При проектировании вентиляторов в большинстве случаев задаются тремя величинами: полным давлением вентилятора , подачей и частотой вращения . Связь этих величин показана на графике (рис. 83).
Рис. 83. Семейство характеристик вентилятора при различных значениях и семейство характеристик сети при различных значениях
Каждая точка на кривой вентилятора может являться рабочей. Для определения этой точки необходимо знать сопротивление воздушной сети, в которой работает вентилятор. Сопротивление обычно выражают площадью проходного сечения эквивалентного сопла . Эквивалентным сопло называется потому, что оно оказывает протекающему воздуху такое же сопротивление, как и вся воздушная сеть:
.
Таким образом, характеристика воздушной сети представляет собой параболу . Реально рабочей точкой вентилятора является точка пересечения характеристик вентилятора и сети (точка ).
Важным параметром при выборе двигателя является мощность вентилятора. Полезная мощность вентилятора расходуется на перемещение определенного объема газа в единицу времени с преодолением сил сопротивления:
.
Полная мощность двигателя вентилятора должна включать ряд потерь, учитываемых КПД:
;
где – КПД вентилятора, передачи, привода )
Для лучших моделей вентиляторов экстремальные значения (рис. 84) находятся в диапазоне 0,7-0,8.
Рис. 84. Характерная функция в сопоставлении с функцией
При проектировании и испытании вентиляторов их рабочие характеристики и размеры часто определяются путем пересчета характеристик и размеров вентилятора-модели на основе теории подобия. Для геометрически подобных вентиляторов:
где и , и , и - давление, подача и мощность подобных вентиляторов; и , и - диаметры лопаточных колес и частоты вращения подобных вентиляторов.
Для сравнительной оценки качества конструкций, а также для расчета вентиляторов удобно пользоваться безразмерными коэффициентами, выведенными на основе теории подобия.
Коэффициент давления:
,
где – линейная скорость рабочего колеса на конце лопаток.
Коэффициент показывает отношение давления вентилятора к идеальному динамическому давлению воздуха, движущемуся со скоростью конца лопаток.
Коэффициент подачи:
.
Коэффициент показывает отношение подачи вентилятора к идеальной подаче, равной произведению площади круга рабочего колеса на линейную скорость конца лопаток.
Коэффициент мощности:
Коэффициент показывает отношение потребляемой мощности к идеальной мощности, которая выражается в виде произведения на площадь круга рабочего колеса.
Коэффициент быстроходности:
.
Чем выше значение, тем большая частота вращения требуется для создания заданного давления при заданной подаче.
Для радиальных и осевых вентиляторов характерны различные значения безразмерных коэффициентов (таблица 13).
Таблица 13