Вентиляторы и вентиляторные установки

  Вентилятором называется устройство для перемещения воздуха в системах вентиляции с механическим побуждением при потерях давления в воздуховодах до 12 000 Па.
  Вентиляторы классифицируют по принципу действия и конструктивному решению, по направлению вращения рабочего колеса, создаваемому давлению, составу перемещаемой среды.
  По принципу действия и конструктивному решению вентиляторы делят на центробежные (радиальные) и осевые. Особую группу составляют крышные вентиляторы. По направлению вращения  рабочего колеса различают вентиляторы правого вращения (к вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывания воздуха) и левого вращения (колесо вращается против часовой  стрелки). В зависимости от создаваемого давления вентиляторы  бывают низкого давления - до 1000 Па, среднего - от 1000- и высокого - от 3000-12000 Па. По составу перемещаемой среды  различают вентиляторы в обычном исполнении (из листовой стали) - для перемещения чистого или малозапыленного воздуха, с температурой до 150 С, в антикоррозийном исполнении (из ржавеющей стали или алюминия) - при наличии в перемещаемом воздухе веществ, разрушающе действующих на обычный металл; в газовзрывобезопасном исполнении  (искрозащищенные)-  корпус и рабочее колесо делают из разнородных металлов, не дающих искр при соударении, пылевые вентиляторы - для перемещения воздуха, содержащего пыли свыше 150 мг/мЗ.
Вентиляторы выпускают в следующем конструктивном исполнении
• с непосредственной насадкой колеса (ротора) вентилятора  на вал электродвигателя;
• с соединением их с помощью эластичной муфты;
• с клиноременной передачей и постоянным передаточным отношением (отношение частоты вращения электродвигателя к частоте вращения вентилятора);
• с регулируемой бесступенчатой передачей (вариаторы, гидравлические и электрические муфты скольжения).
  Центробежные вентиляторы  применяют в крупных системах воздушного отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха с большими сопротивлениями. Промышленность выпускает стальные центробежные вентиляторы типов Ц4-70, Ц4-76, ц14-46, ЦП-40, вентиляторы из алюминиевых сплавовД4-70, ц1350, вентиляторы из разнородных металлов Ц14-46, винипласто-вые вентиляторы Т4-76.
  Осевые вентиляторы  используют в системах вентиляции и воздушного отопления производственных зданий при больших объемах воздуха и малых сопротивлениях систем, а также для установок без всасывающих и нагнетательных воздуховодов в окнах, стенках и т. д.
  Крышные вентиляторы могут быть осевыми и центробежными. Их устанавливают на кровлях зданий. В том и другом исполнении рабочее колесо вращается в горизонтальном положении на вертикально расположенном валу. В осевых крышных вентиляторах  рабочее колесо насажено на вал электродвигателя. В центробежных кроме непосредственного привода от электродвигателя применяется и клиноременная передача.
Крышные вентиляторы выпускают следующих типов: центробежные простые КЦЗ-90 NQ 4, 5 и 6; центробежные виброизолированные КЦ4-84-В NQ 8,10 и 12; осевые простые с колеса 04 NQ 4, 5 и 6; осевые виброизолированные с колесом ЦЗ-04 № 8-В и 12-В.
  Вентиляторная установка представляет собой агрегат заводского изготовления, состоящий из вентилятора, гидромуфты и электродвигателя, смонтированных на одной раме.
Вентиляторные установки являются обязательной составной частью центральных кондиционеров и, кроме того, могут поставляться как самостоятельные агрегаты для комплектования систем вентиляции и центрального воздушного отопления. Они бывают правого и левого исполнения, с вентиляторами -одностороннего всасывания - производительностью до 20 тыс. м3/ч и  двустороннего - 160 тыс. м3/ч и выше, полным напором 600,800 и 1200 Па.

{mospagebreak}
  Вентиляторная установка ВУ-1621 (индекс Кд-16075/2, Кд16076/2, Кд-16077/2) показана на. Все основные узлы установки монтируют на раме. Вентилятор, входящий в состав установки двустороннего всасывания Ц-4-IОО/2 Ng16/2 (номер вентилятора соответствует номинальному диаметру рабочего колеса, выраженному в дециметрах), центробежный. Гидромуфта ГУ-40А служит для регулирования производительности по воздуху и плавного пуска вентилятора. Установка приводится в движение от электродвигателя через клиноременную передачу. Безопасная работа вращающихся частей обеспечивается ограждением и заземления электродвигателя.
  В процессе монтажа, испытания, наладки и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха применяют различные приборы контроля и автоматики.
  Ручные анемометры применяют для измерения  скорости движения воздуха (крыльчатые - при скорости 5 м/с и чашечные - от 1-20 м/с). Крыльчатый анемометр ставят таким образом, чтобы его ось была направлена навстречу потоку воздуха. В отличие от него чашечный анемометр устанавливают  вертикально.
  Термоанемометрами измеряют скорость движения воздуха в пределах 0,1-5 м/с. Их работа основана на измерении величины охлаждения датчиков в виде полупроводниковых микротермосопротивлений из платиновой или вольфрамовой проволоки.
  Психрометрами Августа и Ассмана  определяют относительную влажность воздуха. Наиболее совершенный из них второй. Он состоит из двух термометров, чувствительные элементы которых заключены в металлические трубки, служащие для создания вокруг них воздушного потока с постоянной скоростью 2,5-3 м/с. Воздух перемещается вентилятором, вмонтированным в корпус психрометра и  приводимым в движение пружиной электродвигателем. Для защиты от теплообмена путем излучения  трубки покрыты никелем. Чувствительный элемент одного из термометров обернут батистом, который смачивается дистиллированной водой перед началом каждого измерения, его называют рым термометром, второй термометр - сухим. Психрометрическая разность (разность показаний сухого и мокрого термометров)  позволяет с помощью психрометрических таблиц, прилагаемых  прибору, определить относительную влажность воздуха. Он ниже, чем больше психрометрическая разность.
  Чашечными микроманометрами и V-образным манометром с  присоединением к нему пневмометрических трубок измеряют давление воздуха (статическое и динамическое).
  Пневмометрическую трубку ставят отверстием  навстречу потоку воздуха и трехходовым краном соединяют ее с трубкой метра. Разность уровней менисков рабочей жидкости в из тельной трубке покажет на шкале давлений значение, соответствующее   измеряемому давлению воздуха. Соединив трехходовым краном манометр с другим шлангом, соединенным с отверстиями 2 пневмометрической трубки, можно получить разность уровней менисков рабочей жидкости на шкале, соответствующую статическому давлению воздуха в той же точке.
  Техническими и лабораторными переносными термометрами с рабочей жидкостью (ртутью или спиртом) измеряют температуру воздуха.
  Для поддержания параметров воздуха в помещении на заданном уровне без постоянного участия человека предназначена система автоматического регулирования (САР). Автоматические регуляторы, выполняющие эти функции, состоят из следующих основных элементов:
• датчика, воспринимающего отклонение параметра от заданного уровня и преобразующего его в определенный сигнал;
• усилителя, воспринимающего и усиливающего сигнал датчика в командный для исполнительного органа;
• исполнительного органа, преобразующего командный сигнал в воздействующий на регулирующий орган;
• регулирующего органа, преобразующего воздействующий на него сигнал в виде прямолинейного возвратно-поступательного движения и стока в непосредственное воздействие на регулируемый объект.

Составные части вентиляционных систем

  Основными частями вентиляционных систем являются приточные и вытяжные камеры, фильтры, пылеуловители, калориферы, кондиционеры, воздухораспределители, воздухопроводы, фасонные части и регулирующие устройства.
  Состав и количество входящих в систему основных частей зависят от назначения систем и способа побуждения воздуха к движению в системе.
  Приточные и вытяжные камеры служат для размещения основного оборудования вентиляционных систем .  Камеры бывают производительностью от 3,5 до 150 тыс. м3/ч, их собирают  из стандартных секций заводского изготовления и применяют в  качестве вентиляционных и отопительно-вентиляционных установок, а также для дежурного отопления. Они могут работать во всех трех режимах: прямоточном, рециркуляционном и комбинированном. Конструкция камер может быть левого и правого исполнения (обслуживание осуществляется с левой или правой стороны  по ходу воздуха). Сборку камер производят из одних и  тех же элементов.
  При отсутствии возможности использовать типовые приточные камеры можно изготовить ее на месте строительства.
Как правило, приточные камеры размещают у наружных стен  в нижних этажах с учетом того, что радиус действия систем вентиляции (протяженность вентиляционной сети) не должен превышать 50 м. Помещения, обслуживаемые одной камерой, должны быть близки по характеру производства и параметрам воздушной среды.
  Входные отверстия для забора наружного воздуха располагают в зоне с наименьшим загрязнением воздуха производственными и вентиляционными выбросами на высоте не менее 2 м от поверхности земли.
  Вытяжная камера снабжена очистным устройством и шахтой с зонтом для выброса загрязненного воздуха в атмосферу. Во избежание конденсации водяного пара, содержащегося в удаляемом воздухе, шахту утепляют, а для уменьшения потерь теплоты через вытяжную систему в нерабочую смену снабжают утепленным обратным клапаном.
Фильтры делят по степени очистки воздуха на три типа: тонкой, средней, и грубой очистки, которые характеризуются конечным содержанием пыли в 1 м3 воздyxa

  Тонкой очистке подвергается наружный  и рециркуляционный воздух в приточных системах, а средней и грубой - в вытяжных. для тонкой очистки приточного воздуха применяют следующие фильтры: смоченные пористые (волокнистые и масляные), сухие пористые (волокнистые, сетчатые и губчатые).
Фильтры подразделяют по их эффективности на три класса в зависимости от размеров пылевых частиц.

{mospagebreak}

  Наиболее часто применяют масляные фильтры (caмooчищающиеся КдМ-1ОО6А и КдМ-2006 и фильтры с кольцами Рашига) и  сухие пористые волокнистые.
  В самоочищающихся фильтрах КдМ-1ОО6А и КдМ-2006 фильтрующее полотно образуют две последовательно установленные  металлические сетки, натянутые между верхними (ведущими) и  нижними (натяжными) валами. На смоченную маслом поверхность сеток оседает пыль от проходящего через фильтр воздуха. В нижней части кожуха фильтра расположена масляная ванна, в которой сетка отмывается от осевшей на нее пыли. Загрязненное масло сливают через кран и заменяют его чистым.
  Фильтры с кольцами Рашига собирают из отдельных ячеек  представляющих собой металлические квадратные обечайка, затянутые с обеих сторон металлическими сетками. Пространство  между сетками заполнено кольцами Рашига, диаметр и длина которых одинаковы 8-12 мм. Ячейки с кольцами предварительно  погружают в бак с веретенным или вазелиновым маслом, вынимают и дают стечь маслу в течение 2-З сут. при вертикальном  положении, после чего их устанавливают в специальные каркас для  образования фильтрующих панелей требуемой по расчету площади. Загрязненные ячейки промывают в горячем 1O%-ном содовом  растворе, а затем в горячей чистой воде. После просушки их снова покрывают маслом.
  К сухим пористым волокнистым фильтрам относят унифицированные ячейковые фильтры  типа ФяР, ФаВ, ФяУ  а также воздушные фильтры типа ФРУ (фильтры pyлонные  унифицированные).
  Фильтры типа ФРУ уставляют собой коробчатый каркас, в верхней и нижи частях которого установлены катушки-барабаны. На верхнюю катушку намотано полотнище чистого фильтрующего нетканого материала типа ФСВУ из упручистого, слегка промасленного стекловолокна. К нижней катушке  прикрепляют конец этого полотнища так, что оно перегоражива-ет поток свежего атмосферного воздуха. По мере загрязнения до заданного предела полотно наматывается на нижнюю катушку, а на его место встает новый участок чистого полотна, сматываемого с верхней катушки. Эти фильтры применяют при нормальной запыленности наружного воздуха (до 1 мг/м3).
  Для очистки запыленного воздуха перед выбросом его в атмосферу наиболее широко применяют тканевые (хлопчатобумажные, шерстяные, нитроновые, лавсановые, из стеклоткани), зернистые орошаемые (из песка, гальки, шлака, опилок, резиновой крошки, пластических масс, а также стандартных видов насадок-колец Рашига, сферических колец), рулонные, пневматические, электрические фильтры, а также фильтры И.В. Петрякова.

{mospagebreak}
  В зависимости от формы, придаваемой ткани, различают фильтры рукавные, плоские, клиновые; по расположению относительно вентилятора - всасывающие, нагнетательные; по способу регенерации ткани - встряхиваемые, продуваемые и др.
  В тканевых рукавных фильтрах  регенерация ткани осуществляется встряхиванием с помощью специального механизма.
  Зернистые орошаемые фильтры иногда называют фильтрами с противоточным орошением, так как запыленный воздух проходит навстречу потоку воды.
  Пневматические рулонные фильтры (ФРП) по устройству идентичны фильтрам типа ФРУ. Но они снабжены системой пневматической регенерации фильтрующего нетканого материала и предназначены главным образом для очистки воздуха от волокнистой пыли.
  В электрических фильтрах при прохождении воздуха через электрическое поле содержащиеся в нем частицы пыли приобретают  заряд и оседают на электродах. Пыль с электродов выпадает бункер, откуда периодически удаляется.
  Фильтры И.В. Петрякова (ФП) применяют для очистки вентиляционных выбросов, содержащих радиоактивные или токсичные аэрозоли - туманы с капельками кислот, масел и солей. Очистку осуществляют в две ступени. В первой используют фильтрующий элемент насадочного типа из распущенного штапельного волокна - лавсана, уложенного между винипластовыми сетками,  во второй - рамочный фильтр с фильтрующим материалом ФП.
  При очистке воздуха от туманов количество уловленной жидкости не должно превышать 10-20 мг/м2 фильтрующей поверхности. Этот фильтр можно использовать для тонкой и сверхтонкой очистки приточного атмосферного воздуха от твердых сухих  высокодисперсных аэрозольных частиц при особо высоких требованиях к чистоте воздуха по характеру технологического процесса, а также для бактериальной очистки воздуха.
  Пылеуловители применяют для очистки вентиляционных выбросов от пыли. При недостаточной эффективности одного уловителя за ним последовательно ставят второй пылеуловитель  или фильтр (двух-трехступенчатая очистка).
  К пылеуловителям относят осадочные камеры, лабиринтные  камеры В.В. Батурина (сухого и мокрого типов), пенные пылеуловители .
  Осадочные камеры являются простейшими устройствами для очистки воздуха от крупной пыли (более 50 МКМ) при небольших  начальных ее концентрациях. В них осаждается пыль под действием  собственной массы при малой скорости движения воздуха (0,6 м/с) в ламинарном режиме.
  Лабиринтные камеры В.В. Батурина более эффективны. Их рекомендуют устанавливать для предварительной очистки воздуха.
  В циклонах сухого типа пылеотделение основано на центробежной сепарации. Воздушный поток движется по спирали вниз, содержащиеся в нем пылинки как более тяжелые, чем воздух. отбрасываются к стенкам наружного цилиндра. В результате трения пылинок о стенки снижается их скорость, они опускаются в нижнюю конусную часть циклона, откуда их удаляют через пылеотводящий патрубок.  Очищенный воздух поднимается по внутреннему цилиндру вверх и выходит в атмосферу. Имеется целый ряд конструктивных разновидностей циклонов cyхoгo типа в зависимости от их назначения.

{mospagebreak}
  Циклоны мокрого типа (скрубберы) основаны на использовании инерционных сил при контакте частиц пыли с водой в конце сепарации. Вода, стекая по стенкам, смывает осевшую пыль в коническую часть скруббера и дальше в шламоотстойник.  Скрубберы отличаются от циклонов сухого типа такой же производительности значительно меньшим диаметром из-за отсутствия выбросного внутреннего цилиндра.
  Пенные пылеуловители (промыватели) задерживают пыль при  прохождении струек запыленного воздуха через водяную пленку.  Их применяют для очистки воздуха от плохо смачиваемой пыли с начальной загрязненностью его выше 10 г/м3.
  Калориферы служат для нагревания воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в системах воздушного отопления и в сушильных установках. Калориферы быть смонтированы из чугунных радиаторов,  из гладких стальных труб, из стальных обребренных пластинами или  спиралью трубок  диаметром 15 мм. Трубки могут быть  овальными, а пластины волнообразными (гофрированными) радиаторам, трубам и трубкам циркулирует горячая вода или пар  нагревает их, отсюда название калориферов - водяные или паровые. В электрокалориферах трубки вмонтированы электрические нагреватели. Пластины и спиральные оребрения калориферов выполняют из листовой стали толщиной 0,5 мм. Трубки собирают в блок и помещают в металлический каркас.
  Воздух в калориферах нагревается в процессе контакта с внешней нагретой поверхностью трубок и оребрения. Лучшими по теплотехническим показателям сейчас являются калориферы с овальными трубками и насаженными на их пластинами волнообразной формы (одноходовые и многоходовые).
  Овальная форма трубок увеличивает поверхность контакта между трубками и пластинами, а диагональные гофры способствуют созданию турбулентного воздушного потока. Вместе взятые, они улучшают теплотехнические показатели калориферов. С этой же целью трубки располагают в шахматном порядке в три-четыре ряда перпендикулярно направлению движения воздуха.
  В одноходовых калориферах теплоноситель проходит по всем трубкам только в одном направлении, в многоходовых - по одной части трубок в одном направлении и по другой - в обратном. Теплоносителем в одноходовых калориферах могут служить пар и вода, в многоходовых калориферах - только вода. Одноходовыми выпускаются калориферы пластинчатые - КВБ, КЗПП, КЧПП - и спирально-навивные - КФСО и КФБО, многоходовыми КЗВП и КЧВП.
  В настоящее время ГОСТами введены в действие стальные пластинчатые калориферы пяти моделей паровых (КП) и пяти молей водяных (КБ): самая малая - СМ, малая - М, средняя - С, большая - Б, самая большая - СБ. Каждая модель имеет 12 номеров, благодаря чему может быть набрана установка практически любой поверхности нагрева.