитайте расход, установив давление на входе и выходе равным 101 322,5 Н / м². Затем вычтите скоростное давление из атмосферного давления (pᵢ = pᵢ – pᵥ)

pₒ: умножьте атмосферное давление на 1,025 (т. Е. Pₒ = 103858 Н / м²)

Входные данные

Q – объемное количество газа {м³}, которое вы хотите пропускать через вентилятор каждую секунду.Калькулятор вентилятора преобразует это значение в массовый расход {Q̊}, мольный расход {Q̅} и линейную скорость {v}.

В – это объем комнаты или пространства, на который ваш вентилятор должен влиять на скорость газообмена (δV). Вы можете проигнорировать это значение, если вас не интересует определение скорости газообмена, поскольку это единственный расчет, в котором оно используется.

Aₒ – площадь поперечного сечения выходной стороны вентилятора

ε – КПД вентилятора (который обычно составляет от 50% до 90% в зависимости от газа и конструкции).Вы можете ввести это значение как коэффициент (например, 0,67) или процентное значение (например, 67). Калькулятор вентилятора распознает правильное значение; то есть у вас не может быть коэффициента> 1,0, и поклонники будут предполагать, что ваш вентилятор будет иметь эффективность более 1%.

RAM – относительная атомная масса газа (например, воздуха), проходящего через вентилятор

pᵢ и pₒ – давление газа на входе и выходе вентилятора соответственно

Ṯ – температура газа на входе и выходе вентилятора

Rᵢ – постоянная идеального газа

Выходные данные

P – минимальная мощность вентилятора (т.е.грамм. Вт). Если вам необходимо включить потери в дополнение к эффективности вентилятора (ε), вы можете включить их, умножив ожидаемые дополнительные потери на коэффициент полезного действия и введя измененное значение для ε во входные данные

Q̊ – массовый расход газа через вентилятор

Q̅ – мольный расход газа через вентилятор

v – линейная скорость газа через выходное отверстие

ρᵢ и ρₒ – входная и выходная плотности газа (соответственно), проходящего через вентилятор

pᵥ – давление скорости газа, проходящего через вентилятор, т.е.е. это давление существует только в движущемся газе

pd – давление нагнетания, создаваемое вентилятором; т.е. разница между входным и выходным давлениями плюс скоростное давление

пс – статическое давление в вентиляторе; т.е. максимальное давление на входе и выходе

ч – напор газа на выходе из вентилятора

δV – скорость изменения объема помещения (В)

Осевые и центробежные (конструкция с лопастями)

Этот вариант расчета определяет расход воздуха через лопасти рабочего колеса.Он не рассчитывает механический КПД вентилятора.
Чтобы повысить эффективность воздушного потока вентилятора, необходимо минимизировать потери (Lˢ, Lᶠ, Lᵉ), а для этого необходимо оптимизировать размер и форму его лопастей.
Вы обнаружите, что некоторые изменения входных данных уменьшают одну потерю, но увеличивают другую, поэтому для максимальной эффективности требуется небольшой метод проб и ошибок.

Единственные переменные, которые необходимо изменить в вентиляторе для повышения его эффективности, перечислены ниже:

Осевые вентиляторы
Чтобы понизить…
Lᶠ: нижний Øᵢ, Øₒ, N, θᵢ или подъём θₒ
Увеличьте θₒ для повышения эффективности (ε)

Центробежные вентиляторы
Чтобы понизить …
установить θᵢ на {θᵢ} для Lˢ = 0
Lᶠ: опустить Øₒ, N и поднять Øᵢ, θₒ
Lᵉ: опустить Øᵢ, N, θₒ и поднять Øₒ
Другими словами; увеличение:
Øᵢ: опускает Lᶠ и поднимает Lᵉ
Øₒ: поднимает Lᶠ и опускает Lᵉ
N: поднимает Lᶠ и Lᵉ
θₒ: опускает Lᶠ и поднимает Lᵉ

Входные данные

Н – частота вращения лопастей вентилятора в оборотах в минуту

θᵢ⁽²⁾ – это угол входного конца лезвия, который может составлять только от 0 ° до 180 °.Если этот угол больше, чем «θₒ», появится предупреждение об увеличении угла выхода.
Примечание: углы больше 90 ° затруднят создание скорости на входе, необходимой для начала пропускной способности. Даже лопасти, обращенные вперед, должны иметь входной угол <90 ° {«обращенный вперед» относится только к углу выхода}

θₒ⁽²⁾ – это угол выпускного конца лезвия, который может составлять только от 0 ° до 180 °. Если этот угол меньше ‘θᵢ’, появится предупреждение об увеличении его значения на

.

Øᵢ – внутренний диаметр лопастей вентилятора

Øₒ – наружный диаметр лопастей вентилятора

ℓ – длина лопастей между входной и выходной кромками осевого вентилятора

w – ширина лопастей центробежного вентилятора, параллельная оси вращения рабочего колеса

ρᵢ – плотность воздуха на входной кромке лопастей вентилятора

pᵢ – давление воздуха на входной кромке лопастей вентилятора

Ṯ – температура воздуха на входной кромке лопастей вентилятора

Rₐ – удельная (или массовая) газовая постоянная

F – коэффициент трения воздуха (с лопастями).Общепринятое значение для чистого сухого воздуха – 0,125, но увлеченная вода, частицы и / или значительные колебания температуры могут увеличить это значение

.

γ – отношение удельных теплоемкостей (γ = cp / cv), которое используется для расчета изоэнтропической эффективности (εᴵ)
{для воздуха; γ ≈ 1,422}

n ° – количество лопаток в рабочем колесе

Ac – площадь поперечного сечения кожуха диффузора
Если это значение установлено больше или равным площади выпускного отверстия рабочего колеса, pc, vc, ρc, Hc и Pc можно не учитывать, поскольку ожидается, что выпускной диффузор кожуха не окажет заметного влияния на производительность вентилятора.

Выходные данные

Q – объемный расход (в секунду) воздуха через вентилятор. Умножьте это число на плотность на выходе (‘ρₒ’), чтобы найти массовый расход (в секунду).
Важно отметить, что это производительность крыльчатки без каких-либо ограничений со стороны кожуха вентилятора. Если площадь выходного диффузора вентилятора меньше площади поверхности наружного диаметра крыльчатки (Øₒ), то такой расход не будет достигнут вентилятором. Простая процедура расчета, которую вы можете использовать для определения скорости потока на выходе вентилятора (крыльчатки внутри кожуха), представлена ​​в меню технической помощи калькулятора.

T – это крутящий момент, необходимый для вращения лопастей в воздухе со скоростью (Н), необходимой для свободного рабочего колеса. Этот показатель будет выше для крыльчатки в кожухе (например, вентилятора)

P – мощность, необходимая для управления крутящим моментом (T)

δp – изменение давления от входа к выходу

ρₒ – плотность воздуха, выходящего из вентилятора

Hᵀ – напор вентилятора до устранения влияния эксплуатационных потерь (Lˢ, Lᶠ, Lᵉ)

Lˢ – потеря напора из-за изменения направления воздуха на входе в вентилятор.Это значение равно нулю для осевых вентиляторов и иногда игнорируется при расчетах напора (H) и эффективности (ε) для центробежных вентиляторов.

Lᶠ – потеря напора из-за трения между воздухом и лопастями.

Lᵉ – потеря напора из-за накопленной энергии в воздухе, выходящем из вентилятора. Для осевых вентиляторов это значение равно нулю.

H – напор вентилятора после устранения влияния эксплуатационных потерь (Lˢ, Lᶠ, Lᵉ)

εᴴ – эффективность воздушного потока через вентилятор на основе потери напора (без учета механического КПД)

ε – эффективность воздушного потока через вентилятор на основе потери напора без учета потерь из-за входного удара (Lˢ) (без учета механического КПД)

εᴵ – изоэнтропическая эффективность воздушного потока через вентилятор

vᵢ – абсолютная скорость воздуха на входной кромке лопастей

vₒ – абсолютная скорость воздуха на выходной кромке лопастей

v₁ᵢ – осевая (ОСЕВЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ) или радиальная (ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ) скорость воздуха на входной кромке лопастей.В осевых вентиляторах

это значение равно v₁ₒ.

v₁ₒ – это осевая (ОСЕВЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ) или радиальная (ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ) скорость воздуха на выходной кромке лопастей. В осевых вентиляторах

это значение равно v₁ᵢ.

v₂ᵢ – скорость лопастей на входе. В осевых вентиляторах

это значение равно v₂ₒ.

v₂ₒ – скорость на выходе лопастей. В осевых вентиляторах

это значение равно v₂ᵢ.

v₃ᵢ – скорость воздуха, проходящего через лопасти на входной кромке лопастей

v₃ₒ – скорость воздуха, проходящего над лопастями на выходной кромке лопастей

v₄ᵢ – составляющая скорости вращения воздуха на входной кромке лопастей (для осевых вентиляторов это значение равно нулю)

v₄ₒ – составляющая скорости вращения воздуха на выходной кромке лопастей

Осевое выходное отверстие рабочего колеса:

А – площадь прохождения воздуха через лопатки осевого рабочего колеса

Выходное отверстие центробежной крыльчатки:

Ar – соотношение площадей входа и выхода (Ai: Ao)

Ai – площадь входа воздушного потока через лопатки центробежной крыльчатки

Ao – площадь выхода воздушного потока через лопатки центробежной крыльчатки

Общие выходные данные (непосредственно перед выходным диффузором корпуса вентилятора):

шт – ожидаемое давление воздуха

vc – ожидаемая скорость воздуха

ρc – ожидаемая плотность воздуха

Hc – ожидаемый напор

Pc – это ожидаемая мощность, необходимая для прохождения воздуха через диффузор выпускного кожуха (включаякрыльчатка)

Приложение

Этот калькулятор подходит в качестве инструмента для расчета приблизительного приближения (см. Точность ниже) для любых расчетов вытяжки и сжатия в атмосферных и / или воздуховодных системах. CalQlata рекомендует, чтобы окончательные проектные расчеты проводились на основе спецификаций и процедур, рекомендованных выбранным вами поставщиком.

Точность

Разработчикам, не имеющим или практически не имеющим опыта работы с вентиляторами, следует знать, что надежные выходные данные вентиляторов во многом зависят от точности ваших входных данных.Если все входные данные верны и точны, в результатах нет ожидаемой погрешности.

Как видно на рис. 7; следующие исходные данные дают сопоставимые результаты с данными, выпущенными известным производителем на один из его вентиляторов:
частота вращения крыльчатки: N = 2685 {об / мин}
угол впуска лопасти: θᵢ = 79 {°}
угол выхода лезвия: θₒ = 41 {°}
внутренний диаметр рабочего колеса: Øᵢ = 0,1315 {м}
наружный диаметр рабочего колеса: Øₒ = 0.16 {m}
ширина рабочего колеса: w = 0,0616 {m}
плотность воздуха на входе в рабочее колесо: ρᵢ = 1,2928 {кг / м³}
давление воздуха на входе в рабочее колесо: pᵢ = 101325 {Па}
температура воздуха на входе в рабочее колесо [абсолютная]: Ṯ = 293 {K}
ускорение свободного падения: g = 9.80663139 {м / с²}
удельная газовая постоянная (воздух): Rₐ = 283,5383565 {Дж / К / кг}
коэффициент сопротивления трения (воздух): Cᶠ = 0,125
отношение удельной теплоемкости (cp / cv) {воздух: γ = 1.422634836}: γ = 1,4226
количество лопаток в рабочем колесе: nᵒ = 40

Рис. 7. Сравнение расчета центробежного вентилятора с паспортом производителя

Незначительные различия связаны с отсутствием доступной информации, такой как углы лопастей и атмосферные свойства, в соответствующем техническом паспорте. Таким образом, эти значения были оценены для расчета количества вентиляторов. Тем не менее, результатов достаточно, чтобы подтвердить теорию Чарльза Иннеса, на которой основаны Фаны.

Банкноты

1. Продукция каждого производителя отличается от других производителей по своим характеристикам и техническим характеристикам.Поэтому вам следует применять соответствующие технические характеристики продукта вашего предпочтительного поставщика к окончательному проекту, а не к вашим проектным требованиям.
2. Эта теория не любит углов точно в 90 °. Вы должны использовать 89,5 ° или 90,5 ° для такого угла

Дополнительная литература

Дополнительную информацию по этому вопросу можно найти в справочных публикациях ^{(3 и 12)}

ПОНИМАНИЕ, КАК ВЫБРАТЬ ПРАВИЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР

В этой статье рассматриваются факторы, которые необходимо учитывать при выборе правильного вентилятора для достижения желаемого объема воздушного потока.В частности, исследуется эффективность как вентилятора, так и двигателя.

Следует учитывать не только мощность двигателя, но и мощность, необходимую для крыльчатки вентилятора. Есть два способа определения мощности вентилятора, оба из которых важны:

• Потребляемая мощность вентилятора (потребляемая мощность) . Это мощность, потребляемая крыльчаткой вентилятора (и приводной системой, если применимо) в конкретной рабочей точке (т.е.е. где кривая КПД вентилятора и кривая сопротивления воздуховода совпадают).

• Пиковая мощность вентилятора (пиковая мощность) . Это значение представляет собой максимальную потребляемую мощность вентилятора, а для вентилятора с осевым потоком оно относится к заданной характеристической кривой угла наклона рабочего колеса. В то время как для центробежного вентилятора это кривая постоянной скорости.

Оба типа мощности вентилятора измеряются в киловаттах (кВт).

Поскольку ни один вентилятор (или любое другое устройство) не работает с КПД 100%, требуемая выходная мощность двигателя всегда должна быть больше максимальной потребляемой мощности вентилятора (т.е.е. Пиковая мощность). Вентиляторы с прямым приводом работают с более высоким КПД, чем вентиляторы с ременным приводом, поскольку выходная мощность двигателя также должна покрывать потери ременного привода, которые могут достигать 25% от общей потребляемой мощности.

Все двигатели имеют паспортные данные, которые мы можем рассматривать как максимально допустимую выходную мощность двигателя. Существует два типа номинальной мощности двигателя:

• Рейтинг IEC: Этот рейтинг применяется к двигателям, которые используют принудительное охлаждение с помощью встроенного охлаждающего вентилятора, установленного на неприводной стороне двигателя.Этот тип двигателя чаще всего устанавливается на центробежные вентиляторы.

• Рейтинг AOM: Этот рейтинг применяется к двигателям, не имеющим встроенного охлаждающего вентилятора, поскольку охлаждение двигателя вместо этого достигается за счет использования крыльчатки вентилятора, установленной непосредственно на приводном валу двигателя. Такое расположение чаще применяется к вентиляторам с осевым потоком.

При выборе вентилятора стоимость всегда является фактором, но важно учитывать эксплуатационные расходы, а также первоначальную стоимость самого вентилятора.Количество электроэнергии, необходимое для работы вентилятора для достижения желаемого потока воздуха, будет зависеть от эффективности как двигателя, так и вентилятора.

Есть несколько относительно простых формул, которые можно использовать для расчета этих значений эффективности.

Начнем с КПД двигателя. Выходную мощность двигателя легко определить, поскольку она указана на паспортной табличке двигателя, но количество потребляемой электроэнергии зависит от КПД двигателя.Чтобы рассчитать это, вам необходимо знать входную мощность двигателя – мощность, потребляемую двигателем от электросети. Зная это, КПД двигателя может быть получен из отношения входной мощности двигателя к выходной мощности двигателя и выражен в процентах.

Так, например, если двигатель рассчитан на 7,5 кВт (выходная мощность), а его КПД составляет 75%, ему потребуется входная мощность 10 кВт. Разница между этими двумя значениями фактически означает потерю энергии, которая может быть обнаружена в виде тепла.

Эффективность двигателя обычно зависит от используемых материалов (т. Е. Технических характеристик сборки) или технологии, лежащей в основе двигателя. Двигатели с более высокими показателями эффективности обычно изначально стоят дороже, но, конечно, будут иметь более низкие эксплуатационные расходы.

Расчет КПД вентилятора требует использования формулы, которая учитывает как потребляемую мощность вентилятора, так и мощность воздуха, поэтому рассчитывается путем умножения объемного расхода в кубических метрах в секунду на общее давление вентилятора в паскалях или ньютонах на квадратный метр, разделенное на 10-кратная потребляемая мощность вентилятора в кВт (см. ПОД ДАВЛЕНИЕМ: ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА , чтобы увидеть, как они рассчитываются)

Формула расчета КПД вентилятора выглядит следующим образом:

КПД вентилятора = объемный расход (м ³ / с) x общее давление вентилятора (Н / м ² )

10 x Потребляемая мощность вентилятора (кВт)

Или, выраженное символами: η = q _v x p _F

10 x P

Используя эту формулу, можно рассчитать требуемую мощность, например:

P = q _v x p _F

10 x η

Общий КПД вентилятора – еще один ключевой фактор, поскольку он напрямую связан с эксплуатационными расходами и определяется сочетанием КПД двигателя и вентилятора.Результирующее единичное значение часто называют степенью эффективности вентилятора и двигателя или FMEG и рассчитывается путем умножения процентов эффективности вентилятора и двигателя, например, если КПД вентилятора составляет 85%, а КПД двигателя равен 94%, тогда общая общая эффективность составит 0,85 x 0,94 x 100 = 80%.

Следует отметить, что производительность вентилятора всегда указывается на уровне Стандартные условия воздуха . На практике это означает, что взаимодействие давления, влажности и температуры воздуха влияет на плотность воздуха, что, в свою очередь, влияет на производительность вентилятора.

Стандартный воздух определяется как имеющий плотность воздуха 1,2 кг / м. ³ . Чем холоднее воздух, тем он плотнее, а чем он теплее, тем менее плотен; Плотность воздуха изменяется пропорционально соотношению между двумя исходными температурами воздуха в абсолютных терминах.

Например, если температура воздуха изменяется с 16 ° C на 50 ° C, соотношение между двумя температурами в абсолютном выражении будет (273 + 16) / (273 + 50) = 289/323 = 0,895. Это соотношение затем можно применить к стандартной плотности воздуха, чтобы получить мощность, необходимую для вентилятора, когда он работает при более высокой температуре.

Как рассчитать мощность потолочных вентиляторов | Руководства по дому

Даниэль Смит Обновлено 15 января 2021 г.

Потолочные вентиляторы довольно распространены в домах и на предприятиях, но не все понимают, что их можно использовать круглый год для циркуляции воздуха, отчасти благодаря мощной мощности потолочного вентилятора. В A Fresher Home объясняется, что они не только поддерживают прохладу и вентиляцию в комнатах, но и поддерживают циркуляцию тепла в холодные месяцы. Эти вентиляторы также потребляют меньше электроэнергии, чем кондиционеры и обогреватели, что является дополнительным плюсом.Расчет мощности потолочных вентиляторов – довольно простой процесс.

Мощность потолочного вентилятора

Потолочные вентиляторы очень экономичны из-за низкого энергопотребления. Они используют небольшие электродвигатели, которые вращают лопасти вентилятора для циркуляции воздуха, и A Goodly Home утверждает, что большинство из них имеют мощность от 50 до 80 Вт. Если вы не знакомы с этой единицей измерения, ватт – это единица мощности, используемая для измерения количества энергии (включая электричество), используемого приборами и электронными устройствами.

Чтобы определить мощность потолочного вентилятора, Polar Electric описывает несколько простых шагов. На новых потолочных вентиляторах есть ярлыки, на которых указана мощность или количество ампер, потребляемых вентилятором. (Амперы показывают скорость потока электричества.) Если этикетку трудно найти, поищите ее на розетке, внутри основания вентилятора или на верхней части одной из лопастей.

Ток для потолочных вентиляторов обычно составляет от 0,5 до 0,9 в зависимости от размера двигателя. Возьмите количество ампер и умножьте на 120.Число 120 используется, потому что это среднее количество вольт (электрическое давление), которое есть у большинства приборов. Это простое уравнение. Например, если сила тока 0,6, умножьте это на 120 – 0,6 x 120 = 72 Вт вентилятора.

Калькулятор энергопотребления

Зная мощность потолочного вентилятора, вы можете определить, сколько энергии он потребляет. Согласно A Goodly Home, это делается с использованием только что определенного вами числа мощности. Получите свой последний счет за электричество и определите, сколько коммунальная компания взимает за киловатт-час (кВтч) электроэнергии.

Чтобы узнать, сколько стоит запустить потолочный вентилятор в течение часа, сначала нужно умножить мощность на кВтч. Если провайдер взимает 15 центов за кВтч, а мощность равна 72, 0,15 x 72 Вт = 10,8. Запишите это число.

Киловатт равен 1000 ватт, поэтому потребуется еще один расчет. Число 10,8 нужно разделить на 1000. Итак, 10,8 ÷ 1000 = 0,0108. Таким образом, потолочный вентилятор стоит 0,0108 доллара за час использования. Это очень небольшое число, с которым можно работать, поэтому вы можете умножить его на количество часов в день, в течение которых вентилятор используется.Если вентилятор используется 12 часов в день, его стоимость будет следующей: 12 x 0,0108 = 0,1296 $.

Расчет ежемесячных затрат

Эти 0,1296 – все еще очень небольшая стоимость, поэтому вы можете пойти дальше, умножив ее разными способами, чтобы сделать ее более полезной. Чтобы увидеть стоимость недели, умножьте ее на 7; для ежемесячной оплаты используйте число 30 (или 28 или 31, если применимо). Даже когда вы это сделаете, стоимость эксплуатации потолочного вентилятора, вероятно, составит всего несколько долларов в месяц, что того стоит для многих людей.

Если вы хотите узнать больше об энергопотреблении вашего дома, вы можете записать стоимость эксплуатации кондиционера или обогревателя в течение месяца с постоянно включенным вентилятором. В следующем месяце вообще не запускайте потолочный вентилятор и посмотрите, не снизится ли счет за электроэнергию. Конечно, вам придется делать это в течение двух месяцев при одинаковой погоде, например, в декабре и январе или июле и августе.

Вентилятор выходной, воздушный, моторизованный

Энергия, обеспечиваемая вентилятором

Энергия, поглощаемая вентилятором, распадается:

Механическая энергия, передаваемая жидкости

Это гидравлическая мощность, передаваемая в воздух во время его прохождение через вентилятор.

Эта механическая мощность определяется по следующей формуле:

с:

• P = мощность, передаваемая в жидкость вентилятором в Вт.
• Q = Расход в м3 / с.
• Hm = потеря напора в Па.

Уменьшенная энергия, выраженная в выходной мощности вентилятора

Это мощность, измеренная на валу вентилятора.

Механическая энергия, необходимая для вентилятора, всегда выше чем энергия, передаваемая жидкости, следовательно, различным трения тел вращения.

с:

• Pmec = Механическая мощность, необходимая для вентилятора.
• Pfl = мощность, передаваемая жидкости.
• Rv = Мощность вентилятора.
• Rt = Выход коробки передач.

Обычно разрешенные выходы:

Тип вентилятора	Выход
– Центробежный вентилятор с загнутыми назад лопатками (от 6 до 16 шт.)	80… 77%
– Центробежный вентилятор с загнутыми вперед лопатками (от 38 до 42 ед.) – (известная как беличья клетка)	57… 73%
– Вентилятор пропеллерный без диффузора, но с выпрямителем	50… 88%
– Вентилятор пропеллерный с диффузором и выпрямителем	60… 89%
– Вентилятор настенный	35… 50%

Единственные типы вентиляторов, которые подходят для установки для постоянной потери давления или переменного объема воздуха центробежные лопасти вентиляторов наклонены назад, а винтовые вентиляторы (круто изогнутые наклонные характеристики)

Объем потока не может быть уменьшен до 1/3, редко ниже 50%.

В противном случае необходимо использовать двигатели с прогрессивным система управления, то есть подвижные ножи или регулируемые ножи геликоидальные вентиляторы.

Выход трансмиссии

Передача энергии двигателя вентилятора выполнена. с определенными потерями, в основном в случае ременной передачи, потому что проскальзывания последних на шкивах.

Режим привода	Убытки
– Двигатель с прямым приводом (колесо вентилятора напрямую закреплен на валу двигателя)	от 2 до 5%
– Привод от муфты	от 3 до 8%
– Ременная передача	P двигатель <7.5 кВт: 10%
	7,5 кВт
	11 кВт
	22 кВт
	30 кВт
	55 кВт
	75 кВт

Моторизация

При выборе двигателя это мощность всасывания. вентилятором, который определяет мощность, выдаваемую двигателем и, таким образом, также поглощающая способность воздуховода. Это необходимо таким образом принять меры, чтобы двигатель имел достаточную мощность для удовлетворить все ситуации эксплуатации установки.

Рассмотрим случай с вентилятором, имеющим поглощающую способность 8,5 кВт. Эти 8,5 кВт двигатель будет обеспечивать самостоятельно за счет к тому, что он задуман на 7 кВт или 10 кВт. Двигатель Таким образом, 7 кВт, работающие при 40 ° C, всегда будут перегружены. 21,5%.

Прямое следствие перегрузки двигателя – увеличение по температуре намотки.Когда он превышает предельную температуру предусматривается в зависимости от класса изоляции, срок службы снижается утеплитель. Выход за пределы предельной температуры 8-10 ° C, сокращает срок службы изоляции примерно на половина. Превышение 20 ° C означает сокращение на 75%.

Двигатели стандартной конструкции рассчитаны на максимальное использование температура окружающей среды 40 ° C (и максимальная высота площадки 1000 м).