一、试验空间采取的测量 [32.2.2  P91]

1. 在试验空间内测量

⑴  通风机平均高度的大气压p_a(Pa);

⑵  靠近进口的环境温度t_a(℃);

⑶  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+

                                 2.55667x10^-4t_W⁴+2.89166x10^-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

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  [P91]

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)以及辅助通风机的功率P_ex;

2.3 流量计差压△p(Pa);     <dpn>

2.4 上游段压力p_e7(Pa);      <pn>

2.5 风室压力p_esg3(Pa);       <pest1>

2.6 风室温度t₃(℃);          <t1>

3. 风室几何参数：

3.1 喷嘴出口直径d_5j(m);      <dn>

3.2 风室当量直径D₇(m);      <d1p/D3>

3.3 风机进口面积A₁(m²);

3.4 风机出口面积A₂(m²);

二、可压缩流体的一般方法 [P91]

    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 [32.2.3.1.5][P96]

假设:   p₇=p_a+p_e7,  θ₃ =θ_sg3=θ_sg7=θ₇=t₃+273.15,  d_5j/D₇=β≈0,  ρ₇=p₇/(R_Wθ₇)

质量流量    q_m=επ∑[C_jd²_5j/4](2ρ₇△p)^0.5      

式中: ε—膨胀系数.按23.4.3和表6中规定

也可按下式计算:

       ε={[kr_d^2/k (1-r_d^(k-1)/k)]/[(k-1)(1-r_d)]}^0.5     [23.4.3]

        r_d=(p_u-△p)/p_u=1-△p/p_u

 p_u—流量计上游平均绝对压力.

       C_j—第j喷嘴的排出系数;    β=0    C_j=α_j

       α_j=0.9986-7.006/Re_d5j^0.5+134.6/Re_d5j =C/(1-α_Auβ⁴)^0.5   [23.4.2 P58]

       Re_d5j=[εC_jd_5j(2ρ₇△p)^0.5]/(17.1+0.048t₇)×10⁶

       取C_j=0.95, 计算Re_d5j→α_j→C_j^‘；采用叠代法计算,

       叠代精度| (C_j- C_j^‘)/ C_j|≤0.001。

2. 通风机压力的计算  [32.2.3.2  P97]

2.1 通风机进口压力p₁         [32.2.3.2.1 P97]

    p_sg1=p_esg3+ p_a = p_sg3, 

    p_esg3= p_esg1, p_e3≤0, p_esg1≤0, θ₃=t₃+273.15=θ_sg3 =θ_sg1       

    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           [14.4.4 P27]

    ρ_sg1/ρ₁=(θ_sg1/θ₁)^1/(k-1)

    ρ₁=ρ_sg1ρ₁/ρ_sg1  

    p₁= p_sg1-0.5(q_m/A₁)²F_M1/ρ₁         [P109]

    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]

2.2 通风机出口压力p₂    [32.2.3.2.2 P97]

   p₂=p_a,  θ_sg2=θ_sg1+(P_r或P_e)/(q_mc_p)

   M²=(q_m/A₂)²[(k-1)/k](R_Wθ_sg2)/ p₂²    [14.4.3.1 P25]

   θ_sg2/θ₂=[1+(1+4M²)^0.5]/2

   Ma₂=[2(θ_sg2/θ₂-1)/(k-1)]^0.5 

   θ₂=θ_sg2θ₂/θ_sg2

   ρ₂=p₂/(R_Wθ₂)= p₂/(R_Wθ₂)

   p_sg2= p₂+0.5(q_m/A₂)²F_M2/ρ₂

   或p_esg2=0.5(q_m/A₂)²F_M2/ρ₂

   其中 F_M2=1+Ma₂²/4+Ma₂⁴/40+Ma₂⁶/1600+……  [14.5.1]

2.3 通风机压力p_SFA,p_FA     [32.2.3.2.3 P98]

   p_SFA=p₂-p_sg1=p_a-p_sg1=-p_esg1

   p_FA=p_sg2-p_sg1=p_a+0.5(q_m/A₂)²F_M2/ρ₂-p_sg1

   p_FA=p_esg2-p_esg1=0.5(q_m/A₂)²F_M2/ρ₂-p_esg1

   ρ_m=(ρ₁+ρ₂)/2   k_ρ=ρ₁/ρ_m

3. 容积流量的计算   [32.2.3.3 P98]

   q_vsg1=q_m/ρ_sg1  

4   通风机空气功率的计算  [32.2.3.3 P98]

4.1 通风机空气功率的计算

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 通风机静空气功率P_uA= q_my_A

4.2 通风机空气功率和压缩性系数的计算：

⑴ 通风机静空气功率P_uSA=q_vsg1p_SFAk_ps 

⑵ 通风机静空气功率P_uA= q_vsg1p_FAk_p 

其中k_ps，k_p  有二种计算方法：

   4.2.1 k_ps，k_p=Z_ktog₁₀r/tog₁₀[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)] 

   4.2.2  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70 g)   A型进气试验 (P94)