Determinarea caracteristicilor energetice ale unui ventilator centrifugal

Determinarea caracteristicilor energetice ale unui ventilator centrifugal.

1.1.Notiuni generale. Scopul lucrarii

In lucrarea de fata, in prima parte a ei, se urmareste trasarea curbelor energetice ale ventilatorului centrifugal, in vederea determinarii performantelor masinii si stabilirii punctului optim de functionare.

Caracteristicile energetice simple ale unui ventilator exprima dependentele intre presiunea totala p_t, presiunea statica p_s, presiunea dinamica p_d, puterea absorbita P_a si randamentul global in functie de debitul volumic Q, pentru o turatie n, si temperature t constante. Caracteristica universala a ventilatoarelor ofera cea mai completa imagine asupra intregului domeniu de functionare al acestuia si este obtinuta la diferite valori ale turatiei. Incercarile energetice ale ventilatoarelor sunt reglementate de STAS-uri. In cea de-a doua parte a lucrarii se analizeaza posibilitatea atenuarii vibratiilor plecand de la faptul ca ventilatorul centrifugal, alaturi de pompe si compresoare de asemeni centrifugale, este o masina cu mase in miscare. Datorita acestui fapt, ventilatorul dezvolta in timpul functionarii, pe baza unor excentritati, forte masice periodice care se transmit intr-un grad mai mare sau mai mic elementelor de baza ale constructiei. Reducerea vibratiilor de la masina la bancul de lucru se realizeaza prin asezarea postamentelor pe corpuri elastice (cauciuc, pluta expandata, arcuri elicoidale, etc.)

Caracteristicile principale ale acestor materiale elastice sunt indicate in tabelul de mai jos:

1.2.Instalatia si aparatura de lucru

Instalatia pentru incercarea ventilatorului centrifugal (fig.1.1) este in circuit deschis, adica aerul este aspirat din atmosfera la presiunea atmosferica si refulat tot in atmosfera, dupa transformarile energetice din instalatie; instalatia este alcatuita dintr-o conducta cu diametrul constant, in care curentul de aer are o presiune absoluta p_s.

Ventilatorul 1 este antrenat de electromotorul trifazat 2; agregatul ventilator-electromotor fiind racordat la extremitatea dreapta a unei conducte de diametru D prin confuserul 3. pe conducta s-a montat dispozitivul de strangulare 4 (diafragma), servind la masurarea debitului de aer.

Modificarea debitului si deci realizarea diferitelor regimuri de functionare, se realizeaza cu ajutorul clapei 5, montata la capatul stang al conductei si prevazuta cu un sistem de indicare 6, al deschiderii acesteia. Obtinerea parametrilor necesari trasarii curbelor caracteristice simple, necesita determinarea urmatoarelor marimi:

- debitul de aer cu diafragma 4 prin metoda strangularii; in acest sens prizele de presiune 8 si 9 montate, la D in amonte si D/2 in aval, sunt racordate la piezometrul cu apa 11, facilitand citirea directa a caderii de presiune Z₂ pe diafragma;

- presiunea statica a curentului de aer dezvoltat de ventilator, folosind piezometrul cu apa 10, racordat la priza de presiune 7;

- puterea electrica absorbita de electromotorul 2 se citeste direct de la trusa watmetrica TW;

- turatia agregatului se citeste de pe cadranul gradat al turometrului N cuplat direct la axul motorului de antrenare 2.

Pentru ridicarea caracteristicilor universale se prevede posibilitatea modificarii turatiei agregatului ventilator-motor, folosind autotransformatorul ATR.

1.3.Etape de lucru

Ordinea etapelor de lucru, indicata mai jos, este strict neccesara pentru buna desfasurare a lucrarii:

I. Operatii premergatoare:

- se citeste cu ajutorul unui termometru temperatura t (C), a mediului ambiant;

- se verifica daca instalatia este decuplata de la reteaua electrica;

- se realizeaza schema de conexiuni electrice din figura 1.2.;

- se verifica daca clapeta de refulare a instalatiei este inchisa;

- se verifica domeniul de masurare al wattmetrului, punctul de zero al wattmetrului si piezometrelor.

II. Determinarile propriu-zise:

- se cupleaza instalatia la reteaua electrica si se trece comutatorul K in pozitia I;

- se ridica tensiunea in instalatia de actionare a electromotorui, rotind discul autotransformatorului spre dreapta, in sensul sagetii din fig 1.2., pana la stabilirea inei turatii de functionare;

- dupa stabilirea regimului de functionare, se citesc instrumentele de masura si se trec datele in tabelul de date;

- se modifica in trepte pozitia clapei 5, astfel incat sa fie strabatut intregul domeniu de functionare al ventilatorului realizandu-se 7easuri in sensul de deschidere al clapetei;

- se mareste cu o treapta, doua si asa mai departe turatia electromotorului, pana la atingerea temsiunii maxime a autotransformatorului, prin rotirea spre dreapta a discului DA;

- se reiau pentru fiecare treapta masuratorile, la diferite regimuri de functionare, trecandu-se rezultatele in tabel;

- se opreste ventilatorul prin inchiderea clapetei de refulare si coborarea tensiunii de alimentare, prin rotirea spre stanga a discului DA, pana la valoarea minima;

- se trece comutatorul K in pozitia D si se decupleaza instalatia de la retea.

1.4.Relatii de calcul

Debitele fluidelor compresibile prin metoda stangularii se determina cu formula:

, (m³/s)

in care:

- este coeficientul de debit al diafragmei;

- este coeficientul de detenta, ;

unde:

- este raportul de destindere cu ariile sectiunilor transversale ale diafragmei, respectiv conductei, in m².

- densitatea aerului la temperatura tC in kg/m³;

- reprezinta caderea de presiune pe diafragma, exprimata in N/m² si data de relatia:

, (N/m²).

Presiune totala a ventilatorului se exprima, implicand ultimele relatii, sub forma:

, (mCA)

Puterea utila P_u aventilatorului se defineste ca puterea neta cedata curentului de aer vehiculat:

P_u = Q ∙ pt, (W)

Randamentul agregatului ventilator-electromotor, dat in procente va fi :

, (%)

in care:

P_a - este puterea preluata de arborele electromotorului de la autotransformator, determinata pe baza citirilor eattmetrului din TW si exprimata in W.

Relatia anterioara exprima randamentul agregatului ventilator-electromotor, care poate aproxima randamentul ventilatorului .

Un calcul riguros al acestui randament impune determinarea puterii la arborele ventilatorului cu relatia:

, (W)

Daca se cunoaste caracteristica de randament a electromotorului

data de furnizorul acestuia atunci:

In vederea atenuarii vibratiilor se tine seama de faptul ca izolarea masinilor consta in mentinerea unui raport acceptabil intre frecventa excitatoare f(n/60) si frecventa proprie f₀ a agregatului.

Conditia care trebuie satisfacuta este ca

Se stabileste o relatie de forma:

intre constanta elastica a materialului izolator, K si deformatia statica a mediului elastic Y_st, pe de o parte si pe de alta parte greuatatea G a agregatului.

Tabel de calcul: