Исследование параметров работы вентилятора в термически нестационарной вентиляционной системе
Повышение энергетической эффективности вентиляционных установок. Закономерности, определяющие параметры работы вентилятора в термически нестационарной вентиляционной системе с воздухонагревателем, расположенным по ходу движения воздуха после вентилятора.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.10.2017 |
| Размер файла | 66,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2
Размещено на http://www.allbest.ru/
Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону
Исследование параметров работы вентилятора в термически нестационарной вентиляционной системе
А.И. Василенко
Аннотация
Целью работы является определение закономерностей, определяющих параметры работы вентилятора в термически нестационарной вентиляционной системе, содержащей воздухонагреватель, расположенный по ходу движения воздуха после вентилятора. Установлено, что вентиляционная система, содержащая воздухонагреватель, имеет две характеристики аэродинамического сопротивления, отнесенные к объемным расходам воздуха на участках сети до и после воздухонагревателя. Обосновано, что при использовании метода наложения P-L характеристик для определения параметров работы вентилятора в рассматриваемой системе, необходимо применять P-L характеристику сети, отнесенную к объемному расходу воздуха до воздухонагревателя. Получены зависимости определяющие параметры работы вентилятора в зависимости от вида его аэродинамической характеристики и места расположения воздухонагревателя в системе.
Ключевые слова: вентиляционные системы, термически нестационарный режим, вентилятор, воздухонагреватель, энергоэффективность, энергосбережение.
Введение
Повышение требований к микроклимату в помещениях современных зданий и ужесточение нормативов по их энергоэффективности обуславливает необходимость разработки новых схемотехнических решений в области их инженерно-технического обеспечения, в том числе установок отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК). Важнейшими направлениями повышения энергетической эффективности этих установок является совершенствование их принципиальных схем [1-4], а также создание и внедрение комплексов автоматического управления работой данных установок [5-8]. Опыт показывает, несмотря на определенную автономность исследований по указанным направлениям, существует ряд вопросов, решение которых оказывает влияние на технический прогресс по двум указанным направлениям. К таким вопросам можно отнести исследования в области разработки новых вентиляционных агрегатов, центральных кондиционеров и других элементов ОВК. Однако, получение ожидаемого энергосберегающего эффекта от внедрения новых разработок связано с рядом трудностей, связанных с недостаточной изученностью особенностей работы вентиляторных агрегатов в термически нестационарных вентиляционных системах, содержащих теплообменники.
Рассмотрим работу вентилятора в термически нестационарной вентиляционной сети содержащей воздухонагреватель, рис. 1.
Рис. 1. Схема системы механической вентиляции с воздухонагревателем.
Введем обозначения:
L1-2, L2-3, L3-4 - соответственно объемные расходы воздуха на участках 1-2, 2-3, 3-4; Pv, Lv - соответственно давление воздуха, создаваемое вентилятором и его объемная производительность; 1-2, 2-3, 3-4 - потери давления воздуха на участках 1-2, 2-3, 3-4; - характеристики аэродинамического сопротивления участков 1-2, 2-3, 3-4; - потери давления воздуха в системе; 1-2, 3-4 - плотности воздуха на участках 1-2, 3-4.
Ограничим область исследований анализом параметров работы вентилятора при постоянном значении плотности воздуха в его входном патрубке равной 1-2.
В рассматриваемой системе имеют место следующие соотношения:
; (1)
; (2)
. (3)
Потери давления воздуха в системе определяются следующими уравнениями:
; (4)
(5)
При отсутствии нагрева воздуха в воздухонагревателе :
(6)
Из зависимостей (4) и (5) следует, что рассматриваемая вентиляционная сеть имеет две характеристики сети, отнесенные к объемным расходам воздуха на участках 1-2 и 3-4.
Величины Pv и Lv могут быть определены графо-аналитическим способом по методу наложения P-L характеристик [9-11]. Необходимо отметить, что известные решения этой задачи [9-11] основаны на использовании характеристики сети, отнесенной к расходу воздуха на участке после воздухонагревателя, что не соответствует физическому смыслу исследуемого процесса. Этот вывод обусловлен тем, что смысл метода наложения характеристик состоит в нахождении точки пересечения P-L характеристик сети и вентилятора, соответствующих одному и тому же значению плотности воздуха. А это означает, что в данном случае должна использовать уравнение (4).
Результаты применения метода наложения характеристик, применительно к рассматриваемой задаче, представлены на рис.2. Пересечение линии 1, построенной по уравнению (6) и линии 4, являющейся графическим отображением P-L характеристики вентилятора при 1-2, определяет координаты его рабочей точки при отсутствии нагрева воздуха - точка 1 на рис.2.
; ; ;
где: 1 - кпд вентилятора.
вентилятор параметр нестанционарный закономерность
Рис. 2. Диапазон изменения параметров работы вентилятора при отсутствии и при наличии нагрева воздуха в воздухонагревателе. Характеристики сети соответственно: 1 - по уравнению (6); 2 - по уравнению (4); 3 - по уравнению (10). 4 - P-L характеристика вентилятора.
При нагреве воздуха в воздухонагревателе , и параметры работы вентилятора определяются координатами точки 2 на пересечении линий 2 и 4, рис.2. Смещение линии 2 влево по отношению к линии 1, рис.2, обосновывается тем, что из сопоставления формул (4) и (6) следует: , поэтому . Величина K (1-2) в зависимости от местоположения теплообменника в сети находится в пределах:
; (7)
Нижний предел неравенства соответствует случаю, когда теплообменник размещен на выходе воздуха из системы, рис.3:
; (8)
Рис.3. Схема системы с P-L характеристикой сети по условию (8).
Верхний предел неравенства (10) соответствует размещению вентилятора и теплообменника на входе воздуха в систему, рис.4:
; (9)
Рис. 4. Схема системы с P-L характеристикой сети по условию (9).
Уравнение характеристики сети, удовлетворяющей условию (8) соответствует зависимости (6) и отображается линией 1, рис.2, а уравнение характеристики сети, удовлетворяющей условию (9) отображается линией 3 на рис.2 и имеет вид:
; (10)
Таким образом, при работе системы в термически нестационарном режиме рабочая точка вентилятора находится на P-L характеристике вентилятора, соответствующей 1-2, между точками 1 и 3, рис.2, а ее координаты зависят от плотности нагретого воздуха и местоположения воздухонагревателя в сети.
Выводы
нагрев воздуха в воздухонагревателе приводит к уменьшению объемной производительности вентилятора, минимальное уменьшение соответствует размещению воздухонагревателя на выходе воздуха из системы, а максимальное - размещению вентилятора и воздухонагревателя на входе воздуха в систему;
нагрев воздуха приводит к увеличению потерь давления воздуха в системе и, соответственно, увеличению давления воздуха, создаваемого вентилятором, при этом минимальное увеличение давления соответствует как размещению воздухонагревателя на выходе воздуха из системы, так и применению вентилятора с горизонтальным участком характеристики между точками 1-3 на рис.2;
максимальная стабильность объемного расхода и потерь давления воздуха в рассматриваемой системе соответствует размещению воздухонагревателя вблизи выхода воздуха из системы.
Литература
1. Кокорин О.Я. Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, кондиционирования. М.: Издательство АСВ, 2013.256 с.
2. Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Оценка аэродинамической эффективности вентиляционных систем // АВОК, 2008, № 7. с.46.
3. Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Способы увеличения аэродинамической эффективности вентиляционных систем // АВОК, 2009, № 5. с.28.
4. Галкина Н.И. КПД систем вентиляции. // Инженерный вестник Дона, 2017, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2017/4106.
5. K. F. Fong, V.I. Hanby, and T. T. Chow, - HVAC system optimization forenergy management by evolutionary programming // Energy Build., vol.38, no.3, pp.220 - 231, 2006.
6. E. Mathews, C. Botha, D. Arndt, and A. Malan, - HVAC control strategies to enhance comfort and minimise energy usage // Energy Build., vol.33, no.8, pp.853 - 863, 2001.
7. Wong Kwok Wai Johnny. Development o f Selection Evaluation and System Intelligence Analytic Models for the Intelligent Building Control Systems, Hong Kong Polytechnic University, 2007. - 414 p.
8. Нгуен Суан Мань. Алгоритм управления подсистемой отопления, вентиляции и кондиционирования в составе интеллектуального управления зданием // Инженерный вестник Дона, 2015, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3178.
9. Вахвахов Г.Г. Работа вентиляторов в сети. - М.: Стройиздат, 1975. - 101 с.
10. Калинушкин М.П. Вентиляторные установки. - М.: Высш. школа, 1979. - 223 с.
11. 3. Поляков В.В., Скворцов Л.С. Насосы и вентиляторы. - М.: Стройиздат, 1990. - 336 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Краткое описание центробежного вентилятора, его функции и сферы практического применения. Выбор системы электропривода, расчет мощности и выбор двигателя, питающих кабелей и проводов. Описание работы схемы управления, выбор ее составных элементов.
курсовая работа [231,9 K], добавлен 13.06.2015Расчёт параметров дутьевого вентилятора. Выбор электродвигателя. Расчет параметров дымососа. Расход натурального топлива на котел при номинальной нагрузке. Производительность дутьевого вентилятора. Экономичность тягодутьевых машин в регулировочном режиме.
контрольная работа [494,7 K], добавлен 19.01.2015Определение рабочих параметров центробежного дутьевого вентилятора консольного типа, его краткая характеристика и аэродинамический расчет. Проверочный расчет на прочность лопаток и основного диска рабочего колеса. Выбор привода вентиляторной установки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.08.2013Определение требуемых параметров электрокалориферной установки. Полезный тепловой поток. Расчетная мощность электрокалориферов в помещении. Определение требуемой объемной подачи вентилятора. Разработка нестандартных узлов. Выбор мощности вентилятора.
курсовая работа [140,4 K], добавлен 29.04.2014Выбор вентилятора, расчет мощности и выбор электродвигателя. Механическая характеристика асинхронного двигателя. Выбор преобразователя частот. Компьютерное моделирование энергетических характеристик частотно-управляемых электроприводов в среде Matlab.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 26.05.2012Характеристика работы и назначение электроцеха, его классификация по пожаро- и взрывоопасности, краткое описание применяемого оборудования. Схема управления групповой электрической сети освещения и сетевого канального вентилятора. Монтаж трансформаторов.
курсовая работа [313,2 K], добавлен 26.03.2019Технологический расчет параметров помещения и разработка проекта по электрификации бройлерного цеха в ЗАО "Уралбройлер" с проектированием электропривода вентиляционной установки. Описание автоматической схемы по контролю температуры приточного воздуха.
дипломная работа [579,2 K], добавлен 14.07.2011Определение мощности электрокалорифера. Осуществление теплового расчета нагревательных элементов. Выбор вентилятора и определение мощности электродвигателя для его привода. Расчет конструктивных параметров нагревательного устройства и сети подключения.
курсовая работа [597,3 K], добавлен 17.01.2012Определение расхода тепловой мощности на отопление здания в течение отопительного периода. Выбор и компоновка системы отопления. Обоснование выбора расчетных параметров воздуха. Аэродинамический расчет вентиляционных систем и подбор оборудования.
курсовая работа [943,3 K], добавлен 05.02.2010Устройство, принцип действия и назначение электронно-коммутируемого вентилятора со встроенной электроникой. Его преимущество и испытание работы. Отличие синхронных и асинхронных двигателей. Принцип пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора.
лабораторная работа [889,3 K], добавлен 14.04.2015Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс теплогенератора. Поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева, водяного экономайзера. Выбор дымососа и дутьевого вентилятора. Технико-экономические показатели работы котельной.
курсовая работа [850,2 K], добавлен 17.05.2015Роль судов в транспортном процессе. Технический уровень оборудования судовой энергетической установки, анализ мероприятий, направленных на повышение ее энергетической эффективности. Модернизация основной и вспомогательной энергетических установок.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 11.09.2011Характеристика результатов исследований нестационарной детонации взрывчатых веществ в зарядах конечного диаметра. Определение зависимости скорости неидеальной детонации взрывчатых веществ от их плотности и диаметра заряда на основе октогена и гексогена.
статья [115,4 K], добавлен 22.11.2016Електропривод вентиляційних установок. Класифікація вентиляторів, розрахунок та регулювання основних параметрів. Вибір вентилятора та електропривода до нього. Комплекти обладнання для автоматичного керування. Особливості автоматичного електропривода.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 22.02.2011Расчет мощности двигателя, энергетических, естественных и искусственных механических и электромеханических характеристик системы электропривода. Выбор преобразовательного устройства, аппаратов защиты, сечения и типа кабеля. Расчет переходных процессов.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 16.03.2015Вычисление мощности двигателя вентилятора для перекачки воздуха через трубопровод заданной конфигурации. Построение пьезометрического графика для заданных условий процесса и графика изменения скорости по сечению трубы на первом участке трубопровода.
контрольная работа [216,6 K], добавлен 15.04.2012Аксонометрическая схема воздушного тракта. Подбор дымососа и дымовой трубы. Расчёт сопротивления воздухоподогревателя. Аэродинамический расчёт газового тракта. Подвод к первой горелке. Выбор дутьевого вентилятора. Сопротивление горелочного устройства.
курсовая работа [298,1 K], добавлен 17.08.2013Роль электротехники в развитии судостроения. Функциональная схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Принцип работы электрической схемы вентилятора. Технология монтажа электрической схемы, используемые материалы и инструменты.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 12.12.2009Техническая характеристика парогенератора ТГМП-114. Расчёт объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчёт котельного агрегата. Аэродинамический расчёт водяного экономайзера. Расчёт экранных труб на прочность. Выбор дымососа и вентилятора.
курсовая работа [197,5 K], добавлен 11.04.2012Порядок проведения расчетов расхода топлива (в данном случае газа), коэффициента полезного действия котельного агрегата. Выбор и обоснование экономайзера, дутьевого вентилятора и дымососа при режиме работы котла с паропроизводительностью Dпар=17 т/ч.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.03.2016
