PORSZÍVÓ AGGREGÁT HATÁSFOKKAGYLÓJÁNAK MÉRÉSE

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

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: 2013. szeptember 27. A tervezési feladat beadási határideje: 2013. november 22. Miskolc, 20 év hó nap Ph Dr. Szabó Szilárd tanszékvezető egyetemi tanár 2

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

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

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]... 13 Porszívó-aggregát... 16 Gázt szállító berendezések alkalmazási területei... 17 A mérési rendszer felépítése... 19 Az aggregát... 20 A méréshez felhasznált műszerek... 21 A mérés menete... 22 Fényképek a mérésről... 24 Mért és meghatározott eredmények... 26 Számolások a mért értékekkel... 26 Átszámolás kerek fordulatszám értékekre... 29 Következtetések és tapasztalatok... 32 Kagylódiagram... 32 Egyéb diagramok a térfogatáram függvényében... 34 Összegzés... 37 Köszönetnyilvánítás... 38 Irodalomjegyzék... 39 Függelék... 40 F1 Mérés során kapott tényleges számadatok... 40 F2 Hőmérséklethez rendelt fajhő és sűrűség értékek... 43 F3 Kiszámolt eredmények ismertetése... 46 F4 Az átszámolt adatok ismertetése... 49 5

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

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 0,00015 0,00007 Kripton Kr 0,0001 0,0003 Xenon Xe 0,000009 0,00004 1. 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

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. 8 1. ábra radiális ventilátor szerkezeti felépítése [Menyhárt József; Légtechnikai berendezések]

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

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

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

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

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 1 2 2 + 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

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

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

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 1-2000W tartomány közé tartozik. Jellemző rájuk, hogy nem a leadott, hanem a felvett teljesítményt jelölik meg rajtuk az adattáblájában. Fordulatszámuk magas 3000-40000/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

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

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

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 20000 1/min, majd kétezres lépcsőkkel haladva 30000 1/min-ig végeztem méréseket, valamint a maximális fordulatszámon, ami 35000 1/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

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

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 2110-1668) 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

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 0628 0036 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 2013.10. 8-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 11-11 mérési 22

ponttal, ennek dátuma 2013.11. 8. A harmadik, és egyben utolsó mérést, ahol is további 4 fordulatszám tartományt mértem le, sikerült megszereznem minden szükséges adatot, ennek ideje 2013. 11. 12-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 35500 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

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

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

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

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

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 1,1894 25 1,0070 1,168 30 1,0072 1,15 35 1,0074 1,132 40 1,0076 1,114 45 1,0078 1,096 50 1,0080 1,078 55 1,0084 1,0624 60 1,0088 1,0468 65 1,0092 1,0312 70 1,0096 1,0156 75 1,0100 1 2. táblázat Hőmérsékhez rendelt Fajhő és Sűrűség értékek 1.2 Levegő sűrűségének változása a hőmérséklet függvényében y = 9E-06x 2-0.004x + 1.271 1.15 1.1 1.05 1 0.95 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Hőmérséklet [ C] 1. Diagram Levegő sűrűségének változása a hőmérséklet függvényében 28

Fajfő [kj/kgk] 1.0110 1.0100 1.0090 1.0080 1.0070 1.0060 Levegő fajhőjénk változása a hőmérséklet függvényében y = 6E-07x 2-2E-06x + 1.006 0 10 20 30 40 50 60 70 80 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

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

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 2 2 2 (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

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

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

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 230 210 190 170 150 130 110 90 70 20000/min 22000/min 24000/min 26000/min 28000/min 30000/min 32000/min 35000/min 50 0 50 100 150 200 250 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

Teljesítmény[W] Teljesítmény változása 500 450 Teljesítmény változása a térfogatáram függvényében 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 20000/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

Villamos teljesítmény [W] Kiáramló levegő hőmérséklete [ C] 80 Kiáramló levegő hőmérsékletének változása a térfogatáram függvényében 70 60 50 40 30 20 0 50 100 150 200 250 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 2000 1500 1000 500 0 0 50 100 150 200 250 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

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

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

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; http://hu.wikipedia.org/wiki/aggreg%c3%a1t; letöltés dátuma:2013.november 01 [5] Hobbyelektronika; fórum; http://www.hobbielektronika.hu/forum/getfile.php?id=135729; letöltés dátuma 2013. november 25. [6] Fikesz-Plus kft; Műanyag ventilátor; http://fikesz.hu/ventilator_ventillator/muanyag-ventilator/; letöltés dátuma: 2013. november 10. [7] Aerzen kft; Arzener forgódugattyús fúvók; http://www.aerzen.hu/termekek/aerzener-forgodugattyus-fuvok; letöltés dátuma: 2013. november 10. [8] Peace Software; levegő kalkulátor; http://www.peacesoftware.de/einigewerte/calc_luft.php5; letöltés dátuma 2013. November 18. 39

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] 1 19700 103 998994 268 21 429 23 22 31,1 2 19590 100 99895 621,5 19,52 385 23,1 22,2 31 3 19740 100 99904 1674 18,3 384 23,1 22,3 31,5 4 20340 99 99903 4128 15,3 357 23,2 22,3 33 5 20400 96 99904 6250 11,5 324 23,2 22,3 36,1 6 20130 83 99908 7538 5,8 233 22,7 22,2 42,5 7 20400 93 99911 7100 9,37 297 22,8 22,2 37,4 8 20340 99 99915 5141 13,2 349,7 23,5 22,3 34,7 9 19650 99 99918 2258 17,5 366 23,1 22,4 32,2 10 19530 101 99918 822 19,2 378 23,1 22,5 31,4 11 19620 102 99919 258 20,3 394 23,2 22,4 31,2 12 21930 119 100169 417 22,3 530 23,6 22,2 32,4 13 22020 119 100169 887 22 530 23,7 22,3 32,6 14 22350 119 100171 2384 20 522 23,7 22,3 33,3 15 21990 112 100173 5127 15,8 450 23,6 22,2 34,5 16 22110 107 100173 7607 12 391 23,5 22,4 37,3 17 22410 94 100174 9322 5,6 286 23,5 22,2 46,2 18 21990 102 100174 8216 10 353 23,4 22,3 38,5 19 21690 109 100170 5867 14,7 414 23,6 22,4 35,1 20 21750 116 100169 2730 19 483 24 22,4 33,5 21 22050 119 100173 1088 22 520 23,9 22,5 33,4 22 21960 120 100173 402 22,5 525 23,9 22,8 33,1 23 23580 132 100169 462,5 24 640 23,8 22,7 34,4 24 23820 135 100171 1053 23,8 658 24 22,7 34,9 25 24120 133 100170 2687 22 637 24,2 22,7 35,6 26 23790 127 100166 5884 17 553 24,3 22,8 37 27 23880 121 100164 8600 13 483 23,9 22,9 39,6 28 23910 107 100159 10386 6,4 347 23,7 22,9 49,2 29 23550 114 100160 9334 10,5 423 23,6 22,9 41,2 30 23730 125 100155 6826 16 528 23,9 22,9 37,8 31 24060 134 100148 3250 21 630 24,5 23 36,3 32 23700 134 100146 1249 23 638 24,4 23 35,3 33 23760 134 100142 464 24 652 24,3 23 35,2 3. táblázat Méréseredmények 20000-24000 1/min fordulatszám tartományban 40

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] 34 25620 150 100136 540 26,5 810 24,6 23,2 36,9 35 25740 150 100141 1148 25 807 24,6 23,2 37,3 36 25980 150 100145 3232,8 23,5 786 24,6 23,2 38,3 37 26310 147 100152 7108 19,5 723 24,6 23,2 40 38 26100 137 100150 10245 14 605 24,5 23,2 42,8 39 26640 123 100149 12740 6,5 422 23,8 23,1 53,5 40 25620 128 100153 10932 11 516 24 23,2 44,6 41 25950 142 100154 8151 17,5 668 24,2 23,3 40,4 42 25770 148 100150 3684 22,5 763 24,7 23,4 38,5 43 25950 152 100148 1485 25,5 827 24,6 23,4 37,8 44 25920 125 100146 552 26,3 818 24,7 23,6 37,7 45 27660 166 101103 495 28,5 1016 24,5 22,8 37,9 46 27660 165 101106 1134 28 1005 24,7 22,7 38,4 47 27990 165 101110 3049 26 984 24,9 23 39,7 48 28050 159 101114 7386 20 867 25 23 41,9 49 27840 148 101112 10653 14,8 714 25 23,2 45,7 50 28410 136 101112 12990 7,5 540 24,2 23 56,7 51 27540 143 101116 11213 11,9 644 25,2 23,1 47 52 28110 159 101121 8284 19 852 25,5 23,5 43,2 53 27900 165 101120 3775 24 964 25,1 23,5 40,8 54 27630 166 101118 1469 27,5 990 25,4 23,5 39,9 55 27600 167 101120 448 28,5 1012 25 23,5 39,4 56 30090 189 101124 542 31 1306 25,4 24 42,5 57 30360 190 101124 1353 30 1306 25,7 24 43,4 58 30180 185 101126 3434 27,8 1221 25,6 24,1 43,6 59 30330 179 101126 7949 22 1092 25,6 24 45,5 60 29760 171 101128 12203 17 940 25,6 24 49,6 61 29700 145 101130 14091 7,8 598 25,3 23,7 61,8 62 30390 164 101132 13390 14 827 25,9 24 52,1 63 29640 171 101131 9070 20 976 26,1 24,3 46,4 64 30000 182 101131 4613 26 1165 25,7 24,1 44,1 65 29640 183 101132 1468 29 1214 25,9 24,2 42,8 66 30180 189 101133 552 31 1290 26 24,3 43,1 4. táblázat Méréseredmények 26000-30000 1/min fordulatszám tartományban 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] 67 31530 201 101131 607 32 1470 26 24,5 45,1 68 31620 201 101135 1373 31 1462 26,3 24,6 45,4 69 32010 201 101136 3873 28,8 1437 26,2 24,5 46,6 70 32460 196 101136 9192 22,6 1300 26,8 24,4 48,8 71 31740 181 101135 12723 17 1044 26,1 24,5 52 72 31590 162 101134 15371 9,5 742 25,3 24,3 63 73 31920 176 101138 14170 14 940 25,9 24,6 55 74 31110 183 101134 9722 21,9 1110 26,4 24,7 48,5 75 31620 196 101131 4436 28 1363 26,4 24,7 46,6 76 31560 200 101127 1788 30,3 1440 26,4 24,9 46 77 31710 203 101126 614 32 1496 26,4 25 46 78 35500 240 101123 776 36 2080 27,3 25,2 51 79 35250 236 101126 1735 34,6 2002 27 25,4 51,4 80 35010 230 101126 4532 32 1876 27 25,4 51,8 81 34680 215 101126 10277 24,5 1568 27 25,3 53,4 82 34830 205 101126 15324 17,6 1324 27 25,3 58,6 83 35280 187 101130 18394 9,5 960 26,3 25 74,4 84 35040 200 101128 16625 15 1219 26,8 25,3 61,9 85 35100 216 101129 11965 23 1544 27,3 25,5 55,2 86 34860 226 101128 5007 31 1814 27,4 25,6 52,2 87 35160 234 101128 2192 34 1970 27,3 25,6 51,8 88 35310 237 101129 775 35,6 2042 27,4 25,7 51,7 5. táblázat Méréseredmények 32000-35000 1/min fordulatszám tartományban 42

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 23 31,1 1,0070 1,0072 1,172 1,138 0,89 1,17 2 23 31 1,0070 1,0072 1,172 1,138 0,83 1,08 3 23 31,5 1,0070 1,0072 1,172 1,136 0,78 1,03 4 23 33 1,0070 1,0073 1,171 1,129 0,65 0,89 5 23 36,1 1,0070 1,0074 1,171 1,116 0,49 0,73 6 23 42,5 1,0070 1,0077 1,174 1,089 0,24 0,42 7 23 37,4 1,0070 1,0075 1,173 1,111 0,39 0,61 8 24 34,7 1,0070 1,0074 1,170 1,122 0,57 0,81 9 23 32,2 1,0070 1,0073 1,172 1,133 0,74 1,00 10 23 31,4 1,0070 1,0072 1,172 1,136 0,81 1,07 11 23 31,2 1,0070 1,0072 1,171 1,137 0,87 1,13 12 24 32,4 1,0070 1,0073 1,170 1,132 0,97 1,28 13 24 32,6 1,0070 1,0073 1,169 1,131 0,96 1,27 14 24 33,3 1,0070 1,0073 1,169 1,128 0,87 1,18 15 24 34,5 1,0070 1,0073 1,170 1,123 0,68 0,96 16 24 37,3 1,0070 1,0075 1,170 1,111 0,52 0,78 17 24 46,2 1,0070 1,0079 1,170 1,073 0,24 0,44 18 23 38,5 1,0070 1,0075 1,171 1,106 0,43 0,67 19 24 35,1 1,0070 1,0074 1,170 1,120 0,64 0,91 20 24 33,5 1,0070 1,0073 1,168 1,127 0,84 1,13 21 24 33,4 1,0070 1,0073 1,168 1,128 0,96 1,30 22 24 33,1 1,0070 1,0073 1,168 1,129 0,99 1,32 23 24 34,4 1,0070 1,0073 1,169 1,123 1,05 1,45 24 24 34,9 1,0070 1,0074 1,168 1,121 1,05 1,46 25 24 35,6 1,0070 1,0074 1,167 1,118 0,97 1,37 26 24 37 1,0070 1,0074 1,167 1,112 0,76 1,10 27 24 39,6 1,0070 1,0076 1,168 1,101 0,57 0,89 28 24 49,2 1,0070 1,0081 1,169 1,060 0,28 0,52 29 24 41,2 1,0070 1,0076 1,170 1,094 0,45 0,74 30 24 37,8 1,0070 1,0075 1,168 1,109 0,70 1,05 31 25 36,3 1,0070 1,0074 1,166 1,115 0,94 1,33 32 24 35,3 1,0070 1,0074 1,166 1,120 1,03 1,43 33 24 35,2 1,0070 1,0074 1,167 1,120 1,07 1,48 2. táblázat Hőmérséklethez rendelt fajhő sűrűség és hőteljesítmény értékek 43

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] 34 25 36,9 1,0070 1,0074 1,165 1,113 1,19 1,71 35 25 37,3 1,0070 1,0075 1,165 1,111 1,12 1,63 36 25 38,3 1,0070 1,0075 1,165 1,107 1,06 1,56 37 25 40 1,0070 1,0076 1,165 1,099 0,88 1,35 38 25 42,8 1,0070 1,0077 1,166 1,087 0,63 1,02 39 24 53,5 1,0070 1,0083 1,169 1,041 0,28 0,57 40 24 44,6 1,0070 1,0078 1,168 1,080 0,48 0,83 41 24 40,4 1,0070 1,0076 1,167 1,098 0,78 1,22 42 25 38,5 1,0070 1,0075 1,165 1,106 1,02 1,50 43 25 37,8 1,0070 1,0075 1,165 1,109 1,15 1,68 44 25 37,7 1,0070 1,0075 1,165 1,109 1,19 1,73 45 25 37,9 1,0070 1,0075 1,166 1,108 1,28 1,88 46 25 38,4 1,0070 1,0075 1,165 1,106 1,26 1,87 47 25 39,7 1,0070 1,0076 1,164 1,101 1,18 1,78 48 25 41,9 1,0070 1,0077 1,164 1,091 0,91 1,43 49 25 45,7 1,0070 1,0079 1,164 1,075 0,68 1,14 50 24 56,7 1,0070 1,0085 1,167 1,028 0,33 0,69 51 25 47 1,0070 1,0079 1,163 1,069 0,55 0,94 52 26 43,2 1,0070 1,0077 1,162 1,086 0,88 1,40 53 25 40,8 1,0070 1,0076 1,163 1,096 1,10 1,68 54 25 39,9 1,0070 1,0076 1,162 1,100 1,27 1,89 55 25 39,4 1,0070 1,0076 1,164 1,102 1,30 1,94 56 25 42,5 1,0070 1,0077 1,162 1,089 1,43 2,25 57 26 43,4 1,0070 1,0077 1,161 1,085 1,40 2,22 58 26 43,6 1,0070 1,0078 1,161 1,084 1,30 2,06 59 26 45,5 1,0070 1,0079 1,161 1,076 1,03 1,69 60 26 49,6 1,0070 1,0081 1,161 1,058 0,79 1,40 61 25 61,8 1,0070 1,0089 1,162 1,006 0,36 0,76 62 26 52,1 1,0071 1,0082 1,160 1,047 0,66 1,20 63 26 46,4 1,0071 1,0079 1,159 1,072 0,95 1,56 64 26 44,1 1,0070 1,0078 1,161 1,082 1,22 1,95 65 26 42,8 1,0071 1,0077 1,160 1,087 1,37 2,12 66 26 43,1 1,0071 1,0077 1,159 1,086 1,47 2,28 3. táblázat Hőmérséklethez rendelt fajhő sűrűség és hő teljesítmény értékek 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] 67 26 45,1 1,0071 1,0078 1,159 1,077 1,51 2,44 68 26 45,4 1,0071 1,0078 1,158 1,076 1,48 2,38 69 26 46,6 1,0071 1,0079 1,159 1,071 1,37 2,26 70 27 48,8 1,0071 1,0080 1,156 1,062 1,10 1,84 71 26 52 1,0071 1,0082 1,159 1,048 0,81 1,45 72 25 63 1,0070 1,0090 1,162 1,001 0,44 0,94 73 26 55 1,0071 1,0084 1,160 1,035 0,66 1,25 74 26 48,5 1,0071 1,0080 1,158 1,063 1,05 1,77 75 26 46,6 1,0071 1,0079 1,158 1,071 1,34 2,19 76 26 46 1,0071 1,0079 1,158 1,074 1,45 2,35 77 26 46 1,0071 1,0079 1,158 1,074 1,53 2,48 78 27 51 1,0071 1,0082 1,154 1,052 1,78 3,03 79 27 51,4 1,0071 1,0082 1,155 1,050 1,69 2,93 80 27 51,8 1,0071 1,0082 1,155 1,049 1,57 2,73 81 27 53,4 1,0071 1,0083 1,155 1,042 1,20 2,14 82 27 58,6 1,0071 1,0086 1,155 1,020 0,86 1,65 83 26 74,4 1,0071 1,0099 1,158 0,952 0,45 1,06 84 27 61,9 1,0071 1,0089 1,156 1,005 0,73 1,47 85 27 55,2 1,0071 1,0084 1,154 1,034 1,14 2,06 86 27 52,2 1,0071 1,0082 1,153 1,047 1,54 2,66 87 27 51,8 1,0071 1,0082 1,154 1,049 1,68 2,90 88 27 51,7 1,0071 1,0082 1,153 1,049 1,76 3,03 4. táblázat Hőmérséklethez rendelt fajhő sűrűség és hő teljesítmény értékek 45

F3 Kiszámolt eredmények ismertetése Sorszám fordulatszám Q h Q sec P η P h [1/min] [m 3 /h] [m 3 /s] [W] [%] [W] 1 19700 117,72 0,033 8,76 2,04 0,28 2 19590 109,43 0,030 18,89 4,91 0,25 3 19740 102,59 0,028 47,70 12,42 0,25 4 20340 85,77 0,024 98,35 27,55 0,24 5 20400 64,47 0,018 111,92 34,54 0,24 6 20130 32,51 0,009 68,08 29,22 0,18 7 20400 52,53 0,015 103,60 34,88 0,22 8 20340 74,00 0,021 105,67 30,22 0,24 9 19650 98,10 0,027 61,53 16,81 0,26 10 19530 107,63 0,030 24,58 6,50 0,26 11 19620 113,80 0,032 8,16 2,07 0,26 12 21930 125,01 0,035 14,48 2,73 0,32 13 22020 123,33 0,034 30,39 5,73 0,32 14 22350 112,12 0,031 74,25 14,22 0,31 15 21990 88,57 0,025 126,14 28,03 0,28 16 22110 67,27 0,019 142,15 36,35 0,26 17 22410 31,39 0,009 81,29 28,42 0,19 18 21990 56,06 0,016 127,94 36,24 0,24 19 21690 82,41 0,023 134,30 32,44 0,27 20 21750 106,51 0,030 80,77 16,72 0,29 21 22050 123,33 0,034 37,27 7,17 0,34 22 21960 126,13 0,035 14,08 2,68 0,33 23 23580 134,54 0,037 17,28 2,70 0,41 24 23820 133,42 0,037 39,03 5,93 0,41 25 24120 123,33 0,034 92,05 14,45 0,40 26 23790 95,30 0,026 155,76 28,17 0,34 27 23880 72,88 0,020 174,09 36,04 0,32 28 23910 35,88 0,010 103,51 29,83 0,25 29 23550 58,86 0,016 152,62 36,08 0,29 30 23730 89,69 0,025 170,07 32,21 0,35 31 24060 117,72 0,033 106,28 16,87 0,39 32 23700 128,94 0,036 44,73 7,01 0,40 33 23760 134,54 0,037 17,34 2,66 0,42 5. táblázat Kiszámolt eredmények 20000-24000/min fordulatszám tartományban 46