resumen de como calcular los diseños de un ventilador centrifugoDescripción completa
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Descripción: Informe de Ventilador Centrifugo UNIVERSIDAD DE ORIENTE
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Ventilador Centrifugo
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Para el ventilador centrifugo BCC-7890 SWSI con diámetro de 89in se caracterizarán los coeficientes de diseño a partir de los cálculos realizados en el trabajo 1 [1], donde se caracterizaban…Descripción completa
ventilador centrifugo, laboratorio de ingenieria mecanica III UNI fim, con este informe de ensayo, el lector podrá despejar dudas desde el analisis practico y fundamentadoDescripción completa
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
TURBOMAQUINAS I (MN-232)
LABORATORIO
TEMA PROFESOR RESPONSABLES SECCION
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VENTILADOR CENTRIFUGO ING. MALDONADO RIVERA ARTURO Loayza León Roberto Carlos A LIMA, NOVIEMBRE 2006
Banco de ensayo de ventiladores 1. Objetivos
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Determinar las curvas características del ventilador y sus parámetros adimensionales Familiarizarse con el equipo y su comportamiento
2. Fundamento Teórico Un ventilador puede definirse como una máquina hidráulica impulsora para gases. Si el cambio en la densidad del gas al atravesar la máquina es pequeño (lo que ocurre cuando el salto de presión, ΔP, es también pequeño), la teoría desarrollada para máquinas hidráulicas será perfectamente válida para el estudio de los ventiladores. En general para saltos de presión inferiores a 300 mm.c.a. (milímetros de columna de agua) es decir unos 3000 Pa, se habla de ventiladores y para saltos de presión superiores a 1000 mm.c.a (104 Pa) se habla de turbocompresores. A su vez, pueden distinguirse ventiladores de: • • •
Baja presión: Δ P ~ 100 mm.c.a Media presión: ΔP entre 100 mm.c.a. y 300 mm.c.a Alta presión: ΔP entre 300 mm.c.a. y 1000 mm.c.a
Atendiendo a la geometría y evolución del flujo dentro de la máquina se pueden distinguir: •
• •
Ventiladores centrífugos: De flujo radial, suelen proporcionar saltos de presión medios o altos y caudales bajos. Ventiladores axiales: Para caudales más elevados, proporcionan saltos de presión bajos. Ventiladores tangenciales: Comparten características de las máquinas de desplazamiento positivo y de los ventiladores centrífugos.
Cuando se trabaja con ventiladores es usual describir su funcionamiento en términos del salto de presión total, ΔP , en lugar de altura de impulsión, H, como función del caudal, Q. La relación entre el salto de presión total y la altura de impulsión es obviamente: cP= ρ gH siendo ρ la densidad del gas impulsado (en el caso del aire p=1,2 Kgr/m3 en condiciones estándar o ambiente). Las curvas características de un ventilador son similares a las de una bomba pero se suelen expresar como ΔP en función de Q. Su forma depende, al igual que en las bombas, fundamentalmente del tipo de máquina y del diseño del actuador o rodete. Es bastante frecuente que los ventiladores centrífugos de alta presión presenten una curva característica con forma de silla (un mínimo relativo), más típico de diseños axiales, debido al empleo de alabes curvados hacia adelante. Una curva característica de este tipo se muestra en la figura 1.
Una parte considerable de la presión suministrada por el ventilador lo es en forma de presión dinámica, Pd, ya que la velocidad de salida del fluido suele ser más alta que en el caso de bombas. De forma que el salto de presión total proporcionado por el ventilador es la suma del salto de presión dinámica más el salto de presión estática: Δ P= Δ P d +Δ Ps
n el caso de una instalación en la que el ventilador aspira de la atmósfera e impulsa aire a través de un conducto como indica la figura se pueden calcular fácilmente los saltos de presión estática y dinámica.
Salida
Entrada
Aplicando la ecuación de la energía entre la entrada y la salida se tiene para el incremento de energía a través del ventilador: Hutil = (P /γ + v2/2g + Z)s – (P /γ + v2/2g + Z) e donde el subíndice s corresponde a la salida y e a la entrada. Se debe tener en cuenta que las cotas de entrada y salida son las mismas Relaciones Adimensionales El análisis dimensional proporciona los siguientes parámetros adimensionales correspondientes al intercambio energético en un ventilador: cifra de presión =gH / N2D2 cifra de caudal =Q / D3N velocidad especifica de caudal =NQ1/2 / H3/4 donde • • •
Q es el caudal. N es el número de vueltas por segundo a las que gira el rodete. D es el diámetro del rodete.
MATERIALES Y EQUIPO • • • •
Un ventilador centrífugo Cinta métrica (wincha) Manómetro de columna inclinada Llaves de tuercas
• •
Multimanometro de columna de agua Dinamómetro
PROCEDIMIENTO •
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Posicionamos el manómetro inclinado para que nos entregue cambio de presión estática entre los puntos de entrada y salida. En forma similar colocáremos el multimanometro en la tobera (A partir de esta lectura de presión determinaremos el caudal Encendemos el ventilador con la válvula cerrada Tomamos las lecturas de los manómetros y del dinamómetro Reducimos la salida del aire mediante la válvula en nuestra experiencia se disminuyo 1cm por cada cambio de punto de esta forma obtuvimos 7 puntos Apagamos el ventilador Cambiamos el rodete del ventilador, se trabajo con tres diferentes actuadores de 8 12 y 16alabes respectivamente Se realizaran los 4 primeros pasos para los rotores faltantes
Multimanometro
RODETES DE 8 y 16 ALABES
CALCULOS Y RESULTADOS Condiciones atmosféricas: Presión Barométrica: 754.6 mmhg Temperatura de bulbo seco: 640F Temperatura de bulbo húmedo: 690F Humedad relativa: 95%
Calculo de la densidad Tomaremos al aire como un gas idea PV=mRT (Ec general de los gases) m / V= ρ = P / RT 754.6mmgh 0.287 KJ 640F Kg*K
= 1.205Kg/m3
Calculo del caudal(Tomaremos como ejemplo de calculo e punto para Z=8) Aplicaremos la ecuación de Bernoulli entre los puntos “0” y “1”
50mm
0
1
P1/γ +v21/2g = 0 Despejando v21 =2 P1/ρ P1= 0.038mH20*9810N/m3=372.78 Pa v21=2 *372.78 Pa /1.205Kg/m3
→
V1=24.8741m/s
Q= Cd* V1*A1 A1=π*D2/4 = π*0.052/4=0.0019635m2 Q=0.98*24.8741m/s*0.0019635m2 = 0.047863 m3/s Calculo de la altura útil
41.5cm
II
52.5cm
I
Bernoulli entre I y II H útil = (P /γ + C2/2g + Z) I – (P /γ + C2/2g + Z) II *Sabemos por manométrica (P /γ + Z) I – (P /γ + Z) II = ∆h (ρaire – ρH20 )/ ρaire H est =∆h (ρH20 – ρaire)/ ρaire ∆h =1.25 in H20 (0.0254 m H20) 1 in H20 ∆h = 0.3175 m H20 H est =26.3485 (1000–1.205)/1.205 =26.3167977 m de aire *Calculo de altura dinámica A II = π*D II 2/4 =0.01370523 m2 A I = π*D I 2/4=0.0219335 m2 H util = C I 2/2g – C II 2/2g = 0.03988679m Entonces la altura útil H util = H est + H din =26.6957223 m *Calculo
Notamos que nuestra mayor eficiencia se da en el alabe de 12 con una eficiencia de 62% trabajando con 3550 RPM
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En el punto O se preveía que no existiera caudal circundante pero en algunos alabes el multimanometro nos arrojo valores si bien pequeños significantes para el calculo con uno de estos se logro la que se menciono en el punto anterior eficiencia de 88%
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Se tiene una eficiencia de 88% en el punto 0 trabajando con 3550RPM este punto se descartara debido a que esta eficiencia se encuentra por encima de un rango aceptable, posiblemente se obtuvo de una mala toma de datos.
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Podemos visualizar de las graficas que al aumentar Las RPM también aumentaremos nuestra eficiencia
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Una posibilidad seria la de poder trabajar el equipo a diferentes RPM para de esta forma tener una mayor población de datos
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En el calculo de la altura útil se observa que la altura dinámica es muy pequeña en comparación con la altura estática pero no debe despreciarse por que esta afecta nuestro calculo de la eficiencia
