一、试验空间采取的测量  [P108] 图72-d

1. 在试验空间内测量

1.1  通风机平均高度的大气压p_a(Pa);

1.2  靠近进口的环境温度t_a(℃);

1.3  干球和湿球温度t_d(℃)和t_W(℃);

   大气密度ρ_a=(p_a-0.378p_v)/(287θ_a)   kg/m³            [12.1]

   式中  θ_a= t_a+273.15   (K)

          p_v=(p_sat)_tw- p_aA_W(t_d-t_W)(1+0.00115t_W)    (Pa)    [12.2]

   当t_W=0℃～150℃时    A_W=6.66×10^-4    ℃^-1

   当t_W＜0℃时           A_W=5.94×10^-4    ℃^-1

         (p_sat)_tw—在湿球温度t_W下的饱和蒸汽压力值p_sat,查表1可得。也可计算得出：

   当t_W=0℃～30℃时       (p_sat)_tw=exp[(17.438 t_W)/(239.78+ t_W)+6.4147]  (Pa)

   或当t_W=30℃～150℃时   (p_sat)_tw=610.8+44.442 t_W+1.4133 t_W²+0.02768t_W³+

                                   2.55667e^-4t_W⁴+2.89166e^-6t_W⁵   (Pa)

   p_v可直接测量空气相对湿度h_u求得：

          p_v= h_u(p_sat)_td    (Pa)       (p_sat)_td 按上式用t_d代替t_W计算求得。

   湿空气得气体常数R_W:

          R_W=p_a/(ρ_aθ_a)=287/(1-0.378 p_v/ p_a)   J·kg^-1·K^-1       [12.1]

   标准气体参数:  ρ_a=1.2kg/m³   θ_a=293.15K   p_a=101325Pa  

                  h_u=0.40        R_W=288      J·kg^-1·K^-1

2. 试验期间采取得测量   [33.2.2] [P110]

2.1  转速N(rpm)或旋转频率n(1/s);

2.2  输入功率P_a、P_o或P_e和预测叶轮功率(kw);

2.3  流量计差压△p(Pa);      <dpn>

2.4  流量计上游压力p_e6(Pa);  <pn>

2.5  出口静压p_e4(Pa);        <pest1>

2.6  大气温度t_a(℃);          <t1>

3. 风室几何参数

3.1  流量计直径d₆m);           <dn>

3.2  静压测量处风管直径D₄(m);  <d1p/D4>

3.3  风机进口面积A₁(m²); 

3.4  风机出口面积A₂(m²);

3.5  风机进口至静压测量处长度L_2-4(m);    <L₂>

二、可压缩流体的一般方法

   当基准马赫数Ma_2ref大于0.15和压比大于1.02时，应采用此算法。

1. 质量流量的计算  [33.2.3.1.2] [P111]

   用毕托管静压测量流量。

   假设:

      p_e6=()/n,

      p₆= p_e6+ p_a, θ_sg6=θ_sg1+ (P_r或P_e)/(q_mc_p),

      θ₆=θ_sg6 (p₆/(p₆+Δp_m))^(1-1/k),

      式中：

      Δp_m=((Δp₁^0.5+Δp₂^0.5+...+Δp_n^0.5)/n)²

      ρ₆=p₆/(R_Wθ₆)

   质量流量  q_m=0.25αεπD²₆(2ρ₆△p_m)^0.5      

   式中:

     流量系数α是雷诺数R_ed6的函数，非常接近0.99(见27.6)。

     R_eD6=αεD₆*(2ρ₆△p_m)^0.5x10⁶/(17.1+0.048t₆)

     ε—膨胀系数(见27.5).

      ε=(1-△p_m /(2kp₆)+(k+1)/(6k²)( △p_m/p₆)²)^0.5

     q_m的第一个近似值是用α=0.99计算的, ε则由上述表达式计算。

     q_m这一值可以计算R_ed6、α和q_m的第二值，q_m迭代直到精度为10^-5.

2. 通风机压力的计算   [33.2.3.2] [P113]

2.1 通风机出口压力p₂   [33.2.3.2.1 P113]

p₄=p_e4+p_a   θ_sg4=θ_sg2=θ_sg1+(Pr或Pe)/(q_mC_p)=θ_sg6 = t₆+273.15

截面4的马赫数M_a4和比θ_sg4/θ₄按照14.4.3.1和图5确定

θ₄=θ_sg4θ₄/θ_sg4

ρ₄=p₄/(R_Wθ₄)

F_M4=1+Ma₄²/4+Ma₄⁴/40+Ma₄⁶/1600+……   [14.5.1]

p_sg2= p₄+0.5(q_m/A₄)²F_M4(1+ξ_2-4)/ρ₄

    或p_esg2=p_e4+0.5(q_m/A₄)²F_M4(1+ξ_2-4)/ρ₄

截面2和4之间的常规损失系数ξ_2-4是按照30.6和图65确定

 注: 按30.6.2(30.2d1)出口管道带有整流器来计算 P82

     Λ=0.14R_edh4 ^–0.17                        

      L_e/D_h=15.04/(1-26.65(e/ D_h)+184.6(e/ D_h)²)^1.83

ξ_2-4=Λ(L_2-4/D_h4+L_e/D_h4)

  静态密度ρ₂和压力p₂按14.5.2计算，M_a2根据14.4.3.2和图6确定

  ρ₂=ρ_sg2/(1+(k-1)M_a2²/2)^(1/(k-1))= ρ_sg2/(ρ/ρ_sg2)

p₂= p_sg2-0.5(q_m/A₂)²F_M2/ρ₂

  F_M2根据14.5.1和图4确定

p_e2= p_esg2-0.5(q_m/A₂)²F_M2/ρ₂

2.2 通风机进口压力p₁   [33.2.3.2.2 P113]

p_sg1=p_a   p_esg1=0   θ_sg1=t_a+273.15    ρ_sg1= p_sg1/( R_Wθ_sg1)

Ma_sg1²=q_m²/(A₁²ρ_sg1²kR_Wθ_sg1)= q_m²/(A₁² kp_sg1ρ_sg1)      [14.4.3.2]

Ma₁= Ma_sg1(1+1.217Ma_sg1²+1.369Ma_sg1⁴+10 Ma_sg1⁶)^0.5    [14.4.3.2]

对于k=1.4和Ma_sg1≤0.45

θ_sg1/θ₁=1+(k-1) Ma₁²/2      [14.4.4P27]

ρ_sg1/ρ₁=(θ_sg1/θ₁)^1/(k-1)

ρ₁=ρ_sg1ρ₁/ρ_sg1            [14.5.2]

p₁= p_sg1-0.5(q_m/A₁)²F_M1/ρ₁     [14.5.2和14.4.3.2]确定

或p_e1=-0.5(q_m/A₁)²F_M1/ρ₁

其中 F_M1=1+Ma₁²/4+Ma₁⁴/40+Ma₁⁶/1600+……  [14.5.1]

2.3 通风机压力p_SFA,p_FA

p_SFA=p₂-p_sg1= p_e2-p_esg1

p_FA=p_sg2-p_sg1=p_esg2-p_esg1

ρ_m=(ρ₁+ρ₂)/2   k_ρ=ρ₁/ρ_m

3.容积流量的计算

 q_vsg1=q_m/ρ_sg1  

4  通风机空气功率的计算

4.1通风机空气功率的计算  [33.2.3.4.1]

⑴ 通风机单位质量静功y_SA=(p₂-p₁)/ρ_m-v_m1²/2=(p₂-p₁)/ρ_m-[q_m/(A₁ρ₁)]²/2

⑵ 通风机单位质量功y_A=(p₂-p₁)/ρ_m+v_m2²/2-v_m1²/2 =(p₂-p₁)/ρ_m+[q_m/(A₂ρ₂)]²/2-[q_m/(A₁ρ₁)]²/2

⑶ 通风机静空气功率P_uSA= q_my_SA

⑷ 通风机空气功率  P_uA= q_my_A

4.2通风机空气功率和压缩性系数的计算  [33.2.3.4.2]

⑴ 通风机静空气功率P_uSA=q_vsg1p_SFAk_ps 

⑵ 通风机空气功率P_uA= q_vsg1p_FAk_p 

其中k_ps，k_p  有二种计算方法：

   第一种方法：k_ps，k_p=Z_klog₁₀r/log₁₀[1+Z_k(r-1)]     [采用]

对于k_ps   r=1+p_SFA/ p_sg1   Z_k=[(k-1)/k][P_r/(q_vsg1p_SFA)] 

对于k_p   r=1+p_FA/ p_sg1   Z_k=[(k-1)/k][P_r/(q_vsg1p_FA)] 

   第二种方法：k_ps，k_p=[ln(1+x)/x][Z_p/ln(1+Z_p)]

对于k_ps   x=r-1=p_SFA/ p_sg1

对于k_p    x=r-1=p_FA/ p_sg1

Z_p=[(k-1)/k][P_r/(q_vsg1p_sg1)]

5. 效率的计算

⑴ 通风机静效率η_SrA=P_uSA/P_r

⑵ 通风机效率  η_rA=P_uA/P_r

⑶ 通风机静轴效率η_SaA=P_uSA/P_a

⑷ 通风机轴效率  η_aA=P_uA/P_a

图72d)  B型出气试验 (P108)