Определение эффективности работы вентиляционных установок

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Января 2014 в 23:29, лекция

Описание работы

При энергетических обследованиях промышленных объектов установлено, что вентиляционными установками различного назначения потребляется около 8% от всего количества потребляемой электрической энергии. Поэтому возникает необходимость определения эффективности их работы. Анализ эффективности работы вентиляторов производится с использованием их аэродинамических характеристик. Аэродинамические характеристики вентилятора это графическая связь между основными параметрами его работы.

Файлы: 1 файл

oerwu.doc

— 246.50 Кб (Скачать файл)

Определение эффективности  работы вентиляционных установок.

 

 

При энергетических обследованиях  промышленных объектов установлено, что  вентиляционными установками различного назначения потребляется около 8% от всего  количества потребляемой электрической  энергии. Поэтому возникает необходимость определения эффективности их работы. Анализ эффективности работы вентиляторов производится с использованием их аэродинамических характеристик. Аэродинамические  характеристики вентилятора  это графическая связь между основными параметрами его работы. Аэродинамические характеристики вентилятора определенных геометрических размеров при перемещении воздуха неизменной плотности и неизменной частоте вращения выражают зависимость между производительностью, полным, динамическим и статическим давлением, потребляемой мощностью, полным и статическим коэффициентом полезного действия. Типовые аэродинамические характеристики вентилятора представлены на рис.1.






 




                         

                                                                    


                                    А                              Б              С

 

Рис.1.

h - коэффициент полезного действия вентилятора;

hст – статический коэффициент полезного действия вентилятора;

Р – полное давление вентилятора;

Рст – статическое давление вентилятора;

N –мощность на валу вентилятора;

Рдин – динамическое давление вентилятора;

Q –  производительность вентилятора.

 

С точки зрения энергоэффективности, важнейшим параметром работы вентилятора является его коэффициент полезного действия, КПД. Производительность вентилятора соответствующая его максимальному КПД, hмах , называется оптимальной, а режим работы оптимальным.

При практическом использовании  вентиляторов различают КПД паспортное и КПД фактическое,  hф. Значение паспортного КПД равно значению hмах. Значение hф определяется  точкой пересечения характеристики сети с характеристикой вентилятора.

                           p


                                          

                                                      

                                      а              в                                                                                                    

                                                                  с

                                                                        h  

 

                                                                                      Q

Рис.2.

В зависимости от характеристики сети hф может принимать значения меньше или равные hмах, точки а,в,с рис.2. Применять вентиляторы при режимах работы с КПД hф < 0,9 * hмах с точки зрения энергоэффективности не рекомендуется. Область производительности вентилятора соответствующая hф > 0,9 * hмах  называется рабочей зоной или областью эффективной работы вентиляторов, отрезок АБ на рис.1. Коэффициент полезного действия вентиляторов вычисляют по  формуле 

h =

 Однако не всегда  КПД является критерием эффективной  работы вентиляторов. При работе  вентилятора с Рст = 0, т.е. в сети с малым сопротивлением или вообще без сети значение hст = 0, а h = (Q* Рдин)/ N не может являться критерием эффективной работы вентиляторов. В подобных случаях за критерий эффективности целесообразно принять удельную производительность вентиляторов. Удельная производительность равна отношению гидравлической мощности вентилятора, определенной по производительности Q и условному динамическому давлению 0,5 * r * u2, подсчитанному по окружной скорости, к потребляемой мощности N на валу вентилятора.

q = 0,5 * r * u2 *

где: u – окружная скорость;

        r - плотность воздуха.

u =

где: n - частота вращения вентилятора;

        D  –  диаметр рабочего колеса вентилятора.

Определение эффективности работы систем вентиляции  производится по результатам измерения скорости воздушного потока, полного давления, площади воздуховодов в точке измерения скорости воздушного потока,   активной мощности потребляемой из сети, с использованием  паспортных данных и аэродинамических характеристик вентиляторов.

Фактический КПД вентилятора  определяется по формуле:

hф =

где: Qф (м3/сек) – производительность вентилятора;

Рф (ПА) – полное давление создаваемое вентилятора;

hдв – кпд электродвигателя;

hпер – кпд передачи;

       Ncф (кВт) – фактическая электрическая мощность, потребляемая электродвигателем из сети.

Производительность вентиляторов определяется по формуле:

Qф = V * F

где: V (м/сек) – скорость воздушного потока

        F (м2) – площадь поперечного сечения воздуховода.

Если значение фактического КПД вентилятора находится на характеристике h, в пределах рабочей зоны, то работу вентилятора можно считать эффективной. В случае если hф < 0,9hмах режим работы вентилятора является не эффективным, т.к. из-за снижения КПД увеличивается значение удельного расхода электрической энергии. Тем не менее, для большинства вентиляторов одного и того же типа, имеющих hф < 0,9hмах , можно получить необходимые рабочие параметры при оптимальном КПД. Для этого, например, можно изменить диаметр и частоту вращения рабочего колеса вентилятора таким образом, чтобы рабочая точка вентилятора переместилась в область с hф > 0,9 * hмах.

 

Пример . Паспортные данные вентилятора представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Q

м3

P

Па

hвен

Рдв

кВт

D

м

n

об/мин

hдв

4800

480

0,57

1,5

0,4

1450

0,90


 

Характеристика вентилятора представлена на рис.2.

 

     Р, Па                                                     N, кВт      h


                                                                              

        600 -                                                          2,4 - 0,6 -


                                                         


        500 -                                                          2,0 - 0,5 -

                           

        400 -                                         .                1,6 - 0,4 -

                                                           .

        300 -                                                          1,2 - 0,3 -

 

        200 -                                                          0,8 - 0,2 -

 

        100 -                                                          0,4 - 0,1 -

 

                        ï        ï        ï        ï         ï         ï


                    2000   4000  6000  8000  10000  12000      Q, м3/ч                        

         

Рис.2.

 

Данные исходной характеристики представлены в таблице 3.

Таблица 3.

hвен

0

0,27

0,4

0,49

0,55

0,57

0,55

0,5

0,45

0,4

Q

м3

0

1000

2000

3000

4000

4800

6000

7000

8000

9000

P

Па

540

470

435

440

465

480

475

450

410

360

N

кВт

0,4

0,48

0,6

0,74

0,92

1,1

1,42

1,7

1,98

2,27


Результаты измерений  фактических параметров вентилятора  представлены в таблице 4.

Таблица 4.

м3

Па

Ncф

кВт

8000

400

2,44


 

Фактический КПД вентилятора

 

hф =

 

 Режим работы вентилятора  не эффективный т.к. hф < 0,51 = 0,9 * hвен

 Для того, что бы изменить  характеристики вентилятора изменим  диаметр и частоту вращения  его рабочего колеса. Пусть частота  вращения n = 1000 об/ мин, диаметр рабочего  колеса D = 0,5 м. Используя уравнения подобия,

,

,

,

где r- плотность воздуха, w - угловая скорость.

 Произведем пересчет  характеристик вентилятора

,

,

.

Данные пересчета представлены в таблице 5.

 

Таблица 5.

№ п/п

1

2

3

4

5

6

hвен

0

0,4

0,58

0,57

0,51

0,32

Q м3

0

2660

5320

7980

10640

13300

P Па

401

313

343

350

306

219

N кВт

0,388

0,58

0,87

1,358

1,746

2,52


 

Исходя из данных представленных в таблице 4, в качестве рабочей точки выбираем точку 4 из таблицы 5. Определим для точки 4 значение потребляемой из сети электрической мощности Nс4.

Nc4 =

=
1,51 кВт

По сравнению с предыдущим режимом работы вентилятора экономия электрической энергии составляет 38%.

Годовой перерасход электрической  энергии от снижения КПД можно  определить как

D Э = D Nс * Т (кВт * час)

где, D Nс = Ncфакт – Nc4

Т (час) – число часов работы системы вентиляции.

При проведении энергетических обследований промышленных предприятий часто возникает необходимость в обследовании вентиляторов различного типа и назначения. Но на предприятиях не всегда имеется возможность предоставить энергоаудиторам соответствующие, аэродинамические характеристики. Поэтому для определения DЭ можно воспользоваться выражением 

D N = Ncфакт – Ncнорм

где

Ncнорм =

Рассмотрим фактические  результаты инструментального обследования группы вентиляторов установленных  на одном из промышленных предприятий. При обследовании, измерения потребляемой электрической мощности производились анализатором количества и качества электрической энергии AR-5М. Одновременно с замерами электрической мощности проводились замеры параметров воздушного потока. Для измерения скорости воздушного потока использовался термоанемометр КМ4007. Давление измерялось при помощи напорной трубки, в комплекте с спиртовым микроманометром. Геометрические размеры воздуховодов определялись при помощи рулетки. Для пробивки отверстий в воздуховодах использовался молоток и пробойник. Данные результатов измерений и расчетов представлены в таблицах 6 и 7.

 

 

 

 

Таблица 6.

Тип вентилятора

 

F

м2

 

V

М/с

 

N паспдв

кВт

 

h

дв

 

nдв

Об/ мин

Nс

Фак

кВт

hмах

вен

мах

hф

вен

фак

М3

 

Рф

ПА

ЦП7-40-№8

0,164

23,5

17

0,89

1450

5,5

0,57

0,29

3,854

368

ЦП7-40-№10

0,2

29

5,5

0,85

970

5,3

0,57

0,30

5,8

240

Ц-4-76-№8

0,315

7,0

30

0,9

735

5,2

0,68

0,23

2,2

500

Ц-4-76-№8

0,24

10,1

13

0,87

970

2,84

0,68

0,55

2,424

560

Ц7-40-№6

0,127

19

4,5

0,8

1450

3,8

0,7

0,56

2,413

700

Информация о работе Определение эффективности работы вентиляционных установок