Аэродинамика

Аэродинамическая характеристика ТДМ представляет собой графическую зависимость развиваемого дымососом или вентилятором полного давления - P_v, Па, мощности на валу рабочего колеса - N, кВт и коэффициента полезного действия - ŋ, % от производительности - Q, м³/час, равной объемному расходу перемещаемой среды на входе в машину.

Развиваемое ТДМ давление и мощность на валу зависят от плотности перемещаемой среды на входе в машину p₁, кг/м³, и частоты вращения рабочего колеса n, об/мин.

Заводские характеристики ТДМ обычно приводятся для следующих условий во входном сечении, перемещаемая среда - чистый сухой воздух при абсолютном давлении 101320 Па и температуре:

30°С - для дутьевых вентиляторов (плотность среды p₁ = 1,165 кг/м³);
70°С - для мельничных вентиляторов (р₁ = 1,029 кг/м³); 100°С - для основных дымососов (р₁ = 0,946 кг/м³); 400° С - для вентиляторов горячего дутья и дымососов рециркуляции горячих газов (р₁ = 0,525 кг/м³).

Параметры аэродинамической характеристики ТДМ: производительность, полное давление, мощность на валу и КПД связаны между собой соотношением:

где, ß - коэффициент учета сжимаемости среды.

Для диапазона полных давлений, ограниченного сверху значением 3 000 Па, сжимаемость среды не учитывают и принимают ß = 1.

Для диапазона полных давлений 3 000 Па < Р < 30 000 Па коэффициент учета сжимаемости вычисляют по приближенной формуле:

где γ - показатель политропы (для воздуха при отсутствии необходимости учета теплообмена принимают γ = 1,4).

Р_1ст — абсолютное статическое давление среды на входе в машину, Па.

Для тягодутьевых машин, регулируемых с помощью входного направляющего аппарата (НА), аэродинамическая характеристика представляет собой семейства кривых P_v, Q. и ŋ, соответствующих определенному положению (углу установки - θ_НА) лопаток. При этом выбор ТДМ осуществляется по максимальной кривой полного давления P_v, соответствующей для вентиляторов и дымососов центробежного типа полностью открытому направляющему аппарату (θ_НА=0°).


 

Характеристика газовоздушного тракта.

Характеристика газовоздушного тракта, обслуживаемого установкой ТДМ, представляет собой зависимость перепада полного давления по тракту Δр от объемного расхода V. Обычно эта зависимость описывается квадратичной параболой:

где Δр_с - постоянная часть сопротивления тракта, не зависящая от количества проходящих по нему газов и обычно представляющая собой самотягу на наклонных или вертикальных участках тракта;

kV² - переменная часть сопротивления тракта, складывающаяся из сопротивления трения на прямолинейных участках тракта постоянного сечения и местных сопротивлений, связанных с изменением формы или направления канала.
 

Выбор тягодутьевой машины.

Для выбора ТДМ необходимо знать требуемое значение объемного расхода среды V, м³/ч, соответствующего плотности среды p₁^Э на входе в машину в реальных условиях эксплуатации, и перепад полного давления по тракту Δр, Па.

Плотность среды p₁^Э на входе в машину в реальных условиях эксплуатации рассчитывается по формуле:

где, р_0^Э - плотность перемещаемой среды при нормальных атмосферных условиях (давлении р₀ = 101320 Па и температуре t_o=O°C), кг/м³,

р_А - атмосферное давление в месте установки машины, Па;

Δр^Э_1ст - избыточное статическое давление (+) или разрежение (-) в газоходе на входе в машину, Па;

t_Э¹- температура среды в газоходе на входе в машину/С.

Для обеспечения надежной работы установки при колебаниях барометрического давления, возможных изменениях в процессе эксплуатации сопротивления тракта, а также для учета предусмотренных техническими условиями допусков на аэродинамические характеристики, выбор ТДМ должен производиться не по приведенным выше значениям V и Δр, а по расчетным значениям производительности и полного давления, взятым с необходимыми запасами:

где ß₁, ß₂ - коэффициенты запаса.

В тех случаях, когда нет особых оговорок, можно пользоваться значениями коэффициентов запаса, принятыми при выборе дутьевых вентиляторов и дымососов котельных установок тепловых электростанций:

ß₁ = 1,1 - для производительности;

ß₂ = 1,2 - для полного давления.

Чтобы произвести выбор ТДМ по заводской аэродинамической характеристике необходимо привести полное расчетное давление Р_Р, к плотности перемещаемой среды р₁, для которой составлена эта характеристика, по формуле:

где р_l^Э - плотность среды на входе в машину в реальных условиях эксплуатации.

Выбор ТДМ производится таким образом, чтобы точка с параметрами Q_P, и Р_Р^пр располагалась на аэродинамической характеристике в зоне КПД, отвечающей условию ŋ≥0,9ŋ_max.