Laboratorium mechanizmów i urządzeń okrętowych
Akademia Morska w Gdyni
Ćwiczenie nr. 4 Badanie wentylatora promieniowego

1.Opis stanowiska

Głównym elementem stanowiska badawczego jest wentylator promieniowy który napędzany jest poprzez silnik elektryczny połączone przekładnia pasową.

Dane techniczne wentylatora:

• Wydajność Q=2880 m³/h

• Prędkość znamionowa wirnika n=2880 obr/min

• Pobierana moc znamionowa N=2,2 kW

2. Schemat stanowiska badawczego:

1. wentylator promieniowy, 2-wymienne kryzy dławiące, 3-kryza dławiąca na wlocie powietrza,

4- manometr do pomiaru spadku ciśnienia na kryzie dławiącej, 5-manometr do pomiaru ciśnienia ssania wentylatora, 6-manometr do pomiaru ciśnienia tłoczenia wentylatora, 7-termometr do pomiary temperatury powietrza na ssaniu wentylatora.

3.Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie składa się z dwóch części. W pierwszej pomiary wykonuje się dla uzyskania charakterystyk badanego wentylatora promieniowego. W drugiej części ćwiczenia pomiary wykonywaliśmy dla uzyskania charakterystyk rurociągu tłocznego.

Wielkości mierzone:

1. ciśnienie ssania wentylatora p_ss,

2. ciśnienie tłoczenia wentylatora p_tl,

3. spadek ciśnienia na kryzie dławiącej Δpzw,

4. temperatura powietrza w przewodzie dolotowym wentylatora tss,

5. napięcie U,

6. natężenie I,

Wielkości obliczone:

1. wydajność wentylatora Q,

2. liczba ekspansji e,

3. prędkość powietrza na przewodzie tłocznym wtl,

4. prędkość powietrza na przewodzie ssącym wss,

5. moc na wale wentylatora Nw,

6. spiętrzenie statyczne Δpst,

7. spiętrzenie dynamiczne Δpdyn,

8. spiętrzenie całkowite Δp,

9. moc użyteczna wentylatora Nu,

10. sprawność wentylatora η.

4.

Przykładowe obliczenia:

• Q=α·ε·Fzw·$\sqrt{\frac{2\Delta p_{\text{zw}}}{\rho_{}}}$[m³/s]

Gdzie:

Fzw=0,02525[m²]-pole przekroju zwężki pomiarowej.

ρ=gęstość powietrza, ρ=$\frac{p_{\text{ot}}}{287*(t_{\text{ss}} + 273,15)}$[kg/m³]

tss- temperatura ssania na przewodzie ssącym. Dla naszego przykładu w obliczeniach tss=23,6°C

pot= -ciśnienie otoczenia odczytane z innego pomieszczenia (pot=1016,7 hPa = 101670Pa)

Q=0,66997·0,99989·0,02525·$\sqrt{\frac{2*19,6133}{1,193769}} = 0,096961226$[m³/s]

Q=[-]·[-]·m·$\sqrt{\frac{2\lbrack\text{Pa}\rbrack}{\lbrack\frac{\text{kg}}{m3}\rbrack} =}$[m³/s]

• e=1-0,58333*$\frac{\text{Δp}_{\text{zw}}}{p_{\text{ot}}}$

Gdzie:

pot= -ciśnienie otoczenia odczytane z innego pomieszczenia (pot=1016,7 hPa = 103674,5mmH2O)

e=1-0,58333*$\frac{2}{103674,5}$=0,99989[-]

e=1-0,58333*$\frac{\lbrack mmH2O\rbrack}{\lbrack mmH2O\rbrack} =$[-]

• wss=$\frac{Q}{F_{\text{ss}}}$[m/s]

gdzie:

Fss=0,06158[m²]-pole przekroju przewodu ssącego wentylatora.

wss=$\frac{0,09696}{0,06158}$=1,57456[m/s]

wss=$\frac{\lbrack m3/s\rbrack}{\lbrack m2\rbrack}$=[m/s]

• wtl=$\frac{Q}{F_{\text{tl}}}$

gdzie:

Ftl=0,02544[m²]-pole przekroju przewodu tłoczącego wentylatora

wtl=$\frac{0,09696}{0,02544}$=3,81137[m/s]

wss=$\frac{\lbrack\frac{m3}{s}\rbrack}{\lbrack m2\rbrack}$=[m/s]

• Ns=U*I

Ns=56*8,4=470,4[W]

Ns=[V]*[A]=[W]

• Nw=Ns*ηs*ηp[W]

Gdzie:

ηs- sprawność silnika elektrycznego [-]

ηp- sprawność przekładni [-]

Nw=470,4*1*1=470,4[W]

Nw=[W]*[-]*[-]=[W]

• Δpst=ptl-pss[Pa]

Δpst=59,8399-(-49,03325)=59,8399+49,03325=107,8732 [Pa]

Δpst=[Pa]-[Pa]=[Pa]

• Δpdyn=$\frac{\rho}{2}$(w_tl² − w_ss²)[Pa]

Δpdyn=$\frac{1,193769}{2}$(3, 81137² − 1, 57456²)=7, 19085[Pa]

Δpdyn=$\frac{\lbrack kg{/m}^{3}\rbrack}{2}$([m/s]−[m/s])=[Pa]

• Δp= Δpst +Δpdyn[Pa]

Δp=107,8732 + 7, 19085 =115,0640[Pa]

Δp=[Pa]+[Pa]=[Pa]

• Nu= Δp*Q[W]

Nu= 115,0640* 0, 096961226 =11,15675[W]

Nu= [Pa]* [m³/s]=$\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m*s^{2}} \right\rbrack*\left\lbrack \frac{m3}{s} \right\rbrack = \lbrack\frac{kg*m^{2}}{s^{3}}\rbrack =$[W]

• η=$\frac{\text{Nu}}{\text{Nw}}$[-]

η=$\frac{11,15675}{470,4} = 0,023717573\lbrack - \rbrack$

η=$\frac{\lbrack W\rbrack}{\lbrack W\rbrack} = \lbrack - \rbrack$

Wnioski:

Doświadczenie które wykonywaliśmy było łatwym i szybkim doświadczeniu polegającym na badanie wentylatora promieniowego. Po dokonaniu pomiarów i przeniesieniu otrzymanych danych do tabel a następnie na wykresy okazało iż znacznie różnią się one od wykresów teoretycznych.

Spowodowane jest to prawdopodobnie tym iż sprzęt na którym dokonywaliśmy pomiarów uległ modernizacji i prędzej nie dokonywał na nim pomiarów w celu sprawdzenia poprawności działania wentylatora.