Работа № 2 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 2и 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 - 6d. Отрубы и от конца на расстоянии не менее 2d.

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_сти полногоРдавлений и коэффициента полезного действияηот количества подаваемого воздухаQ, 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 напораh, статичес­кого, величину потребной мощностиN_в, к. п. д. по полному на­поруη_в и статическомуη_ст.

Коэффициенты определяются по следующим формулам:

1.Коэффициент производительности:

где: - площадь поперечного сечения крыла вентилятора вмм²;-окружная скорость наружной кромки лопасти крылача;Q₂- расход воздуха на выходе вентилятора вм³/с.

2.Коэффициент полного напора:

где h- полныйнапорв 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 вм³, отнесенный к 1000мин^-1крылача:

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

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

4.Расход энергии на привод крылача вентилятора, отнесенный к 1000мин^-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 вм/с;F -площадь отверстия воздухопроводной трубы,м².

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

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 напораh_g (оба шланга подсоединены):

- частоты nвращений вала вентиляторамин^-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

№ точек замера	Диафрагма № 1 D = 0 N = кВт n = об/ мин k = 0,4		и так далее	Диафрагма № 7 D = 205 N = кВт n = об/мин k = 0,4
	h, мм в. ст	hq, мм в. ст		hq, мм в. ст	h, мм в. ст
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Средн.