POLITECHNIKA KRAKOWSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA
DATA
15.01.2010 r.

1. Cel doświadczenia:

Przeprowadzenie charakterystyki wentylatora promieniowego.

Charakterystyki, które należy wykonać, to:

• p = f($\dot{V}$), czyli zależność sprężu całkowitego wentylatora od natężenia przepływu

• N_el = f($\dot{V}$), czyli zależność mocy elektrycznej od natężenia przepływu

• η = f($\dot{V}$), czyli zależność sprawności wentylatora od natężenia przepływu

Wentylator, znajdujący się na rurociągu, jest napędzany silnikiem asynchronicznym o stałej, nieregulowanej prędkości obrotowej. Przepływ powietrza zmieniamy za pomocą przepustnicy. Zaczynamy pomiary przy całkowitym otwarciu przepustnicy. Kolejnych pomiarów dokonujemy stopniowo zmniejszając przepływ do odpowiedniej wartości ciśnienia dynamicznego, po stronie tłocznej rurociągu. Chcąc wyznaczyć linię ciśnień w przewodzie, musimy przeprowadzić pomiary ciśnień w różnych punktach rurociągu przy całkowitym otwarciu przepustnicy.

Rys .Schemat wentylatora promieniowego.

1. Przyrządy pomiarowe.

Wielkość mierzona	Rodzaj	Dokładność
ps,st	Mikromanometr Recknagla	1 mm
pt,st	U-rurka	1 mm
pt,d	Rurka Prandtla + mikromanometr Recknagla	1 mm
I	Amperomierz	25 mA

Dane wentylatora:

• Wydajność : 8 m³/min

• Spręż : 130 mm H₂O

• Moc : 0,6 kW

• Obroty : 2670 obr/min

• Temperatura powietrza : 20^oC

• Napięcie zasilania : 400 V

1. Podczas doświadczenia robiliśmy pomiary:

• Ciśnień na króćcu ssawnym i tłocznym za pomocy mikromanometru Recknagla wypełniona alkoholem etylowym i U-rurki wodnej

• Ciśnienia dynamicznego powietrza w przewodzie tłocznym za pomocą rurki Prandtla połączonej z mikromanometrem Recknagla

• Temperatury powietrza ( dla określenia gęstości powietrza z zależności termodynamicznych)

• Mocy elektrycznej pobieranej przez silnik wentylatora

  • Pomiar napięcia i natężenia prądu

$N_{\text{el}} = U \bullet I \bullet \cos\varphi \bullet \sqrt{3}$ , cosφ = 0, 81

• Ciśnień w charakterystycznych punktach rurociągów

(do wyznaczenia linii ciśnień)

1. Tabela z otrzymanymi pomiarami podczas doświadczania

	ps,st	pt,st	pt,d	I
Jednostka pomiaru (niepotrzebne skreślić)	[mm H2O] [mm Alk]	[cm H2O] [mm H2O]	[mm H2O] [mm Alk]	50 [mA] 1 [dz.]
Poziom odniesienia (zerowanie przyrządu)	0	-	-
1.Przepustnica otwarta	32	-13,2	-9,3	67
2.	29	-16	-6,7	45
3.	19	-17,6	-5	30
4.	13	-19,5	-3,4	20
5.	18	-20,7	-2,2	10
6.	5	-21,3	-1,6	5
7.	3	-21,5	-1,4	2
8.Przepustnica zamknięta	0	-22	-1,1	0

1. Przykładowe obliczenie

• $\mathbf{}\mathbf{p}_{\mathbf{s}\mathbf{,}\mathbf{\text{st}}} = \frac{p_{s,\text{st}}}{1000} \bullet g \bullet \rho_{\text{etanol}} = \frac{32}{1000}\left\lbrack m \right\rbrack \bullet 9,81\left\lbrack \frac{m}{s^{2}} \right\rbrack \bullet 789,24\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m^{3}} \right\rbrack = 247\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m} \bullet s^{2} \right\rbrack = \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ = 247,76\ \lbrack Pa$]

• $\mathbf{}\mathbf{p}_{\mathbf{t}\mathbf{,}\mathbf{\text{st}}}\mathbf{=}\frac{p_{t,\text{st}}}{100}\mathbf{\bullet}g \bullet \rho_{H_{2}O} = \frac{\left( - 9,3 + 13,2 \right)}{100}\left\lbrack m \right\rbrack \bullet 9,81\left\lbrack \frac{m}{s^{2}} \right\rbrack \bullet 998,229\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m^{3}} \right\rbrack$

$$\mathbf{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ =}381,91\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m} \bullet s^{2} \right\rbrack = \ 381,91\ \lbrack Pa\rbrack\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ $$

• $\mathbf{}\mathbf{p}_{\mathbf{t}\mathbf{,}\mathbf{d}}\ = \frac{p_{t,d}}{1000} \bullet g \bullet \rho_{\text{etanol}} = \frac{67}{1000}\left\lbrack m \right\rbrack \bullet 9,81\left\lbrack \frac{m}{s^{2}} \right\rbrack \bullet 789,24\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m^{3}} \right\rbrack =$

$\mathbf{=}518,74\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{m} \bullet s^{2} \right\rbrack = 518,74\left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack$

$$p_{t,d} = \rho_{\text{pow}} \bullet \frac{c_{t}^{2}}{2}$$

$c_{t} = \sqrt{\frac{2 \bullet \mathbf{}\mathbf{p}_{\mathbf{t}\mathbf{,}\mathbf{d}}}{\rho_{\text{pow}}}}$

• $\mathbf{c}_{\mathbf{t}} = \sqrt{\frac{2 \bullet 518,74\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{m}}\mathbf{\bullet}\mathbf{s}^{\mathbf{2}} \right\rbrack}{1,2\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m^{3}} \right\rbrack}} = 29,40\left\lbrack \frac{m}{s} \right\rbrack$

$$\dot{V} = A_{s} \bullet c_{s} = A_{t} \bullet c_{t}$$

$$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ c}_{s} = \frac{A_{t} \bullet c_{t}}{A_{s}}$$

$$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ c}_{s} = \frac{\pi \bullet {(d_{t})}^{2} \bullet c_{t}}{4} \bullet \frac{4}{\pi \bullet {(d_{s})}^{2}} = \left( \frac{d_{t}}{d_{s}} \right)^{2} \bullet c_{t}$$

• $\mathbf{\text{\ \ c}}_{\mathbf{s}} = \left( \frac{0,075}{0,097} \right)^{2} \bullet 29,40\left\lbrack \frac{m}{s} \right\rbrack = 17,58\lbrack\frac{m}{s}\rbrack$

• $\dot{\mathbf{V}} = A_{s} \bullet c_{s} = \frac{\pi \bullet \left( d_{s} \right)^{2}}{4} \bullet c_{s} = \frac{\pi \bullet \left( 0,097 \right)^{2}}{4}\left\lbrack m^{2} \right\rbrack \bullet 17,58\left\lbrack \frac{m}{s} \right\rbrack = 0,13\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$

$\dot{\mathbf{V}} = 0,13\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack \bullet 3600\left\lbrack s \right\rbrack = 467,64\lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$

• $\mathbf{}\mathbf{p}_{\mathbf{s}\mathbf{,}\mathbf{d}} = \frac{\left( c_{s} \right)^{2}}{2} \bullet \rho_{\text{pow}} = \frac{\left( 17,58 \right)^{2}}{2}\left\lbrack \frac{m^{2}}{s^{2}} \right\rbrack \bullet 1,2\left\lbrack \frac{\text{kg}}{s^{2}} \bullet m \right\rbrack = 185,40\ \left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack$

•  p = p_s, st + p_t, st + p_t, d − p_s, d = 247, 76[Pa] + 381, 91[Pa] + 518, 74[Pa] +          − 185, 40[Pa] = 963, 01[Pa]

• $\mathbf{I} = \frac{23\ \lbrack dz\rbrack \bullet 50\lbrack mA\rbrack}{1000} = 1,15A$

$$N_{\text{el}} = U \bullet I \bullet \cos\varphi \bullet \sqrt{3}$$

• $\mathbf{N}_{\mathbf{\text{el}}}\mathbf{=}400\left\lbrack V \right\rbrack \bullet 1,15\left\lbrack A \right\rbrack \bullet 0,01 \bullet \sqrt{3} = 645,36\left\lbrack W \right\rbrack$

• $\mathbf{N}_{\mathbf{u}}\mathbf{=}\dot{V} \bullet p = 0,13\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack \bullet 963,01\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m} \bullet s^{2} \right\rbrack = 125,10\left\lbrack kg \bullet \frac{m^{2}}{s^{3}} \right\rbrack = 125,10\left\lbrack W \right\rbrack$

• $\mathbf{\eta} = \frac{N_{u}}{N_{\text{el}}} \bullet 100\% = \frac{125,10\left\lbrack W \right\rbrack}{645,36\left\lbrack W \right\rbrack} \bullet 100\% = 19,38\%$

1. Wyniki obliczeń.

	∆ ps,st	∆ pt,st	∆ pd,s	∆ pd,t	I	c [m/s]	V	∆ p	Nel	Nu	η	V
	[Pa]	[Pa]	[Pa]	[Pa]	[A]	s	t	[m^3/s]	[Pa]	[W]	[W]	[%]
1.Przepustnica otwarta	247,76	381,91	185,40	518,74	1,15	17,58	29,40	0,13	963,01	645,36	125,10	19,38
2.	224,53	910,71	124,52	348,41	1,10	14,41	24,10	0,11	1359,13	617,30	144,69	23,44
3.	147,11	1233,87	83,02	232,27	1,08	11,76	19,68	0,09	1530,24	603,27	133,01	22,05
4.	100,65	1576,61	55,34	154,85	1,03	9,60	16,06	0,07	1776,77	575,21	126,10	21,92
5.	139,36	1811,64	27,67	77,42	1,00	6,79	11,36	0,05	2000,75	561,18	100,41	17,89
6.	38,71	1929,15	13,84	38,71	0,98	4,80	8,03	0,04	1992,74	547,15	70,71	12,92
7.	23,23	1968,32	5,53	15,48	0,95	3,04	5,08	0,02	2001,50	533,13	44,92	8,43
8.Przepustnica zamknięta	0,00	2046,66	0,00	0,00	0,94	0,00	0,00	0,00	2046,66	526,11	0,00	0,00