Zdejmowanie charakterystyki wentylatora.

1. Wprowadzenie.

Charakterystyka wentylatora wyraża zależności między spiętrzeniem całkowitym p_c, mocą N oraz sprawnością a wydajnością Q wentylatora, przy czym zwykle jako wydajność przyjmuje się objętościowe natężenie przepływu powietrza o gęstości g=1,2 kg/m² przepływającego przez płaszczyznę wlotu lub wylotu wentylatora.

Przy zdejmowaniu indywidualnej charakterystyki wentylatora głównego, do zmiany jego parametrów pracy, wykorzystuje się zasuwę w kanale wentylacyjnym. Pomiary wykonuje się przy kilku położeniach zasuwy.

Przy każdym położeniu zasuwy wyznacza się:

• spiętrzenie statyczne i całkowite za pomocą rurki Prandtla zabudowanej w kanale wentylacyjnym połączonej wężami grubościennymi z manometrem wodnym (U-rurka, mikromanometr), umieszczonym na zewnątrz kanału,

• średnie prędkości przepływu powietrza u wylotu dyfuzora za pomocą anemometrów,

• temperaturę powietrza za pomocą termometru suchego i wilgotnego,

• ciśnienia powietrza za pomocą baroluksu,

• moc elektryczną za pomocą watomierza,

• liczbę obrotów wirnika wentylatora.

Praca wentylatorów w sieci kopalnianej.

Równocześnie pracujące wentylatory w sieci kopalnianej mogą być z sobą połączone szeregowo, równolegle lub w sposób kombinowany. Przy połączeniu szeregowym dyfuzor jednego z wentylatorów łączy się ze stroną ssącą drugiego z wentylatorów w sposób bezpośredni lub przez system wyrobisk.

Przy równoległym połączeniu wentylatorów ich otwory ssące mogą łączyć się bezpośrednio w jednym punkcie w sieci lub też mogą być oddzielone od siebie systemem wyrobisk, które w tym przypadku nazywamy indywidualnymi odcinkami sieci danego wentylatora.

Przy kombinowanym sposobie połączenia wentylatorów część z nich może tworzyć układy szeregowe, a część równoległe.

Szeregowa współpraca wentylatorów.

Przy szeregowej współpracy wentylatorów wydatki powietrza wentylatorów są sobie równe. Ta sama ilość powietrza przepływa przez jeden i drugi wentylator , a sumaryczna praca, jaką dają wentylatory, zużywana jest na pokonanie oporów ruchu. Ponieważ wykonana praca w odniesieniu do jednostki przepływającego powietrza w dowolnym odcinku wyrobiska przedstawia sobą depresję na tym odcinku, dlatego sumaryczna depresja szeregowo pracujących wentylatorów jest równa sumie indywidualnych depresji poszczególnych wentylatorów.

Równoległa praca wentylatorów.

Jeżeli poszczególne elementy wentylacyjne połączy się równolegle, to depresja będzie stała, natomiast wydatek powietrza przepływający przez zespół tych elementów będzie równy sumie ilości wydatków we wszystkich elementach.

Rewersja przepływu powietrza.

Rewersje przepływu powietrza w kanale wentylacyjnym (a tym samym w całej kopalni) można przeprowadzić dwoma sposobami:

• przez zmianę kierunku obrotów silnika elektrycznego,

• przez zmianę położenia zasuw w kanałach obiegowych.

Kanały obiegowe stacji wentylatorów wyposażone są w zasuwy, które umożliwiają dokonywanie rewersji przepływu powietrza w kanale wentylacyjnym, jak również zmniejszenie lub zwiększenie przekroju kanału obiegowego.

Stosowane są przeważnie zasuwy gilotynowe z napędem ręcznym lub silnikowym. W nowych rozwiązaniach stosuje się klapy obrotowe z napędem elektrycznym.

Rewersja lokalna i główna przepływu powietrza.

W celu zmniejszenia skutków zagrożeń pożarowych lub innych nagłych zmian składu powietrza w określonych rejonach kopalni stosuje się rewersję lokalna bądź główna przepływu powietrza. Stany tych zagrożeń wykrywane są przez czujniki zainstalowane w określonych punktach kopalni.

Zadaniem maszyny cyfrowej jest identyfikacja miejsca powstania zagrożenia, realizacji rewersji lokalnej lub głównej w celu niedopuszczenia do rozszerzenia się zadymienia lub zanieczyszczenia atmosfery kopalnianej oraz wskazania dróg ucieczkowych dla załogi. Rewersja lokalna jest realizowana przez rewersje wentylatora głównego.

Schemat współpracy szeregowej, równoległej i rewersyjnej wentylatorów.

2. Przebieg ćwiczenia.

W ćwiczeniu należy wykonać charakterystykę przy stałych obrotach pojedynczego wentylatora 1 w układzie ssącym.

W każdym przypadku należy wykonać pomiary przy sześciu położeniach zasuwy umieszczonej w kanale wentylacyjnym.

Zakres pomiarów sprowadza się do określenia:

• temperatury suchej i wilgotnej oraz ciśnienia powietrza na stanowisku pomiarowym:

t_s = 21 [˚C]

t_w = 17 [˚C]

p = 984 [hPa]

ρ = 1,17 [kg/m³]

• prędkości powietrza anemometrem w przekroju dyfuzora i prędkości rzeczywistej,

• spiętrzenia statycznego wentylatora na U-rurce,

• mocy pobranej przez wentylator na watomierzu.

Schemat stanowiska pomiarowego do wyznaczania charakterystyki wentylatora.

3. Opracowanie wyników pomiarów.

Po wykonaniu pomiarów określam:

1. gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym.

2. wydatek objętościowy powietrza

[m³/s]

3. prędkość średnią w kanale wentylacyjnym

[m/s]

4. spiętrzenie dynamiczne

[N/m²]

5. spiętrzenie całkowite

[N/m²]

6. moc użyteczna wentylatora

[W]

7. sprawność wentylatora

[%]

Zestawienie wyników pomiarów.

Lp.	Wielkości zmierzone				Wielkości obliczone
		Vp	Vrz	pst	N	Q	Vs	pd	pc	Nu	
		m/min	m/min	N/m^2	W	m^3/s	m/s	N/m^2	N/m^2	W	%
1	58	29	5101,2	79	0,000108	0,8	0,14	5101,1	0,55	0,69
2	72	35	4708,8	80	0,00013	0,97	0,19	4708,6	0,62	0,76
3	80	40	4414,5	81	0,000148	1,12	0,26	4414,2	0,65	0,8
4	91	45	3825,9	81	0,000167	1,25	0,33	3825,5	0,64	0,78
5	96	48	3433,5	82	0,000178	1,34	0,37	3433,1	0,62	0,75
6	104	53	3139,2	83	0,000197	1,47	0,45	3138,7	0,62	0,74

Charakterystyka wentylatora.

4. Wnioski.

W ćwiczeniu tym wykonywaliśmy charakterystykę przy stałych obrotach, czyli wyrażaliśmy zależność między spiętrzeniem całkowitym, mocą oraz sprawnością a wydajnością wentylatora. Celem tego ćwiczenia było obliczenie strat wynikających z oporów ruchu przy przejściu powietrza przez wentylator oraz oporów mechanicznych silnika i wentylatora.

Z przeprowadzonych pomiarów zauważamy, że wraz ze wzrostem prędkości spiętrzenie statyczne maleje, a moc pobrana przez wentylator wzrasta.

Z wykresu natomiast odczytujemy, że wraz ze wzrostem wydatku objętościowego powietrza spiętrzenie całkowite maleje, a sprawność i moc wzrasta po czy maleje.

---