C. Fogalomtár
6. A ventilátor kiválasztása
Egy 70 m3 térfogatú helyiségben kell óránként négyszeres légcserét biztosítani, elszívás segítségével. A friss levegő nagyméretű rácsokon keresztül áramlik be. Egy csőventilátor MTV-légszeleppel szív, Westerform csővezetéken keresztül. Két könyökkel épített vezetéken jut el a levegő a szabadba nyíló WSG-rácson keresztül.
4.6.1. ábra Forrás: Szlivka, 2008
A vezeték nyomvonalát a 4.6.1. ábra mutatja. Mekkora átmérőjű vezetékkel oldható meg a feladat, ha HELIOS típusú csőventilátort szeretnénk beépíteni? Válassza ki a megfelelő csőventilátort a HELIOS-katalógus alapján!
Elsőként meg kell határozni a légmennyiséget, majd egy megfelelő szabványos csőátmérőt kell kiválasztani. A 70 m3-es helyiség ötszörös légcseréjéhez légáramot kell biztosítani. A csőátmérőt úgy célszerű megválasztani, hogy a kialakuló légsebesség kb. 1–10 m/s közé essen.
Válasszuk a csőátmérőt d = 160 mm-nek, ennek keresztmetszete:
Kiszámítjuk az átlagos csősebességet, , amely légtechnikai
rendszerben jónak számít.
Ekkor rátérhetünk a légtechnikai rendszer nyomásigényének meghatározására.
A vezetéken és a szerelvényeken áramló levegő nyomásveszteséget hoz létre. A nyomásveszteséget a ventilátornak kell pótolnia. Az összes veszteség sorrendben a következő részekből tevődik ki: a légszelep (
), az egyenes csövek ( ), a könyökök ( ) és a kifúvórács ( ) okozta nyomásesés.
Határozzuk meg az egyes elemeken fellépő nyomásesés nagyságát a HELIOS-katalógusban megtalálható diagramok alapján.
1. A légszelep esetében válasszuk a 4.6.2. ábrából az „A” tányér nyitottságát „0”-nak, ekkor a vesztesége .
..
Ventilátorok
2. Az egyenes cső egy méterére eső nyomásveszteséget a 4.6.3. ábrából ( , d = 200 mm) olvashatjuk ki. (Megjegyzés: a diagram ebben a tartományban kissé pontatlan!) A diagram azonban sima csőre vonatkozik. A katalógus érdes csövekre „ε” szorzótényezőt ajánl, így a kiolvasott értéket be kell szorozni az érdességet figyelembe vevő „ε” tényezővel, amit jelen esetben 2,5-nek választottunk:
4.6.3. ábra Forrás: Helios Főkatalógus; 2010
Az így kapott egységnyi csőhosszra eső nyomásesést beszorozzuk az összes egyenes szakasz hosszával, 26
m-rel: .
Az egyenes cső veszteségét kiszámíthatjuk a hagyományos Darcy-formulával és a Moody-diagram segítségével is (részleteiben lásd Szlivka, 2001).
Eszerint az egyenes cső vesztesége . A λ csősúrlódási tényezőt a Moody- diagramból a relatív érdesség függvényében ki lehet keresni és meg lehet határozni. Részletekbe nem belemenve, a normál csővezetékeknél λ= 0,02-0,03 a szokásos érték. A hajlékony bordás cső ennek az értéknek két-háromszorosa legalább, így λ=0,09 értéket felvéve számítsuk ki durva közelítésként az egyenes cső nyomásveszteségét. Behelyettesítve az adatokat:
A fenti katalógus alapján kiszámított nyomásveszteséggel ez nagyon jól egyezik. (Egyenes cső veszteségének számítását, részleteit lásd Szlivka, 2001.)
3. A könyökök veszteségét a összefüggéssel, δk = 1 értékkel számítjuk.
4. A WSG 20-as kifúvórács vesztesége a 4.6.4. ábrából:
4.6.4. ábra Forrás: Helios Főkatalógus; 2010
Ha a csősebesség felhasználásával olvassuk ki a diagramból a nyomásesést, akkor -t kapunk. Ha kör keresztmetszetű cső és a rács csatlakoztatása rövid csőszakasszal történik, akkor ez a megoldás is jó, hiszen a kifúvórácsnak gyakorlatilag a csőkeresztmetszetnyi területén fúj ki a levegő kb. a csőben érvényes sebességgel. Tételezzük fel, hogy jelen esetben a rács és a cső csatlakoztatása rövid szakaszon történt, tehát a 80 Pa nyomásesést használjuk a továbbiakban. Ez némi biztonságot is ad a méretezésnél.
Ventilátorok
6.1. Összegezett veszteségek 160-as cső esetén
A megadott térfogatáram, csőátmérő és a most kiszámított statikus nyomásigény alapján a HELIOS-katalógusból a 160 mm-es csőventilátorok közül az RR 160 C jelű látszik a legalkalmasabbnak. A 4.6.1.1. ábrán feltüntettük az RR 160 C ventilátor jelleggörbéjét és a csővezeték jelleggörbéjét. A két görbe metszéspontja adja
a ténylegesen megvalósuló munkapontot, amelynél térfogatáram valósul meg a
igénnyel szemben.
4.6.1.1. ábra Forrás: Szlivka, 2008
A feladat megoldásához a 160-as csőventilátor nem alkalmas.
Többféle megoldás lehetséges, amelyek közül a nagyobb csőátmérős megoldást mutatjuk be.
Válasszuk a d2 = 200 mm-es csőátmérőt, majd ismételjük meg az előbbiekben elvégzett számítást.
A keresztmetszet:
Kiszámítjuk az átlagos csősebességet: , amely légtechnikai
rendszerben jónak számít.
Az egyes elemeken kialakuló nyomásveszteség:
• Az MTV 200 légszelep esetében .
• Az egyenes csőre , ezt beszorozzuk az összes egyenes
szakasz hosszával, 21 m-rel:
A könyökök vesztesége:
Ventilátorok
A kifúvórácson most is a csősebesség felhasználásával olvassuk ki a diagramból a nyomásesést, akkor -t kapunk.
6.2. Összegezett veszteségek 200-as cső esetén
A megadott térfogatáram, csőátmérő és a most kiszámított statikus nyomásigény alapján a HELIOS-katalógusból a 200 mm-es csőventilátorok közül az RR 200 A jelű látszik a legalkalmasabbnak. A 4.6.2.1. ábrán feltüntettük az RR 200 A ventilátor jelleggörbéjét és a csővezeték jelleggörbéjét. A két görbe metszéspontja adja
a ténylegesen megvalósuló munkapontot, amelynél térfogatáram valósul meg a
igénnyel szemben. Ez a megoldás biztosan teljesíti az igényeket.
4.6.2.1. ábra Forrás: Szlivka, 2008
Természetesen más műszaki megoldás is lehetséges. A 160 mm-es átmérő is alkalmas, ha az MTV-légszelep tányérját nem a 0 mm-es pozícióban, hanem annál jobban kicsavart állapotban alkalmazzuk, és nagyobb teljesítményű ventilátort használunk. Ekkor ugyanis egyrészt lecsökken a rendszer összes ellenállása, másrészt a
nagyobb nyomást létesítő ventilátor képes a légszállításra is.
A ventilátorok kiválasztásakor ökölszabályként kimondhatjuk, hogy ha nagyobb nyomást és kisebb térfogatáramot kell a ventilátornak teljesítenie, akkor radiálist, ha nagyobb mennyiséget és kisebb nyomást kell teljesítenie, akkor axiálist választunk. A radiális ventilátorok közül az előrehajló lapátozású (mókuskerekes) kisebb méretben, de rosszabb hatásfokkal képes előállítani ugyanakkora nyomást, mint a hátrahajló lapátozású.
A ventilátorok mindegyik típusánál fokozottan kell ügyelni a forgásirány helyes beállítására. Ez a háromfázisú motorokkal felszerelt típusoknál szokott problémát jelenteni. Az axiális ventilátoroknál a légszállítás nagysága csökken, sőt még az iránya is fordított lesz, itt tehát könnyű felismerni a hibát. A radiális ventilátorok helytelen forgásirány esetén is ugyanabba az irányba szállítják a levegőt, mint rendesen – így a hiba felismerése nehezebb feladat, mint axiális ventilátoroknál –, a mennyiség csupán töredéke, kb. 1/3-1/4-e a normál mennyiségnek. A hibás forgásirány felismerése után a forgásirány megváltoztatását két fázis cseréjével egyszerűen megoldhatjuk.