2-3. ИССЛЕДОВАНИЯ НЕРЕВЕРСИВНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ НАРУЖНОГО ОБДУВА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОРЕБРЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ
а) Вентиляторы с загнутыми на выходе лопатками.
Как показали анализы потерь, в центробежном реверсивном вентиляторе в условиях работы на оребренный холодильник невозможно получить к. п. д. больше 12—17% при необходимом для охлаждения электродвигателя расходе воздуха. Препятствием для получения высоких к. п. д. вентилятора являются потери на удар на входе как в холодильник, так и в колесо вентилятора.
Основным средством для уменьшения этих потерь является применение лопаток, загнутых на входе и на выходе. Первое обеспечивает безударный вход в колесо вентилятора, второе повышает степень реакции колеса, а следовательно, снижает потери на удар о ребра статора.
Недостатком вентиляторов с загнутыми лопатками является нереверсивность, которая ограничивает круг их применения (100 кет и более и специальные двигатели на 3 000 об/мин).
Рис. 2-14. Влияние угла установки лопаток на выходе на характеристику центробежного вентилятора.
Dм=350 мм; np=32; hp=60 мм.
Для оценки влияния угла установки лопаток β2 на характеристики вентиляторов был испытан вентилятор со следующими параметрами: D2 = 0,915; D1 = 0,234; b= 0,17; Dc0 = 0,7.
Лопатки на входе прямые, радиальные, начало изгиба лопаток по дуге окружности на D=0,66. Пределы изменения угла β2 10—170°.
Зависимость характеристики вентилятора от угла β2 приведена на рис. 2-14.
Как видно из приведенных характеристик, с увеличением угла β2 от 10 до 170° максимальное значение к.п.д. вентилятора возрастает с 16,3 до 20,5%, а к.п.д. в рабочей точке с 7,8 до 9,4%.
Анализ опытных данных показывает, что вследствие увеличения степени реакции колеса к.п.д. в рабочей точке должен был возрасти до 10,8%.
Различие в к.п.д. в этом случае можно объяснить тем, что для уменьшения потерь на удар о ребра статора лопатки вентилятора на участке от D4 до D2 необходимо было изгибать в двух направлениях — в радиальном и осевом, так как воздух на этом участке вентилятора имеет осевую составляющую скорости.
Малую зависимость к.п.д. вентилятора от угла β2 можно объяснить также малой величиной относительной скорости воздуха на выходе w2 (в нашем случае w2=0,245), а также сравнительно малым числом лопаток zл=10.
б) Вентилятор с лопатками, загнутыми на входе.
Основным путем уменьшения потерь на удар при входе является применение загнутых на входе лопаток.
Вход воздуха в колесо вентилятора можно осуществить при этом двумя путями: либо по радиусу, т. е. иметь D1=Dс, как это обычно делается в серийных вентиляторах общепромышленного назначения, либо с торца, как это имеет место в большинстве вентиляторов электрических машин, т. е. иметь D1<Dc.
Нереверсивные вентиляторы с радиальным входом воздуха на лопатки колеса, т. е. с D1=DC, довольно детально описаны в литературе, где даны надежные методики для их расчета.
Нереверсивные вентиляторы с осевым входом воздуха на лопатки колеса освещены в литературе меньше, однако для электрических машин они представляют большой интерес, так как позволяют применять входные сетки с большими диаметрами, что уменьшает потери на входе.
Часть лопаток на входе, загнутых в осевом направлении, можно рассматривать как вращающийся направляющий аппарат. При правильном выборе направляющего аппарата статическое давление, развиваемое им, препятствует рециркуляции потока воздуха на входе даже при Dc=D2.
Основываясь на этом, можно положить, что входная скорость воздуха в вентиляторе с вращающимся направляющим аппаратом на входе будет близка к постоянной; следовательно, угол установки лопаток можно подсчитать по выражению
(2-68)
Сопоставление основных характеристик вентилятора с направляющим аппаратом на входе с характеристиками центробежного реверсивного вентилятора (ЦРВ) приведено в табл. 2-3.
Как видно из таблицы, вентилятор с вращающимся направляющим аппаратом на входе в условиях работы на оребренный холодильник дает на 27% больший расход воздуха по сравнению с обычным реверсивным вентилятором и имеет при этом в 1,3 раза более высокий к.п.д. Это повышение расхода обусловлено уменьшением потерь на удар и во входной сетке. Однако наряду с увеличением расхода наблюдается несколько более высокое по сравнению с ожидаемым увеличение забираемой мощности, которое обусловлено, по-видимому, некоторой рециркуляцией потока воздуха на входе и неполным соответствием угла установки лопаток на входе и угла притекания потока.
Таким образом, как видно из приведенных материалов исследования, направленных на повышение к.п.д. центробежных реверсивных вентиляторов ощутимых результатов в этом вопросе добиться не удалось.
Основной причиной низкого к.п.д. центробежных вентиляторов при работе на реберный холодильник является высокий коэффициент быстроходности, с которым вентилятор должен работать в рабочей точке, т. е. рабочая точка вентилятора находится далеко за максимумом его к.п.д. (см. рис. 2-7).
Коэффициент быстроходности в этом случае, рассчитанный на основании (2-28), в точке максимального к.п.д. σ = 0,59, в то время как в рабочей точке σ=1,9. В связи с этим для повышения к.п.д. всей установки вместо центробежного вентилятора для обдува реберных машин необходимо применять быстроходные вентиляторы, например осевые или с меридионально-ускоренным потоком.
