Работающий в сети вентилятор так или иначе соединен с сетью входным и выходным патрубками. В подавляющем большинстве случаев конфигурация элементов сети, прилегающих непосредственно к вентилятору, не соответствует стандартным условиям входа, имеющим место на измерительных стендах, вполне естественно предположить, что аэродинамические характеристики вентилятора в действительных условиях будут отличными от характеристик, приведенных в каталоге.
Однако, кроме изменения аэродинамической характеристики вентилятора, вызванного влиянием сети, вентилятор также влияет на потери в элементах сети, расположенных на выходе из него (например, увеличение сопротивления теплообменника при обтекании закрученным потоком от этого вентилятора, диффузора при неравномерном профиле скоростей на входе и т.д.). Как следствие, при наладке сети не удается получить заданную производительность, несмотря на то что вентиляционная сеть выполнена в соответствии с расчетной схемой, а вентилятор подобран в соответствии с параметрами сети.
Рассмотрим более подробно взаимное влияние входных/выходных элементов на аэродинамические характеристики вентиляторов.
Если воздуховод на входе в радиальный вентилятор имеет прямолинейный участок и его диаметр равен диаметру входного патрубка, а воздуховод на выходе имеет конфигурацию выходного патрубка вентилятора, то вентилятор соединяется с сетью без переходных элементов. В этом случае отсутствуют потери в переходных элементах и, соответственно, их влияние на аэродинамическую характеристику вентилятора. Если воздуховод на входе в осевой вентилятор имеет прямолинейный участок и его диаметр равен диаметру вентилятора, то можно с определенной точностью принять, что отсутствуют потери и влияние входного элемента на аэродинамическую характеристику вентилятора. Но так как осевой вентилятор имеет втулку, то на начальном участке воздуховода, установленного на выходе из вентилятора, наблюдается расширение потока. Реализуется так называемый диффузор с «жидким» центральным телом, с соответствующими потерями, но с некоторым восстановлением статического давления. Как правило, этот эффект не учитывают при относительных диаметрах втулок v < 0,5, что свойственно большинству общепромышленных вентиляторов.
В иных случаях имеют место потери в элементах, соединяющих вентилятор с сетью, и в ряде случаев влияние входных элементов на характеристики вентиляторов, а также влияние вентилятора на потери в выходных элементах. Для минимизации потерь при соединении вентилятора с сетью необходимо не только оценивать сами потери в этих элементах, но и учитывать возникающие эффекты влияния неравномерности потока, создаваемые входными устройствами, на вентилятор и вентилятора на выходные устройства.
В начальном сечении входного/выходного устройства поток обладает полной энергией Е0, состоящей из суммы кинетической и потенциальной энергии. В выходном сечении устройства за счет потерь полная энергия потока Е1 меньше начальной Е0, причем соотношение между кинетической и потенциальной энергией, как правило, уже иное, чем на входе. Полная энергия потока равна произведению расхода на полное давление: Lp, а кинетическая энергия потока равна произведению расхода на динамическое давление потока: LpV2/2.
Разница между полной энергией потока на входе и на выходе ?Е = Е0 – Е1 составляет внутренние потери входного/выходного устройства (далее приведены расчетные давлений и скоростей на входе).
Внутренние потери входного устройства, отнесенные к кинетической энергии потока на выходе, называются коэффициентом внутренних потерь входного устройства:
?ВН = (P0 – P1) / (pV21 /2)
P0 P1— полные давления на входе и выходе из входного устройства;
V1 – среднерасходная скорость на выходе из входного устройства.
Внутренние потери выходного устройства, отнесенные к кинетической энергии потока на входе, называются коэффициентом внутренних потерь выходного устройства (например, диффузора):
?ВН = (P0 – P1) / (pV20 /2)
P0 P1— полные давления на входе и выходе из выходного устройства;
v0 — среднерасходная скорость на входе в выходное устройство.
