Ventilatoren || Experimentelle Erprobung von Ventilatoren

1. Experimentelle Erprobung von Ventilatoren 535

Die hochsten Werte lassen sich durch Verbundbauart erreichen. Hierunter versteht man eine Bauart, bei der die nabennahen Teile aus schwererem Material mit hoher Festigkeit und anschlieBend leichtere Materialien mit hoher ReiBHinge verwendet werden. Kombinationen wie Stahl + Holz, PreBkohle + Holz oder Leichtmetall, Stahl + PreBholz + Leichtholz usw. sind dabei moglich. Abb. 542 enthalt zwei Kombinationen von Verbundholzkonstruktion. In dieselll Fall wird sogar eine ReiBlange von 33 km erreicht.

Die durch Glasfasereinlangen verfestigten neuen Kunststoffe kommen u. U. auch bei Ventilatoren in Frage.

Sicherheit. Sind die Kennziffern k und damit die Spannungen bekannt, so entsteht die Frage, welche Sicherheit bei Ventilatoren und Geblasen empfohlen werden kann. Da es sich urn statische Belastungen handelt~ genugen kleine Ziffern, etwa (J = 2,5, wenn die Materialeigenschaften genau bekannt sind und genaue Beerchnungen durchgefiihrt wurden. Sonst wird man etwa 3 wahlen, bezogen auf die Streckgrenze.

I. Experimentelle Erprobung von Ventilatoren1

Zur Erprobung von Ventilatoren auf dem Prufstand, zur Dberprufung der Gewahrleistungen im Betrieb usw. sind Versuche notwendig, die unter Umstanden sehr schwierig sein konnen. Der Einbau der Ventilatoren in irgendwelchen Apparaturen, die mehr oder weniger gedrangte Gesamtanordnung usw. bringen es mit sich, daB oft einwandfreie Messungen unmoglich sind oder aber auBerst schwierige "Uberlegungen stromungstechnischer Art erforderlich machen. Die bei solchen Industrieversuchen beobachteten Fehler sind zahlreicher und verhangnisvoller, als man meist annimmt. Dies ist vielfach dann der Fall, wenn die genaue Anwendung der DurchfluBmeBregeln einfach nicht moglich ist und besondere der Eigenart des Falles angepaBte MeBmethoden entwickelt werden mussen. Es ist eine billige Kritik, wenn man derartige Bemuhungen der Ingenieure als nicht wissenschaftlich beHichelt; man verkennt dabei den Zwang, daB der Ingenieur irgendwie eine Antwort finden muB, auch wenn die Genauigkeit manchmal nicht befriedigt.

1m folgenden sollen einige typische Gesichtspunkte zusammengestellt werden, die bei den Versuchen beachtet werden mussen.

1 Siehe auch: Abnahme- und Leistungsversuche an Ventilatoren (VDIVentilatorregeln), VDI 2044, Okt. 1966, sowie: DurchfluBmessung mit genormten Diisen, Blenden und Venturidiisen (VDI-DurchfluBmeBregeln), DIN 1952.

B. Eck, Ventilatoren© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003

536 XXII. Allgemeine Gesichtspunkte

Fragestellung. Zur Beurteilung eines Ventilators muB die Fordermenge Q [ma/s], die Druckzunahme L1p [kp/m2] bzw. [N/m2] und die an der Welle aufzuwendende Leistung P [kWJ bekannt sein. Um das gesamte Betriebsverhalten zu kennen, muB auBerdem die Kennlinie L1.P = il(Q) sowie P = i2(Q) bekannt sein. Bei Abnahmeversuchen wird man sich durchweg auf die Einstellung der garantierten Punkte beschranken, wahrend bei Priifstandmessungen die Kennlinien aufgenommen werden konnen.

1m folgenden sollen aIle Gesichtspunkte, die bei der Luftmessung und auch bei einer evtl. elektrischen Messung beachtet werden miissen, zusammengestellt werden. An durchgefiihrten Beispielen von Abnahmeversuchen sollen aIle Einzelheiten der Verfahren auch zahlenmaBig gezeigt werden.

XXII. Allgemeine Gesichtspunkte

168. Vbersicht tiber die Schaltungsmoglichkeiten bei Versuchen mit Ventilatoren

Je nachdem ob die Messung ganz oder teilweise in der Saugleitung oder Druckleitung stattfindet, je nachdem ob der Ventilator als sog. Exhaustor oder Druckgeblase oder mit gemischte~ Betrieb arbeitet, konnen verschiedene Schaltungsmoglichkeiten angegeben werden. Wenn dabei die notigen Vorbedingungen erfiillt werden, wie sie betr. der Mengenmessung in den DurchfluBmeBregeln niedergelegt sind, ergeben sich bei diesen Messungen hinreichende Genauigkeiten.

Der Gesamtdruck, den das Geblase aufbringt, ist durch die Energiedifferenz zwischen Austritt und Eiritritt bestimmt:

L1p = (P2 + e/2 . c~) - (PI + e/2 . c~) = P2 - PI + e/2; (~ - c~) = L1 Pstat + L1 Pkln •

Er besteht somit aus einem rein statischen und einem dynamischen Anteil. Wenn des Geblase nur saugt und frei in die Atmosphare ausblast, kann der Gesamtdruck direkt, durch die in Abb. 543 angedeutete Differenzdruckmessung mit PIToT-Rohren bestimmt werden. In anderen Fallen kann die Gesamtdruckdifferenz gemaB Abb. 544 gemessen werden. Dabei solI zunachst angenommen werden, daB in den MeBquerschnitten iiberall gleicher Gesamtdruck vorhanden ist. Da dies selten der Fall ist, wird die in einem Querschnitt vorhandene Gesamtenergie dadurch bestimmt, daB man den statischen Druck durch eine Wandanbohrung bestimmt und die kinetische Druckhohe Pkln dadurch berechnet, daB man aus der Mengenermittlung eine Mittelgeschwindigkeit c in die Rechnung einsetzt. So ergibt sich dann Z. B. bei einem

168. "Obersicht iiber die Schaltungsmoglichkeiten bei Ventilatoren 537

Axialgeblase (Abb. 545) eine MeBmoglichkeit dadurch, daB der vorn in der Einlaufduse gemessene Unterdruck fUr die Mengenbestimmung verwendet wird, wahrend die durch Wandanbohrung vor und hinter dem Geblase gemessene Druckdifferenz ermittelt wird. Sind diese Querschnitte gleich, so eriibrigt sich eine Umrechnung, weil jetzt der

Abb. 543. Messung des Gesamtdrncks bei druckseitiger

~leBJeitung. (Statt LIp,,, lies LIp)

Abb. 544. ~Iessnng des Gesamtdrucks bei saugseitiger MellJeitung.

(Statt LIp,,, lies LIp)

Abb. 545. MeBstrecke fiir AxiaJgebJase

statische Druckunterschied identisch mit der Differenz des Gesamtdruckes ist. Nun kann es vorkommen, daB der Ausblasequerschnitt groBer als der Ansaugequerschnitt ist (Abb. 584). Wegen c1 > c2 ist jetzt LlPst > Lip, d. h. der gemessene statische Druckunterschied ist groBer als die Differenz des Gesamtdruckes. Dabei ergeben sich Besonderheiten, die bereits an anderer Stelle besprochen wurden.

Zur Priifstandmessung gehoren MengenmeBvorrichtungen, meist ir Form von Diisen oder Blenden, sowie Drosselvorrichtungen in Forr 1

von Drosselklappen oder Sieben, damit man die ganze Kennlinie ausfahren kann. J e nach der Anordnung dieser V orrichtungen vor und


hinter dem LUfter ergeben sich 8 verschiedene Schaltmoglichkeiten, die in Abb. 546 schematisiert angedeutet sind. Von besonderer Bedeutung sind vor- oder nachgeschaltete MeBkessel mit Ein- oder Auslaufdusen oder Blenden (Abb. 547 u. 548). Dabei hat man die Annehmlichkeit, mehrere abschaltbare Dusen zu besitzen und ohne groBe .Anderungen groBe Mengenbereiche zu uberbrucken. Unentbehrlich sind MeBkessel, wenn es sich um Lufter handelt, die ohne Gehause frei arbeiten.

*--Z-~---%--\--7---

-) -%-\--\--%--;---

:---\--%----Abb. 546. 8 Schaltmiiglichkeiten von Drosseivorrichtungen und Diisen

Abb.547. Vorgeschalteter MeBkessel

In vielen Fallen bereitet es Schwierigkeiten, die Kennlinie auf dem Versuchsstand ganz auszufahren, weil der in Duse oder Blende verbleibende Widerstand die Grenze fUr die gr6Bte Menge festlegt. Man kann sich dann so helfen, daB man entweder vor oder hinter dem Geblase ein zweites Hilfsgeblase verwendet, das fUr das Ausfahren notwendigen DruckuberschuB hergibt. In Abb. 549 befindet sich beispielsweise am Ende der Versuchsstrecke ein solches Hilfsgeblase.

Die fUr die Mengenmessung n6tigen Unterlagen befinden sich ausftihrlich in den VDI-DurchfluBregeln. Es mag hier darauf verwiesen

168. tJbersicht iiber die Schaltungsm6glichkeiten bei Ventilatoren 539

werden, daB insbesondere Ein· und Auslaufblenden gemaB der Anord. nung Abb. 550 ebenso oft vorkommen, wie die einfachen DurchfluB. blenden. Fordergewicht bzw. Menge ergeben sich dabei aus den ge. messenen Differenzdrucken nach folgenden Formeln

Go = IX e Ao V2 g Y1 LlPD [kp/s]

V Llpn Qo = IX e Ao 2 g - [m3/s].

Yl

Die Koeffizienten IX und E sind in den DurchfluBmeBregeln enthalten.

Abb. 548. Ansicht des vorgeschaltetenMellkessels mit 4 Normal· dUsen. Abschaltung von DUsen durch Gummiverschlull. Drossel

klappenverstellung durch Verstell-Stange

t--""""II""""""'---~I"'!'-----"il ' " " ._-_.f,----_._.

r,....-........... .....,I""""o-l.u.. .... -..I"""" __ .. : ! 1..-___ -'

Abb. 549. Nachgeschalteter Mellkessel mit Absauggeblase. (Statt Llpg lies Llp)

Abb. 550 a-c. Schaltungsmtiglichkeiten von DUsen


Schwieriger sind Mengenmessungen, wenn keine Blenden- oder Diisenmessung moglich ist. Bei den oft sehr kleinen Driicken der Ventilatoren ist der Einbau einer Mengendrosselvorrichtung unmoglich, weil dadurch der gesamte DurchfluB entscheidend geandert und zwar im DurchfluB erheblich vermindert werden konnte. In solchen Fallen konnen nur solche Messungen vorgenommen werden, die keinen nennenswerten Widerstand besitzen. Dazu kann man z. B. den Querschnitt mit Hilfe eines PRANDTL-Staurohres abtasten. Handelt es sich urn einen Kreisquerschnitt, so teilt man den Querschnitt in gleiche Kreisringe ein und macht in der Mitte dieser Ringelemente eine Messung. 1st die in einem Ring von der radial en Tiefe r gemessene Geschwindigkeit w, so stromt durch diesen Ring die Menge

dQ = w 2 7t r dr .

Durch den ganzen Querschnitt stromt somit (ra - Querschnittradius)

Q = wm r! 7t = 2 7t J W r dr

Wm ist dabei die Durchschnittsgeschwindigkeit

2 1 W = - f W r dr = - f W d(r2) • m ri r!

Man kann also entweder den Betrag r w iiber r auftragen und den Flacheninhalt dieser Kurve bilden oder w iiber r2 aufzeichnen. Beide Verfah;fen sind in Abb. 551 nach GRAM BERG dargestellt.

ZweckmaBig wird das Verfahren fiir zwei aufeinander senkrecht stehende Radien durchgefiihrt und der Mittelwert mehrerer Messungen gebildet. In anderen Querschnitten wird die Flache in gleiche Teilflachen unterteilt und in der Mitte jeder Flache eine Messung durchgefiihrt (Abb. 552). Die Problematik all dieser Messungen besteht darin, daB das Abtasten der ganzen Flache mit irgendwelchen GeschwindigkeitsmeBgeraten einige Zeit in Anspruch nimmt. In dieser Zeit kann sich moglicherweise aus betrieblichen Griinden die DurchfluBmenge geandert haben, es konnen auch Schwankungen vorkommen, die die Messung falschen. Die Genauigkeit der Messung wird durch diesen Umstand beeintrachtigt.

Eine gewisse Abhilfe ist moglich durch folgendes einfache Verfahren. Man befestigt ein Anemometer an einem Stab und fuhrt dieses in flachen Schlangenlinien durch den ganzen M ejJquerschnitt etwa fur die Dauer von zwei Minuten. Hierbei bildet sich ein erstaunlich guter Mittelwert. Bei groBeren Querschnitten kann das Verfahren noch dadurch verfeinert werden, daB an einer Querlatte des Stabes in einem gewissen Abstand Anemometer angebracht sind.

169. Messung nach Log-Linear-Regel 541

0o-----fiohrdurclimesser------r.?:

Et:l.IIJ

O ml' +a:ro dJ. (J,~ Q,5

lVm=J,Q8

3

1

0,3 0,1 0 0,1 43 __ ,,2 +rZ_

Abb.551. Graphische Ermittlung der Durchflullmenge aus der Geschwindigkeitsverteilung

x X X

X Yo X

Abb. 552. Mell- Unterteilung an viereckigen Querschnitten

169. Messung naeh Log-Linear-Regel

Wenn bei unregelmaBigen Geschwindigkeitsmessungen die Menge ermittelt werden muB, ergeben sich bisher umstandliche Messungen. An vielen Punkten des Rohrquerschnittes wird die Geschwindigkeit gemessen und eine Integration tiber den ganzen Querschnitt vorgenommen. Nach einem englischen Vorschlag von WINTERNITZ und FISCHL1 kann mit nur wenig Punkten ausgekommen werden, deren arithmetisches Mittel dann einfach mit dem Rohrquerschnitt multipliziert wird. In den englischen Ventilatorregeln2 wird ein einfacher Weg dieses Verfahrens vorgeschlagen.

Der Kreisquerschnitt wird danach in zwei Teile durch d' = d Y2/3 geteilt, so daB au Ben 1/3 und innen 2/3 des Querschnittes vorhanden ist. Nun wird gemaB Abb. 553 das Geschwindigkeitsprofil durch zwei logarithmische .Aste ersetzt.. Das heiBt, daB zunachst ein Profil angenommen wird, welches den jetzigen Erkenntnissen folgt. Dann wird folgende Frage gestellt. Lassen sich drei MeBpunkte 1; 2; 3 so angeben, daB das arithmetische Mittel mit dem Rohrquerschnitt multipHziert genau die

1 WINTERNITZ, FISCHL: A Simplified Integration Technique for Pipe-Flow Measurement. Water Power 1957.

2 Methods of Testing Fans for General Purposes. British Standards Institution, 848, Part 1, 1963.

542 XXII • .Allgemeine Gesichtspunkte

durchflieBende Menge ergibt. Diese Aufgabe ist mathematisch exakt losbar. So ergeben sich drei MeBpunkte, derenAbstand von der Wand in Abb. 553 angegeben ist. Nun ist fUr normale ausgebildete turbulente Stromung ein solches Verfahren uberflussig, da z. B. durch Geschwindigkeitsmessung in einem Wandabstand 0,119 d genau die mittlere Geschwindigkeit gemessen werden kannl, oder aber durch Messung in der Mitte von der Regel Gebrauch gemacht werden kann, daB die Mittelgeschwindigkeit ca. 0,84 der Hochstgeschwindigkeit ist.

--+-- d'-----I

--+-- d -j----t--+----i-I

YI / d = fJ,OJ2 Yt / ri = (l,1SS !J.J/d = Q,m

Abb. 553. MeGstellen und itbersicht bei der Log·Linear Regel

Uberraschenderweise zeigte sich jedoch, daB obige Regel auch dann noch gilt, wennfast beliebige unregelmafJige Geschwindigkeitsverteilungen etwa gemaB der gestrichelten Kurve von Abb.553 vorhanden sind. In solchen Fallen wird empfohlen, in der Mitte von Sektoren von je 45° diese drei Messungen auszufUhren und das arithmetische Mittel aller Geschwindigkeitsmessungen mit dem Sektorquerschnitt zu multiplizieren. Indem man so z. B. 8 Sektoren behandelt, ergibt sich eine erstaunlich gute Messung. Diese Regel hat sich derart bewahrt, daB ihre internationale Anerkennung erwogen wird.

1 EOK, B.: Techn. Stromungslehre, 7. Auf!., BerlinfHeidelbergfNew York: Springer 1966, S. 428.

170. Fehlerquellen bei Druckmessungen 543

Thermische Mengenmessung. Eine sehr einfache Me.Bmethode, die sonderbarerweise nur selten in der Praxis angewendet wird, ist die rein thermische MengenmeBmethode. Sie besteht darin, daB an einer Stelle durch Widerstandsdrahte, die quer zur Leitung gelegt sind, elektrische Warmeenergie zugefiihrt wird. Etwas stromabwarts wird dann die dadurch entstandene Temperaturerhohung gemessen. 1st Lit bie beobachtete Temperaturerhohung und W [kcaljs] die zugefiihrte Warmemenge so ergibt sich der GewichtsdurchfluB G. [kpjs]

W G. = cp Lit [kpjs].

170. Fehlerquellen bei Druekmessungen

Bereits die Bestimmung des statischen Druckes einer Rohrleitung vor oder hinter einem Geblase bietet eine Menge grundsatzlicher Schwierigkeiten, auf die nachstehend hingewiesen werden solI.

a) Ungleiche Druckverteilung im Leitungsquerschnitt

In einer geraden Leitung ergibt sich nur dann eine gleiche statische Druckverteilung, wenn die Stromlinien nach Abb.554 gerade sind. Mittlere turbulente Schwankungen spielen dabei keine Rolle, auch kann die Geschwindigkeitsverteilung beliebig sein; notwendig und hinreichend ist die Bedingung, daB die Stromlinien gerade sind.

IA A

==+:--:-:---~ i :~ I"

Abb.554. Druck- u. Geschwindigkeitsverteilung bei ungestorter Stromung

Bei stark einseitiger Geschwindigkeitsverteilung stellt man fast immer fest, daB die statischen Drlicke im Querschnitt verschieden sind. Das ist nur dadurch zu erklaren, daB die Stromlinien gekriimmt sind und so Zentrifugalkrafte senkrecht zur Stromung den Druck andern. Bei einer Drosselstelle gemaB Abb. 555 ist die Krlimmung der Stromlinien im Querschnitt A - . - B offensichtlich. Urn einen ungefahren Anhalt zu haben, kann angenommen werden, daB in Abb. 555 die Stromlinien einen mittleren Krlimmungsradius R = 2,5 d haben. Mit dieser Annahme lassen sich die Druckunterschiede im Querschnitt angenahert berechnen. Der Druckgradient infolge von Zentrifugalkraften ist

Lip c2

Lli" = elf'


Damit erhalten wir

e2 e2

LIp = Llr (} R = Llr (} 2,5 d; mit Llr ~ d/2 ergibt sich:

de2 Ie (! LIp = (} 2.2,5d = 2,5 2c2 = O,4 2 c2 •

Das bedeutet aber, daB im ungiinstigsten Fane in einem Querschnitt sich statische Druckverschiedenheiten von 40% des Staudruckes ergeben konnen.

Abb.555. Druck· u. GeschwlndlgIteitsveriauf bei gestorter Stromung. 1m Quers·chnltt AB sind dle'rechts'angedeuteten Druck· und Geschwlndlgkeltsverteilungen vorhanden

Abb. 556. Durch Sieb gestorte Stromung (reehts Druek- und Geschwlndlgkeitsverteilung 1m Quer

sehnltt AB)

Abb. 557. Drallstromung 1m Kanal

Ahnliche Verhaltnisse liegen vor, wenn gemaB Abb. 556 starke einseitige Geschwindigkeitsunterschiede - etwa erzeugt durch ein einseitig angebrachtes Sieb - vorhanden sind.

Durch turbulente Vermischung wird dann anschlieBend eine VergleichmaBigung der Stromung eintreten. Dies bedingt aber zwangslaufig eine Kriimmung der Stromung gemaB Abb. 555. Durch diese Kriimmun,g ergeben sich dann die oben angedeuteten Zentrifugalkrafte mit statischen Druckunterschieden.

Ein anderer Fallliegt vor, wenn der Durchstromung eine Drehung iiberlagert ist. Sofern der Querschnitt rund ist, sind an den Berandungen aus Symmetriegriinden keine Druckunterschiede festzustellen. Nach dem Innern zu wird jedoch der stat. Druck kleiner, da die Um-


fangskomponenten der Geschwindigkeiten nach dem Drallzusatz: r Cu = const sich andern. Ist hingegen der Querschnitt unrund, etwa quadratisch wie in Abb. 557, so sind auch an den Berandungen Druck. unterschiede festzustellen, je nachdem, ob die MeBstelle in der Mitte oder mehr nach einer Kante zu gelegen ist. In Abb. 557 ist cler so ent· stehende Druckunterschied festzustellen.

T Abb.658. Abb.569. Abb.560

Statische Druckmessungen

Bietet so die Druckmessung an einer Stelle durch eine Anbohrung (Abb.558) nicht immer die Gewahr dafiir, daB man einim statischen Druck feststellt, der dem Mittelwert des Querschnittes entspricht, so kann durch bestimmte Messungen bei nicht zu groBen Druckunter· schieden im Querschnitt trotzdem ein gutes Mittel gemessen werden. Dazu wird laut Abb.559 der Querschnitt an mehreren Stellen ange· bohrt und von diesen Stellen der Druck in eine Ringleitung geleitet, die dann an einer Stelle zur Druckmessung angezapft wird. Besser ist in diesen Fallen eine Ringkammer gemaB Abb. 560. Diese ist aber nur dann einwandfrei wirksam, wenn der Querschnitt SI < S2 ist.

b) Ungleiche Druckverteilung entlang der Rohrleitung ohne Uangswirbel

Bei der Wahl einer DruckmeBstelle tritt oft die Frage auf, an weI. cher Stelle der Rohrleitung die MeBstelle angebracht werden soll. Bei der Druckmessung vor bzw. hinter dem Geblase neigt man zu der An. sicht, die MeBstelle moglichst nahe an das Geblase zu ~erlegen, weil man nachfolgende Reibungsverluste gerechterweise nicht gern dem Geblase zuschreiben will. Nun spielen solche Reibungsverluste tatsachlich eine geringfiigigere Rolle als andere Erscheinungen, die meist vernach· lassigt werden.

Vor und hinter dem GebHise sind fast imIiler mehr oder weniger ungleiche und instabile Geschwindigkeitsverteilungen vorhanden. Da· bei sind unter instabilen Geschwindigkeitsverteilungen solche zu ver· stehen, die von der endgiiltigen turbulenten Geschwindigkeitsverteilung abweichen. Insbesondere sind infolge vorgeschalteter Kriimmer oder wegen ungleicher Energieverteilung z. B. im Austrittsschlot eines Spiral. gehauses sehr oft stark einseitige Geschwindigkeitsverteilungen vor· handen. In solchen Fallen zeigt sich, daB sich stromabwarts die un·


gleiche Geschwindigkeitsverteilung langsam ausgleicht und dabei der stat. Druck mehr oder weniger stark zunimmt. Erst wenn der Ausgleich erreicht ist, nimmt der stat. Druck wieder langsam ab durch die Auswirkung der Wandreibung. So ergibt sich u. U. in der Druckleitung ein zuerst ansteigender und dann abfallender Druck.

Urn einen grundsatzlichen, einfachen Einblick in das Problem zu erhalten, wollen wir nach Abb. 561 annehmen, daB in einer rechteckigen Leitung die eine Halfte des Querschnittes so durchstromt werde, daB eine Geschwindigkeit c + LIe vorhanden ist, wahrend in der anderen

~I

Abb. 561. Druckunterschiede an den Berandungen

Halfte des Querschnittes eine urn LIe geringere Geschwindigkeit angenom men wird. Die in der Zeiteinheit durch den Gesamtquerschnitt stromende kinetische Energie betragt dann

(! Q (! - Q (! -E = ELI Q 2 c2 = 2 2 (e + Lle)2 + 22 (e - Lle)2

(! _2 (!

= Q 2 e + Q 2 . Lle2

mit E = Q ; l ergibt sich somit ein positiver UberschuB

LIE = Q!l.- Lle2 2

Es ergibt sich somit durch die Ungleichformigkeit eine gegeniiber der

gleichmaBigen Stromung urn Q ~ Lle2 erhohte kinetische Energie. 1st

LIe I LIE ( I )2 I z. B. ---;;- = 2' so ergibt sich bereits ein E = 2 = 4"' d. h. eine

25%ige Staudruckanderung. Bei jeder Ungleichformigkeit, gleichgiiltig wie sie im einzelnen aussieht, ist eine solche Erhohung der kinetischen Energie vorhanden. Wird im weiteren Verlauf die Stromung wieder ausgeglichen, so ist maximal dieser EnergieiiberschuB als statische DruekerhOhung riiekgewinnbar. Das bedeutet aber, daB der statische Druck in diesen Fallen ansteigen muB. Unter solchen Umstanden ware es also unrichtig, den Druck unmittelbar hinter dem Geblase zu messen. Die MeBstelle muB weiter stromabwarts vorgesehen werden.

170. Fehlerquellen bei DruckmesBungen 547

Bei der Messung hinter dem Ventilator wird ein um e/2 . Llc2 zu kleiner Druck gem essen, bei M essungen in der Saugleitung wird umgekehrt, da dort Unterdruck herrscht, ein zu grofter Wert gemessen, wahrend bei Differenzdruckmessungen zwischen Saug- und Druckstutzen die Fehler sich in etwa abziehen und im giinstigsten Fall ganz aufheben konnen. Um solchen Unsicherheiten aus dem Wege zu gehen, sollten die Driicke zweckmaBig in einiger Entfernung vom Geblase gemcssen werden.

Es entsteht noch die Frage, wie weit stromabwarts bzw. wie weit vor der SaugOffnung die DruckmeBstelle anzubringen ist. Nach Messungen, die bei ahnlichen Problemen vorgenommen wurden, ist der maximale Druckanstieg erst bei etwa 8fachem Rohrdurchmesser zu erreichen. Praktisch geniigen zur Ausntitzung des Haupteffektes etwa Entfernungen von 2 bis 4 Rohrduchmessern. Eine solche Angabe muB schon aus dem Grunde nach unten begrenzt werden, weil im Fall einer gleichmaBigen Geschwindigkeitsverteilung, wie sie z. B. bei hochwertigen Geblasen bzw. in der Nahe der Fordermenge des besten Wirkungsgrades vorhanden ist, der Druckabfall durch Rohrreibung eine entgegengesetzt wirkende Fehlerquelle bedeuten wiirde. GemaB der Rohrleitungsformel

Llp=Al/d·e/2.-c~

ergibt sich z. B. fUr l = 3 d und A = 0,03 ein Druckabfall von der

GroBe LIp ~ 0,1 . e/2 . -02, d. h. 1/10 des Staudruckes der mittleren

Stromungsgeschwindigkeit im Rohre. Die Betrachtungen zeigen, welche Vorsicht bei Ventilatoren gerade

die Druckmessung erfordert. Bei Nichtbeachtung dieser Gesichtspunkte konnen oft um 5···10% falsche Wirkungsgrade gemessen werden.

c) Druckmessung bei Drallbewegung der Hauptstromung

In vielen Fallen ist einer Rohrstromung eine Drallbewegung mit einer Wirbelachse in Rohrmitte iiberlagert. Die Anwendung von Axialgeblasen bedingt fast notwendig solche Rohrstromungen,so daB wir uns mit den Auswirkungen dieser Erscheinungen etwas beschiiftigen miissen. Dies ist um so notwendiger, als eine AuBerachtlassung der folgenden Gesichtspunkte oft zu einer ganz falschen Beurteilung eines Axialgeblases fiihrt und die Gefahr besteht, daB ein zu hoher Wirkungsgrad berechnet wird, der keine praktische Bedeutung hat. Selbst wenn die Abstromung aus einem Axialgeblase fur den Auslegepunkt drallfrei ist, wird bei abweichenden Fordermengen, d. h. kleineren oder groBeren Mengen ein Drall verbleiben, weil ein Leitapparat ganz drallfrei nur fUr eine bestimmte Durchtrittsmenge ausgelegt werden kann. So kommt es, daB fast immer ein Restdrall in der Stromung verbleibt.


Betrachten wir die Stromung hinter dem Leitrad eines Axialgebliises, so ergeben sich die in Abb. 562 dargestellten Verhiiltnisse. 1st ein DraB vorhanden, so nehmen die cu-Komponenten von auBen nach innen zu, die Meridiangeschwindigkeit Cm ist meist konstant oder ungefiihr konstant, wiihrend der statische Druck nach auBen zunimmt. Obschon aIle Faden gleiche Stromungsenergien haben, ist diese senkrechte Druckzunahme moglich durch die Zentrifugalkriifte der Cu-Komponenten, 1st diese Komponente innen Cui und auBen Cua' so ist der Druckunterschied e/2. (C!I - C!a). Wenn man den statischen Druck, wie dies meist geschieht, durch eine Wandbohrung an der Rohrleitung feststeIlt,

o Abb. 562. Stromung hinter dem Leitrad eines AxiaJgebUises

"'sf ( I

--C "-

\

A bb. 563. Statische Druckverteilung bei DraJlstromungen

Abb. 564. Geschwindigkeitsverteilung hinter Leitra(\.

so wird der vorhin erwahnte Druckzuwachs mitgemessen. Tastet man mit einer Sonde den Querschnitt ab, so ergibt sich eine statische Druckverteilung, wie sie etwa Abb. 563 darstellt. In der Mitte ist eine deutliche "Delle" vorhanden. Verschiedentlich wertet man den aus einer solchen Messung sich ergebenden mittleren statischen Druck als tatsiichliche DruckhOhe. Aber auch dieses Verfahren ist nicht sehr genau, da je nach der Gestaltung der folgenden Kanalstiicke der Ausgleich verschieden sein kann.

Auch beim feststehenden Leitapparat ergeben u. U. sich Kemablosungen gemiiB Abb. 564.

Nun entsteht die praktische Frage, ob der so gemessene Druck, der groBer als der Innendruck ist, eine reale Bedeutung hat und ob er


stromabwarts - abgesehen von der Wandreibung - erhalten bleibt. Aus diesem Grund miissen wir uns mit dem Problem beschiiftigen, zumindest aber versuchen, eine"praktisch brauchbare Antwort zu erhalten. W ie bedeutend diese Frage ist, geht aus dem U mstand hervor, daft bei Axialgeblasen die Berucksichtigung oder Nichtberucksichtigung dieses Umstandes Wirkungsgradunterschiede von 10% und mehr betragen kann, besonders dann, wenn - wie das bei Ventilatoren fast immer der Fall ist - der kinetische Anteil der gesamten Druckenergie nicht zu vernachlassigen ist. Zudem ist hier die Stelle, wo sich der Wissenschaftler vom Praktiker unterscheidet. J ener verweist mit Recht darauf, daB die Gesamtl'lnergie hinter dem Geblase diesem zugute gerechnet wird, wahrend der Praktiker antwortet, daB dies fUr den Abnehmer u. U. eine Tauschung ist, insofern er mit der iibernommenen Drallenergie moglicherweise nichts mehr anfangen kann und jener "Scheinwirkungsgrad" des Axialgeblases nur ein theoretisches Interesse besitzt.

Es scheint nun, daB nach neueren Beobachtungen ein Teil der Drallenergie zuriickgewonnen wird, wahrend der groBte Teil wohl als verloren zu betrachten ist. Indirekt kann der Drall noch von N utzen sein, indem der Wirkungsgrad eines nachfolgenden Diffusors verbessert werden kann.

d) FehlergroBen

Bei Untersuchungen von Ventilatoren, insbesondere bei der Bestimmung des Wirkungsgrades konnen erhebliche Fehler entstehen, die durch die MeBmethode und die Wahl der benutzten Instrumente bedingt sind. Bei den iiblichen Manometerbauarten kann man etwa folgende Ablesegenauigkfliten annehmen:

Manometerbauart

einfaches U-Rohr Schragrohrmannometer BETZ- oder Debro-Manometer

Ablesegenauigkeit

1 mm 0,5mm O,lmm

Die Forderleistung P = Q LIp besteht aus dem Produkt zweier GraBen Q und LIp, die beide durch Manometermessungen bestimmt werden. Urn die Ungenauigkeiten bei einer Messung zu ermitteln, fragen wir nach der Anderung der Leistung, wenn kleine .A.nderungen von Q und LIp hier also durch MeBfehler, unterlaufen. Dazu bilden wir

LIP = LIp . LI Q + Q . LIp

Die prozentuale Anderung ist somit

LIP _ LlQ + LI(Llp) p--([ LIP'


Diese Formel bedeutet, da.B sich die Me.Bungenauigkeiten dtlr Volumenmessung und der Druckmessung addieren.

Da das Volumen durchweg durch Diisen, Blenden oder dgl. be-stimmt wird gema.B dem Zusammenhang

Q A V LlPOOse C .1-A-- 'bt' h LlQ 1 LI(LlPDtise) =1XE 0 ~2- = fLJPDilse, ergl SlC -=----.

(!, Q 2 LlPDiise

Daraus entsteht die endgiiltige Formel

LIP 1 LI(LlPDiiSfl) , LI(Llp) -=-----;---. P 2 LlPoose Lip

Um eine ungefahre Dbersicht zu erhalten, miissen wir bestimmte Angaben machen. Z.B. wollen wir - um mittlere Verhaltnisse zu erfassen - annehmen, daB der Diisenwirkdruck halb so groB ist wie der Gesamtdruck, d. h. LlPDilse = 0,5 LIp. Weiter solI unterstellt werden, daB LIp = LlPstat ist. 1st noch ein kinetischer Anteil vorhanden, so muB dieser Anteil tiber die Diisenmessung ermittelt werden, wodurch sich eine kleine Verschiebung ergibt, die indes flir die Gesamtsituation nicht so erheblich ist.

Mit diesen Annahmen ergibt sich bei verschiedenen Gesamtdrticken folgendes Bild

Fehler in % bei Leistungsme88ung

Zu messender Druck in mm WS U-Rohr Schragmanometer BETZ- oder Debro-Manometer

40 5 2,5 0,5

80 2,5 1,25 0,25

200 1 0,5 0,1

400 0,5 0,25 0,05

Diese Tabelle ist tiberaus aufschluBreich. Wenn man eine Me.Bgenauigkeit von 0,5% verlangt, kann demnach bei Driicken von 50mm WS dies nur durch BETz-Manometer erreicht werden. Einfache URohre ergeben erst bei einem Druck von 400 mm WS diese Genauigkeit. Daraus folgt, daB bei fast allen Ventilatoren eine befriedigende Genauigkeit nur erreicht werden kann, wenn mit BETZ- oder DEBROInstrumenten gemessen wird. Dieses Ergebnis offenbartdie Problematik vieler Industriemessungen.

Aus obiger Formel geht hervor, daB die Volumenmessung und die Druckmessung flir sich allein nicht so empfindlicih sind. Die MeBfehler sind, bezogen auf den zu messenden Druck, bei der Volumenmessung halb 80 grofJ 'wie bei der Druckmessung. Daher miiBten bei der Leistungsmessung durch Messung von zwei Driicken die zu messenden Drticke etwa 3mal so groB sein wie bei der einfachen Volumenmessung, um die gleiche MeBgenauigkeit zu erreichen. Je nach dem Anteil des Diisenwirkdruckes und einem noch moglichen kinetischen Anteil an

171. Aufwertung 551

dem Gesamtdruck kann diese Zahl bis zu vier steigen. Diese Zahlen sind in den letzten Formeln fUr die Werte L1(LlPDiise) und L1(LlPstat} einzusetzen.

e} Fehler beim freien Ansaugen

Beim freien Ansaugen eines Ventilators konnen beachtliche Fehler entstehen, wenn der Einlauf nicht richtig ausgefUhrt wird. Da auf diesen wichtigen Gesichtspunkt die hier und auswarts vorhandenen Prtifregeln nicht hinweisen, soll in Abb. 565 gezeigt werden, wie groB die Unterschiede sein konnen, wenn beim Einlauf nicht auf richtige Abrundungen Wert gelegt wird.

1J = 88,5%

Q1jmox

LlP1Jmox

88,5%

fJ1jmox

Llpr;max

87,0%

~05121Jmox 0,915 JP1JfI10X

Abb.565. ("I = 1}max)

171. Aufwertung

81f,0%

0, 915fJ1J max

Jpr;mox

Durch VergroBerung del' Abmessungen und del' Re-Zahl ergeben sich Verbesserungen im Wirkungsgrad. Da genaue Versuche an ausgefUhrten GroBanlagen selten genau moglich sind, werden zunachst Modellversuche ausgefUhrt und die WirkungsgradvergroBerung beim Dbergang zur GroBausfUhrung muB ermittelt bzw. abgeschatzt werden. Die GesetzmaBigkeiten diesel' sog. "Aufwertung" sind deshalb fUr den Geblasebau besonders wichtig.

Die Aufwertung hangt damit zusammen, daB bestimmte Verluste mit groBerer Re-Zahl kleiner werden. Dies ist, wie die Rohrreibungsgesetzte sowie die ahnlichen Verhaltnisse bei del' Plattenreibung zeigen, dann del' Fall, wenn hydraulisch glatte Wande vorliegen. Dabei gilt Z. B. das Gesetz von BLA.SIUS. Sobald jedoch die "Wandrauhigkeiten tiber die Laminarschicht hinausragen, ergeben sich Reibungen, die praktisch konstant bleiben. Zudem ist dies bei Ablosungen und StoBverlusten infolge plotzlicher Erweiterung der Fall. Das bedeutet, daB es Verluste gibt, die mit groBerer Re-Zahl kleiner werden


und solche, die sich nicht veriindern. Wie groB diese Anteile sind, liiBt sich kaum mit Sicherheit sagen. lndem man z. B. den Anteil der aufwertungsbedingten Verluste mit 50% angibt und gleichzeitig mit dem Gesetz von BLASIUS arbeitet, ergibt sich die meist benutzte Formel von ACKERET

1-'Y}h2 = ~ + ~(Rel)O'2 1 -'Y}h1 2 2 Re2

Die geschilderte Grundlagezeigt deutlich die ganze Problematik der Frage. Das heiBt, daB man bei Aufwertungsberechnungen nur die mogliche GroBenordnung berechnen kann. Wenn wir beispielsweise von einem Modellwirkungsgrad von 0,85 ausgehen, so ergibt sich nach der Formel von ACKERET:

1,5

0,6

2

0,95 3

1,45

4

1,75

5

2,03

Es muB noch betont werden, daB die Formel nur fur einen sehr engen Bereich in der Niihe des besten Wirkungsgrades gilt.

RUTSCHI1 machte darauf aufmerksam, daB der Bezug der Re-Zahl auf den AuBendurchmesser nicht richtig sein kann, weil wohl die Druckh6he, nicht aber der DurchfluB vom AuBendurchmesser abhangt. Der Saugmunddurchmesser dB erfaBt den DurchfluB besser. Deutlich geht dies aus einer Darstellung von RUTSCHI hervor, bei der einmal der AuBendurchmesser und dann der Saugmunddurchmesser als Abszisse der Wirkungsgrade gewahlt wurde. Wahrend sich fUr den ersten Fall (Abb. 566) verschiedene Kurven ergeben, fallen bei Abb. 567 aIle Kurven zusammen, woraus hervorgeht, daB der Saugmunddurchmesser der richtige Parameter ist.

~oo

0,90

t 0.80

0,70 ~

0.60

- _ng,I~38 ,.........., ~~ c:::::-,/

135 160 3< 0 350 J15mm dz -

Abb. 566. ~h als Funktion des Laufradalll3en· durchmessers d,

0

0 0.9

t 0.6 '0 ~0,71

~

0 0.8

.--;

V -xn~~J8

0n,,~Z7 r--.n,,~ 19

'0 0.5< G3 80 100 135 160mm200 4.-

Abb. 567. ~h als Funktion des Saugmllnddurchmessers d,

1 RUTSCHI, K.: Zur Wirkungsgradaufwertung von Stromungsmaschinen, Verhalten einer Einzelmaschine und einer Reihe von Maschinen verschiedener GroBe. Schweiz. Bauztg. (1958) 603.

172. EinfluB auf Re·Zahl 553

Weiter fand RUTS CHI, daB es zwei Arten von Aufwertungen gibt. Die schwachere tritt ein, wenn dieselbe Maschine mit verschiedenen Re-Zahlen betrieben wird, z. B. durch Anderung des Druckes des durchstromenden Mediums, wahrend eine starkere Aufwertung beobachtet wird, wenn verschieden groBe Maschinen miteinander verglichen werden. 1m ersten Fall ergibt sich ein schnell erreichtes Maximum, wah. rend die zweite Form der Aufwertung bedeutend gJ;oBere Werte erreicht. Abb. 568 zeigt dies deutlich. Damit ergibt sich die Erkenntnis, daB die bisherige Anschauung falsch ist, daB man mit Luftdruckanderung beim gleichen Modell dieselben Ergebnisse erzielen kann wie durch VergroBerung des Raddurchmessers.

M.---.-.-""nr---,-,-rTTon'---'-'-rTTTon 0/0 Ids.~~6QOmj1l 91f.\-----\-+--H+-I-+l-Ir---+-+-H-+++++--,~;::'!=+-'· 800 t

l ?@,,!,O 93\----+-~+-~~+----F=f·~--+4~~,q~--_+_4_++_~Hrl

-- - - A:1~5 - -

~~--~+-~++H+~~il

~J ~r-1-++~ffi-__ ~~-_~_++~~-+~~~

80mb¥~-L~3~-s~L8~m~5r-~L-+3-L~5~+8~m~8---L~3~~5~~8~m1

Reds

Abb. 568. Einflull von Be, wenn einmal eine Anderung von R. bei gleicher Modellgrolle durch Druckiinderung erreicht wird (links flache Kurve) sowie bei Anderung yon R. durch Anderung der

1IiodelIgrolle

Wahrend bei Kreiselpumpen und Wasserkraftmaschinen umfang. reiches Versuchsmaterial vorliegt, wonach die neuere Anschauung auch formelmaBig erfaBt werden kann, besteht im Geblasebau z. Zt. noch keine Moglichkeit, ahnlich treffsichere Angaben zu machen. Es ist leider nicht moglich, ohne genaue Versuche einfach umzurechnen. Dies kommt daher, wei! die Oberflachenstruktur der meist geschweiBten Konstruktion im entscheidenden Dbergangsgebiet der COLEBROOK

Kurve andere Reibungsziffern mit anderen Kurven zeigen als die GuBoberflachen in Kreiselpumpen.

172. EinfiuB der Re-Zahl auf Wirkungsgrad und Kennlinien von Ventilatoren

Wahrend die vorhin besprochene Aufwertung einen ungefahren AufschluB daruber gibt, wie z. B. bei VergroBerung vom Modell zur groBeren Ausfuhrung vorzugehen ist, entsteht noch die weitere Frage,


welehe Anderungen zu erwarten sind, wenn man die verschiedenen Ventilatorbauarten von der kleinsten bis zur groBten Ausfiihrung vergleicht. Bei diesen groBen Anderungen kann auch nicht naherungsweise davon gesprochen werden, daB das Verhaltnis von aufwertungsfahigen zu nicht aufwertungsfahigen Verlusten in etwa konstant ist.

Bei solchen weitgespannten Betrachtungen, versagt bisher jede theoretische Betrachtung, so daB nachfolgend das sparliche vorhandene Versuchsmaterial angefiihrt werden muB.

1. Radialgebliise. Bei hohen Re-Zahlen ist der EinfluB der Re-Zahl gering. 1m Allgemeinen machen sich Anderungen erst unterhalb von Laufraddurchmessern von ca. 400-300 mm erheblich bemerkbar. Nach BAMMERTI ergeben sich bei extrem kleinen Re-Zahlen sptirbare Einfltisse. DafUr sei auf Abb. 569 hingewiesen, wo sich im Bereiche von Re ~ 104 erhebliche Einfltisse bemerkbar machen.

1,25

1,00

t 0.75

l$.

O,SO

0.25

o

'C"" -~ i'.. r--:: r---., '" " '" ~

......... .......

\ r\ " i\. ~ \. " ~ '\. \ . \ \ '\ \\

"'" t\

\ ~ 1\ \ \ 'Y:H05. ~Y;'"10Cr-1\ 7.UO~\-\ \ 1\ !\2.9/0> 'I 1

\ 1\ \ Ix .f1i·106'bis

\ z))o~ J,7'10~ 'z,8'10 7/1 1,"\0' t8.10¥'

r-- /(e=37·',0311 1 I' 1

0.01 o,OZ 0,03 0,0* O,OS o,OG 0,07 tp-

Abb. 569. EinfluB von kleinen Re-Zahlen bei Radialgeblasen nach BA'fMERT

2. Axialgebliise. Genauer sind die Verhaltnisse bei AxialgebHise. Hier hat ECKERT2 eine Ubersicht gegeben. In Abb. 570 ist von diesen Ergebnissen die Grenzkurve fUr 1Jmax dargestellt_ Bei ca. 7 . 104 beginnt hier ein sehr scharfer Abfall.

3. Querstromgebliise. Wahrend bei Radial- und Axialgeblasen der Abfall der Kennlinien aus der bekannten Natur der Reibungsgesetze leicht zu erkHiren ist, beobachtet man bei Querstromgeblasen einen ganz anderen gewaltigen EinfluB, der dadurch zustande kommt, daB u. a. der hier vorhandene freie Wirbel mit der Re-Zahl wandert. Da-

1 BAMMERT, K., RAUTENBERG, M.: Zur .Ahnlichkeitsmechanik von Turboverdichtern. Warme 74, R 1, Abb. 24.

2 ECKERT, B.: Axial- und Radial-Kompressoren, 2_ Auf!., BerlinjG6ttingenj Heidelberg: 1961.

172. EinfluB auf Re-Zahl 555

durch ergibt sich eine erhebliche Anderung mit der Re-Zahl. Abb. 571 zeigt diese Anderung von Re =c 100 bis Re = 40000, wobei die Schaufellange als typische Lange sowie die Umfangsgeschwindigkeit als typische Geschwindigkeit verwendet wird. In diesem Bereich steigt nach ENGELHARDTl die Druckzahl von 0,25 bis zu ca. 6.

1,0 0.9 0,8

V

vV' /'

,..... V

/ V

70~ 70f

rp·Re-Abb. 570. EinfluB von Re auf deu Wirkungsgrad von Axialgeblasen nach ECKERT

Cr-~-'-----'-----r----'-----'

5

~JI----~--\--1-~----t~---+------j

o

A bb. 571. Einflul3 von Re auf die Druckziffer von Querstromgeblasen bei gleicher GroBe durch Anderung der Wichte und der Drehzahl nach ENGELHARDT

1 ENGELHARDT, W.: Experimentelle Untersuchungen an Quel"stromgeblasen bei veranderlichen Reynolds-Zahlen. Diss. Karlsruhe, 1967, Bild 15.


ENGELHARDT glaubt auf Grund seine}," Versuche eine tiefgehende Abhangigkeit der Eigenschaften von Querstromgeblasen von Re feststellen zu kortnen. Leider fehlen bei diesen Versuchen Wirkungsgradangaben, die notwendig waren, um tiberzeugende Verwertungsmoglichkeiten bei groBerer Abmessungen beurteilen zu konnen. Dies ware um so not. wendiger, als auch andere Geblase mit hohen Druckziffern, wie sie bei Seitenkanalgeblasen von Siemens mit ca. "P = 10···15 bekannt wurden, mit besseren Wirkungsgraden arbeiten (s. S. 199).

Bei den Versuchen von ENGELHARDT bleiben die Laufradabmessungen gleich. Geandert werden von den drei GroBen von Re nur zwei, namlich v und uz. Dies berechtigt a ber nicht ohne weitere U ntersuchung dazu, noch eine dritte weitere, nicht untersuchte GroBe in einer Kennzahl Re ganz unbeachtet zu lassen. Eine tiberzeugende Aussage tiber Re-Abhangigkeit konnensomit die derzeitigen Versuche nicht geben. So ergab z.B. eine Nachmessung bei einem Laufraddurchmesser von 80 mm 0 bei Re = 6500 nur ein "Pmax = 3,2 gegeniiber "Pmax = 5,3 bei ENGELHARDT. Nun wurde bei ENGELHARDT die Re-.A.nderung teilweise durch Druckanderung erreicht. Wie bereits in Abb. 568 gezeigt, war bereits frtiher diese .A.nderung der Re-Zahl als irrefUhrend erkannt worden.

Unabhangig hiervon muB jedoch die Frage gestellt werden: rst Re tiberhaupt die maBgebende Kennzahl1 Durch Re werden die GrenzschichtverhaItnisse bei der Schaufeldurchstromung irgendwie erfaBt. Sind diese hier angesichts der instationaren Stromung wirklich beherrschend 1 Wie schon frtiher betont findet eine Hin- und eine Herbewegung in einem winzigen Zeitintervall von 1/30 bis 1/100 s statt. Dabei bildet sich nul' eine hauchdtinne Grenzschicht. Da moglicherweise bei der mittleren Durchstromung dabei keine Ablosung stattfinden kann, besteht die Moglichkeit, daB die hierbei entstehenden Verluste auBerordentlich klein sind. Demgegentiber spielt aber die Rtickstromung in das Laufrad, die freie Bewegungsmoglichkeit des freien Wirbels wahrscheinlich eine ungleich groBere Rolle. Eih Blick auf die frtihere Abb. 169 zeigt klar, daB bei konstantem Re durch Variation am und im Gehiiuse sowie in der Nahe der Zunge unglaublich groBe .A.nderungen erreicht werden konnen, die praktisch gesehen ziemliche Bedeutung haben.

Welche Parameter sind dann wahrscheinlich fUr das Geschehen entscheidend. Auf folgende GroBe fallt der Blick:

. . Laufrad.flii.che a) Verhaltrus . Geh" fl" h ' mnere ause ac e

b) Eintrittsbogen Austrittsbogen '

173. Versuchseinrichtungen, Versuchsgerate 557

c) mittlere Ablenkung in Grad vom Eintritt zum Austritt fUr den Hauptstromfaden,

d) irgendwelche, dimensionslos zu erfassende Formgestaltungen in Zungennahe.

Es diirfte anzunehmen sein, daB ohne kennzahlmaBig zu erfassende Bewegung des freien Wirbels nicht weiter zu kommen ist. Hinzu kommt, daB diese Erscheinungen auf dem Gebiete der Stromungsmaschinen unbekanntes Neuland darstelIen, wo aIle Vergleichsversuche volIkommen fehIen. Das ganze Problem ist leider zu komplex und unbekannt, um sichere theoretische Voraussagen zu wagen. In dieser Situation glaubte Verfasser vorsichtig dem Praktiker in Abb. 169 einen "(jberblick geben zu sollen.

173. Versuchseinrichtungen, Versuchsgerite

Druckme88ungen. Die genaue Druckmessung ist entscheidend fUr aIle Luftmessungen an Geblasen. Je nach den Anforderungen konnen hier einfache U-Rohre mit Wasserfiillung verwendet werden, wobei die lichten Glasrohrdurchmesser nicht kleiner als 12···15 mm sein sollten, oder Wassersaulenminimeter von Askania, ein MeBgerat von REICHARD fiir kleinste Driicke, Tauchsichel und insbesondere fUr laufende Priifstandsmessungen das BETz-Manometer bzw. Debro-Miniskop.

Zur Drehzahlmessung sind insbesondere Stichdrehzahlmesser geeignet, auch str0boskopische Gerate mit Elektronenblitzbeleuchtung werden immer mehr benutzt.

Fur die Leistungsmessung ist der Pendelmotor wohl das beste Mittel. Abb. 572 zeigt einen vom Verfasser entwickelten Pendelmotor, bei dem die den Motor haltenden auBeren Lagerschalen gegenlaufig bewegt werden. Dadurch wird eine dem Schneidenlager ahnliche Empfindlichkeit der Lagerung erreicht. Besonders zur Einstellung des Nullpunktes ist diese Ejnrichtung sehr angenehm. Man kann auch eine direkte Anzeige erreichen, wenn man beispielsweise nach Abb. 573 den Pendelmotor als Pendel ausbildet und durch einen angebrachten Zeiger den Ausschlag feststellt.

Erprobung aUf dem Ver8uch88tand. Wenn die Moglichkeit einer genauen Erprobung auf dem Versuchsstand vorhanden ist, so besteht unbedingt die Forderung und die Notwendigkeit, die DurchfluBmeBregeln genau anzuwenden. Dabei kann bei Beachtung aller Regeln eine Genauigkeit von 1 ... 2% erreicht werden. Obman auf dem Priifstand Exhaustor- oder Druckbetrieb oder gemischten Betrieb wahlt, ist gleichgiiltig. Das freie Ansaugen (Druckbetrieb) oder freie Ausblasen (Exhaustorbetrieb) hat den praktischen Vorteil, daB das Geblase nicht zwischen, sondern am Ende der MeBleitungen liegt und


Anderungen am Geblase, Auswechselung der Laufrader usw. ohne Demontage von Leitungen moglich sind. Sehr wichtig ist jedoch, daB beim freien Ausblasen der Enddruck einwandfrei gleich dem AuBen-

.-\bb.572. Pendelmotor Versuchsstand der Buttner-Werke A.G.

Abb. 573. Kleiner Geblasepriifstand mit direkt anzeigendem Pendelmotor

Abb.574. Ausmessung eines Lufterstrahles

173. Versuchseinrichtungen, Versuchsgerate 559

druck plus mittleren Staudruck im AusblB.s ist. Zudem ist die offene Seite flir Stromungsbeobaohtungen mit der Fadensonde oder dgl. leicht zuganglich. Zur Anderung des Widerstandes werden Drosselklappen, Siebe benutzt. Liegt die Drosselvorrichtung am Ende der Druckleitung, so kann auch ein verschiebbares "Ventilblech" oder auch eine Irisblende vorgesehen werden. Diese symmetrisch wirkenden Drosselvorrichtungen verlangen bekanntlich geringere freie Rohrlangen, wenn z. B. Ruckwirkungen auf die vorher liegende Duse oder Blende vermieden werden sollen.

Schwierige Verhaltnisse liegen vor, wenn die freien Strahlen einen Drall besitzen, z. B. bei frei ausblasenden Axialgeblasen. In Abb. 574 ist ein Weg angedeutet. In einiger Entfernung hinter dem Geblase befindet sich ein leicht durchlassiges Filter, das die Aufgabe hat, den Drall zu vernichten und die Stromung zu vergleichmaBigen. Eventuell kann durch ein oder zwei Bleche vor dem Filter die Drallvernichtung noch unterstutzt werden. Als Filter konnen mehrere Siebe verwendet werden oder eine leichte Packung Schlackenwolle, die zwischen weitmaschigen Sieben gehalten wird. Die hinter dem Filter vorhandene kleine Geschwindigkeit wird zweokmaBig mit Anemometern gemessen. Die seitliche Ausdehnung des durch das Filter erweiterten Strahles muB abgetastet werden. Die Drehungsfreiheit pruft man zweckmaBig durch Drallmesser, z. B. kleine, in ihrer Ebene in der Mitte drehbar gelagerte kleine Flachen aus dunnen Blech oder auch Zeichenpapier.

Der in der Praxis viel verwendete Begriff der aquivalenten Rohrweite konnte den Gedanken nahebringen, den durch eine Endscheibe regulierbar gemachten Austrittsquerschnitt eines Geblases unmittelbar etwa nach Abb. 575 (oben) zur provisorischen Mengenmessung zu benutzen. Das geht deshalb nicht, weil die Strahlkontraktion sich dabei grundsatzlich andert und nicht bestimmbar ist .. Verwendet man jedoch gemaB Abb. 575 (unten) einen verschiebbaren dusenformig gebogenen Schieber, so ergibt sich eine halbwegs brauchbare MeBduse.

Oft wird die Frage gestellt, ob das Versagen eines Ventilators auf das Laufrad oder das Gehause zuruckzuflihren ist. Zur Feststellung solcher Unterschiede kann man nach Abb. 576 eine mIt einer kleinen Bohrung versehenen MeBrohre1 drehbar hinter das Laufrad einsetzen. Man dreht das an ein Manometer angeschlossene MeBrohr solange, bis der groBte Ausschlag beobachtet wird. Der so gemessene Druck stellt den Gesamtdruck hinter dem Laufrad ohne Diffusorverluste dar. Wenn man die Messung nach Abb. 576 mit einer PIToT-Rohrmessung vor dem Venti-

1 Diese Gesamtdruckmessung unmittelbar hinter dem Laufrad gibt einen Mittelwert, der dann yom richtigen Wert abweicht, wenn die Schaufelkanale Ablosungs- und Totraume enthalten, die periodisch die Anzeige in nichtabschatzbarer Weise beeinflussen, z.B. Rader mit schlechtem Wirkungsgrad.


lator und einer weiteren gleichen Messung am Druckstutzen des Ventilators verbindet, kann man den Leitrad- und Spiralgehauseverlust direkt ablesen.

Abb. 575. Beheifsmiillige' Enddilsen Abb.576. Gesamtdrnckmessung hinter Laufrad

..--A SchniltA-B I

B SclJniItC-.b

bid Abb. 577 a u. b. BehelfsmaJlige Venturimessung in Leitung

In rechteckigen Leitungen ergibt sich eine einfache Moglichkeit einer behelfsmiiBigen Venturime88ung, wenn man nach Abb. 577a ein profilmaBig gebogenes Blech einseitig an einer Wand befestigt. Durch Einsetzen eines profilierten Fullkorpers gemiiB Abb. 577b liiBt sich auch eine symmetrische Gestaltung erreichen. Bei genugend groBem Wirkdruck, d. h. bei genugender Verengung, ergeben sich dabei MeBwerte, die den Normmessungen nur urn wenige v. H. nachstehen.

174. Der Druckverlauf bei den verschiedenen MeBmethoden 561

XXIII. Messungen und ihre Fehlerquellen

174. Der Druekverlauf bei den versehiedenen MeBmethoden

Die Einbaumoglichkeiten von Ventilatoren sind sehr verschieden. Ventilatoren werden 1. zum Absaugen, 2. zum Driicken, 3. fiir Absaugen und Driicken, als zusatzliche Forderorgane, 4. fiir Unterdruck- oder 5. fiir tJberdrucksystemen verwendet. Neben diesen 5 verschiedenen Schaltmethoden kommen noch offen ansaugende und offenausblasende Anordnungen z. B. bei Beliiftungen von Raumen vor. Die MeBdriicke bei dieser Vielfalt von Einbaumoglichkeiten erscheinen bald als Unterbald als tJberdriicke ; es ergibt sich zunachst eine fast verwirrende Mannigfaltigkeit. Es erscheint notwendig, hier eindeutige und klare Richtlinien zu geben, um Fehlmessungen und Fehldeutungen von gemessenen Driicken auszuschalten. Nachfolgend wird der Versuch gemacht, aIle Moglichkeiten einer einheitlichen Deutung zuganglich zu machen und die notige Einfiihrung von positiven und negativen Hilfsdriicken zu vermeiden.

A/mosphiirem/ruck

= ........ "-I-~ • I • I . --1

LiP&tal i i • : i •

Abb.57S. Statische, kinetlsche Driicke und Verluste bel Messung auf der Saugseite

An Hand eines Anwendungsfalles, namlich der Messung auf der Saugseite (Abb. 578) solI die Methode erlautert werden. Unterhalb der MeBleitung und des Ventilators sind die Driicke schematisch aufgetragen. Dabei dient immer die Linie des Atmospharendruckes zur Orientierung. Nun stellen wir uns zuerst vor, daB wir den Druck in der ganzen Leitung mit einem der Stromung entgegengehaltenen Rohrchen, einem sogenannten PrroT-Rohr, verfolgen. Die so erhaltene Druckanzeige ist in jedem Fall identisch mit dem Gesamtdruck, d. h. dem

562 XXIII. Messungen und ihre Fehlerquellen

Gesamtenergiegehalt an dieser Stelle. Die bei dieser Wanderung entstehende Anzeige des Instrumentes werde mit einem starken Linienzug gekennzeichnet. Damit haben wir den Gesamtdruckverlauf. Zwischen dieser Linie und der Atmospharenlinie sind die Verluste zu erkennen, die durch Reibung, Drosselung entstehen. Nach dieser ersten Messung lassen wir ein anderes Instrument wandern, das uns den durch Wandanbohrung angezeigten statischen Druck gibt; dafiir kann eine einfache Drucksonde verwendet werden. Wir erhalten so die stark gestrichelte Linie, die unter der vorherigen Gesamtdrucklinie liegt. SchlieBlich fiihren wir noch eine dritte Wanderung durch und zwar mit einem PRANDTLschen Staurohr. Dieses Instrument zeigtan jeder Stelle eine Druckdifferenz, die genau dem Abstand zwischen der ausgezogenen und der gestrichelten Linie entspricht. Mit diesem anschaulichen Gedankenexperiment ist eigentlich schon alles geklart. Der stark ausgezogene Pfeil stellt die Gesamtdruckdifferenz dar, die der Ventilator erzeugt, wahrend der gestrichelte Pfeil die statische Druckdifferenz des Ventilators ergibt. Da beim reinen Ausblasen noch eine Geschwindigkeitsenergie vorhanden ist, liegt der Pfeil des Gesamtdruckes urn diesen Betrag tiber dem Atmospharendruck.

AIle anderen FaIle lassen sich nach dem gleichen Schema behandeln. Bei der Messung in der Druckleitung und freiem Ansaugen befinden sich aIle Drucklinien oberhalb der Atmospharenlinie. Das Gesamtbild hat sich nach oben verschoben. Die Verluste erscheinen jetzt wieder in der gleichen Form. Dazu kann man folgende Regel angeben. Zieht man eine Parallele iill hochsten Gesamtdruck, so ist der Abstand bis zur Gesamtdrucklinie der jeweilige Verlust.

Der zweite Fall zeigt einen Ventilator, der frei ansaugt und nur druckseitig bela stet wird (Abb. 579).

_._\_.-

\

Afm03phiirenrfruck

Abb. 579. Druckverlauf bei Messung auf der Druckseite

174. Der Druckverlauf bei den verschiedenen MeBmethoden 563

Der dritte Fall, bei dem der Ventilator zwischen der Saug- und DruckmeBleitung liegt, wird in Abb. 580 gezeigt. Dieser Fall gibt AniaB zu einer Prazisierung der Regel, wie die Verluste gefunden werden konnen. Dazu suche man vor und hinter dem Ventilator die Stelle des hochsten Gesamtdruckes. Dadurch zieht man eine Horizontale und erhalt im Abstand bis zur Gesamtdrucklinie den jeweiligen Verlust. Die ubrigen Regeln sind genau die gleichen wie vorhin.

Abb.580. Druckverlauf bei Messung auf Saug- und Druckseite

Um die Druckverhaltnisse besonders kraB hervortreten zu lassen, solI noch der Fall 4 behandelt werden, wonach der Ventilator in einem Rohrnetz arbeitet, das uberall einen Unterdruck gegenuber der Atmosphare besitzt, Abb. 58l. Wir machen auch hier mit unseren drei MeBinstrumenten die gleichen Wanderungen und erhalten eine ausgezogene Linie (Gesamtdruck) und eine gestrichelte Linie (Verlauf des statischen Druckes). Weiter ziehen wir HorizQntalen von dem Gesamtdruckmaximum vor und hinter dem VentilatQr. Der Unterschied gegenuber der ausgezogenen Gesamtdrucklinie stellt wieder den jeweiligen Verlust dar. Die Linie des bedeutend hoher liegenden Atmospharendruckes zeigt sich hier besQnders deutlich als eine mehr zufallige Bezugslinie. Wurde der VentilatQr (Fall 5) nur in einem Dberdruckgebiet arbeiten, so. waren die Linien nur nach oben verschQben. Wir halten also. fest: Die Drucklinien des Ventilators stellen Invarianten dar, die unabhangig davon sind, wie die Atmospharenlinie liegt. Die Bedeutung von Dberund Unterdruck gegenuber dieser Atmosphare gehen aus den Darstellungen deutlich hervQr.

GesQndert sind in den Abb. 582 und 583 nochmals aIle Messungen fUr die beiden FaIle dargestellt, daB in einer zu meesenden Leitung ein Unterdruck und ein Dberdruck besteht. Nach diesen Darstellungen


diirften die Druckmessungen in ihrer Bedeutung und Messung verstandlich sein, ohne daB fiir aIle FaIle besondere Bezeichnungen fiir Driicke eingefiihrt werden, die nur verwirren.

Afmosphiirendruck

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II I I I II 'I

Abb. 681. Druckverlauf bel Messung auf Saug- und Druckseite, wenn Leitungssystem im Unterdruckgebiet lIegt

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I Abb. 682. Gesamtdruck, stat. Druck u. kinetischer

Druck bel Unterdruck in Leitung

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Abb. 583. Gesamtdruck, stat. Druck u. kinetlscher Druck bei tJberdruck In Leitung

174. Der DruokverIauf bei den versohiedenen Mel3methoden 565

Die Messung in der Saugleitung mit freiem Au.sblasen verdient den Vorzug, weil dabei einwandfrei der Ausblasedruck gleich dem Atmospahrendruck ist. Der mittlere Staudruck der Ausblasegeschwindigkeit wird energiemaBig hinzugerechnet. Da bei jedem Ventilator die Verteilung der Ausblasegeschwindigkeit verschieden ist, miissen sich zwangslaufig Differenzen bei der Druckmessung ergeben, wenn die MeBstrecke in die Druckleitung gelegt wird.

Man konnte nun daran denken, daB bei der bevorzugten Messung in der Saugleitung die unterschiedliche Austrittsgeschwindigkeitsverteilung durch eine einfache zusatzliche Messung erganzt werden konnte. Setzt man namlich dem freien Ausblas ein etwa 3 bis 4-stufigen Sprungdiffusor nach REGENSCHEIT auf, so konnte individuell bei jedem Ventilator noch die mogliche Druckerhohung durch einen Diffusor leicht mit diesen sehr kurzen Sprungdiffusoren festgestellt werden.

Eines besonderen Hinweises bedarf noch die deutliche Unterscheidung des Gesamtdruckes und des rein statischen Druckunterschiedes bei Geblasen. Abb. 584 veranschaulicht die moglichen FaIle. Je nachdem, ob der Ausblasequerschnitt eines Geblases groBer, gleich oder

Ab b. 584. Gesamtdruck· u. stat. Druckdlfferenz eines Ventilators bel verschledenen AustrIttsquerschnitten

kleiner als der Ansaugdurchmesser ist, kann der statische Druckunterschied, den das Geblase erzeugt, kleiner, gleich oder groBer als der Gesamtdruck sein. Das zeigt deutlich, daB der statische Druck nicht identisch mit dem Gesamtdruck zu sein braucht, was bei Lieferungsvereinbarungen beachtet werden sollte.

566 XXIII. Messungen und ihre FehIerquellen

Insbesondere mag auch an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen werden, daB der statische Druck groBer als der Gesamtdruck sein kann, wenn der Austrittsquerschnitt groBer als der Eintrittsquerschnitt ist. Da erstmalig im Zusammt>nhange mit dem Hochleistungsgeblase statische Umsetzungsgrade von iiber 100% erreicht wurden (bisher als statische Wirkungsgrade bezeichnet) (S. 131), ist es dringend notwendig, auf diese Dinge hinzuweisen. Dies diirfte urn so notwendiger sein, als nunmehr 18 Jahre nach diesen Erkenntnissen und dem Aufkommen des Hochleistungeblases in den USA noch immer mit teilweise falschen Driicken gearbeitet wird. Diese fast unglaubliche und unfaBbare Tatsache geht z. B. aus den eingehenden Darlegungen von BRANDTl hervor.

170. Mechanische Leistungsmessnng

Allgemein erhalt man die Wellenleistung nach folgender Formel:

Pw = Md OJ [kpm/s]

Aus Abb. 585 ist zu ersehen, daB Md = G list.

OJ = ~; ist eine bekannte Formel.

Abb. 685. Schema elnes Pendelmotor.

Dies kann man dann schreiben:

Pw = knG [kpm/s] .

Hieraus geht hervor, daB man nur die Drehzahl n und das Ge'wicht G an der Waage, das durch die Riickstellkraft des Hebelarmes hervorgerufen wird, zu messen braucht. Der k-Wert ist durch die Konstruktion des Pendelmotors gegeben.

1 BRANDT, E.: Fan Pressure Distributions in a Ducted Air System. Heating, Piping & Air Conditioning 1969, 127. - BRANDT, E.: Static Efficiency Concept Cannot Be Maintained. Heating, Piping & Air Conditioning 1970, 64.

176. Beispiel eines Abnahmeversuches 567

176. Beispiel eines Abnahmeversuches

tJberpriifung der garantierten Werte eines GebHises mit den technischen Daten:

Q = 4500 m3/h LIp = 130 mm WS ,

'YJ = 83,0%

bei n = 2600 min-I,

'Y = 1,2 kp/m3 ,

und Ermittlung einer Geblase-Charakteristik fUr zwei verschiedene Drehzahlen. (Es wurden die Llp-Q-Kurven fUr n2 = 2770 min-1 und ~ = 1860 min-1 aufgenommen.)

a} Versuchsanordnung Abb. 586

Die Anordnung der MeBstrecke entspricht den "VDI-DurchfluBregeln DIN 1952" und den "Regeln ffir Leistungsversuche an Ventilatoren".

Abb.586. Schema der Versuchsanordnung

b} Beschreibung der durchgefUhrten Messungen und deren Auswertungen

Bestimmung der Forderleistung. Es ist nach Gl. (14) P = G, H [kpmjs] bzw.

1. Forderst:-om am Eintritt und Austritt

G. = (X B Ao y2 g Y'YBl Y LlpB! [kpjs]

(X = 0,082 = const fUr Re > 300000 und m = d~jD2 = 0,7 .

Da fUr alle DurchfluBmengen dieses Versuches Re < 300000 ist, liegt (X

unterhalb der Konstanzgrenze.

(X = f(Re) wurde jeweilig ermittelt,

e ~ 1 fUr LlpB! < 100 mm WS ,

Ao = 0,1112 m2 •

568

Dann ist:

Po = b ·13,6 pv.Bl R'I' TBI

Tl Ti ~PBI Pst. pst,

Somit:

XXIII. Messungen und ihre Fehlerquellen

G.= (X ·0,4923 'VY; Y..::1PBl [kp/s]

Atmospharendruck in mm WS, 'Oberdruck v. d. Blende, Gaskonstante feuchter Luft, absolute Temperatur v. d. Blende, absolute Temperatur an MeBstelle 1, absolute Temperatur an MeBstelle 2, Wirkdruck der Blende, stat. Druck an der MeBstelle' 2, stat. Druck an der MeBstelle 1.

G. Ql = - Volumen an MeBstelle 1,

1'1 G.

Q2 = - Volumen an MeBstelle 2. 1'2

2. ForderkOke bzw. Gesamtdruck. Es ist nach Gl. (8):

Lip H = ()(.- (IX aus Abb. 1).

"1 Nach Gl. (7), (7a), (7b):

..::1p = Pt. - Pt, = Pst 2 + q2 - (Pstl + ql)·

Aus den ermittelten Werten des Forderstromes und der Forderhohe ergibt sich dann die Forderleistung zu:

Lip (X

P = G'r; 102 [kW] .

Bestimmung der Wellenleistung. Fur den Versuch wurde ein Drehstrommotor, Fabrikat Zimmermann, Type DM 4000/4, Nr. 831392, benutzt.

Motorschild:

U = 220/380 V , P = 4,OkW,

I = 15,2/8,8 A, cos <p = 0,84 ,

n = 1420 min-1

Die vom Motor aufgenommene Leistung wurde mittels zweier Wattmeter gemessen (Zweiwattmetermethode: s. Hutte II, Elektrische MeBverfahren) .


Die Motorverluste wurden nach VDE 0530/2.51 § 58 III bestimmt. Zur Ermittlung aller auftretenden Antriebsverluste waren erfor-

derlich:

a) ein Leerlaufversuch nach VDE 0539 § 59 (ohne Keilriemen),

b) die verschiedenen Lastversuche nach VDE 0530 §§ 61 und 63,

c) ein Leerlaufversuch wie unter a) (mit Keilriemen).

Die Wellenleistung P w wurde am elektrischen Wege bestimmt. Der Wirkungsgrad des Ventilators ist:

P 'f)=-' Pw

f?v=f(Q};n;y V '" mit KeiirJemen

"-.I V ~

.I~ r(Q),. n ~Z770 ohne Keilnemen\

mm WS a

~ ~ 1M

;jp~f(Q)"1J=mo "

~ 'W "-

'\ 50 \

t

0

t

i, _1] _,:'fTQ); n-2770 uI!ne KeiIJ .

~ 80 & ..0-

~ ~ = f(Q);n-mo mil Kf!llriwm

~ ~

,),-f; 6U

25IJ(J

W

ffJtJQ

0 o !(}(JO 2{}{}(J .J(J{}O 1{}{}(J M(J() 6(J(J()~/'rt 7Wfl Q--

Abb. 587. Mellergebnis filr n = 2770/min


c) Verwendete MeBgerate

Zur Bestimmung der Forderleistung wurden folgende MeBgerate benutzt:

1 Stationsbarometer von Lambrecht,

1 Aspirations-Psychrometer nach AssMANN von Lambrecht,

3 BETz-MikrOInanometer mit 1/10 mm-Einteilung, 2 Thermometer mit 2/10-Grad Einteilung, 1 Stichdrehzahlmesser - geeicht - von Hasler, Schweiz.

Der Versuch wurde mit den besten Prazisionsinstrumenten durchgefiihrt, die heutzutage auf dem Markt sind. Aus Lagerhaltungsgrunden muBten Ieider Motor und Keilriementrieb zu schwer ausgeIegt werden, was sich vor allen Dingen bei der kleineren Drehzahl durch sehr schiechte Motor- und Keilriemenwirkungsgrade bemerkbar machte (s. Abb. 587 u.588). Die Ermittlung der Motorveriuste ist jedoch bei Teillast genau so exakt wie bei Vollast. - Die Keilriemenveriuste wurden im Leeriauf fur die jeweilige Drehzahl ermitteit. Sie konnen mit genugender Genauigkeit den Verlusten bei Belastung gleichgesetzt werden.

Zusammenstellung der Versuchsergebnisse Abb. 587 bis 589_

2@r---~7,G~~~~~~--'

mmWS

OL-__ ~~~~~~-L __ ~

l~~~~~~~~~~

o 'O~---:,Ot1::O:-:-'O --a-:-:'O@':-:-------;~='O---:c9o,"''00::-,m''h-;;!5000 Q-

Abb.588. lIIeLlergebnis filr n = 1860/min

mmWS /lOU

150

tm ~

50

'0 % &?

8'0

t90 I::-

2'0 )N2

OL-__ ~ __ -L __ ~~------;L-------;~ __ ~~~ o 1'000 2'000 JO@ 900'0 5'000 OWOmo/h 7t.tl7

Q--Abb.589. Kennliniemeld des untersuehten

Ventilators


Wie aus Abb. 589 hervorgeht, ist die Abweichung von den garantierten Werten sehr gering. Der Wirkungsgrad ist sogar etwas besser als angegeben.

Wie der Versuch zeigt, ist es sehr wichtig, Motor und Keilriementrieb der Wellenleistung des Geblases genau anzupassen, sonst werden die Verluste im Verhaltnis zur Wellenleistungzu groB und der Gesamtwirkungsgrad der Anlage ist schlecht, obgleich der Geblasewirkungsgrad den garantierten Betrag erreicht.

Bei Geblasen, wie dem hier untersuchten, kann jedoch das Optimum an Wirkungsgrad aus folgenden Grunden nicht erreicht werden:

1. Eine billige und leichte Bauart muBte aus Preisgrunden gewahlt werden. (Dies bedingt groBere Spiele und damit groBere Spaltverluste.)

2. Die Aufwertungsgesetze gelten insbesondere fUr Hochleistungsgeblase. (In diesem Fall ist mit der kleineren BaugroBe und der geringeren Leistung ein Absinken des Wirkungsgrades zwangslaufig verbunden.)

3. Die absolute Rauhigkeit der Oberflachen von Schaufeln und Spirale ist groBer.

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Ventilatoren || Experimentelle Erprobung von Ventilatoren