Влияние ДУ на КДУ в герметичном помещении

Ответ Вячеслава Георгиевича Караджи, как влияет ДУ на КДУ

Вернёмся к вопросу №3:

Как влияет вытяжной вентилятор ДУ на приточный вентилятор КДУ (компенсации дымоудаления), если обслуживаемое ими помещение герметично?

Предлагаю для обсуждения. Возразите, если не прав:

Продолжим рассмотрение темы. Пусть вентилятор подпора при температуре 20^оС должен создавать производительность 1000 м3/час при давлении 100 Па. Вентилятор дымоудаления при температуре продуктов сгорания (условно считаем, что имеем дело с воздухом) +400^оС для сохранения массового баланса приточного и вытяжного воздуха должен будет удалять 2370 м³/час продуктов горения (693^оК/293^о К = 2,37). При этом сопротивление сети при +400^оС  пусть будет 150 Па. Его потребляемая мощность будет N₄₀₀ = 141 Вт (принимаем условно КПД двигателя 0,7).

Теперь посмотрим, как будут меняться параметры воздуха и сети при понижении температуры продуктов горения.

Если температура продуктов горения будет 300^оС (593^оК), то для сохранения массового баланса приточного и вытяжного воздуха вентилятор ДУ должен будет удалять 2020 м³/час продуктов горения (593^оК/293^о К = 2,02). При этом сопротивление сети при +300^оС  будет 150 Па*1,17 = 175 Па. Его потребляемая мощность будет N₃₀₀ = 175*2020/3600/0,7 = 141 Вт (принимаем условно КПД двигателя 0,7).

Если температура продуктов горения будет 200^оС (493^оК), то для сохранения массового баланса приточного и вытяжного воздуха вентилятор ДУ должен будет удалять 1680 м³/час продуктов горения (493^оК/293^о К = 1,68). При этом сопротивление сети при +200^оС  будет 150 Па*1,41 = 211 Па. Его потребляемая мощность будет N₂₀₀ = 211*1680/3600/0,7 = 141 Вт (принимаем условно КПД двигателя 0,7).

Если температура продуктов горения будет 100^оС (393^оК), то для сохранения массового баланса приточного и вытяжного воздуха вентилятор ДУ должен будет удалять 1340 м³/час продуктов горения (393^оК/293^о К = 1,34). При этом сопротивление сети при +100^оС  будет 150 Па*1,76 = 265 Па. Его потребляемая мощность будет N₁₀₀ = 265*1340/3600/0,7 = 141 Вт (принимаем условно КПД двигателя 0,7).

Если температура продуктов горения будет 20^оС (293^оК), то для сохранения массового баланса приточного и вытяжного воздуха вентилятор ДУ должен будет удалять 1000 м³/час продуктов горения (293^оК/293^о К = 1). При этом сопротивление сети при +20^оС  будет 150 Па*2,37 = 355 Па. Его потребляемая мощность будет N₁₀₀ = 355*1000/3600/0,7 = 141 Вт (принимаем условно КПД двигателя 0,7).

Видим, что при понижении температуры объёмный расход снижается, давление растёт, а потребляемая мощность сохраняется. Получается гиперболическая зависимость (красная линия) потерь давления в сети вентилятора ДУ от расхода при переменной температуре продуктов горения от 20^оС до 400^оС. Условно черной кривой на рисунке показана рабочая характеристика вентилятора, подобранного на рабочую точку при 400^оС. Эта кривая, в общем случае, при температурах продуктов сгорания или воздуха вблизи 20^оС, заметно отличается от кривой потребных давлений, показанной красной линией. Однако, при проведении контрольных испытаний на воздухе при температуре 20^оС надо, чтобы вентилятор работал в точке с координатами К_L = 1, K_P = 2,37.  Следовательно, в качестве вентилятора ДУ надо подбирать его рабочую характеристику так, чтобы она проходила через две рабочие точки с координатами К_L = 2,37 ,  K_P = 1  и  К_L = 1, K_P = 2,37. Остальные точки красной кривой не используются.

Получается, что для работы при  400^оС и для испытаний при 20^оС надо подбирать вентилятор не любой, а с характеристикой проходящей через две указанные точки на графике. Это значит, что при известном объемном расходе и потерях в сети при 400^оС, надо, чтобы на аэродинамической характеристике вентилятора была рабочая точка при 20^оС с объемным расходом в 2,37 раза меньше и с давлением в 2,37 раза больше, чем при 400^оС. Лучше всего для таких целей подошел бы центробежный вентилятор с полкой в достаточно широком диапазоне расходов, например, некоторые вентиляторы по схеме «свободное колесо», рисунок 2.

Рисунок 1. Черным цветом показан график вентилятора, обеспечивающего рабочий режим при 400^оС по объемной производительности и давлению; Красной линией показана зависимость потерь в сети ДУ от объемного расхода вентилятора при разных температурах продуктов горения; синей прямой показаны две точки на графике потребного вентилятора, обеспечивающего работу при 20^оС и 400^оС

Рисунок 2. Рабочие характеристики вентилятора по схеме «свободное колесо»

Важно при испытаниях такого вентилятора при 20^оС включать его в режиме заглушки или минимальных производительностей, чтобы не сжечь двигатель, поскольку двигатель подбирается на температуру 400^оС, где он потребляет примерно в 2,4 раза меньшую мощность, чем при той же настройке сети при 20^оС.

Такие испытания наилучшим образом соответствуют поставленной задаче. Важно, что вентилятор подбирается на рабочий температурный режим и не требуется делать запас мощности на холодный испытательный пуск, а это примерно 2,4 раза выигрыш в мощности двигателя (с учетом стандартного мощностного ряда), кроме того, дополнительный выигрыш в КПД двигателя при полной его загрузке (т.е.меньшие тепловыделения).

Испытательная температура 20^оС выбрана условно. Здесь, может быть, и другая температура и другие коэффициенты. Случай 600^оС не разбирал, но, возможно, там возникнут проблемы с размерами полки постоянного давления вентилятора. Надо проверять для реальных вентиляторов.

Ремарка Таратыркина Константина: Просьба высказаться в кабинете Вячеслава Георгиевича в телеграмме, невзирая на авторитет. Как ВЫ видите данную проблему.