Влияние параметров вентилятора и вентиляционной сети на его производительность

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Вентилятор в зависимости от его параметров и аэродинамического сопротивления (R) вентиляционной сети, на которую он работает, может подавать различное количество воздуха.

Зависимость производительности вентилятора (L) от диаметра рабочего колеса ( ) и его числа оборотов ( ) описывается уравнениями

, (1.28)

. (1.29)

Давление (Р_в1), развиваемое вентилятором, зависит от диаметра рабочего, колеса ( ) и числа его оборотов ( ).

, (1.30)

. (1.31)

Экспериментальным путем на заводах – изготовителях для каждого вида вентиляторов строят индивидуальные характеристики (рис.1.3, кривая 1), которые показывают зависимость между производительностью вентилятора (L) и развиваемым им давлением (Р_в) при работе на ту или иную вентиляционную сеть.

Зависимость между потерей давления (Р_n) в вентиляционной сети и расходом воздуха ( L ) согласно уравнений (1.7; 1.8; 1.9) имеет вид

Р_n= (ρ ·V² _ср) + R · L ², (1.32)

где Р_n– потеря давления воздуха в воздуховоде, Па.

Если построить в системе координат Р_в- L кривую уравнения (1.32), то она изобразится в виде параболы (рис.1.3, кривая 2) и будет представлять собой так называемую характеристику вентиляционной сети. Для построения кривой 2 (рис. 1.3) нужно вычислить аэродинамическое сопротивление сети (R), затем, задаваясь значениями (L) и соответственно (V_ср), найти соответствующие им значения .

Рисунок 1.3 – Индивидуальная характеристика вентилятора (1) и характеристика вентиляционных сетей (2, 3, 4), при

Для того, чтобы определить расход воздуха (L, м³/c) и давление (Р_в), которое должен развивать вентилятор в данной сети, необходимо наложить характеристику сети (кривую 2, рис. 1.3) на характеристику вентилятора (кривую 1, рис. 1.3), при этом характеристики должны быть выполнены в одном масштабе. Точка (А) пересечения характеристик определит искомые давление и производительность вентилятора.

При увеличении аэродинамического сопротивления сети (R) крутизна вентиляционной характеристики возрастает (кривая 3, рис. 1.3) и производительность вентилятора ( ) снижаетcя. С уменьшением (R) крутизна характеристики сети (кривая 4, рис. 1.3) уменьшается, что приводит к увеличению производительности вентилятора (L₄ ).

Тип вентилятора, диаметр рабочего колеса и число его оборотов подбирают так, чтобы производительность вентилятора была на 5 – 10 % выше расчетной, а коэффициент полезного действия не ниже 0, 65.

СХЕМЫ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ И СТЕНДА

Лабораторная установка

Измерение динамического давления производится на вентиляционной установке (рис. 2.1), которая состоит из воздуходувки I, воздуховода 2, регулятора напряжения 3, штепсельной вилки 4, микронанометра 5, пневмометрической трубки 6 и двух шлангов резиновых 12.

Рисунок 2.1 – Схема лабораторной установки

Микроманометр 5 состоит из резервуара 7 с жидкостью, наклонной трубки 8 со шкалой, трехходового крана 9, сегмента 10 для фиксации наклонной трубки 8.

Пневмометрическая трубка 6 состоит из двух трубок с загнутыми концами II. У трубки с открытым загнутым концом противоположный конец условно обозначен знаком (+), по этой трубке передается полное давление (Р_д + Р_ст). У трубки с заглушенным загнутым концом противоположный конец условно обозначен знаком (-), по ней передается только статическое давление (Р_ст ).

Концы пневмометрической трубки 6 (+) и (-) при помощи резиновых шлангов 12 соединяются соответственно со штуцерами (+) и (-) на трехходовом кране 9 микроманометра. Соединение штуцера (+) с резервуаром 7 микроманометра и штуцера (-) с наклонной трубкой 8 осуществляется при помощи рукоятки 13 трехходового крана, которую ставят в положение «открыто”.

Воздуховод 2 диаметром 27 мм для измерения динамического давления и определения средней скорости воздушной потока условно разделен на два равновеликих кольца (площадки). Центры первого кольца (рис. 4.1, 14) обозначены точками (а, аꞋ ), второго – (в, вꞋ ). Центр поперечного сечения воздуховода – точкой (0).

Загнутый конец II пневмометрической трубки 6 располагается в соответствующей точке измерения при совмещении конца указателя 15 с точкой на планшете 16.

Лабораторный стенд

На лабораторном стенде (рис. 2.2) нанесена принципиальная схема вытяжной установки для исследования влияния параметров вентиляционной сети и вентилятора на его производительность.

Вытяжная вентиляционная установка (рис. 2.2) состоит из центробежного вентилятора I с электродвигателем 2, вытяжных участковых 3, 4 и магистрального 5 воздуховодов, фильтра 6, выхлопной трубы 7, двух панелей Чернобережского 8 и дроссель – клапана 9 на участковом воздуховоде 4.

Рисунок 2.2 – Схема лабораторного стенда

Измерение объемного расхода воздуха в воздуховодах производится электротермоанемометром с помощью датчиков II, установленных в воздуховодах. Шкала электротермометра 10 отградуирована в объемных единицах расхода воздушного потока (L, м³/с). Электротермометр 10 подключается к датчикам II при помощи переключателя П₇.

Число оборотов электродвигателя 2 измеряют при помощи электротахометра 12.

Переключатели предназначены для изменения: П_{1 –}числа оборотов электродвигателя N, П₂ – диаметра воздуховода d, П₃ – длины воздуховода l, П₄ – шероховатости стенок воздуховода α, П_{5 –}диаметра рабочего колеса вентилятора Д, П₆ – положения дроссель-клапана 9 в воздуховоде 4. Переключателем П₆ задается программа исследования.

Кнопки К₁, К₂, К₃, К₄ и К₅ предназначены для включения в работу соответствующих переключателей.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание для эксперимента

Измерить динамическое давление воздуха в точках равновеликих колец воздуховода.

Исследовать зависимость производительности вентилятора от диаметра рабочего колеса и его скорости вращения, а также от диаметра воздуховода, его длины и шероховатости. Исследовать распределение воздуха в параллельных воздуховодах от аэродинамического сопротивления одного из них.

Методика исследования

1. До измерения динамического давления воздуха в воздуховоде 2 (рис. 2.1) необходимо рукоятку 13 крана 9 поставить в положение «0» и проверить правильность соединения пневмометрической трубки 6 со штуцерами (+) и (-) микроманометра 5 (рис. 2.1).

Записать в табл. 3.1 начальный уровень жидкости (Н₀) в наклонной трубке 8 микроманометра и коэффициент угла ее наклона (К).

Включить воздуходувку 1 в электрическую сеть при помощи штепсельной вилки (рис. 2.1). Установить регулятором 3 заданное параметром А напряжение по вольтметру автотрансформатора.

Таблица 3.1 – Динамическое давление воздуха и скорость его движения в воздуховоде U = ….В

Задано	Измерить	Вычислить
Коэффициент наклона, К	Точки измерения	Расстояние от точки до центра измерения, мм	Показание микроманометра, мм	Динамическое давление воздуха, Р_д, Па	Скорость воздуха, V, м/с	Расход воздуха, м³/с
Начальное, Н₀	Конечное, Н_к
	в	10, 40
	а	6, 00
	о	0, 00
	а´	6, 00
	в´	10, 40

Рукоятку 13 крана 9 (рис. 2.1) поставить в положение (+).

Установить пневмометрическую трубку 6 так, чтобы конец указателя 15 совпал с точкой (в) планшета (см. рис. 2.1), снять показание с микроманометра (Н_к) и записать в табл. 3.1 в графу точки (в). Показание необходимо снимать при прекращении колебаний жидкости в наклонной трубке 8. Затем передвинуть пневмометрическую трубку 6 до совпадения конца указателя 15 с точкой (а) планшета, снять показание микроманометра (Н_к) и записать в табл. 3.1 (графа точки а). Для остальных точек (о, а, в´ ) измерения динамического давления производятся аналогичным способом.

2. При исследовании зависимости производительности вентилятора от числа оборотов рабочего колеса подготовить табл. 3.2 и записать позицию переключателя П₀, заданную параметром Б.

S S

Переключателем П₁ (табл. 3.2) измеряется скорость вращения рабочего колеса.

Таблица 3.2 – Зависимость производительности вентилятора от числа оборотов рабочего колеса при П₀ = ….

№ п.п	Задано	Измерить
Позиция переключателя П₁	Число оборотов рабочего колеса вентилятора, N, об/мин	Производительность вентилятора, L₀, м³/с
	П₁ – 1
	П₁ – 2
	П₁ – 3
	П₁ – 4
	П₁ – 5
	П₁ – 6
	П₁ – 7

Привести стенд в исходное положение: переключатель П₀ поставить в заданное положение (параметр Б); переключатель П₇ в позицию 3; все другие переключатели поставить в позицию 1.

Нажать на кнопку К₁, снять показания приборов 12 ( N, об/мин), 10 (L, м³/с) и результаты записать в табл. 3.2 для позиции П₁ – 1. Затем переключатель П₁ поставить в позицию 2, нажать на кнопку К1, снять показания приборов 12, 10 и результаты записать в табл. 3.2. Для остальных позиций переключателя П1 измерения произвести по указанной выше методике.

3. Для исследования зависимости производительности вентилятора от диаметра рабочего колеса подготовить табл. 3.3 и записать позицию переключателя П0, заданную параметром Б.

Переключателем П5 (табл. 3.3) изменяется диаметр рабочего колеса вентилятора.

Таблица 3.3 – Зависимость производительности вентилятора от диаметра рабочего колеса при П₀ = ….

№ п.п	Задано	Измерить
Позиция переключателя П₅	Диаметр рабочего колеса, Д, м	Производительность вентилятора, L₀, м³/с
	П₅ – 1	0, 60
	П₅ – 2	0, 55
	П₅ – 3	0, 50
	П₅ – 4	0, 45
	П₅ – 5	0, 40
	П₅ – 6	0, 30

Привести стенд в исходное положение: переключатель П₀ поставить в заданное положение (параметр Б); переключатель П₁ – в позицию 7; переключатель П₇ – в позицию 3; все остальные переключатели поставить в позицию 1. Нажать на кнопку К₅, снять показания прибора 10 и результат записать в табл. 3.3 в первую строку.

Затем П₅ поставить в положение 2, нажать на кнопку К₅, снять показания прибора 10 и результат записать во вторую строку табл. 3.3. Для остальных позиций переключателя П₅ измерения произвести аналогичным способом.

4. Для исследования зависимости производительности вентилятора от диаметра воздуховода подготовить табл. 3.4 и записать позицию переключателя П₀, заданную параметром Б.

Переключателем П₂ (табл. 3.4) изменяется диаметр воздуховода.

Таблица 3.4 – Зависимость производительности вентилятора от диаметра воздуховода при П₀ = ….

№ п.п	Задано	Измерить
Позиция переключателя П₂	Диаметр воздуховода, d, мм	Производительность вентилятора, L₀, м³/с
	П₂ – 1
	П₂ – 2
	П₂ – 3
	П₂ – 4
	П₂ – 5
	П₂ – 6

Привести стенд в исходное положение: П₀ поставить в позицию заданную параметром. Б; П₁ – в позицию 7; П₇ – в позицию 3; все остальные переключатели – в позицию 1.

Нажать на кнопку К₂, снять показания прибора 10 и результат записать в табл. 3.4 под порядковым номером 1. Затем П₂ поставить а позицию 2, нажать на кнопку К₂, снять показания прибора 10 и результаты записать в табл. 3.4 под порядковым номером два. Для остальных позиций переключателя П₂ измерения произвести по указанной выше методике.

5. Для исследования зависимости производительности вентилятора от длины воздуховода подготовить табл. 3.5 и записать позицию переключателя П₀, заданную параметра Б.

Переключателем П₃ (табл. 3.5) изменяется длина воздуховода.

Таблица 3.5 – Зависимость производительности вентилятора от длины воздуховода при П₀ = ….

№ п.п	Задано	Измерить
Позиция переключателя П₃	Длина воздуховода, l, м	Производительность вентилятора, L₀, м³/с
	П₃ – 1
	П₃ – 2
	П₃ – 3
	П₃ – 4
	П₃ – 5
	П₃ – 6

Нажать на кнопку К₃, снять показания прибора 10 и результаты записать в табл. 3.5 в строку порядкового номера один. Затем П₃ поставить в позицию 2, нажать на кнопку К₃, снять показание прибора 10 и результат записать в табл. 3.5 в строку порядкового номера два. Для остальных позиций переключателя П₃ измерения произвести аналогичным способом.

6. При исследовании зависимости производительности вентилятора от коэффициента аэродинамического сопротивления воздуховода (шероховатости стенок) подготовить табл. 3.6 и записать позицию переключателя П₀, заданную параметром Б.

Переключателем П₄ (табл.3.6) изменяется коэффициент аэродинамического сопротивления воздуховода.

Таблица 3.6 – Зависимость производительности вентилятора от коэффициента аэродинамического сопротивления воздуховода при П₀ = ….

№ п.п	Задано	Измерить
Позиция переключателя П₄	Коэффициент аэродинамического сопротивления воздуховода α , кг/м³	Производительность вентилятора, L₀, м³/с
	П₄ – 1	0, 0006
	П₄ – 2	0, 0009
	П₄ – 3	0, 0012
	П₄ – 4	0, 0015
	П₄ – 5	0, 0018
	П₄ – 6	0, 0021

Привести стенд в исходное положение: П₀ поставить в позицию, заданную параметром Б; П₁ – в позицию 7; П₇ – в позицию 3; все остальные переключатели – в позицию 1.

Нажать на кнопку К₄, снять показания прибора 10 и результат записать в табл. 3.6 в строку порядкового номера один. Затем П₄ поставить в позицию 2, нажать на кнопку К₄ снять показание прибора 10 и результат записать в табл. 3.6 в строку порядкового номера два. Для остальных позиций переключателя П₄ измерения произвести аналогичным способом.

7. Для исследования зависимости распределения воздуха в параллельных воздуховодах от аэродинамического сопротивления первого участка, а также его влияния на производительность вентилятора подготовить табл. 3.7 и записать позицию переключателя П₀, заданную параметром Б.

Переключателем П₆ (табл. 3.7) изменяется аэродинамическое сопротивление воздуховода 4 (рис. 2.2).

Таблица 3.7 – Зависимость распределения воздуха в параллельных воздуховодах от аэродинамического сопротивления одного из них при П₀ = ….

№ п.п	Задано	Измерить
Позиция переключателя П₆	Аэродинамическое сопротивление воздуховода № 4, R₁	Расход воздуха в воздуховодах, м³/с
L₁	L₂	L₀
	П₆ – 1	R₁ = R₂
	П₆ – 2	R₁ = 2, 3 R₂
	П₆ – 3	R₁ = 4, 7 R₂
	П₆ – 4	R₁ = 10, 0 R₂
	П₆ – 5	R₁ = 16, 6 R₂
	П₆ – 6	R₁ = 36, 1 R₂

Привести стенд в исходное положение: П₀ поставить в позицию, заданную параметром Б; П₁ – в позицию 7; все остальные переключатели – в позицию 1.

Поставить П₇ в позицию 1, нажать на кнопку К₁, снять показания прибора 10 и результат записать в табл. 3.7 в отроку порядкового номера один воздуховода № 4 (L₁). Поставить, П₇ в позицию 2, нажать на кнопку К₁, снять показания прибора 10 и результат записать в табл. 3.7 в первую строку воздуховода № 3 (L₂). Поставить П₇ в позицию 3, нажать на К₁, снять показания прибора и записать в первую строку табл. 3.7 воздуховода №5 (L₀).

Затем переключатель П₆ поставить в позицию 2, а П₇ – в позицию 1 и снова, как указано выше, произвести измерения объемного расхода воздуха в воздуховодах № 4; 3 и 5.

Для остальных позиций переключателя П₆ измерения произвести по указанной выше методике.

⇐ Предыдущая 12