Politechnika Rzeszowska

Laboratorium z mechaniki płynów

PONIEDZIAŁEK

tydzień A

godz. 14

TEMAT ĆWICZENIA:

Wyznaczanie charakterystyki wentylatora promieniowego.

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową wentylatora promieniowego oraz pomiar wielkości niezbędnych do wykonania jego charakterystyki.

1.Wstęp teoretyczny.

a) cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową wentylatora promieniowego oraz pomiar wielkości niezbędnych do wykonania jego charakterystyki.

b) schemat stanowiska pomiarowego:

Wentylatory należą do grupy maszyn przepływowych, służących do sprężania i przetłaczania gazów. Ze względu na rozwiązania konstrukcyjne wentylatory dzieli się na promieniowe (odśrodkowe) i osiowe. Wentylatory promieniowe zapewniają stosunkowo duże wartości przyrostu ciśnienia, nawet przy niewielkiej wydajności. Wentylatory osiowe wyróżniają się mniejszym przyrostem ciśnienia, natomiast ich wydajność może być bardzo duża. Wentylator promieniowy składa się z wirnika łopatkowego, osadzonego na wale napędzanego silnikiem. Czynnik gazowy zasysany jest przez otwór, skąd dostaje się do przestrzeni międzyłopatkowych. Następnie pod wpływem działania siły odśrodkowej sprężany gaz tłoczony jest do dyfuzora, połączonego z przewodem tłocznym wentylatora.

c) przebieg ćwiczenia

Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy odczytać z barometru wartość ciśnienia atmosferycznego p_a. Następnie należy włączyć zespół napędowy i odczytywać kolejno pomiary ciśnienia i mocy w układzie. Wydatek objętościowy mierzymy za pomocą kryzy ISA.

2. Tabela pomiarów.

Lp.	N1 [W]	N2 [W]	Δp [Pa]	pa-p1 [Pa]	Δpk [Pa]	Parametry kryzy ISA d=90mm D=145mm
1	50	29	49,03	98,057	98,106
2	46	27	78,45	98,145	98,067
3	45	25	392,26	98,39	97,998
4	44	23	853,36	98,772	97,939
5	42	20	1245,44	99,115	97,871
6	40	18	1348,5	99,235	97,86
7	39	16	1598,48	99,448	97,851

Zamiana jednostek:

1 [mmHg] = 1,3332 [Pa].

1 [mmH₂O] = 9,8 [Pa].

3.Obliczanie wielkości potrzebnych do wyznaczania charakterystyki. Wyprowadzenie odpowiednich wzorów.

Z równania Bernoulliego wynika, że: ¹/₂ ρV₁ ² +p₁ = ¹/₂ ρV₂ ² + p₂;

p₁- p₂ = ¹/₂ ρ(V₂ ² - V₁ ²);

p₁- p₂ = ¹/₂ ρV₂ ² [1-(V₁/V₂)²].

Z równania ciągłości wynika, że: ρA₁V₁=ρA₂V₂ ; V₁/V₂ = A₂/A₁ ;

A₁= πd²/4 ; A₂= πD²/4 ; V₁/V₂ = (d/D)²

d/D=β ; β - moduł kryzy ISA.

a) V₂= [(2/(1-β⁴))*((p_1­-p₂)* ρ)]^1/2 , p_1­-p₂ = Δp [Pa].

b) R_eD=VD/υ ; gdzie R_eD - liczba Reynoldsa, υ - kinematyczny współczynnik lepkości; υ = μ/ρ , μ - lepkość dynamiczna;

μ = 170,8 *10^-7[ N/m² ] , ρ = 1,21[kg/m³] , υ = 1,41 *10^-5[m²/s].

c) stała C ze wzoru Stolza: C = 0,5959 + 0,0312β^2,1 - 0,14840β⁸ + 0,0029β^2,5[10⁶/ R_eD]^0,75.

d) ε₁ = [1-(0,41+0,35β⁴)]*( Δp/χΔp₁), gdzie χ - wykładnik izentropy χ = 1,41,

Δp₁ = p_a - p₁ [Pa].

e) υ_s =C/[1-β⁴]^1/4*ε₁*(πd²/4)*[2Δp/ p_1]^1/2.

6. N_e = N_i + N_d , gdzie N_e - moc efektywna, N_i - moc wewnętrzna, N_d - moc tarcia w łożyskach.

7. η_e = N_S/N_E = Δpυ_s/ N_E , gdzie η_e - sprawność efektywna.

4. Tabela wyników

Lp.	υS [m^3/s]	NE [W]	ηe
1	5,44	79	0,06
2	6,88	73	0,09
3	15,39	70	0,21
4	22,44	67	0,33
5	27,43	62	0,44
6	31,08	55	0,58
7	33,40	51	0,62

5. Sporządzenie wykresów zależności:

N_E = f(υ_s), η_e= f(υ_s).

6.Wnioski.

Otrzymane wykresy na podstawie obliczeń ,mają podobny charakter do wykresów teoretycznych zawartych w literaturze. Nieznaczne odchylenia spowodowane są błędami pomiarowymi związanymi z niedokładnością odczytu, oraz z niestarannością przeprowadzania ćwiczenia .Pomiar został przeprowadzony dla zbyt malej liczby punktów pomiarowych co powoduje brak pomiaru dla całego zakresu pracy wentylatora.

N_E = f(υ_s)

Moc N_E

Wydatek υ_s

Sprawność η_e

Wydatek υ_s

η_e= f(υ_s)

---