Ćwiczenie laboratoryjne nr 3 - Zdejmowanie charakterystyki wentylatora

Ćwiczenie ma na celu zdjęcie charakterystyk wentylatorów osiowego i promieniowego.

1. ZAKRES MATERIAŁU DO OPANOWANIA

1. Rodzaje wentylatorów, podziały,

2. Rozkład ciśnień w przewodach przed i za wentylatorem, spiętrzenie wentylatora,

3. Charakterystyka wentylatora, zależności do wyznaczenia charakterystyki, badania

wentylatorów

4. Współpraca wentylatora z siecią wentylacyjną, dobór wentylatora,

5. Współpraca szeregowa i równoległa wentylatorów, opór graniczny, stacje wentylatorów,

6. Stabilna i ekonomiczna praca wentylatorów,

7. Zależności między parametrami wentylatora.

2. WPROWADZENIE

Rozkład ciśnień w przewodzie wentyla­cyjnym po stronie ssącej i tłoczącej wentylatora przedstawiono na rysunku 1. Dla odróżnienia podciśnień i nadciśnień od ciśnień absolutnych te ostatnie oznaczono na rysunku literami z daszkiem.

Rys.1. Wykres ciśnień

W przekroju wlotowym "1" ciśnienie całkowite
równe jest ciśnie­niu atmosferycznemu. Zgodnie z rysunkiem 1

Ciśnienie dynamiczne
w tym przekroju równe jest podciśnieniu sta­tycznemu

W miarę przesuwania się wzdłuż lutniociągu w kierunku wentylatora ma­leje ciśnienie całkowite na skutek strat energii zużywanej na pokona­nie oporów ruchu. Miarą tych strat jest podcienienie statyczne, w częś­ci ssącej zawsze większe od ciśnienia całkowitego.

W rurociągu tłoczącym, za wentylatorem, ciśnienie całkowite jest równe

Zadaniem wentylatora jest przekazanie powietrzu energii wystarczającej na pokonanie oporów ruchu w części ssawnej i tłocznej przewodu oraz nadanie powietrzu odpowiedniej energii kinetycznej.

Energię tę można wyznaczyć mierząc różnicę ciśnień całkowitych na ssaniu i tłoczeniu, czyli spiętrzenie całkowite

Całkowite spiętrzenie wentylatora ssącego wyniesie

gdzie:

- podciśnienie statyczne mierzone sondą statyczną,

w - średnia prędkość przepływu,

- gęstość powietrza.

Moc użyteczna wentylatora wyniesie

[W]

Moc na wale określi się według mocy silnika, elektrycznego napędzającego

wentylator z uwzględnieniem jego sprawności

[W]

Sprawność wentylatora wyniesie

Prędkość obrotową należy wyznaczyć przy użyciu stroboskopu.

Rys.2. Przykładowy schemat stanowiska

3. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Dla uzyskania zależności depresji (spiętrzenia) wentylatora od strumienia objętości powietrza (wydatku) należy przeprowadzić pomiary wy­twarzanego przez wentylator spiętrzenia przy różnych stopniach przysłonięcia przekroju przewodu. W miarę zamykania zasuwy zwiększać się będzie depresja wentylatora i zmniejszać ilość przepływającego powiet­rza. Wydatek należy mierzyć sposobami omówionymi w ćwiczeniu laborato­ryjnym nr 2 (metodą punktową), spiętrzenie wentylatora za pomocą rurki spiętrzającej, pobieraną przez silnik moc elektryczną - watomierzem.

Po zestawieniu układu pomiarowego np. według rysunku 9.10 dla wentylatora osiowego i promieniowego należy:

l) wykonać pomiary psychrometryczne

= ......... °C
= ........ °C

2) zmierzyć ciśnienie barometryczne

b = .......... mm Hg

3) wykonać pomiary ciśnienia dynamicznego w środku przekroju, spię­trzenia oraz mocy dla 6÷8 położeń zasuwy dławiącej

	położenie zasuwy			1	2	3	4	5	6	7	8
	ciśnienie dynamiczne		Pa
	spiętrzenie		Pa
	moc		W

4) obliczyć gęstość powietrza i następnie wyznaczyć:

	położenie zasuwy			1	2	3	4	5	6	7	8
5	prędkość maksymalną	w	m/s
6	liczbę Reynoldsa	Re	-
7		-	-
8	prędkość średnią		m/s
9	strumień objętości powietrza		m^3/s

	położenie zasuwy			1	2	3	4	5	6	7	8
10	depresja całkowita	h	Pa
11	moc użyteczna		W
12	moc efektywna (na wale)		W
13	sprawność		%

14) wykreślić na podstawie pomiarów i obliczeń charakterystyki

,
oraz
(rys.3),

15. Zaznaczyć na charakterystyce zakres stabilnej i ekonomicznej pracy wentylatora

Rys.3. Charakterystyka wentylatora

16) wykreślić charakterystyki wypadkowe połączenia szeregowego oraz równoległego dwóch wentylatorów o identycznych jak badany wentylator charakterystykach (rys.4)

a) obliczyć wielkość graniczną oporu,

b) określić współrzędne punktów pracy przy szeregowej i równoległej współpracy wentylatorów, (punkty p₂ i p₃ (rys.4.)).

3. SPRAWOZDANIE

Powinno zawierać:

1. Wstęp teoretyczny

2. Dane techniczne stanowiska pomiarowego i jego schemat ideowy

3. Dane techniczne stosowanych przyrządów

4. Wyniki pomiarów

5. Tok obliczeń obejmujący wyznaczenie:

• gęstości powietrza,

• strumieni objętości powietrza (wydatku wentylatora)
  i
  

• spiętrzenia całkowitego
  wentylatora

• mocy użytecznej
  wentylatora

• mocy na zaciskach silnika wentylatora

• sprawności wentylatora

6. Sporządzoną charakterystykę wentylatora z zaznaczonym zakresem stabilnej i ekonomicznej pracy

7. Charakterystyki wypadkowe połączenia szeregowego i równoległego dwóch wentylatorów wraz z wyznaczonym oporem granicznym sieci

8. Wnioski i dyskusję błędów

9. Protokół z pomiarów (wyniki pomiarów powinny być prowadzone na oddzielnej kartce). Protokół powinien zawierać:

• listę osób realizujących ćwiczenie,

• wyniki pomiarów zatwierdzone przez prowadzącego.

Uwaga:

Dodatkowe informacje na temat wentylatorów przemysłowych i kopalnianych są umieszczone w sieci !!!

Rys. 4. Badanie współpracy wentylatorów

Rys. 5. Nomogram do wyznaczania prędkości średniej w_m na podstawie punktowego pomiaru prędkości maksymalnej w osi przewodu kołowego

Literatura

[1] Fortuna S.: Badania wentylatorów i sprężarek, AGH - Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 1999

[2] Praca zbiorowa: Pomiary cieplne, T1- podstawowe pomiary cieplne, T2 - badania cieplne maszyn i urządzeń, WNT, Warszawa 2001

[3] Fortuna S.: Wentylatory, TECHWENT, Kraków 1999

[4] Szolc T.: Pracownia cieplno-chłodnicza, WSiP, Warszawa 1979

[5] Roszczynialski W., Wacławik J.: Obliczenia i pomiary w aerologii górniczej, skrypt AGH, Kraków 1974

[6] Roszczynialski W., Trutwin W., Wacławik J.: Kopalniane pomiary wentylacyjne, Wyd. „Śląsk”, Katowice 1992

[7] Rosiek F.: Materiały pomocnicze do ćwiczeń.

6

---