ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Определение зависимости между напором и объемной подачей для центробежного вентилятора при постоянной частоте вращения.

 

Определение зависимости между напором и объемной подачей для центробежного вентилятора при постоянной частоте вращения.

 

1.2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

 

Выбор вентилятора определяют его напорные характеристики, обычно получают экспериментально. Для машин одного типа, например центробежных, напорные характеристики имеют одинаковый вид как для вентиляторов, так и для насосов. Это объясняется тем, что рабочий процесс в вентиляторах почти тождественен процессу в насосах, так как газовые среды в вентиляторах ведут себя как несжимаемые.

Характеристики могут быть размерными, определяющими работу конкретной машины, и безразмерными, общими для целой серии геометрически подобных машин.

Формы характеристики вентиляторов зависят от отношения выходного и входного диаметров межлопастных каналов рабочего колеса , выходного угла лопасти и формы её профиля.

 

Рис. 1.1.

 

На рис. 1.1. показана так называемая стабильная характеристика. В этом случае напор непрерывно снижается во всем диапазоне подач, и каждому значению напора соответствует единственное значение подачи. Однако в последнем случае подача незначительно уменьшается с ростом развиваемого давления (жесткая характеристика). Для центробежных машин характерна существенная крутизна напорной характеристик. примером может служить углами и малой радиальной протяженностью лопастей (малое ). О неустойчивой работе вентилятора свидетельствует начальный участок характеристики: одному значению напора могут соответствовать два значения подачи. Это обстоятельство указывает на нежелательность применения вентиляторов, имеющих седлообразную форму характеристик.

 

 

1.3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

 

Центробежный вентилятор 1 (рис. 1.2) всасывает воздух из помещения лаборатории и подает его в напорный воздуховод 2 квадратного поперечного сечения. Для измерения температуры воздуха в трубопроводе установлен термометр 3, а для измерения скорости – пневмометрическая труба 4. Изменение объемной подачи осуществляется путем дросселирования потока на выходе воздуховода при помощи заслонки 5.

Рис. 1.2.

 

К пневмометрической трубке присоединены три жидкостных манометра 6…8 для измерения динамического, статического и полного напоров соответственно. В качестве рабочей жидкости в манометрах используется вода.

 

1.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Испытание вентилятора производится по той же методике, что и насоса (см. работу 1).

Перед пуском вентилятора замеряются: р_а – барометрическое давление, t – температура воздуха.

Опыты проводятся при пяти положениях заслонки. первый и последний режимы должны соответствовать крайним положениям заслонки, когда поперечное сечение напорного воздуховода полностью открыто и полностью закрыто. Для каждого режима в протокол испытаний (форма 1) записывают: Н – полный напор, h_c – статистический напор, h_д – динамический напор.

 

Форма 1

Номер опыта	ра, мм рт.ст.	t, °C	H, м	hc, м	hд, м

 

При построении характеристики значение напора Н определяются непосредственно в процессе измерений, значения подачи Q – расчетным путем:

 

, (1)

 

где b – сторона квадратного сечения напорного воздуховода, м;

- средняя скорость воздуха, м/с.

Измерение скорости потока воздуха пневмометрической трубкой сводится к определению динамического давления по измеренному динамическому напору

 

, (2)

 

где - плотность воды в манометре, кг/м³;

- плотность воздуха, кг/м³;

р_д – динамическое давление, Па.

В свою очередь динамическое давление связано со скоростью соотношением

 

, (3)

где - локальная скорость воздуха в месте установки пневмометрической трубки, м/с.

Приравнивая правые части уравнений (2) и (3) и считая, что, получим расчетное давление выражения для локальной скорости

 

. (4)

Плотность воды, находящейся в манометрах, можно считать неизменной, т.е. - const, а плотность воздуха определяется из соотношения

 

, (5)

где Т – абсолютная температура воздуха, К;

=1,293 кг/м³ – плотность воздуха при давлении, р₀=101,3 кПа и температуре Т₀=273 К.

При установке пневмометрической трубки в центре поперечного сечения воздуховода сравнение (13) дает значение максимальной скорости, которая связана со средней скоростью соотношением

 

(6)

где - коэффициент.

Для экспериментальной установки: b=0.2 м, =0,8, =998 кг/м³.

Результаты обработки опытных данных заносятся в протокол (форма 2). На основании результатов испытаний вентилятора строится его напорная характеристика, вид которой приведен на рис. 1.1.

 

Форма 2

Номер опыта	Т, К	, кг/м3	, м/с	, м/с	Q, м3/с	Н, м

 

1.5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

1. Название и цель работы.

2. Принципиальная схема установки (см. рис. 1.2) с указанием основных обозначений.

3. Протокол испытаний вентилятора (форма 1).

4. Подробные расчеты для одного опыта, которые последовательно выполняются по формулам (5), (4), (6) и (1).

5. Протокол обработки опытных данных (форма 2).

6. Напорная характеристика вентилятора (см. рис. 1.1).

7. Отличительные особенности характеристик центробежной и объемной машин.