ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: ENERGETYKA z. 118
1993 Nr kol. 1221
J a n u a r y RYBARCZYK J a n u s z WALCZAK R y szard PIĄTKOWSKI
K a te d ra Techniki Cieplnej, Politechnika P o znańska
WPŁYW SZCZELINY PRZYWLOTOWEJ WIRNIKA N A PRZEBIEG CHARAKTERYSTYKI WENTYLATORA PROMIENIOWEGO
S tre sz c z e n ie . W referacie zaprezentow ano w ybrane w yniki badań wentylatora promieniowego dotyczące wpływu szczeliny przywlotowej n a przebieg jego charaktery sty k i. B ad an ia zrealizow ano dla trzech wielkości szczeliny, nie zm ieniając innych wielkości geometrycznych.
T H E INFLUENCE OF THE IM PELLER RING SLOT U P O N THE CHARACTERISTICS OF THE RADIAL FAN
Sum m ary. The pap ers shows th e chosen ra d ia l fan investigation param eters concerning th e influence of th e rin g slot upon th e ru n of the fan characteristics. The investigations have been carried out for th ree slot values assum ing th e oth er geom etrical p a ra m e te rs as constant ones.
E IN F L U SS DES EIN TRITTSSPALTES A U F DIE CHARAKTERISTIK D E S RADIALVENTILATORS
Z u sam m en fassung. Die A rbeit ste llt ausgew ählte U ntersuchungsergebnisse d ar, die den Einfluß des E in trittsp a lte s a u f die C h arak teristik des R adialventilators bestim m en. Die U ntersuchungen sind fü r drei S p altb reiten durchgeführt, ohne andere geometrische P a ram e te r zu ändern.
1. WPROWADZENIE
Przeciek w ew nętrzny przez szczelinę przywlotową (rys. 1) w prawidłowo wykonanym i zm ontowanym w entylatorze może powodować spadek sprawno
ści w entylatora o około 3%. Metody obliczania tej s tra ty oraz wyniki badań doświadczalnych zaw ierają liczne pozycje litera tu ry , np. [1, 2,3]. W obliczaniu stru m ien ia m asy przecieku:
Rys. 1. Schematyczny układ pomiarowy z zaznaczeniem punktów pomiaru: 1 - parame
trów otoczenia, 2 - wydatku, 3 - temperatury, 4 i 5 - ciśnienia, 6 - momentu i prędkości obrotowej
Fig. 1. Measurements scheme: 1 - environment param eters, 2 - volume param eters, 3 - tem perature, 4,5 - pressure, 6 - moment and velocity
W pływ szczeliny przywlotowej wirnika. 203
m p _ a = a n D0 s (2APU p)0’5
p ew n ą trudnością je s t określenie różnicy ciśnień przed i za uszczelnieniem APu oraz dobór współczynnika przepływ u a. N ato m iast wielkość szczeliny s, ze względów technologicznych (spaw anie w irnika, wyoblanie leja wlotowego), p rzy b rak u obróbki powierzchni tw orzących uszczelnienie, może dość różnić się od założonego w konstrukcji. Również w czasie p rac m ontażowych, zwłasz
cza u eksploatatorów, nie zw raca się dostatecznej uw agi n a praw idłowe u s ta w ienie szczeliny. W nieprawidłowo w ykonanym lub zm ontow anym w entylato
rze w ystępują niecentryczności powierzchni, bicia osiowe i prom ieniow e, czy za m ała lub niesym etryczna wielkość x - rys. 1. Poza tym w czasie ruchu w en ty lato ra szczelina może ulec zm ianie w w yniku oddziaływ ania podłączo
n ych rurociągów n a niezbyt sztyw ny korpus w entylatora.
N a ogól podaje się w litera tu rz e [1, 2] wpływ wielkości szczeliny n a spadek spraw ności maksymalnych (w punkcie znamionowym). W przytoczonych tu ta j b ad an iach można ocenić zm ianę spraw ności i przy ro stu ciśnienia całkowitego w zdłuż charakterystyki w entylatora, n a przykładzie b ad a ń w enty latora W PW s-40. Badania dotyczą trzech wielkości szczelin, przy czym jed n a z nich w ynika z niedokładności wykonawczych i m ontażowych w entylatora.
2. WYNIKI BADAŃ
B adania w entylatora W PW s-40 w ykonano n a typowo oprzyrządowanym sto isk u (rys. 1), jedynie zaznaczając, że pom iaru m om entu dokonano momen- tom ierzem indukcyjnym. B adany w entylator w swym pierw otnym stanie m o n tażu m iał wielkość szczeliny średnio s = 6 mm, przy czym wielkość tej szczeliny bardzo różniła się po obwodzie ze względu n a owalizację i niecentry- czność leja wlotowego oraz tarczy przedniej w irnika. Również w artość x (rys. 1) była różna po obwodzie. Dla ta k zmontowanego w entylatora wykona
no b ad an ia przy nastaw ie kierownicy w stępnej a k = 0°. W yniki ba d ań wykazy
w ały n isk ą sprawność r|e = 75% oraz ciśnienie niższe od podanego w katalogu APC = 2000 Pa przy w ydatku V - 2,5 m3/s. Są to p aram etry znamionowe tego w entylatora.
Po prawidłowym m ontażu i u zyskaniu średniej wielkości szczeliny s = 2 m m, zgodnej z założeniami konstrukcyjnym i, przeprowadzono ponowne ba
d an ia. Trzeba tutaj jed n a k podkreślić, że u trzym anie wielkości konstrukcyj
nej szczeliny w konstrukcjach spaw anych je s t dość tru d n e. W yniki badań
(rys. 2) w ykazują istotny wzrost sprawności oraz ciśnienia całkowitego. Przy w ydatku znamionowym V = 2,5 m 3/s przyrost spraw ności Ar|e = 6,5%.
Dla celów poznawczych, chcąc określić wpływ m niejszych szczelin, przepro
wadzono bad ania w entylatora ze szczeliną s = 0,8 mm. T ak a w artość szczeliny je s t oczywiście niemożliwa do u trzy m an ia w produkcji w entylatorów . Wyniki badań (rys. 2) wskazują, że zarówno sprawności, ja k i przyrosty ciśnienia całkowitego są niższe niż przy szczelinie s = 2 mm.
Rys. 2. Charakterystyki wentylatora promieniowego przy różnych wielkościach szczeliny uszczelnienia przedniego
Fig. 2. Characteristics of the radial fan for different impeller’s ring slots
Wpływ szczeliny przywlotowej wirnika. 205
3. WNIOSKI
Wyniki b ad ań potw ierdzają spostrzeżenia cytow ane w pracach [1, 2], że zbyt małe szczeliny nie są korzystne w w enty lato rach promieniowych. T łum a
czy się to tym , że um iarkow any przeciek wpływa k orzystnie n a kształtow anie się w arstw y przyściennej n a tarczy przedniej i elim inuje oderw ania przed ułopatkow aniem .
J a k w ykazały b adania, pobór mocy dla tych trzech wielkości szczelin był praktycznie ta k i sam . Oznacza to, że różne w artości przecieku przedniego nie wpłynęły n a ilość pracy przekazanej sp rężanem u czynnikowi. N ajkorzystniej
sze przekazanie tej pracy n a sprężanie gazu n astąpiło przy szczelinie s = 2 mm. Praw ie w całym zakresie pracy w en ty lato ra spraw ność efektyw na oraz przyrosty ciśnienia całkowitego były najw yższe w porów naniu z pozostałymi szczelinami.
N a koniec chcielibyśmy zwrócić uwagę, szczególnie eksploatatorom w enty
latorów, aby w pracach m ontażowych nie zaniedbyw ali prawidłowej regulacji szczeliny przywlotowej, ponieważ może to o p a rę procent obniżyć spraw ność i przyrost ciśnienia całkowitego.
LITERATURA
[1] T uliszka E.: Sprężarki, dm uchaw y i w entylatory. WNT, W arszaw a 1976.
[2] Kuczewski S.: W entylatory. WNT, W arszaw a 1978.
[3] Sołomachowa T.: Centrobieżnyje w entylatory. M aszinostrojenije, Mosk
w a 1975.
[4] W alczak J., Rybarczyk J ., Piątkow ski R., O lejarczyk W.: Opracowanie nowego w entylatora zastępczego W PWs—40/1,8. B ad an ia akustyczne i przepływowe z osiowym ap a ra te m regulacyjnym n a wlocie. Opracowanie w ew nętrzne K atedry Techniki Cieplnej Politechniki Poznańskiej, 1987.
A b stra ct
The pap er p rese n ts th e chosen centrifugal fan investigation p aram eters concerning th e influence of th e rin g slot upon th e ru n of th e fan
characteristics. The investigations have been carried out for th re e slot values assum ing th e other geom etrical p a ra m ete rs as constant.
R esults of investigations confirm observations from p ap ers [1, 2], th a t too sm all rin g slots are not suitable for centrifugal fans. The reaso n is, that m oderate leak influence desiderably th e boudary lay er form ed on th e front disc and elim inates th e separations before blading.
According to th e investigations, th e pow er-consum ption for th re e different ring slots was th e same. It m eans th a t different values of frontal leak did not change th e work values tra n sm itte d to th e com pressed factor. The most desirable tran sm ission was for th e slot value s = 2 mm. The efficiency and p ressu re rise was th e highest in an alm ost whole ran g e of th e fan work, com paring to other slots.
