ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Основные элементы бытовых электропылесосов — центробежный вентилятор и коллекторный высокочастотный электродвигатель, каждый из которых имеет свои характеристики. Центробежный вентилятор и электродвигатель органически связаны между собой, поэтому проектироваться они должны с учетом взаимного влияния.
Так как шкала мощностей электродвигателей дискретна, целесообразно производить подбор центробежного вентилятора к электродвигателю, а не наоборот. При этом электродвигатель удается полностью загрузить, что в свою очередь позволяет снизить общую массу пылесоса. При разработке шкалы мощностей электродвигателей обычно исходят из необходимого расхода мощности пылесоса и соответственного повышения производительности пылеуборочных работ.
При проектировании пылесоса кроме закономерностей, определяющих режимы работы центробежного вентилятора, электродвигателя, пылесосного тракта, необходимо учитывать физику процесса уборки пыли с твердых и мягких поверхностей. Если переход высокодисперсных частиц во взвешенное состояние с твердой поверхности, их движение в воздушном потоке, осаждение и другие процессы при работе пылесосов достаточно изучены и освещены в литературе, то механика перехода аэрозолей во взвешенное состояние с мягких поверхностей (одежда, ковры, ткани и др.) является своего рода белым пятном и требует изучения.
В настоящее время качество пылесосов характеризуется предельным разрежением при полностью закрытом входном патрубке. Считается, что чем больше разрежение, тем лучше электропылесос. Подобное утверждение лишено оснований, так как эффективность и скорость уборки пыли с твердых поверхностей зависят от скорости всасывания воздуха и его расхода.
Исследования подтвердили, что для подъема аэрозолей с твердой поверхности необходима скорость воздуха порядка 20—25 м/с.
Предельный расход воздуха в отечественных электропылесосах равен 1—1,2 м3/мин при полностью собранном пылесосном тракте (глушитель, чистые фильтры, гибкий шланг, щетка) и открытом всасывающем отверстии. Максимальный расход воздуха составляет 2 м3/мин, при таком расходе может быть за 1 ч убрана площадь 200—250 м2.
Под расходом воздуха понимают объем или массу воздуха, протекающего через рассматриваемое сечение канала в единицу времени.
Работа любого пылесоса проходит в известном диапазоне расхода воздуха.
Расход воздуха, м3/с, где F — площадь сечения канала, м2; средняя скорость воздуха, м/с.
Наиболее просто значение скорости потока воздуха можно найти, измерив его давление.
Абсолютное давление — давление, отнесенное к полному вакууму; создается техническими средствами.
Барометрическое давление — спокойное внешнее статическое давление; создается атмосферой.
Избыточное (манометрическое) давление — разность между абсолютным и барометрическим давлением.
Вакуум (разрежение) — недостаток давления до атмосферного, или, иначе, отрицательное избыточное давление.
В пространственном безграничном потоке жидкости или газа различают статическое и динамическое давление.
Статическое — это внутреннее давление, оказываемое прямолинейным потоком газа на параллельные ему стенки канала.
Динамическое или скоростное, давление — это кинетическая энергия объема текущего газа, требуемая для ускорения газа от состояния покоя до скорости потока.
Для действительных течений газа с потерями на трение уравнение Бернулли для любого сечения имеет вид
Для определения динамического давления можно воспользоваться трубкой Пито.
Аэродинамические испытания предназначены для определения показателей качества работы пылесоса. Так, в результате испытаний должна быть найдена зависимость создаваемого пылесосом разрежения от расхода воздуха и определен коэффициент полезного действия (КПД) пылесоса.
Коэффициент полезного действия пылесоса проверяется при эффективной нагрузке. Эффективной называется длительная нагрузка пылесоса с надетым на него частым тканевым фильтром и присоединительным шлангом, причем при номинальном напряжении пылесос должен потреблять мощность, равную полу сумме его мощностей при полностью закрытом и полностью открытом входном отверстии.
Исследуемый пылесос 1 подсоединяется всасывающим шлангом к воздушному бачку. Воздух поступает в бачок через системные диафрагмы различного диаметра, теряет свой динамический напор и всасывается в измерительную трубку. Динамический напор измеряется микроманометром. Разрежение Н при данном диаметре диафрагмы определяют как среднее измерение в начале и в конце режима с помощью водяного манометра.
Недостатками данного метода испытаний можно считать необеспеченность стабилизации воздушного потока при выходе из диафрагмы из-за отсутствия входного участка и увеличение времени испытания за счет смены диафрагм.
Характеристика снятая по этому методу, получается связанной с потерями напора в различных частях измерительной установки, что отражает истинную картину изменения разрежения в камере перед фильтром.
Коэффициент полезного действия определяется по формуле где Н — разрежение в точке, соответствующей эффективной нагрузке, Па; Q—расход воздуха в точке, соответствующей эффективной нагрузке, м3/мин; N — мощность электродвигателя, Вт.
Снятие остальных характеристик работы пылесосов производится с помощью контрольно-измерительных приборов. Так, на рис. 63 показаны характеристики, полученные в результате аэродинамических испытаний пылесоса «Чайка».
Разработано специально для texnlit.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.