Описание экспериментальной установки

Установка (рисунок 27) состоит из центробежного вентилятора 1, рабочее колесо которого приводится во вращение непосредственно от электродвигателя 2. К вентилятору присоединены всасывающий 11 и нагнетательный 3 трубопроводы одинакового диаметра (d=0,15 м). Во всасывающем трубопроводе на его оси установлены трубки Пито 14 и пьезометр 13, в напорном – трубка Пито 4. Для спряжения (выравнивания профиля скоростей) потока воздуха перед трубками установлены решётки 12. В конце напорного трубопровода 3 смонтирован шибер 5, позволяющий менять в нём диафрагмы (перегородки с различными отверстиями в центре). На щит управления 6 выведена пусковая кнопка электродвигателя 7, установлены счётчик электроэнергии 9 и дифференциальные (разностные) U – образные манометры 8 и 10. Дифференциальный манометр 8 подключён к трубкам Пито 4 и 14, установленным в напорном 3 и всасывающем 11 трубопроводах. Он измеряет разность удельных механических энергий воздуха на выходе из вентилятора и на входе в него, т. е. полный напор H, развиваемый вентилятором. Дифференциальный манометр 10 подключён к трубке Пито 14 и пьезометру 13, установленным во всасывающем трубопроводе 11. Он измеряет величину скоростного напора на оси всасывающего трубопровода

(5.4)

где - локальная (максимальная) скорость движения воздуха на оси всасывающего трубопровода, м/с; - ускорение силы тяжести, м/с².

Дифференциальные манометры 8 и 10 заполнены водой с плотностью ρ=1000 кг/м³. Плотность воздуха ρ_в=1,22 кг/м³.

Рисунок 27 – Схема экспериментальной установки

Методика проведения работы

Отобрать 5 – 7 диафрагм с различными диаметрами отверстий и пронумеровать их мелом в порядке возрастания диаметра. Установить в шибер 5 диафрагму с меньшим отверстием. Включить вентилятор, нажав пусковую кнопку 7. Снять показания (через 5- 7 с после пуска) дифференциальных манометров 8 – H и 10 – h. С помощью секундомера измерить время заданного преподавателем числа оборотов диска счётчика, используя красную риску на диске. Не выключая вентилятора, «на ходу», заменить диафрагму в шибере 5. Вновь снять все показания приборов.

Результаты измерений для всех диафрагм занести в таблицу 12.

Таблица 12
Номер диафрагмы (опыта)	Н, м вод. ст.	h, м вод. ст.	n, оборотов диска эл. счётчика	τ, с	с-1

В таблице 12 ν – частота вращения диска счётчика.

Обработка результатов эксперимента

Пересчитать измеренные значения полного напора Н и скоростного напора h из м. вод. ст. в м. ст. воздуха (перекачиваемой среды) по формуле

(5.5)

где ρ=1000 кг/м³ – плотность воды в дифманометрах 8 и 10; ρ_в=1,22 кг/м³ – плотность воздуха при нормальных атмосферных условиях.

Определить среднюю скорость движения воздуха во всасывающем трубопроводе по формуле

(5.6)

где 0,9 – коэффициент соотношения средней и максимальной скоростей при турбулентном режиме движения, имеющем место в трубопроводе (Re>4000).

Рассчитать подачу вентилятора, м³/с по уравнению расхода

(5.7)

где - площадь сечения всасывающего трубопровода, м²; d=0,15 м – диаметр всасывающего трубопровода.

Рассчитать полезную мощность вентилятора, кВт по формуле

(5.8)

где ρ_в=1,22 кг/м³ – плотность воздуха; - ускорение силы тяжести, м/с²; Q – подача вентилятора, м³/с; - полный напор в м. возд.ст., развиваемый вентилятором.

Используя данные эксперимента, определить потребляемую вентилятором мощность кВт по формуле

(5.9)

где =0,95 – КПД электродвигателя; 3600 – число секунд в часе, с; 450 – число оборотов диска счётчика, соответствующее прошедшему через него 1 кВт·ч; ν – частота вращения диска счётчика, с^-1.

Коэффициент полезного действия вентилятора η, % найти по формуле

(5.10)

Выразить напор , развиваемый вентилятором, в Па

(5.11)

Результаты расчётов для всех опытов занести в таблицу 13

Таблица 13
Номер опыта	p, Па	, кВт	Q, м3/с	η, %

На листе миллиметровой бумаги формата А4 (210×294) по данным таблицы 13 построить аэродинамическую характеристику испытываемого центробежного вентилятора, подобную изображённой на рисунке 25. Нанесение на графики расчетных точек обязательно.