EA015968B1

EA015968B1 - Лопасть вентилятора градирни

Info

Publication number: EA015968B1
Application number: EA200901230A
Authority: EA
Inventors: Феликс Мубаракович Давлетшин
Original assignee: Феликс Мубаракович Давлетшин
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2012-01-30
Also published as: EA200901230A1

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции лопастей вентилятора вентиляторной градирни, и может быть использовано, например, в промышленной теплоэнергетике, в частности на химических, нефтехимических и других предприятиях, где требуется охлаждение оборотной воды. Лопасть вентилятора градирни выполнена в виде полой оболочки и содержит комлевую часть, представляющую собой круглый стержень и предназначенную для крепления лопасти ко втулке рабочего колеса вентилятора с возможностью установки требуемого рабочего угла лопасти, перо и переходную часть от комля к ее перу, последнее профилировано и образовано аэродинамическим профилем, имеющим хорду переменной длины L вдоль продольной оси лопасти, скругленную переднюю кромку, заостренную или затупленную заднюю кромку, расположенные на концах хорды профиля и соединенные между собой плавно изогнутыми линиями верхней и нижней частей контура профиля, при этом в плане форма лопасти выполнена сужающейся от комлевой части к концу лопасти, при этом переходная часть лопасти плавно сужается в направлении к комлевой части лопасти рабочего колеса, аэродинамический профиль в нормальном сечении к продольной оси лопасти имеет длину хорды L на конце лопасти, составляющую от 0,56 до 0,60 от длины хорды L на участке лопасти, расположенном на расстоянии от конца лопасти, составляющем от 0,49 до 0,50 от длины лопасти S, и в середине лопасти аэродинамический профиль в нормальном сечении к продольной оси лопасти имеет участок с максимальной толщиной профиля, равной от 0,11 до 0,12 от длины хорды L в данном сечении, расположенный на расстоянии от 0,32∙L до 0,33∙L, измеренном от передней кромки профиля

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции лопастей вентилятора градирни, и может быть использовано, например, в промышленной теплоэнергетике, в частности на химических, нефтехимических и других предприятиях, где требуется охлаждение оборотной воды.

Известна конструкция лопасти, содержащая лонжерон, соединенные с ним нервюры и обшивку, при этом лопасть несущего винта на конце до одной трети ее длины выполнена серповидной в плане, выпуклой стороной вперед по движению, сужающейся к концу в 2,5-3,5 раза и с отклонением аэродинамической оси от прямолинейной оси основной части лопасти до 15° вперед и до 60° назад (см. авторское свидетельство 8И № 244895, кл. В64С 27/46, 15.01.1981).

Данная лопасть винта не может быть использована в качестве лопасти вентилятора градирни с точки зрения функционального назначения, что связано с тем, что лопасть работает как консольная балка и обладает неудовлетворительными жесткостью и аэродинамическими характеристиками, поскольку в элементах лопасти возникают повышенные напряжения изгиба и кручения, причем требуется большая угловая скорость, которую трудно достичь в вентиляторах.

Наиболее близким техническим решением является лопасть вентилятора, выполненная в виде полой оболочки, и содержащая комлевую часть, представляющую собой круглый стержень и предназначенную для крепления лопасти к втулке рабочего колеса вентилятора с возможностью установки требуемого рабочего угла лопасти, переходную часть от комля к ее перу, которое профилировано и образовано аэродинамическим профилем, имеющим хорду с максимальной длиной Ь, скругленную переднюю кромку, заостренную или затупленную заднюю кромку, расположенные на концах хорды профиля и соединенные между собой гладкими линиями верхней и нижней частей контура профиля (см. патент КИ № 2145004 кл. Ρ04Ό 29/38, 27.01.2000).

Однако данная конструкция лопасти в силу особенностей ее конструкции, связанных с использованием аэродинамического профиля и работой вентилятора в условиях откачки паровоздушной смеси с переменными параметрами по составу и температуре, не позволяет в полной мере обеспечить стабильную работу вентилятора при его длительной эксплуатации со знакопеременными нагрузками при работе в широком диапазоне меняющихся нагрузок, скоростей обтекания и углов атаки ее профильных сечений.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация аэродинамического профиля лопатки вентилятора для работы в градирне.

Технический результат заключается в повышении производительности и стабильности работы градирни.

Технический результат достигается тем, что лопасть вентилятора градирни выполнена в виде полой оболочки и содержит комлевую часть, представляющую собой круглый стержень и предназначенную для крепления лопасти ко втулке рабочего колеса вентилятора с возможностью установки требуемого рабочего угла лопасти, перо и переходную часть от комля к ее перу, последнее профилировано и образовано аэродинамическим профилем, имеющим хорду переменной длины Ь вдоль продольной оси лопасти, скругленную переднюю кромку, заостренную или затупленную заднюю кромку, расположенные на концах хорды профиля и соединенные между собой плавно изогнутыми линиями верхней и нижней частей контура профиля, при этом в плане форма лопасти выполнена сужающейся от комлевой части к концу лопасти, при этом переходная часть лопасти плавно сужается в направлении к комлевой части лопасти рабочего колеса, аэродинамический профиль в нормальном сечении к продольной оси лопасти имеет длину хорды Ь на конце лопасти, составляющую от 0,56 до 0,60 от длины хорды Ь на участке лопасти, расположенном на расстоянии от конца лопасти, составляющем от 0,49 до 0,50 от длины лопасти 8, и в середине лопасти аэродинамический профиль в нормальном сечении к продольной оси лопасти имеет участок с максимальной толщиной профиля, равной от 0,11 до 0,12 от длины хорды Ь в данном сечении, расположенный на расстоянии от 0,32-Ь до 0,33-Ь, измеренном от передней кромки профиля вдоль его хорды, при этом линия верхней части аэродинамического контура выполнена выпуклой по отношению к хорде, а линия нижней части аэродинамического контура по отношению к хорде выполнена выпуклой со стороны передней кромки, плавно сопряженной с вогнутой со стороны задней кромки и пересекает хорду в середине лопасти за сечением с максимальной толщиной профиля в направлении от передней кромки с плавным увеличением выпуклой части по мере перемещения сечения от конца лопасти к середине лопасти и последующем плавным уменьшением по мере перемещения к переходной части, при этом угол атаки плавно изменяется от максимального в начале переходной части лопасти до 0° на конце лопасти, и на последнем установлено перпендикулярно продольной оси лопасти концевое крылышко, длина которого меньше длины хорды, а длина выступающего со стороны передней кромки участка аэродинамического профиля составляет 0,12-0,15 Ь в месте установки концевого крылышка.

Аэродинамическая компоновка лопасти вентилятора, под которой понимается форма поверхности лопасти, т.е. задаваемая численно координатами наружная поверхность лопасти, непосредственно обтекаемая потоком при ее вращении, включает координаты аэродинамического профиля лопасти, т.е. координаты кривых, образованных в сечениях поверхности лопасти плоскостями, перпендикулярными к ее продольной оси (нормальное сечение лопасти к продольной оси лопасти);

форму в плане, т.е. величину хорды лопасти по ее длине;

- 1 015968 геометрическую крутку лопасти, т.е. углы поворота хорд относительно комля лопасти вокруг ее продольной оси;

характер изменения максимальных толщин аэродинамических профилей по длине лопасти.

В результате выполненных расчетных исследований, опытно-конструкторских и экспериментальных работ были определены оптимальные параметры геометрической крутки сечений лопасти относительно ее продольной оси, изменения толщины профиля по длине пера лопасти, формы лопасти в плане, которые являются оптимальными для лопастей вентиляторов, устанавливаемых в градирнях для достижения необходимых аэродинамических характеристик, в частности производительности и КПД, принимая во внимание ограничения, в частности конструктивные, весовые и прочностные ограничения, которые накладывают конкретные условия эксплуатации вентилятора в градирне.

В ходе проведенных исследований были выявлены наиболее оптимальные соотношения максимальных толщин аэродинамического профиля лопастей по длине лопасти в направлении от конца лопасти к ее переходной (прикомлевой) части.

Было выявлено, что выход за пределы вышеуказанного диапазона значений максимальных толщин аэродинамического профиля приводит к повышению значений местных возмущений скорости и давлений и, как следствие, к росту аэродинамического сопротивления профиля и снижению аэродинамических характеристик вентилятора.

На фиг. 1 представлен общий вид лопасти, вид спереди;

на фиг. 2 - общий вид лопасти, вид сверху;

на фиг. 3 - сечение лопасти нормальное (перепендикулярное) к продольной оси (оси, являющейся продолжением оси комлевой части лопасти);

на фиг. 4 - вид А по фиг. 2.

Лопасть вентилятора градирни, представленная на фиг. 1 и 2 и выполненная в виде полой оболочки, включает в себя перо 1 лопасти, комлевую часть 2 и переходную часть 3 от пера 1 лопасти к комлевой части 2.

Комлевая часть 2 представляет собой круглый стержень, спрофилированный для непосредственного крепления лопасти к втулке рабочего колеса (не показаны на чертеже) с возможностью установки требуемого рабочего угла путем вращения лопасти вокруг ее продольной оси 4.

Перо лопасти профилировано и образовано аэродинамическим профилем, имеющим хорду переменной длины Ь вдоль продольной оси 4 лопасти, скругленную переднюю кромку 5, заостренную или затупленную заднюю кромку 6, расположенные на концах хорды профиля и соединенные между собой плавно изогнутыми линиями верхней 7 и нижней 8 частей контура профиля.

В плане (на виде сверху) форма лопасти сужающаяся от комлевой части 2 к концу лопасти и лопасти.

Переходная часть 3 лопасти плавно сужается в направлении к комлевой части 2 лопасти рабочего колеса вентилятора. Аэродинамический профиль в нормальном (перпендикулярном) сечении к продольной оси 4 лопасти имеет длину Ь хорды 9 на конце лопасти, составляющую от 0,56 до 0,60 от длины Ь хорды 9 на участке лопасти, расположенном на расстоянии 8₁ от конца лопасти, составляющем от 0,49 до 0,50 от длины лопасти 8, и в середине лопасти аэродинамический профиль в нормальном сечении к продольной оси 4 лопасти имеет участок с максимальной толщиной 11 профиля, равной от 0,11 до 0,12 от длины Ь хорды 9 в данном сечении, расположенный на расстоянии 8₂ от 0,32-Ь до 0,33-Ь, измеренном от передней кромки 5 профиля вдоль его хорды 9. Линия 7 верхней части аэродинамического контура выполнена выпуклой по отношению к хорде 9, а линия 8 нижней части аэродинамического контура по отношению к хорде 9 выполнена выпуклой со стороны передней кромки 5, плавно сопряженной с вогнутой со стороны задней кромки 6, и пересекает хорду 9 в середине лопасти за сечением с максимальной толщиной 1 профиля в направлении от передней кромки 5 с плавным увеличением выпуклой части по мере перемещения сечения от конца лопасти к середине лопасти и последующем плавным уменьшением по мере перемещения к переходной части 3, при этом угол атаки плавно изменяется от максимального в начале переходной части 3 лопасти до 0° на конце лопасти, и на последнем установлено перпендикулярно продольной оси лопасти концевое крылышко 10, длина которого меньше длины хорды 9, а длина Ь₁выступающего со стороны передней кромки 5 участка аэродинамического профиля составляет 0,12-0,15 Ь в месте установки концевого крылышка 10.

Лопасть осевого вентилятора работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса вокруг своей оси лопасть, закрепленная на его втулке с возможностью установки требуемого рабочего угла, воздействуя на воздух, а затем на паровоздушный поток, сообщает ему энергию, что вызывает перемещение воздуха и создание в градирне потока воздуха, охлаждающего оборотную воду, например системы теплоснабжения предприятия.

Настоящее изобретение может быть использовано в промышленной теплоэнергетике, в частности на химических, нефтехимических и других предприятиях, где требуется охлаждение оборотной воды.

Claims

Лопасть вентилятора градирни, выполненная в виде полой оболочки и содержащая комлевую часть, представляющую собой круглый стержень и предназначенную для крепления лопасти к втулке рабочего колеса вентилятора с возможностью установки требуемого рабочего угла лопасти, перо и переходную часть от комля к ее перу, последнее профилировано и образовано аэродинамическим профилем, имеющим хорду переменной длины Ь вдоль продольной оси лопасти, скругленную переднюю кромку, заостренную или затупленную заднюю кромку, расположенные на концах хорды профиля и соединенные между собой плавно изогнутыми линиями верхней и нижней частей контура профиля, отличающаяся тем, что в плане форма лопасти выполнена сужающейся от комлевой части к концу лопасти, при этом переходная часть лопасти плавно сужается в направлении к комлевой части лопасти рабочего колеса, аэродинамический профиль в нормальном сечении к продольной оси лопасти имеет длину хорды Ь на конце лопасти, составляющую от 0,56 до 0,60 от длины хорды Ь на участке лопасти, расположенном на расстоянии от конца лопасти, составляющем от 0,49 до 0,50 от длины лопасти 8, и в середине лопасти аэродинамический профиль в нормальном сечении к продольной оси лопасти имеет участок с максимальной толщиной профиля, равной от 0,11 до 0,12 от длины хорды Ь в данном сечении, расположенный на расстоянии от 0,32-Ь до 0,33-Ь, измеренном от передней кромки профиля вдоль его хорды, при этом линия верхней части аэродинамического контура выполнена выпуклой по отношению к хорде, а линия нижней части аэродинамического контура по отношению к хорде выполнена выпуклой со стороны передней кромки, плавно сопряженной с вогнутой со стороны задней кромки, и пересекает хорду в середине лопасти за сечением с максимальной толщиной профиля в направлении от передней кромки с плавным увеличением выпуклой части по мере перемещения сечения от конца лопасти к середине лопасти и последующим плавным уменьшением по мере перемещения к переходной части, при этом угол атаки плавно изменяется от максимального в начале переходной части лопасти до 0° на конце лопасти, и на последнем установлено перпендикулярно продольной оси лопасти концевое крылышко, длина которого меньше длины хорды, а длина выступающего со стороны передней кромки участка аэродинамического профиля составляет 0,12-0,15 Ь в месте установки концевого крылышка.