ГОСТ 10921-90. Государственный стандарт Союза ССР. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний

(утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1990 № 3709)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ГОСТ 10921-90"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/gost-10921-90" "ГОСТ 10921-90. Государственный стандарт Союза ССР. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний (утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от "
  n1["ГОСТ 10921-2017"]:::doc
  click n1 "https://bukva.ai/docs/popravka-popravki-gost-18188-2020" "ГОСТ 10921-2017. Межгосударственный стандарт. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний (введен в действие Приказом Росстандарта от 16.10.2018 N 764-ст)"
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ВЕНТИЛЯТОРЫ РАДИАЛЬНЫЕ И ОСЕВЫЕ

МЕТОДЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Radial and axial fans. Aerodynamic testing methods

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. Разработан и внесен Министерством электротехнической промышленности и приборостроения СССР.

Разработчики: В.А. Васильев (руководитель разработки); А.Ф. Андрейченко; В.Н. Кузнецов; М.Я. Гембаржевский, канд. техн. наук; И.О. Керстен, канд. техн. наук; А.Г. Харченко; Л.А. Буневич.

2. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 29.12.1990 № 3709.

3. Срок проверки — 1996 г., периодичность проверки — 5 лет.

4. Взамен ГОСТ 10921-74.

5. Ссылочные нормативно-технические документы

1. ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

температуры окружающего воздуха; 13 — психрометр; 14 — измеритель потребляемой мощности; 15 — измеритель частоты вращения

Черт. 5

Схема стенда типа D (дросселирующее устройство на входе)

1 — исследуемый вентилятор; 2 — переходные участки для присоединения вентилятора к воздуховодам; 3 — расходомер (сопло Вентури); 4 — дросселирующее устройство;

1.7. В измерительных сечениях стендов устанавливают не менее четырех приемников местного статического давления P_{m} в виде круглых отверстий диаметром от 2 до 5 мм, расположенных в стенке воздуховода (камеры или трубопровода) равномерно по его периметру и соединенных между собой каналом связи, площадь сечения которого не менее суммы площадей отверстий. Допускается соединение отдельных приемников давления в единый коллектор трубками одинакового сечения и длины.

Измерительные сечения всасывающего трубопровода или камеры должны находиться на расстоянии от входа в вентилятор, составляющем для стенда типа A не менее 0,3D_{1} , для стендов типов C и D — не менее 2D_{1} .

1.8. Перед измерительными сечениями стендов, в которых расположены приемники давления, должны быть установлены спрямляющие и выравнивающие поток устройства — струевыпрямители.

1.8.1. В стендах типа A струевыпрямитель в камере всасывания должен быть выполнен в виде трех рядов сеток или перфорированных пластин сечением не более 50% или двух рядов сеток и спрямляющей решетки с поперечным размером ячеек не более 0,1D_{1} . Сетки (решетка) должны быть расположены на расстоянии не менее 0,1D_{1} друг от друга и не менее 0,2D_{1} от измерительного сечения.

1.8.2. В стендах типов B, C и D струевыпрямитель должен быть выполнен в виде восьми равномерно размещенных радиальных пластин толщиной не более 0,01 диаметра трубопровода и длиной, равной двум его диаметрам, расположенным на расстоянии одного диаметра трубопровода от измерительного сечения и двух диаметров от выхода вентилятора. Допускается выполнять струевыпрямитель в виде спрямляющей решетки с числом ячеек не менее девяти.

Образующие трубопровода, проходящие через отверстия отбора давления на стенке, должны быть максимально удалены от мест ее контакта со струевыпрямителем.

1.8.3. В стендах типа C без вспомогательного вентилятора и в стендах типа D струевыпрямитель во всасывающем трубопроводе допускается выполнять в виде сеток или перфорированных пластин с живым сечением не более 50%, расположенных на расстоянии не менее одного диаметра трубопровода перед измерительным сечением.

1.9. Измерительные трубопроводы стендов типов B, C, D должны иметь форму прямого круглого цилиндра с отклонением не более 0,01 диаметра. Трубопроводы следует присоединять к вентилятору непосредственно, а при различиях в площади и (или) форме — через переходную секцию не менее диаметра трубопровода. Отношение площадей трубопровода и входа вентилятора должно находиться в пределах 0,95 — 1,08. Отношение площадей трубопровода и выхода вентилятора должно находиться в пределах 0,9 — 1,1.

1.10. Расходомерным устройством испытательных стендов служит сопло Вентури, выполненное в соответствии с черт. 7, 8 согласно требованиям к исполнению, изложенным в РД 50-213.

Сопло Вентури при входе

Черт. 7

Сопло Вентури со встроенным приемником полного давления (трубкой Пито)

При числах Рейнольдса, определенных по диаметру суженного сечения d порядка 2 \cdot 10^{5} , \alpha = 0,985 \pm 0,005 .

1.11. Номинальные линейные размеры элементов сопла Вентури, выраженные в долях его диаметра d, должны соответствовать черт. 7, 8.

Выходной диффузор сопла Вентури при входе (черт. 7) должен иметь длину не менее 3d и угол раскрытия от 0 до 30°.

Сопла Вентури должны быть снабжены приемниками давления в количестве не менее четырех с радиальными отверстиями диаметром от 3 до 5 мм.

1.12. Допускается применение сопел Вентури, изготовленных до введения в действие настоящего стандарта и выполненных с отклонениями от черт. 7, при условии, что линейные размеры, выраженные в долях диаметра d, находятся в пределах:

3. длина цилиндрической части за приемниками давления 0,2 — 1,0;

4. радиус закругления при входе 0,1 — 0,5;

5. радиус закругления, сопряженного с цилиндрической частью, 0,3 — 0,5;

6. диаметры отверстий приемников давления 1 — 5 мм.

Допускается применение любых расходомерных устройств, выполненных и установленных согласно требованиям РД 50-213 и РД 50-411.

1.13. В стендах типов A, C и D сопло Вентури диаметром d, выполненное в соответствии с черт. 7, устанавливают при входе в камеру всасывания или всасывающий трубопровод на расстоянии не менее 1,5d по оси и не менее 1,5d перпендикулярно оси от препятствий, вызывающих изменение условий притекания.

В стендах типа B входное отверстие вентилятора диаметром D_{\text{вх}} должно находиться на расстоянии не менее 1,5D_{\text{вх}} перпендикулярно оси от препятствий, вызывающих изменение условий притекания.

1.14. В стендах типа B сопло Вентури, выполненное в соответствии с черт. 8, устанавливают при выходе из нагнетательного трубопровода на расстоянии не менее одного (черт. 2а) или двух (черт. 2б) его диаметров от струевыпрямителя. Приемник полного давления потока, входящего в сопло, должен быть установлен в центре суженного сечения сопла за приемниками давления в его стенке.

1.15 При проведении приемосдаточных аэродинамических испытаний на стендах типа B допускается:

1. использовать в качестве дросселя сменные расходомеры в виде сопел или диафрагм с различными проходными сечениями в соответствии с табл. 6 Приложения 1;

2. применять нагнетательный воздуховод прямоугольного сечения при выполнении остальных требований по пп. 1.8, 1.9;

3. непосредственно присоединять диафрагму с встроенным приемником полного давления (черт. 9) к выходу из корпуса вентилятора, если входное отверстие имеет круглую или прямоугольную форму.

Измерительная диафрагма стенда типа B для приемосдаточных испытаний

1 — выходной патрубок вентилятора; 2 — диафрагма; 3 — приемник полного давления (трубка Пито); 4 — резиновая прокладка

1.16. Измерительные приборы, применяемые при аэродинамических испытаниях, должны иметь класс точности не ниже 0,5.

1.17. Для определения потребляемой вентилятором мощности применяют балансирные динамометры с минимальным моментом холостого хода, не превышающим 0,5% крутящего момента, соответствующего режиму максимального полного КПД исследуемого вентилятора.

1.18. Допускается определять потребляемую мощность путем измерения электрической мощности электродвигателя с известной характеристикой в виде зависимости подведенной мощности P_{1} от КПД электродвигателя \eta_{e} , полученной согласно ГОСТ 7271 или ГОСТ 10159 в зависимости от типа электродвигателя.

Допускается применение других измерителей крутящего момента при условии обеспечения точности не ниже 1%.

2. ПОДГОТОВКА ИСПЫТАНИЙ

2.1. Стенды для аэродинамических испытаний вентиляторов должны быть аттестованы. Порядок аттестации — по ГОСТ 24555.

При аттестации определяют:

1. геометрические размеры измерительных трубопроводов;

2. геометрические размеры расходомерных устройств;

3. герметичность заглушенной сети стенда;

4. герметичность манометрических трасс;

5. состояние потока в измерительных сечениях;

7. аэродинамическое сопротивление элементов стенда;

8. соответствие используемых средств измерения давления, параметров окружающего воздуха, крутящего момента, потребляемой мощности и частоты вращения аттестационным свидетельствам.

2.2. Геометрические размеры расходомерных устройств и измерительных трубопроводов определяют в соответствии с настоящим стандартом и РД 50-213.

2.3. Герметичность сети стенда определяют при заглушенных концевых участках входа и выхода стенда с помощью малорасходного малогабаритного вентилятора и стандартного расходомера диаметром не более 50 мм, присоединенных к отверстию в измерительном трубопроводе или в заглушенном концевом участке. При различных разрежениях в заглушенной сети, создаваемых дросселированием вентилятора, определяют создаваемый им расход (просос). Просос не должен превышать 0,5% номинального объемного расхода вентилятора, подвергаемого испытаниям.

2.4. Герметичность манометрических трасс контролируют по стабильности показаний микроманометра при создании в трассе избыточного давления.

2.5. Поток в измерительных сечениях стенда должен быть практически устойчив, прямолинеен и равномерен. Относительное отклонение скорости, представляющее собой разность максимальной и минимальной скоростей потока, отнесенную к удвоенной средней скорости, не должно превышать 0,2.

Разность полных или статических давлений потока в отдельных точках измерительного сечения не должна превышать 5 Па для камеры и 30 Па — для трубопровода. Частота колебаний потока не должна превышать 0,1 Гц. Амплитуда колебаний давления, выраженная в процентах от измеряемого давления, не должна превышать 2% для камеры и 5% для трубопровода.

Состояние потока в измерительных сечениях стенда определяют путем измерения динамических и статических (полных) давлений не менее чем в пяти точках измерительного сечения. Координаты точек измерения должны соответствовать центрам равновеликих элементарных площадей, на которые условно разделяют измерительное сечение.

При пяти точках измерений координаты должны соответствовать центру сечения и четырем точкам, расположенным на расстоянии 0,115 диаметра от стенки трубопровода по двум взаимно перпендикулярным диаметрам. Параметры потока определяют при полностью открытом дросселирующем устройстве и на режиме работы типового вентилятора, близком к его максимальному КПД.

Допускается при скоростях потока в измерительном сечении меньших 5 м/с измерять скорости потока вместо динамических давлений.

2.6. Коэффициент расхода \alpha расходомерных устройств, выполненных в соответствии с п. 1.10, определяют по формуле (1).

Допускается проводить аттестацию и индивидуальную градуировку расходомерных устройств, отличающихся от указанных в пп. 1.10 - 1.12, непосредственно на испытательном стенде путем сравнения расходов, измеренных последовательно расположенными поверяемым расходомером и выполненным в соответствии с п. 1.10. Коэффициент расхода поверяемого расходомера определяют по формуле

где \epsilon — поправочный коэффициент на расширение воздуха в расходомере (см. п. 4.5);

F_{c} — площадь мерного сечения расходомера, м2;

\rho — плотность воздуха, кг/м3;

P_{c} — измеренная разность давлений в расходомере, Па; индекс «0» относится к параметрам расходомера, выполненного в соответствии с п. 1.10.

Для сопел Вентури диаметром d > 0,1 м допускается определение коэффициента расхода \alpha путем измерения динамического давления потока комбинированным приемником давления по ГОСТ 12.3.018 в фиксированных точках мерного сечения. Точки измерений должны быть расположены на двух взаимно перпендикулярных диаметрах на расстояниях от стенки, выраженных в долях диаметра d, принимающих значения: 0,035; 0,138; 0,318; 0,682; 0,862; 0,965. Коэффициент расхода определяют по формуле

\alpha = 0,0825 \sum_{i = 1}^{12} P_{di}/P_{c} , (3)

где P_{di} — динамическое давление, измеренное в i-й точке измерения, Па;

P_{c} — измеренная разность давлений в поверяемом расходомере, Па.

2.7. Аэродинамическое сопротивление струевыпрямителя в нагнетательном измерительном трубопроводе стендов типов B (черт. 2) и D (черт. 4, 5) определяют путем измерения разности \delta P полных давлений за струевыпрямителем и перед ним. Приемниками полного давления должны служить комбинированный приемник или приемник полного давления по ГОСТ 12.3.018. Полные давления измеряют за струевыпрямителем и перед ним в пяти точках сечения трубопровода: в центре сечения и на расстоянии 0,115 диаметра трубопровода D_{2} от его стенки по двум взаимно перпендикулярным диаметрам. Разность полных давлений измеряют при полном открытии дросселирующего устройства.

Полное давление за струевыпрямителем допускается измерять с помощью приемника полного давления, встроенного в сопло Вентури. Допускается измерять вместо разности полных давлений разность статических давлений между приемниками статического давления в измерительном сечении трубопроводов и боковыми отверстиями комбинированного приемника.

Коэффициент сопротивления (\zeta_{2}) струевыпрямителя определяют по формуле

, (4)

где P_{d2} = \alpha^{2}\epsilon^{2}P_{c}(d/D_{2})^{4} — динамическое давление потока в трубопроводе диаметром D_{2} ;

\delta P_{i} — измеряемая разность давлений в i-х соответственных точках измерений.

2.8. Аэродинамическое сопротивление нагнетательного трубопровода, применяемого в схеме стенда типа D (черт. 6), определяют при установке его в качестве трубопровода всасывания в схеме стенда типа D (черт. 5) на режиме полного открытия дросселирующего устройства.

\zeta_{2} = \delta P/P_{d1} , (5)

где \delta P — измеренная разность статических давлений, воспринимаемая приемником в стенке трубопровода;

P_{d1} = \alpha^{2}P_{c} — динамическое давление потока в трубопроводе (при d = D_{1} = D_{2} ).

Периодическая проверка испытательного стенда заключается в определении аэродинамической характеристики контрольного вентилятора и проверке герметичности заглушенной сети стенда. На основании известной аэродинамической характеристики контрольного вентилятора оценивают средние квадратические относительные погрешности определения полного, статического и динамического давлений вентилятора, объемного расхода воздуха, потребляемой мощности, полного и статического КПД.

2.10. Перед каждым испытанием проверяют соответствие используемых средств измерения аттестационным свидетельствам, контролируют герметичность манометрических трасс. Проверяют качество сборки и соединение вентилятора с приводом, осуществляют пробный запуск установки.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Вентиляторы испытывают на атмосферном воздухе при температуре (20 +/- 10) °C и относительной влажности не более 80%. Ограничения на атмосферное давление не учитывают.

3.2. Колебания электрического напряжения и частоты тока, подводимого к электроприводу, должны соответствовать ГОСТ 13109.

3.4. При испытаниях измеряют величины M, n, P_{c} , P_{\text{м}} , P_{\text{а}} , t_{\text{а}} , t_{c} , t_{\text{м}} , t_{1} , t_{2} , P_{1} , N_{\text{в}} в соответствии с табл. 1 Приложения 1.

Величину t_{1} регистрируют, если вспомогательный вентилятор расположен перед испытываемым.

Величину t_{2} регистрируют, если расходомерное устройство расположено за испытываемым вентилятором.

Величину P_{1} регистрируют при определении мощности электрическим способом.

3.5. При приемосдаточных испытаниях измеряют величины n, P_{\text{м}} , P_{\text{а}} , t_{\text{а}} .

Полное давление, полученное в результате испытаний и приведенное к нормальным атмосферным условиям и номинальной частоте вращения, сравнивают с полным давлением, полученным при аналогичных испытаниях вентилятора того же типа и размера, принятого за образец.

3.6. В стендах типа B разность давлений P_{\text{м}} представляет полное давление потока за вентилятором, непосредственно измеренное приемником полного давления (трубкой Пито) (см. п. 1.14).

Допускается непосредственное измерение статического давления потока за вентилятором приемниками, выполненными в соответствии с п. 1.7 и расположенными перед входом в сопло Вентури на расстоянии не менее диаметра трубопровода D_{2} .

3.7. При определении мощности по п. 1.17 перед испытанием и после него определяют нулевой момент M_{0} балансирного динамометра путем измерения крутящего момента M при различных частотах вращения n вентилятора и неизменном положении дросселирующего устройства. Нулевой момент M_{0} равен крутящему моменту, установленному графическим или расчетным путем при нулевой частоте вращения на основе зависимости M (n^{2}) .

3.8. Измеряемые величины регистрируют в диапазоне объемных расходов от нуля до расходов, перекрывающих рабочий участок характеристики. Число точек характеристики, соответствующих режимам работы вентилятора, должно быть не менее 10.

3.9. Отсчеты по приборам во время испытания проводят при установившемся режиме работы вентилятора, соответствующем требованиям п. 2.5. При больших амплитудах колебаний давления допускается применять демпфирующие устройства.

3.10. Все измеренные величины заносят в протокол испытания. Нулевые показания приборов записывают перед началом испытания и после него.

4. ОБРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

4.1. При обработке результатов испытаний используют измеренные по п. 3.4 и постоянные величины, характеризующие условия испытания и нормальные атмосферные условия в соответствии с табл. 2, 3 Приложения 1.

4.2. По измеренным температурам t_{c} и t_{\text{м}} с помощью психрометрических таблиц или графиков определяют относительную влажность \varphi_{\text{а}} в процентах и газовую постоянную R_{\text{а}} , Дж/(кг·К), атмосферного воздуха.

4.3 Плотность (\rho_{\text{а}}) , кг/м3, атмосферного воздуха при испытании определяют по формуле

где \Delta — отношение плотностей \rho_{n} и \rho_{\text{а}} ;

\Delta = \frac{P_{n}T_{\text{а}}R_{\text{а}}}{P_{\text{а}}T_{n}R_{n}} . (7)

4.4. В необходимых случаях в соответствии с п. 3.4 определяют нагрев воздуха (\delta T_{1}) , К, перед исследуемым вентилятором по формуле

\delta T_{1} = t_{1} - t_{\text{а}} , (8)

а также нагрев воздуха (\delta T_{2}) , К, за исследуемым вентилятором по формуле

\delta T_{2} = t_{2} - t_{\text{а}} . (9)

4.5 Объемный расход (Q_{\text{а}}) , м3/с, атмосферного воздуха через расходомерное устройство определяют по формуле

Q_{\text{а}} = \alpha\epsilon \frac{\pi d^{2}}{4} (\frac{2P_{c}}{\rho_{\text{а}}})^{1}\epsilon_{\text{с}}^{2} , (10)

где \epsilon — поправочный коэффициент на расширение атмосферного воздуха в расходомере;

\epsilon_{\text{с}} — поправочный коэффициент на расположение расходомера.

Коэффициент \epsilon при P_{c}\Delta \leq 2\text{кПа} полагают равным единице, а при P_{c}\Delta>2\text{кПа} вычисляют по формуле

\epsilon = 1 - \frac{3}{4ù} \cdot \frac{P_{c}\Delta}{P_{n}} . (11)

Коэффициент \epsilon_{\text{с}} для стендов типов A, C, D полагают равным единице, а для стендов типа B вычисляют по формуле

4.6. Для построения размерной аэродинамической характеристики вентилятора по ГОСТ 10616 для каждой точки характеристики определяют параметры Q, P_{\nu} , P_{s\nu} , P_{d\nu} , N, \eta , \eta_{s} в соответствии с табл. 4 Приложения 1.

4.7. Производительность Q вентилятора, равную объемному расходу, соответствующему параметрам заторможенного потока при входе в вентилятор, определяют по формуле

Q = Q_{\text{а}}\epsilon_{1} , (13)

Для стендов типов B и D (черт. 4, 5) \epsilon_{1} полагают равным единице, а для стендов типов A, C и D (черт. 6) вычисляют по формуле

\epsilon_{1} = (1 + \frac{\delta T_{1}}{T_{\text{а}}})(1 - \frac{P_{\text{м}} - P_{d1}}{P_{\text{а}}}) - 1 , (14)

где P_{d1} — динамическое давление потока перед вентилятором без учета сжимаемости, вычисляемое по формуле

P_{d1} = \frac{\rho_{\text{а}}}{2} (\frac{4Q_{\text{а}}}{\pi D_{1}^{2}})2 . (15)

4.8. Полное давление вентилятора (P_{\nu}) определяют измеренной разностью абсолютных полных давлений потока P_{02} за вентилятором и P_{01} перед ним или представляют суммой статического P_{s\nu} и динамического P_{d\nu} давлений вентилятора в соответствии с формулой

P_{\nu} = P_{02} - P_{01} = P_{s\nu} + P_{d\nu} . (16)

4.9. Динамическое давление вентилятора (P_{d\nu}) определяют значением динамического давления потока при выходе из вентилятора, подсчитанного по среднерасходной скорости с учетом адиабатического торможения по формуле

где P_{d2} — динамическое давление потока за вентилятором без учета сжимаемости;

\epsilon_{d2} — коэффициент учета сжимаемости.

Величину P_{d2} вычисляют по формуле

P_{d2} = \frac{\rho_{\text{а}}}{2} (\frac{4Q_{\text{а}}}{\pi D_{2}^{2}})2 (18)

или

P_{d2} = \frac{\rho_{\text{а}}}{2} (\frac{Q_{\text{а}}}{F_{2}})2 . (19)

\epsilon_{d2} = (1 + \frac{1}{2ù} \cdot \frac{P_{d2}}{P_{\text{а}}})(1 + \frac{\delta T_{1} + \delta T_{2}}{T_{\text{а}}}) , (20)

а для стендов типа D (черт. 4, 5) — по формуле

\epsilon_{d2} = (1 + \frac{1}{2ù} \cdot \frac{P_{d2}}{P_{\text{а}} + P_{\text{м}} - P_{d1}})(1 + \frac{P_{\text{м}} - P_{d1}}{P_{\text{а}}})(1 + \frac{\delta T_{2}}{T_{\text{а}}}) . (21)

4.10. Статическое давление вентилятора (P_{s\nu}) определяют измеренной разностью (P_{\text{м}}) абсолютных статических давлений за вентилятором и перед ним с вычетом динамического давления потока перед вентилятором, подсчитанного с учетом адиабатического торможения, и с добавлением потерь в нагнетательном трубопроводе.

Величину P_{s\nu} вычисляют по формуле

P_{s\nu} = P_{\text{м}} - P_{d1}\epsilon_{d1} + \zeta_{2}P_{d2}\epsilon_{d2} , (22)

\zeta_{2} — коэффициент сопротивления по пп. 2.7, 2.8 (для стендов типов A и C \zeta_{2} = 0 ).

Коэффициент \epsilon_{d1} для стендов типов B и D (черт. 4, 5) полагают равным нулю, а для стендов типов A, C и D (черт. 6) - вычисляют по формуле

\epsilon_{d1} = (1 + \frac{1}{2ù} \cdot \frac{P_{d1}}{P_{\text{а}} - P_{\text{м}}})(1 + \frac{\delta T_{1}}{T_{\text{а}}})(1 - \frac{P_{\text{м}}}{P_{\text{а}}}) - 1 . (23)

P_{s\nu} = P_{0\text{м}} - P_{d2}\epsilon_{d2}(1 - \zeta_{2}) , (24)

где P_{0\text{м}} — измеренное трубкой Пито избыточное полное давление потока за вентилятором.

4.11. Допускается не учитывать сжимаемость при определении давлений P_{d\nu} и P_{s\nu} , если полное давление вентилятора P_{\nu} не превышает 3000 Па. При этом коэффициенты \epsilon_{d1} и \epsilon_{d2} в формулах (18), (22) и (24) полагают равными единице.

4.12 Мощность (N), потребляемую вентилятором, определяют:

1. при измерениях с помощью балансирного динамометра по формуле

2. при измерениях с помощью электродвигателя с известной характеристикой по формуле

N = P_{1}\eta_{e} - N_{0} , (26)

4.13. Полезной мощностью вентилятора (N_{\nu}) по полному давлению является мощность, отдаваемая вентилятором в процессе политропического процесса сжатия, определяемая выражением

N_{\nu} = \frac{\gamma}{\gamma - 1} P_{01}Q[(\frac{P_{02}}{P_{01}})^{\frac{\gamma - 1}{\gamma}} - 1] , (27)

где \gamma — показатель политропы;

P_{02} — абсолютное полное давление потока за вентилятором.

Показатель политропы \gamma вычисляют по формуле

\gamma = (1 - \frac{(ù - 1)N}{ùP_{\nu}Q}) - 1 , (28)

где Q \neq 0 .

В диапазоне полных давлений, развиваемых вентиляторами, полезную мощность N_{\nu} вычисляют по приближенным формулам:

(29)

Для стендов типов A, C и D (черт. 6) коэффициент вычисляют по формуле

\beta = (1 + \frac{1}{2\gamma} \cdot \frac{P_{\nu}}{P_{\text{а}} - P_{s\nu}}) - 1 , (30)

\beta = (1 + \frac{1}{2\gamma} \cdot \frac{P_{\nu}}{P_{\text{а}}}) - 1 . (31)

4.14. Полезной мощностью вентилятора (N_{s\nu}) по статическому давлению P_{s\nu} является мощность, отдаваемая вентилятором в процессе политропического процесса сжатия, определяемая выражением

N_{s\nu} = \frac{\gamma_{s}}{\gamma_{s} - 1} P_{01}Q[(\frac{P_{2}}{P_{01}})^{\frac{\gamma_{s} - 1}{\gamma_{s}}} - 1] , (32)

где \gamma_{s} — показатель политропы;

P_{2} — абсолютное статическое давление потока за вентилятором.

Показатель политропы (\gamma_{s}) вычисляют по формуле

где Q \neq 0 , P_{s\nu} \neq 0 .

В диапазоне полных давлений, развиваемых вентиляторами, полезную мощность N_{s\nu} вычисляют по приближенным формулам:

(34)

где \beta_{s} — коэффициент учета сжимаемости.

\beta_{s} = (1 + \frac{1}{2\gamma_{s}} \cdot \frac{P_{s\nu}}{P_{\text{а}} - P_{s\nu}}) - 1 , (35)

а для стендов типов B и D (черт. 4, 5) — по формуле

4.15. Полезная мощность N_{\nu} , развиваемая вентилятором, может быть представлена суммой полезных мощностей N_{s\nu} и N_{d\nu} соответственно по статическому P_{s\nu} и динамическому P_{d\nu} давлениям согласно формулам

N_{\nu} = N_{s\nu} + N_{d\nu} = P_{s\nu}Q\beta_{s} + P_{d\nu}QJ , (37)

4.16. Полный КПД вентилятора (\eta) определяют отношением полезной мощности N_{\nu} вентилятора к потребляемой мощности № согласно формуле

\eta = \frac{N_{\nu}}{N} . (40)

Аналогично статический КПД вентилятора (\eta_{s}) определяют отношением полезной мощности N_{s\nu} вентилятора к потребляемой мощности № согласно формуле

4.17. Для построения безразмерной аэродинамической характеристики вентилятора по ГОСТ 10616 для каждой точки характеристики определяют коэффициенты \varphi , \psi , \psi_{s} , \psi_{d} , \lambda в соответствии с табл. 5 Приложения 1. Значения коэффициентов вычисляют по формулам:

\varphi = \frac{Q}{Fu} ; (42)

\psi_{s} = \frac{2P_{s\nu}\beta_{s}}{\rho u^{2}} ; (44)

\psi_{d} = \frac{2P_{d\nu}J}{\rho u^{2}} ; (45)

\lambda = \frac{2N}{\rho Fu^{3}} , (46)

F = \frac{\pi D^{2}}{4} ; (47)

u — окружная скорость рабочего колеса, вычисляемая по формуле

u = \frac{\pi Dn}{60} ; (48)

\rho = \rho_{\text{а}}/\epsilon_{1} ; (49)

\epsilon_{1} — коэффициент учета сжимаемости по п. 4.7.

Примечание. Для полных давлений P_{\nu} , приведенных к нормальным атмосферным давлениям и не превышающих 3000 Па, коэффициенты \beta , \beta_{s} и J в формулах (43) - (45) полагают равными единице.

4.18 Нагрев воздуха (\sigma T_{2}) за исследуемым вентилятором расчетным путем определяют по формуле

Нагрев воздуха (\sigma T_{1}) перед исследуемым вентилятором при работе вспомогательного вентилятора расчетным путем определяют по формуле

\sigma T_{1} = \frac{0,7 \cdot 10^{- 3}N_{\text{в}}}{Q_{\text{а}}} , (51)

4.19. Приведение параметров вентилятора, полученных при испытаниях, к нормальным атмосферным условиям в соответствии с табл. 3 Приложения 1 и к номинальной частоте вращения n_{n} проводят по формулам:

\frac{Q_{n}}{Q} = \frac{n_{n}}{n} ; (52)

\frac{N_{n}}{N} = \Delta(\frac{n_{n}}{n})3 , (54)

где \Delta — отношение плотностей по формуле (7).

4.20. Приведение результатов испытания вентилятора на стендах с дросселирующим устройством в трубопроводе всасывания (стенды типов A, C и D (черт. 6)) к условиям работы в сети нагнетания проводят путем умножения величин P_{\nu} , P_{s\nu} , P_{d\nu} и № на коэффициент k_{\text{н}}

k_{\text{н}} = (1 - \frac{P_{s\nu}}{P_{\text{а}}})^{- 1} = (1 - \frac{P_{s\nu n}}{P_{n}}) - 1 . (55)

Приведение результатов испытания вентилятора на стендах с дросселирующим устройством в трубопроводе нагнетания (стенды типов B и D (черт. 5)) к условиям работы на всасывание проводят путем умножения величин P_{\nu} , P_{s\nu} , P_{d\nu} и № на коэффициент k_{\text{в}}

k_{\text{в}} = (1 - \frac{P_{s\nu}}{P_{\text{а}}}) = (1 - \frac{P_{s\nu n}}{P_{n}}) . (56)

4.21 Результаты испытаний вентилятора оформляют в виде отчета, который должен содержать:

1. аэродинамическую схему вентилятора с указанием основных геометрических размеров, условий входа и выхода;

2. аэродинамическую характеристику вентилятора в размерных или безразмерных параметрах;

3. протокол испытаний;

4. данные об измерительных приборах.

Допускается приводить в отчете, при необходимости, и другие сведения, например описание и схему испытательного стенда, значения погрешностей определения параметров. Оценку погрешностей проводят в соответствии с Приложением 2.

4.22. Пересчет параметров аэродинамической характеристики вентилятора на другие частоты вращения n, диаметры рабочих колес D, плотность перемещаемой среды \rho проводят по формулам, приведенным в Приложении 3.

5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

5.1. При аэродинамических испытаниях вентиляторов должны соблюдаться требования безопасности и промышленной санитарии согласно ГОСТ 12.3.002 и ГОСТ 12.2.061, требования электробезопасности согласно ГОСТ 12.1.038, а также «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденные начальником Главгосэнергонадзора 21.12.84.

5.2. Стенд должен быть снабжен инструкциями, в которых проведение аэродинамических испытаний связано с выполнением условий охраны труда (ОТ), техники безопасности (ТБ) и противопожарной безопасности (ПБ).

5.3. Подвижные части стенда с вращающимися элементами (исследуемый и вспомогательный вентиляторы, балансирный динамометр и др.), а также входные отверстия стендов с диаметрами 0,8 м и более должны быть ограждены по ГОСТ 12.2.062. Расстояния ограждений от входных отверстий должны быть не менее указанных в пп. 1.13, 1.14.

5.4. Стенды для испытаний вентиляторов с номерами более 2,5 должны быть оснащены подъемно-транспортным оборудованием.

В случае превышения допустимых уровней шума и вибрации на рабочих местах в зонах обслуживания испытательных стендов должны быть предусмотрены меры по изоляции обслуживающего персонала от источников шума и вибрации.

5.7. К монтажу и эксплуатации стенда должны допускаться лица, изучившие устройство, правила эксплуатации стенда, ознакомленные с инструкциями, указанными в п. 5.2, и с методикой проведения испытаний.

Наименование параметра	Обозначение	Значение
Барометрическое (атмосферное) давление, Па	P_{n}	101320
Температура воздуха абсолютная, К	T_{n}	293
Влажность относительная, %	\varphi_{n}	50
Плотность воздуха, кг/м3	\rho_{n}	1,2
Газовая постоянная, Дж/(кг·К)	R_{n}	288
Коэффициент кинематической вязкости, м2/с	\nu	1,49 \cdot 10^{- 6}
Ускорение свободного падения, м/с2	g	9,81
Показатель адиабаты		1,4

Таблица 6

Приложение 2 Рекомендуемое

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЯТОРА

1. При оценке погрешностей измерения и определения аэродинамических и энергетических параметров вентиляторов принимают следующие условия:

1. составляющие погрешности не имеют корреляционной связи и являются независимыми;

3. предельная погрешность измерения равна максимальной погрешности однократного измерения при доверительной вероятности 0,95, составляющей удвоенное значение среднего квадратического отклонения (СКО) \sigma ;

4. составляющей или совокупностью составляющих погрешностей, не превышающих 30% результирующей погрешности, пренебрегают;

5. систематические ошибки, не поддающиеся устранению или учету классом точности, рассматривают как случайные путем оценки погрешности не только данного прибора (способа), а совокупности аналогичных приборов (способов).

2. Определение погрешности \sigma_{Q} объемного расхода Q, измеренного стандартными расходомерами, проводят согласно РД 50-213.

3. Допускается определять среднюю квадратическую относительную погрешность (\sigma_{Q}) при измерении объемного расхода концевыми соплами Вентури, соответствующими настоящему стандарту, по формуле

\sigma_{Q} = [\sigma_{\alpha}^{2} + \sigma_{\epsilon}^{2} + 4\sigma_{d}^{2} + \frac{1}{4} (\sigma_{\Delta}^{2} + \sigma_{p\text{с}}^{2}) + \sigma_{\epsilon 1}^{2}]^{12} , (57)

где \sigma_{\alpha} = 0,5 ; \sigma_{\epsilon} = 0,1 ; \sigma_{d} = 0,1 ; \sigma_{\epsilon 1} = 0,1 ; \sigma_{\Delta} = (\sigma_{p\text{а}}^{2} + \sigma_{t\text{а}}^{2} + \sigma_{R\text{а}}^{2})^{12} ; \sigma_{pc} , \sigma_{p\text{а}} , \sigma_{t\text{а}} — см. п. 4.

4. Среднюю квадратическую относительную погрешность (\sigma_{h}) измерения показывающими приборами определяют по формуле

\sigma_{h} = \frac{0,5h_{max}}{h} S , (58)

где h_{max} — длина шкалы прибора;

h — отсчет измеренной величины;

S — класс точности прибора, %.

5. Среднюю квадратическую относительную погрешность (\sigma_{pd}) определения динамического давления P_{dv} вычисляют по формуле

где \sigma_{D} \leq 0,5 — погрешность определения диаметра входного или выходного трубопровода.

6. Среднюю квадратическую относительную погрешность (\sigma_{ps}) определения статического давления P_{sv} вычисляют по формуле

, (60)

Для стенда типа A: \sigma_{pd1} \leq 0,1 ; \sigma_{V2} = 0 ; \sigma_{pd2} = 0 .

Для стенда типа C: \sigma_{pd2} = 0 ; \sigma_{V2} = 0 .

7. Среднюю квадратическую относительную погрешность (\sigma_{p\nu}) определения полного давления P_{v} вычисляют по формуле

. (61)

8. Среднюю квадратическую относительную погрешность (\sigma_{N}) определения потребляемой мощности № вычисляют по формулам:

N = [\sigma_{M}^{2}(\frac{M}{M - M_{0}})^{2} + \sigma_{M_{0}}^{2}(\frac{M_{0}}{M - M_{0}})^{2} + \sigma_{n}^{2}]^{12} , (62)

2. при измерении мощности P_{1} , подведенной к электродвигателю привода

, (63)

9. Средние квадратические относительные погрешности \sigma_{\eta_{s}} и \sigma_{\eta} определения статического \eta_{s} и полного \eta КПД вентилятора вычисляют по формулам:

\sigma_{\eta_{s}} = (\sigma_{ps\nu}^{2} + \sigma_{Q}^{2} + \sigma_{N}^{2} + \sigma_{\beta_{s}}^{2})^{12} ; (64)

\sigma_{\eta} = (\sigma_{p\nu}^{2} + \sigma_{Q}^{2} + \sigma_{N}^{2} + \sigma_{\beta}^{2})^{12} , (65)

где \sigma_{ps\nu} — по п. 6; \sigma_{p\nu} — по п. 7; \sigma_{Q} — по п. 3; \sigma_{N} — по п. 8; \sigma_{\beta_{s}} \leq 0,5 ; \sigma_{\beta} \leq 0,5 .

10. Оценку результатов аэродинамических испытаний проводят с учетом допусков, вызванных особенностями конструкции данного типа вентиляторов, требованиями заказчика и условиями производства.

11. Сравнение аэродинамической характеристики, полученной при испытании, с типовой, принятой для данного типоразмера вентилятора, проводят путем сравнения средних квадратических относительных погрешностей \pm \sigma , определенных по данным испытания, и допустимых отклонений \pm t по формулам:

1. для объемного расхода Q

Q \pm \sigma_{Q}Q \geq Q_{T} \pm t_{Q} ; (66)

P_{\nu} \pm \sigma_{p\nu}P_{\nu} \geq P_{\nu T} \pm t_{p\nu} ; (67)

N \pm \sigma_{N}N \leq N_{T} + t_{N} ; (68)

4. для КПД

\eta \pm \sigma_{\eta}\eta \geq \eta_{T} - t_{\eta} , (69)

где \sigma_{Q} , \sigma_{p\nu} , \sigma_{N} , \sigma_{\eta} — средние квадратические относительные погрешности определения параметров Q, P_{\nu} , № и \eta для режима работы вентилятора при максимальном КПД \eta или других режимов работы, требуемых для оценки и сравнения с типовой характеристикой;

Приложение 3 Справочное

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЯТОРА

1. Пересчет параметров Q_{\text{м}} , P_{\nu\text{м}} , P_{s\nu\text{м}} , P_{d\nu\text{м}} , N_{\text{м}} , \eta_{s\text{м}} и \eta_{\text{м}} аэродинамической характеристики, полученной при испытаниях вентилятора с диаметром рабочего колеса D_{\text{м}} при частоте вращения n_{\text{м}} и плотности перемещаемой среды \rho_{\text{м}} , для других значений D, n, \rho при P_{\nu} \leq 3000\text{Па} проводят по формулам:

Q = Q_{\text{м}} \frac{n}{n_{\text{м}}} (\frac{D}{D_{\text{м}}})3 ; (70)

2. потребляемая мощность N

3. полное давление P_{\nu}

P_{\nu} = P_{\nu\text{м}}(\frac{n}{n_{\text{м}}})2(\frac{D}{D_{\text{м}}})2 \frac{\rho}{\rho_{\text{м}}} ; (72)

P_{s\nu} = P_{s\nu\text{м}}(\frac{n}{n_{\text{м}}})2(\frac{D}{D_{\text{м}}})2 \frac{\rho}{\rho_{\text{м}}} ; (73)

5. динамическое давление P_{d\nu}

6. статический КПД \eta_{s}

\eta_{s\text{м}} = \eta_{s} = \frac{QP_{s\nu}}{N} ; (75)

\eta_{\text{м}} = \eta = \frac{QP_{\nu}}{N} . (76)

2. При P_{\nu}>3000\text{Па} пересчет параметров проводят по следующим формулам (штрих означает значение с учетом сжимаемости):

Q' = Q, (77)

где Q — по формуле (70);

2. потребляемая мощность N'

3. полное давление P_{\nu}\prime

P_{\nu}\prime = P_{\nu} \frac{\beta_{\text{м}}}{\beta} , (79)

\beta , \beta_{\text{м}} — коэффициенты сжимаемости, вычисляемые по формулам:

\beta = (1 + \frac{1}{2\gamma} \cdot \frac{P_{\nu}}{P_{01}}) - 1 , (80)

\beta_{\text{м}} = (1 + \frac{1}{2\gamma} \cdot \frac{P_{\nu\text{м}}}{P_{01\text{м}}}) - 1 , (81)

где P_{01} , P_{01\text{м}} — абсолютное полное давление на входе вентилятора;

\gamma — показатель политропы, вычисляемый по формуле

\gamma = (1 - \frac{ù - 1}{ù\eta}) - 1 , (82)

\eta — по формуле (76);

P_{d}\prime_{\nu} = P_{d\nu} \frac{2\beta_{s} - 1}{2\beta_{s\text{м}} - 1} , (83)

где P_{d\nu} — по формуле (74);

\beta_{s} = (1 + \frac{1}{2\gamma_{s}} \cdot \frac{P_{s\nu}}{P_{01}}) - 1 , (84)

\beta_{s\text{м}} = (1 + \frac{1}{2\gamma_{s}} \cdot \frac{P_{s\nu\text{м}}}{P_{01\text{м}}}) - 1 , (85)

\gamma_{s} = (1 - \frac{ù - 1}{ù\eta_{s}}) - 1 , (86)

где \eta_{s} — по формуле (75);

P_{s\nu}\prime = P_{\nu}\prime - P_{d}\prime_{\nu} ; (87)

6. статический КПД \eta_{s}\prime

7. полный КПД \eta\prime

\eta\prime = \eta , (89)