Ventilátor (Ve) 1. Definiálja a következő dimenziótlan számokat és írja fel a képletekben szereplő mennyiségeket: φ (mennyiségi szám), Ψ (nyomásszám), σ (fordulatszám tényező), δ (átmérő tényező)! Mennyiségi szám: φ = Q u 2 D 2 2 π ahol Q: a térfogatáram [ m3 s ]; u 2 : a járókerék kerületi sebessége [ m s ]; Nyomásszám: D 2 : a járókerék átmérője [m]. [ ] Ψ ö = Δp ö 2 u 2 2 [ ] ahol Δp ö : az össznyomásnövekedés [Pa]; : a levegő sűrűsége [ kg u 2 : a járókerék kerületi sebessége [ m s ]. Fordulatszám-tényező: ahol φ: a mennyiségi szám [ ]; Ψ ö : a nyomásszám [ ]. Átmérőtényező: ahol Ψ ö : a nyomásszám [ ]; φ: a mennyiségi szám [ ]. σ = φ1 2 Ψ ö 3 δ = Ψ ö 1 φ 1 2 [ ] [ ]
2. Rajzolja meg a statikus nyomás és az össznyomás hossz menti változását egy áramvonal mentén, miközben a levegő átáramlik a ventilátoron! Jelölje benne a légszállító rendszer egyes részeit! 3. Írja fel az össznyomás növekedés és a statikus nyomás növekedés összefüggéseit ventilátorok mérése esetén! Nevezze meg a képletekben szereplő mennyiségeket és mértékegységeiket! Az össznyomás-növekedés: Δp ö = (p n + 2 c n 2 ) (p s + 2 c s 2 ) = Δp st + 2 c n 2 [Pa] ahol p n : a statikus nyomás a nyomócsőben [Pa]; p s : a statikus nyomás a szívócsőben [Pa]; c n : a nyomócsőben áramló levegő átlagsebessége [ m s ]; c s : a szívócsőben áramló levegő átlagsebessége [ m s ]; : a levegő sűrűsége [ kg Δp st : a statikusnyomás-növekedés [Pa]. Az statikusnyomás-növekedés: Δp st = (p n ) (p s + 2 c s 2 ) = Δp ö 2 c n 2 [Pa] ahol p n : a statikus nyomás a nyomócsőben [Pa]; p s : a statikus nyomás a szívócsőben [Pa]; c n : a nyomócsőben áramló levegő átlagsebessége [ m s ]; c s : a szívócsőben áramló levegő átlagsebessége [ m s ]; : a levegő sűrűsége [ kg Δp ö : az össznyomás-növekedés [Pa].
. Milyen mérőműszereket használunk a ventilátor mérés során? Soroljon fel legalább -et, és írja fel a mért mennyiségeket és azok mértékegységeit! Jaquet-indikátor: a ventilátor fordulatszáma n [ 1 min ] Mérőbőrönd: a motor felvett teljesítménye P leolvasott [kw] U-csöves, víztöltésű manométer: a mérőperemen mérhető nyomáskülönbség Δh mp [vízoszlop mm] Δp mp [Pa] Rosenmüller típusú, ferdecsöves, alkoholtöltésű mikromanométer: a mérőperemen mérhető nyomáskülönbség l mp [alkoholoszlop mm] Δp mp [Pa] U-csöves, víztöltésű differenciálmanométer: a nyomó- és a szívóoldal közötti statikusnyomás-különbség p v = (p n p s ) [Pa] 5. Foglalja össze néhány mondatban a Prandtl csöves sebességmérés folyamatát és a kiértékelést az átlagsebességek maghatározásáig! A mérés célja: a szívócsőben kialakuló sebességeloszlás (sebességprofil) meghatározása Prandtl-csöves méréssel. A c k áramlási átlagsebesség megméréséhez a szívócső keresztmetszetét koncentrikus körökkel 5 egyenlő felületű részre osztjuk. Mindegyik részterület két, egymásra merőleges átmérőjén lévő pontjában megmérjük a c i légsebesség értéket. A Prandtl-cső megcsapolásai közti nyomáskülönbséget, azaz a p din,i = 2 c i 2 dinamikus nyomást a Rosenmüller típusú, ferdecsöves, alkoholtöltésű mikromanométerrel határozzuk meg: 2 c i 2 = alk gl i sin α [Pa] ahol : a levegő sűrűsége [ kg c i : áramlási sebesség az adott pontban [ m s ]; alk : az alkohol sűrűsége [ kg g: a nehézségi gyorsulás [ m s 2]; l i : a mikromanométer kitérése az adott pontban [alkoholoszlop m]; α: a mikromanométer döntési szöge [ ]. Ebből a c i légsebesség: c i = 2 alkgl i sin α [ m s ] A c k átlagsebesség a 20 sebességérték számtani átlagával egyenlő: 20 c k = 1 20 c i [ m s ] i=1
6. Milyen mérőműszereket használunk a Prandtl csöves mérés során? Soroljon fel kettőt, és írja fel a mért mennyiségeket és azok mértékegységeit! Jaquet-indikátor: a ventilátor fordulatszáma n [ 1 min ] Mérőbőrönd: a motor felvett teljesítménye P leolvasott [kw] U-csöves, víztöltésű manométer: a mérőperemen mérhető nyomáskülönbség Δh mp [vízoszlop mm] Δp mp [Pa] Rosenmüller típusú, ferdecsöves, alkoholtöltésű mikromanométer: a Prandtl-cső megcsapolásai közötti nyomáskülönbség, azaz a szivócsőbeli dinamikus nyomás l [alkoholoszlop mm] p din [Pa] 7. Milyen mennyiségek szerepelnek az ellenőrző diagramon a ventilátor mérés, illetve a Prandtl csöves mérés során? Ventilátor-jellegörbe mérés: - vízszintes tengely: a mérőperemre kötött U-csöves, víztöltésű manométer kitéréséből vont négyzetgyök h mp [ vízoszlop mm] (a Q térfogatárammal arányos) - függőleges tengely: a ventilátor szívó és nyomócsövének megcsapolásai közé kapcsolt U-csöves, víztöltésű differenciálmanométer kitérése p v = (p n p s ) [Pa] és a mérőbőröndről leolvasott teljesítmény P levolvasott [W] Prandtl-csöves térfogatáram-mérés: a vízszintes és a függőleges sebességprofil a szívócsőben a maximális térfogatáram mellett c vízszintes [ m s ] és c függőleges [ m s ] 8. Hogyan kell meghatározni a ventilátor szállított térfogatáramát a ventilátor mérés során? Írja fel asz összefüggést, és magyarázza a benne szereplő mennyiségeket, illetve adja meg azok mértékegységeit is! A térfogatáram meghatározása mérőperemes méréssel történik. A mérőperemre párhuzamosan van kötve egy U-csöves, víztöltésű manométer és egy Rosenmüller-típusú, ferdecsöves, alkoholtöltésű manométer, melyekkel meghatározható a p mp nyomásesés a mérőperemen: p mp = víz g h mp [Pa] ahol víz : a víz sűrűsége [ kg g: a nehézségi gyorsulás [ m s 2]; h mp : a manométer kitérése [vízoszlop m]. A térfogatáram összefüggése: Q = αε d2 π 2 p mp [ m3 s ]
ahol α: az átfolyási szám [ ] (beszívó mérőperem esetén α 0,6); ε: az expanziós szám [ ] (a kis nyomásesés miatt ε = 1); d: a mérőperem legkisebb belső átmérője [m]; p mp : a nyomásesés a mérőperemen [Pa]; : a levegő sűrűsége [ kg m 3]. 9. Rajzolja fel a ventilátor mérés során felhasznált mérőberendezés vázlatát! V: hátrahajló lapátozású, radiális átömlésű lemezventilátor M: háromfázisú aszinkron villanymotor mb: mérőbőrönd mp: beszívó mérőperem Psz: pillangószelep
10. Rajzolja fel a Cordier diagramot és jelöljön benne 3 áramlástechnikai gépet! 11. Egy ventilátor mérési adatai a következők: Q = 1,2 m 3 /s, p ö = 990 Pa, p st = 930 Pa és lev = 1,2 kg/m 3. Mekkora a nyomócső átmérője? (D = 0,391 m) A térfogatáram: Ebből az átmérő: Q = c n A n = c n D n 2 π D n = Q c n π A dinamikus nyomás: p din = p ö p st = 990 930 = 60 Pa p din = lev 2 c i 2 Ebből az áramlási átlagsebesség: c n = 2 p din lev = 2 60 1,2 = 10 m s
A nyomócső átmérője: D n = Q c n π = 1,2 = 0,391 m 10 π 12. Milyen sebességgel áramlik a levegő a szívócsőben, ha az α = 30 fokra megdöntött, ferdecsöves, alkoholos manométeren a kitérés l = 35 mm és ez a manométer egy Prandtl csőre van rendeltetésszerűen kötve? levegő = 1,25 kg/m 3, alkohol = 800 kg/m 3. (v = 1,82 m/s) A dinamikus nyomás: p din = levegő 2 v 2 p din = alkohol g l sin α = 800 9,81 0,035 sin 30 = 137,3 Pa Az áramlási sebesség a szívócsőben: v = 2 p din = 2 137,3 = 1,82 m levegő 1,25 s