Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium Ćwiczenie 4: Wyznaczanie charakterystyki wentylatora 1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki wentylatora pracującego w układzie ssawnym. Pełna charakterystyka obejmuje zależność spiętrzenia całkowitego, mocy i sprawności od wydatku objętościowego przepływającego powietrza. Celem ćwiczenia jest określenie spiętrzenia całkowitego, mocy pobieranej przez wentylator mierzonej na zaciskach wentylatora oraz jego sprawności.
2. Obliczenia
2.1. Gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym
= 003484
,
0
ρ
⋅ ( p − 378
,
0
⋅ p [kg/m3]
w )
Ts
gdzie:
T – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [K], s
p –
ciśnienie atmosferyczne powietrza [Pa], p –
ciśnienie cząstkowe (prężność) pary wodnej w powietrzu [Pa].
w
p = p
− 77
,
6
⋅ −4
10
⋅
−
⋅
w
wn
( t t
s
w )
p
gdzie:
p – ciśnienie cząstkowe (prężność) pary wodnej nasyconej [Pa], wn
t
– temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [°C], s
t
– temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [°C].
w
7,447 (
⋅ T −273)
w
T −38,33
p
= 604 ⋅10 w
wn
gdzie:
T – temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [K].
w
2.2. Spiętrzenie statyczne
p
Δ
= ρ ⋅ g ⋅ h [Pa]
st
c
gdzie:
ρ –
gęstość cieczy manometrycznej [kg/m3], c
g –
przyspieszenie
ziemskie,
g =
81
,
9
[m/s2],
h –
różnica poziomów cieczy w ramionach U-rurki [m].
1
Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium 2.3. Wydatek objętościowy przepływającego powietrza Q = ,
2 227 ⋅
−4
10
⋅ v [m3/s]
rz
gdzie:
v –
prędkość rzeczywista odczytana na wykresie [m/s]: rz
v
2,6
rz
[m/s] 2,4
2,2
2,0
1,8
went. nr 2
1,6
1,4
went. nr 1
1,2
rz
v = f(v )
p
1,0
0,8
0,6
0,4
nr 1
nr 2
0,2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0
v [m/s]
p
2.4. Prędkość średnia w kanale wentylacyjnym Fdyf
v = v ⋅
= 67
,
1
⋅ v [m/s]
s
rz
rz
Fkan
gdzie:
v –
prędkość rzeczywista powietrza [m/s].
rz
2.5. Spiętrzenie dynamiczne 2
ρ ⋅ vs
p
Δ
=
[Pa]
d
2
gdzie:
ρ –
gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym [kg/m3], v –
prędkość średnia w kanale wentylacyjnym [m/s].
s
2.6. Spiętrzenie całkowite
p
Δ = p
Δ
− p
Δ [Pa]
c
st
d
gdzie:
p
Δ – spiętrzenie statyczne [Pa], st
p
Δ – spiętrzenie dynamiczne [Pa].
d
2
Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium 2.7. Moc użyteczna wentylatora N = Q ⋅ p Δ [W]
u
c
gdzie:
Q –
wydatek
objętościowy powietrza [m3/s], p
Δ – spiętrzenie całkowite [Pa].
c
2.8. Sprawność wentylatora
= Nu
η
⋅100 [%]
N
gdzie:
N –
moc użyteczna wentylatora [W], u
N – moc pobrana przez wentylator [W].
3. Tabela wyników pomiarów i obliczonych wielkości 3.1. Parametry powietrza na stanowisku pomiarowym Temperatura na stanowisku
Ciśnienie
Gęstość
pomiarowym
powietrza
powietrza
sucha wilgotna p
ρ
t
t
s
w
[°C] [°C]
[Pa] [kg/m3]
3.2. Wielkości zmierzone i obliczone Wielkości zmierzone
Wielkości obliczone
Prędkość
powietrza
Lp.
p
Δ
N
Q
v
p
Δ
p
Δ
p
Δ
N
η
st
s
st
d
c
u
v
v
p
rz
[m/s] [m/s] [mm] [W] [m3/s]
[m/s] [Pa] [Pa] [Pa] [W] [%]
Wentylator nr 1 – obroty wentylatora w ustawieniu 1
1
2
3
4
5
6
Wentylator nr 1 – obroty wentylatora w ustawieniu 2
1
2
3
4
5
6
3
Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium Wielkości zmierzone
Wielkości obliczone
Prędkość
powietrza
Lp.
p
Δ
N
Q
v
p
Δ
p
Δ
p
Δ
N
η
st
s
st
d
c
u
v
p
v
rz
[m/s] [m/s] [mm] [W] [m3/s]
[m/s] [Pa] [Pa] [Pa] [W] [%]
Wentylator nr 1 – obroty wentylatora w ustawieniu 3
1
2
3
4
5
6
Wentylator nr 1 – obroty wentylatora w ustawieniu 4
1
2
3
4
5
6
4. Wykresy
Należy sporządzić następujące wykresy:
- charakterystyka
wentylatora nr 1 – układ ssący dla 4 różnych ustawień obrotów wentylatora (4 wykresy),
- charakterystyka wentylatora nr 1 – wykres zależności ∆pc=f(Q) dla różnych ustawień obrotów wentylatora (1 wykres).
5. Podsumowanie i wnioski
4