Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

Факультет электротехнический

Кафедра электромеханики

Пояснительная записка

к курсовому проекту

Расчёт и проектирование бытового электровентилятора

Студент группы 3БС-1 О.В. Копылова

Руководитель проекта С.Н. Иванов

2016

Содержание

• 1. Анализ известных технических конструкций
• 2. Расчет центробежного вентилятора
• 3. Расчет осевого вентилятора
• 4. Выбор двигателя и коммутационной аппаратуры
• Заключение
• Литература

1. Анализ известных технических конструкций

Развитие различных отраслей промышленности, расширение объёмов строительства, создание благоприятных условий для высокопроизводительного труда во многом зависят от эффективности работы систем тепло- и холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Общим для этих систем является наличие в них машин, предназначенных для перемещения рабочей среды. В системах общеобменной вентиляции и кондиционирования такой средой является воздух, в системах технологической вентиляции - смесь различных газов, в системах тепло- и водоснабжения - вода.

Вентиляторами называются лопаточные машины, предназначенные для подачи газов из одной части пространства в другую. Механическая энергия, необходимая для перемещения газа, создается в вентиляторах при помощи вращающегося рабочего колеса, снабженного лопатками. Под воздействием лопаток повышается давление газа и его скорость. При работе вентилятора на вентиляционную сеть на стороне выхода из вентилятора (на стороне нагнетания) наблюдается повышение давления, на стороне входа в рабочее колесо (на стороне всасывания) - понижение давления. Вентиляторы подразделяют в зависимости от назначения на: вентиляторы для обдува; обдува и перемешивания воздуха; притока и вытяжки воздуха.

Принцип работы вентилятора прост: он не только создает потоки воздуха, но и меняет их силу и направление. Сила потока зависит от диаметра размаха лопастей и числа скоростей вращения пропеллера. Обычно «зона вращения» вентилятора составляет 90-180 градусов. Большинство вентиляторов при этом еще и двигаются, от чего возрастает амплитуда и радиус воздействия. Обычно у вентилятора две-три скорости вращения /8/.

Вентиляторы классифицируются:

§ по месту установки: настольные ВН, настенные ВС, торшерные ВТ, автомобильные ВА, оконные ВО, кухонные ВК, универсальные ВУ, потолочные ВП, ручные ВР;

§ по принципу действия: осевые, центробежные, тангенциальные;

§ по количеству частот вращения: односкоростные, многоскоростные (со ступенчатым или плавным регулированием);

§ по изменению направления потока воздуха: без изменения направления, с неавтоматическим в вертикальной и вертикально-горизонтальной плоскости, с круговым изменением, реверсивные - с электрическим реверсом вращения крыльчатки, с механическим поворотом лопастей крыльчатки или с поворотом корпуса вентилятора вокруг собственной оси;

§ по назначению: для обдува, для обдува и проветривания воздуха, для вытяжки воздуха, для притока и вытяжки воздуха;

§ по степени защиты от влаги: брызгозащищённые, незащищённые;

§ признаки повышенной комфортности: наличие устройства поворота, возможность регулирования угла поворота, устройство для смотки шнура, таймер, дистанционное управлении.

Например, ВН 7-У4 означает, что вентилятор настольно-настенный, с производительностью 7 м³/мин, для умеренного климата, 4-й категории размещения (в помещениях).

Спроектировать центробежный и осевой вентиляторы со следующими исходными данными:

Марка вентилятора (осевого): ВН - 3;

Номинальная мощность: = 21 Вт;

Номинальная частота вращения: = 2550 об/мин;

Производительность: Q = 7 м³/мин = 0,116 м³/с.

Центробежным называется вентилятор, в котором вход воздуха происходит параллельно оси вращения, а выход - перпендикулярно к ней.

2. Расчет центробежного вентилятора

Центробежный вентилятор представляет собой лопаточное колесо в спиральном корпусе. Рабочее колесо центробежного вентилятора - это пустотелый цилиндр, в котором установлены лопатки, скрепленные по окружности дисками. В центре скрепляющих дисков находится ступица для насаживания колеса на вал. При вращении рабочего колеса воздух, попадающий между лопатками, движется радиально от центра и при этом сжимается. Под действием центробежной силы воздух выдавливается в спиральный корпус, а затем направляется в нагнетательное отверстие.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1 - Эскиз центробежного вентилятора с типами лопаток

Лопатки центробежного вентилятора могут быть загнуты вперед или назад. Количество лопаток зависит от типа и назначения вентилятора. Существуют вентиляторы с правым и левым направлением вращения рабочего колеса.

Преимущества вентиляторов с загнутыми назад лопатками:

- экономится примерно 20% электроэнергии

- допускают перегрузки по расходу воздуха

Преимущества вентиляторов с загнутыми вперед лопатками:

- меньший диаметр рабочего колеса (по сравнению с загнутыми назад лопатками)

- меньшая частота вращения сниженный шум /8/.

3. Расчет осевого вентилятора

Осевой вентилятор представляет собой, расположенное в цилиндрическом кожухе корпусе осевое лопаточное колесо (лопасти прикреплены к втулке под некоторым углом к плоскости вращения), при вращении которого за счёт механического воздействия лопаток, газ (воздух) перемещается в осевом направлении от входного патрубка к выходному.

Рисунок 1.2 - Эскиз осевого вентилятора

Преимущества:

- большой КПД по сравнению с другими типами;

- легко регулировать расход воздуха (поворотом лопастей);

- компактные размеры.

Применение: для подачи больших объемов воздуха при небольшом аэродинамическом сопротивлении системы /9/.

Условное обозначение вентиляторов состоит из четырех знаков (групп знаков). Первый из них - буква «В» (вентилятор), второй - заглавные буквы, обозначающие исполнение по месту установки, третий - цифры, характеризующие производительность (в м3/мин), четвертый - климатическое исполнение и категории размещения.

1. Диаметр вентилятора внутренний D₁, м:

,

где Q = 0,116 м³/с - производительность вентилятора; м/с - окружная скорость воздуха на входе в рабочее колесо /1/.

,

D₁ = 0,08 м, так как D₁? D_вх.

2. Наружный диаметр рабочего колеса D₂, м

,

.

Выбираем радиальные лопатки, количество лопаток z = 18, так как они имеет хорошие аэродинамические показатели, как с длинными, так и с короткими лопатками. Выбранному типу лопаток соответствует относительная длина l = 0,176 м. /1/

3. Оптимальная длина лопатки L, м

,

.

4. Выбираем коэффициент л из графика (рис.2.1) по значению относительной длины l = 0,176 м.:

л = 1,04.

конструкция вентилятор центробежный осевой



Рисунок 2.1 - Коэффициент л для вентиляторов с радиальными лопатками

5. Коэффициент производительности q:

,

.

6. Давление Р_р ,Па:

,

где - КПД двигателя, - КПД крыльчатки, предварительно выбраны /1/, Р_н - номинальная мощность, Вт.

.

7. Расчётный коэффициент давления

,

где n_н= 2550 об/мин - номинальная частота вращения.

.

По характеристике давления вентилятора с 18 радиальными лопатками, при h_р = 0,174 получаем q₁ = 0,175.

Рисунок 2.2 - Расчетные характеристики центробежных вентиляторов

8. Расчётная ширина лопаток В_р , м

,

.

Из ряда рекомендуемых размеров лопаток (40, 60, 80, 100, 120, 160, 200 мм) выбирается ширина лопаток В_р = 200 мм.

9. Расчетный коэффициент производительности qр

q_р = ,

q_р=.

Проведя на рисунке 2.2 через точку с координатами qр = 0,17 и hр = 0,174 отрезок параболы до пересечения ее с характеристикой давления вентилятора с радиальными лопатками, получим значение коэффициента давления вентилятора h = 0,19 и коэффициента производительности q = 0,171.

10. Развиваемое вентилятором давление Р, Па:

Р = ,

Р = .

11. Производительность вентилятора Q , м³/с

,

.

12. Согласно рисунка 2.3, при , КПД вентилятора з_р = Действительный КПД вентилятора з_вд:

,



Рисунок 2.3 - Расчетный КПД вентиляторов

4. Выбор двигателя и коммутационной аппаратуры

1. Определяем полезную мощность вентилятора N, Вт

,

где - КПД двигателя вентилятора и - КПД крыльчатки, предварительно выбраны /1/.

.

2. Давление, создаваемое вентилятором Р_п, Па:

,

.

3 Значение безразмерного коэффициента у

,

.

По найденному значению у, задаваясь коэффициентом скольжения лопаток е = 0,04 по графику зависимости (рис. 3.1), определяем: H₀ - относительный коэффициент давления вентилятора; Q₀ - относительный коэффициент производительно-сти вентилятора; з_г - полный КПД вентилятора.

H₀ = 0,1, Q₀ = 0,28, з_г = 0,81.

Рисунок 3.1 - Оптимальные значения Q, Н и з_г

Выбираем профиль лопаток 625, количество лопаток z = 4.

4. Наружный диаметр колеса D₂ ,м

.

;

Округляем значение до стандартного ряда (табл.3.1) /1/:

D₂ = 0,20.

Таблица 3.1

D, м	0,09	0,12	0,14	0,16	0,18	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40	0,50	0,60	0,90	1,20	1,40	1,50

5. Относительный диаметр втулки н, м

,

.

6. Расчётный диаметр втулки D, м

,

;

Принимаем значение внутреннего диаметра крыльчатки D₁ из стандартного ряда (табл.3.1).

D₁ = 0,09 м.

7. Окружная скорость рабочего колеса U₂ на диаметре D₂, м/с:

,

.

8. Осевая скорость потока воздуха, м/с.

,

.

9. Определяем постоянный для этого типа вентилятора коэффициент М:

,

.

Дальнейший расчёт вентилятора сведён в таблицу 3.2, в которой приведены данные по длине профиля лопаток и углу их установки на различных промежуточных диаметрах рабочего колеса, а также некоторые вспомогательные коэффициенты, необходимые при расчете.

Таблица 3.2 - Данные расчёта вентилятора

D,м	u, м/с	CaB, м	B, м	Ca	a°	Sin в2 =v2 /u	в2o	И2л = a + в
0,20	26,69	0,023	0,035	0,64	-1,5	0,17	9,79	8,29
0,17	22,68	0,026	0,040	0,66	-1,3	0,20	11,54	10,24
0,14	18,68	0,032	0,048	0,68	-1,2	0,25	14,50	13,3
0,11	14,68	0,041	0,059	0,69	-1,1	0,31	18,06	16,96
0,09	12,01	0,05	0,071	0,70	-1	0,38	22,33	21,33

Угол a° определяем по характеристики профилей (рис. 3.2) по значению коэффициента подъемной силы C_a.



Рисунок 3.2 - Характеристики профилей: 1- 8 - коэффициент подъемной силы с_а; 1^/- 8^/ - скольжение е; 1, 1^/ - дужка f/L = 0,10; 2 - 2^/ - профиль №625 (Геттинген); 3 -3^/ - профиль №624; 4 -4^/ - профиль №682; 5 -5^/- профиль №623; 6 - 6^/ - дужка f/L = 0,05;7 - 7^/ - профиль №622; 8 - 8^/ - плоские лопатки.

Опираясь на исходные данные, выбираем для спроектированного вентилятора двигатель ЗДКЛВ-25-2, который имеет следующие параметры:

Р_ном = 25Вт; U_ном = 220В; КПД = 0,37%; n = 2600 об/мин; m = 1,13кг; Ср =1,5 мкФ.

Рисунок 4.1 - Эскиз двигателя

В качестве коммутационной аппаратуры выбираем выключатель ВК-13-21131 (рис. 4.1), который имеет одну секцию, размеры:

L = 28 мм, L₁ = 24,5 мм, L₂ = 24 мм, массу не более 0,03 кг.

Рисунок 4.2 -Выключатель ВК-13-21131

Для присоединения к электрической сети выбираем шнур ШВП-2 с ПВХ изоляцией, с параллельными жилами без разделительного основания на переменное напряжение до 220 В.

Выбранный шнур армируем штепсельной неразборной вилкой.

Марка шнура ШВП-2-В (рис.4.2).

Длина шнура: 2 м.

Рисунок 4.3 - Схема шнура ШВП-2

Заключение

В результате проекта были рассчитаны и спроектированы осевой и центробежный вентиляторы, полученные технические данные, они соответствуют заданным и их характеристики отвечают всем предъявляемым требованиям.

Развитие вентиляторов идет главным образом по следующим перспективным направлениям:

Снижение энергопотребления

Применение дополнительных устройств, повышающих комфортность вентилятора.

Улучшение эксплуатационных свойств за счет применения новых материалов и технических решений.

Использование для управления средств электронной техники,

Совершенствование методов расчета и проектирования.

Снижение энергопотребления вентилятора обычно достигается за счет улучшения энергетических показателей электродвигателя и крыльчатки. Повышение КПД и коэффициента мощности электродвигателя обеспечивается применением новых материалов (электротехнической стали, изоляции и др.), а также совершенствованием технологии изготовление. Повышение КПД крыльчатки может быть обеспечено за счет применения профилированных лопаток, повышения качества обработки их поверхности, и использования направляющего аппарата.

В качестве дополнительных устройств, повышающих комфортность вентилятора, могут быть использованы: устройство управления механизмом автоматического поворота; устройство регулирования угла автоматического поворота; таймер; устройство механической уборки шнура; отсек для намотки шнура; устройство регулирования высоты рабочего органа вентилятора, устройство для регулирования скорости вращения. Особое значение для повышения комфортности вентилятора имеет использование дистанционного управления.

Литература

1. Виноградов В.И. Вентиляторы электрических машин. - Л. Энергоиздат, 1977 - 200с.

2. Белоруссов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник / Н.И. Белоруссов, А.Е. Саакян, А.И. Яковлева; Под редакцией Н.И. Белоруссова. - 5-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 1988. - 78 с.

3. ГОСТ 7402-84. Электровентиляторы бытовые. Общие технические условия. Введ. 10.12.84. - М. Изд-во стандартов, 1984.-40 с.

4. ГОСТ 27925-88. Характеристики рабочие и конструкция электровентиляторов и регуляторов скорости к ним. Введ. 15.07.88. - М. Изд-во стандартов, 1988.- 14 с.

5. ГОСТ Р 52084-2003. Приборы электрические бытовые. Общие технические условия. Введ. 22.06.2003. - М. Изд-во стандартов, 2003.- 12 с.

6. ГОСТ 7399-97. Провода и шнуры. Общие технические условия. Введ. 16.09.80. - М. Изд-во стандартов, 1980.- 18 с.

7. ГОСТ 24888-81. Пластмассы, полимеры и синтетические смолы. Введ. 18.04.81. - М. Изд-во стандартов, 1981.- 16 с.

8. http://ventilator.nashinterier.ru/site_map

9. http://www.inrost.ru/library/technical/ventilation/vent-types.html

Размещено на Allbest.ru