Обработка результатов опытов.

5.1. Определение производительности вентилятора.

Производительность вентилятора определяется по расходу воздуха в воздуховоде 4. Для измерения расхода на стенде используется нормальная расходомерная диафрагма. Вычисления начинают с определения для каждого режима перепада давления на диафрагме Δ Р и давления в воздуховоде Р _тр по формулам:

ΔР = g (h₄ – h₃) Па (12)

P_тр= В + g (h₁ – h₂) Па (13)

где: g - ускорение свободного падения, м/с²;

h - высота жидкости в трубках, мм вод. ст.

В - атмосферное давление, Па.

Модуль сжатия диафрагмы m определяется по формуле:

(14)

где: d – диаметр отверстия в диафрагме;

D₁ – диаметр воздуховода.

От модуля сжатия зависит исходный коэффициент расхода α_исх, который выбирается по таблице 1.

Исходный коэффициент расхода нормальных диафрагм

Таблица 1

m	0,25	0,30	0,35	0,40	0,45	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70
αисх	0,624	0,634	0,645	0,660	0,676	0,695	0,716	0,740	0,768	0,802

В исходный коэффициент расхода вносятся следующие поправки.

а₁ – поправка на число Рейнольдса Re_D, которое может быть вычислено по формуле:

(15)

Здесь ν – кинематическая вязкость воздуха, которая берётся в зависимости от температуры t из таблицы 2.

Таблица 2

t, °C
ν, м2/с	13,31·10-6	13,80·10-6	14,29·10-6	14,78·10-6	15,28·10-6	15,77·10-6	16,26·10-6

Поправка а₁ может быть рассчитана только после определения скорости воздуха в трубе, поэтому её в первом приближении полагают а₁=1. После определения объёмного расхода Q вычисляют скорость воздуха в трубе c₁ по формуле:

м/с (16)

где F₁ – площадь сечения воздуховода (F = π(D₁)² /4), м².

Вычислив скорость и определив по формуле (15) число Рейнольдса, по графику (рис.4) находят значение коэффициента а₁.

 

 

Рис. 4. Поправка на число Рейнольдса а₁.

а₂ – поправка на шероховатость поверхности дроссельного устройства, которая находится по графику на рис. 5.

 

 

Рис. 5. Поправка на шероховатость а₂.

а₃ – поправка на остроту кромки дроссельной шайбы. В данной установке дроссельная шайба выполнена с острой кромкой и а₃=1.

Найденные поправки позволяют вычислить действительный коэффициент расхода нормальной расходомерной диафрагмы:

α = α_исх·α₁· α₂· α₃ (17)

Объёмный расход воздуха в воздуховоде в первом приближении рассчитывается по формуле:

м³/с (18)

здесь: F₀ – площадь проходного сечения диафрагмы (F₀ = πd²/4), м².

ρ – плотность воздуха, кг/м³.

Плотность воздуха в воздуховоде может быть вычислена из уравнения состояния идеального газа:

кг/м³ (19)

где: R – газовая постоянная, равная для воздуха 287 Дж/кг·К;

Т – абсолютная температура, К.

Вычисления выполняются в два этапа. Сначала, приняв а₁=1, рассчитывают в первом приближении расход воздуха Q΄;, скорость с₁΄; и число Re_D΄;. Последняя величина даёт возможность определить поправку а₁ и выполнить второе приближение в вычислении расхода:

Q = а₁·Q΄ (20)

Результаты расчёта заносятся в таблицу 3.

Таблица 3

№ режима	ΔР Па	Р Па	r кг/м3		Q΄ м3/с	с1΄ м/с	ReD΄	а1	Q м3/с

5.2. Определение полного давления вентилятора.

Полное давление вентилятора находится по формуле (8). При этом сумма давлений всасывания Р_в и нагнетания Р_н определяется по разности уровней жидкости в манометрических трубках 5 и 6:

Р_в + Р_н = g (h₅ – h₆) Па (21)

Скорость воздуха в нагнетательном патрубке вентилятора может быть найдена по выражению:

м/с (22)

где F₂ - площадь сечения нагнетательного патрубка вентилятора , м².

Отсюда полное давление вентилятора может быть определено по зависимости:

Па (23)

5.3. Определение мощности и к.п.д. установки.

Мощность, потребляемая вентиляционной установкой из сети, полезная мощность и коэффициент полезного действия определяются по формулам (9, 10, 11). Результаты расчёта заносятся в таблицу 4.

Таблица 4

№ режима	Q м3/с	с2 м/с	g(h5-h6)		P Па	N Вт	Nп Вт	η

 

Содержание отчета.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

§ краткие теоретические положения;

§ описание и схему установки;

§ протокол испытаний;

§ обработку результатов опыта;

§ графики зависимостей:

 

 

§ выводы.

 

Контрольные вопросы.

1. Каков принцип действия центробежного вентилятора?

2. Из каких составляющих складывается полное давление вентилятора?

3. Как определяется расход воздуха в лабораторной работе?

4. От чего зависит коэффициент расхода расходомерной диафрагмы a?