Komentarze (0)
Teoretyczne obliczenia wirnika wentylatora promieniowego
Poniżej przedstawiony jest algorytm obliczania spiętrzenia ciśnienia, mocy i sprawność wirnika, będący wyciągiem z metodyki obliczania wentylatorów. Algorytm ten został opracowany przy następujących założeniach:
• wirnik ma charakter promieniowy,
• przetłaczanym gazem jest powietrze,
• spiętrzenie wentylatora jest na tyle nieduże, że można pominąć ściśliwość powietrza w analizie prędkości przepływu,
• łopatki wirnika są wygięte w jednej płaszczyźnie i są one odgięte do tyłu, co oznacza, że kąty łopatki na wlocie i wylocie są dodatnie.
Dane wejściowe:
D1 - średnica wewnętrzna wieńca [m],
D2 - średnica zewnętrzna wieńca [m],
b1 - szerokość wieńca na wlocie [m],
b2 - szerokość wieńca na wylocie [m],
β1 - kąt wlotowy łopatki [o],
β2 - kąt wylotowy łopatki [o],
l - długość szkieletowej łopatki [m],
z - liczba łopatek [-],
n - prędkość obrotowa [obr/ /min].
Ciąg obliczeń (algorytm) przedstawia się następująco:
prędkość kątowa:
prędkość obwodowa na wlocie:
prędkość obwodowa na wylocie:
współczynnik wypełnienia wieńca ("przekrycie"):
liczba Reynoldsa (dla powietrza):
gdzie:
lepkość powietrza v = 1,4 · 10-5 m2/s.
Współczynnik brodzenia x, zależny od liczby Reynoldsa, odczytuje się z wykresu pokazanym na rysunku 6.
Rys. 6. Współczynnik brodzenia
Moc oblicza się z empirycznego wzoru:
gdzie gęstość powietrza ρ = 1,2 kg/m3.
Kąt napływu czynnika:
(przyjęto kąt natarcia ok. 2o).
Ponieważ przed wirnikiem nie ma urządzenia kierowniczego klimatyzacja, przyjmuje się:
cu1 = 0
cm1 = c1
oznaczenia prędkości są zilustrowane na rysunku 4.
Z trójkąta prędkości na wlocie wynika:
Wydatek wentylatora:
Składowa merydionalna prędkości na wylocie:
Kąt wylotu fikcyjnej szkieletowej o zerowej nośności:
Rys. 7. Współczynnik proporcjonalności k
Współczynnik proporcjonalności k do obliczenia kąta odchylenia na spływie z łopatki wyznacza się z wykresu (rys. 7) w oparciu o parametr iD:
Kąt odchylenia na spływie z łopatki:
Przyrost prędkości obwodowej:
Prędkość względna wypływu z wieńca:
Prędkość względna wlotu na wieniec:
Całkowite spiętrzenie teoretyczne:
Współczynnik straty spiętrzenia - odczytuje się z rysunku 8 w zależności od ujemnej wartości kąta natarcia.
Rys. 8. Współczynnik straty spiętrzenia ζ
Strata spiętrzenia powstająca w wirniku:
Spiętrzenie statyczne
Moc wewnętrzna
Orientacyjna moc strat w łożyskowaniu:
Moc całkowita:
Sprawność wirnika:
