2.1.3. Визначення потужності і ккд вентилятора

Напір можна трактувати як питому роботу, тобто роботу одного кілограма стиснутого газу. Тоді корисну потужність вентилятора визначають за формулами, кВт:

або . (2.6)

Витрачена потужність більше корисної на величину гідравлічних і механічних (тертя в підшипниках) втрат, її часто називають потужністю на валу вентилятора або підведеною.

У дослідах витрачену потужність визначають за показниками вимірювальних електроприладів, кВт:

, (2.7)

де - ККД електродвигуна; - сила струму, А; - напруга, В.

ККД є відношення корисної потужності до витраченої

. (2.8)

Визначивши основні параметри вентилятора для різних продуктивностей, будують характеристику при сталій частоті обертання .

Результати спостережень і розрахунків зводяться в таблицях П.2.1 і П.2.2.

На рис. 2.2. приведений зразок характеристики вентилятора при сталій частоті обертання.

3. Визначення характеристики мережі

Характеристика мережі служить для вибору машини, а також для визначення робочої точки К (рис.2.2), в якій машина працює при даних , , , .

Мережею називаються елементи установки, що знаходяться перед і за вентилятором (всмоктувальні і нагнітальні патрубки, діафрагми, клапани та ін.), через які переміщується газ при роботі. В мережу входять також, наприклад, резервуар, в який попадає газ і та ін. Отже, мережа враховує корисні і шкідливі опори.

Таким чином, тиск у мережі визначається величиною корисного тиску (тиску в резервуарі) і опором (втратами в ній). Задача вентилятора на кожному режимі і створити тиск , рівний тиску в мережі, тобто завжди повинна виконуватися умова . Це означає, що характеристика мережі – залежність між витратою газу в мережі і величиною тиску, потрібного для забезпечення цієї витрати. Тому для вибору вентилятора (насоса, компресора) необхідно мати характеристику мережі чи частину її (розрахункові параметри).

Сполучення характеристики мережі з кривою тиску визначає робочу точку К вентилятора на заданому режимі роботи його.

В даній установці основні втрати відбуваються у діафрагмі. Зневажаючи іншими втратами, можна визначити наближену характеристику мережі.

З рівняння Бернуллі і витрат, записаних для перерізів (2 -2) і (3-3),

, (2.9)

де - втрачений напір,

отримуємо рівняння для характеристики мережі

,

чи , (2.10)

де - стала величина для кожної діафрагми.

Отже, крива характеристики мережі є парабола, що виходить з початку координат ( , ), тому що корисного опору немає.

При постійній частоті обертання і одній діафрагмі може бути визначена тільки одна точка характеристики. Для розрахунку інших точок необхідно змінити частоту обертання вентилятора .

У дослідах частота обертання не змінюється, а так як витрата пропорційна частоті обертання в першому степені, то, задаючись декількома величинами витрати, можна визначити декілька точок характеристики мережі (табл. П.2.3).

4. Визначення характеристики при різній частоті обертання n=var

Ця характеристика представляє ряд кривих:

і ,

що звичайно визначаються за даними дослідів при різних частотах обертання, і є найголовнішою для експлуатації машини. Однак у багатьох випадках з достатньою для практики точністю при зміні частоти обертання, приблизно, в межах n=(0,75...1,25)n_p, (n_p - розрахункова частота обертання) характеристика може бути визначена розрахунковим шляхом за даними характеристики при сталій частоті обертання з використанням законів пропорціональності подібних машин:

де - об’ємний ККД; - гідравлічний ККД.

В основі такого розрахунку лежить припущення, що при роботі з даною діафрагмою зі зміною частоти обертання режими залишаються подібними (трикутники швидкостей залишаються подібними). Тоді основні параметри вентилятора можуть бути перераховані за формулами:

і . (2.11)

Взагалі, подібність буде порушуватися за рахунок зміни ККД і тим значніше, чим більше робоча частота обертання буде віддалятися від розрахункової. Зауважимо, що з формул (2.6) і (2.11) випливає:

. (2.12)

Перерахунок характеристик вентиляторів за формулами (2.11) і (2.12) дозволяється ГОСТом, а для інших лопаткових машин (компресорів, насосів) у більшості випадків помилка не буде перевищувати 10% при зміні частоти обертання в заданих межах.

Для побудови характеристики при різній частоті обертання на кривій характеристики при сталій частоті обертання задаються декількома (5...7) значеннями ККД, наприклад 30%, 40% і , і визначають по характеристиці відповідні цим ККД величини і . Дані досліду заносять до протоколу в табл. П.2.4. Потім робиться перерахунок цих даних на задані частоти обертання за формулами (2.11).

По розрахункових і досліджених точках будують характеристики при різних частотах обертання. Зауважимо, що криві рівних ККД, проведені по розрахункових точках, є сімейство парабол (як це видно з формули (2.11), що проходять через загальну точку при .

На рис. 2.4 показаний зразок характеристики при різних частотах обертання для відцентрового пилового вентилятора.