AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

w BYDGOSZCZY

KATEDRA MECHANIKI STOSOWANEJ

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Skład zespołu: GRUPA A

• PIOTR ZIELIŃSKI SEMESTR IV

• WALDEMAR NADOLNY ROK AKADEM. 1996/97

• WOJCIECH DYGUŁA

Ćwiczenie 8

Temat :WSPÓŁPRACA SZEREGOWA I RÓWNOLEGŁA DWÓCH WENTYLATORÓW.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadami współpracy dwóch wentylatorów połączonych:

• równolegle,

• szeregowo.

2. Wiadomości podstawowe

Wentylatory to maszyny robocze służące do sprężania i przetłaczania gazów oraz mieszaniny gazów i płynów, których spręż nie przekracza 1000 kG/m² (1000 mm H₂O).

Sprężem całkowitym *p. nazywamy różnicę całkowitych ciśnień (a więc statycznych i dynamicznych) bezpośrednio za wylotem z wentylatora i przed wlotem do niego.

Ze względu na budowę i sposób działania, wentylatory dzielimy na :

• promieniowe (odśrodkowe),

• osiowe (śmigłowe).

Zasada działania wentylatorów.

W maszynach wirnikowych przetłaczanie oraz przyrost ciśnienia całkowitego czynnika następuje dzięki pracy zewnętrznej doprowadzonej do wirnika. Po nadaniu mu ruchu obrotowego cząstki gazu znajdujące się w obrębie kanałów pod wpływem sił wywołanych przez obracający się wieniec łopatkowy, przemieszczają się w kierunku promieniowym (maszyny promieniowe) lub osiowym (maszyny osiowe). W przestrzeni międzyłopatkowej wytwarza się podciśnienie, dzięki czemu przez wlot następuje napływ nowych cząstek gazu. Podczas przepływu przez obracający się wieniec łopatkowy, czynnik doznaje przyrostu energii kinetycznej i ciśnienia statycznego.

Podstawowe równanie maszyn wirnikowych

Jeżeli przez wieniec wirujący przepływa strumień gazu, to moment zewnętrzny potrzebny do napędu wirnika równy jest przyrostowi momentu ilości ruchu na wlocie i wylocie z wirnika:

gdzie:

Q - natężenie przepływu gazu w m³/s

r₁ i r₂ -odpowiednio promień zewnętrzny i wewnętrzny wirnika

c_2u i c_1u - odpowiednie składowe obwodowe prędkości bezwzględnej na wylocie i wlocie wirnika w m/s

* - gęstość gazu w kg/m³.

Natomiast moc równa się iloczynowi momentu przez prędkość kątową wirnika.

gdzie:

* - prędkość kątownika wirnika

u₁ i u₂ - prędkość obwodowa na wlocie i wylocie.

Oznaczając przez h_L wysokość pompowania równoważną pracy doprowadzonej do 1 kg gazu w jednostce czasu, możemy napisać, że:

,

stąd:

Powyższe równanie nosi nazwę głównego równania teorii maszyn wirnikowych i zostało wyprowadzone przez Eulera. Z równania tego wynika, że praca przekazana 1 kg gazu uzależniona jest jedynie od prędkości na wlocie i wylocie z wirnika.

Druga postać głównego równania teorii maszyn wirnikowych

lub:

gdzie:- przyrost ciśnienia całkowitego

- przyrost energii kinetycznej sprężonego gazu, który można wykorzystać do podwyższenia

ciśnienia statycznego dopiero poza wirnikiem w dyfuzorze,

- wzrost ciśnienia statycznego powstały w wyniku działania sił odśrodkowych,

- wzrost ciśnienia statycznego w kanałach międzyłopatkowych.

Przedstawione w powyższej formie równanie Eulera słuszne jest dla maszyn wirnikowych promieniowych.

Natomiast w maszynach o przepływie osiowym prędkości obwodowe są równe u₂ = u₁ = u , a więc równanie Eulera będzie:

lub:

Charakterystyka wentylatora

Ogólnie charakterystyką nazywamy zależność między wielkościami podstawowymi, charakterystycznymi dla pracy danej maszyny, również w warunkach odbiegających od normalnego ruchu maszyny. Graficznym obrazem charakterystyki jest krzywa będąca wykresem funkcji wiążącej dane wielkości w odpowiednim układzie współrzędnych.

Charakterystyka sprężu całkowitego (lub wysokości pompowania h_L) podaje zależność przyrostu ciśnienia całkowitego *p_c (lub wysokości pompowania h_L) w funkcji wydatku Q dla stałej liczby obrotów.

Współpraca wentylatora z przewodem

Aby zapewnić przepływ przez rurociąg określonej ilości gazu Q, musi być wytworzona odpowiednia wysokość pompowania h_L, która będzie zużytkowana na:

• pokonanie różnicy ciśnień między przestrzenią, do której gaz jest tłoczony, a przestrzenią, z której jest zasysany, tzw. oporu hydrostatycznego h_o,

• pokonanie oporów przepływu.

Współpraca wentylatorów

Wentylatory możemy łączyć szeregowo i równolegle.

Połączenie szeregowe: stosuje się wówczas, gdy spręż jednego wentylatora nie jest wystarczający do pokonania oporów w przewodach. Do współpracy takiej dobieramy wentylatory o takich charakterystykach, które dawałyby możliwość racjonalnego wykorzystania obu wentylatorów w zakresie potrzebnych parametrów.

Przy szeregowym połączeniu wentylatorów wydatek przepływający przez wirnik jest równy

Q₁ = Q₂ = Q

Wysokość pompowania jest sumą wydajności pompowania obu wentylatorów.

h_L = h_L1 + h_L2 .

Połączenie równoległe: umożliwia uzyskanie większej wydajności w tych przypadkach, gdy zwiększenie wydajności pojedynczego wentylatora nie może być osiągnięte przez podwyższenie prędkości obrotowej.

Przy połączeniu równoległym dwu wentylatorów ich wysokości pompowania są sobie równe w punkcie roboczym:

h_L1 = h_L2 = h_L,

a wydatek zespołu jest sumą wydatków poszczególnych wentylatorów. Wypadkową charakterystykę zespołu otrzymamy sumując wydatki przy tej samej wysokości pompowania.

3. Opis stanowiska pomiarowego.

Stanowisko pomiarowe umożliwia badanie:

• pojedynczego wentylatora,

• dwóch wentylatorów połączonych równolegle,

• dwóch wentylatorów połączonych szeregowo.

W skład stanowiska wchodzą :

2 wentylatory 1 i 11 o jednakowej charakterystyce, przewody doprowadzające i łączące, w których umieszczono rurki Prandtla oznaczone odpowiednio numerami 2, 6, 8, 10.

Rurki Prandtla połączone są przewodami poprzez układy trójników 4 z manometrem bateryjnym 3. Układ przesłon 12, wraz z klapą sterującą 9 umożliwia odpowiednie połączenie (szeregowe i równoległe) wentylatorów.

Na końcu przewodu wylotowego umieszczona jest zasuwa 5 z wykrojem kołowym o odpowiedniej średnicy.

W przewodzie wylotowym umieszczony jest otwór 6 do pomiaru temperatury przepływającego gazu.

Regulacji sumarycznego wydatku dokonuje się przez dławienie przepływu na wylocie zasuwą 5 (poprzez zmianę wielkości wykroju zasuwy).

---