Wykreślanie charakterystyki wentylatora przy używciu grafplotera

(1)

Seria: EN ER GE TY KA z. 72 Nr kol. 60U

Kr zy sz to f J. JESIONEK,

Ryszard WYSZYŃSKI, J a n ZABDYR P o li te ch ni ka W r oc ła ws ka

WY KR E Ś L A N I E CH ARAKTERYSTYKI WENT YL AT OR A PR ZY U Ż Y C I U G R A F PL OT ER A

S t r e s z c z e n i e . W pracy przedstawiono zagadnienie wykr eś la ni a cha- r a k t er ys ty k we nt y l a t o r a przy użyciu grafplotera. Przedstawiono za

sady ogólne dqty oz ąc e sporządzania wy mi en i o n y c h charakterystyk oraz omówiono odpowiedni pr og ra m komputerowy wr az z przykładem kreś le ni a Zastosowanie elektronicznej ma szyny cyfrowej znacznie skraca czas o p racowywania w y n i k ó w pomiaru w formie graficznej. Dla typowego przy

padku wyko ny wa ni e w y k r e s ó w już w ostatfecznej postaci trwa około 8 mi

nut .

Oznaczenia

A p - spiętrzenie całkowite (różnica ciśnień całkowitych mierzo ny ch w prze kr oj ac h w l o t o w y m i wy lo t o w y m we nt y l a t o r a [1 i ?.] , przyrost ciś- n i e n i a [3] , .

M - st ru mi eń masy, wy da j n o ś ć ii] , w y da jn oś ć ma so wa |)2j ,natężenie prze pływu [2 4 3] ,

N - m o c el ek tr yc zn a pobi er an a przez s i ln ik napędowy wsniylatoi’a , c a ł  k o w i t a moc n a pę do wa [i] , moc pobierana [2],

Y - strumień objętości, w y d a j n o ś ć [ij , wyda jność objętościowa [2], ob

jętościowe n a tę że ni e przepływu [3],

Y - en ergia w ł a ś c i w a (energia użyteczna przeka za na przez koło w i r n i  k o we jednemu kilo gr am ow i masy przepływającego czynnika - powi e

t r za lub innego gazu) [2],

- ciężar w ł aś ci wy powietrza w wa ru n k a c h n o r m a l n y c h [2],

Y - sprawność ogólna zespołu si ln ik—w e n t y l a t o r , sprawność w e n t y l a t o  r a [l] , sprawność całkowita [2] , sprawność [3] ,

X - bezw ym ia ro wy w s k a ź n i k mo cy [i i 2j ,

(p - bezw ym ia ro wy w s k a ź n i k przepływu [i] , w s k a ź n i k w y da jn oś ci [2], - w s k a ź n i k obciążenia w i r n i k a [i] , bezwymiarowy w s k a ź n i k sp iętrze

n i a całkowitego {zj .

(2)

K.J. Jesionek i inni

1. Wstęp

Wyniki większośoi obliczeń wyko ny wa ny ch w teohnice, bardzo często przed

stawiane są w postaci wykresów, rysunków itp., ponieważ form} grafiezne są wygodniejsze w interpretowaniu rozpatrywanego zjawiska i pozwalają an al i

zować je bardziej oałośoiowo. Spośród szeregu różnego rodzaju spotykanych obeonie urządzeń rysujących, n a szczególną uwagę zasługuje kr eślące z e w

nę trzne urządzenie wyjściowe elektronicznych ma szyn cyfrowych nazywane graf ploterem [¿ł] (spolszczona n a z w a an gi el sk a - gr ap h plotter).

Wymienione urządzenie sprzężone bezpośrednio z maszyną cyfrową,np. se

rii OD RA 1300, umożliwia przedstawienie w formie graficznej w y ni kó w nurae- ryoznego procesu przetwarzania da ny ch liozbowyoh b ę d ą cy ch rezultatem po

miaru.

2. Charakterystyki we nt yl at or a

Głównymi wi el ko śc ia mi charakteryzującymi pracę sprężarki, dmuchawy i w e n t yl at or a są:

- strumień objętości V, - s p i ę t r z e n i e c a ł k o w i t e Ap, - sprawność oałkowita , - moo pobierana N.

Wymienione wiel ko śc i w określonych w a ru nk ac h pracy, tzn. przy. us ta lo

n y c h wa r t oś oi ao h ciśnień i temperatur w przekrojach wl ot ow ym i wylotowym oraz przy stałych obrotaoh wirnika, są od siebie funkcyjnie zależne. R o z  patrywane zależności ujmowane najozęściej w formie:

n a zywamy charakterystykami sprężarki, d m u c h a w y , względnie wentylatora.

A p = f.,(v),

= f2(v),

N = f3(v),

.(1) '

(

2

)

(3)

Charakterystyką w e n t yl at or a nazy wa ny Jest także zespół zależności [2] dl a szeregu wiel ko śc i zredukowanych, np.

Y = fj/M), ' N = f5(ń), 7 = f6(ń), (i*;

albo

(3)

ozy też dla ch ar ak te ry st yk bezwym ia ro wy ch

1>= X = f 9 (<p), 1?= f 1 0 (tp). (6)

3. Wy kr eś la ni e charakterystyki

Dla uł at wi en ia analizy pracy badanej ma szyny sprężającej wymienione vy~

żej zależności fu nk cy jn e pr ze ds ta wi a się z reguły w formie graf iczne j . Na j- częściej w postaci w y kr es u nazywa ne go ch arakterystyką (rys. i).

W przypadku pr zeprowadzenia różnego rodzaju bada ń (modelowych, g w a r a n  cyjnych, odbiorczych i t p . ) w y n i k a coraz częśoiej konieczność skrócenia cza

su nie tylko samego pomiaru went yl at or a ale także czasu przetwarzania w y  n i k ó w b a d a ń oraz ich opracowywania.

Omówiony w pracy pr ogram komputerowy umożliwia bezpośrednie otrzymywa

n i e ch arakterystyk za pomocą grafplotera. V tym ko nk re tn ym przypadku uż y

te zostało urządzenie typu IC L193^/6 zainstalowane w Centrum Obliczenio

w y m Politechniki Wr oc ławskiej £5 i 6j. Współpracuje wraz z ma szyną cy fr o

wą OD RA 1305.

Szybkość transmisji znaków stosowanego graf pl ot er a wynosi 300 kr ok ów na sekundę, przy czym długość jednego krok u jest równa 0,0001 m.

(4)

56 K.J. Jesionek i inni

Należy p b d k r e ś l i ó , że przy programowaniu omawianych zagadnień, pod p o  jęciem oharakterystyka w e n t yl at or a rozumiane b ę d ą zależności (i), (2) i (3) jako najczęściej spotykane w praktyce.

¡ł* Program komputerowy

¥ oelu wykr eś le ni a oharakterystyk went yl at or a w odpowiedniej forade g r a  ficznej sporządzono program ko mp ut er ow y w języku al go rytmicznym Fortran 1900 0 , 5, 6 ,7 i 8].

¥ pierwszym etapie opracowano program komputerowy pp GRAF, któr y z o  stał skojarzony z programem pp AL FA [9], służącym do przetwarzania w y ni kó w pomiaru wentylatora. Po gruntownej zmianie części óbliozeniowej otrzymano program pp FA NP [30] . Wadą jego było wykr eś la ni e k r zy wy ch gł adkich d o kł ad

nie przez wszystkie obliczone punkty (rys. 2), co zniekształcało w pewnym stopniu obraz przebiegu zmienności l p , N i Tj w funkcji V.

Opierając się n a uz ys ka ny ch do św ia do ze ni ac h podjęto pracę nad u d os ko

naleniem formy grafioznej otrzymywanych rysunków. FJFektem tej d z ia ła ln o

ści jest prezentowany obeonie program 'pp DRAW. Umoż li wi a on aproksymację wy ni kó w obliczeń wielomianem, n-tego stopnia.

Pr ogram pp DRAW, po dobnie jak już ws po mn ia ny p p GRAF, w y w o łu ją p o dp ro

gramy standardowe z odpowiednimi parametrami, która w jsdnoznaozny sposób definiują rysowany element. Podprogramy te znajdują się n a dysku w zbiorze o na zw ie SRGP i częściowo S-RS. Dodatkowo przeglądana jest także bibliote

k a podprogramów SRF7. Podprogramy um oż li wi aj ą wy kr eś la ni e k o l e j n y c h p o d  stawowych elementów rysunku, jak n p . : odcinek, l u k okręgu, oś wr az z o p i  sem itp. W oelu aproksymacji w y n i k ó w ob liczeń dołączono dodatkowo b i b l i o  tekę FSCE, w kt ór ej znajduje się podprogram aproksymujący kr zywą wielomia

ne m n — tego stopnia, p p F^CFORPL.

Na podkreślenie zasługuje fakt, że dzięki skalowaniu osi wy kr es ó w , f o r  mat otrzymywanego rysunku jest niezal eż ny od wa rt oś oi w p r o w a dz an yc h d a  n y c h i zawsze mieści się n a arkuszu A k.

Wymieniony pr ogram pp 1DRAW1 sporządzony został dla przypadku pracy b e z  pośredniej, ki e d y dane dla kreś le ni a wypr ow ad za ne są w trybie on—lina z ma szyny cyfrowej n a grafploter.

5. Qace wejściowe i wyni k kreś le ni a

Dane do pr ogramu pp. D R A W przygotowuje się n a k a r t a c h perforowanych.

Przykład serii da ny oh we jś c i o w y c h zamieszczono w tabłioy .1.

Charakterystykę we nt yl at or a w y k o n a n ą za pomocą grafpiotera pr ze ds ta wi o

no n a rys. 3. W głównej części rysunku kó łe cz ka mi oznaczono punkty odpo

wi ad aj ąc e zależnośoi (3), natomiast kwad ra ty w y zn ao za ją przebieg zmienno-

(5)

(6)

SPIĘTRZENIEWENTYLATORA[N/M]x 10'J MOCELEKTRYCZNA[W] * 10 2.550 2.710 2.870 3.030 3.190 3.3 5 0 3.510 3.670 2.100 2.500 2.900 3.300 3.700 4.100

58 K.J, Jesionek i inni

o

Rys. 3« Charakterystyka we nt yl at or a wykreślona według programu # DRAW

(7)

Ta bl ic a 1

D a ne do programu 4P DRAW Numer W i e l —

Dane Wymiar

7 liozba ob ciążeń w e n t yl at or a -

2 A p 2148 2139 2048 1990 1950 1901 1841 N/ m 2

3 ^N ²¹⁰⁰ ²⁹⁴⁰ ³⁴⁸⁰ ³⁶⁰⁰ ³⁶⁶⁰ ³⁸⁴⁰ ³⁸⁴⁰ ^W

4 _? 0.00 0.37 0.46 0.46 O.47 0.47 0.48 -

5 ^0,00 ^0.51 ^0.77 ^0.84 ^0.89 ^0.94 ^{1 .01} ^m-Vs

śoi furikoji (2). N a le ży zaznaczyć, że rys. 2 w y kr eś lo ny został także dla tyoh s a my ch da ny ch (tabela 1), 00 umoż li wi a porównanie re zu lt at ów dz ia ła

n i a obydwu programów, GRAF i -ii DRAW.

Podczas k r e ś l e n i a drukowalne są także ws pó io zy nn ik i wielom ia nu aproksy- m u j ą ce go 3 st opnia oraz w a rt oś oi fu nk cj i obliczonej d l a znalezionego r ó w  nania.

Na zakończenie na le ży dodać, że pr og ra m obliczeniowy służy do w y kr eś le

n i a ch arakterystyki przez 9 pu nk tó w obliczeniowych. Przy wi ększej liozbie obciążeń we nt y l a t o r a n a l e ż y zwiększyć rozmiary tablio w dyrektywie DJMEN- SION.

6. Uwag 1 k o ńc ow e

Pr zedstawiony pr og ra m komp ut er ow y sporządzony został w celu zmniejsze

ni a pr ac oc hł on no śc i opraco wy wa ni a w y n i k ó w pomiaru wentylatora. Czas praoy ma sz yn y cyfrowej i gr af p l o t e r a dla w y ko na ni a zadania zawiera się w p r z e  dziale 0-10 min. Is tnieje także możliwość w ł ą c z e n i a opisanego programu do programu pr ze tw ar za ją ce go w y ni ki pomiaru wentylatora. W takim przypadku z ma s z y n y cyfrowej otrzymane zostaną w s zy st ki e wy ni ki obliczeń w postaoi ta

b e l i w y k r e s ó w na d a j ą c y c h się do be zp oś re dn ie go zamieszczenia w sprawozda

niu.

P r e z en to wa na pr ao a stanowi ko l e j n y etap drog i w ki er un ku automatyzacji pomi ar ów [11] i ba da ń we nt yl a t o r ó w przy ws pó łp ra oy on-line z ma sz yn ą oy- frową.

L I TE RA TU RA

[1] Kuozewslci S. : Wentylatory, WNT, W a rs za wa 1978.

[2] Po ls ki Komitet Normalizacyjny, PN/M-43010, Wentylatory. Pomiary c h a

r a k t er ys ty k n a s t o i s k a c h ”, Projekt Polskiej Normy.

(8)

60 K.J. Jesionek i inni

[3] T u l i sz ka E. : Sprężarki, dmuchawy i wentylatory. W y d . XI. WNT, Warszaw w a 1976.

[4] Mazur Z., Wę grzyn M . : Programowanie z wy ko rz ys ta ni em gr af pl ot er a. Po

l itechnika Wrocła ws ka Seria: Biblioteka WASC, Wrocław 1976.

[5] "PISAK X - Y , Oprogramowanie m a sz yn cyfrowych ODRA serii 1300", P u b l i  kacj e n r 13009, Wrocławskie Zakłady Elektroniczne ELWRO,Wrocław 1972.

[6] "System OD RA 1300 - Grap h - Płotter", Technicał Publioation 4087 ,In- 1 ternational Coraputers and Tabulato-.-s Limited, Forst Edition, Marc h 1 9 6 8

.

[7] Stańko J . : Języ k FO RTRAN d l a ma sz yn serii O D R A 1300, Politechnika Wro- oławska, Seria: Biblioteka WASC, Wr oc ła w 1974.

[8] Mazur Z., Wę gr zy n M. : Programowanie z wykorz ys ta ni em GRAPH PLOTTERA, Centrum Obliczeniowe Politechniki Wrocławskiej, Raport nr CO/R-16/74.

Wrocław' 197*1.

[9] Błoński J. , Je sionek K . , Sandecki A. , iiyszyński R. : Obliozenie c h a  r a kt erystyk w e n t yl at or a n a elektronicznej maszynie c y f r o w e j .Prace Nau

kowo Instytutu Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wro

cławskiej n r 7» Seria: Studia i Materiały n r 6 - "Obliczenia i b a d a  n i a wentylatorów", Wr oc ła w 1976, ss. 27-35.

[l0] Błoński J. , Jesi on ek K. , Sandecki A., Wyszyński R. , Zabdyr J. : Za

stosowanie ETO do wy zn ao za ni a charakterystyki wentylatora. III K r a  jowy Przegląd Zastosowań Techniki Komputerowej w Przemyśle - M a s z y n o  wym, Materiały Konferencyjne, T o m II, Część 2, SIMP Oddział w Po zn a

niu, Pa źd zi er ni k 1976, ss. 79-92.

[1 ij Błoński J., Je sionek K. , Sandecki A., Wyszyński R. : Automa ty za cj a po

m i ar ów wentylatorów", Prace Naukowe Instytutu Techniki Cieplnej i Me

chaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej, Nr 7, Seria: Studia i M a  teriały Nr 6 - Obliozenia i ba d a n i a wentylatorów. Wr oc ła w 1976, ss.

37-47-

BHWEPWHBAHHE XAPAKTEPIlCKiKH BEHTHJIHTOPA nPH HCnOJIbSOBAHHH rPA SIUIOITEPA

P e 3 jo M e

B c T a T t e n p e A C i a B a e n Mexo , n B M e p w u B a H M x a p a K T e p a c T H K H B e H T H M T o p a n p a n o M o i p t 3 H B M . 3 H a w H T e j i B H o e y M e H b m e H K e T p y , ą o e M K O C T n s t o S p a C o T H b o 3 m o s c h o b p e 3 y j i b i a T e n o c i p o e H M c o o T B e T C T B y r a n e i t n p o r p a M M u , H a i m e a H H O J i H a a A r o p H T M H - ą e c K O M H 3 H K e $ o p x p a H 1900.

B p e 3 y j i b i a T e n p H M e H e H H A f l o f i a B c u i H o r o o ó o p y A O B a H H H n o A K J i i o w e H H A r p a < $ n j i o x - 1'epa K S J i e K T p O H H O l ł IiH(J)p0 B 0 8 B M H C A H t e j I b H O f l MafflHHe B 0 3 M 0 K H 0 a B T O M a T H H S C K O e n o A y ą e H H e 3 x 0 8 A n a r p a M M b i . J&a T M i H W H o r o c j i y n a a B u n o j i n e H H e A H a r p a M M b o k o h - ą a T e j i b H O M B H A e a j m t c h okojio 8 M H H y i .

(9)

D R AW IN G .FAN CH ARACTERISTICS BY MEANS OF A GR AP H-PLOTTER

S u m m a r y

A me th od of drawing of the fl ow of f a n performance curves by means of a graph- pl ot te r is presented. The fa n characteristics put down in handwri

ting is time-consuming. It may be considerably reduced if performed by a computer.

By means of the additional equipment w i t h suitable system connected to a computer, the f l o w f a n performance curves can be obtained automatically.

An ad equate computer program is presented.