obliczenia do wentylacji

 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: