Диаметральные вентиляторы
Диаметральный вентилятор, схема которого приведена на рис. 141, состоит из колеса барабанного типа с загнутыми вперед лопатками и корпуса, имеющего на входе патрубок и на выходе диффузор. Известны диаметральные вентиляторы как с направляющим одно- и многолопаточным аппаратом, расположенным внутри рабочего колеса, так и без него.
Оптимальной компоновочной особенностью таких вентиляторов является возможность выполнения их колес с относительной шириной, значительно превышающей ширину колес радиальных вентиляторов. Применение таких колес позволяет значительно увеличить подачу.
В вентиляторах без направляющего аппарата рабочее колесо может быть выполнено в виде двух дисков, к которым приклепаны (или приварены) лопатки из листовой стали. При этом подшипники, в которых находится вал, размещены с обеих сторон корпуса, вследствие чего обеспечивается высокая жесткость всей конструкции. Это особенно важно при колесах большой ширины.
При наличии направляющего аппарата рабочее колесо напоминает конструкцию рабочего колеса радиального вентилятора низкого давления с односторонним всасыванием: лопатки одним концом крепятся к диску, установленному на валу, другим — к кольцу. Направляющий аппарат, состоящий из одной или нескольких лопаток, закрепляется на боковой стенке корпуса, противоположной диску рабочего колеса.
Основной отличительной особенностью диаметральных вентиляторов являются большие значения коэффициента полного давления, которые достигают 3 и более. Причиной этого, как уже отмечалось, является двукратное (диаметральное) прохождение потока через одну и ту же решетку вращающегося колеса. Высокие значения коэффициентов давления и подачи по сравнению с их значениями для вентиляторов других типов позволяют диаметральным вентиляторам иметь меньшие габариты и скорости вращения рабочего колеса. Вместе с тем весьма сложный характер течения потока внутри корпуса, приводящий к большой неравномерности поля скоростей, обусловливает значительные потери энергии. В связи с этим максимальные значения полного КПД диаметральных вентиляторов находятся в пределах 0,55—0,61. Эффект от применения направляющих аппаратов достигается главным образом за счет повышения энергоемкости вентилятора. (Под энергоемкостью в данном случае следует понимать полезно затраченную мощность вентилятора). Это происходит в результате стабилизации и ограничения вихревой зоны в заданном месте внутри корпуса, а также вследствие повышения эффективности работы «центробежной» части рабочего колеса.
С помощью направляющих аппаратов разных типов, установленных внутри рабочего колеса, а также путем изменения формы корпуса или взаимного расположения элементов корпуса и НА можно добиться изменения аэродинамической характеристики диаметрального вентилятора.
Диаметральные вентиляторы без внутреннего направляющего аппарата (ВНА) в последнее время находят более широкое применение, чем вентиляторы с ВНА. Это можно объяснить их большей простотой в конструктивном и технологическом отношениях. Следует, однако, учитывать, что вентиляторы без ВНА имеют ограниченные возможности получения высоких коэффициентов давления и в широком диапазоне изменения коэффициента подачи.
Серийно диаметральные вентиляторы в настоящее время не выпускаются. Разработанный А. Г. Коровкиным и др. в ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского ряд аэродинамических схем диаметральных вентиляторов находит применение либо только в бытовой отопительно-вентиляционной технике и в малогабаритных установках кондиционирования воздуха, либо в специальных технологических устройствах или машинах. Так, в замкнутых проточных контурах, в которых давление перемещаемого газа ниже атмосферного, применяется вентилятор типа Д22-36 с так называемым профильным вихреоб-разователем, расположенным в корпусе с внешней стороны колеса (рис. 142). Этот вентилятор без ВНА имеет относительно малое число лопаток z=24, корпус с поворотом потока в нем на 90—180° и при относительно небольших размерах корпуса достаточно высокий коэффициент давления =4,4 на режиме =0,52. Некоторые модификации этого вентилятора имеют более высокие значения КПД— = 0,58÷0,63 при несколько меньшем значении коэффициента давления = 3,4.
Маркировка диаметральных вентиляторов соответствует маркировке, установленной ГОСТом для лопастных машин. Буква Д означает диаметральный, число при Д — увеличенное в 5 раз значение коэффициента давления при работе в режиме , а последнее число — быстроходность.
Диаметральные вентиляторы обычно работают в переменных условиях, поэтому необходимо регулировать режимы их работы. Это осуществляется различными способами. Например, регулирование можно проводить путем поворота направляющего аппарата. Это обеспечивает получение у одного и того же вентиляционного агрегата больших коэффициентов давления в широком диапазоне значений коэффициента подачи.
С помощью входного многолопаточного направляющего аппарата, выполненного в виде жалюзи или решеток, можно осуществлять регулирование путем дросселирования. Однако при этом способе снижение номинальной подачи, например, на 10% приводит к снижению КПД на 19%.
В качестве регулирующего органа может использоваться направляющая поворотная лопатка, устанавливаемая в выходном патрубке корпуса. При этом добиваются изменения в достаточно широком диапазоне поля скоростей на выходе из вентилятора, но суммарные аэродинамические характеристики вентилятора в этом случае изменяются незначительно.
Наконец, следует отметить такой эффективный способ регулирования, как размещение на входе в вентилятор специального экрана, перемещение которого, например, на расстояние до 0,25Z) от лопаток колеса в зоне языка обеспечивает уменьшение давления и подачи на 30—40% от их номинальных значений.