Headerbild

pixabay.com  

Hinweise     |     

Update:  11.01.2020

Werbung



Anwendungsgebiete von lufttechnischen Anlagen.


Entwurf und Betrieb der Radial-, Axial- und Querstromventilatoren.


Berechnung und Konstruktion.


Menue
www.schweizer-fn.de

Ventilator

Ventilatorbauart

Unter Ventilatoren versteht man Str√∂mungsmaschinen zur F√∂rderung von Luft oder anderen Gasen bis zu einem Druckverh√§ltnis von p aus / p ein = 1,3. Die Ventilatoren werden hinsichtlich Ihrer Bauart, Str√∂mungsf√ľhrung, Einbauart und Betriebsart wie folgt eingeteilt:

Bauart Lieferzahl Druckzahl Anwendung
Axialventilator
Wandventilator Wandventilator 0,10 ... 0,25 0,05 ... 0,10 f√ľr Fenster- und Wandeinbau
ohne Leitrad Axialventilator ohne Leitrad 0,15 ... 0,30 0,10 ... 0,30 bei geringen Dr√ľcken
mit Leitrad Axialventilator mit Leitrad 0,30 ... 0,60 0,30 ... 0,60 bei h√∂heren Dr√ľcken
Gegenl√§ufer Axialventilator Gegenl√§ufer 0,20 ... 0,80 1,00 ... 3,00 h√∂chste Dr√ľck, Sonderf√§lle
Radialventilator
r√ľckw√§rts gekr√ľmmte Schaufeln Radialventilator r√ľckw√§rts gekr√ľmmte Schaufeln 0,20 ... 0,40 0,60 ... 1,00 bei hohen Dr√ľcken und Wirkungsgraden
gerade Schaufeln Radialventilator gerade Schaufeln 0,30 ... 0,60 1,00 ... 2,00 f√ľr Sonderzwecke
vorw√§rts gekr√ľmmte Schaufeln Radialventilator vorw√§rts gekr√ľmmte Schaufeln 0,40 ... 1,00 2,00 ... 3,00 bei geringen Dr√ľcken und Wirkungsgraden
nach oben

Volumenstromermittlung

F√ľr die Auslegung eines Ventilators ist es erforderlich, die zu f√∂rdernde Luft- oder Gasmenge zu bestimmen.
Je nach Anwendung kann die Luftmenge wie folgt ermittelt werden:

- Volumenstromermittlung f√ľr einen Aggregateraum mit einem Stromaggregat
- Volumenstromermittlung zur Wärmeabfuhr
- Volumenstromermittlung zur Feuchtigkeitsbeseitigung in Räumen
- Volumenstromermittlung von R√§umen mit Menschenansammlungen √ľber die Luftwechselzahl
- Volumenstromermittlung √ľber die Au√üenluftrate pro Person
- Volumenstromermittlung von R√§umen mit Schadstoffen √ľber die MAK Werte

nach oben

Kennzahlen von Ventilatoren

Lieferzahl

Die Lieferzahl beschreibt das Verhältnis der tatsächlichen Fördermenge zur theoretisch möglichen Fördermenge (Produkt aus Kreisfläche des Rades und Umfangsgeschwindigkeit).

Ventilator Lieferzahl Formel
φ = Lieferzahl (-) 
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
D = Laufradau√üendurchmesser (m) 
n = Drehzahl (1/min) 
φ = Lieferzahl (-) 
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
D = Laufradau√üendurchmesser (m) 
n = Drehzahl (1/min) 

Druckzahl

Die Druckzahl des Rades ergibt sich aus dem Verhältnis der vom Rad erzeugten Druckhöhe zum Staudruck der Umfangsgeschwindigkeit.

Ventilator Druckzahl Formel
ψ = Druckzahl (-) 
ρ = Dichte (kg/m¬≥) 
Δp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
D = Laufradau√üendurchmesser (m) 
n = Drehzahl (1/min) 
ψ = Druckzahl (-) 
ρ = Dichte (kg/m¬≥) 
Δp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
D = Laufradau√üendurchmesser (m) 
n = Drehzahl (1/min) 

Leistungsdichte

Das Produkt aus Lieferzahl und Druckzahl wird als Leistungsdichte bezeichnet.

Ventilator Leistungsdichte Formel
L = Leistungsdichte (-) 
φ = Lieferzahl (-) 
ψ = Druckzahl (-)
L = Leistungsdichte (-) 
φ = Lieferzahl (-) 
ψ = Druckzahl (-)
nach oben

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis der Förderleistung zur Wellenleistung.

Ventilator Wirkungsgrad Formel
η = Wirkungsgrad (-) 
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
Δp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
P w = Wellenleistung (W)
η = Wirkungsgrad (-) 
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
Δp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
P w = Wellenleistung (W)

Leistungsziffer

Die Leistungsziffer ist ein Ma√ü f√ľr die erforderliche Wellenleistung.

Ventilator Leistungsziffer Formel
λ = Leistungsziffer (-) 
φ = Lieferzahl (-) 
ψ = Druckzahl (-) 
η = Wirkungsgrad (-) 
λ = Leistungsziffer (-) 
φ = Lieferzahl (-) 
ψ = Druckzahl (-) 
η = Wirkungsgrad (-) 

Durchmesserkennzahl

Die Durchmesserkennzahl besagt, wievielmal der Radau√üendurchmesser gr√∂√üer ist als der eines Vergleichsventilators mit ψ = 1 und φ = 1.

Ventilator Durchmesserkennzahl Formel
δ = Durchmesserkennzahl (-) 
ψ = Druckzahl (-) 
φ = Lieferzahl (-) 
δ = Durchmesserkennzahl (-) 
ψ = Druckzahl (-) 
φ = Lieferzahl (-) 

nach oben

Leistungsbedarf

Leistungsbedarf des Ventilators

Ventilatorleistung Formel
P W = Leistungsbedarf der Ventilatorwelle (kW)
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
Δp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
η = Wirkungsgrad des Ventilators (-) 
P W = Leistungsbedarf der Ventilatorwelle (kW)
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
Δp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
η = Wirkungsgrad des Ventilators (-) 

Leistungsbedarf des Antriebmotors

Ventilator Motorleistung Formel
P M = Leistungsbedarf des Antriebmotors (kW)
P W = Leistung der Ventilatorwelle (kW)
η G = Wirkungsgrad Kraft√ľbertragungskomponente (-)
η M = Wirkungsgrad des Antriebmotors (-)
P M = Leistungsbedarf des Antriebmotors (kW)
P W = Leistung der Ventilatorwelle (kW)
η G = Wirkungsgrad Kraft√ľbertragungskomponente (-)
η M = Wirkungsgrad des Antriebmotors (-)

Wirkungsgrad von Kraft√ľbertragungskomponenten:
- Starre Kupplung     1,00
- Keilriemen Einzelriemen    0,93 ... 0,95
- Keilriemen Mehrfachriemen    0,90 ... 0,93
- Schmalkeilriemen    0,94
- Schmalkeilriemen zweirillig    0,95
- Keilrippenriemen    0,97
- Flachriemen    0,96 ... 0,99
- Zahnriemen    0,98 ... 0,99

nach oben

Mittlerer Wirkungsgrad von E-Motoren:

Motor­leistung (kW) Wirkungs­grad (-) Motor­leistung (kW) Wirkungs­grad (-)
1,1 0,762 15,0 0,894
1,5 0,785 18,5 0,900
2,2 0,810 22,0 0,905
3,0 0,826 30,0 0,914
4,0 0,842 37,0 0,920
5,5 0,857 45,0 0,925
7,5 0,870 55,0 0,925
11,0 0,884 78,0 0,936

Umrechnung der Leistungsdaten f√ľr polumschaltbare Motoren

Polzahl Volumenstrom Druck Leistung
2 / 4
4 / 8
6 / 12
V1 / V2 = 1 / 2 p1 / p2 = 1 / 4 P1 / P2 = 1 / 8
4 / 6
8 / 12
V1 / V2 = 1 / 1,5 p1 / p2 = 1 / 2,25 P1 / P2 = 1 / 3,375
6 / 8 V1 / V2 = 1 / 1,33 p1 / p2 = 1 / 1,778 P1 / P2 = 1 / 2,37



nach oben

Umrechnung der Leistungsdaten auf andere Drehzahl

√Ąnderung des Volumenstroms in Abh√§ngigkeit der Ventilatordrehzahl

Der Volumenstrom ändert sich proportional mit der Drehzahl.

Ventilatordaten Volumenumrechnung Formel
V 1 = Volumenstrom Betriebspunkt 1 (m³/s)
V 2 = Volumenstrom Betriebspunkt 2 (m³/s)
n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min)
n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min)
V 1 = Volumenstrom Betriebspunkt 1 (m³/s)
V 2 = Volumenstrom Betriebspunkt 2 (m³/s)
n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min)
n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min)

√Ąnderung der Druckerh√∂hung in Abh√§ngigkeit der Ventilatordrehzahl

Die Druckerhöhung ändert sich mit dem Quadrat der Drehzahl.

Ventilatordaten Druckerhöhung Formel
Δp 1 = Druckerh√∂hung Betriebspunkt 1 (Pa)
Δp 2 = Druckerh√∂hung Betriebspunkt 2 (Pa)
n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min)
n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min)
Δp 1 = Druckerh√∂hung Betriebspunkt 1 (Pa)
Δp 2 = Druckerh√∂hung Betriebspunkt 2 (Pa)
n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min)
n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min)

√Ąnderung des Leistungsbedarfs in Abh√§ngigkeit der Ventilatordrehzahl

Der Leistungsbedarf ändert sich mit der dritten Potenz der Drehzahl.

Ventilatordaten Leistungsbedarf Formel
P w1 = Leistungsbedarf Betriebspunkt 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf Betriebspunkt 2 (kW)
n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min)
n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min)
P w1 = Leistungsbedarf Betriebspunkt 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf Betriebspunkt 2 (kW)
n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min)
n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min)
nach oben

Umrechnung der Leistungsdaten auf einen anderen Ventilatorraddurchmesser

√Ąnderung des Volumenstroms in Abh√§ngigkeit des Ventilatordurchmessers

Der Volumenstrom ändert sich mit der dritten Potenz mit dem Ventilatordurchmesser.

Ventilatordaten Ventilatordurchmesser Formel
V 1 = Volumenstrom mit Ventilatordurchmesser D1 (m³/s)
V 2 = Volumenstrom mit Ventilatordurchmesser D2 (m³/s)
D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m)
D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m)
V 1 = Volumenstrom mit Ventilatordurchmesser D1 (m³/s)
V 2 = Volumenstrom mit Ventilatordurchmesser D2 (m³/s)
D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m)
D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m)

√Ąnderung der Druckerh√∂hung in Abh√§ngigkeit des Ventilatordurchmessers

Die Druckerhöhung ändert sich mit der zweiten Potenz mit dem Ventilatordurchmesser.

Ventilatordaten Druckerhöhung Formel
Δp 1 = Druckerh√∂hung mit Ventilatordurchmesser D1 (Pa)
Δp 2 = Druckerh√∂hung mit Ventilatordurchmesser D2 (Pa)
D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m)
D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m)
Δp 1 = Druckerh√∂hung mit Ventilatordurchmesser D1 (Pa)
Δp 2 = Druckerh√∂hung mit Ventilatordurchmesser D2 (Pa)
D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m)
D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m)

√Ąnderung des Leistungsbedarfs in Abh√§ngigkeit des Ventilatordurchmessers

Der Leistungsbedarf √§ndert sich mit der f√ľnften Potenz mit dem Ventilatordurchmesser.

Ventilatordaten Leistungsbedarf Formel
P w1 = Leistungsbedarf mit Ventilatordurchmesser D1 (kw)
P w2 = Leistungsbedarf mit Ventilatordurchmesser D2 (kw)
D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m)
D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m)
P w1 = Leistungsbedarf mit Ventilatordurchmesser D1 (kw)
P w2 = Leistungsbedarf mit Ventilatordurchmesser D2 (kw)
D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m)
D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m)


nach oben

Umrechnung der Ventilatordaten bei √Ąnderung der Luftdichte und Lufttemperatur

Die Luftleistungsdaten in einem Katalog gelten meistens f√ľr die Dichte p = 1,2 kg/m¬≥ entsprechend der Lufttemperatur von 20¬įCund einem Barometerstand von 101300 Pa (Normzustand).Bei anderer Luftdichte √§ndert sich der vom Ventilator erzeugte Druck pt und die Leistungsaufnahme an der Welle Lw proportional mit der Dichte. Der Volumenstrom bleibt dagegen konstant.

Luftdichte in Abhängigkeit der Temperatur

Ventilatordaten Luftdichteänderung Formel
ρ = Luftdichte (kg/m¬≥) 
p a = Luftdruck (Pa) - Normzustand 101300 Pa
R i = Gaskonstante (J/(kg*K) - f√ľr Luft 287 J/kg*K
t = Bezugstemperatur (¬įC)
ρ = Luftdichte (kg/m¬≥) 
p a = Luftdruck (Pa) - Normzustand 101300 Pa
R i = Gaskonstante (J/(kg*K) - f√ľr Luft 287 J/kg*K
t = Bezugstemperatur (¬įC)

Weitere Links:
Formel - Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe
Berechnungsprogramm - Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe

Druckerh√∂hungs√§nderung bei √Ąnderung der Luftdichte

Luftdichte Höhenformel
Δp 1 = Druckerh√∂hung bei Dichte 1 (kg/m¬≥)
Δp 2 = Druckerh√∂hung bei Dichte 2 (kg/m¬≥)
ρ 1 = Luftdichte 1 (kg/m¬≥)
ρ 2 = Luftdichte 2 (kg/m¬≥)
Δp 1 = Druckerh√∂hung bei Dichte 1 (kg/m¬≥)
Δp 2 = Druckerh√∂hung bei Dichte 2 (kg/m¬≥)
ρ 1 = Luftdichte 1 (kg/m¬≥)
ρ 2 = Luftdichte 2 (kg/m¬≥)
nach oben

Leistungsbedarf bei √Ąnderung der Luftdichte

Ventilatordaten Leistungsbedarf Formel
P w1 = Leistungsbedarf bei Dichte 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf bei Dichte 2 (kW)
ρ 1 = Luftdichte 1 (kg/m¬≥)
ρ 2 = Luftdichte 2 (kg/m¬≥)
P w1 = Leistungsbedarf bei Dichte 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf bei Dichte 2 (kW)
ρ 1 = Luftdichte 1 (kg/m¬≥)
ρ 2 = Luftdichte 2 (kg/m¬≥)

Druckerh√∂hungs√§nderung bei √Ąnderung der Lufttemperatur

Ventilatordaten Lufttemperaturänderung Formel
Δp 1 = Druckerh√∂hung bei Temperatur 1 (Pa)
Δp 2 = Druckerh√∂hung bei Temperatur 2 (Pa)
T 1 = Lufttemperatur 1 (K)
T 2 = Lufttemperatur 2 (K)
t = Bezugstemperatur (¬įC) 
Δp 1 = Druckerh√∂hung bei Temperatur 1 (Pa)
Δp 2 = Druckerh√∂hung bei Temperatur 2 (Pa)
T 1 = Lufttemperatur 1 (K)
T 2 = Lufttemperatur 2 (K)
t = Bezugstemperatur (¬įC) 

Leistungsbedarf bei √Ąnderung der Lufttemperatur

Ventilatordaten Lufttemperaturänderung Formel
P w1 = Leistungsbedarf bei Temperatur 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf bei Temperatur 2 (kW)
T 1 = Lufttemperatur 1 (K)
T 2 = Lufttemperatur 2 (K)
t = Bezugstemperatur (¬įC) 
P w1 = Leistungsbedarf bei Temperatur 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf bei Temperatur 2 (kW)
T 1 = Lufttemperatur 1 (K)
T 2 = Lufttemperatur 2 (K)
t = Bezugstemperatur (¬įC) 
nach oben

Anlagenkennlinie - Ventilatorkennlinie - Betriebspunkt

Anlagenkennlinie

Die Anlagenkennlinie ist die Kurve, die den Zusammenhang zwischen der Förderhöhe der Anlage und dem Förderstrom wiedergibt. Das Verhältnis Druckverlust zu Volumenstrom im Quadrat wird auch Anlagenwiderstandskonstante bezeichnet.

Ventilatordaten Anagenkennlinie Formel
X = Anlagenwiderstandskonstante (bar/(m¬≥/h)) 
Δ p = Druckverlust (bar) 
V = Durchflussmenge (m¬≥/h) 
X = Anlagenwiderstandskonstante (bar/(m¬≥/h)) 
Δ p = Druckverlust (bar) 
V = Durchflussmenge (m¬≥/h) 


Ventilatorkennlinie

Die Bauart und geometrischen Abmessungen eines Ventilators bestimmen die Charakteristik der Ventilatorkennlinie. Die Ventilatorkennlinie wird durch Messungen ermittelt die den Herstellerunterlagen zu entnehmen sind.

Betriebspunkt

Der Betriebspunkt eines Ventilators stellt sich dort ein, wo der Druckverlust des Ventilators und der Anlage gleich groß sind, also dort, wo sich die Ventilatorkennlinie und die Anlagenkennlinie schneiden.

Ventilatordaten Anagenkennlinie Diagramm
nach oben

Schallwerte von Ventilatoren

Abschätzung der Gesamtschallleistung von Ventilatoren

Der nach dieser Formel ermittelte Gesamtschallleistungspegel dient nur f√ľr eine Absch√§tzung. Dieser Wert tritt auch nur ein, wenn der Ventilator im optimalen Betriebspunkt betrieben wird d. h. bei maximalem Wirkungsgrad. Die genauen Werte sind aus den Technischen Datenbl√§ttern der Hersteller zu entnehmen.

Ventilatordaten Schallwerte Formel
L w = Gesamtschallleistungspegel (dB) ± 4 dB
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
Δp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
L w = Gesamtschallleistungspegel (dB) ± 4 dB
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
Δp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)

Ermittlung des Oktavleistungspegels

Zur Ermittlung des frequenzbezogenen Oktavleistungspegels sind die folgenden Werte bei den einzelnen Frequenzwerten vom Gesamtleistungspegel abzuziehen.

Venti­lator­typ Pegel­differenz (dB) bei Oktav­frequenz (Hz)
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Typ 1 2 7 12 17 22 27 32 37
Typ 2 9 8 7 12 17 22 26 31
Typ 3 9 8 7 7 8 10 14 18
nach oben

Typ 1 = Radial Ventilator Trommell√§ufer mit vorw√§rts gekr√ľmmter Beschaufelung
Typ 2 = Radial Hochleistungsventilator mit r√ľckw√§rts gekr√ľmmter Beschaufelung
Typ 3 = Axial Ventilator

Beispiel: Axialventilator V=10 m³/s - pt=2000 Pa
Gesamtschallleistungspegel Lw = 37+10*log(10)+20*log (2000)= 113 dB

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Gesamt­schall­leistung Lw (dB) 113 113 113 113 113 113 113 113
Spez. Schall­leistung Typ 3 (dB) 9 8 7 7 8 10 14 18
Oktav Leistungs­pegel (dB) 104 105 106 106 105 103 99 95
Weitere Links:
Berechnung des Gesamtschallpegels mit A-Bewertung

Einfluss der Ventilatordrehzahl auf den Geräuschpegel

√Ąnderung des Schallpegels bei √Ąnderung der Ventilatordrehzahl.

Ventilatordaten Schalländerung Formel
ΔL = Schallpegel√§nderung (dB)  
n = neue Drehzahl (1/min) 
n 0 = Nenndrehzahl (1/min)
ΔL = Schallpegel√§nderung (dB)  
n = neue Drehzahl (1/min) 
n 0 = Nenndrehzahl (1/min)

Drehfrequenz eines Ventilators (Hauptstörfrequenz)

Ventilatordaten Drehfrequenz Formel
f D = Drehfrequenz (Hz) 
Z = Schaufelanzahl des Ventilators (-) 
n = Drehzahl (1/min) 
f D = Drehfrequenz (Hz) 
Z = Schaufelanzahl des Ventilators (-) 
n = Drehzahl (1/min) 


Das könnte Sie auch interessieren.

nach oben