Главная / Полезные статьи / Для чего нужны колеса вентиляторов?
Полезные статьи

Для чего нужны колеса вентиляторов?

Аппарат воздушного охлаждения (АВО) представляет собой теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения жидкостей, газов или парогазожидкостных смесей потоком воздуха, обтекающим оребренные трубки теплообменных секций, по которым движется охлаждаемая среда. Поток воздуха создается благодаря вращению рабочего колеса с лопатками, повернутыми на определенный угол относительно плоскости вращения колеса.

Фактически АВО является вентилятором осевого типа, на выхлопе которого расположены трубчатые теплообменные секции. Осевой вентилятор отличается от центробежного направлением потока воздуха: у осевого вентилятора воздушный поток направлен перпендикулярно плоскости вращения лопаток параллельно оси вала, а у центробежного — перпендикулярно оси вращения вала.

Колесо вентилятораРабочее колесо аппаратов воздушного охлаждения,  состоит из ступицы и прикрепленных к ней 4,6,8 лопастей. Лопасти соединены со ступицей таким образом, что существует возможность регулировать как угол поворота лопастей относительно плоскости вращения колеса, так и зазор между лопастями и цилиндрической стенкой коллектора, формирующего осевой поток воздуха от рабочего колеса к теплообменным секциям. Между коллектором и секциями установлен диффузор с переменным поперечным сечением — от цилиндрического до прямоугольного, соответствующего длине и ширине теплообменного блока.

Колесо вентилятораВозможность изменять угол поворота и радиальные зазоры лопастей является важным технологическим фактором, позволяющим повысить управляемость технологическим процессом и уменьшить затраты электроэнергии при сезонных изменениях климатических условий. Дело в том, что расход воздуха через АВО является важнейшей составляющей теплового баланса процесса охлаждения — при примерно постоянной температуре охлаждаемой среды на выходе из АВО летом расход воздуха должен быть значительно выше, чем зимой. Увеличение расхода воздуха достигается увеличением угла поворота лопаток рабочего колеса и уменьшением зазора между лопатками и стенкой коллектора.

Колесо вентилятораВлияние указанного зазора на расход воздуха через теплообменные секции объясняется следующим образом. Когда колесо вращается, оно засасывает воздух на вход коллектора и выбрасывает его через выхлопную часть в диффузор. Далее воздух проходит через несколько рядов оребренных труб теплообменных секций, которые обладают определенным аэродинамическим сопротивлением. Вследствие этого на выхлопе коллектора создается небольшое избыточное давление порядка 160–350 Па, под действием которого образуются паразитные обратные потоки воздуха через зазор между лопастями и стенкой коллектора. При уменьшении этого зазора паразитные потоки уменьшаются и общий расход воздуха через АВО увеличивается.

В связи с тем, что АВО получили широкое распространение в химической, нефтеперерабатывающей и нефтегазодобывающей отраслях промышленности, рабочие колеса АВО должны изготавливаться из таких материалов, которые отвечают требованиям взрывобезопасности, то есть не дают искрообразования в случае разрушения колеса или попадания металлических предметов во вращающееся колесо. Композитные материалы, из которых изготовлены наши колеса, не искрят и могут применяться на любых взрывоопасных производствах.

Колесо вентилятора ВО-5,0Помимо взрывобезопасности, композитные материалы имеют еще одно существенное преимущество перед металлами — они значительно легче металлов. Уменьшение массы рабочего колеса, изготовленного из композитных материалов, приводит к уменьшению нагрузок на ступицу и подшипники и, соответственно, к уменьшению износа и увеличению межремонтного пробега колеса. Уменьшаются и затраты электроэнергии при пусках АВО в связи с уменьшением инерционности рабочего колеса.

Описанные выше колеса прошли всесторонние испытания на прочность и аэродинамическую эффективность, в результате установлено следующее:
1. По аэродинамическим характеристикам данные колеса эффективнее других аналогов более чем на 15%.
2. За счет облегчения колес из композитных материалов затраты электроэнергии уменьшаются на 20–25%.
3. За счет облегчения колес снижается уровень вибрации и значительно продлевается срок эксплуатации подшипников электродвигателя.
4. Сроки монтажа АВО уменьшились за счет новых технических решений.
5. Снизилась себестоимость изготовления колес, в результате чего отпускные цены на данные колеса ниже, чем у других аналогичных колес.

Номенклатура описанных выше колес из композитных материалов приводится в таблице.

Тип рабочего колеса Диаметр рабочего колеса, D м Количество лопастей, шт. Масса рабочего, кг Не более Частота вращения, мин Мощность Эл. двигателя, кВт Расход воздуха, ты с. м³/час Напор, Па
В0-0,8К4 0,8 4 9 1430 3,0 20 290
В0-0,8К6 0,8 6

 

11 1430 5,5 31 330
В0-1,24К6 1,24 6 14,5 750 7,5 50 110стат.
В0-1,6К6 1,6 6 23 750 11 78 300
В0-2,1К4 2,09 4 60 410 7,5 75 160
В0-2,5К4 2,5 4 67,5 500 13 150 180
В0-2,5К6 2,5 6 75 500 17 180 220
В0-2,7К4 2,7 4 70 385 13 135 220
В0-2,8К 2,8 6 96 428 30÷37* 200÷220* 250÷300*
В0-2,8К8 2,8 8 126 428 37 250÷300* 280÷350*
В0-5,0К4 5 4 355 250 37÷75* 500 180÷300*
В0-5,0К5 5 5 390 250 75÷90* 500÷650* 350÷250*
В0-7,0К4 7 4 595 178÷250 75÷90* 1100÷1500* 157÷140*

* в зависимости от коэффициента оребрения и числа рядов трубного пучка секций

Из таблицы видно, что с увеличением диаметра колеса от 0,8 м до 7 м частота вращения вала колеса уменьшается от 1430 до 178–250 об/мин, при этом мощность двигателя возрастает от 3 до 75–90 кВт, расход воздуха — от 20 до 1100–1500 тыс. м3/час. При повышенных расходах воздуха целесообразно выбирать АВО с зигзагообразным расположением теплообменных секций, поскольку в этом случае при сравнительно большой поверхности теплообмена секций часто удается обойтись одним рабочим колесом и уменьшить затраты на электроэнергию, ремонт и обслуживание агрегата.

 

перейти в раздел Полезные статьи