离心式风机进气实验指导书

离心式风机进气实验指导书
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ﻩ
实验五 离心式风机进气实验
实验类型:验证性实验 学 时:2
适用对象:热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业
一、实验目的
1、了解离心式风机性能参数的变化规律、测量方法以及有关仪器仪表的使用方法;
2、掌握通过实验测绘离心式风机性能曲线（p -q V 、p st -q V 、P sh -q Ｖ、η－q V ）的方法。

二、实验要求
1、掌握离心式风机性能实验所需仪器仪表的使用方法;
2、学会用实验方法测绘离心式风机性能曲线；
3、实验时要做到:分工明确、团结合作，听从指挥、注意安全。

三、实验原理
风机进气实验装置如图5-1所示。

通过增加（或减少）集流器入口节流网层数的方法来调节风机流量,使风机运行于不同的工况点。

实验中，风机各基本性能参数按以下方法测定和计算。

1、流量
ρ
ϕεestj
414.1p A q n
n n V =（m ３
/s ） （５-1)
式中 ε n ——集流器膨胀系数,ε n ＝1;
ϕn ——集流器流量系数，ϕｎ=0.99;
Ａｎ——集流器喉部截面积，A n ＝0.0314ｍ２； ρ——测定条件下的空气密度,kg/m 3；
p e ｓtj ——集流器喉部静压，p est ｊ= －9．８０665kl （Pa ）。

其中:k 为微压计系数,实验中取k =0.４，ｌ为微压计读数，mm 。

2、动压
（１）出口动压（即风机动压）
2
2d 2
d 21⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛==A q p p V
ρ（Ｐa ） (5-2) 式中 A 2——风机出口截面积,A 2＝0．057４m 22。

（2）进口动压
2
11
d 21⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=A q p V ρ(P ａ） （5-3) 式中 A １——风机进口截面积，A 1=0．0８０４m 2。

３、风机的全压和静压
在风机进气实验中，风机出口为大气压，故出口静压p st2=0。

由于风机进口到静压测点存在流动损失，使测得的静压比风机进口实际静压偏高。

这部分损失用ｐw １表示，并用下式计算：
)025
.0(1
1
d1w1D l p p =（Pa) (5-4) 式中 l 1——风机静压测点到风机进口之间的距离，l 1=0.96ｍ;
D 1——风筒直径，Ｄ1=0.３2ｍ。

则，风机的全压为:
d11w est1d d1st1d st212)()()(p p p p p p p p p p p ---=+-+=-=（Pa) (５-5）
式中 p ｅst １——风机静压测点处的静压值，p e ｓt1= －9.80６６5 (h １-h 2)(Ｐa)。

其中：h 1（ｈ1＞0)和h 2(h 2<０)为U 形管差压计读数,mm 。

则，风机的静压为：
d1est11w d11w est1d st )(p p p p p p p p p --=---=-=（Pa) （５-６）
4、功率
（１）有效功率和静压有效功率
1000
e V
pq P =(kW ） (５-7a ） 1000
st est V
q p P =
（ｋＷ） （5－7ｂ） （2）轴功率
Ｐsh ＝ηｄ·P ｒ（k Ｗ） （5-8)
式中 ηd ——电动机效率,由图５-2电动机效率与输入功率曲线查得；
P ｒ——电动机输入功率,从功率表上读出,直读,小数点前面数字有效。

５、全压效率和静压效率
e
sh
100%P P η=
⨯ （5-9a ） est
st sh
100%P P η=
⨯ (5－9b) 6、性能换算
当测定条件不是标准状态（即20℃，1at ｍ，相对湿度为5０%,空气密度为1.2０5kg/m ３
)和额定转速(n 0＝1４50r/mi ｎ)时，应将测试及计算结果换算为额定转速、风机标准进口状态下的参数，然后再绘制风机的性能曲线。

测定条件和标准状态下的空气密度换算公式如下
80665
.9100)273(1013252930
⨯-
+⨯=ϕ
ρρk t p a (5-10ａ) 式中 ρ0——标准状态下的空气密度，kg/m 3;
p ａ——测定条件下的大气压，Pa; t ——测定条件下的空气温度,℃；
ϕ——测定条件下的空气湿度，%；
k ——空气湿度校正系数，其与空气温度的关系见表５-１。

表5-1 空气湿度校正系数与空气温度的关系 t (℃) 5 1 0 4５ 50 k
0.004
0．００
0．008
0.011
0．０1
０.0１
0.024
０.031
0.0３
0．０５
6 ４ 8 ９
在本实验中，认为仅空气温度与标准状态不同,故测定条件下的空气密度可按下式简化计算:
)273(293
t +=ρρ (5-１0b)
则在额定转速、风机标准进口状态下的性能参数为:
002
00
03
00
sh0sh 0V V
n q q n
n p p n n P P n ρ
ρρρ
ηη
=⎛⎫= ⎪⎝⎭⎛⎫= ⎪
⎝⎭= （５－１1)
式中 q Ｖ、p 、P sh 、η——实际测定条件下的性能参数；
q V 0、p 0、P s ｈ0、η0——额定转速为ｎ0=１4５０ ｒ／ｍｉn 时的性能参数。

四、实验所需仪器、设备、材料(试剂）
实验在如图5－1所示的风机进气实验装置上进行，风机参数见表5－2。

图５-1 离心式风机进气实验装置示意图(压差仪图未改)
1—压塑式微压计；2—节流网;3—U 形管测压计;４—进气管道；5—风机； 6—功率表;7—手持式转速表;8—静压测点；9—稳流栅；1０—集流器。

表5-２ 风机设计参数 型号 流量 （ｍ3／h) 全压 (Pa) 转速 (r/m ｉn ） 工作温度 (℃) 轴功率 (kW) 4-72№3.2A
８4４~1758
３２4~198
1450
<80
0.16~0．21
6
3
2
1
4
5
p estj
p est1 p a
W
10
8
7
9
p a
h 1
h 2 0位标
l
五、实验预习要求、实验条件、方法及步骤
1、实验前,复习风机性能曲线和风机静压、动压的有关理论知识以及倾斜式微压计、U 形管测压计的使用方法;
2、实验过程
通过增加（或减少）节流网层数的方法来调节风机流量；用集流器、压塑气压计测量集流器喉部静压p e ｓｔj ，用功率表测量电动机输入功率Ｐr ,用压塑气压计测量风机静压测点的静压ｐｅst １，用转速表测量风机转速ｎ，用温度计测量环境温度。

实验按以下步骤进行
（1）组长分配工作使本组同学各就各位； (2)检查各种仪表是否均处于备用状态;
（３）准备工作稳妥后，组长宣布开始,启动风机，一般运转3分钟，待运行稳定后,测取实验数据并将其记录在表5-3中;
(4）实验时应测出10～15个工况点（即增加或减少１0~15次节流网)的运行参数； (5)每改变一次运行工况,须稳定2~3分钟，全组同学按组长口令同时读数并记录； （６)将实验计算结果记录在表5-4、表5-５中，并在坐标纸上绘制出额定转速、标准进口状态下的风机性能曲线。

六、思考题
１、集流器处和风机进口处压塑式气压计所测的静压分别用来计算风机的哪个性能参数？
2、为什么要测量计算风机的静压，静压性能曲线有什么用处？
ﻬ附：《离心式风机进气实验》结果与数据处理用表
图5
-2 电动机效率与输入功率曲线
输入功率(kW)
0 0.0.0.0. 1.
1. 1.
0.0.0.0.0.0.0.0.0.1.
电机效率(%)
1．实验原始数据记录表
5-3离心式风机进气实验原始数据实验台编号: #
工况点集流器喉部静压
(Ｐa）
风机静压测点处的静压值
(Pａ)
风机转速
n
(r/mｉｎ）
输入功率
r
P
(kW）
电机效率
ηd
% )
Pa
(
p
estj
-
=)
(
est1
Pa
p-
=n3
r
10
P-
⨯ηd
１
２
3
4
５
6
7
8
9
１0
1１
12
13
14
1５
注:测定条件下的空气温度t =℃。

２.风机性能计算结果
表５-４离心式风机进气实验性能计算实验台编号: ＃
工况点
流量
q V(m３/s)
ρ
ϕ
ε
estj
414
.1p
A
n
n
n
出口动压
p d(Pa)
2
2
2
1
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
A
q
V
ρ
进口动压
p d1（Pa)
2
1
2
1
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
A
q
V
ρ
流动损失
p w1(Ｐa)
1
1
d1
/
025
.0D
l
p
全压
p（Pa)
d1
d
p
p-)
(
w1
est1
p
p-
-
静压
p st(Pa)
d
p
p-
轴功率
Ｐsｈ（kW）
d
r
η⋅
P
有效功率
Ｐｅ(kW)
1000
V
pq
静压有效功率
P esｔ（kW)
1000
est V
q
p
1
2
3
4
5
６
7
8
9
１0
１1
12
１3
1４
１5 35
3．性能换算
表5 5 ﻩ离心式风机进气实验性能换算实验台编号: #
工况点风机转速
(r/min)
流量
(ｍ3/ｓ）
全压
(Ｐa)
静压
(Pa)
轴功率
（kW）
有效功率
(kＷ)
静压有效功率
(kＷ)
全压效率
(%)
静压效率
(%) n qＶqＶ0p p0ｐｓｔp sｔ0P sh Pｓh0P e P e0P esｔP est0ηηsｔ
1
２
3
4
５
6
7
8
９
10
11
１2
13
１４36
15
4．在坐标纸上绘制出额定转速、标准进口状态下的风机性能曲线。