Wybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji wentylatorów przemysłowych i energetycznych

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: ENERGETYKA z. 127

1996 N r kol. 1350

Joachim OTTE

In sty tu t M aszyn i U rządzeń Energetycznych Politechnika Śląska, Gliwice

WYBRANE ZAGADNIENIA PROJEKTOWANIA I KONSTRUKCJI WENTYLATORÓW

PRZEMYSŁOWYCH I ENERGETYCZNYCH

S tr e s z c z e n ie . W prezentow anym artykule przedstaw iono niektóre asp ek ty zagadnienia projektow ania i konstrukcji w entylatorów p rze­

mysłowych i energetycznych. Przedyskutowano problem y doboru p a ra ­ m etrów , liczb charakterystycznych, regulacyjności oraz niek tóre proble­

m y k onstrukcji elementów wentylatorów.

SOME PROBLEM S OF D ESIG N OF INDUSTRY FA NS

S u m m ary. In th is article some aspects of design and calculations of in d u stry fans has been presented. Problems of th e fans choice for operation p aram eters inquiries h a s been discussed. The re su lts ob­

ta in e d in th e In stitu t of Power Engineering of S ilesian Technical U niversity has been presented.

E IN IG E PROBLEM E DES ENTW URFSPROZESSES VO N INDUSTRIEVENTILATOREN

Z u sam m en fa ssu n g . Es w urde h ier im kurzen einige Problem e der V entilato rkon struk tion dargestellt. Die G esam tlösung In d u striev en ­ tila to r bestecht aus der Lösung wieler Spezialaufgaben, die sich aus A nforderungen ergeben.

1. W stęp

W entylatory należą do m aszyn, które spełniają w ażne zadanie w procesach przem ysłow ych i instalacjach energetycznych. Niezawodność je s t t ą cechą, k tó ra je s t n a szczycie h ierarchii w ym agań kierowanych w sto su n k u do tych

m aszyn. System atyzacja w ym agań staw ianych w entylatorom prowadzi naj­

częściej do zbioru następujących postulatów:

■ W ysoka niezawodność ruchu.

■ W ysoka spraw ność eksploatacyjna.

■ Hałaśliwość w zakresie dopuszczalnym przez normy.

■ Możliwość m onitorow ania sta n u pracy.

■ Możliwie m ały koszt w ytw arzania i zainstalow ania.

W entylatory przemysłowe są ju ż obecnie m aszynam i w pewnym sensie klasycznym i, gdyż rozpoznana je s t już większość zagadnień konstrukcyjnych i eksploatacyjnych, niem niej postęp w dziedzinie ich budowy w ynika z zasto­

sow ania nowych algorytmów obliczeń aerodynam icznych i wytrzymałościo­

wych oraz nowych technologii m ateriałow ych. W ykorzystywane są przy tym często rozw iązania z zak resu sprężarek.

2. Z a g a d n ien ia p r o jek to w a n ia w e n ty la to r ó w

W ym agane p a ra m etry pracy w entylatorów zm ieniają się w edług trendów w budowie urząd zeń kotłowych, in stalacji odsiarczania spalin, bloków energety­

cznych, instalacji technologicznych itp. Ogólnym zauw ażalnym trend em jest w ym aganie coraz większych spiętrzeń, które nieraz przekraczają poziom tra ­ dycyjnie przynależny w entylatorom .

2.1. P a r a m e tr y p ra cy

P u n k tem wyjściowym doboru w entylatora je s t zestaw wielkości wchodzą- cych w skład w ym agań ogólnych. Są to:

- Wydajność V [m3/s],

- P rzyrost ciśnienia AP [Pa],

— Gęstość czynnika P [kg/m3;

- M ak s.tem p eratu ra czynnika hnax [°C],

— Zapylenie czynnika P [g/m3].

Jednym z częstych nieporozum ień w zakresie param etrów pracy je s t nie­

jednoznaczne pojmowanie p rzyrostu ciśnienia. Całkowity przyrost ciśnienia składa się z przyro stu ciśnienia statycznego i przyrostu ciśnienia dynamiczne­

go, czyli

A P C = A P S + A P j

U w zględniając pola przekroju wlotowego i wylotowego w entylatora uzyskuje się tę zależność w innej postaci:

W ybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji. 153

APc = APs + | p V 2 r i Al A?

Ju ż chociażby z tego wzoru wynika, że przyrost ciśnienia statycznego w w entylatorze może być, w zależności od pól przekrojów, w iększy lub m niejszy od przy ro stu ciśnienia całkowitego.

P rzy użyciu liczb charakterystycznych powyższy w zór przedstaw ić m ożna następująco:

Vc = Vs + 16 X(p2

gdzie:

\|/s — liczba przyrostu ciśnienia statycznego,

X " f i Ł2 i?A1

Al Ao

fl =d| ; d|

A1} A2 — przekroje wlotu i wylotu w entylatora Dz — średnica zew nętrzna w irn ik a wentylatora

Biorąc pod uw agę zastosowanie wentylatorów, najbardziej p rzydatny je s t odpowiednio duży przyrost ciśnienia statycznego. W przypadku dużego u dzia­

łu ciśnienia dynamicznego niezbędne je s t w prowadzenie elem entów opóźniających (dyfuzorów). W arunek wysokiej sprawności statycznej w en ty la­

to ra stanow i kolejne kryterium projektow ania i konstrukcji w entylatorów . K ształtow anie się przyrostu ciśnienia statycznego n a tle przy rostu ciśnie­

nia całkowitego oraz odpowiednie kształtow anie się c h a rak tery sty k spraw no­

ści przedstaw iono n a przykładzie w entylatora WPY 36/40 n a rys. 1.

Praktycznym ograniczeniem uzyskiwanego przyrostu ciśnienia w w en ty la­

torze jednostopniow ym są względy wytrzymałościowe. W raz ze stosow aniem coraz lepszych m ateriałów rosn ą możliwości uzyskania wysokich ciśnień.

Obecnie m ożna uważać, że w krajowych w arunkach opanow ana technologia pozw ala stosować m aksym alne prędkości obwodowe u max e 210 m /s . Jeżeli tera z w przypadku kół promieniowych przyjąć liczbę ciśnienia V|/ = 1,2, to m aksym alny możliwy do uzyskania przyrost ciśnienia w w entylatorze jedno­

stopniowym wynosi

APmax = Mf\ puL * = \ 1,2 1,2 • 2102 = 31 k P a

V

?

1 .3

1.Z

1.1

1.0

0.9

Q8

Q7

0.6

0 .5

y

\

\

\

% ^

/ V

\

\

_______________ \

\

\

\

/ /

/ /

/ /

' s

N . \

X '

/

/ \

\

\

\

W P Y - 3 6 / 4 0

1 1 _

0.01 Q02 ^{Q 0 3}

Rys. 1. C h a ra k te ry sty k a przyrostu ciśnienia statycznego i całkowitego w en tylatora wyso­

kociśnieniowego (w formie bezwymiarowej)

Fig. 1. The nondim ensional sta tic and total p ressure rise characteristics

Wybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji. 155

gdzie:

p - gęstość czynnika [kg/m3], u - prędkość obwodowa [m/s].

2.2. L iczb y c h a r a k te r y sty c z n e w e n ty la to r ó w

N iezbędne w pracy projektowej je s t grom adzenie i posiadanie, w formie banku informacji, doświadczeń w zakresie przebadanych i eksploatowanych w entylatorów . D la konstruktorów nieocenionym w prost narzędziem opraco­

w ania tych informacji je s t teoria podobieństwa i wynikający stąd zestaw liczb (wskaźników) bezwymiarowych. Podstawowe z nich to:

- Liczba wydajności p,

- Liczba ciśnienia ly,

- Liczba (wyróżnik) szybkobieżności a, - Liczba (wyróżnik) średnicy) 5.

U system atyzow anie w artości liczb a i 5 n a tzw. wykresie CORDIERA (rys. 2) daje podstaw y do projektow ania nowych konstrukcji. Podobną w sen­

sie zastosow ania je s t zależność

\|/ = (1,27 ± 0,03) - 0,9a

opracow ana w Instytucie M aszyn i U rządzeń Energetycznych dla w entylato­

rów prom ieniowych wysokosprawnych.

2.3. M o d e lo w a n ie c h a r a k te r y sty k p ra cy w e n ty la to r ó w

W procesie projektow ania dokonuje się konkretyzacja wymiarów i postaci konstrukcyjnej, przy czym niem niej isto tn a je s t tu możliwość określenia cha­

rak te ry sty k i w entylatora, któ ra w postaci bezwymiarowej opisuje zestaw trzech zależności:

V = f(9 ) k = f(cp) ri = f(cp)

N ajbardziej rozpowszechnione podejście do tego zagadnienia sprowadza się do w ykorzystania wyników badań n a m odelach bądź też obiektach rzeczywis­

tych. Znacznie mniejsze zastosowanie znajdują m etody m atematycznego mo­

delow ania charak tery sty k pracy wentylatorów. Taki stan rzeczy w ynika głów-

Rys. 2.

Fig. 2.

W ykres zbiorczy liczb charakterystycznych a = f(8) C um ulative diagram of dim ensionless indexes a = f(8)

Wybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji. 157

nie z w ym agań gwarancyjnych. Jeżeli bowiem żąda się, by charak tery sty k ę w entylato ra podać z dokładnością ±2%, to jest dla m etod m atem atycznego m odelowania zbyt wygórowane wymaganie.

W Instytucie M aszyn i U rządzeń Energetycznych opracowano m etodę m atem atycznego m odelowania pozwalającą dla określonej grupy geom etrii w entylatorów promieniowych uzyskiwać wyniki ze śred nią dokładnością ±3%.

Modelowanie m atem atyczne w tym przypadku pozwoliło zidentyfikować cha­

rak te ry sty k i bezwymiarowe w postaci funkcji

V = f(G , cp)

X = f(G , cp)

ti = f(G , cp)

gdzie G je s t zbiorem zm iennych opisujących w przybliżony sposób geom etrię w en ty lato ra promieniowego. W skład zbioru G wchodzą następujące wielko­

ści:

G = |D 0> D b b2, Rw, y, p1; p2, z, g, s, Ab, A, B, H, Reu|

gdzie:

D 0 - średnica wlotowa w irnika,

D x - średnica kraw ędzi łopatek na wlocie, b2 - szerokość w irnika n a wylocie,

Rw - prom ień wyoblenia tarczy nakrywającej w irnika, y - k ą t nachylenia tarczy nakrywającej,

Pi - k ą t łopatek n a wlocie, p² — k ą t łopatek n a wylocie,

z - liczba łopatek,

g - grubość łopatek (jednopowłokowych), s - szczelina promieniowa przywlotowa, Ab - odległość w irnika od,

A - rozwarcie obudowy spiralnej, B - szerokość obudowy,

H - długość wylotu z obudowy,

Reu - liczba Reynoldsa (ze względu na średnicę zew nętrzną).

P rzykład ch arakterystyki obliczonej i pomierzonej przedstaw iono n a rys. 3.

?

1 .3 0

1.20

1.10

1.00

0 .9 0

0 .8 0

0 .7 0

0 .6 0

100.00

9 0 .0 0

8 0 .0 0

7 0 .0 0

6 0 .0 0

5 0 .0 0

4 0 .0 0

3 0 .0 0

r X

Legendt

W

charakterystyka zmierzona charakterystyka obliczona

w

\

_________

0 .0 4 0 .0 8 0.12

f

0.16

Rys. 3. Porów nanie ch arak tery sty k bezwymiarowych w entylatora promieniowego (nr 20) uzyskanych z pomiarów i obliczeń

Fig. 3. Perform ance charak teristic of centrifuged fans in comparison to m easurem ents and calculations

2.4. W y k o rzy sta n ie b a d a ń w e n ty la to r ó w m o d e lo w y ch

W bardzo w ielu przypadkach informacje o pełnej charakterystyce w entyla­

to ra czerpiem y z b adań modelowych, tzn. z bad ań w entylatorów wykonanych w skali pom niejszającej względem obiektu rzeczywistego. Oczywiście, rokowa­

n ia dotyczące ch arak tery sty k i w en ty latora wielkogabarytowego n a podstawie

W ybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji. 159

wyników b adań modelowych obarczone są pewnym błędem. Szczególnie ob­

serw ow any je s t wpływ liczby Reynoldsa n a sprawność w en ty lato ra i w m niej­

szym zakresie na przyrost ciśnienia. Ogólna koncepcja tych efektów sprow a­

dza się do uw zględnienia stosunku s tr a t zależnych od liczby Reynoldsa do wielkości całkowitych s tr a t przepływu. Wychodząc z tych założeń, norm a YDI2044 proponuje n astępującą zależność:

Mimo szeregu bad ań zagadnień związanych z przenoszeniem wyników eksperym entów z obiektów modelowych n a obiekty rzeczywiste, problem ten w ym aga dalszego w yjaśnienia. Za stosowaniem tego rodzaju podejścia przy dochodzeniu do charakterystyk wentylatorów przemawia fakt, że osiągi w entyla­

torów wielkogabarytowych są zawsze wyższe od wartości pom ierzonych n a m odelach.

W Laboratorium In sty tu tu Maszyn i U rządzeń Energetycznych prowadzi się b a d a n ia w entylatorów modelowych osiowych i promieniowych, przy czym w zakresie w entylatorów promieniowych zgromadzono wyniki dotyczące geo­

m etrii przeszło 80 kół wirnikowych o średnicach Dz = 500 - 670 mm. Takie zasoby danych pomiarowych pozwalają dobrać odpowiedni w entylator dla praktycznie każdych wym agań w zakresie parametrów pracy.

2.5. R e g u la c y jn o ść w e n ty la to r ó w

W entylatory dobierane są zwykle n a nom inalne param etry pracy, jednakże bierze się również pod uwagę usytuow anie innych przewidywanych punktów pracy n a charakterystyce w entylatora. Stosowane urządzenia regulacyjne w różny sposób w ypełniają zadania realizacji punktów pracy z odpowiednio w ysoką spraw nością. W tym momencie pojawia się problem w yboru m etody regulacji param etrów w entylatora. Rozwiązanie otrzymuje się n a drodze a n a ­ lizy ekonomicznej m inim um kosztów całkowitych

K = K; + Ke m in gdzie:

K; - koszty inwestycyjne,

Kg - koszty eksploatacji: (w ciągu N ła t eksploatacji).

Koszty eksploatacji w entylatora w przybliżeniu obliczyć m ożna według zależności:

Ke = X I n = 1 i

V AP.

tike

gdzie:

t; - odcinki czasowe pracy w en ty latora w poszczególnych punktach cha­

rak tery sty k i,

k R - jednostkow y koszt kW h energii elektrycznej.

W zależności od c h a ra k te ru pracy w entylatora lub inaczej mówiąc, od rozproszenia punktów pracy, zależy w ynik analizy. Z analizy porównawczej w ynika, że w przypadku w entylatorów odpowiednio dużej mocy rezultatem optym alnym je s t wybór regulacji przy zmiennej liczbie obrotów realizowanej przez n ap ęd z u kładem przetworników .

3. Z a g a d n ie n ia k o n str u k cji w e n ty la to r ó w

W entylator jako obiekt identyfikow any w procesie projektow ania i kon­

stru o w an ia rozpatruje się jako całość, niem niej prowadząc analizę ich kon­

strukcji w sp a rtą doświadczeniem „tradycji” wyodrębnić m ożna następujące podstaw owe elem enty wentylatorów:

- skrzynie wlotowe, - obudowy,

- koła wirnikowe, - kierownice, - dyfuzory,

- urząd zen ia regulacyjne, - wały,

- łożyskowania, - podstaw y ram y, - sprzęgła, - silniki, - tłum iki.

T akie wyszczególnienie elem entów konstrukcji w entylatora je s t bardzo isto tne i pomocne z p u n k tu w idzenia producenta, gdyż pozwala n a pew ną ich standaryzację dla określonych potrzeb, zakresów mocy i wielkości. Należy przy tym podkreślić, że w przypadku w entylatorów przemysłowych i energe­

tycznych każde zamówienie rozpatryw ane i trak tow an e je s t indywidualnie, jed n ak że przy uw zględnieniu i zastosow aniu pewnej liczby elem entów kon­

strukcyjnych, które są standardow e.

W ybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji.. 161

Do w ażniejszych elem entów w entylatora należą koła wirnikowe i ułożysko- wanie. Niżej przedstaw iono pewne procedury postępowania w odniesieniu do tych elem entów.

3.1. K o n stru k cja k ó ł w ir n ik o w y c h

Koła wirnikow e stanow ią tzw. aktyw ny elem ent wentylatora decydujący w głównej m ierze o jego charakterystyce. K onstrukcja kół wirnikowych w entyla­

torów promieniowych z narzuconym i w ym aganiam i procesu technologicznego opiera się n a tradycyjnej postaci geometrycznej, k tó ra określona je s t n a stę p u ­ jąco:

- ta rc z a nośna w ykonana z blach o stałej grubości (tarcze nośne o zmiennej grubości stosow ane są jedynie w bardzo wysoko obciążonych w entylato­

rach),

- ta rc z a nakryw ająca pod względem geometrycznym sk łada się z dwóch części; części wlotowej wyoblonej stałym promieniem i części stożkowej o kącie nachylenia y (w skrajnym przypadku k ą t y = 0 i t a część tarczy nakryw ającej je s t tarczą płaską),

- łopatki jednopowłokowe wykonane z blachy o stałej grubości (łopatki profi­

low ane wykonywane są jedynie sporadycznie, przy bardzo wytężonych wytrzymałościowo w irnikach),

- p ia s ta w irn ik a je s t odlew ana i łączona je s t z wirnikiem połączeniem śrubo­

wym.

P rzykład koła wirnikowego o postaci konstrukcyjnej w edług powyższego opisu przedstaw iono n a rys. 4. W Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycz­

nych opracowano m etodę projektow ania kół wirnikowych bazującą n a analizie rozkładów prędkości. A naliza obciążenia aerodynamicznego łopatek pozwoliła w ysnuć wnioski dotyczące odpowiedniego kształtow ania łopatek. M iędzy in ­ nym i stw ierdzono, że łopatka w kształcie łuku koła wcale nie je s t rozw iąza­

niem optym alnym . N a wspomnianymi już rys. 4 widzimy przykład rozw iąza­

n ia geom etrii łopatki jako łopatki dwułukowej, przy czym część wlotowa je st odcinkiem prostym .

Jedn ym z kryteriów kształtow ania łopatek je s t kryterium m aksym alnego obciążenia aerodynamicznego łopatki zdefiniowane następująco:

An = Max ^{A P} 1 2

2 pW

O ptym alna w artość tego k ry teriu m zależna je s t od stosun ku średnic, co przedstaw iono n a rys. 5.

Rys. 4. Kolo wirnikowe w entylatora promieniowego - typowa postać konstrukcyjna Fig. 4. Centrifugal fan’s rotor

JoachimOtte

Wybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji. 163

■Ł

t?

g JD ■o

o ■ jQo

NO

1 \

\

V1 \

N

o

O----

s t o s u n e k ś r e d n ic D ,/D j

Rys. 5. O ptym alne w artości obciążenia aerodynamicznego A7t Fig. 5. The optim um values for aerodynam ic load An

P rzy konstruow aniu w entylatorów wysokociśnieniowych (AP > 10 kPa) często zachodzi potrzeba doboru wirników o niskich lub bardzo niskich licz­

bach wydajności. Należy w tym m omencie zauważyć, że wiąże się to z obniże­

niem spraw ności w stosunku do wirników odpowiednio szerokich. I ta k dla tp < 0,06 z doświadczeń zaobserwować m ożna tendencję obniżki sprawności, co pokazano n a rys. 6. Zależność tę można aproksymować wyrażeniem:

ń = t]m a x [1 - 100(0,06 - ^{c p n}) 2]

gdzie:

(pN - liczba wydajności nom inalna (<[># ^ 0,06),

rimax — spraw ność możliwa do uzyskania przy w irniku odpowiednio sze­

rokim.

%

Rys. 6. K ształtow anie się względnej spraw ności w entylatorów promieniowych o niskich liczbach wydajności

Fig. 6. The relativ e efficiency of centrifugal fans th e low Volume num bers

Isto tn ą rolę w procesie k onstruow ania odgrywa analiza wytrzymałości.

O pracow ana w Instytucie koncepcja kom puterowego system u analizy n ap rę­

żeń w w irn iku w en tylatora promieniowego pozwala skonstruow ać te n ele­

m e n t z m niejszym zapasem bezpieczeństwa. Dla zadem onstrow ania możliwo­

ści graficznej prezentacji wyników przedstaw iono n a rys. 7 niektóre przykła­

dowe w yniki dotyczące w irn ik a w entylato ra promieniowego.

System analizy n aprężeń WIR-MES rozbudow any je s t również o moduły dotyczące dynam iki całego w irnik a bądź też jego elementów.

3.2. P r o b le m a ty k a ło ż y sk o w a ń w e n ty la to r ó w

Łożyskowania w entylatorów stanow ią sam oistny problem konstrukcyjny.

W zdecydowanej większości w w entylatorach stosow ane są łożyska toczne.

Łożyska ślizgowe znajdują zastosow anie jedynie w bardzo dużych jedno­

stkach.

W ybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji. 165

Grupa : 2 (Łopatka) i a , t [MPal |

___________________PowFok i_______________

| UarLant bazową ; l (Odśrodkowe)

Liczba elewentflu : 66

| n [Hw/hh]

A

L ,

Naprężeń ia redukouane ir5 = 220 HPa_________uO - 20 MPa

| Wariant baiouu : 1 (Od<rodkone) 1 S trona ( ł )

A

L ,

Rys. 7. a. Podział łopatki n a elem enty skończone z możliwością pokazania w szystkich składowych naprężeń; b. W arstwice naprężeń redukow anych w łopatce w irnika Fig. 7. a. Blade section on finite elem ents w ith possibility of showing stresse’s values;

b. Reduced stress contour for rotor’s blade

Proces doboru łożyskow ania w entylatora nie ogranicza się tylko do przyję­

cia odpowiedniego rodzaju łożyska i jego wielkości. N ależy tu również przepro­

wadzić dobór rodzaju i ilości sm aru, u stalić pasow ania i luzy w entylatora łożyska, dokonać doboru odpowiedniego u kształto w ania elem entów łożysko­

w ania, doboru uszczelnień itp.

Jedn ym z ak tualnych problemów doboru łożysk tocznych je s t rosnąca pręd­

kość obrotowa w entylatorów przy wzroście obciążeń łożysk. M aksym alna do­

p u szczalna prędkość obrotowa ograniczona je s t przez te m p e ra tu rę łożyska, k tó ra zależy od ciepła dostarczonego z zew nątrz i ciepła ta rc ia wytworzonego w łożysku. N ależy mieć n a uwadze, że w zrost tem p e ra tu ry łożyska oznacza zm niejszenie lepkości środka sm arującego i ograniczenie tw orzenia filmu smarowego, co sk u tk uje większym tarciem i dodatkowym w zrostem tem p era­

tu ry . W w yniku zwiększonej tem p e ra tu ry pierścienia w ew nętrznego zmniej­

sza się luz roboczy i w efekcie może dojść do blokow ania łożyska. Przy wię­

kszych różnicach tem peratur pomiędzy pierścieniem zewnętrznym i wewnętrz­

nym najczęściej wymagane jest stosowanie powiększonych luzów łożyska C3.

W ażnym zagadnieniem je s t dobór środka sm arnego. W norm alnych w aru n ­ k ach pracy łożyska toczne mogą być sm arow ane za pomocą sm aru plastyczne­

go. Sm arow anie olejowe je s t stosow ane wówczas, gdy wysokie prędkości obro­

towe lub wysokie tem p e ra tu ry pracy nie pozw alają ju ż n a użycie sm aru plastycznego. W celu zapew nienia odpowiednio dużej traw alości łożysk konie­

czne je s t zapew nienie wysokiej czystości środka sm arnego. S tąd ju ż więc bezpośrednio w ynika znaczenie odpowiedniego uszczelnienia ułożyskowania.

4. P o d su m o w a n ie

Przedstaw iono i przedyskutow ano pewien p u n k t w idzenia w zakresie wy­

b ranych problemów projektow ania i k onstruow ania w entylatorów , głównie na podstaw ie p rac prowadzonych w In sty tu tcie M aszyn i U rządzeń Energetycz­

nych Politechniki Śląskiej.

W Zakładzie Cieplnych M aszyn W irnikowych n a bieżąco prowadzone są b a d a n ia dotyczące w entylatorów jako całości, ja k i poszczególnych elementów.

U zyskano również we w spółpracy z Przedsiębiorstw em WIROPOL - Gliwice duże doświadczenie projektowe i konstrukcyjne. M iędzy innym i objawiło się to w opracow aniu pełnej dokum entacji projektowej dla tak ich elektrow ni, jak EC Łódź, EC Chorzów, EC Siekierki.

Przykładow o n a rys. 8 przedstaw iono ry su n ek w entylatora promieniowego jednostrum ieniow ego W PEY 60-50286 o mocy silnika 280 kW i obrotach n = 2950 m in-1 przeznaczonego dla EC Siekierki. Dla podkreślenia specyfiki tego w en ty lato ra w arto przytoczyć prędkość obwodową w irnika u = 164 m/s. Wen-

. tv

W E N T Y L A T O R W P E Y 6 0 -50286

Wydajność V = 10 mVs Przyrost ciśnienia Ap = 12570 Pa Liczba obrotów n = 2950 m in'1 Moc silnika N s= 2 8 0 k W

Rys. 8. Przykład konstrukcji w entylatora wysokociśnieniowego Fig. 8. The example of th e high pressure centrifugal blower

Wybrane zagadnieniaprojektowania i konstrukcji...

W y d ajn o ść

L ic zb a o b ro tó w n = 9 8 0 m in’1

V - 4 0 . 8 m ’/s P rzyrost ciśnienia Ap = 5 1 5 0 P a M o c silnika N s = 315 kW

Rys. 9. Przykład konstrukcji w entylatora podmuchu pow ietrza typu WPE Fig. 9. The example of th e W PE daw ncast fan

Wybrane zagadnienia projektowania i konstrukcji. 169

tylator zaopatrzony je s t w osiową kierownicę regulacyjną. Silnik i ułożysko- wanie umocowane są n a wspólnej ram ie.

Drugi przykład (rys. 9) dotyczy w entylatora W PE 138-63180 przeznaczone­

go dla kotła OP-230. Moc silnika wynosiła 315 kW przy obrotach n = 980 m in-1. Również w tym przypadku w entylator m a osiową kierownicę regu­

lacyjną. Łożyska w entylatora sm arow ane są sm arem plastycznym LGMT2.

N ależy zaznaczyć, że omówione w niniejszym artykule zagadnienia nie w yczerpują w żadnym przypadku całości problem u odpowiedniego doboru i projektow ania tego typu m aszyn. Niemniej doświadczenia zebrane w Zakła­

dzie Cieplnych M aszyn W irnikowych, opisane również w lite ra tu rz e [1-8], pozwalają skutecznie rozwiązywać w szystkie problem y projektow ania, kon­

strukcji i eksploatacji w entylatorów przemysłowych i energetycznych.

L itera tu ra

1. O tte J.: W entylatory dla energetyki - problem y badawcze i projektowe.

Zbiór prac Konferencji Naukowej „Problemy badawcze energetyki ciepl­

nej”, W arszaw a, grudzień 1993.

2. C hm ielniak T., O tte J.: W entylatory - rozwój badań i konstrukcji. Zeszy­

ty Naukowe Pol. Śl., seria E nergetyka, z. 118, Gliwice 1993, s. 345-370.

3. G rajek K., O tte J.: Kom puterowa analiza wytrzym ałości wirników wen­

tylatorów - System WIRMES. M ateriały Konferencji „Komputerowo w spom agane konstruow anie i badanie m aszyn wirnikowych CAD-Ro- to r”, Kielce 1989, s. 51-59.

4. O tte J.: Problem atyka m atem atycznego m odelowania charakterystyk pracy w entylatorów promieniowych. Zeszyty Naukowe Pol. ŚL, seria E nergetyka, s. 91, Gliwice 1985, s. 411-423.

5. O tte J., Bielecki Z.: M athem atische M odelierung der K ennlinien von A xialventilatoren. M aschinenbautechnik, 38 1989, 6, s. 256-260.

6. O tte J.: Koncepcja, k onstrukcja i pole pracy nowego typoszeregu przemy­

słowych w entylatorów promieniowych. Zeszyty Naukow e Pol. ŚL, seria E nergetyka, s. 113, Gliwice 1990, s. 545-555.

7. C hm ielniak T., Kosman G., O tte J., Rusin A.: Zagadnienia modernizacji tu rb in i w entylatorów energetycznych. Zeszyty Naukowe WSI, seria E lektryka, s. 38, Opole 1994, s. 43-57.

8. O tte J.: Zagadnienie wyboru i doboru w entylatorów i dm uchaw przemy­

słowych. Zeszyty Naukow e Pol. Śl., seria E nergetyka, z. 126, Gliwice 1995, s. 283-303.

Recenzent: D r hab. inż. Andrzej Witkowski Wpłynęło do Redakcji 10. 10. 1996 r.

A b stra ct

The energy conversion efficiency, suitable stre n g h t ch arakteristics (static an d dynamic), acoustic ch arak teristics and operational reliab ility are the m ain m easu res for fan construction estim ations. Their role depends on func­

tion, orientation, designing costs, production an d operating of fan installa­

tions. T h a t’s why, it is difficult to estim ate th e developm ent condition and

’’im provem ent p o ten tial” of fan engineering. In to obviate th is difficulties it is possible to analyse grow th tren d s from o th er flow m achine groups (compres­

sors, tu rb in es, pum ps).

In th e la s t decade a lot new algorithm s of aerodynam ic an d strength calculations w ere presented. T hier application should generate a real progress in constructional processes. Such a num eric and experim ental inves­

tigatio ns a re carried out in th e In stitu te of Power Engineering on th e Silesian Technical U niversity in cooperation w ith producers and users.