POLITECHNIKAKOSZALIŃSKA ROK AKADEMICKI 2010/2011	LABORATORIUM Z PRZEDMIOTU Gospodarka Energetyczna
Wydział Mechaniczny MiBM grupa M01	Nazwisko i imię : BAJSICKI JAROSŁAW
Badanie wentylatora promieniowego
Data ćwiczenia : 01.04.2011	Podpis:

Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk wymiarowych wentylatora promieniowego

1. Schemat stanowiska pomiarowego wykorzystanego w ćwiczeniu

1 – wentylator promieniowy FK25

2 – watomierz

3 - manometr cieczowy dwuramienny, tak zwana U-rurka

4 – przepustnica

5 - anemometr

1. Opis ćwiczenia

Badanie wentylatora FK25 przeprowadzono dla pięciu ustawień przepustnicy. W ten sposób mierzyliśmy ciśnienie dynamiczne wentylatora w kanale o przekroju prostokątnym.

Przekrój kanału o wymiarach 0, 250 m x 0,250 m podzieliliśmy umownie na 16 mniejszych kwadratów i przeprowadziliśmy pomiar aneometrem dla każdego z nich. W ten sposób otrzymaliśmy ciśnienia cząstkowe ciśnienia dynamicznego. Ponadto przy każdorazowej zmianie położenia przepustnicy mierzyliśmy moc wentylatora na watomierzu wpiętego na jednej fazie zasilania wentylatora, dlatego zakładając równomierne obciążenie każdej z faz odczytaną wartość mnożyliśmy x3 oraz ciśnienie statyczne w kanale wentylatora za pomocą manometru cieczowego, tak zwanej U-rurki.

1	2	3	4
5	6	7	8
9	10	11	12
13	14	15	16

Widok umownego podziału kanału wentylatora z nr pomiaru

1. Zestawienie wartości pomierzonych i obliczonych

Wyniki zmierzone podczas ćwiczenia jak i obliczone zestawiono w poniższej Tabeli

1. Przykładowe obliczenia

Przykładowe obliczenia wykonano dla pomiaru 1

• Obliczenie objętościowego natężenia przepływu powietrza $\dot{V}$

korzystając z zależności

$$w_{t} = \frac{\dot{V}}{A}$$

przekształcając otrzymujemy

$$\dot{V} = A \bullet w_{t}$$

A = 0, 25 • 0, 25 = 0, 0625 [m²]

$$\dot{V} = 0,0625 \bullet 7,5 \approx 0,4688\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

gdzie :

w_t – średnia prędkość powietrza w rurociągu tłocznym $\left\lbrack \frac{m}{s} \right\rbrack$

A – powierzchnia przekroju kanału [m²]

• Obliczenie przyrostu całkowitego p_c

p_c = P_tn + P_dt

$$P_{\text{dt}} = \frac{\varrho \bullet {w_{t}}^{2}}{2}$$

$$P_{\text{dt}} = \frac{1,2 \bullet {(7,5)}^{2}}{2} = \frac{1,2 \bullet 56,25}{2} = \frac{67,5}{2} = 33,75$$

$$p_{c} = 29,37 + 33,75 = 63,12\ \left\lbrack \frac{N}{m^{2}} \right\rbrack = \left\lbrack \text{Pa} \right\rbrack$$

gdzie :

P_tn −  zmierzone cisnienie statyczne

P_dt – obliczone ciśnienie dynamiczne

• Obliczenie mocy użytecznej wentylatora P_u

Korzystając z zależności

$$P_{u} = p_{c} \bullet \dot{V}$$

$$P_{u} = 63,18 \bullet 0,4688 = 29,61\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \bullet \frac{N}{m^{2}} \right\rbrack = \left\lbrack w \right\rbrack$$

• Obliczenie sprawności ogólnej _o

$$_{o} = \frac{P_{u}}{P_{\text{el}}} \bullet 100\ \left\lbrack \% \right\rbrack$$

$$_{o} = \frac{29,61}{195}\ \bullet 100 = 15,19\ \left\lbrack \% \right\rbrack$$

gdzie :

P_el – moc elektryczna

1. Wykresy charakterystyk wentylatora

1. Analiza wyników i wnioski

Na podstawie sporządzonej charakterystyki badanego wentylatora FK 25 można stwierdzić, iż moc elektryczna pobierana przez wentylator w ścisły sposób zależy od wielkości oporu na kanale tłocznym.

Na podstawie obliczonych wielkości objętościowego przepływu powietrza $\dot{V}$ można jednoznacznie stwierdzić, że dla pomiaru 1 przepustnica była najmniej przymknięta w stosunku do pozycji w kolejnych pomiarach, czyli opór na kanale tłocznym dla tego ustawienia przepustnicy był najmniejszy. Jednakże pomimo największej średniej prędkości powietrza w rurociągu (z racji małego oporu kanału tłocznego) nie przełożyło się to na dobre parametry pracy wentylatora, gdyż wartość sprawności ogólnej była niska w stosunku do wartości sprawności dla pomiarów 2, 3, 4 wyniosła 15,19%

Podobne zjawisko niskiej sprawności ogólnej można zaobserwować dla pomiaru 5.

Dla tego pomiaru można stwierdzić, iż przepustnica była mocno przymknięta gdyż wielkość objętościowego przepływu powietrza $\dot{V}$ była znacznie mniejsza od wartości z pomiaru 1(duży opór kanału tłocznego) a sprawność ogólna była jeszcze niższa i wyniosła 14,51%.

Najlepsze parametry pracy dla wentylatora FK 25 w czasie ćwiczeń osiągnięte zostały dla ustawienia przepustnicy z pomiaru 3. Wartość sprawności ogólnej osiągnęła maksymalną wartość w stosunku do wartości z innych pomiarów i wyniosła 25,01%.

Praca wentylatora przy parametrach uzyskanych dla tego pomiaru jest najbardziej korzystna z punktu ekonomi użytkowania, gdyż gwarantuje najlepsze zachowanie równowagi między 3 parametrami charakteryzującymi i opisującymi pracę wentylatora tj.

- spiętrzania całkowitego $p_{c} = f\left( \dot{V} \right)$,

- sprawności ogólnej $\ _{o} = \ f\left( \dot{V} \right)$

- mocy pobieranej $P_{\text{el}} = \ f\left( \dot{V} \right)$

Uważam, że jest to optymalny punkt pracy gdyż leży w użytecznym zakresie wydajności i spiętrzania a sprawność wykazuje zadawalające wielkości.

Zakres pracy dla punktu z pomiaru 3 jest stateczny ponieważ wzrostowi spiętrzania odpowiada spadek wydajności.

Najgorsze parametry pracy wentylator osiąga w punktach dla pomiarów 1, 5 co doskonale uwidacznia fakt, iż praca wentylatora nie jest korzystna zarówno dla małych jak i zbyt dużych oporów na kanale tłocznym.

Zastanawiająca jest uzyskana w obliczeniach mała sprawność ogólna na maksymalnym poziomie 25% gdyż wydaje się wartością zbyt małą biorąc pod uwagę, że długość kanału tłocznego, na którym prowadzone były pomiary nie była duża.

Prawdopodobnie wynika z niedokładności wykonanych pomiarów pobieranej mocy elektrycznej gdyż watomierz mierzył moc tylko na 1 fazie zasilania oraz małej dokładności odczytu za skali manometru cieczowego z racji małej czytelności (skala wykonana z papieru milimetrowego, na którym nie było naniesionej skali i stosunkowo dużej odległości między słupami cieczy, co mogło powodować błędy w liczeniu działek).

W ćwiczeniu doskonale zarysowała się zależność, iż wraz z malejącym objętościowym natężeniem przepływu rośnie spiętrzanie całkowite.