Испытание вентилятора

Испытание вентилятора

Учебно-методическое пособие

В.П. Леонов 

Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  
(национальный исследовательский университет)»

УДК 621.5 
ББК 31.363 
Л47 
 
Издание доступно в электронном виде по адресу 
ebooks.bmstu.press/catalog/57/book1963.html 

Факультет «Энергомашиностроение» 
Кафедра «Холодильная, криогенная техника, системы  
кондиционирования и жизнеобеспечения» 

Рекомендовано Научно-методическим советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия 

 
 
 
Леонов, В. П. 
 
 
Испытание вентилятора : учебно-методическое пособие / 
В. П. Леонов. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Бау- 
мана, 2019. — 18, [2] с. : ил. 
 
ISBN 978-5-7038-5077-0 
 
Рассмотрена методика испытания канального вентилятора, входящего 
в состав систем кондиционирования воздуха различных объектов. 
Приведено описание лабораторного стенда. Представлен порядок 
проведения лабораторной работы и обработки экспериментальных 
данных. 
Для студентов, изучающих дисциплину «Системы вентиляции». 
 
УДК 621.5 
ББК 31.363 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019 
  
 Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-5077-0                                МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019 

Л47 

Предисловие 

Основными размерными величинами, определяющими работу 
вентилятора, являются производительность 
0
Q  и напор 
0
H  при 
стандартных условиях, мощность N и КПД, которые связаны между 
собой, и изменение одной из этих величин вызывает изменение 
остальных. Зависимости между этими величинами  


0
0 ,

H
f Q
 


0

N
f Q
 и 


0
 η  f Q
 обычно представляют графически. 
Кроме приведенных в виде зависимостей на практике широко 
применяются безразмерные характеристики 
 ,

H
f Q
 

N
f Q  

и 
 
  η
.
 f Q
 Эти зависимости необходимы для создания нового 

вентилятора, геометрически подобного модельному. 
На основании только теоретических расчетов построить характеристики 
вентилятора с высокой точностью невозможно, поскольку 
механическая характеристика вентилятора 
( )
M
f n

 в каждой 
рабочей точке должна быть согласована с аналогичной характеристикой 
электродвигателя. Поэтому на практике применяют характеристики 
вентилятора, полученные экспериментально. 
В результате проведения лабораторной работы студент знакомится 
с различными типами отечественных и зарубежных вентиляторов, 
сравнивая их основные показатели и области применения. 

На лабораторном стенде студент изучает методику испытания 
вентилятора и самостоятельно проводит измерение его параметров 
с помощью различных современных приборов и оборудования. 

Контрольные мероприятия позволят студенту закрепить материал, 
изучаемый в теоретическом курсе.  
В соответствии с рабочей программой дисциплины «Системы 
вентиляции» лабораторная работа оценивается рейтинговыми 
баллами от 1 до 5. Итоговая оценка учитывает уровень подготовки 
студента к работе и качество ее выполнения.  
Перед началом лабораторной работы студент должен ознакомиться 
с содержанием теоретической части и подготовить форму 
отчета. 

Готовность студента к выполнению лабораторной работы 
оценивается тестированием: три вопроса в течение 15 мин — 
оценка 1 балл.  
При наличии заполненной формы отчета по лабораторной работе:  
 
ответ на два вопроса — 1 балл; 
 ответ на один вопрос — баллы не проставляются, к работе 
допускается. 
При отсутствии заполненной формы отчета или незнании ответов 
на вопросы студент к выполнению лабораторных работ не допускается. 

Качество оформления отчета (максимальная оценка 2 балла): 
 отчет оформлен полностью с первой попытки — 2 балла; 
 отчет оформлен полностью после исправлений — 1 балл; 
 в отчете имеются ошибки или не оформлен — 0 баллов  
и недопуск к защите.  
Студенту, выполнившему лабораторную работу, предоставляется 
возможность исправить отчет и сдать его повторно на проверку. 
Защита в форме тестирования (в течение 15 мин, три вопроса, 
максимальная оценка 2 балла): 
 три правильных ответа на контрольные вопросы — 2 балла; 
 два правильных ответа на контрольные вопросы — 1 балл; 
 один правильный ответ или отсутствие ответов — 0 баллов 
(при этом студенту разрешается пройти процедуру защиты повторно). 

За замечание по дисциплине или за демонстративное уклонение 
от работы — минус 1 балл.  
Лабораторная работа считается выполненной, если студент 
защитил ее и получил в сумме не менее трех баллов.  
Студенты, допущенные к защите, но не набравшие необходимого 
минимума баллов, могут быть допущены к повторной защите 
в сроки, установленные кафедрой. 
 
 
 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

Цель работы — практическое освоение методики проведения 
испытаний вентилятора.  
Вентилятор — центробежная компрессорная машина со степенью 
повышения давления не более 1,15. 
Испытания вентилятора проводят для определения его характеристики, 
проверки расчетных гарантийных параметров, а также 
получения регулировочных характеристик. Результаты испытаний 
сверяют с паспортными данными. 
Данная лабораторная работа включает определение основных 
параметров вентилятора при работе на различных режимах, построение 
его характеристики, а также пересчет характеристики на 
стандартные условия.  

1.1. Описание лабораторного стенда 

Объектом испытаний является канальный центробежный вентилятор 
СК-160В шведской компании Ostberg. Рабочее колесо 
барабанного типа. Втулка рабочего колеса образует одно целое с 
ротором электродвигателя и вращается вокруг его корпуса (схема 
«мотор — колесо»). При такой схеме нагрузка на оба подшипника 
ротора более равномерная, снижаются также требования к динамической 
балансировке колеса. Колесо выполнено полностью 
литым из пластмассы с 16 лопатками, загнутыми назад. 
Параметры испытуемого вентилятора на номинальном режиме: 
 
 диаметр рабочего колеса 
2
D  = 0,185 мм; 
 объемная производительность 
0
Q  = 0,116 м3/с (400 м3/ч); 
 напор 
0
H  = 100 Па; 
 мощность электровентилятора N  = 69 Вт; 
 Частота вращения  
n  2360 об/мин. 
 
На рис. 1.1 представлена схема стенда для испытания вентилятора 
и указаны контролируемые параметры и места их измерений, 
измерительные приборы. 

Рис. 1.1. Схема экспериментального стенда: 

1 — замер температуры и скорости потока; 2 — сопло; 3 — замер  
температуры; 4 — заслонка; 5 — дополнительный вентилятор 

Измерение расхода вентилятора проводится по перепаду давления 
в сужающем устройстве, выполняющем функции первичного 
преобразователя. Сужающее устройство устанавливается в воздуховоде 
и создает в нем местное сужение, вследствие чего при протекании 
воздуха повышается скорость в суженном сечении сужающего 
устройства по сравнению со скоростью потока воздуха до сужения. 
Увеличение скорости, а следовательно, и кинетической энергии, 
вызывает уменьшение потенциальной энергии потока в суженном 
сечении. Соответственно статическое давление в этом сечении будет 
меньше. Таким образом, при протекании воздуха через сужающее 
устройство создается перепад давления, зависящий от скорости 
потока и, следовательно, расхода. При номинальном расходе испытуемого 
вентилятора гидросопротивление этого сопла и всех подводящих 
воздуховодов превысит напор вентилятора. Поэтому  
в схему включен дополнительный высоконапорный нагнетательный 

ДМ
ДМ

ДМ
ДМ

вентилятор ( H = 6860 Па при Q = 500 м3/ч). Из условия неразрывности 
потока расходы этих двух вентиляторов на всех режимах одинаковы. 
Воздух из нагнетательного патрубка вентилятора поступает 
в воздуховод, в котором установлена заслонка, предназначенная для 
регулирования производительности вентилятора. Управляется заслонка 
рукояткой, установленной на ее корпусе.  
На прямолинейном участке воздуховода с внутренним диаметром 

тр
70
d

 мм установлено сопло Вентури диаметром 

с
50
d 
 мм. Давление перед соплом 
с
p  и перепад давления на 
нем 
сp

 измеряются U-образными дифференциальными манометрами 
ДМ1 и ДМ2 соответственно. Шкалы дифманометров 
проградуированы в паскалях. Барометрическое давление 
б
p   
в момент испытаний определяется по барометру-анероиду в миллиметрах 
ртутного столба (1 мм рт. ст. = 133,3 Па). Измерение 
температуры перед соплом 
сT  проводится с помощью стеклянного 
термометра, помещенного в металлическую гильзу во всасывающем 
воздуховоде (температуру на всасывании испытуемого 
вентилятора 
вс
T  можно принять такой же). 
Температура в потоке воздуха на линии нагнетания вентилятора 

н
T  измеряется переносным термоанемометром AVM-03 (рис. 1.2).  
С помощью этого же прибора проводится замер скорости потока на 
нагнетании. 

 

Рис. 1.2. Общий вид тер-
моанемометра: 

1 — переключатель единиц 
измерения; 2 — кнопка регистрации 
максимальных показаний; 
3 — кнопка синхронизации 
данных; 4 — кнопка включения; 
5 — функциональный 
переключатель; 6 — дисплей;  
7 — символ неисправности 
элементов питания; 8 — лопатки 
            термоанемометра  
 
Статическое (избыточное) давление на всасывании вентилятора 

вс
p
 измеряется дифманометром ДМ3, статический напор 
вентилятора 
ст
 p
 — дифманометром ДМ4. 

Электрическая мощность электровентилятора определяется 
по значениям тока I и напряжения U. Амперметр и вольтметр 
установлены на лицевой панели блока электропитания стенда. 

1.2. Порядок проведения испытаний 

Пуск напорного вентилятора (рис. 1.3) осуществляется при 
немного приоткрытой заслонке. 
 

 
Рис. 1.3. Напорный вентилятор 

Для получения характеристики испытуемого вентилятора 
(рис. 1.4) осуществляют испытания на различных режимах (пять 
режимов). С этой целью проводится серия измерений при постоянной 
частоте вращения вентилятора, но при различных сопротивлениях 
дроссельной заслонки. 
 

 
Рис. 1.4. Испытуемый вентилятор 

Положение заслонки устанавливается по показаниям дифмано-
метра ДМ1, который измеряет перепад давления до и после сопла 
(сужающего устройства). При этом перепад давления будет изменяться 
пропорционально квадрату расхода воздуха. Вследствие это-

го при большом расходе воздуха при изменении режима рекомендуется 
снижать перепад давления на 300…400 Па, постепенно уменьшая 
это значение на 80…100 Па при минимальном расходе. 
После изменения режима работы вентилятора с помощью дроссельной 
заслонки изменяются значения параметров всей вентиляторной 
установки, но не сразу, а постепенно. Особенно медленно 
изменяется температура воздуха во всасывающем воздуховоде  
в связи с теплообменом между воздухом и деталями экспериментального 
стенда. Измерения проводятся только после стабилизации 
всех контролируемых параметров, т. е. при установившемся режиме 
(выдержка около 10 мин). 
Результаты измерений заносят в «Протокол испытаний», образец 
которого приведен в приложении. На основании протокола 
испытаний заполняют сводную таблицу «Результаты обработки 
экспериментальных данных» (см. приложение). 

1.3. Обработка экспериментальных данных 

Результаты испытаний обрабатывают для построения рабочих 
характеристик вентилятора в диапазоне изменения его производительности 
от минимальной до максимальной. 
Производительность вентилятора. Данную характеристику 
определяют по расходу воздуха 
с,
Q
 проходящему через сопло:  

2
с
с
с
c

π αε
,
4
ρ
t

p
Q
k d


  м3/c. 

Здесь α  — коэффициент расхода, 
н 1 2;
α
α

k k  
н
α  — исходный 
коэффициент расхода для сопла при гладкой внутренней поверхности 
воздуховода и числе Рейнольдса 
5
Re
10

, 
н
α
( ).
f m

  

Модуль сопла 

2
с
2
тр
.
d
m
d

 Для 
с
50
d 
 мм и 
тр
70
d

 мм m =  

= 0,51, тогда 
н
α
1,085.

  
Поправочный множитель на вязкость измеряемой среды 

1
1

k
 при 
5
Re
.
10

 
Поправочный коэффициент 
2
k на шероховатость поверхности 
воздуховода, значение которого зависит от модуля сопла и диаметра 
воздуховода, при отсутствии неровностей, загрязнений и 

оксидной пленки на внутренней поверхности воздуховода можно 
принять 
2
1.

k
  
Поправочный множитель ε  на расширение измеряемой среды в 

общем случае 

1
с

с
ε
1
,
,


















k
p
m
p
 однако даже при 
с
100 


p
 Па 

отклонение значения ε от единицы составляет всего 0,5 %. Здесь 

сp

 — перепад давлений на сопле, Па. 
Коэффициент, учитывающий изменение размеров сопла 
вследствие отклонения его температуры от 20 °С, 



2
с
1
α
20
,
t
t
k
t







 

где 
сt  — температура воздуха перед соплом, °C; αt  — температурный 
коэффициент линейного расширения материала, из которого 
изготовлено сопло. На стенде установлено латунное сопло, 
для которого 
6
α
21 10
t



 °С –1. Если температура сt  находится в 
интервале значений –20…+60 °С, то можно принять 

tk
 1.  
Плотность воздуха по параметрам перед соплом 

с.полн
с
с
ρ
,
p
RT

  кг/м3, 

где 
с.полн
p
 — полное давление перед соплом, 
с.полн
б
с,
p
p
p


 Па. 
Таким образом, с достаточной для проводимых измерений 
точностью можно получить следующую формулу расхода воздуха 
через сопло: 

3
с
с
с
2,13 10
.
ρ
p
Q




 

Полный напор вентилятора. Данную характеристику определяют 
по формуле 

2
н
ст
н,
ρ
2
v
H
p
 

 Па. 

Здесь 
н
v  — скорость в выходном сечении вентилятора, м/с, 

н
н
н
 
;
Q
v
F

 
2
н
н
4
,
F
d


 м2; 
н
d  — диаметр выходного патрубка вен-