Последовательно два вентилятора: Последовательное и параллельное включение вентиляторов давление производительность

Особенности совместной работы вентиляторов | C.O.K. archive | 2005

Последовательное соединение вентиляторов. В ряде случаев для увеличения производительности в сетях с большим сопротивлением вместо замены вентилятора на больший типоразмер целесообразно последовательно установить дополнительный вентилятор. Обычно последовательно включают в работу осевые вентиляторы, имеющие относительно небольшие давления. В этом случае получается многоступенчатый вентилятор с одинаковыми рабочими колесами, между которыми установлены спрямляющие аппараты для раскручивания потока до осевого направления перед последующим колесом. Исключительно редко используют последовательную работу радиальных вентиляторов со спиральным корпусом из-за сложности компоновки. Канальные радиальные вентиляторы, особенно вентиляторы, выполненные по прямоточной схеме, имеют компоновочное преимущество, что позволяет использовать их последовательное соединение. Ряд производителей, с целью повышения давления, предлагают установки, состоящие из двух последовательно установленных канальных вентиляторов [3].

При последовательной работе двух вентиляторов они имеют одинаковую производительность. Суммарную характеристику системы из двух вентиляторов можно получить сложением их давления (ординаты) при фиксированной производительности. Для упрощения анализа совместной работы вентиляторов в дальнейшем не будем учитывать увеличения сопротивления сети при установке второго вентилятора. Аэродинамическая характеристика суммарной работы двух одинаковых вентиляторов приведена на рис. 1. Вентиляторы имеют производительность Qp, рабочим режимом каждого из вентиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов — точка В, давление в которой равно сумме давлений двух вентиляторов. Рассмотрим совместную работу двух вентиляторов, имеющих различные аэродинамические характеристики (рис. 2, а). Вентилятор 2 является «основным», а вентилятор 1 — «дополнительным», служащим для увеличения производительности «основного» вентилятора. Режимом совместной работы вентиляторов является точка С. Рабочим режимом «основного» вентилятораявляется точка В, а «дополнительного» — точка А, при этом каждый из вентиляторов имеет производительность Qp. Если бы «основной» вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка Д, а производительность вентилятора — Qд. За счет установки «дополнительного» вентилятора производительность была увеличена на величину Qр — Qд. Если производительность «основного» вентилятора при работе в данной сети Qд меньше максимальной производительности «дополнительного» вентилятора Q1max, то установка «дополнительного» вентилятора приводит к увеличению производительности. Рассмотрим случай неудачного подбора «дополнительного» вентилятора, максимальная производительность которого Q1max меньше производительности «основного» вентилятора Qд при его одиночной работе (рис. 2, б). Режимом совместной работы вентиляторов является точка С. Рабочим режимом «основного» вентилятора является точка В, а «дополнительного»- точка А, каждый из вентиляторов имеет производительность Qp. Если бы «основной» вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка Д, а производительность вентилятора — Qд. «Дополнительный» вентилятор в этом случае работает в «турбинном» («флюгерном») режиме и является аэродинамическим сопротивлением для основного вентилятора. Это приводит к тому, что производительность основного вентилятора при установке дополнительного уменьшилась на величину Qд — Qр. Но при этом необходимо помнить, что кроме уменьшения производительности «основного» вентилятора, «дополнительный» вентилятор потребляет соответствующую мощность! Это типичная ситуация неправильного подбора дополнительного вентилятора, служащего для увеличения производительности в вентсистеме. Рассмотрим последовательную работу вентиляторов с разной производительностью (основной вентилятор и вентиляторыдоводчики). Если сеть имеет длинные ответвления или тупиковую ветвь с небольшой производительностью, то в ряде случаев основной вентилятор целесообразно подбирать на заданную суммарную производительность, но меньшее давление (без учета сопротивления ответвлений), а в ответвления последовательно устанавливать вентиляторы-доводчики [4]. Особенностью работы вентиляторовдоводчиковявляется то, что они имеют меньшую производительность, чем основной вентилятор. Перед вентилятором-доводчиком рекомендуется иметь некоторый избыток давления 50-100 Па, чтобы избежать обратных токов в предыдущих воздуховыпускных устройствах. На рис. 3 показан пример сети с вентиляторами-доводчиками. Основной вентилятор 1 имеет производительность Q1 и полное давление pV1, равное сопротивлению первого участка ∑∆р1 плюс избыточное давление (полное) перед первым вентилятором-доводчиком p* 2. Первый вентилятордоводчик имеет производительность Q2 = Q1 — Qв1 (здесь Qв1 — расход через первые воздуховыпускные решетки). Полное давление первого вентиляторадоводчика равно: pV2 = ∑∆р2 + p* 3 — p* 2, т.е. равно потерям в сети 2 плюс разница полных давлений за и перед вентилятором-доводчиком (в потери должно входить динамическое давление потока на выходе из выпускных решеток). Если вентилятор-доводчик установлен один в системе, то p* 3 = 0 и его давление равно pV2 = ∑∆р2 — p* 2. Если подпор перед вентиляторами-доводчиками принимается одинаковым, то давление вентилятора-доводчика равно потерям в сети 2, т.е. pV2 = ∑∆р2. Характеристика первого вентилятора-доводчика приведена на рис. 3. Если в системе несколько вентиляторов-доводчиков с одинаковым избыточным давлением, то рабочим режимом первого вентилятора-доводчика является точка В. Если вентилятор-доводчик установлен один, то его рабочим режимом является точка А, являющаяся точкой пересечения характеристики вентилятора и сети с учетом избыточного давления перед вентилятором. В ряде случаев неучет избыточного давления может привести к завышению производительности вентилятора-доводчика, которое может быть компенсировано при настройке вентсистемы. В заключение анализа последовательной работы вентиляторов необходимо обратить внимание на одно важное обстоятельство: какого бы типа ни были вентиляторы, второй вентилятор не рекомендуется ставить непосредственно за первым, поскольку на выходе вентилятора поток всегда имеет пространственную неоднородность на любых режимах работы. Например, поток на выходе из канального вентилятора с круглым корпусом или осевого вентилятора без спрямляющего аппарата всегда имеет некоторую остаточную закрутку; течение на выходе канального вентилятора с прямоугольным корпусом всегда имеет пространственную неравномерность, поскольку потоком занято не все выходное сечение и т.

д. Для исключения влияния предыдущего на последующий вентилятор необходимо, чтобы перед ним был отрезок прямого воздуховода длиной в несколько гидравлических диаметров для сглаживания пространственной и временной неоднородности потока. Параллельная работа вентиляторов. Параллельную установку вентиляторов используют в случаях, когда: необходимо увеличить производительность в сети; необходимо иметь разную производительность, в зависимости от сезона работы; для эффективного регулирования производительности в ветвях вентсистемы и т.д. Чтобы получить суммарную характеристику системы из двух вентиляторов, необходимо сложить их производительности (абсциссы) при фиксированном давлении. При анализе параллельной работы вентиляторов, как и в первом случае, не учитываем увеличения сопротивления сети при установке «дополнительного» вентилятора. Аэродинамическая характеристика двух одинаковых параллельно работающих вентиляторов приведена на рис. 4. Рабочим режимом каждого из вентиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов — точка В. Вентиляторы имеют равные производительности Q1 и Q2, а суммарная производительность системы равна их удвоенной производительности Q1+2. Рассмотрим совместную работу двух различных вентиляторов (рис. 5), один из которых является «основным», а другой — «дополнительным», установленным, например, для увеличения производительности «основного». Для построения суммарной аэродинамической характеристики необходимо иметь характеристику «дополнительного» вентилятора в 4 квадранте (режим обратного течения через вентилятор). Теоретическая кривая совместной работы, полученная сложением производительностей двух вентиляторов, имеет особый начальный участок E-F, на котором максимальное давление pv1max «дополнительного» вентилятора меньше, чем у «основного» (здесь точка F на характеристике совместной работы соответствует давлению pv1max на режиме заглушки «дополнительного» вентилятора). Существует два режима совместной параллельной работы вентиляторов, которые определяются сопротивлением сети. Рассмотрим случай, когда сопротивление сети не превышает максимальное давление «дополнительного» вентилятора pv1max (рис. 5, а). Режимом совместной работы вентиляторов является точка С, рабочим режимом «основного» вентилятора является точка В, а «дополнительного» вентилятора — точка А. Если бы «основной» вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка Д, а производительность — Qд. За счет установки «дополнительного» вентилятора производительность при совместной работе была увеличена на величину Q1+2 — Qд. Такой режим характеризуется относительно устойчивой работой двух вентиляторов. Рассмотрим случай неудачного подбора «дополнительного» вентилятора, при котором сопротивление сети превышает его максимальное давление pv1max (рис. 5, б). Теоретически, режимом совместной работы двух вентиляторов является точка С, совместная производительность двух вентиляторов — Q1+2. Рабочим режимом «основного» вентилятора — является точка В, а рабочим режимом «дополнительного» — точка А, причем через «дополнительный» вентилятор в режиме противодавления идет отрицательный расход — Q1 (знак минус!), снижающий общую производительность системы из двух вентиляторов. Суммарная производительность системы Q1+2 меньше производительности одиночно работающего основного вентилятора Qд. В действительности же, и «основной» и «дополнительный» вентиляторы работают в нестационарном режиме. Через «дополнительный» вентилятор имеют место нестационарные во времени (периодические) прорывы воздуха, сопротивление сети периодически изменяется, что приводит также к неустойчивой работе и «основного» вентилятора (особенно, если он работает в области срывных режимов). При этом «дополнительный» вентилятор потребляет определенную мощность! Необходимо всячески избегать подобных режимов работы вентиляторов, т.к. увеличенная нагрузка и ее периодические изменения могут привести к сгоранию электродвигателя «дополнительного» вентилятора. В крайнем случае, вход или выход «дополнительного» вентилятора необходимо перекрывать воздушным клапаном. При параллельной работе двух вентиляторов имеет значение, как объединены их входы и выходы и как используется скоростной напор в каналах до и после вентиляторов. От этого может зависеть уровень неустойчивости выбранного режима. Например, если перед вентиляторами установлен тройник с ответвлениями под прямыми углами, то в таком тройнике, кроме потери скоростного напора, наблюдается интенсивное вихреобразование, которое может повлиять на работу вентиляторов и понизить порог устойчивой работы при их параллельном соединении. В этом смысле тройник с плавными формами предпочтительнее. То же самое можно сказать и об объединяющем тройнике на выходе вентиляторов. Выше были рассмотрены режимы параллельной работы вентиляторов с монотонно падающими кривыми зависимости давления от производительности. Это характерно, например, для радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками или для слабонагруженных осевых вентиляторов. Для таких вентиляторов характерны не сильно выраженные зоны неустойчивой работы в области малых производительностей и не очень интенсивные колебания аэродинамических параметров в этих областях. Радиальные вентиляторы с барабанными колесами (с вперед загнутыми лопатками) имеют провал характеристики в зоне малых производительностей. Некоторые схемы высоконагруженных осевых вентиляторов имеют разрыв характеристик с сильно развитой неустойчивостью течения. Такие режимы являются нежелательными, их следует избегать. Особенно непредсказуемые последствия (по колебаниям давления и неоднозначности положения рабочей точки) могут возникнуть при параллельной работе таких вентиляторов. Примерами неудачной параллельной работы вентиляторов с объединенным входом является, например, работа нескольких приточных установок различной производительности с общей «зажатой» шахтой; а неудачной работы с объединенным выходом — например, работа оконного вентилятора на нагнетание в помещение с организованным притоком, но с несбалансированной вытяжкой и т.д. Интересно рассмотреть некоторые особенности работы радиального вентилятора двустороннего всасывания, который является примером параллельной работы двух одинаковых вентиляторов с объединенными входами и выходами (рис. 6). Теоретически производительность вентилятора равна удвоенной производительности каждого. В действительности у вентиляторов двустороннего всасывания, как правило, используется шкивоременная передача, подходящая к валу рабочего колеса со стороны одного из всасывающих отверстий. Поэтому оно загромождено концом вала со шкивом и, кроме того, вращение шкива обеспечивает подкрутку потока на входе в вентилятор по вращению и эта сторона вентилятора работает хуже, чем вторая, со свободным входом потока. Таким образом, в ряде случаев вентилятор с двусторонним входом необходимо рассматривать как параллельную работу двух вентиляторов с различными характеристиками, со всеми эффектами, описанными выше. Если же вентилятор двустороннего всасывания установлен в приточной установке, то положение усугубляется тем, что для уменьшения ее габаритов расстояние между всасывающими отверстиями и стенкам принимается минимальным, что приводит к ухудшению характеристик стороны закрытой шкивоременной передачей.

---

Литература 1. Б. Экк. Проектирование и эксплуатация центробежных и осевых вентиляторов. Москва, Госгортехиздат, 1959. 2. Центробежные вентиляторы. Под ред. Т.С. Соломаховой. М., «Машиностроение», 1975. 3. Каталог фирмы HELIOS. 4. В.Г. Караджи, Ю.Г. Московко. Некоторые особенности эффективного использования вентиляционно-отопительного оборудования. М., 2004. РИСУНКИ: 1~1~;2~2~;3~3~;4~4~;5~5~;6~6~;

Последовательное соединение вентиляторов | Инженеришка.Ру | enginerishka.ru

В ряде случаев в сети с большим сопротивлением вместо замены вентиля­тора на больший типоразмер целесообразно установить дополнительный вентилятор. При этом вентиляторы работают последовательно на единую сеть. Обычно последовательно включают в работу осевые вентиляторы, име­ющие относительно небольшие давления.

Это многоступенчатый вентилятор с одинаковыми рабочими колесами, между которыми установлены спрямля­ющие аппараты для раскручивания потока до осевого направления перед по­следующим колесом. Известны случаи последовательной работы канальных вентиляторов. Исключительно редко используют последовательную ра­боту радиальных вентиляторов со спиральным корпусом из-за сложности компоновки.

При последовательной работе двух вентиляторов они имеют одинаковую производительность. Чтобы получить суммарную характеристику системы из двух вентиляторов, необходимо сложить их давления (ординаты) при фик­сированной производительности.

Для упрощения анализа совместной работы вентиляторов в дальнейшем не учитываем увеличение сопротивления сети при установке второго вентилятора. Аэродинамическая характеристика сум­марной работы двух одинаковых вентиляторов приведена на рисунке.

Последовательная работа двух одинаковых вентиляторов:

1, 2 – характеристики дополнительного и основного вентиляторов

3 – характеристика совместной работы двух вентиляторов

Оба вентилятора имеют производительность L_P, рабочим режимом каждого из вен­тиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов — точка В, давле­ние в которой равно сумме давлений двух вентиляторов.

Рассмотрим совместную работу двух вентиляторов, которые имеют различ­ные аэродинамические характеристики (рис. а). Вентилятор 2 является основным, а вентилятор 1 — дополни­тельным, служащим для увеличения производительности основного венти­лятора. Режимом совместной работы вентиляторов является точка С, рабо­чим режимом основного вентилято­ра — точка В, а дополнительного — точ­ка А, при этом каждый из вентиляторов имеет производительность L_P. Если бы основной вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точ­ка D, а производительность вентилятора — L_D. За счет установки дополнительного вентилятора производительность возросла на величину L_p—L_D. Как видно, если производительность основного вентилятора при работе в данной сети L_D меньше максимальной производительности дополнительного вентилятора L_1MAX , то установка дополнительного вентилятора приводит к увеличению произ­водительности.

Последовательная работа двух вентиляторов с различными характеристиками:

1, 2 – характеристики дополнительного и основного вентиляторов

3 – характеристики совместной работы двух вентиляторов

Рассмотрим случай неудачного выбора дополнительного вентилятора, мак­симальная производительность которого L_1MAX меньше производительности основного вентилятора L_D при его одиночной работе (рис. 6). Режимом со­вместной работы вентиляторов является точка С. Рабочим режимом основного вентилятора является точка В, а дополнительного — точка А, каждый из венти­ляторов имеет производительность L_P. Если бы основной вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка D, а производительность венти­лятора — L_D. Дополнительный вентилятор в этом случае работает в «турбин­ном» («флюгерном») режиме и является аэродинамическим сопротивлением для основного вентилятора. Это приводит к тому, что производительность основного вентилятора при установке дополнительного уменьшилась на вели­чину L_D — L_P. Но при этом необходимо помнить, что, кроме уменьшения произ­водительности основного вентилятора, дополнительный вентилятор потребля­ет соответствующую мощность.

Осевые вентиляторы, работающие последовательно или параллельно

Осевые вентиляторы, работающие последовательно или параллельно

В среде ПК варианты размещения вентиляторов обычно заранее определяются приложением, например. шасси с определенным количеством мест для вентиляторов, радиатор с одним или двумя вентиляторами или радиатор с определенным количеством вентиляторов в режиме push, pull или push/pull. Напротив, при разработке пользовательских вентиляционных установок за пределами ПК может быть множество вариантов конфигурации и размещения вентиляторов. Многие специально разработанные установки требуют большей вентиляции, чем может обеспечить один вентилятор, поэтому может возникнуть вопрос, следует ли размещать два (или пару из двух) вентиляторов последовательно или параллельно. Как правило, последовательное соединение осевых вентиляторов не увеличивает расход воздуха, а увеличивает давление воздуха. С другой стороны, параллельная работа вентиляторов не увеличивает статическое давление, но увеличивает воздушный поток. В этой статье обобщаются теоретические основы и приводятся некоторые общие рекомендации по проектированию установок для последовательной и параллельной работы.

Когда для приложения требуется повышенный объем воздуха или давление, можно использовать несколько вентиляторов вместо замены одного вентилятора вентилятором большей производительности. На рисунке 1 вентилятор 1 и вентилятор 2 представляют собой одну и ту же модель. Их последовательная или параллельная установка дает объединенные теоретические кривые. В зависимости от того, имеет ли система высокое или низкое сопротивление воздушному потоку, последовательная или параллельная работа может быть более выгодной. В установках со средним сопротивлением последовательная или параллельная работа может дать аналогичные результаты. Примером системы с высоким сопротивлением может быть система с радиаторами с высоким FPI или плотными фильтрами, которые значительно препятствуют воздушному потоку. С другой стороны, системы с низким сопротивлением, как правило, имеют более свободное расположение компонентов и относительно открытую выпускную сторону, что облегчает прохождение воздушного потока.

Рисунок 1: Вентилятор 1 и Вентилятор 2 в последовательной и параллельной работе.

Вентиляторы в последовательной работе

Когда два вентилятора установлены друг за другом в ряд (см. рис. 2) и через них проходит один и тот же воздух, они работают последовательно. Первый вентилятор в последовательной установке подает воздух на вход второго вентилятора. Если вентиляторы установлены последовательно, они работают в тандеме, создавая большую разницу давлений, чем один вентилятор. На рис. 1 показано, что когда работающие последовательно вентиляторы находятся в так называемом остановленном состоянии (максимальное давление), статическое давление теоретически вдвое больше, чем у одного отдельного вентилятора. Однако общий объем воздушного потока при нулевом давлении не увеличится по сравнению с использованием одного вентилятора.

 

Рис. 2: Вентилятор 1 и Вентилятор 2 в последовательной операционной системе.

На Рисунке 1 рабочая точка для последовательной работы вентиляторов 1 и 2 в системе с высоким сопротивлением показана в точке A. Для системы со средним сопротивлением рабочая точка представлена ​​в точке B, а для системы с низким сопротивлением см. точку C. Как видно из кривых, последовательная установка дает наибольшее преимущество в приложениях с более высоким сопротивлением, но мало преимуществ по сравнению с конфигурацией с одним вентилятором в конфигурациях с низким сопротивлением.

 

Рекомендации по проектированию систем с вентиляторами, работающими последовательно:

При последовательной работе вентиляторы не должны располагаться непосредственно друг к другу, так как это может привести к снижению аэроакустических характеристик из-за турбулентности, уменьшая преимущества последовательного режима работы.

Рекомендуемое расстояние между вентиляторами для NF-A12x25, NF-F12 IndustrialPPC-3000 PWM и NF-A14 IndustrialPPC-3000 PWM при последовательной работе показано ниже. Обратите внимание, что эти рекомендации относятся к установкам, в которых потоку воздуха между вентиляторами не препятствуют радиаторы, фильтры или радиаторы. Если радиаторы или другие объекты размещаются между двумя вентиляторами в так называемых двухтактных установках, эти объекты имеют тенденцию выпрямлять воздушный поток, поэтому обычно можно использовать меньшие расстояния.

 

Рисунок 3: Рекомендуемое расстояние между вентиляторами при последовательной работе

 

Вентиляторы в параллельной работе

Когда два вентилятора установлены рядом и дуют в одном направлении, как показано на рис. 4, они работают параллельно.

 

Рис. 4: Вентилятор 1 и Вентилятор 2 в параллельной операционной системе.

 

Когда вентиляторы работают параллельно, суммарная производительность показывает повышенный объем воздушного потока. Теоретически общий объем воздушного потока будет удвоен по сравнению с одним вентилятором. Напротив, общее статическое давление при нулевом воздушном потоке (срыв) не увеличится по сравнению с одним вентилятором. Фактический прирост производительности будет зависеть от сопротивления воздушному потоку системы, при этом параллельная работа, как правило, обеспечивает лучшие результаты в системах с низким сопротивлением.

На рисунке 1 рабочая точка для вентиляторов 1 и 2 при параллельной работе в системе с высоким сопротивлением показана в точке D. Для системы со средним сопротивлением рабочая точка представлена ​​в точке E, а для системы с низким сопротивлением см. пункт F. Как можно видеть, параллельные схемы обычно дают хорошие результаты при низком и среднем сопротивлении, но в системах со средним и высоким сопротивлением предпочтительнее использовать последовательные схемы.