Примеры графического решения вентиляционных схем

Пример 1. Рассмотрим графическое решение эквивалентной гидравлической схемы (ЭГС) гидрогенератора (рис. 1.19), полученной в результате приближенного аналитического преобразования исходной схемы. Данное преобразование подробно описано в учебнике (см. § 5.4 учебника [1, с.85-87]). Графическое решение схемы рис. 1.19 приведено на рис. 1.20, где обозначено: Н₁ –характеристика давления вращающихся элементов ротора; Н₂ – характеристика давления вентилятора; ∆Н₁ – характеристика потерь давления на сопротивлениях в цепи элементов ротора; ∆Н₂ – характеристика потерь давления на сопротивлениях в цепи вентилятора; ∆Н₃ – характеристика падения давления на эквивалентном сопротивлении остальной части вентиляционного тракта гидрогенератора.

Рис. 1.19. Последовательность упрощения преобразованной ЭГС (а)

гидрогенератора

Обе ветви ЭГС гидрогенератора имеют последовательно включенные напорный элемент и сопротивление. Поэтому на первом этапе упрощения схемы каждая ветвь заменяется эквивалентным напорным элементом (рис. 1.9б). Для этого из ординат характеристик Н₁ и Н₂ вычитаются соответственно ординаты характеристик ∆Н₁ и ∆Н₂. В результате получаем характеристики избыточного давления новых эквивалентных напорных элементов: Н₁¹ – в ветви ротора и Н₂¹ – в ветви вентилятора.

На втором этапе упрощения схемы параллельно включенные напорные элементы Н₁¹ и Н₂¹ (рис.1.9б) заменяются эквивалентным вентилятором Н₁₂ (рис.1.9в), характеристика суммарного избыточного давления которого получена сложением (по абсциссам) характеристик избыточных давлений параллельных ветвей Н₁¹ и Н₂¹ (рис.1.10).

Рис. 1.20. Графическое решение ЭГС гидрогенератора

Суммарный (общий рабочий) расход газа получается в точке пересечения кривых суммарного избыточного давления и внешнего сопротивления. Ордината этой точки определяет рабочее давление в схеме Н_раб= Н_ab, приложенное между точками a и b параллельного участка. Это давление уравновешивается падением давления ∆Н_ba на внешнем сопротивлении Z₃ Частичные расходы Q₁ и Q₂ можно получить на пересечении линии, соответствующей рабочему давлению Н_раб= Н_ab,с характеристиками избыточных давлений ветвей Н₁¹ и Н₂¹, т.е. приложив найденное давление Н_ab к этим характеристикам.

Дальнейшее решение связано с определением давлений Н_ad и Н_ac созданных элементами ротора и вентилятором, и потерь давлений ∆Н_db и ∆Н_cb в последовательно включенных сопротивлениях этих ветвей. Значения этих величин находятся на пересечении вертикальных линий, соответствующих найденным значениям расходов Q₁ и Q₂, с соответствующими характеристиками последовательно включенных элементов ветвей (см. рис. 1.20).

Пример 2. Рассмотрим графическое решение схемы (рис.1.21а), к которой может быть отнесена ЭГС асинхронных машин с радиальной системой вентиляции, у которых напорными элементами служат радиальные каналы ротора Н₁, прямолинейные участки лобовых частей Н₂ и головки лобовых частей обмотки ротора с напаянными лопатками Н₃. Графическое решение схемы рис. 1.21 приведено на рис. 1.22.

На первом этапе упрощения схемы параллельно включенные напорные элементы Н₂ и Н₃ (рис.1.21а) заменяются эквивалентным вентилятором Н₂₃ (рис.1.21б), характеристика суммарного давления которого получена сложением (по абсциссам) характеристик давлений параллельных ветвей Н₂ и Н₃ (рис.1.22).

На втором этапе упрощения схемы ветвь abc (рис.1.21б) заменяется эквивалентным напорным элементом (рис. 1.21в). Для этого из ординат характеристик Н₂₃ вычитаются соответственно ординаты характеристик ∆Н₄. В результате, получаем характеристику избыточного давления нового эквивалентного напорного элемента: Н₂₃₄ – в ветви лобовых частей обмотки ротора (рис. 1.22).

Рис.1.21. ЭГС асинхронных машин с радиальной системой вентиляции

На третьем этапе упрощения схемы параллельно включенные напорные элементы Н₁ и Н₂₃₄ (аналогично рисунку 1.19б) заменяются эквивалентным вентилятором Н₁₂₃₄ (рис.1.21г), характеристика суммарного избыточного давления которого получена сложением (по абсциссам) характеристик давлений параллельных ветвей Н₁ и Н₂₃₄ (рис.1.22).

Суммарный (общий рабочий) расход газа получается в точке пересечения кривых суммарного избыточного давления и внешнего сопротивления. Ордината этой точки определяет рабочее давление в схеме Н_раб= Н_aс, приложенное между точками a и с параллельного участка. Это давление уравновешивается падением давления ∆Н_сa на внешнем сопротивлении Z₅ Частичные расходы Q₁ и Q₄ можно получить на пересечении линии, соответствующей рабочему давлению Н_раб= Н_aс,с характеристиками избыточных давлений ветвей Н₁ и Н₂₃₄, т.е. приложив найденное давление Н_aс к этим характеристикам.

Для определения частичных расходов Q₂ и Q₃ во второй и третьей ветвях необходимо предварительно найти давление Н_ab на этом параллельном участке. Для этого необходимо рассмотреть ветвь abc (рис.1.21б), частичный расход Q₄ которой уже найден. Значение Н_ab находятся на пересечении вертикальной линии, соответствующей найденному значению расхода Q₄, с характеристикой давления эквивалентного напорного элемента этой ветви Н₂₃ (см. рис. 1.22). Пересечение этой линии с характеристикой ∆Н₄ позволяет найти величину отрезка ∆Н_bc, Определяющего потери давления на сопротивлении Z₄.

Частичные расходы Q₃ и Q₂ можно получить на пересечении линии, соответствующей давлению Н_ab, с характеристиками давлений второй и третьей ветвей Н₂ и Н₃, т.е. приложив найденное давление Н_ab к этим характеристикам (рис.1.22).

Рис. 1.22. Графическое решение ЭГС асинхронного двигателя

Пример 3. На рис.1.24 приведено графическое решение схемы, приведенной на рис.1.23а.

На первом этапе упрощения схемы параллельно включенные напорные элементы Н₁ и Н₂ (рис.1.23а) заменяются эквивалентным вентилятором Н₁₂ (рис.1.23б), характеристика суммарного давления которого получена сложением (по абсциссам) характеристик давлений параллельных ветвей Н₁ и Н₂ (рис.1.24).

Далее аналогичным образом производят сложение (по абсциссам) характеристик потерь давления ∆Н₄ и ∆Н_5, в результате эквивалентная характеристика ∆Н₄₅ смещается вправо и идет ниже исходных (рис.1.24).

На следующем этапе выполняется сложение (по ординатам) характеристик потерь давления ∆Н₃ и ∆Н_45, последовательно включенных элементов Z₃ и Z₄₅, результирующая характеристика ∆Н₃₄₅ которых идет выше исходных

Рис. 1.23.

Суммарный (общий рабочий) расход газа Q получается в точке пересечения кривых суммарного избыточного давления и сопротивления Z₃₄₅. Ордината этой точки определяет рабочее давление в схеме Н_раб= Н_ab, приложенное между точками a и b параллельного участка. Это давление уравновешивается падением давления ∆Н_ba на внешнем сопротивлении Z₃₄₅ Частичные расходы Q₁ и Q₂ можно получить на пересечении линии, соответствующей рабочему давлению Н_раб= Н_ab, с характеристиками избыточных давлений ветвей Н₁ и Н₂, т.е. приложив найденное давление Н_ab к этим характеристикам.

Для определения частичных расходов Q₄ и Q₅ в четвертой и пятой ветвях необходимо предварительно найти давление ∆Н_сa на этом параллельном участке. Для этого необходимо рассмотреть ветвь bca (рис.1.23б), расход Q которой уже найден и равен рабочему расходу в схеме на рис.1.13в. Значение ∆Н_сa находятся на пересечении вертикальной линии, соответствующей найденному значению расхода Q, с характеристикой давления эквивалентного сопротивления этой ветви ∆Н₃₄₅ (см. рис. 1.24). Пересечение этой линии с характеристикой ∆Н₃ позволяет найти величину отрезка ∆Н_bc, определяющего потери давления на сопротивлении Z₃.

Частичные расходы Q₄ и Q₅ можно получить на пересечении линии, соответствующей давлению ∆Н_сa, с характеристиками потерь давлений четвертой и пятой ветвей ∆Н₄ и ∆Н₅, т.е. приложив найденное давление ∆Н_сa к этим характеристикам (рис.1.24).

Рис.1.24. Графическое решение схемы по рис. 1.23.

Контрольные вопросы

1. Каковы причины возникновения гидравлических сопротивлений? Назовите примеры местных сопротивлений, характерных для электрических машин.
2. В чем сущность метода электрогидравлических аналогий?
3. Запишите основные формулы и законы, положенные в основу вентиляционного расчета ЭМ (формула Дерси, формула Дерси-Вейсбаха, закон Адкинсона, закон Кирхгофа и т.д.)
4. Каков порядок составления ЭГС для электрической машины и для чего она составляется?
5. Запишите расчетные формулы для получения суммарного гидравлического сопротивления: а) при последовательном соединении гидравлических сопротивлений; б) при параллельном соединении гидравлических сопротивлений; в) при приближенном преобразовании треугольника в звезду.
6. Сформулируйте задачи поверочного и проектного вентиляционных расчетов.
7. Покажите, каким образом можно получить графически эквивалентную характеристику для следующих случаев: а) при последовательном и параллельном соединении гидравлических сопротивлении; б) при последовательном и параллельном соединении напорных элементов; в) при последовательном соединении напорного элемента и гидравлического сопротивления; г) при параллельном соединении напорного элемента и гидравлического сопротивления.
8. Что необходимо предварительно найти, чтобы определить расходы в параллельно соединенных напорных элементах или гидравлических сопротивлениях?
9. Как определить давления и потери давления в последовательно соединенных напорных элементах, гидравлических сопротивлениях или напорного элемента с гидравлическим сопротивлением.
10. Назовите основные методы расчета сложных ЭГС, имеющих несколько напорных элементов.
11. Дайте классификацию ЭГС электрических машин.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: