RIDICAREA CURBELOR CARACTERISTICE PENTRU [607995]

RIDICAREA CURBELOR CARACTERISTICE PENTRU
VENTILATORUL CENTRIFUGAL

1. NO łIUNI TEORETICE
Scopul lucr ării este ridicarea curbelor caracteristice de func Ńionare pentru ventilatorul
centrifugal (asem ănătoare celor ale pompei centrifugale).
La o tura Ńie dat ă, determinat ă de motorul de antrenare, ventilatorul vehiculeaz ă un debit de aer
Q, transmi Ńând gazului energie. Deoarece consider ăm c ă fluidul de lucru este lipsit de greutate, se
lucreaz ă cu energia specific ă transmis ă unit ăŃii de volum (1 m 3),
pVpmV E+ρ=



+ =2 212 2
VVV
Presiunea total ă δpt reprezint ă energia transmis ă de ventilator unit ăŃii de volum de gaz, între
intrare și ie șire (analog în ălŃimii de pompare). Aceasta se calculeaz ă ca diferen Ńa între energia volumic ă
la ie șire și energia volumic ă la intrare
( )ie ieaer
iaer
eaer
t ppVV pVpVp −+−ρ=


+ρ−


+ρ=δ222 2
2 2 2. (1)
Presiunea total ă depinde de debit, iar curba δpt este caracteristica de sarcin ă a ventilatorului.
Dac ă se m ăsoar ă debitul, din el se deduc vitezele medii în sec Ńiunea de curgere de la intrare,
i iAQV=,
respectiv de la ie șirea din ventilator Ae QVe =.
Se m ăsoar ă diferen Ńa de presiune între ie șirea și intrarea în ventilator, dup ă care cu rela Ńia (1) se
determin ă presiunea total ă.
Puterea hidraulic ă transmis ă de ventilator gazului este
t hpQPδ=. (2)
Puterea mecanic ă P necesar ă la arbore este mai mare decât Ph, deoarece trebuie s ă acopere și
pierderile de sarcin ă hidraulic ă. Randamentul ventilatorului este
PPh=η (3)
Dac ă nu se poate m ăsura puterea mecanica atunci se m ăsoar ă puterea electric ă Pel absorbit ă de
motorul de antrenare. Raportul el hPP reprezint ă randamentul ansamblului motor – ventilator și este
egal cu produsul randamentelor celor dou ă ma șini. Astfel, randamentul agregatului este
M
el h
el h
agr PP
PP
PPηη = ==η (4)
Randamentul depinde și el de debit. Reprezentarea func Ńiilor ) (2QfPh= și )(3Qfagr =η
constituie curbele caracteristice ale puterii, resp ectiv ale randamentului.

2. DESCRIEREA APARATULUI ȘI PRINCIPIUL DE FUNC łIONARE
Instala Ńia se compune din tubul de aspira Ńie (1) de diametrul D (270 mm) și ventilatorul
centrifugal (2). Sec Ńiunea de intrare în ventilator are diametrul Di (180 mm) iar sec Ńiunea de ie șire
(refulare) (3), este dreptunghiular ă de l ăŃime b (110 mm), putând fi obturat ă par Ńial sau total de o
clapet ă culisanta. Aceast ă clapet ă las ă deschis ă o fereastr ă de în ălŃime y. Ventilatorul este antrenat de
electromotorul (4)
Tubul Pitot-Prandtl (5), racordat la micromanometru l cu tub înclinat (6) serve ște la m ăsurarea

vitezei locale. Fiind a șezat în axul tubului de aspira Ńie el m ăsoar ă viteza maxim ă (necesar ă calculului
debitului). Manometrul diferen Ńial (7) m ăsoar ă diferen Ńa între presiunea de refulare și cea de la aspira Ńie
din sec Ńiunea de diametru Di. La alimentarea electromotorului de antrenare se a fl ă conectate voltmetrul
(8) și ampermetrul (9) ale c ăror indica Ńii servesc la calculul puterii electrice (în lips ă unei truse
wattmetrice)

3. MODUL DE LUCRU ȘI PRELUCRAREA REZULTATELOR

Se cupleaz ă motorul electric la re Ńea.
Clapeta de la gaura de refulare a ventilatorului se poate fixa în diferite pozi Ńii de la complet închis ă
y = 0 (mers în gol, adic ă Q = 0) pân ă la complet deschis ă y max = 250 mm. Pentru fiecare pozi Ńie se
măsoar ă și se scriu în tabel:
– pozi Ńia clapetei, prin deschiderea y
– denivelarea δh a manometrului diferen Ńial, care indic ă diferen Ńa de presiune între ie șire și
intrare.
– denivelarea δl la manometrul diferen Ńial înclinat cu unghiul racordat la tubul Pilot-Pra ndtl,
având lichid manometric de densitate ρm
– tensiunea de alimentare U
– intensitatea curentului I
Se porne ște de la clapet ă complet închis ă și se m ăsoar ă în cel pu Ńin 8 pozi Ńii intermediare pân ă la
deschiderea complet ă a clapetei ( y cresc ător).

y δh δl U I cos φ Pel Q δpt Ph η
agr Nr.

um m m m V A W (m 3/s ) Pa W %
1 0
2
….
8 0,250

Se cunosc: aer ρ = 1,22 kg/m 3 – pentru aer la circa 15 o; ρm = 866 kg/m 3 – densitatea lichidului
manometric din manometrul diferen Ńial înclinat cu α = 30 o

4. PRELUCRAREA DATELOR
a) Puterea electric ă
3cos ϕ=UI Pel (5)
În absen Ńa unei truse wattmetrice, se m ăsoar ă tensiunea U între faze (sau pe cea pe faz ă, când
fUU3=), intensitatea I a curentului, iar factorul de putere se cite ște dintr-o diagrama în func Ńie de I
măsurat.
b) Debitul Q . Pentru determinarea debitului se folose ște metoda explor ării câmpului de viteze,
avantajoas ă în cazul simetriei axiale a curgerii (sec Ńiune circular ă). Cu tubul Pitot-Prandtl se m ăsoar ă
viteza local ă în mai multe puncte ale unei raze []Rr, 0∈ și apoi se determin ă debitul
∫⋅π=R
dr rrvQ
02 )( .
Pentru simplificare, se determin ă viteza maxim ă vmax în centrul tubului de aspira Ńie (cu ajutorul
tubului Pitot-Prandtl), din care se deduce viteza m edie V, și apoi debitul VA Q=
pppvaer δ=−=ρ
02
max
2, sau p v
aer δρ=2
max
Diferen Ńa δp
este m ăsurat ă de micromanometrul diferen Ńial cu tub înclinat la unghi α. Astfel,
αδρρ= sin 2 max lg v
aer m
Raportul între viteza medie și viteza maxim ă, notat cu Ф este func Ńie de num ărul Reynolds al
curgerii, apriori necunoscut,
(Re)
max Φ=vV
În instala Ńia studiat ă se poate considera, cu aproxima Ńie:

==Φ82 , 080 , 0
max vV pentru

>δ<δ
mm lmm l
10 10
În final αsin δ2ρρ
4π
4π2 2
max lgD Dv VA Q
aer mΦ= ⋅Φ== (7)
c) Vitezele la intrare (aspira Ńie) și la ie șire (refulare)
Sec Ńiunea de aspira Ńie este constant ă, atfel încât 24
iiiDQ
AQV
π== .
Sec Ńiunea de ie șire este orificiul dreptunghiular de l ăŃime b și în ălŃime y variabil ă, datorit ă
pozi Ńiei în care se fixeaz ă clapeta de reglare a debitului by Q
AQV
ee== .
d) Presiunea total ă δpt se calculeaz ă cu rela Ńia (1). Diferen Ńa de presiune iepp− se determin ă
măsurând denivelarea δh
a manometrului diferen Ńial cu ap ă [7].
hgppie δρ=− (8)
e) Puterea hidraulic ă P h , se calculeaz ă cu rela Ńia (2)
f) Randamentul agregatului (ventilator + motor) se calculeaz ă cu rela Ńia (4).
Pe o diagram ă având debitul în abscis ă se traseaz ă cele trei caracteristici: de sarcin ă ) (1Qfpt=δ , de
putere ) (2QfPh= și de randament ) (3Qfagr =η .

Diagrama de varia Ńie a factorului de putere cos φ în func Ńie de curentul electric absorbit I(A)

0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9
1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3
I (A) cos ϕϕϕϕ