Ventilatoren: Aerodynamischer Entwurf – Konstruktive Lärmminderung – Optimierung
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2024]
|
| Edition: | 5., überarbeitete und erweiterte Auflage |
| Series: | Lehrbuch
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XII, 265 Seiten |
| ISBN: | 9783658449223 |
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ICH
FUER FAST
EN
VIER
RWEITE
(AN IE
ICH IM
LICH
HAT
HINWEG
CH
VER
INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN
(AUSWAHL)
XI
1
GRUNDLAGEN
1
1.1
KURZE TECHNIKGESCHICHTLICHE
ANMERKUNG
1
1.2 BETRIEBSPARAMETER
EINES VENTILATORS
3
1.3
BEDARF EINER ANLAGE - AUSWAHL DES VENTILATORS
5
1.4 KENNLINIEN
6
1.5
DIMENSIONSLOSE KENNZAHLEN, MODELLGESETZE, BAUARTEN
6
1.5.1
DIMENSIONSLOSE KENNZAHLEN
6
1.5.2
MODELLGESETZE
8
1.5.3
SYSTEMATIK DER BAUARTEN:
CORDIER-DIAGRAMM
9
1.5.4
AUFWERTUNG
11
1.6
UEBUNGSAUFGABEN ZU KAPITEL 1
12
1.6.1
TOTALDRUCKBEDARF EINER ANLAGE UND VENTILATORSPEZIFIKATION
12
1.6.2 AUSWAHL DER VENTILATORBAUART
13
1.6.3
VOM MODELL ZUR
GROSSAUSFUEHRUNG
14
1.6.4 DIMENSIONSLOSE
KENNLINIEN 14
1.6.5 KOMPRESSIBILAET VS. INKOMPRESSIBILITAET
15
1.7
LITERATUR ZU KAPITEL 1
15
2
SCHAUFELENTWURFSPARAMETER, KINEMATIK, VERLUSTE UND WIRKUNGSGRADE
17
2.1
SCHAUFELENTWURFSPARAMETER
17
2.2
KINEMATIK DER STROEMUNG (GESCHWINDIGKEITSDREIECKE) 17
2.2.1
RADIALES SCHAUFELGITTER
17
2.2.2 EBENES AXIALES SCHAUFELGITTER
20
2.3
VERLUSTE UND WIRKUNGSGRADE
22
2.3.1
LAUFRADVERLUSTE
UND -WIRKUNGSGRADE
22
2.3.2
VERLUSTE UND WIRKUNGSGRADE IN LEITVORRICHTUNGEN UND IM GEHAEUSE
23
2.4 LITERATUR ZU KAPITEL 2
27
3
ENTWURF RADIALER
VENTILATOREN
29
3.1
SCHAUFELENTWURF
30
3.1.1 MINDERUMLENKUNG UND -LEISTUNG BEI ENDLICHER SCHAUFELZAHL
30
3.1.2
MINDERLEISTUNGSFAKTOR
32
3.1.3
ANSAETZE ZUR BERECHNUNG DES MINDERLEISTUNGSFAKTORS
33
3.1.4
WAHL DER SCHAUFELZAHL
35
3.1.5
VERSPERRUNG DES EIN- UND AUSTRITTS
DURCH DIE ENDLICHE DICKE DER SCHAUFEL
35
3.1.6 ZUSAMMENFASSUNG: SCHAUFELENTWURF RADIALRAD
37
3.1.7
WEITERE
EMPIRISCHE GEOMETRIEPARAMETER DES RADIALLAUFRADES
39
3.2 BERECHNUNG VON SPIRALGEHAEUSEN
44
3.2.1
EINDIMENSIONALE
STROMFADENTHEORIE
45
3.2.2
WEITERE
EMPIRISCHE GEOMETRIEPARAMETER DES EINFACHEN SPIRALGEHAEUSES
47
3.3
UEBUNGSAUFGABEN ZU KAPITEL 3
48
3.3.1 ENTWURF RADIALVENTILATORRAD
48
3.3.2
ENTWURF EINES
SPIRALGEHAEUSES
48
3.4
LITERATUR ZU KAPITEL 3
48
VIII
4 ENTWURF AXIALER VENTILATOREN
51
4.1
KINEMATIK DER STROEMUNG IM
AXIALEN LAUFRAD: RADIALES GLEICHGEWICHT
52
4.1.1
ISOENERGETISCHE ARBEITSVERTEILUNG VON NABE ZU SCHAUFELSPITZE 54
4.1.2
RADIUSABHAENGIGE
ARBEITSVERTEILUNG
58
4.1.3 ZUSAMMENSTELLUNG VERSCHIEDENER DRALLVERTEILUNGEN
58
4.2
SEGMENTIERUNG IN TEILFLUTRAEDER, SCHAUFELGITTERSCHNITTE
58
4.3
TRAGFLAECHEN- (BLADE ELEMENT MOMENTUM-)VERFAHREN
60
4.3.1 HERLEITUNG DER SCHLUESSELGLEICHUNG
60
4.3.2 ZUSAMMENFASSUNG: SCHAUFELENTWURF FUER NIEDERDRUCKAXIALVENTILATOREN
64
4.3.3 SCHAUFELSICHELUNG
66
4.4
SCHAUFELGITTERVERFAHREN NACH LIEBLEIN
68
4.4.1
SCHAUFELEINTRITTSWINKEL
68
4.4.2 SCHAUFELAUSTRITTSWINKEL
70
4.4.3
PROFILWOELBUNG UND SKELETTLINIE
70
4.4.4 ZUSAMMENFASSUNG: SCHAUFELENTWURF HOCHDRUCKAXIALVENTILATOREN
71
4.5
ENTWURFSKRITERIEN
72
4.5.1 KRITERIUM VON DE HALLER
72
4.5.2 KRITERIUM VON STRSCHELETZKY
72
4.5.3
DIFFUSIONSZAHL NACH LIEBLEIN
73
4.5.4 WEITERE GRENZEN
74
4.6 UEBUNGSAUFGABEN
ZU KAPITEL 4
74
4.6.1
ENTWURF NIEDERDRUCKAXIALVENTILATOR
74
4.6.2
ENTWURF HOCHDRUCKAXIALVENTILATOR MIT NACHLEITRAD
75
4.7
LITERATUR ZU KAPITEL
4
76
5
ENTSTEHUNG VON SCHALL IN VENTILATOREN UND SEINE AUSBREITUNG
77
5.1
UEBERBLICK UEBER DIE MECHANISMEN DER SCHALLENTSTEHUNG
77
5.2
ROTIERENDE DRUCKFELDER BEI AXIALVENTILATOREN
80
5.2.1
DAS ROTIERENDE DRUCKFELD EINES ISOLIERTEN ROTORS
80
5.2.2
ROTOR-STATOR-INTERAKTION
81
5.3 STROEMUNGSINDUZIERTER SCHALL AUFTRIEBSERZEUGENDER FLAECHEN
84
5.4 SCHALLAUSBREITUNG
86
5.4.1
ABSTRAHLUNG IN DAS FREIFELD
88
5.4.2
AUSBREITUNG DES ROTIERENDEN DRUCKFELDS IM ROHR
88
5.4.3 ANREGUNG VON ROHRMODEN
DURCH EINEN VENTILATOR
91
5.5
BEWERTUNG UND BEISPIELE DER EINZELNEN SCHALLQUELLEN
93
5.5.1
ROTOR-STATOR-INTERAKTION
94
5.5.2
TURBULENTE ZUSTROEMUNG, STROEMUNGSABRISS
98
5.5.3 WIRBELABLOESUNG
99
5.5.4
SEKUNDAERSTROEMUNG: WIRBELSYSTEM AM KOPFSPALT
99
5.6
UEBUNGSAUFGABE ZU KAPITEL 5:
ROHRMODEN BEIM AXIALVENTILATOR
100
5.7
LITERATUR ZU KAPITEL 5 101
6
BERECHNUNGSVERFAHREN FUER DEN VENTILATORSCHALL
103
6.1
SCHALLBERECHNUNGSVERFAHREN DER KLASSE 1
104
6.1.1
FORMEL VON MADISON
104
6.1.2
ANSATZ VON REGENSCHEIT
105
6.1.3
ABSCHAETZUNG DES SCHALLLEISTUNGSSPEKTRUMS IN OKTAVBAENDERN
107
6.2
SCHALLBERECHNUNGSVERFAHREN DER KLASSE II
107
6.2.1
BERECHNUNG DER GESAMTSCHALLLEISTUNG MIT DEM SHARLAND-VERFAHREN
108
6.2.2
BERUECKSICHTIGUNG DER SPEKTRALEN VERTEILUNG
112
6.2.3
KANALMODELL
117
6.2.4
ZUSAMMENFASSUNG UND BEISPIEL 117
6.3
FORTGESCHRITTENE
VERFAHREN
6.4 UEBUNGSAUFGABEN ZU KAPITEL
6.4.1 AKUSTISCHES MODELLGES
6.4.2 VENTILATORSCHALLLEISTUM
6.5 LITERATUR ZU KAPITEL 6
7
PSYCHOAKUSTISCHE BEWERTUNG D
7.1 LAESTIGKEITSEMPFINDEN - BEU
7.2 GERAEUSCHQUALITAET
7.3
BEISPIELE
7.4
LITERATUR ZU KAPITEL 7
8
KONSTRUKTIVE MASSNAHMEN ZUR
8.1 GENERELLE MASSNAHMEN
8.1.1 REDUKTION DER UMFANG
8.1.2 VERGROESSERUNG DES ABST
8.1.3
PHASENVERSCHIEBUNG ZV
8.1.4
UNGLEICHMAESSIGE SCHAU
8.1.5 WELLIGE VORDERKANTE UI
8.1.6 OPTIMALE EINLAUFGEOM(
8.2 WEITERE SPEZIELLE MASSNAHM
8.2.1
ABLOESEARME MERIDIANK
8.2.2 RESONANZUNTERDRUECKUN,
8.3 WEITERE SPEZIELLE MASSNAHM
8.3.1 ABSTIMMUNG DER SCHAU
8.3.2
SICHELSCHAUFELN
8.3.3 BEEINFLUSSUNG
DER KOP
8.4
LITERATUR ZU KAPITEL 8
9
SCHWINGUNGEN UND NIEDERFREQI
9.1 UEBERSICHT UEBER STROEMUNGSIN
9.2 LOKALE SCHWINGUNGEN
9.2.1 DER
VENTILATOR ALS ERREG
9.2.2
SCHWINGUNGSANREGUNG
9.2.3 ABHILFEMASSNAHMEN
9.3 FREMDERREGTE
ANLAGENSCHW
9.4 SELBSTERREGTE
ANLAGENSCHWI
9.4.1
PUMPSCHWINGUNGEN
9.4.2 PARALLELGESCHALTETE VENT
9.4.3 REGLERBEDINGTE
SCHWING
9.5 UEBUNGSAUFGABE ZU KAPITEL
9.6 LITERATUR ZU KAPITEL 9
10
NUMERISCHE UND
EXPERIMENTE
10.1 NUMERISCHE STROMFELDSIMI
10.1.1 UEBERSICHT UEBER CFD-1
10.1.2 RECHENGEBIET UND NUN
10.1.3
DIE ROTOR-STATOR-PROB
10.1.4 RAND- UND ANFANGSBE
10.1.5
STEUERPARAMETER, KON
10.1.6 PO STPROCESSING
10.1.7
VALIDIERUNG UND VERIF
10.1.8 BEISPIEL: AXIALVENTILA
IX
6.3
FORTGESCHRITTENE VERFAHREN
119
6.4
UEBUNGSAUFGABEN
ZU KAPITEL 6
120
6.4.1
AKUSTISCHES
MODELLGESETZ
120
6.4.2 VENTILATORSCHALLLEISTUNG 120
6.5
LITERATUR ZU KAPITEL 6 120
7
PSYCHOAKUSTISCHE BEWERTUNG DES VENTILATORGERAEUSCHS
125
7.1
LAESTIGKEITSEMPFINDEN - BEURTEILUNGSPEGEL 125
7.2
GERAEUSCHQUALITAET
127
7.3
BEISPIELE
129
7.4
LITERATUR ZU KAPITEL 7 131
8
KONSTRUKTIVE MASSNAHMEN ZUR MINDERUNG DES VENTILATORGERAEUSCHS
133
8.1
GENERELLE MASSNAHMEN
133
8.1.1
REDUKTION DER UMFANGSGESCHWINDIGKEIT
133
8.1.2 VERGROESSERUNG DES ABSTANDS ZWISCHEN FESTSTEHENDEN UND ROTIERENDEN
BAUTEILEN
135
8.1.3 PHASENVERSCHIEBUNG ZWISCHEN FESTSTEHENDEN UND ROTIERENDEN
BAUTEILEN 136
8.1.4 UNGLEICHMAESSIGE SCHAUFELTEILUNG
137
8.1.5
WELLIGE VORDERKANTE UND GEZACKTE HINTERKANTE
139
8.1.6
OPTIMALE EINLAUFGEOMETRIE UND TURBULENZKONTROLLSCHIRM
140
8.2
WEITERE SPEZIELLE MASSNAHMEN BEI RADIALVENTILATOREN
142
8.2.1
ABLOESEARME MERIDIANKONTUR
142
8.2.2 RESONANZUNTERDRUECKUNG
IM SCHAUFELKANAL 143
8.3
WEITERE SPEZIELLE MASSNAHMEN BEI AXIALVENTILATOREN
144
8.3.1
ABSTIMMUNG DER SCHAUFELZAHL (MODENAUSBREITUNG) 144
8.3.2
SICHELSCHAUFELN
144
8.3.3
BEEINFLUSSUNG DER KOPFSPALTSTROEMUNG
147
8.4
LITERATUR ZU KAPITEL 8
148
9
SCHWINGUNGEN UND NIEDERFREQUENTER SCHALL IN ANLAGEN MIT VENTILATOREN
153
9.1 UEBERSICHT UEBER STROEMUNGSINDUZIERTE SCHWINGUNGEN
153
9.2
LOKALE
SCHWINGUNGEN
153
9.2.1
DER VENTILATOR ALS ERREGER
153
9.2.2 SCHWINGUNGSANREGUNG DURCH PASSIVE BAUTEILE 155
9.2.3
ABHILFEMASSNAHMEN
157
9.3
FREMDERREGTE ANLAGENSCHWINGUNGEN - RESONANZ
158
9.4
SELBSTERREGTE ANLAGENSCHWINGUNGEN
161
9.4.1 PUMPSCHWINGUNGEN
161
9.4.2
PARALLELGESCHALTETE VENTILATOREN
164
9.4.3
REGLERBEDINGTE SCHWINGUNGEN
165
9.5
UEBUNGSAUFGABE ZU KAPITEL 9: STEHENDE
WELLE
166
9.6
LITERATUR ZU KAPITEL 9 166
10
NUMERISCHE UND EXPERIMENTELLE METHODEN
169
10.1
NUMERISCHE STROMFELDSIMULATION 169
10.1.1
UEBERSICHT UEBER CFD-VERFAHREN
169
10.1.2
RECHENGEBIET UND NUMERISCHES GITTER 174
10.1.3 DIE ROTOR-STATOR-PROBLEMATIK
176
10.1.4
RAND- UND
ANFANGSBEDINGUNGEN
177
10.1.5
STEUERPARAMETER, KONVERGENZVERLAUF UND ABBRUCHKRITERIUM
179
10.1.6 POSTPROCESSING 180
10.1.7
VALIDIERUNG UND VERIFIKATION 181
10.1.8
BEISPIEL: AXIALVENTILATOR 181
51
52
54
58
58
58
60
60
64
66
68
68
70
70
71
72
72
72
73
74
74
74
75
76
77
77
80
80
81
84
86
88
88
91
93
94
98
99
99
100
101
103
104
104
105
107
107
108
112
117
117
X
10.2
EXPERIMENTELLE METHODEN
184
10.2.1
MESSUNG
INTEGRALER AERODYNAMISCHER
BETRIEBSPARAMETER - VENTILATORPRUEFSTAENDE
184
10.2.2 MESSUNG VON STROMFELDGROESSEN
186
10.2.3
AKUSTISCHE MESSVERFAHREN
190
10.3
OPTIMIERUNG
194
10.3.1
OPTIMIERUNGSVERFAHREN
195
10.3.2
BEISPIEL: OPTIMIERUNG EINES
AXIALVENTILATORS
198
10.3.3 BEISPIEL:
RADIALRAEDER FUER MAXIMALEN FREIAUSBLASENDEN WIRKUNGSGRAD
199
10.4 LITERATUR ZU KAPITEL 10
201
11
ANHANG
205
11.1
FREIAUSBLASENDE DRUCKERHOEHUNG
205
11.1.1 GEHAEUSELOSER RADIALVENTILATOR
205
11.1.2 AXIALVENTILATOR OHNE NACHLEITRAD UND DIFFUSOR
206
11.1.3 AXIALVENTILATOR MIT NACHLEITRAD UND
DIFFUSOR
208
11.2
TRAGFLAECHENPROFILE
212
11.2.1 EINZELFLUEGEL IM UNBEGRENZTEN RAUM
212
11.2.2 PROFILFAMILIEN
214
11.2.3
TRAGFLAECHEN IM GITTERVERBAND
221
11.3 EINIGE AKUSTISCHE GRUNDBEGRIFFE
222
11.4
MITTELWERTBILDUNG VON STROMFELDGROESSEN
227
11.5
TABELLEN (PROFILE, ASYMMETRISCHE SCHAUFELTEILUNGEN)
231
11.6 LIEBLEIN-ENTWURFSDIAGRAMME
234
11.7
LITERATUR ZU KAPITEL 11
239
12
LOESUNGEN DER UEBUNGSAUFGABEN
241
12.1
LOESUNG 1.6.1: TOTALDRUCKBEDARF
EINER ANLAGE UND VENTILATORSPEZIFIKATION
241
12.2 LOESUNG 1.6.2: AUSWAHL DER VENTILATORBAUART
243
12.3 LOESUNG 1.6.3: VOM
MODELL ZUR GROSSAUSFUEHRUNG
245
12.4 LOESUNG 1.6.4: DIMENSIONSLOSE KENNLINIEN
245
12.5
LOESUNG 1.6.5:
KOMPRESSIBILAET VS.
INKOMPRESSIBILITAET
246
12.6
LOESUNG 3.3.1:
ENTWURF
RADIALVENTILATORRAD
247
12.7
LOESUNG 3.3.2: ENTWURF EINES SPIRALGEHAEUSES
249
12.8
LOESUNG 4.5.1:
ENTWURF NIEDERDRUCKAXIALVENTILATOR
250
12.9
LOESUNG 4.5.2:
ENTWURF HOCHDRUCKAXIALVENTILATOR
MIT NACHLEITRAD
254
12.10
LOESUNG 5.6: ROHRMODEN BEIM
AXIALVENTILATOR
258
12.11
LOESUNG
6.4.1: AKUSTISCHES
MODELLGESETZ
259
12.12 LOESUNG
6.4.2: VENTILATORSCHALL
LEISTUNG
259
12.13 LOESUNG 9.5: STEHENDE WELLE
260
12.14 LITERATUR ZU
KAPITEL 12
261
SACHWORTVERZEICHNIS
263
FORMELZEICHEN
(AU
A
N
AUFLRIEB(SKRAFT)
A
IN
2
FLAECHE
AC
M
2
KORRELATIONSFLAECHE
B
M
RADIALMASCHINE:
RI
TRAGFLAECHENSPANNES
B
M
BREITE
DES SPIRALGEL
BPF
HZ
DREHFREQUENZ
(BLAD
FREQUENCY)
C
M/S STROEMUNGSGESCHWII
ABSOLUTSYSTEM
C
O
M/S
SCHALLGESCHWINDIGL
C
A
AUFTRIEBSBEIWERT
C
W
WIDERSTANDSBEIWER
D
M,
DB
DURCHMESSER,
EINFT
DAEMPFUNGSMASS
DF
DIFFUSIONSZAHL
F
HZ,
M
FREQUENZ,
WOELBUNYY
F
N
KRAFT
HE
HELMHOLTZZAHL
INZIDENZWINKEL
K
1/M
WELLENZAHL
1
M
SEHNENLAENGE
L
P
DB
SCHALLDRUCKPEGEL
L,
DB
BEURTEILUNGSPEGEL
L
W
DB
SCHAFTLEISTUNGSPEGE
RIZ
KG/S MASSENSTROM
M
UMFANGSMODENORD
N
1
/S
DREHZAHL
MA
MACHZAHL
P
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P'
PA
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SCH
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