Потери давления в осевых вентиляторах

1. Профильные потери. Как и в радиальных вентиляторах, профильные по­тери зависят от угла атаки на лопатках. На текущем радиусе r угол атаки на ло­патках колеса определяется по формуле: a₁ = ?_Г – ?₁ – ф₁.

Ha расчетном режиме (в ряде случаев совпадающем с режимом максимально­го полного КПД) угол атаки, как правило, равен оптимальному: а₁ = а_1опт, при этом профильные потери минимальны или близки к ним. При увеличении про­изводительности вентилятора (осевой скорости с_а) относительно расчетной углы атаки а₁ на лопатках уменьшаются и становятся отрицательными, что привод кресту профильных потерь. При уменьшении производительности относительно расчетной углы атаки на лопатках увеличиваются, что приводит к росту профиль­ных потерь, но уже в большей мере, чем при увеличении производительности.

2. Вторичные потери. Вторичные потери вызваны вторичными течениями, которые имеют место при повороте потока в межлопаточных каналах. Так в криволинейных межлопаточных каналах за счет поперечного градиента дав­ления на стенках канала возникает так называемое вторичное течение, пер­пендикулярное основному потоку. В результате этого образуются две зоны вихревого течения противоположного направления, в которые вовлекается пограничный слой на втулке и корпусе. Характер вторичных течений и вихреобразований различный в межлопаточных каналах колеса и спрямляющего аппарата. В колесе на вторичные течения накладывается эффект стекания к периферии (под действием центробежных сил и пограничного слоя, обра­зующегося на лопатках), а в спрямляющем аппарате градиент статического давления направлен к втулке, под действием чего и происходит течение в по­граничном слое к втулке. К вторичным потерям принято относить также по­тери трения на поверхностях втулки и корпуса в пределах осевой протяжен­ности лопаточного венца.

3. Потери в радиальном зазоре между лопатками и корпусом имеют место только в колесе, т. к. лопаточные аппараты ВНА и СА, как правило, не имеют радиальных зазоров. Эти потери вызваны перетеканием по торцу лопатки с ниж­ней (напорной) поверхности профиля на верхнюю и связанными с ним вихреобразованиями. Во вращающемся колесе на перетекания в радиальном зазоре накладываются следующие эффекты:

• «скребковый» эффект — захват нижней стороной лопаток колеса погранич­ного слоя на корпусе вентилятора;

• стекание пограничного слоя на лопатках к периферии под действием центробежных сил.

4. Потери, связанные с закруткой потока на выходе из вентилятора.

Вентиляторы схемы К и ВНА+К имеют закрутку потока на выходе. Гидравлическая мощность потока, определенная по окружной составляющей с_2а является для вентилятора потерянной, а ее величина вычисляется по формуле:

N_CN = (L*p*c²_2u) / 2

Если вентилятор имеет спрямляющий аппарат, рассчитанный на осевой вы­ход потока, то потери, связанные с закруткой потока, равны нулю. В ряде случа­ев, например для увеличения эффективности диффузора, спрямляющий аппарат выполняют с остаточной закруткой, тогда имеют место соответствующие поте­ри, связанные с закруткой потока.

Перечисленные выше потери ??p_0i наблюдаются в идеальном вентиляторе, т. е. в вентиляторе, который имеет равномерный поток на входе, отсутствуют от­рывы у втулки и т.д. Коэффициент полного давления ? идеального вентилятора определяется как разница между теоретическим коэффициентом давления и без­размерными суммарными потерями, включая потери, связанные с закруткой по­тока на выходе:

? = ?_Т — ?(2?p_0i / p*U²)

В осевых вентиляторах могут быть и потери других видов, вызванные особенностями конструкции, например из-за отсутствия входного коллектора, обтекателя втулки, из-за негерметичности втулок и т. д.