Еще раз о типоразмерных рядах канальных вентиляторов

Р. К. Эсманский, ООО "КлиматВентМаш"

Абсурдность параметра или предвзятость его использования?

В [3] автор разъяснил, что приведенное давление имеет смысл только в связи с характерной скоростью канального вентилятора и может применяться только для сравнения типоразмерных рядов канальных вентиляторов при представлении их параметров в компактном (без диаграмм аэродинамических характеристик) табличном виде. Там же указывалось, что с таким же успехом можно использовать полное или статическое давление канального вентилятора. В этом случае, автор рекомендует не забывать о меньшем размере поперечного габарита вентилятора, потому что канальные вентиляторы часто размещают за подшивными потолками.

В общем виде канальный вентилятор представляет собой вентиляторную установку для встраивания в воздуховод. Приведенное давление характеризует эффективность использования поперечного габарита вентиляторной установки и имеет простой физический смысл - показывает какое давление можно получить с единицы длины наиболее критичного размера поперечного габарита вентиляторной установки.

Автор применил приведенное давление для оценки типоразмерных рядов различных семейств канальных вентиляторов, но несмотря на неоднократные обвинения оппонентов в дезориентации читателей, он так и не получил внятного объяснения, в чем она заключается.

На самом деле, уже вторую статью подряд оппоненты своим предвзятым использованием параметра "приведенное давления" пытаются ввести в заблуждение читателей. Причем, продолжают игнорировать замечания автора и сравнивают конкретные вентиляторы, а не типоразмерные ряды.

На этот раз они рассматривают этот параметр при сравнении вентиляторов с резко различающейся площадью поперечного сечения. В [3] приведено соответствие квадратных и прямоугольных вентиляторов по площадям поперечного сечения присоединительных патрубков. В частности, указано, что вентиляторы УНИВЕНТ 5 соответствуют сечению 100х50, УНИВЕНТ 3,15 - сечению 60х35.

В таблице 4 [4] уважаемые оппоненты сравнивают друг с другом вентиляторы УНИВЕНТ 5, УНИВЕНТ 3,15 и ВРПП 70х40 при характерной скорости 3,5 м/с. Автор удивлен, что специалистам такого уровня приходится объяснять абсурдность сравнения канальных вентиляторов с резко различающейся площадью проходного сечения присоединительных патрубков. Ведь при одинаковой характерной скорости у вентиляторов получается совершенно разная производительность. У УНИВЕНТ 5 - 6350 м³/ч, у УНИВЕНТ 3,15 - 2520 м³/ч и у ВРПП 70х40 - 3530 м³/ч. Не смущает ли оппонентов, что выполненное ими сравнение вентиляторов бессмысленно, например, с точки зрения оценки пригодности их работы в составе приточной установки?

Интересно узнать, а имеется ли, вообще, какой-либо смысл в сравнении этих вентиляторов друг с другом, если не втягивать в оценку приведенное давление с целью дискредитации этого параметра?

Не замечая "бревна в глазу"

После первой статьи оппоненты продолжили поиск неточностей в материалах "КлиматВентМаш", даже, если это не относится к теме дискуссии. Неужели они полагают, что дискредитация автора сделает их аргументацию более убедительной для читателей? Видимо, из-за того, что найденных неточностей не хватает, оппоненты повторно сообщают об ошибках автора, допущенных им в таблице 6 работы [1].

Не дает покоя оппонентам специальный вентилятор ВРПД 4-4-3, выпускающийся для создания подпора на путях эвакуации людей при пожаре: "вентилятор ВРПД имея в 3 раза большую мощность, на 40% больше производительность, тем не менее, имеет меньшие величины звуковой мощности, чем вентилятор ВРПП 100х50В" [4]. Можно, конечно, ответить цитатой из работы оппонентов [2]: "сравнивать… шумовые характеристики вентиляторов… нельзя, т.к. они сняты на различных режимах". Но лучше пояснить, что сравниваются не совсем обычные вентиляторы.

Вентилятор ВРПП 100х50В - с двумя рабочими колесами, вентилятор ВРПД, как уже объяснялось [3], имеет сложный корпус с лабиринтным глушителем. Если обратиться к характеристикам вентилятора WRH 90-50/45-4D [5], который, также, конструктивно сильно отличается от вентилятора ВРПП 100х50В, то можно увидеть, что он развивает большую аэродинамическую мощность, а шум на входе и через корпус имеет на 5- 6 дБА меньший. Можно долго обсуждать, почему возникает такая разница в шумовых характеристиках указанных вентиляторов, но стоит ли это делать в рамках данной дискуссии?

Обнаружив неточность, оппоненты дают волю своему перу: "Заметим, что анализ шумовых характеристик, опять таки затруднен, так как вентилятор ВРПП 70х40Г имеет разные уровни шума по каталогу [4] и по Интернет - сайту изготовителя. Причем на сайте указан уровень звуковой мощности, например, на выходе из вентилятора меньше на 6дБА, чем по каталогу. Напоминаем читателю, что в абсолютных цифрах это снижение звуковой мощности в разы!!! Поразительный результат, за счет чего же он достигнут? Может быть на сайте приведены характеристики вентилятора с другим, модернизированным колесом? Нет, так как аэродинамические характеристики и там и тут одни и те же. Может быть, использован специальный корпус? Может быть, но на сайте об этом не сказано ни слова".

Да, на сайте www.cvm.ru задержали обновление информации, чем и объясняется разночтение. Да, были проведены уточняющие испытания вентилятора с резко сдвинутой вправо характеристикой и в каталоге приведены его реальные (с более высоким уровнем звуковой мощности) характеристики. Такие случаи бывают в практике (в том числе и известных зарубежных) фирм. Уж лучше так, чем поддерживать иллюзии у потребителей.

Следует заметить, что увлекшись поиском неточностей в шумовых характеристиках вентиляторов "КлиматВентМаш", оппоненты не замечают у себя "бревно в глазу".

Например, в таблице 3 работы [4] оппоненты опубликовали шумовую характеристику вентилятора УНИВЕНТ 5-4-2, из которой следует, что она ничем не отличается от шумовой характеристики вентилятора УНИВЕНТ 5-4-1, имеющего резко сдвинутую вправо характеристику (на 35%) [6]. Так ли это на самом деле?

А как объяснить чудесное снижение шума корпуса в вентиляторах УНИВЕНТ [6] по сравнению с ВК 11 [7], в среднем, на 9 дБА? А, что можно сказать об отсутствии шумовых характеристик у большинства вентиляторов УНИВЕНТ [6]? А чем объяснить то, что, сравнение шума через корпус вентиляторов в таблице 3 работы [4] производится по разным параметрам - звуковому давлению у вентиляторов УНИВЕНТ и звуковой мощности у вентиляторов ВРПП? В результате картина сравнения искажается на 8 дБА в пользу вентиляторов УНИВЕНТ. Этот перечень вопросов можно продолжить.

Одной из своих задач оппоненты считают "разъяснение автору многочисленных, мягко говоря "неточностей", содержащихся в его научном труде" [4]. Странно, в неточностях, которые автор допустил, он уже разобрался и сделал соответствующее признание [3]. Ничего нового оппонентами не добавлено, да и вряд ли они могут это сделать. Наверное, поэтому оппоненты заявляют, что исчерпали все "возможности тратить время" на дальнейшие ответы автору. Правда, для остальных читателей оппоненты сохранили силы, чтобы давать разъяснения по теме дискуссии в кулуарной (электронной) переписке [4]. Такая избирательность понятна.

Создать конструкцию вентилятора мало. Нужен хороший типоразмерный ряд

В [1], [2], [3] приводилось сравнения прямоугольных и квадратных вентиляторов, которые показали, что у существующих конструкций канальных вентиляторов при схожих аэродинамических характеристиках также близки и шумовые характеристики, т.е. конструкции в этих случаях равноценны, если пренебречь разницей в электропотреблении и поперечных габаритах. Свидетельствует ли это о том, что различные конструкции могут с одинаковым успехом использоваться на практике?

Рассмотрим этот вопрос исходя из возможностей построения типоразмерных рядов вентиляторов различной конструкции. Для этого обратимся к их оценке, определив максимальные давления, которые могут развивать канальные вентиляторы в различных типоразмерах сечений присоединительных патрубков на режимах фиксированных характерных скоростей. Учитывая, что поперечные габариты прямоугольных вентиляторов различаются между собой в одном типоразмере сечения патрубка не так существенно, как при их сравнении с квадратными или круглыми вентиляторами, в таблице 1 произведено сравнение самых мощных прямоугольных вентиляторов по развиваемому полному давлению в диапазоне реальных характерных скоростей при работе вентиляторов на приток. Данные взяты из фирменных каталогов [5], [8], [9] и [10].

Таблица 1 (подробнее) Максимальное давление, развиваемое прямоугольными вентиляторами

Как видно, из таблицы 1, у прямоугольных вентиляторов в сечениях с 30х15 по 60х35 вентиляторы ВРПП развивают значительно большие давления даже не самыми мощными типоразмерами. Исключение составляет сечение 50х25, где фирме Розенберг удалось несколько исправить ситуацию, введя 2-хполюсное мотор-колесо диаметром 280 мм.

Надо заметить, что типоразмерные ряды прямоугольных вентиляторов с плашмя расположенным свободным колесом в последние 2 года претерпевают заметные изменения. Так, Остберг СА в своих новых вентиляторах RKB ввел новый типоразмер 60х30, а в сечении 50х25 также применил 2-хполюсные мотор-колеса, правда, меньшей, чем у Розенберга мощности [11]. Можно предположить, что в дальнейшем могут появиться 2-х полюсные мотор-колеса диаметром 315 и 355 мм в сечениях 60х30, 60х35, 70х40 и 4-хполюсное мотор-колесо диаметром 630 мм в новом типоразмере сечения большем, чем 100х50.

Улучшение типоразмерного ряда за счет повышения развиваемого в сечениях 80х50 и 100х50 маловероятно, потому что производительность двухполюсных мотор-колес недостаточна для этих сечений. В сечениях 30х15 и 40х20 применение аэродинамически более нагруженных колес, также, затруднительно из-за невозможности размещения в колесах малого диаметра более мощных двигателей.

У вентиляторов с плашмя расположенным барабанным колесом недостаточность развиваемого давления в малых и средних сечениях (до 60х35) очевидна. Улучшить положение за счет изменения диаметров колес или увеличения частоты их вращения невозможно.

Таким образом, гипотетически можно составить гибридный ряд вентиляторов с плашмя расположенными свободными и барабанными колесами, который частично компенсирует недостатки каждого из них, но недостаточная аэродинамическая мощность вентиляторов в сечениях 30х15 и 40х20 не будет преодолена.

Если сравнивать типоразмерные ряды канальных вентиляторов с типоразмерными рядами вентиляторных блоков центральных кондиционеров, то становится заметной значительная недостаточность развиваемого давления в малых сечениях от 30х15 до 50х25 у всех рассмотренных канальных вентиляторов. В вентиляторах ВРПП при использовании частотного преобразователя с соответствующим повышением установочной мощности двигателя этот недостаток устраняется полностью (при соответствующем оформлении теплозвукоизоляции корпуса).

Следует обратить внимание на то, что изменение значений характерной скорости не сказывается на характере оценки прямоугольных вентиляторов.

В таблице 2 приведены аналогичные данные [8] , [9], [12], [13] по вентиляторам для круглых каналов.

Таблица 2 (подробнее) Максимальное давление, развиваемое вентиляторами для круглых каналов при Vхар=5,5 м/с

У вентиляторов для круглых каналов наблюдается примерно такая же картина, что и у вентиляторов для прямоугольных каналов. Использование при сравнении полного или приведенного давления на характере оценок не отражается.

Сравнение прямоугольных и квадратных вентиляторов представлено в таблице 3, заимствованной из работы [3].

Таблица 3 (подробнее) Максимальное давление, развиваемое прямоугольными и квадратным вентиляторами при Vхар=3,5 м/с

Обращает на себя внимание недостаточная плотность типоразмерного ряда квадратных вентиляторов (6 типоразмеров вместо 9). В типоразмерном ряду квадратных вентиляторов очевидны провалы по развиваемому давлению в половине типоразмеров сечений корпуса. Указанный недостаток можно исправить за счет использования разных диаметров рабочих колес в одном типоразмере корпуса и применения более плотного типоразмерного ряда рабочих колес, как это, например, выполнено у вентиляторов MUB Системэйр [9]. Однако, недостатки квадратного корпуса, например, такие как невозможность замены прямоугольных вентиляторов в стесненных условиях и недостаточная распространенность аксессуаров, снижают актуальность модернизации типоразмерного ряда квадратных вентиляторов.

При более детальном изучении типоразмерного ряда рассмотренных квадратных вентиляторов, выясняется, что некоторые вентиляторы имеют избыточную производительность для своего типоразмера корпуса. Например, на рис. 1 [4] представлена аэродинамическая характеристика вентилятора УНИВЕНТ 3,15-2-1, из которой следует, что на номинальном режиме (по данным оппонентов [2] - 0, 75 от максимальной производительности) характерная скорость в проходном сечении корпуса, имеющем площадь 0,2 м², составляет 6,5 м/с. Рабочее колесо данного вентилятора явно "просится" в следующий типоразмер корпуса.

О преимуществах появления более напорных канальных вентиляторов в малых и средних сечениях каналов

Отвергая целесообразность сравнения канальных вентиляторов с разной аэродинамической мощностью, оппоненты косвенно заявляют о невозможности сравнения типоразмерных рядов канальных вентиляторов. Они используют два аргумента: более мощный вентилятор нельзя "ставить в подшивной потолок" и существует слишком большая разница в мощности двигателей [4]. Ну и что? Целью любого сравнения является установление различий. Оппоненты фактически начали сравнение, но не идут дальше. Такая, с позволения сказать "страусиная" позиция вызывает недоумение. А если все-таки посмотреть дальше и выяснить к чему эти различия приводят?

Кратко рассмотрим на конкретных примерах подбора оборудования, что дает возможность вентиляторов ВРПП развивать более высокое давление. Примеры подобраны таким образом, чтобы фигурировал вентилятор КТ 50-30-4 из таблицы 2 [4], в недостаточности развиваемого давления которым оппоненты не увидели недостатка.

В таблице 4 приведены результаты подбора приточных установок в составе: входная решетка, воздушный клапан, мешочный фильтр EU 3, медно-алюминиевый калорифер, прямоугольный вентилятор, пластинчатый шумоглушитель. Температура наружного воздуха минус 27 гр. С, температура воздуха на выходе из калорифера + 20 гр. С, температура воды 90/75 гр. С, свободное давление установки 200 Па. Подбор осуществлялся с помощью программы "КВМ-подбор" на производительность 1000 и 1500 м³/ч.

Таблица 4 (подробнее) Сравнение прямоугольных вентиляторов в составе приточной установки при свободном давлении 200 Па

Как следует из таблицы 4, в приведенных примерах высоконапорные канальные вентиляторы позволяют работать на более высоких характерных скоростях и, при этом, создают шум, не превышающий шум менее напорных вентиляторов. При использовании вентиляторов КТ поперечный габарит установки получается большим, чем при использовании вентиляторов ВРПП. Следует иметь ввиду, что данный вывод не носит универсального характера.

Примеры подбора оборудования показывают бессмысленность сравнения по приведенному давлению конкретных образцов вентиляторов, как это сделано в таблицах 1 и 2 [4]. Преимущества или недостатки существующих схем канальных вентиляторов следует выявлять при анализе их типоразмерных рядов. Одним из инструментов такого анализа является сравнение результатов подбора вентиляторов различных серий для одинаковых ситуаций.

О влиянии формы корпуса на характеристики прямоточных вентиляторов

Продолжая тему влияния формы корпуса на характеристики радиальных прямоточных вентиляторов, придется начать с большой цитаты: "Возьмем для примера вентилятор ВРПП 70х40Г, который предположительно имеет рабочее колесо диаметром 315мм, а зазор с двух противоположных сторон равен 400-315=85 мм. В долях наружного диаметра колеса этот зазор равен - 0,27, то есть меньше 0,3! Это означает, что поперечный размер вентилятора уменьшен относительно минимально возможного, при котором характеристики вентилятора, как считает автор [5], существенно ухудшаются. Возникает резонный вопрос, а зачем же выпускать канальные вентиляторы с ухудшенными характеристиками, другими словами с уменьшенным поперечным размером корпуса? Может быть, для увеличения специально придуманного параметра "приведенное давление"? Оставляем возможность читателю самому провести анализ геометрических соотношений прямоугольных корпусов остальных канальных вентиляторов производства КВМ. Наш анализ показывает, что у некоторых вентиляторов серии ВРПП, этот параметр равен 0,2! Посмотрим, какой же зазор у вентиляторов УНИВЕНТ [6] с квадратными корпусами и стандартными колесами. В силу симметрии квадратного корпуса этот зазор (относительно диаметра колеса) со всех сторон составляет - 0,4!" [4].

Из этой цитаты не трудно понять на сколько изменяет оппонентами чувство объективности.

Ну, зачем же, оперировать диаметральным зазором, когда в статье автора [3] говорится о радиальном-0,3? Надо ли изучать расстояние между стенками, которые в прямоугольном вентиляторе своей самой приближенной к рабочему колесу частью выполняют роль языка спирального корпуса, вместо того, чтобы рассматривать расстояние между стенками, которые формируют поворот воздушного потока на 90 о? Последнее, конечно, не выгодно оппонентам, потому что тогда придется говорить о том, что в прямоугольном вентиляторе радиальный зазор на 72,5 % больше, чем в квадратном, даже, в худшем для себя случае соотношения размеров.

Как уже отмечалось [3], форма корпуса оказывает существенное влияние на аэродинамические характеристики рабочих колес с назад загнутыми лопатками не всегда. Может быть это обстоятельство ввело оппонентов в заблуждение и экспериментальные данные зарубежных специалистов, показывающие влияние формы корпуса на аэродинамическую характеристику прямоточного радиального вентилятора [14], оставлено ими без внимания и они остались при своем мнении.

Экспериментальные исследования КлиматВентМаш подтверждают данные работы [14].

В вентиляторе ВРПП применяется рабочие колеса и входные коллектора нескольких конструкций. Одна их конструкций представляет собой колесо с 13-ью плоскими лопатками и коническим передним диском и используется в двух модификациях: с шириной на выходе потока из колеса - 0,246 и 0,362 диаметра колеса. При испытаниях данной конструкции колеса в прямоугольном и квадратном корпусах было установлено, что форма корпуса не оказывает принципиального влияния на аэродинамическую характеристику узкого колеса. С более широким колесом выявлена иная картина. Прямоугольный корпус позволяет получать аэродинамическую характеристику вентилятора со значительно большим сдвигом вправо (рис.1).

Рисунок 1. (подробнее) Безразмерные аэродинамические характеристики широкого колеса в прямоугольном и квадратном корпусе

В представленном эксперименте рабочее колесо имело диаметр 0,25 м, коническо-цилиндрический входной коллектор с тороидальной отбортовкой на выходе. Радиальный зазор между рабочим колесом и стенками корпуса составлял в квадратном вентиляторе 0,05 м, а у прямоугольного вентилятора: по меньшей оси - 0,025 м; по большей оси 0,125 м.

Аналогичные результаты были получены при использовании тороидально-цилиндрического входного коллектора с тороидальной отбортовкой на выходе. Радиус образующей входного участка коллектора составлял 0,032 м.

Вывод

Прямоугольный прямоточный вентилятор с приводом от общепромышленного асинхронного электродвигателя является наиболее универсальным среди канальных вентиляторов и позволяет выстраивать типоразмерный ряд, приводящий на практике к существенному выигрышу пространств, свободных от вентиляционного оборудования.

Литература

1. Эсманский Р.К. Канальный вентилятор и его привод. Анализ тенденций развития, АВОК, № 5, 2004 г.

2. Караджи В.Г., Московко Ю.Г. О "приведенном давлении" и о сравнении канальных вентиляторов. АВОК, № 7, 2004 г.

3. Эсманский Р.К. Еще раз о канальных вентиляторах. Интернет - сайт АВОК. Диалог специалистов/ В порядке обсуждения/ Канальные вентиляторы, ноябрь, 2004 г.

4. Караджи В.Г., Московко Ю.Г.Об измерении канальных вентиляторов в попугаях. Интернет - сайт АВОК. Диалог специалистов/ В порядке обсуждения/ Канальные вентиляторы, ноябрь, 2004 г.

5. Оборудование для вентиляции и кондиционирования. Каталог V2.0, ООО "ПО КОРФ", 2004 г.

6. Каталог 2004, ООО "ИННОВЕНТ", 2004 г.

7. Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Руководство по применению отопительно-вентиляционного оборудования НПП "ИННОВЕНТ". М: 2003 г.

8. Оборудование для систем вентиляции. Каталог, ООО "КлиматВентМаш", 2004 г.

9. Вентиляционное оборудование 2003, SYSTEMAIR, 2003 г.

10. Duct fans "Sigma" with low noise levels, Rosenberg Ventilatoren GmbH, web-version, 2004 г.

11. "RKB" - новая серия вентиляторов Ostberg. Арктический СНиП, выпуск № 17, ООО "Арктика", 2004 г.

12. Rectangular Duct Fans RK/RKC, C.A. Ostberg, web-version, 2004.

13. Basic Catalogue Fans, Rosenberg Ventilatoren GmbH, web-version, 2004.

14. Sadi O. Kremer P. Einfluss von Klimakastengeraten auf das Verhalten von Laufradern. HLH, Bd. 55 (2004), Nr. 10 Oktober.

Обсудить статью на Форуме АВОК