Снятие характеристики центробежного вентилятора

Цель работы. Получить и проанализировать характеристики центробежного вентилятора.

Оборудование и материалы.

1. Лабораторная установка.

2. Аэродинамическая труба.

3. Микроманометр.

4. Тахометр.

5. Секундомер.

6. Мерительный инструмент.

Краткое описание лабораторной установки.

Лабораторная установка (рис. 1) состоит из испытуемого вентилятора 1, воздухопроводной трубы 2 и электродвигателя, ук­репленных на общей раме. В воздухопроводной трубе имеется направ­ляющая, по которой двигается одна из сменных дросселирующих зас­лонок 5 (5 сменных дросселирующих диафрагм). Труба 2 оборудована установочной рамкой 3 для быстрой установки и закрепления аэроди­намической трубки 4 в нужной точке поперечного сечения. Длина воздухопроводной трубы берется с учетом того, что измерение динамического напора следует производить в сечении, отстоящем от вы­ходного отверстия вентилятора на расстоянии не менее - 6 d. Отрубы и от конца на расстоянии не менее 2 d.

Рис. 1. Центробежный вентилятор: 1 – вентилятор; 2 – воздухопроводная труба; 3 – установочная рамка; 4 - аэродинамическая трубка; 5 - дросселирующий заслонок; 6 – гидростатический манометр

Если поток в воздухопроводе достаточно выровнен, то в этом же сечении можно измерять и полное и статическое давление. В слу­чаях значительной неравномерности воздушного потока в воздухопро­водную трубу устанавливается выпрямительная решетка, статический напор измеряется перед решеткой.

Для измерения напоров применяются аэродинамические трубки ПИТО 6, ПРАНДТЛЯ, ЦАГИ или гидростатический микроманометр.

Измерение частоты вращения вала вентилятора производится та­хометром или тахографом, потребляемой мощности - ваттметром.

Количество воздуха, выходящего из вентилятора и подаваемого им в сеть, называется производительностью или расходом воздуха вентилятора.

Рис. 2. Характеристики вентилятора

Если вентилятор работает с постоянной частотой вращения, то производительность (или расход) его уменьшается с увеличением соп­ротивления сети.

Сопротивление сети могут быть заменены сопротивлением зас­лонки или шибера в выходном отверстии воздухопровода. Зависимость статического Р_ст и полного Р давлений и коэффициента полезного действия η от количества подаваемого воздуха Q, представленная графиком, называется размерной характеристикой вентилятора. Ха­рактеристики вентиляторов не могут быть построены расчетным путем, их получают в результате лабораторных испытаний вентиляторов (рис. 2).

Имея размерные характеристики ряда вентиляторов, можно по­добрать вентилятор, удовлетворяющий поставленным условиям в отно­шении расхода воздуха, полного и статического давлений и коэффи­циента полезного действия.

На основании размерной характеристики можно расчетом полу­чить безразмерную характеристику, которая представляет собой за­висимость безразмерных коэффициентов - относительных величин. Она действительна для всех вентиляторов, геометрически подобных испы­туемому, но отличных от него размерами и производительностью. Это делает возможным выполнение расчетов по подбору или определе­нию размеров любого из серии подобных вентиляторов на основе од­ной характеристики.

Безразмерные характеристики строят по методам ЦАГИ или акад. В. П. Горячкина.

При построении характеристики по методу ЦАГИ по оси абсцисс откладывают значение коэффициента производительности - , а по оси ординат - значение коэффициентов полного напора h, статичес­кого , величину потребной мощности N_в, к. п. д. по полному на­пору η _в и статическому η _ст.

Коэффициенты определяютсяпо следующим формулам:

1. Коэффициент производительности:

где: - площадь поперечного сечения крыла вентилятора в мм²; - окружная скорость наружной кромки лопасти крылача; Q₂ - расход воздуха на выходе вентилятора в м³/с.

2. Коэффициент полного напора:

где h - полный напор в мм вод. ст. (н/м², Па).

3. Коэффициент статического давления:

4. Коэффициент потребляемой мощности:

5. К. п. д. по полному и статическому напору:

и

К характеристике обязательно прилагается аэродинамическая схема вентилятора, на которой все размеры указываются в процентах от

Пользуясь безразмерной характеристикой и схемой испытанного вентилятора можно легко рассчитать по подобию новый вентиля­тор, геометрически подобный испытанному, но удовлетворяющий за­данным условиям по расходу воздуха, полному давлению и к.п.д.

Применительно к особенности расчета вентиляторов для перера­ботки сельскохозяйственной продукции акад. В.П. Горячкиным пред­ложен иной метод построения характеристики.

За характеризующие работу вентилятора величины предложено принимать:

1. Расход воздуха в м³, отнесенный к 1000 мин^-1 крылача:

2. Полное давление в выходной трубе, приведенное к 1000 мин^-1 крылача:

3. Статическое давление в выходной трубе, приведенное к 1000 мин^-1 крылача:

4. Расход энергии на привод крылача вентилятора, отнесенный к 1000 мин^-1:

5. Аэродинамический к. п. д.:

Характеристика показывает изменение этих величин в зависи­мости от режима работы вентилятора, оцениваемого коэффициентом:

При использовании характеристик, построенных по такому мето­ду, значительно упрощается расчет вентилятора по заданному расхо­ду воздуха, статическому давлению и скорости воздуха в выходной трубе.

Располагая размерной характеристикой вентилятора и его аэро­динамической схемой, можно пересчетом получить безразмерную ха­рактеристику по методу ЦАГИ и наоборот, по безразмерной - харак­теристику по методу В.П. Горячкина. Для пересчета характеристик ис­пользуются соответствующие зависимости (7, 8, 9; 10, 11; 12).

Определение опытных данных

Расход воздуха изменяется сменой диафрагм-заслонок в выход­ном отверстии воздухопровода и подсчитывается по формуле:

где: ν _ср - средняя скорость воздушного потока в м/с; F - площадь отверстия воздухопроводной трубы, м².

Диаметр трубы воздухопровода экспериментальной установки d_тр = 0, 205 м.

Ввиду неравномерности скорости воздушного потока в разных точках поперечного сечения трубы, для определения средней скорос­ти потока напор измеряют в нескольких точках сечения воздухопро­вода. При круглом сечении напоры в точках пересечения вертикаль­ного и горизонтального диаметров с окружностями, проведенными че­рез центры тяжести равновеликих кольцевых площадок, обычно сече­ние воздухопровода разбивается на 5 или 10 равновеликих кольцевых площадок.

По замеренному в каждой точке динамическому напору вычисля­ются скорости воздушного потока по формуле:

Средняя скорость воздушного потока в сечении воздухопровода определяется по формуле:

где n - число точек замеров.

Среднее значение динамического напора:

Среднее значение статического напора:

Для получения значений напоров необходимо показания микрома­нометра умножить на коэффициент, учитывающий наклон трубки.

Порядок выполнения работы

1. Подготовить установку к работе:

а) подсоединить аэродинамическую трубку к микроманометру;

б) закрепить трубку 4 в измеренной точке по установочной рамке;

в) установить микроманометр по уровню, а его трубку - на значение 0, 4 по шкале, совместить мениск с нулем;

г) вставить глухую диафрагму (N1) в трубку,

д) настроить тахометр.

2. Включить привод вентилятора и произвести замеры:

- полного напора h (один шланг подсоединен к клемме «+», а другой снять с нипеля трубки, отмеченного знаком«-»), динамического напора h_g (оба шланга подсоединены):

- частоты n вращений вала вентилятора мин^-1;

- мощность N_вент, потребляемую вентилятором, кВт.

3. Определить напоры во всех точках поперечного сечения возду­хопровода для глухой диафрагмы, затем последовательно для других.

Данные измерений занести в табл. 1. При замере мощности показания ваттметра необходимо умножить на 30.

4. Обработать опытные данные и занести их в табл. 2.

5. Построить безразмерную характеристику (рис.2.).

1. Опытные данные

2. Обработка опытных данных

№ диафрагмы	Диаметр отверстия диафрагмы	n, мин-1	N, кВт	hср, мм в. ст.	h д. ср, мм в. ст.	h ст. ср, мм. в. ст.	Vср, м/с	Q = V·S

Содержание отчета о выполнении работы

1. Определение размерных и безразмерных характеристик, их при­менение и взаимосвязь, методы построения безразмерных характерис­тик и их особенности.

2. Схема лабораторной установки.

3. Таблица опытных данных.

4. Таблица обработки данных.

5. Размерная характеристика вентилятора.

6. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Что называется производительностью или расходом воздуха вентилятора?

2. Что называется размерной характеристикой вентилятора?

3. По каким методам строится безразмерная характеристика вентилятора?

4. Как строится безразмерная характеристика по методу ЦАГИ?

5. Какие коэффициенты и по каким формулам определяютсяприпостроении безразмерной характеристики по методу ЦАГИ?

6. Какие величины определяются при расчете вентиляторов по методу акад. В. П. Горячкина?

7. В чем достоинства метода расчета вентиляторов предложен­ного акад. В. П. Горячкиным?

8. В каком порядке производится замер опытных данных?