Скачки, остановки и нестабильность вентиляторов: загадки подрядчиков

Apr 04, 2024

На рис. 1 (стр. 7) показана схема идеальной системы. На рисунках со 2 по 5 (страницы 8 и 10) показаны различные условия изменения потока во времени.

Те, кто занимается измерением скорости потока, знают, что идеальные условия потока встречаются нечасто. Для получения точных показаний каждая точка измерения расхода обычно усредняется по времени в течение 10 секунд или более. Относительно распространены колебания показаний расхода и давления на 10% за короткие периоды времени.

Однако неправильно выбранные или примененные вентиляторы могут привести к гораздо большим отклонениям. Условия могут стать настолько суровыми, что поток через вентилятор может колебаться между прямым и обратным направлением (поток выходит из впускного отверстия) много раз в минуту (см. Рисунок 4).

Изменения расхода и давления не только затрудняют измерение расхода, но и могут создать множество проблем:

Понимание причин нестационарного потока может помочь избежать этих проблем. Поскольку некоторые причины сложны, исследователи проявили некоторый интерес.

В выводах о точных причинах не было единого мнения. Однако из их исследований мы можем узнать условия, которые имеют тенденцию работать нормально, и избегать условий, которые этого не делают.

Это изменение направления (и относительной скорости) позволяет вентилятору создавать давление. Если угол атаки становится слишком большим, воздух больше не будет следовать за поверхностью лезвия равномерно.

Величина отклонения и создаваемое давление перестают увеличиваться и обычно падают. Это называется точкой срыва.

Лопасти вентилятора обычно вращаются с постоянной скоростью. Поэтому для изменения угла атаки необходимо изменить систему, к которой крепится вентилятор. Более высокие скорости потока через входное отверстие увеличивают угол атаки; более низкие скорости потока уменьшают его.

Следовательно, если вентилятор работает в режиме остановки, это происходит из-за слишком низкого давления в куб.футах/мин. В данной системе это вызвано выбором слишком большого вентилятора (из-за слишком низкой скорости воздуха в вентиляторе).

У некоторых вентиляторов угол атаки неравномерен по всей ширине лопасти. Обычно это не самые эффективные вентиляторы, хотя серьезность остановки часто меньше, поскольку при любой скорости потока останавливается только часть лопасти.

Некоторые говорят, что центробежные вентиляторы с радиальными лопастями всегда останавливаются из-за плохого соответствия между скоростью направления лопасти и скоростью приближающегося воздуха. По сути это правда. Однако эти типы вентиляторов могут иметь сильно изменяющиеся во времени потоки при очень низких скоростях потока, поскольку внутренние потери преобладают из-за срыва, и в этот момент давление падает.

Вентилятор, работающий в точке остановки или рядом с ней, обычно сильно увеличивает шум. У некоторых вентиляторов звук будет такой, как будто на крыльчатку ударяется твердый предмет (стук). Чистый срыв имеет тенденцию иметь случайную частоту, но есть особые случаи, когда генерируется чистая частота. Это будет обсуждаться позже.

Поток вентилятора в кабине меняется во времени. Однако обычно это не является основной причиной беспокойства. Повышенный шум может стать проблемой, но с этим тоже можно справиться.

Основной проблемой при работе вентилятора в стойле является возможность механического повреждения. Те, кому доводилось летать на самолете по ухабам, понимают, насколько серьезными могут быть аэродинамические удары.

Непрерывно работающий в помещении вентилятор может выдерживать усталость металла конструкции. Это особенно актуально для осевых вентиляторов с длинными тонкими лопастями или лопастями, изготовленными из листового металла.

Центробежные вентиляторы менее подвержены повреждениям. Известно, что центробежные вентиляторы, рассчитанные на относительно высокое давление, но работающие при очень низком давлении (менее 1 дюйма), работают непрерывно в течение многих лет без повреждений.

Есть еще один недостаток работы вентилятора в кабине. Это означает, что эффективность вентилятора ниже оптимальной. Вентилятор меньшего размера стоит дешевле и имеет более низкие эксплуатационные расходы. Он также, вероятно, переживет более крупный вентилятор.