Ventilatoren: Entwurf Und Betrieb Der Radial-, Axial- Und Querstromventilatoren

ISBN-13: 9783642628900 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 576 str.

Bruno Eck; H. Ufer

Opis

Auf dem Gebiet der Ventilatoren ist in jiingster Zeit ein unerwarte ter Aufschwung eingetreten, der auf die Losung verschiedener stro mungstechnischer Probleme zuriickzufiihren ist. Die Entwicklung war so rasch, daB plotzlich ein Wirkungsgrad von 90% bei kleiner Bauart er reieht wurde. Infolgedessen gewann die bis dahin stiefmiitterlich be handelte Maschinengruppe ganz erheblich an Interesse, was auch durch Dbersetzungen des Buches in mehrere fremde Sprachen zum Ausdruek gekommen ist. Es diirfte nunmehr der geeignete Zeitpunkt sein, das Gesamtgebiet in straffer Form neu darzustellen. Ieh habe vieles umgearbeitet, man ehes Entbehrliche gestrichen und zahlenmaBige Ergebnisse neuer Ver suche fUr den Praktiker aufgenommen. Bei Kleinstgeblasen und Quer stromgeblasen sind wesentliche Erweiterungen erfolgt. Die wichtigen physikalischen GesetzmaBigkeiten wurden ausfiihrlicher gebraeht, die bisherigen Berechnungsverfahren ergiinzt. So erga b sieh eine weit gehende Neubearbeitung. Mein Manuskript wurde von Prof. Dipl.-Ing. habil. M. PECORNIK (V orstand des Lehrstuhles fUr Stromungslehre und hydraulische Ma sehinen u. Schiffsbaufalmltat in Rijeka, Universitat Zagreb) sehr ein gehend durehgesehen. Er hat verschiedene Umstellungen vorgenommen und die Bezeichnungen der vielen Abbildungen systematisch nach den neuesten Vorschriften vereinheitlicht. Dariiber hinaus verdanke ich Prof. PECORNIK viele weitere Ratschlage und Erganzungen sowie seine Hilfe bei der Korrektur, die er mit groBer Umsicht durchfiihrte. Das Kapitel Sehallerzeugung und Schalldampfung wurde wieder von den bekannten Fachleuten Oberingenieur REGENSCHEIT und Dipl. Ing. GoEHLICH nahezu vollig neu bearbeitet, wofUr ieh ihnen besonders danken mochte.

Spis treści

A. Einleitung.- 1. Allgemeine Beziehungen.- 2. Ähnlichkeitsbeziehungen.- 2.1 Kennzahlen.- 2.2 Optimalkurven.- 2.3 Weitere Kenngrößen.- 2.4 Grundformeln.- 2.5 Gesamtübersicht über die Eigenschaften der verschiedenen Gebläsetypen.- 3. Verluste und Wirkungsgrade.- 3.1 Hydraulischer Wirkungsgrad.- 3.2 Volumetrischer Wirkungsgrad.- 3.3 Innerer Wirkungsgrad.- 3.4 Mechanischer Wirkungsgrad.- 3.4.1 Radreibungsverluste.- 3.4.2 Lagerverluste.- 3.5 Gesamtwirkungsgrad.- 3.6 Änderung des Gesamtwirkungsgrades durch den Anteil der mechanischen Verluste bei Drehzahländerung.- 4. Thermische Bestimmung des hydraulischen Wirkungsgrades.- B. Radialventilatoren.- I. Allgemeine Stromfadentheorie.- 1. Allgemeine Beziehungen.- 2. Radialer Eintritt.- 3. Reaktionsgrad.- 4. Kennlinien bei unendlicher Schaufelzahl.- 5. Grundaufgaben.- 6. Einfluß der Kompressibilität auf die Gültigkeit der Berechnungen.- II. Genauere rechnerische Behandlung der Schaufelströmung.- 7. Geschwindigkeitsverteilung im Schaufelkanal.- 8. Kräfte senkrecht zur Strömungsrichtung.- 9. Kräfte in Strömungsrichtung.- 10. Relativwirbel.- 11. Gerade Schaufeln.- 12. Berechnung von Geschwindigkeits- und Druckverteilung in einem beliebigen Schaufelkanal.- 13. Wesentliche physikalische Besonderheiten bei Durchströmung von Radialrädern.- 14. Tragflügelbeschaufelungen.- 15. Rein mathematische Methoden zur Berechnung der Laufraddurchströmung.- III. Einfluß der endlichen Schaufelzahl.- 16. Grundsätzliches.- 17. Näherungsberechnung nach Stodola.- 18. Genauere rechnerische Ermittlung der Minderleistung.- 19. Beeinflussung des Reaktionsgrades.- 20. Minderleistungen bei größeren Ablösungen.- 21. Die Schaufelzahl.- IV. Gestaltung der Schaufelenden.- 22. Die wirkungslose Schaufel.- 23. Berücksichtigung der Schaufelstärke.- V. Verluste.- 24. Laufradverluste.- 25. Stoßverluste.- 25.1 Laufradeintritt.- 25.2 Leitradverluste.- 26. Spaltverluste.- 27. Verluste im Spiralgehäuse.- 28. Leitkanalverluste.- 29. Hydraulischer Wirkungsgrad.- VI. Günstigste Gestaltung des Laufrades.- 30. Fragestellung.- 31. Günstigster Eintrittsdurchmesser, bester Eintrittsschaufelwinkel.- 32. Einfluß der Eintrittskrümmung auf den Optimalwinkel.- 33. Optimalberechnung bei Vordrall.- 34. Konische oder parallele Deckscheiben.- 35. Bestimmung der Schaufelform.- 35.1 Die gerade Schaufel.- 35.2 Die Kreisbogenschaufel.- 35.3 Ermittlung aus dem Querschnittsverlauf.- 35.4 Die logarithmische Spirale.- VII. Betriebseigenschaften von Radialgebläsen.- 36. Theoretische Kennlinie als Vergleichsbasis.- 37. Berechnung der Kennlinie.- 38. Änderung des Breitenverhältnisses.- 39. ?-Verlauf bei Radialrädern.- VIII. Die Haupttypen von Radialgebläsen.- 40. Historischer Überblick.- 41. Ein neues Hochleistungsgebläse.- 42. Spaltdichtung mit Hilfsstrahl.- 43. Umlenkung mit zwei Hilfsstrahlen.- 44. Die Bedeutung der Laufradeintrittsfläche und des Eintritts- winkels ?1.- 45. Änderung der Schaufelwinkel mit dem Durchmesserverhältnis.- 46. Über 1 liegende statische Umsetzungsgrade bei Radialgebläsen.- 47. Berechnungsgrundlagen.- 48. Übersicht über die Änderung markanter Eigenschaften (?th; ?th, stat; w2/w1; ?2) mit dem Durchmesserverhältnis.- 49. Staubgebläse.- 50. Doppelseitig ansaugende Gebläse.- 51. Gestaltung von Trommelläufern (Sirocco-Läufer).- a) Laufradbreite.- b) Schaufelform.- c) Schaufelzahl.- d) Reaktionsgrad.- e) Eingehendere Betrachtungen.- f) Beschaufelung mit beschleunigten Schaufelkanälen.- g) Theoretische Berechnung der Schaufeldurchströmung.- h) Versuchsergebnisse.- i) Laufraddurchströmung von Trommelläufern bei Null- Förderung.- k) Kleinstausführungen von Trommelläufern.- l) Trommelläufer mit Platte vor dem Einlauf.- IX. Zweimal durchströmte Läufer — Querstromgebläse.- 52. Historische Entwicklung des Querstromgebläses.- 53. Allgemeine Gesetzmäßigkeiten bei zweimal durchströmten Radialgittern.- 54. Der Reaktionsgrad r.- 55. Wirbelbewegung im Innern des Laufrades.- 56. Wirbelsteuerung.- 57. Übersicht über Versuchsergebnisse.- 58. Geschwindigkeitsverteilung.- 59. Querstromlüfter mit einer äußeren Leitfläches.- 60. Offen arbeitende Querstromläufer.- 61. Anwendungsbeispiele und Konstruktionsmerkmale.- 62. Seitenkanalgebläse.- X. Leitvorrichtungen.- 63. Leitschaufeln.- 64. Austauschwirkung.- 65. Spiralgehäuse.- a) Grundsätzliches.- b) Konstruktionen von Spiralen ohne Berücksichtigung der Reibung.- 66. Exaktes Verfahren zur Gehäuseermittlung.- 67. Näherungsverfahren.- 68. Reibung und Sekundärströmungen in Spiralgehäusen.- 69. Drallabnahme durch Reibung in Ringräumen und glatten Leitrihgen.- 70. Der glatte Leitring.- 71. Verhalten der Spirale bei Belastungsänderungen.- 72. Der Zungenabstand.- 73. Radialgebläse mit filterartigen Schaufelkanälen.- 74. Diffusoren zur Verbesserung von Spiralgehäusen.- 75. Ausblasefilter.- 76. Gebläse mit Vorläufer. Gebläse mit umlaufendem Diffusor.- 77. Axialdruck von Radialgebläsen.- 78. Der Ventilator als Widerstandskörper in einem Netz. Verhalten bei umgekehrter Drehrichtung.- C. Theorie und Berechnung von Axialgebläsen.- XI. Berechnung der normalen Axialgebläse.- 79. Allgemeines.- 80. Einfache Beziehungen der Gitterströmung.- 81. Die vier Hauptfälle eines Axial ventilators.- 82. Reaktionsgrad des bewegten Gitters.- 83. Berechnung nach der Tragflügeltheorie.- 84. Zweckmäßigkeit einer Profilierung.- 85. Gestaltung der Profilierung bei Axialgebläsen.- 86. Berechnung ohne Berücksichtigung der Flügelreibung.- 87. Allgemein gültige Beziehungen.- 88. Berechnung mit Berücksichtigung der Reibung.- 89. Der statische Umsetzungsgrad.- 90. Der Wirkungsgrad in Abhängigkeit von dimensionslosen Größen.- 91. Die Gleitzahlen von Lauf- und Leitrad.- 92. Wirkungsgrad bei frei ausblasenden Axialgebläsen.- 93. Diagramme zur optimalen Auslegung für alle Axialgebläse.- 94. Minderleistung durch Grenzschichteinflüsse.- 95. Geometrie der Kreisbogenschaufel.- 96. Die günstigste Schaufelteilung nach Zweifel.- 97. Gitterberechnung nach Weinig.- 98. Aufwinkelung bei Profilierung.- 99. Grenzschichtverhalten.- 100. Rotierende Ablösung.- 101. Wirbelkernbildung.- 102. Druckrückgewinn aus der Drallströmung beim Ausströmen in den freien Raum.- 103. Einfluß des Laufradspaltes.- 104. Berechnung und Konstruktion der Leiträder.- 105. Vergleich zwischen Ausführungen mit Vorleitrad und Nachleitrad.- 106. Grenzdimensionierung mit den Bedingungen des Innendurchmessers.- 107. Vorleitschaufel mit konstantem Austrittswinkel (Zylindrische Schaufel).- 108. Radiale Druckverteilung von Axialgebläsen.- 109. Diffusorverluste.- a) Allgemeine Beziehungen.- b) Anteil der Diffusorverluste am Gesamtverlust.- c) Einfluß des Nabenabflusses bei gleicher Kanal weite.- 110. Gestaltung der Diffusoren.- 111. Wann lohnt sich die Anwendung eines Leitapparates?.- 112. Auslegung von mehrstufigen Axialgebläsen.- 113. Praktische Ausführung der Berechnung. Übersicht über den Rechnungsgang.- 114. Berechnungsbeispiele.- 115. Verhalten eines Axialgebläses abseits des Bestpunktes.- 116. Maßnahmen zur Stabilisierung der Kennlinie von Axialgebläsen.- 117. Kennlinien und Teilkennlinien von Axialgebläsen.- 118. Vorausberechnung der Betriebseigenschaften bei Schaufelverdrehungen.- 119. Versuchsergebnisse von Axialgebläsen.- 120. Versuchsergebnisse von Kleinstaxialventilatoren.- 121. Ungleichmäßige Zuströmbedingungen.- 122. Axialgebläse mit Abnahme verschiedener Drücke.- 123. Offen laufende Axiallüfter.- 124. Meridianbeschleunigte Axialgebläse.- a) Allgemeine Übersicht.- b) Gleichdruckgebläse.- c) Meridianbeschleunigte Überdruckgebläse.- XII. Gegenläufige Axialgebläse.- 125. Konstruktion und Versuchswerte.- D. Gemeinsame Probleme an Gebläsen.- XIII. Regulierung von Gebläsen.- 126. Allgemeine Gesichtspunkte.- 127. Verstellbare Eintrittsleitschaufeln.- 128. Der Verstellboden.- 129. Verschiebbarer Leitapparat.- 130. Die Dralldrossel.- 131. Selbstregulierung durch Kennlinie.- 132. Gesetzmäßigkeiten bei Änderung der Drehzahl.- 133. Logarithmische Darstellung der Kennlinien.- XIV. Ventilator und Antriebsmaschine.- 134. Allgemeine Gesichtspunkte.- 135. Antrieb durch Elektromotoren.- 136. Ermittlung der Kennlinie bei konstanter Einstellung der Antriebsmaschine.- XV. Betriebsverhalten eines Ventilators.- 137. Der Betriebspunkt des Ventilators.- 138. Drehzahlregulierung oder Drosselregulierung?.- 139. Labile Arbeitsbereiche des einzelnen Gebläses.- 140. Befahrbare und nicht befahrbare labile Bereiche.- 141. Zusammenarbeiten mehrerer Gebläse.- a) Ermittlung der resultierenden Kennlinie bei Parallelschaltung.- b) Hintereinanderschaltung von Gebläsen.- c) Labilität, Pendeln.- d) Parallelarbeiten von zwei gleichartigen Kreisen durch Querverbindung.- e) Doppelseitig wirkende Gebläse.- 142. Betriebsverhalten eines oder mehrerer Gebläse bei Einschaltung in beliebige Leitungssysteme.- a) Betriebskennlinie bei Leitungsverzweigungen.- b) Kennlinienfeld der gleichwertigen Düsen.- c) Veränderung der Ventilatorkennlinie durch eine Drosselstelle.- d) Widerstand und Lüfter als Glieder einer Leitung.- e) Umführungsleitung zum Anfahren und Regulieren von Gebläsen.- f) Lüfter und Widerstände in beliebiger Kombination.- g) Leitungssysteme mit Querverbindungen.- h) Die undichte Leitung.- i) Zusätzliche Belastung eines Leitungssystems durch konstante Überdrücke oder Unterdrücke.- k) Impulsbelastung eines Ventilators.- l) Belüftung eines Raumes mit Luftrückführung.- m) Zusammenarbeiten von zwei Lüftern mit veränderlichem Widerstand.- n) Auslegung bei schwankenden Widerständen.- o) Geschlossene Leitungssysteme.- p) Ventilatorkennlinie bei verschiedenen Dichten.- q) Die Betriebskennlinie bei verschiedenen Wichten.- r) Experimentelle Ermittlung der Leitungskennlinie.- s) Experimentelle Lösungen mit Kleinstmodellen.- 143. Elektrische Methoden zur Ermittlung der Betriebskennlinie.- E. Sonderprobleme, Sonderanwendung.- XVI. Grubenlüfter und Kesselgebläse.- 144. Gebläse für Grubenbewetterung.- 145. Kesselgebläse.- XVII. Typische Einzelanwendungen.- 146. Laufräder zum Umwälzen von Luft.- 147. Freilaufende Radialräder ohne Gehäuse.- 148. Entlastung eines Gebläses durch Warmluftauftrieb, Windeinfluß, Fahrteinfluß.- 149. Bewetterung durch Impulsantrieb, Tunnelbelüftung.- 150. Impulsbelüftung von Begehkanälen.- 151. Saugwirkung von offen umströmten Leitungsöffnungen (Dachlüfter u. dgl.).- 152. Wurfgebläse, Gebläse für Materialförderung.- 153. Kleinstventilatoren.- 154. Aufladegebläse.- F. Konstruktive Gestaltung und Konstruktionsmerkmale von Gebläsen.- XVIII. Übersicht.- 155. Typische Ausführungen von Ventilatoren.- 156. Bemerkenswerte Konstruktionseinzelteile.- 157. Luftgekühlte Lager für Heißgasgebläse.- G. Schallerzeugung und Schalldämpfung von Ventilatoranlagen.- XIX. Die Schallerzeugung von Ventilatoren (bearbeitet von B. Regenscheit).- 158. Grundsätzliches.- 159. Die Frequenzabhängigkeit des Ventilatorgeräusches.- 160. Zusammenfassung.- XX. Lärmminderung an Ventilatoren und lufttechnischen Anlagen (bearbeitet von E. Goehlich).- 161. Grundbegriffe.- 162. Zulässige Schallpegel.- 163. Schallausbreitung.- 164. Schallpegelabnahmen im Kanalsystem.- 165. Schalldämpfer.- 166. Dämmung des von Ventilatorgehäusen und Kanälen übertragenen Luft- und Körperschalls.- H. Festigkeitsfoerechnungen.- XXL Kurze Übersicht.- 167. Grundlagen.- I. Experimentelle Erprobung von Ventilatoren.- XXII. Allgemeine Gesichtspunkte.- 168. Übersicht über die Schaltungsmöglichkeiten bei Versuchen mit Ventilatoren.- 169. Messung nach Log-Linear-Regel.- 170. Fehlerquellen bei Druckmessungen.- a) Ungleiche Druckverteilung im Leitungsquerschnitt.- b) Ungleiche Druckverteilung entlang der Rohrleitung ohne Längswirbel.- c) Druckmessung bei Drallbewegung der Hauptströmung.- d) Fehlergrößen.- e) Fehler beim freien Ansaugen.- 171. Aufwertung.- 172. Einfluß der Re-Zahl auf Wirkungsgrad und Kennlinien von Ventilatoren.- 173. Versuchseinrichtun/gen, Versuchsgeräte.- XXIII. Messungenundihre Fehlerquellen.- 174. Der Druckverlauf bei verschiedenen Meßmethoden.- 175. Mechanische Leistungsmessung.- 176. Beispiel eines Abnahmeversuches.- a) Versuchsanordnung.- b) Beschreibung der durchgeführten Messungen und deren Auswertungen.- c) Verwendete Meßgeräte.- Namen- und Sachverzeichnis.

Blurb

Ventilatoren werden in nahezu allen Bereichen der Technik zur Förderung von Luft und Gasen eingesetzt. Dieses schon fast "klassische" Werk der Ventilatortechnik bietet nicht nur die aerodynamischen Berechnungsverfahren für Axial- und Radialventilatoren, sondern behandelt auch eine Fülle von Sonderproblemen, die durch die moderne Regelungstechnik wieder an Bedeutung gewonnen haben. Darüberhinaus liefert das Buch Ergebnisse aus praktischer Erfahrung. Hersteller und Anwender erhalten fundierte Anregungen für die aerodynamische Auslegung und die konstruktive Gestaltung zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, der Qualität und der Zuverlässigkeit von Ventilatoren.