PORSZÍVÓ AGGREGÁT HATÁSFOKKAGYLÓJÁNAK MÉRÉSE

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM Gépészmérnöki és Informatikai Kar Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Tanszéke PORSZÍVÓ AGGREGÁT HATÁSFOKKAGYLÓJÁNAK MÉRÉSE ZÁRÓDOLGOZAT Energetikai mérnök szak, gépészeti szakirány. Készítette: LACZKÓ BALÁZS Neptun kód: LD8B5X Miskolc Egyetemváros 2013

2 MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR ÁRAMLÁS- ÉS HŐTECHNIKAI GÉPEK TANSZÉKE 3515 Miskolc Egyetemváros Iktató szám: AH- -XXI-2013 BSCTERVEZÉSI FELADAT LACZKÓ BALÁZS V. éves energetikai mérnök szakos hallgató részére Neptun kód: LD8B5X A tervezés tárgyköre: A tervezési feladat címe: Légtechnikai mérések Porszívó aggregát hatásfokkagylójának mérése A FELADAT RÉSZLETEZÉSE: 1. Szakirodalmi források alapján ismertesse a radiális és axiális ventilátorok, fúvók működési elveit, alkalmazási területeit, legfontosabb jellemzőit! Ezek mellett részletesebben térjen ki a háztartási porszívókban alkalmazott ventilátor-motor aggregátok ismertetésére is! 2. Laboratóriumi mérések segítségével határozza meg egy porszívó aggregát pö jelleggörbéit ( Q, Pvill Q, Q különböző fordulatszámok esetén! 3. A méréseknél használja a Miskolci Egyetem Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Tanszékének laboratóriumában kialakított mérőberendezést! 4. A mérések eredményeit értékelje ki és azok alapján szerkessze meg az aggregát hatásfok-kagylóját! Tervezésvezető: Konzulens: Prof. Dr. Szabó Szilárd, tanszékvezető, ME-GÉIK Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Tanszéke Szaszák Norbert doktoranduszhallgató ME-GÉIK Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Tanszéke A tervezési feladat kiadásának időpontja: szeptember 27. A tervezési feladat beadási határideje: november 22. Miskolc, 20 év hó nap Ph Dr. Szabó Szilárd tanszékvezető egyetemi tanár 2

3 1. A záró gyakorlat helye: 2. Instruktor: 3. A záródolgozatmódosítása 1 : szükséges (módosítás külön lapon) nem szükséges dátum tervezésvezető 4. A tervezést ellenőriztem: dátum tervezésvezető 5. A záródolgozat beadható: i gen / nem 1 dátum tervezésvezetők konzulens 6. A záródolgozat és az alábbi mellékleteket tartalmazza: szövegoldalt, db rajz tervnyomtatvány egyéb melléklet (CD, stb.) 7. A záródolgozat bírálatra1 bocsátható nem bocsátható A bíráló neve: dátum 8. A záródolgozat osztályzata betűvel (és számmal): A bíráló javaslata: A tanszék javaslata: A ZVB döntése: Kelt: Miskolc, tanszékvezető Záróvizsga Bizottság elnöke 1 Megfelelőrészaláhúzandó 3

4 EREDETISÉGI NYILATKOZAT Alulírott (név) (neptun kód) a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy a című komplex feladatom/ szakdolgozatom/ diplomamunkám 2 saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályi szerint történt. Tudomásul veszem, hogy plágiumnak számit: szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén a szakdolgozat visszavonásra kerül. Miskolc, 20 év hó nap Hallgató 2 Megfelelő rész aláhúzandó 4

5 TARTALOMJEGYZÉK EREDETISÉGI NYILATKOZAT... 4 Összefoglalás... 6 Irodalomkutatás... 7 A levegő [1]... 7 Gázt szállító berendezések osztályozása [2]... 7 Ventilátorok [1]... 8 A ventilátorok fő üzemi jellemzői [3] Porszívó-aggregát Gázt szállító berendezések alkalmazási területei A mérési rendszer felépítése Az aggregát A méréshez felhasznált műszerek A mérés menete Fényképek a mérésről Mért és meghatározott eredmények Számolások a mért értékekkel Átszámolás kerek fordulatszám értékekre Következtetések és tapasztalatok Kagylódiagram Egyéb diagramok a térfogatáram függvényében Összegzés Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék Függelék F1 Mérés során kapott tényleges számadatok F2 Hőmérséklethez rendelt fajhő és sűrűség értékek F3 Kiszámolt eredmények ismertetése F4 Az átszámolt adatok ismertetése

6 ÖSSZEFOGLALÁS Szakdolgozatomat, melynek témája porszívó aggregát hatásfokkagylójának vizsgálata, irodalomkutatással kezdem. Bemutatom az alkalmazott munkaközeg tulajdonságait, majd a különböző gázt száltó berendezések általános ismertetésével folytatom, részletesen kibontva a ventilátort, mint gépet. Feltárom a különbséget az axiális és radiális gépek között, valamint rámutatok az alapvető különbségekre. Ezek után ismertetem a ventilátor fő üzemi jellemzőit, dimenziótalanított jellemzőit, valamint rövid ismertetést adok az aggregátról, mint fogalomról. Dolgozatom második részében ismertetem a mérés elrendezését, bemutatom a méréshez felhasznált berendezéseket, és eszközöket, valamint ismertetem a lemért értékeket. Az adatok ismertetése után a számítási résszel folytatom, ahol a hasonlósági örvényeket alapul véve az értékeket átszámolom állandó fordulatszámra, valamint áramlástani összefüggéseket felhasználva kiszámolom a tanulmányomhoz nélkülözhetetlen, de még hiányzó értékeket. Miután az át-, és kiszámolt értékeket is ismertettem, a hatáskagyló felvételével és megrajzolásával folytatom. Végezetül a mérési adatokból származtatható, további érdekes diagramok felvételével és értékelésével zárom munkám 6

7 IRODALOMKUTATÁS A levegő [1] Földünket kb. 800 [km] vastag levegőréteg veszi körül, a magasság függvényében változik a levegő összetétele is. A legtöbb légtechnikai berendezést a troposzféra alsó régegének összetételéhez és adottságaihoz tervezik. Ez a réteg a földfelszínhez legközelebbi és mintegy 11 km vastag. a tiszta levegő szennyeződésektől mentes, színtelen, szagtalan, fő alkotó elemei a nitrogén és az oxigén, valamint kisebb mennyiségekben tartalmaz még széndioxidot, hidrogént és nemesgázokat. A tiszta száraz levegő összetevőinek aránya az 1. es táblázatban található Alkotók Alkotók mennyisége megnevezés kémiai jele térfogatszázalék súlyszázalék Nitrogén N 2 78,03 75,47 Oxigén O 2 20,99 23,20 Argon Ar 0,933 1,28 Szén-dioxid CO 2 0,03 0,046 Hidrogén H 2 0,0005 0,00007 Neon Ne 0,0018 0,0012 Hélium He 0, ,00007 Kripton Kr 0,0001 0,0003 Xenon Xe 0, , táblázat Tiszta, száraz levegő összetétele [Dr. Menyhárt József, Légtechnikai Berendezések, 17. oldal 1. táblázat] Gázt szállító berendezések osztályozása [2] Ezek a gépek mechanikai munka árán nyomásváltozást képeznek két tér között. Egyik csoportosítási szempont, hogy a nyomásviszonyt vizsgáljuk meg, ami alatt a p sz szívóoldali nyomás és p ny nyomóoldali nyomás hányadosát értjük. Ha a nyomásviszony (p sz /p ny ) 1 és 1,1 között van, akkor ventilátorról beszélünk, ha ez a szám 1,1 és 3 között van akkor fúvóról, ha pedig 3 és a felett, akkor kompresszornak számít a berendezés. 7

8 Fúvók Ezeknél a gépeknél a nyomásnövekedés nem elhanyagolható a ventilátorokkal szemben, ezért méretezésüknél már figyelembe kell venni az állapotváltozást, itt még hűtés nem szükséges. Kompresszorok Itt már lényegesen nagyobb a nyomásviszony, mint a másik két berendezésnél, ezért állandó sűrűséget semmiképpen sem feltételezhetünk a méretezés során, továbbá itt már a gép hűtése is szükséges, hogy működőképes legyen. Ventilátorok [1] A ventilátor a levegő, vagy gáz szállítására szolgáló berendezés. Ezek a gépek a szokványos légtechnikai rendszereken olyan kis mértékben változtatják meg a levegő nyomását, hogy állandó sűrűségűnek tekinthető a szállított levegő. Két fő típust különböztetünk meg: radiális vagy centrifugális ventilátor axiális ventilátor Radiális ventilátor A nyomáskülönbség, és az anyagáramlás eléréséhez a centrifugális és a kinetikus energiát használja fel. Szerkezeti felépítését tekintve - mely az 1. ábrán látható -a radiális ventilátor két fő részből áll: járókerék (c) és csigaház (d). A levegő (gáz) tengely irányból érkezik a gép szívócsonkjára (a), ezt követően a járókerék felé elfordulva áramlik tovább, majd a csigaházba kerül. A diffúzorként is funkcionáló csigaházból a kifúvónyíláson (b) keresztül távozik a szállított közeg ábra radiális ventilátor szerkezeti felépítése [Menyhárt József; Légtechnikai berendezések]

9 A lapátkialakítást tekintve 3 különböző fajtája különíthető el a radiális ventilátoroknak: Előrehajló lapátozás: a lapát vége a járókerék külső kerületén sugáriránytól a forgás iránya felé tér el Hátrahajló lapátozás: a lapát vége a forgási iránnyal ellentétesen tér el Radiális lapátozás: ha a lapát érintője a külső kerületen sugárirányba esik A lapátok kialakítása hatást gyakorol a ventilátorok jellemzőire. Többek között a Δp ö össznyomás-növekedésre is. A legmagasabb Δp ö érték az előrehajló lapátozásnál jelentkezik (a), a legkisebb a hátrahajlónál (c). A radiális lapátozás ösznyomás-növekedésre gyakorolt hatásának mértéke a két érték között helyezkedik el (b). A különböző lapátfajtákhoz különböző sebességi háromszögek is tartoznak. Ezek a háromszögek fontos jellemzői a lapátozásnak. Segítségükkel meghatározató az energianövekmény, ami a ventilátoroknál a Δp ö -t jelenti. 2.ábra össznyomás-növekedés eltérő lapátozásoknál a térfogatáram függvényében [Dr. Menyhárt József; Légtechnikai berendezések] A belépési háromszög három vektorösszetevőből áll: U 1 [m/s] kerületi sebesség. W 1 [m/s] relatív sebesség. C 1 [m/s] abszolút sebesség. 9

10 A kilépési háromszög ugyanezt a három vektorösszetevőt tartalmazza: U 2 [ m/s] kerületi sebesség. Számítással meghatározható, a sugár: r [m] és a szögsebesség: ω [1/sec] szorzataként W 2 [m/s] relatív sebesség. Ennek irányát a lapátkialakítás szabja meg. A sebességvektor a kilépési pontba rajzolt lapátérintővel párhuzamos. C 2 [m/s] abszolút sebesség. Két részre osztható fel: C u, ami az energiaváltozással arányos és C m, ami pedig a szállított folyadék mennyiségével arányos és mindig sugár irányú. Továbbá a C 1 abszolút sebességet az előbbi két sebesség vektoriális összege adja meg. 3. ábra eltérő sebességi háromszögek különböző lapátkialakításoknál [Dr. Menyhárt József; Légtechnikai berendezések] A sebességi háromszögek változnak a sugár függvényében, de pontos ismeretük csak a be- és kilépési keresztmetszetnél számít. Ha változik a fordulatszám, vagy a hasonlósági feltételek mellett a járókerék átmérője, akkor a sebességi háromszögek alakjukat megtartva növekednek vagy zsugorodnak, viszont az eltérő lapátkialakításokhoz eltérő sebességi háromszögek taroznak, melyek a 3. ábrán láthatóak. Az első járókeréken az előrehajló, a másodikon a hátrahajló, valamint a harmadik keréken a radiális lapátozás látható. 10

11 Axiális ventilátor Az axiális ventilátor a nyomásnövekedés eléréséhez a kinetikus energiát használja fel. Fő részei a hengeres ház (d) és a járókerék (c). A járókeréken helyezkedik el a kúp alakú agy és a lapátozás. A levegő a ventilátor kúpos oldaláról érkezik a járókerék felé tengelyirányból (a), majd a járókeréken áthaladva ugyancsak tengelyirányban távozik a kilépő keresztmetszetnél (b). A sebességi háromszögeket a lapátok tengelyiránnyal bezárt szöge határozza meg. 4. ábra Axiális ventilátor szerkezeti felépítése [Dr. Menyhárt József; Légtechnikai berendezések] A ventilátorra érkező levegő C 1 abszolút sebessége tengely irányú, a W 1 relatív sebesség a lapátozás érintőjével párhuzamos, U 1 kerületi sebesség pedig az átmérő és szögsebesség szorzatából határozható meg. Ezeknek a vektoroknak az ismeretében a belépési sebességháromszög megrajzolható. A kilépési háromszög ugyancsak megszerkesztető, mivel U 1 =U 2, mert a lapátátmérő nem változik a kiés belépési keresztmetszet között, valamint C 2m =c 1, mivel a levegő axiális irányban hagyja el a járókereket. W 2 pedig megszerkeszthető, mert a járókerék kilépési pontjába rajzolt érintővel egyezik meg az iránya. A megszerkesztett sebességi háromszögek az 5. ábrán láthatóak. 11

12 5. ábra Axiális gép síkrácsai [Dr. Menyhárt József; Légtechnikai berendezések] Euler-turbinaegyenlet A ventilátor teljesítményértének meghatározásához az Euler-turbinaegyenletet és a sebességi háromszögekben lévő vektorokat is alapul vehetjük. Az áramló levegő sűrűségét állandónak tekinthetjük. P = Q ρ(c 2u u 2 c 1u u 1 ) (1.1) Ahol: Q [m 3 /s] c u [m/s] u [m/s] ρ [kg/m 3 ] térfogatáram abszolút sebességvektor összetevő kerületi sebesség sűrűség Axiális ventilátoroknál az (1)-es összefüggés egyszerűsödik, mivel a lapátok állandó átmérője miatt u 1 =u 2 P = Q ρ(c 2u c 1u ) (1.2) 12

13 Perdületmentes belépés, azaz c 1u =0 érték esetén még tovább egyszerűsödik az egyenlet: P = Q ρ c 2u u 2 (1.3) A ventilátorok fő üzemi jellemzői [3] Tömegáram: A szállított gáz tömegáramát a gáz sűrűsége és a térfogatáramának szorzata adja meg. A térfogatáramot mindig a szívócsonk állapotára számítjuk. Fajlagos energianövekmény m = Q 1 ρ (1.4) Ventilátorok esetén állandó sűrűséget veszünk alapul, így a következő összefüggés adódik: Y = e 2 e 1 = p 2 p 1 ρ + c 2 2 c g z 2 z 1 (1.5) ahol: Y[J/kg] e[j/kg] p[pa] c[m/s] g[m/s 2 ] z[m] fajlagos energianövekmény fajlagos mechanikai összenergia nyomás sebesség gravitációs gyorsulás geodetikus magasság (ventilátoroknál a Δz elhanyagolható) Ventilátoroknál fajlagos energianövekmény helyett célszerűbb nyomásnövekedés szempontjából átrendezni az egyenletet. Az össznyomásnövekedés (p ö ) két összetevőből áll, statikus és dinamikus nyomásnövekedésből. Az (1.5) összefüggést átrendezve a következő, pontra vonatkoztatott egyenletet kapjuk. 13

14 p ö = p st + p d = (p + ρ 2 c2 ) (1.6) Össznyomás-növekedés Az össznyomás növekedést a két pontbéli nyomásnövekedés különbözetéből kapjuk meg. Δp ö = p 2ö p 1ö = p 2 + ρ 2 c 2 2 p 1 + ρ 2 c 1 2 (1.7) Statikus nyomásnövekedés Az össznyomás-növekedés mellett értelmezhető a statikus nyomásnövekedés is, ami a két tér közötti tényleges nyomáskülönbséget adja meg. A ventilátor a tényleges különbségnél nagyobb energianövekedést képez, ami a kilépési veszteségek során elvész. ahol Δp st = Δp ö ρ 2 c 2 2 = p 2 p 1 + ρ 2 c 1 2 = p N p S (1.8) p N [Pa] p S [Pa] nyomóoldali nyomás szívóoldali nyomás Hasznos teljesítmény Az áramlástechnikai gépek hasznos teljesítménye arányos a szállított közeg sűrűségével, a térfogatárammal, a gravitációs gyorsulással, továbbá a manometrikus szállítómagassággal (P=ρ g Q H). Ventilátoroknál a ρgh szorzat egyenlő a ventilátor Δp ö nyomásváltozásával, így a összefüggés a következő képpen egyszerűsödik: P = Q p ö (1.9) Hatásfok Az összhatásfok a különböző hatásfokok szorzatából épül fel, melybe beletartozik a statikus, volometrikus, és mechanikai hatásfok. Ezeknek a hatásfokoknak az értékei nem érik el az egyet. Ventilátornál, csakúgy, mint a többi gépnél a hatásfok a hasznos és a mechanikai teljesítmény aránya. 14

15 η ö = P P vill = Q p ö P vill (1.10) Dimenzió nélküli jellemzők [1] A ventilátorra jellemző jelleggörbék nem szerkeszthetőek meg nagy számban a változók sokasága miatt, viszont ha a változókból csoportokat képezünk, akkor a gép jellemzőire gyakorolt hatásuk könnyen áttekinthetők, valamint nem rendelkeznek mértékegységgel: Nyomásszám: ahol: Ψ = 2Δp ö ρ u 2 2 (1.11) u 2 [m/s] Δp ö [Pa] ρ[kg/m 3 ] kerületi sebesség,mely a D átmérőhöz tartozik össznyomás növekedés sűrűség Mennyiségi szám: φ = 4Q D 2 2 π u 2 (1.12) ahol: Q[m 3 /s] D[m] u[m/s] térfogatáram járókerék átmérő kerületi sebesség Teljesítményszám: λ = P vill ρ 2 u 2 3 D 2 π 4 (1.13) 15

16 Porszívó-aggregát [4] Az aggregát szó az aggregare (összegyűjtés) szóból ered. Magának a fogalomnak a jelentése, hogy két, vagy annál több erő- és munkagép van egybeépítve. Méréseim során egy porszívó-aggregátot mérek, amely egy villanymotorból, valamint egy radiális ventilátorból épül fel. Hasonló aggregátok találhatóak a hétköznapi használatban lévő porszívókban is. Általánosan elmondható, hogy az ilyen jellegű aggregátokban úgynevezett univerzális motor található, valamint radiális járókerék, mely nagyobb nyomáskülönbséget tud létrehozni, mint az axiális ventilátor. Univerzális motorok [5] Az univerzális motorok soros kommutátorral rendelkeznek, valamint egyenárammal, és váltakozó árammal is megtáplálhatóak. Ezek a motorok igen elterjedtek, főként a háztartási, és barkács gépek alkalmazzák előszeretettel. Tulajdonságaik közé tartozik, hogy a teljesítményük W tartomány közé tartozik. Jellemző rájuk, hogy nem a leadott, hanem a felvett teljesítményt jelölik meg rajtuk az adattáblájában. Fordulatszámuk magas /min is lehet. Szerkezeti felépítésük az egyenáramú motorokéhoz hasonlít. A motor egy álló és egy forgó részből áll, mind a kettő lemezelt. A motor állórésze kiképzett pólusú, a gerjesztő tekercs a pólustörzsön helyezkedik el. A forgórész hornyaiban helyezkedik el a tekercselés, melynek kivezetése csatlakozik a kommutátorhoz. Az álló és forgó rész soros kapcsolatát két szénkefe biztosítja 16

17 6. ábra Porszívó aggregát járókereke; [ÁHT archívum] Járókerék A levegő a forgó járókerékre tengely irányból érkezik a belépő csonkon. A járókereket elhagyva az álló vezetőkerékre kerül, utána pedig a szintén álló visszavezető kerékre jut a szállított közeg, majd távozik a lapátrendszerből. A levegő áramlásának iránya a 6. ábrán látható, ahol a belépő keresztmetszetet a D 1 jelölés mutatja. A szívó hatást a járókerék generálja, amit a villanymotor hajt meg. A vezető és a visszavezető kerék segít a levegő irányát módosítani, így az aggregátból nem radiális, hanem axiális irányba, a motoron és a külső ház szellőzőnyílásain keresztül távozik a levegő. Gázt szállító berendezések alkalmazási területei [6] A ventilátorok főbb alkalmazási területei közé sorolható a levegő cseréje és elszívása, például ipari létesítményekben, ahol a korrozív gázok elszívását műanyag radiális ventilátorokkal oldják meg. Jelenlétük jellemző minden olyan helyen, ahol a levegő cseréje szükséges, de nem fontos nagy nyomásnövekedés létrehozása. Az axiális ventilátorok nagy légmennyiséget képesek megmozgatni, ezért szellőztetési célokra előszeretettel alkalmazzák azokat. A háztartási és 17

18 elektronikai gépekben is sok helyen megtalálhatóak a ventilátorok: többek között a porszívóban, az asztali ventilátorban, laptopban, számítógépben, stb. [7] A fúvók alkalmazási területe széles, mivel nagyobb nyomáskülönbséget tudnak létrehozni, mint a ventilátorok, viszont még nem szükséges a gépek hűtése. Méretük változó, akár hajók kirakodásához használt pneumatikus gépekben is alkalmazhatóak, melyek szállító kapacitása akár az 1000 t/h-t is elérheti. Továbbá a fúvók is megtalálhatóak a háztartási gépekben pl. nagynyomású gőztisztítókban, levélfújókban, stb. Kompresszorokat ott alkalmaznak, ahol nagyobb nyomáskülönbség létrehozása a cél, viszont ezeknek a gépeknek már a hűtése is szükséges. Gyakran alkalmazzák szerszámgépekben, pl. szögbelövő, vagy festékfújó, sűrűn megtalálhatóak gyárakban és ipari létesítményekben, szintén nagynyomású gépek alkotórészeként. Továbbá használják a hűtéstechnikában is, például a hűtőgépekben. 18

19 A MÉRÉSI RENDSZER FELÉPÍTÉSE Méréseimet a Miskolci Egyetem Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Tanszékének laboratóriumában kialakított mérőberendezésen végeztem, mely a C/2 épület Északi oldalának második hajójában található. Méréseim során egy porszívó aggregátot mértem 8 különböző fordulatszámon és 11 tolózárállás mellett (hat zárási és 5 nyitási pont). A legalacsonyabb felvett fordulatszám /min, majd kétezres lépcsőkkel haladva /min-ig végeztem méréseket, valamint a maximális fordulatszámon, ami /min körül alakult. Mértem a tartályba beáramló levegő sebességét, a légkör és a tartály nyomásának különbségét, a légköri nyomást, a fordulatszámot, a villamos teljesítményt, a feszültséget, valamint három különböző hőmérsékletet (belépő levegő-, tartály-, és kilépő levegő hőmérsékletét). A mérés elvi elrendezése a 7. ábrán látható. 7. ábra porszívó aggregát mérésének elvi elrendezése 19

20 A vizsgálatom tárgyát képező aggregátot a 7. ábrán a 4-es szám jelöli. A levegő az 1-es ponton át érkezik a tolózáron keresztül (2) a tartályba (3). Az aggregát onnan szívja be a levegőt, majd az a járókerék, vezetőkerék, és a visszavezető kerék lapátterein keresztülhaladva a motor álló- és forgórésze közötti téren át távozik a környezetbe. Az aggregát A gép típusszáma YDC01-3N. Ez egy Lengyelországból származó cég terméke, melynek Kecskeméten van az összeszerelő üzeme, ez a gyáregység küldött körülbelül 5 éve több típust is hasonló vizsgálatok elvégzése céljából. Az aggregátban található villanymotor névleges teljesítménye 1900 W, névleges feszültsége 230 V. A járókerék radiális, hátrahajló lapátozással rendelkezik. A levegő a járókerékbe érkezik a belépő csonkon át, majd a vezetőkeréken, onnan pedig a visszavezető keréken át áramlik, ez utóbbi kettő nem forgó alkatrész. A járókerék anyaga alumínium, a vezető-, és visszavezető kerék anyaga műanyag, a ház borítása pedig acél. A ventilátor geometriai adatai a 8. ábrán láthatóak. 8. ábra YDC01-3N típusú aggregát járókerekének geometriai adatai [ÁHT archívum] A járókerék felső nézete és a lapátok iránya, valamint jellemző szögei a 9. ábrán láthatóak. 20

21 9. ábra Ventilátor járókerekének felülnézete [ÁHT archívum] A méréshez felhasznált műszerek Fordulatszámmérés A fordulatszámmérést egy Esy-Viber nevű rezgést analizáló gép segítségével mértem. A motor oldalára mágnes segítségével rögzített fej érzékelte a rezgéseket és abból spektrumot hozott létre, majd meghatározta a fordulatszámot. 8 darab, különböző spektrum átlagából képez egy átlagfordulatszámot. Az első spektrumot 2 másodpercig méri, a többit 0,5 másodpercig. A műszer által vizsgált frekvenciatartomány 1,5 Hz és 3200 Hz között lett beállítva. A mérési hibák csökkentése érdekében a gép Hanning ablakozó függvényt használt. A 7. ábrán az n jelölésű mérőműszer jelöli ezt az eszközt. Nyomásmérés A tartály és a környezet közötti nyomáskülönbséget (7. ábra Δp ) egy differenciál nyomásmérő elem (PDCR ) segítségével mértem, mely egy Drucktípusú digitális nyomásmérő műszerhez volt csatlakoztatva. Ennek egyik ága (7. ábra p tartály ) a tartályba volt beépítve, a másik pedig a légköri nyomást mérte (7. 21

22 ábra p 0 ). A gép egy másik kivezetésén keresztül magát a légköri nyomást is mértem. Feszültségmérés Az aggregát fordulatszám-szabályozásának egyik lehetősége a feszültség állítása volt. Ehhez egy Hosson Voltage Regulator típusú toroidot használtam, amely a szabályozás mellett képes volt a feszültség kijelzésére is. A 7. ábrán az U jelű mérőműszer jelöli ezt a műszert. Hőmérsékletmérés Méréseim során három különböző helyen mértem a hőmérsékletet: vizsgáltam a beszívott levegő hőmérsékletét, a tartály belső hőmérsékletét, valamint a motornál átáramló levegő hőmérsékletét. A 7. ábrán a T jelű mérő jelöli magát a mérő műszert, a t be, t tartály és t ki mennyiségek pedig a megfelelő érzékelőket. Maga a műszer egy YCT YC 747D típusú négycsatornás mérőberendezés. Teljesítménymérés A teljesítménymérő műszeren keresztül tápláltam meg az aggregátot, így a felvett villamos teljesítményt mérni tudtam. A műszer típusa Voltcraft Plus EnergyLogger és a 7. ábrán a P vill jelű mérő jelöli a helyét. A műszer által mérhető effektív teljesítmény tartomány 1,5 és 3500 W között van, mérésem során a maximum teljesítmény nem haladta meg a 2100 W-ot. Levegő-sebességmérés A sebességmérő műszer érzékelője a rendszer beszívó csövében volt elhelyezve, melyek együtt egy szárnykerekes áramlásmérő szakaszt alkottak. A szondán egy kisméretű axiális járókerék helyezkedik el, így a műszer annak a forgási sebességéből határozza meg a beszívott levegő sebességét. A szonda jelzésű, maga a műszer egy Testo 445 típusú műszer volt. A 7. ábrán c nevű mérő jelöli a műszert. A mérés menete Az méréseket három különböző napon végeztem. Az első mérést án végeztem, ezen a napon csak az első fordulatszámon történő mérést volt alkalmam végigcsinálni, 11 mérést végeztem ekkor. A következő mérés alkalmával három fordulatszám-tartományt mértem le ugyancsak mérési 22

23 ponttal, ennek dátuma A harmadik, és egyben utolsó mérést, ahol is további 4 fordulatszám tartományt mértem le, sikerült megszereznem minden szükséges adatot, ennek ideje e volt. A mérést megelőzően konzulensem, Szaszák Norbert segített a mérés összeállításában, valamint megmutatta a műszerek kezelését. Az aggregát szabályozására két lehetőségem volt: az egyik a feszültség szabályozása, a másik pedig a szívócsonk fojtása. Sajnos közvetlen fordulatszám szabályozásra nem volt lehetőségem, ezért némiképp problémás volt az állandó fordulatszám tartása. A szívóoldalt 6 fokozatban fojtottam, teljes elzárásra nem került sor az egység túlmelegedésének megelőzése végett, majd további 5 pontban nyitottam a szelepet. Konzulensemmel felvettük először a legalacsonyabb feszültségtartományt, szinte teljesen zárt fojtásnál (itt a legalacsonyabb az adott fordulatszámhoz tartozó feszültség szint), ahol még a műszerek pontos értéket jeleztek. Megmértem ott a fordulatszámot, ez az érték 20000/min körül mozgott, így a mérés legalsó fordulatszám-értéke ez lett. Az aggregát feszültségét maximum 230 V-ig tekerhettem fel, utána a motort károsodás érhette volna, így a mérésem felső határát ez szabta meg. Nyitott gömbzár mellett ezen a feszültségen a maximum fordulatszám volt. Így a két véglet közötti tartományt 6 részre osztottam, és 2000/min lépcsővel haladtam. Mint említettem az aggregát villamos motorja nem tartotta az állandó fordulatszámot, így miközben fojtottam a szívó oldalt, a fordulatszám feljebb emelkedett a csökkenő terhetőnyomaték miatt; így ahhoz, hogy állandó szinten tartsam azt, csökkentenem kellett a feszültséget. Összefüggést nem sikerült találnom a fordulatszám és a feszültség változtatása között. Megfigyelésem szerint az első három, szinte nyitott fojtószelepállásnál állandó feszültségszint mellett a fordulatszám csak kis mértékben emelkedett, az ezt követő fojtási szakaszokban viszont exponenciálisan megnőtt a fordulatszám. Méréseim során az adott fordulatszám-tartományhoz tartozó értékeket csak akkor rögzítettem, ha ±500/min határon belül volt a fordulatszám változása. A kagylódiagram megszerkesztéséhez ezeket az adatokat a hasonlósági törvényeket felhasználva átszámoltam kerek és pontos értékekre. 23

24 Fényképek a mérésről A 10. és 11. ábra a mérésem tárgyát, magát a porszívó aggregátot mutatja eltérő szögekből. A 10. ábrán látható egy kisebb rész a motor tekercseléséből, valamint a nyílás a gépházon, ahol a levegő távozik a ventilátorból. 10. ábra porszívó aggregát 11. ábra porszívó aggregát A 11. ábrán látható az alumínium járókerék, valamint alatta a műanyag visszavezető kerék, ami segít a levegő irányát változtatni. 24

25 12. ábra Fénykép a mérőrendszerről A 12. ábrán a rendszer látható, amivel a méréseimet elvégeztem. Az 1-es pont jelöli a beáramló levegő sebességének mérésére szolgáló szondát, valamint itt látható a mérőszakasz is. A 2. pont a fojtószelep. A 3-as jelzés a teljesítménymérő berendezést jelöli, a 4-es maga a tartály. Az 5. pontban látható, hol van bevezetve a tartályba a nyomásmérő érzékelője. A toroidot a 6-os szám jelöli, a 7. pedig a nyomásmérő berendezés. A 8-as szám jelöli a négycsatornás hőmérsékletmérő műszert. A 9. jelzés a frekvencia-analizáló műszer, amivel a fordulatszámot mértem. A beáramló levegő sebességét jelző műszert a 10-es pont jelöli. Maga a porszívó aggregát a tartály felett elhelyezett piros védőburkolat mögött található 25

26 MÉRT ÉS MEGHATÁROZOTT EREDMÉNYEK Az alábbi részben bemutatom a számolásokhoz felhasznált összefüggéseket, melyek a kagylódiagram megszerkesztéséhez nélkülözhetetlenek valamint részletezem a hőteljesítmény számításának menetét is. Az méréssel meghatározott eredmények az F1 függelékben a 3., 4., és 5. táblázatban találhatóak. Számolások a mért értékekkel Térfogatáram A térfogatáram kiszámításához a Q = c k (3.1) összefüggést használtam, ahol: Q[m 3 /h] c[m/s] k[m 2 /3600] ismert volt. térfogatáram levegősebesség konstans, melynek értéke 5,605 (kalibrációs állandó) már A (3.1)-es összefüggés segítségével a térfogatáramot m 3 /h-ban kaptam meg, ezt átszámoltam m 3 /s-ba hogy további számításokhoz fel tudjam használni. Az F3 függelékben a 9., 10., 11. táblázatban az eltérő térfogatáramokat a Q h és Q sec elnevezésű oszlopok tartalmazzák. Hasznos teljesítmény A hasznos teljesítményt a térfogatáram és a Δp nyomáskülönbség szorzata adja: P = Q Δp (3.2) Ahol: P [W] Q[m 3 /s] Δp[Pa] hasznos teljesítmény térfogatáram nyomáskülönbség 26

27 Hatásfok Az η az F3 függelékben, a 9., 10. és a 11. táblázatban az összhatásfokot jelöli, ami magában tartalmazza a mechanikai, volumetrikus, és hidraulikus veszteségeket valamint a tárcsasúrlódási veszteséget is. Ezt az összhatásfokot a hasznos-, és villamos teljesítmény hányadosa adja százalékosan: Ahol: P η = 100% (3.3) P vill P[W] P vill [W] η[%] hasznos teljesítmény villamos teljesítmény összhatásfok Hőteljesítmény A motor hőteljesítményét úgy számoltam ki, hogy a beszívott és a kifúvott levegő esetén is kiszámoltam annak fajlagos hőenergiáját. Ezeknek az energiáknak a különbségét vettem más néven fajlagos energiakülönbség. Majd megszorozva ezt a különbséget a tömegárammal megkaptam a hőteljesítményt. A számoláshoz felhasznált összefüggés a következő: P hő = c p ρ Q ΔT (3.4) Ahol: P hő [W] c p [k/kgk] ρ[kg/m 3 ] Q[m3/s] T[ C] hőteljesítmény fajhő sűrűség térfogatáram hőmérséklet A fajhő és a sűrűség a hőmérséklet függvényében változik, ezért egy online kalkulátor segítségével [8] kikerestem 12 hőmérséklethez tartozó fajhő és sűrűség 27

28 Sűrűség [kg/m3] értéket (2. táblázat), majd két diagramot csináltam az adatokból, amik leírták a pontokra simuló görbe egyenletét (1. és 2. diagram). Ezt a két egyenletet felhasználva kiszámoltam minden hőmérséklethez tartozó sűrűség és fajhő értéket. Ezek az értékek az F2 függelékben találhatóak a 6., 7., és 8. táblázatban. Hőmérséklet Fajhő Sűrűség [ C] [kj/kgk] [kg/m 3 ] 20 1,0068 1, ,0070 1, ,0072 1, ,0074 1, ,0076 1, ,0078 1, ,0080 1, ,0084 1, ,0088 1, ,0092 1, ,0096 1, , táblázat Hőmérsékhez rendelt Fajhő és Sűrűség értékek 1.2 Levegő sűrűségének változása a hőmérséklet függvényében y = 9E-06x x Hőmérséklet [ C] 1. Diagram Levegő sűrűségének változása a hőmérséklet függvényében 28

29 Fajfő [kj/kgk] Levegő fajhőjénk változása a hőmérséklet függvényében y = 6E-07x 2-2E-06x Hőmérséklet [ C] 2. Diagram Levegő fajhőjének változása a hőmérséklet függvényében Az F3 függelék 9., 10., és 11. táblázatban a P hő oszlopban szerepelnek az e hőbe és e hőki különbségéből képzett értékek, vagyis az a hőteljesítmény, amit az aggregát ténylegesen a levegő fűtésére használt fel. Átszámolás kerek fordulatszám értékekre A hatásfokkagyló megrajzolásához állandó fordulatszám szükséges, ami a mérés során nem volt teljes mértékben kivitelezhető, viszont az értékek ±10%-on belül mozognak. Tehát a hasonlósági törvények segítségével átszámolhatóak a szükséges értékek kerek fordulatszámokra. Térfogatáram átszámítása A szállított térfogatáram az (1.12) összefüggés alapján [1]: Q = φ D 2 2 π 4 u 2 (3.5) Ez az egyenlet felírható a gép egy másik fordulatszámára vagy egy kialakításában megegyező (geometriailag hasonló), eltérő méretű gépre is. A hasonlóságból adódóan a sebességi háromszögek szögei nem, csupán azok nagysága változik, így az egyenletben a D 2 és az u 2 kerületi sebesség változik csak a fent említett paraméterek megváltoztatása esetén. Továbbá a kerületi sebesség úgy is felírható, hogy: 29

30 u = D π n 60 (3.6) Így, ha a változókat felhasználva két pont között létrehozunk egy aránypárt, a következő összefüggést kapjuk: Q Q = D 2 D 2 3 n n (3.7) Mivel a méréseimben ugyanazon gépre akarok kerek fordulatszámhoz tartozó térfogatáramot átszámolni, a (3.7)-es összefüggésből a kerékátmérők hányadosa 1. Így még tovább egyszerűsítve az egyenletet az átszámolt térfogatáramot a következőképen kaptam meg: Q = Q mért n n m ért (3.8) Teljesítmény átszámítása A teljesítményszám (1.13) felhasználásával és átrendezésével a következőképp számolható a teljesítmény: P = λ ρ 2 u 2 3 D 2 2 π 4 (3.9) Az az egyenlet ugyancsak felírható ugyanazon gép másik fordulatszámára vagy egy geometriailag hasonló, de méretében eltérő gépre. A kerületi sebesség itt is átírható a (3.6). összefüggés szerint, így az egyenletben a változók a sűrűség, a D 2 járókerék átmérő és a fordulatszám lesznek. Az így létrehozott teljesítmény aránypár a következő: P P = ρ ρ D 2 D 2 5 n n 3 (3.10) 30

31 Mivel ugyanazon gépre számítottam át a teljesítményt, a D 2 hányadosa 1, valamint a sűrűséget is állandónak tekintettem, így a fordulatszámhoz rendelt átszámított teljesítményt a következőkép kaptam meg: P = P mért n 3 n m ért (3.11) Nyomás átszámítása A nyomásszámból az (1.11) összefüggés alapján a nyomás a következő módon számolható: p = Ψ ρ u (3.12) A fent említett okok miatt ez az egyenlet is felírható másik fordulatszámra, valamint itt az átmérő nem játszik szerepet. Így az egyenletben a változók az n fordulatszám ((3.6) miatt) és a sűrűség lesznek, aránypárt felállítva az eltérő fordulatszámokra a következő összefüggést kaptam: p p = ρ ρ n n 2 (3.13) Ha a sűrűséget állandónak tekintem, a kifejezést átrendezve következő formulát kaptam a nyomás átszámítására: p = p mért n 2 n m ért (3.14) Villamos teljesítmény átszámítása A motor villamos teljesítményének átszámolására nem volt lehetőségem, mivel nincs olyan hasonlósági törvény, amivel a meglévő adataimmal át tudnám számolni az értékeket egy kerek fordulatszámhoz, emiatt a kagylódiagram nem lesz teljesen pontos. Az adatokat akkor tudnám átszámolni, ha meglenne a motorhoz tartozó karakterisztika, ennek hiányában viszont nincs rá lehetőségem. 31

32 KÖVETKEZTETÉSEK ÉS TAPASZTALATOK Kagylódiagram A kagylódiagram szerkesztésének a menete a következő: A hatásfokkagyló megrajzolásához két diagram szükséges. Nyolc fordulatszám-tartományt mértem, a két diagramon mindegyikhez tartozik majd egy-egy görbe. A térfogatáram függvényében ábrázoltam az első diagramon az összes, állandó fordulatszámra átszámolt értékhez rendelt Δp nyomáskülönbség értéket. A második diagramon ábrázoltam ugyancsak a térfogatáram függvényében az összes fordulatszámhoz rendelt hatásfok értékeket. A második diagramon felvettem több különböző hatásfok-értéket. Ahol ezek az állandó hatásfokok elmetszik a fordulatszámhoz tartozó hatásfokgörbéket, ott létrejön egy metszéspont. A metszéspontokat felvetítettem az első diagramra, mindegyiket a megfelelő görbére. Az első diagramon összekötöttem az állandó hatásfokokat, így egy parabola sereget kaptam Végezetül meghatároztam az affin parabolát, úgy hogy a hatásfokgörbék maximumát vetítettem fel a megfelelő helyre. Ez az affin parabola meghatározza, hogy adott Δp nyomáskülönbséghez melyik a legideálisabb fordulatszám és térfogatáram ahhoz, hogy a lehető legnagyobb legyen a hatásfok 32

33 13. ábra Kagylódiagram A 13. ábra az átszámolt adatok alapján létrehozott kagylódiagramot mutatja. A piros pontok az ábrán a metszéspontokat jelölik. Az adatok alapján meghatározott diagram hasonlít az elméleti kagylódiagramra. 33

34 Feszültség [V] Egyéb diagramok a térfogatáram függvényében Az alábbiakban a méréseim során kapott adatokból képzett diagramok találhatóak, melyeket a térfogatáram függvényében ábrázoltam. Ezek az ábrák megmutatják, hogyan változtak a gép adott jellemzői a fojtás hatására, valamint a fordulatszám növelésére. Feszültség változása 250 Feszültség változás a térfogatáram függvényében /min 22000/min 24000/min 26000/min 28000/min 30000/min 32000/min 35000/min Térfogatáram [m 3 /h] 3. Diagram Feszültség változása a térfogatáram függvényében A 3. diagramon megfigyelhető hogy a térfogatáram növelésének hatására nő a motor feszültség igénye, hogy a fordulatszámot egy állandó értéken tudja tartani. Ez azzal magyarázható, hogy ha felvettem egy fordulatszám értéket viszont a szívóoldalt fojtottam azzal a fordulatszám emelkedett, ahhoz hogy a fordulatszám állandó maradjon, csökkentenem kellett a gép feszültségét. Minél jobban fojtottam a szívócsonkot annál drasztikusabban csökkent az igényelt feszültség mértéke. Magasabb fordulatszám tartományokban ez az érték akár a 40 V csökkenést is elérhette, mint a diagramon is megfigyelhető. 34

35 Teljesítmény[W] Teljesítmény változása Teljesítmény változása a térfogatáram függvényében /min 22000/min 24000/min 26000/min 28000/min 30000/min 32000/min 35000/min Térfogatára, [m 3 /h] 4. Diagram Teljesítmény változása a térfogatáram függvényében A 4. diagramon megfigyelhető, hogy az adott fordulatszámokhoz tartozó teljesítmények egy maximális értékig emelkednek, onnan pedig fokozatosan csökkennek. Ezzel a tendenciával a hatásfokgörbékhez hasonlítanak. Hőmérséklet változása Mint látható az 5. diagramon, a kiáramló levegő hőmérséklete annál magasabb minél kisebb a térfogatáram, vagyis minél jobban fojtva van a szívóoldal. Minél szélesebb a szívóoldal keresztmetszete, a hőmérséklet annál jobban közelít a légköri hőmérséklethez. Ezt a hőmérsékletváltozást a porszívó aggregát képzi. 35

36 Villamos teljesítmény [W] Kiáramló levegő hőmérséklete [ C] 80 Kiáramló levegő hőmérsékletének változása a térfogatáram függvényében Térfogatáram [m 3 /h] 20000/min 22000/min 24000/min 26000/min 28000/min 30000/min 32000/min 35000/min 5. Diagram Kiáramló levegő hőmérsékletének változtatása a térfogatáram függvényében Villamos teljesítmény 2500 Villamos teljesítmény változása a térfogatáram függvényében Térfogatáram [m 3 /h] 20000/min 22000/min 24000/min 26000/min 28000/min 30000/min 32000/min 35000/min 6. Diagram Villamos teljesítmény változása a térfogatáram függvényében Mint ahogy a 6. diagramon látható, a villamos teljesítmény a térfogatáram és a fordulatszám emelkedésével arányosan exponenciálisan nő. 36

37 ÖSSZEGZÉS Munkám során a fent leírt méréseket elvégeztem, ki-, és átszámoltam a munkámhoz nélkülözhetetlen adatokat és értékeket. A származtatott adatok alapján megrajzolt kagylódiagram pontossága annyiban tér el a valóságtól, hogy a P vill teljesítményt nem tudtam átszámolni a motor jelleggörbéjének hiányában. Maga a kagylódiagram az elméleti görbéhez hasonló mintát mutat, az állandó fordulatszámhoz rendelt parabolák jól meghatározhatóak. A parabolák irányát és a hatásfokmaximumokat figyelembe véve az affin parabolát is meg tudtam határozni. A lemért és kiszámolt adatok alapján további diagramokat is meg tudtam rajzolni, melyekről elmondható, hogy a várt eredményeket mutatják, hasonlítanak az elméleti görbékhez. 37

38 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Első sorban szeretném megköszönni Szaszák Norbertnek a rengeteg segítséget, és azt hogy ennyi időt áldozott rám. Nagyban hozzájárult, hogy dolgozatom elnyerje végleges formáját Továbbá köszönettel tartozom Farkas Andrásnak és a C/2es ÁHT műhelycsarnok dolgozóinak, hogy a méréseim lebonyolításában, és összeállításában segítettek. A dolgozatban dokumentált kutató munka a Miskolci Egyetem stratégiai kutatási területén működő Innovációs Gépészeti Tervezés és Technológiák Kiválósági Központ keretében valósult meg. 38

39 IRODALOMJEGYZÉK [1] Dr. Menyhárt József, Légtechnikai Berendezések, Tankönyvkiadó, Budapest 1990 [2] Pattantyús Géza; A gépek üzemtana; Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1983 [3] Dr. Szabó Szilárd; Erő- és munkagépek előadásvázlat; Miskolc-Egyetemváros 2010 [4] Wikipédia; aggregát; letöltés dátuma:2013.november 01 [5] Hobbyelektronika; fórum; letöltés dátuma november 25. [6] Fikesz-Plus kft; Műanyag ventilátor; letöltés dátuma: november 10. [7] Aerzen kft; Arzener forgódugattyús fúvók; letöltés dátuma: november 10. [8] Peace Software; levegő kalkulátor; letöltés dátuma November

40 FÜGGELÉK F1 Mérés során kapott tényleges számadatok Sorszám fordulatszám U P 0 Δp c P vill T körny T tartály T ki [1/min] [V] [Pa] [Pa] [m/s] [W] [ C] [ C] [ C] , ,5 19, ,1 22, , ,1 22,3 31, , ,2 22, , ,2 22,3 36, , ,7 22,2 42, , ,8 22,2 37, ,2 349,7 23,5 22,3 34, , ,1 22,4 32, , ,1 22,5 31, , ,2 22,4 31, , ,6 22,2 32, ,7 22,3 32, ,7 22,3 33, , ,6 22,2 34, ,5 22,4 37, , ,5 22,2 46, ,4 22,3 38, , ,6 22,4 35, ,4 33, ,9 22,5 33, , ,9 22,8 33, , ,8 22,7 34, , ,7 34, ,2 22,7 35, ,3 22, ,9 22,9 39, , ,7 22,9 49, , ,6 22,9 41, ,9 22,9 37, , , , , , ,2 3. táblázat Méréseredmények /min fordulatszám tartományban 40

41 Sorszám fordulatszám U P 0 ΔP c P vill T körny T tartály T ki [1/min] [V] [Pa] [Pa] [m/s] [W] [ C] [ C] [ C] , ,6 23,2 36, ,6 23,2 37, ,8 23, ,6 23,2 38, , ,6 23, ,5 23,2 42, , ,8 23,1 53, ,2 44, , ,2 23,3 40, , ,7 23,4 38, , ,6 23,4 37, , ,7 23,6 37, , ,5 22,8 37, ,7 22,7 38, , , , , ,2 45, , , , , ,2 23, ,5 23,5 43, ,1 23,5 40, , ,4 23,5 39, , ,5 39, , , , , , ,6 24,1 43, , , , , , ,3 23,7 61, , , ,1 24,3 46, ,7 24,1 44, ,9 24,2 42, ,3 43,1 4. táblázat Méréseredmények /min fordulatszám tartományban 41

42 Sorszám fordulatszám U P 0 ΔP c P vill T körny T tartály T ki [1/min] [V] [Pa] [Pa] [m/s] [W] [ C] [ C] [ C] ,5 45, ,3 24,6 45, , ,2 24,5 46, , ,8 24,4 48, ,1 24, , ,3 24, ,9 24, , ,4 24,7 48, ,4 24,7 46, , ,4 24, , ,3 25, , ,4 51, ,4 51, , ,3 53, , ,3 58, , , , ,8 25,3 61, ,3 25,5 55, ,4 25,6 52, ,3 25,6 51, , ,4 25,7 51,7 5. táblázat Méréseredmények /min fordulatszám tartományban 42

43 F2 Hőmérséklethez rendelt fajhő és sűrűség értékek Sorszám T körny T ki c pbe c pki ρ be ρ ki e hőbe e hőki [ C] [ C] [kj/kgk] [kj/kgk] [kg/m 3 ] [kg/m 3 ] [W] [W] ,1 1,0070 1,0072 1,172 1,138 0,89 1, ,0070 1,0072 1,172 1,138 0,83 1, ,5 1,0070 1,0072 1,172 1,136 0,78 1, ,0070 1,0073 1,171 1,129 0,65 0, ,1 1,0070 1,0074 1,171 1,116 0,49 0, ,5 1,0070 1,0077 1,174 1,089 0,24 0, ,4 1,0070 1,0075 1,173 1,111 0,39 0, ,7 1,0070 1,0074 1,170 1,122 0,57 0, ,2 1,0070 1,0073 1,172 1,133 0,74 1, ,4 1,0070 1,0072 1,172 1,136 0,81 1, ,2 1,0070 1,0072 1,171 1,137 0,87 1, ,4 1,0070 1,0073 1,170 1,132 0,97 1, ,6 1,0070 1,0073 1,169 1,131 0,96 1, ,3 1,0070 1,0073 1,169 1,128 0,87 1, ,5 1,0070 1,0073 1,170 1,123 0,68 0, ,3 1,0070 1,0075 1,170 1,111 0,52 0, ,2 1,0070 1,0079 1,170 1,073 0,24 0, ,5 1,0070 1,0075 1,171 1,106 0,43 0, ,1 1,0070 1,0074 1,170 1,120 0,64 0, ,5 1,0070 1,0073 1,168 1,127 0,84 1, ,4 1,0070 1,0073 1,168 1,128 0,96 1, ,1 1,0070 1,0073 1,168 1,129 0,99 1, ,4 1,0070 1,0073 1,169 1,123 1,05 1, ,9 1,0070 1,0074 1,168 1,121 1,05 1, ,6 1,0070 1,0074 1,167 1,118 0,97 1, ,0070 1,0074 1,167 1,112 0,76 1, ,6 1,0070 1,0076 1,168 1,101 0,57 0, ,2 1,0070 1,0081 1,169 1,060 0,28 0, ,2 1,0070 1,0076 1,170 1,094 0,45 0, ,8 1,0070 1,0075 1,168 1,109 0,70 1, ,3 1,0070 1,0074 1,166 1,115 0,94 1, ,3 1,0070 1,0074 1,166 1,120 1,03 1, ,2 1,0070 1,0074 1,167 1,120 1,07 1,48 2. táblázat Hőmérséklethez rendelt fajhő sűrűség és hőteljesítmény értékek 43

44 Sorszám T körny T ki c pbe c pki ρ be ρ ki e hőbe e hőki [ C] [ C] [kj/kgk] [kj/kgk] [kg/m 3 ] [kg/m 3 ] [W] [W] ,9 1,0070 1,0074 1,165 1,113 1,19 1, ,3 1,0070 1,0075 1,165 1,111 1,12 1, ,3 1,0070 1,0075 1,165 1,107 1,06 1, ,0070 1,0076 1,165 1,099 0,88 1, ,8 1,0070 1,0077 1,166 1,087 0,63 1, ,5 1,0070 1,0083 1,169 1,041 0,28 0, ,6 1,0070 1,0078 1,168 1,080 0,48 0, ,4 1,0070 1,0076 1,167 1,098 0,78 1, ,5 1,0070 1,0075 1,165 1,106 1,02 1, ,8 1,0070 1,0075 1,165 1,109 1,15 1, ,7 1,0070 1,0075 1,165 1,109 1,19 1, ,9 1,0070 1,0075 1,166 1,108 1,28 1, ,4 1,0070 1,0075 1,165 1,106 1,26 1, ,7 1,0070 1,0076 1,164 1,101 1,18 1, ,9 1,0070 1,0077 1,164 1,091 0,91 1, ,7 1,0070 1,0079 1,164 1,075 0,68 1, ,7 1,0070 1,0085 1,167 1,028 0,33 0, ,0070 1,0079 1,163 1,069 0,55 0, ,2 1,0070 1,0077 1,162 1,086 0,88 1, ,8 1,0070 1,0076 1,163 1,096 1,10 1, ,9 1,0070 1,0076 1,162 1,100 1,27 1, ,4 1,0070 1,0076 1,164 1,102 1,30 1, ,5 1,0070 1,0077 1,162 1,089 1,43 2, ,4 1,0070 1,0077 1,161 1,085 1,40 2, ,6 1,0070 1,0078 1,161 1,084 1,30 2, ,5 1,0070 1,0079 1,161 1,076 1,03 1, ,6 1,0070 1,0081 1,161 1,058 0,79 1, ,8 1,0070 1,0089 1,162 1,006 0,36 0, ,1 1,0071 1,0082 1,160 1,047 0,66 1, ,4 1,0071 1,0079 1,159 1,072 0,95 1, ,1 1,0070 1,0078 1,161 1,082 1,22 1, ,8 1,0071 1,0077 1,160 1,087 1,37 2, ,1 1,0071 1,0077 1,159 1,086 1,47 2,28 3. táblázat Hőmérséklethez rendelt fajhő sűrűség és hő teljesítmény értékek 44

45 Sorszám T körny T ki c pbe c pki ρ be ρ ki e hőbe e hőki [ C] [ C] [kj/kgk] [kj/kgk] [kg/m 3 ] [kg/m 3 ] [W] [W] ,1 1,0071 1,0078 1,159 1,077 1,51 2, ,4 1,0071 1,0078 1,158 1,076 1,48 2, ,6 1,0071 1,0079 1,159 1,071 1,37 2, ,8 1,0071 1,0080 1,156 1,062 1,10 1, ,0071 1,0082 1,159 1,048 0,81 1, ,0070 1,0090 1,162 1,001 0,44 0, ,0071 1,0084 1,160 1,035 0,66 1, ,5 1,0071 1,0080 1,158 1,063 1,05 1, ,6 1,0071 1,0079 1,158 1,071 1,34 2, ,0071 1,0079 1,158 1,074 1,45 2, ,0071 1,0079 1,158 1,074 1,53 2, ,0071 1,0082 1,154 1,052 1,78 3, ,4 1,0071 1,0082 1,155 1,050 1,69 2, ,8 1,0071 1,0082 1,155 1,049 1,57 2, ,4 1,0071 1,0083 1,155 1,042 1,20 2, ,6 1,0071 1,0086 1,155 1,020 0,86 1, ,4 1,0071 1,0099 1,158 0,952 0,45 1, ,9 1,0071 1,0089 1,156 1,005 0,73 1, ,2 1,0071 1,0084 1,154 1,034 1,14 2, ,2 1,0071 1,0082 1,153 1,047 1,54 2, ,8 1,0071 1,0082 1,154 1,049 1,68 2, ,7 1,0071 1,0082 1,153 1,049 1,76 3,03 4. táblázat Hőmérséklethez rendelt fajhő sűrűség és hő teljesítmény értékek 45

46 F3 Kiszámolt eredmények ismertetése Sorszám fordulatszám Q h Q sec P η P h [1/min] [m 3 /h] [m 3 /s] [W] [%] [W] ,72 0,033 8,76 2,04 0, ,43 0,030 18,89 4,91 0, ,59 0,028 47,70 12,42 0, ,77 0,024 98,35 27,55 0, ,47 0, ,92 34,54 0, ,51 0,009 68,08 29,22 0, ,53 0, ,60 34,88 0, ,00 0, ,67 30,22 0, ,10 0,027 61,53 16,81 0, ,63 0,030 24,58 6,50 0, ,80 0,032 8,16 2,07 0, ,01 0,035 14,48 2,73 0, ,33 0,034 30,39 5,73 0, ,12 0,031 74,25 14,22 0, ,57 0, ,14 28,03 0, ,27 0, ,15 36,35 0, ,39 0,009 81,29 28,42 0, ,06 0, ,94 36,24 0, ,41 0, ,30 32,44 0, ,51 0,030 80,77 16,72 0, ,33 0,034 37,27 7,17 0, ,13 0,035 14,08 2,68 0, ,54 0,037 17,28 2,70 0, ,42 0,037 39,03 5,93 0, ,33 0,034 92,05 14,45 0, ,30 0, ,76 28,17 0, ,88 0, ,09 36,04 0, ,88 0, ,51 29,83 0, ,86 0, ,62 36,08 0, ,69 0, ,07 32,21 0, ,72 0, ,28 16,87 0, ,94 0,036 44,73 7,01 0, ,54 0,037 17,34 2,66 0,42 5. táblázat Kiszámolt eredmények /min fordulatszám tartományban 46