Обработка результатов эксперимента. Министерство образования и науки РФ

Модуль 7

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Испытания центробежного вентилятора

Методические указания к лабораторной работе проекту по дисциплине «Нагнетатели и тепловые двигатели»

для студентов всех форм обучения направления

140100 - Теплоэнергетика и теплотехника профилей:

140104 - Промышленная теплоэнергетика

140106 - Энергообеспечение предприятий

Екатеринбург 2011

УДК 621.635

Составитель: А.С. Колпаков

Научный редактор проф., д-р техн. наук В.А. Мунц

Испытания центробежного вентилятора:Методические указания к виртуальной лабораторной работе по дисциплине «Нагнетатели и тепловые двигатели»

/А.С. Колпаков, Екатеринбург: УрФУ, 2011. 9 с.

Изложен порядок проведения испытаний центробежных вентиляторов и методика обработки результатов опытов виртуальной лабораторной работы.

Библиогр.: 5 назв. Рис. 5. Табл. 3.

Подготовлено кафедрой «Промышленная теплоэнергетика».

Ó Уральский федеральный университет, 2011

Цель работы:приобретение навыков экспериментального определения характеристик вентилятора при выполнении виртуальной лабораторной работы.

Теоретическая часть

Центробежный вентилятор (Рис. 1) – машина, предназначенная для перемещения газов в вентиляционном тракте. Центробежные вентиляторы делятся на вентиляторы низкого давления (Р <1 кПа), среднего давления (Р = 1÷3 кПа) и высокого давления (Р = 3÷12 кПа). Характеристики вентилятора служат для подбора вентиляторов при проектировании вентиляци­онных систем и определения параметров в рабочей точке – точке пересечения характеристики вентилятора с характеристикой сети (вентиляционного тракта).

Рис. 1. Схема вентилятора

1- рабочее колесо; 2 – улитка; 3 – всасывающий патрубок (конфузор);

4 – нагнетательный патрубок (диффузор)

Подбор вентиляторов осуществляют таким образом, чтобы в расчетном режиме КПД вентилятора η был близок к максимальному значению. Расчетный режим обычно соответствует максимальной подаче вентилятора при работе на данную сеть.

Рабочими характеристиками вентилятора называются графические зависимости H=f₁(Q), N=f₂(Q), η=f₃(Q), полученные при постоянном чис­ле оборотов рабочего колеса.

Объемная подача вентилятора Q [м³/с] определяется объемом воздуха, подаваемым вентилятором в единицу времени.

Напор H [м] пропорционален энергии, которая сообщается вен­тилятором перемещаемому воздуху.

Полезная мощность N_п [Вт],затрачиваемая вентилятором на перемещение воздуха и создание напора, равна:

N_п = ρ_вɡ Q H [Вт],

где ρ_в – плотность воздуха [кг/м^3]; ɡ - ускорение свободного падения [м/с²], Q – объемная подача вентилятора [м³/с], H – напор вентилятора [м].

Мощность на валу вентилятора N_в [Вт] равна:

N_в = N_п / η,

где η – КПД вентилятора.

Мощность электропривода определяется как:

N_{э л} = N_в / η_эл,

где η_эл – КПД электродвигателя.

Описание установки

Установка (рис. 2) состоит из центробежного вентилятора 1, смонти­рованного на одном валу с электродвигателем 2.

К вентилятору присоединены трубы: всасывающая 11 и нагнетательная 3 одинакового диаметра (d = 0,150 м.). В выходном отверстии нагнетательной трубы можно устанавливать диа­фрагмы 5 разного сечения, позволяющие изменять площадь выходного отвер­стия и, следовательно, изменять сопротивление нагнетательного трубопрово­да.

При испытании трубопровода замеряют объемную подачу, развиваемый напор и потребляемую мощность.

Объемную подачу и напор замеряют с помо­щью скоростной пневмометрической трубки Пито-Прандтля (рис. 3), мощ­ность - электросчетчиком 9.

Рис. 2.

1 – вентилятор; 2 – электродвигатель; 3 – нагнетательный трубопровод; 4 – трубка полного напора; 5 – диафрагма; 6 – щит управления; 7 – пусковая кнопка; 8 – дифманометр полного напора; 9 – счетчик электроэнергии; 10 – дифманометр скоростного напора; 11 – всасывающий трубопровод; 12 – распределенное сопротивление; 13 – трубка статического напора во всасывающем трубопроводе; 14 - трубка полного напора во всасывающем трубопроводе

На рис. 3 приведена схема скоростной (пневмометрической) трубки Пито - Прандтля.

Рис. 3. Трубка Пито-Прандтля

Включить вентилятор, нажав пусковую кнопку 7. На выходе из нагнета­тельного трубопровода или на входе во всасывающий трубопровод установить последовательно диафрагмы (рис. 2), которые, дросселируя поток воздуха, из­меняют режим работы установки.

Для каждого режима работы установки необходимо записать показания U- образных дифманометров, фиксирующих полный H и скоростной h напо­ры вентилятора.

С помощью секундомера определить частоту вращения диска электро­счетчика ν, с^-1.

Все измерения надо выполнять "на ходу", не выключая вентилятор при замене диафрагм. Все замеры необходимо провести не менее чем для семи режимов работы вентилятора (без диафрагмы и с последовательной установкой шести диафрагм).

Результаты работы занести в табл.1.

Таблица 1

Результаты опытов

№ диафрагмы	H [м в.ст.]	h [м в.ст.]	n, число оборотов диска	τ, с	ν = n /τ, с-1

Обработка результатов эксперимента

1. Объемную подачу вентилятора Q [м³/с], рассчитывают по формуле;

Q = wS,

где: w [м/с]- средняя скорость движения воздуха в трубопроводе:

формула

Здесь: ρ = 1000 [кг/м³] - плотность воды, заполняющей дифманометры; ρ₀ = 1.29 кг/м³ - плотность воздуха при нормальных условиях; h - скоростной напор [м вод. Ст.]; g- ускорение свободного падения [м/с²]; S- площадь сечения воздуховода [м²]. Диаметр воздуховода равен 0,15 м.

2. Мощность, затрачиваемую вентилятором, т.е. мощность электродвигателя, вычисляют по формуле:

, [м/с²]

где частота вращения диска электро­счетчика ν, с^-1 (450 оборотов счетчика соответствуют 1 кВтч); η_эл = 0,95– КПД электродвигателя.

3. Полезную мощность определяют из уравнения:

, [кВт]

где Q – объемная подача вентилятора [м³/с], H – напор вентилятора [м вод. ст.], ρ = 1000 [кг/м³] - плотность воды.

4. Коэффициент полезного действия вентиляторного агрегата η [%] находят по формуле:

, [%]

Результаты расчетов заносят в таблицу 2.

Таблица 2

Результаты расчетов

№ опыта	H [м в.ст.]	Nп [кВт]	Q [м3/с]	η [%]

По экспериментальным данным необходимо построить характеристики центробежного вентилятора. По оси абсцисс откладывают объемную подачу. По оси ординат - напор, полезную мощность и КПД. Графики строятся на миллиметровой бумаге с обязательным нанесением всех расчетных точек.