КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Изучение характеристик центробежного вентилятора
Цель работы: определение полных индивидуальных характеристик центробежного вентилятора, изучение влияния на них числа оборотов двигателя. Общие сведения
Полной индивидуальной характеристикой нагнетателя называются графически выраженные зависимости развиваемого полного давления р (или напора Н), мощности N, коэффициента полезного действия (КПД) h от производительности Q при постоянной частоте вращения n рабочего колеса. Наиболее важной характеристикой является зависимость давления от производительности p = f (Q), которая называется основной характеристикой. Набор характеристик, построенных для различных частот вращения рабочего колеса называется универсальной характеристикой нагнетателя. Использование характеристик позволяет произвести подбор нагнетатели для работы в данной установке, определить режим его работы. Характеристики нагнетателей определяются экспериментально на стендах при постоянной частоте вращения рабочего колеса, а затем при помощи формул подобия строятся универсальные характеристики. Методика определения характеристик нагнетателя состоит в следующем. Нагнетатель подключается к трубопроводу с переменным гидравлическим сопротивлением, например, задвижкой. Затем, поддерживая постоянной частоту вращения колеса нагнетателя, производится определение давления, мощности, КПД и производительности при каждом фиксированном положения задвижки.
Характеристики нагнетателей
Подачей (производительностью) нагнетателя называется количество газообразной либо жидкой среды, подаваемой нагнетателем в единицу времени. В зависимости от способа определения количества среды различают объемную Q и массовую M подачи. При известных средней скорости с ср движения потока в напорном трубопроводе и площади поперечного сечения трубопровода F объемная производительность нагнетателя Q определяется выражением Q = с ср F.
Массовая производительность M связана с объемной производительностью выражением
M = r Q,
где r - плотность перекачиваемой среды. Единица измерения объемной производительности - м3/с, а массовой - кг/с. Величина производительности нагнетателя определяется его конструкцией, и зависит от числа оборотов рабочего колеса, характеристики сети, к которой подключен нагнетатель. Давление р нагнетателя представляет собой энергию, сообщенную единице объема перекачиваемой среды. Измеряется давление в Па (Н/м2) или Дж/м3. Напор Н нагнетателя – это энергия, переданная единице веса среды. Единица измерения напора – м. Давление р и напор Н связаны соотношением р = r gН. Полное давление р п, нагнетателя состоит из статического р ст и динамического р д давлений
р п = р ст + р д.
Динамическое давление можно определить из выражения
р д = r с ср2/2
Мощность нагнетателя. Полезной энергией нагнетателя называется энергия, полученная потоком среды от рабочих органов нагнетателя. Эта энергия равна разности энергий потока в выходном и входном патрубках нагнетателя. Полезной мощностью нагнетателя N п называется полезная энергия в единицу времени. Единицы измерения мощности - 1 Вт = 1 Дж/с. Полезная мощность нагнетателя может быть определена выражениями N п = рQ = r QgН = МgН. От вала двигателя к валу нагнетателя передается мощность на валу N в. Мощность, передаваемая нагнетателем потоку среды, меньше мощности, передаваемой двигателем валу нагнетателя, на величину объемных, механических и гидравлических потерь энергии в нагнетателе. Коэффициент полезного действия нагнетательного устройства. Эффективность использования энергии нагнетателем оценивается полным КПД нагнетателя h, который определяется как отношение полезной мощности к мощности на валу нагнетателя
h = N п / N в
В нагнетателях потери мощности подразделяются на механические, гидравлические и объемные. В соответствии с этим вводятся понятия механического hм, объемного hо и гидравлического hг коэффициентов полезного действия. Потери мощности D N на различные виды трения в рабочем органе нагнетателя являются механическими потерями. Механический КПД определяется выражением
hм = (N в - D N)/ N в.
Объемные потери мощности возникают в результате утечек среды через уплотнения в нагнетателе. Если обозначить объемы утечек в единицу времени через D Q, то при подаче нагнетателя Q объемный КПД
hо = Q /(Q + D Q).
Гидравлический КПД учитывает потери, возникающие вследствие наличия гидравлических сопротивлений в подводящем и отводящем трубопроводах, в рабочем колесе нагнетателя. Гидравлический КПД определяется выражением
hг = Н /(Н + D Н пот),
где D Н пот - потери напора. Полный КПД равен произведению гидравлического, механического и объемного КПД: h = hм hг hо.
Центробежный вентилятор
Схема центробежного вентилятора приведена на рис. 3.1. Воздух через входной коллектор 1 поступает на лопасти рабочего колеса. Рабочие лопасти 2, жестко скреплены с дисками, один из которых закреплен на валу, соединенным с валом приводного двигателя. Лопасти вращаются вокруг оси вала. Под действием центробежных сил воздух повышает свою энергию и выбрасывается в спиральную камеру, образованную корпусом 3, и далее вытесняется в напорный трубопровод 4. Характерная индивидуальная характеристика вентилятора приведена на рис. 3.2.
Экспериментальная установка
Экспериментальный стенд для исследования характеристик вентиляторов (рис. 3.3) включает в себя следующие элементы: центробежный 1 и осевой 2 вентиляторы, задвижки 3 и 4 на выходе каждого из вентиляторов, напорный трубопровод 5, дроссельное устройство (задвижка) 6. Измерение полного и динамического давлений в напорном трубопроводе осуществляется трубкой Пито-Прандтля 7 с краном 8 и микроманометром 9. Электрическая схема стенда приведена на рис. 3.4. Вентиляторы приводятся в движение электродвигателями переменного тока. Напряжение питания электродвигателей регулируется латрами 1 и 2. Потребляемая вентиляторами мощность измеряется ваттметром. Коммутация вентиляторов, а также подключение к ним ваттметра осуществляется группой переключателей В1 – В4. Частота вращения рабочего колеса вентилятора измеряется частотомером с помощью фотодатчика.
Рис. 3.3. Схема экспериментального стенда
Рис. 3.4. Электрическая схема лабораторной установки Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с устройством и принципом работы центробежного вентилятора. 2. Изучить экспериментальный стенд для определения характеристик центробежного вентилятора. 3. Полностью открыть задвижку на центробежном вентиляторе. Задвижку на осевом вентиляторе закрыть. 4. Подключить стенд к сети. 5. Определить начальное показание l 0 микроманометра. 6. Включить центробежный вентилятор включателем В1. Переключатели В3 – В4 установить в положение «Измерение мощности центробежного вентилятора». 7. Латром 1 установить число оборотов рабочего колеса вентилятора 4000 об/мин. При этом измерение частоты вращения производить частотомером. 8. Полностью закрыть задвижку на напорном трубопроводе (положение 1) – холостой ход вентилятора. 9. Ваттметром измерить потребляемую двигателем мощность N в. 10. Микроманометром определить полное l п (дел) и динамическое l дин (дел) давления в напорном трубопроводе. 11. Показания приборов записать в табл. 3.1. 12. При одном и том же числе оборотов вентилятора произвести серию измерений потребляемой мощности, полного и динамического давлений для каждого положения задвижки в соответствии с пп. 9 – 11. 13. Используя описанную методику, повторить опыты при числах оборотов вентилятора, указанных в табл. 3.1.
Обработка экспериментальных результатов
1. Определить динамическое и полное давления по формулам ;
, где rспирта= 809,5кг/м3 - плотность спирта в микроманометре; g – ускорение свободного падения; l - l 0 - разность показаний микроманометра, м; k = 0,2 - масштаб микроманометра. 2. Скорость движения потока воздуха на оси напорного трубопровода определяется по формуле
,
где r - плотность воздуха при 20 оС и j = 50 % (r = 1,2 кг/м3). 3. Определить среднюю скорость движения воздуха в трубопроводе
с ср = 0,8 с ос.
4. Подачу (производительность) вентилятора определить по формуле
Q = с ср F,
где F - площадь поперечного сечения напорного трубопровода. Диаметр трубопровода, используемого в установке, d = 0,053 м. 5. Определить полный коэффициент полезного действия вентилятора . 6. Все рассчитанные величины внести в табл. 3.1. 7. На основании результатов измерений и расчетных данных построить на индивидуальные характеристики центробежного вентилятора р п= f (Q), N в = f (Q), h = f (Q) для каждого числа оборотов двигателя вентилятора. 8. Проанализировать влияние частоты оборотов вентилятора на его индивидуальные характеристики.
Таблица 3.1
Лабораторная работа № 4
Дата добавления: 2014-10-15; Просмотров: 3721; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |