Получение действительных индивидуальных рабочих характеристик вентилятора

1.ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

Цель лабораторной работы – получить действительные индивидуальные рабочие характеристики вентилятора: P_ст(Q), N_в(Q), η_ст(Q).

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1 – ознакомиться с устройством лабораторной установки, правилами запуска вентилятора и мерами безопасности;

2 – освоить методику измерений для экспериментального определения индивидуальных характеристик вентиляторного агрегата;

3 – закрепить навыки работы с измерительными приборами и аппаратурой управления вентилятором;

4 – выполнить необходимые измерения, расчеты и анализ результатов.

2. УСТРОЙСТВО ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ

2.1. Техническая характеристика вентиляторного агрегата

вентилятор
Тип	центробежный
Модель	ВЦ-3,5
Диаметр рабочего колеса, м	D2	0,35
Ширина лопаток рабочего колеса, м	B2	0,1
Диаметр всасывающего патрубка, м	dвс	0,195
Напорный патрубок квадратного сечения со стороной, м	а	0,145
электродвигатель
Модель двигателя	АОЛ 31-4М
Число фаз	nф	3
Частота вращения номинальная, об/мин	nдв	1410
Линейное напряжение (соединение обмоток в звезду), В	U	380
Мощность, кВт	Nдв	0,6
КПД, ед.	hдв	0,74
Коэффициент мощности, ед.	Cosj	0,75

2.2. Устройство вентиляторной установки

Рис. 1. Схема вентиляторной установки для проведения испытаний

1 – кожух;  2 – рабочее колесо;  3 – электрический двигатель; 

4 – всасывающий патрубок;  5 – трубопровод;   6 – диффузор; 

7 – шибер;   8,  9  и  10 – трубки Пито;   11 – микроманометр;  

12 – тройник; 13  и 14 – депрессиометр;   15 – барометр;  

16 – психрометр; А –амперметр;  U – вольтметр;   j – фазометр.

3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Плотность воздуха на момент испытания

На момент испытания замеряются барометрическое давление Р_ат, температура атмосферного воздуха  t_ат  и температура водяного пара  t_вп  по психрометру.

Плотность атмосферного воздуха на момент испытания  – r определяется по формуле

r = 353(Р_ат – Р_вп)/(1013,6×Т_ат) + jr_вп  , кг/м³         (1)

где   353 – расчетный коэффициент, учитывающий плотность сухого атмосферного воздуха при стандартном давлении 1013,6 гПа  и температуре 273 К,   кг·К/м³;

Р_ат– атмосферное давление во время испытания вентилятора, гПа;

Р_вп  и  r_вп – давление и плотность насыщенных водяных паров при температуре воздуха во время испытания,  гПа  и  кг/м³;

Т_ат = (273 + t_ат) – температура атмосферного воздуха, К.

3.2. Производительность вентилятора

Q = u_ср ×F_тр,  м³/c.                                          (2)

Скорость потока с использованием микроманометра   и  пневмометрической трубки определяется по формуле

u_ср = К_П (2×Р_д/r)^1/2  , м/с                                (3)

где Р_д – динамическое давление, измеренное прибором в центре трубопровода, Па;

К_П – коэффициент скоростного поля, ед.

Коэффициентом скоростного поля называется отношение средней скорости потока к скорости в точке измерения динамического давления. При измерении динамического давления в центре трубы, где скорость потока максимальная и расстояние от шибера до трубок  Пито не менее десяти диаметров трубопровода,   К_П = 0,94.

При использовании микроманометра с наклонной шкалой динамическое давление определяется как

Р_д = g×Dl×r_ж×sinb, Па,                          (4)

где   g– ускорение силы тяжести, м/с²;

Dl – отсчет по микроманометру, м;

r_ж – плотность жидкости в микроманометре,  r_ж = 800 кг/м³;

b  – угол наклона трубки микроманометра, град.

 

3.3. Давление вентилятора

При работе вентилятора на всасывание (главные вентиляторные установки) динамическое давление представляет собой потери на выходе из диффузора, поэтому рабочий режим вентилятора определяют по характеристике Р_ст  и экономичность работы вентиляторной установки оценивают статическим КПД. Полное давление в этом случае

Р = Р_ст +Р_д , Па.                                            (5)

Статическое давление во всасывающей части внешней сети   Р_ст14измеряется депрессиометром 14 (см. рис. 1), который заполнен водой. Величина  Р_ст14определяется по формуле

Р_ст14 = g×h₁₄×r_в , Па,                                      (6)

где   h₁₄  и  h₁₃ – разность уровней воды в трубках депрессиометра  14 и 13  (см. рис. 1),  м;

r_в – плотность воды, следует принять 1000 кг/м³.

Статическая составляющая давления в нагнетающей части внешней сети   Р_ст13  измеряется депрессиометром 13  и равна

Р_ст13 = g×h₁₃×r_в , Па.                                       (7)

Полное статическое давление создаваемое рабочим колесом вентилятора во всасывающей и нагнетательной части внешней сети, определяется как сумма

Р_ст = Р_ст13 + Р_ст14 , Па.(8)

Динамическая составляющая давления, создаваемая вентиляторор

Р_д = r×u_ср²/2 , Па.                                          (9)

3.4. Мощность и КПД установки

Полезная мощность по полному давлению

N = Q×P/1000 , кВт.                                       (10)

Мощность по статическому давлению

N_СТ = Q×P_СТ/1000 , кВт.                                (11)

Мощность на валу вентилятора (потребляемая из сети)

N_в = (1,732×U×I×h_дв×соsj)/1000 , кВт,                 (12)

где  U  и  I – линейное напряжение и сила тока двигателя, В  и  А;

соsj  и  h_дв – коэффициент мощности и КПД двигателя вентилятора, ед.

Статический КПД вентилятора

h_ст = N_cт/N_в.                                                 (13)

Полный КПД вентилятора

h = N/N_в.                                            (14)

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ПРИМЕР РАСЧЕТА РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ.