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Ventilatorbauart:
Unter Ventilatoren versteht man Strömungsmaschinen zur Förderung von Luft oder anderen Gasen bis zu einem Druckverhältnis von p Ein / p Aus = 1,3.
Die Ventilatoren werden hinsichtlich Ihrer Bauart, Strömungsführung, Einbauart und Betriebsart unterteilt.

Ventilatortypen

Kennzahlen von Ventilatoren
Ventilatoren werden in die Bereiche Axial-, Radial und Diagonalventilatoren eingeteilt.

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

Φ = Durchflusszahl
qv = Volumenstrom [m³/s]
Dr = Laufradaußendurchmesser [m]
N = Drehzahl [1/min]


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

ψ = Druckzahl
ρ = Dichte [kg/m³]
pf = Ventilatordruck [Pa]
Dr = Laufradaußendurchmesser [m]
N = Drehzahl [1/min]


Leistungsdichte
Das Produkt aus Durchflusszahl und Druckzahl wird als Leistungsdichte bezeichnet.

L = Leistungsdichte
Φ = Durchlfusszahl
ψ = Druckzahl


Wellenwirkungsgrad
Der Wellenwirkungsgrad beschreibt das Verhältnis der Förderleistung zur Wellenleistung.

ηa = Wellenwirkungsgrad
qv = Volumenstrom [m³/s]
pf = Ventilatordruck [Pa]
Pa = Wellenleistung [W]


Leistungszahl
Die Leistungszahl ist ein Maß für die erforderliche Wellenleistung.

λ = Leistungszahl
Φ = Durchflusszahl
ψ = Druckzahl
ηa = Wellenwirkungsgrad


Durchmesserzahl
Die Durchmesserzahl besagt, wievielmal der Radaußendurchmesser größer ist als der eines Vergleichsventilators mit ψ = 1 und φ = 1.

δ = Durchmesserzahl 
Φ = Durchflusszahl
ψ = Druckzahl


Leistungsbedarf des Ventilators

Pa = Wellenleistung [W]
qv = Volumenstrom [m³/s]
pf = Ventilatordruck [Pa]
ηa = Wellenwirkungsgrad


Leistungsbedarf des Antriebmotors

Pe = Leistungsbedarf des Antriebmotors [kW]
Pa = erforderliche Leistung an der Ventilatorwelle [kW]

ηG = Wirkungsgrad der Kraftübertragungskomponente
ηo = Wirkungsgrad des Antriebmotors

Wirkungsgrade von Kraftübertragungskomponenten:

  • 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

Mittlerer Wirkungsgrad von E-Motoren:

Motorleistung [kW] Wirkungsgrad Motorleistung [kW] Wirkungsgrad
1,1
0,820
15,0
0,920  
90
0,948
1,5
0,830
18,5
0,915
110
0,948
2,2
0,859
22,0
0,923
132
0,955
3,0
0,865
30,0
0,923
160
0,956
4,0
0,870
37,0
0,927
5,5
0,880
45,0
0,930
7,5
0,899
55,0
0,939
11,0
0,900
75,0
0,940

                 

Umrechnung der Leistungsdaten für polumschaltbare Motoren

Polzahl
Volumenstrom
Druck
Leistung
2 / 4
qv1 / qv2 = 1 / 2
pf1 / pf2 = 1 / 4
Pa1 / Pa2 = 1 / 8
4 / 8
qv1 / qv2 = 1 / 2
pf1 / pf2 = 1 / 4
Pa1 / Pa2 = 1 / 8
6 / 12
qv1 / qv2 = 1 / 2
pf1 / pf2 = 1 / 4
Pa1 / Pa2 = 1 / 8
4 / 6
qv1 / qv2 = 1 / 1,5
pf1 / pf2 = 1 / 2,25
Pa1 / Pa2 = 1 / 3,375
8 / 12
qv1 / qv2 = 1 / 1,5
pf1 / pf2 = 1 / 2,25
Pa1 / Pa2 = 1 / 3,375
6 / 8
qv1 / qv2 = 1 / 1,33
pf1 / pf2 = 1 / 1,778
Pa1 / Pa2 = 1 / 2,37

Umrechnung des Volumenstroms bei geänderter Drehzahl
Änderung des Volumenstroms in Abhängigkeit der Ventilatordrehzahl
Der Volumenstrom ändert sich proportional mit der Drehzahl.

qv1 = Volumenstrom Betriebspunkt 1 [m³/s]
qv2 = Volumenstrom Betriebspunkt 2 [m³/s]
N1  = Drehzahl Betriebspunkt 1 [1/min]
N2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 [1/min]



Änderung des Ventilatordrucks in Abhängigkeit der Ventilatordrehzahl
Die Druckerhöhung ändert sich mit dem Quadrat der Drehzahl.

pf1 = Ventilatordruck am Betriebspunkt 1 [Pa]
pf2 = Ventilatordruck am Betriebspunkt 2 [Pa]
N1 = Drehzahl am Betriebspunkt 1 [1/min]
N2 = Drehzahl am Betriebspunkt 2 [1/min]



Änderung der Wellenleistung in Abhängigkeit der Ventilatordrehzahl
Der Leistungsbedarf ändert sich mit der dritten Potenz der Drehzahl.

Pa1 = Leistungsbedarf am Betriebspunkt 1 [kW]
Pa2 = Leistungsbedarf am Betriebspunkt 2 [kW]
N1 = Drehzahl am Betriebspunkt 1 [1/min]
N2 = Drehzahl am Betriebspunkt 2 [1/min]



Umrechnung des Volumenstroms auf einen anderen Ventilatorraddurchmesser
Änderung des Volumenstroms in Abhängigkeit des Ventilatorraddurchmessers
Der Volumenstrom ändert sich mit der dritten Potenz mit dem Ventilatorraddurchmesser

qv1 = Volumenstrom [m³/s]    mit Ventilatorraddurchmesser Dr1 [m]
qv1 = Volumenstrom [m³/s] mit Ventilatorraddurchmesser Dr2 [m]
Dr1 = Ventilatorraddurchmesser 1 [m]
Dr2 =Ventilatorraddurchmesser 2 [m]



Änderung des Ventilatordrucks in Abhängigkeit des Ventilatorraddurchmessers
Die Druckerhöhung ändert sich mit der zweiten Potenz mit dem Ventilatorraddurchmesser.

pf1 = Ventilatordruck [Pa] mit Ventilatorraddurchmesser Dr1 [m]
pf2 = Ventilatordruck [Pa] mit Ventilatorraddurchmesser Dr1 [m]
Dr1 = Ventilatorraddurchmesser 1 [m]
Dr2 = Ventilatorraddurchmesser 2 [m]



Änderung der Wellenleistung in Abhängigkeit des Ventilatorraddurchmessers:
Der Leistungsbedarf ändert sich mit der fünften Potenz mit dem Ventilatorraddurchmesser.

Pa1 = Leistungsbedarf am Betriebspunkt 1 [kW] mit Ventilatorraddurchmesser D1
Pa2 = Leistungsbedarf am Betriebspunkt 2 [kW] mit Ventilatorraddurchmesser D2
Dr1 = Ventilatorraddurchmesser 1 [m]
Dr2 = Ventilatorraddurchmesser 2 [m]


Umrechnung der Ventilatordaten bei Änderung der Luftdichte und Lufttemperatur:
Die Luftleistungsdaten in einem Katalog gelten meistens für die Dichte p = 1,2 kg/m³ entsprechend der Lufttemperatur von 20°C und einem Barometerstand von 101300 Pa (Normzustand).Bei anderer Luftdichte ändert sich der vom Ventilator erzeugte Ventilatordruck pf und die Wellenleistung Pa proportional mit der Dichte. Der Volumenstrom bleibt dagegen konstant.


Luftdichte in Abhängigkeit von der Temperatur

ρ = Luftdichte [kg/m³]
pa = Luftdruck [Pa] - Normzustand 101300 Pa
R = Gaskonstante [J/(kg*K] - für Luft 287 J/kg*K
t = Bezugstemperatur [°C]


Änderung im Ventilatordruck bei Änderung der Luftdichte

pf1 = Ventilatordruck [Pa] bei Dichte 1 [kg/m³]
pf2 = Ventilatordruck [Pa] bei Dichte 2 [kg/m³]
ρ1 = Luftdichte 1 [kg/m³]
ρ2 = Luftdichte 2 [kg/m³]


Änderung der Wellenleistung bei Änderung der Luftdichte

Pa1 = Leistungsbedarf am Betriebspunkt 1 [kW] bei Dichte 1 [kg/m³]
Pa2 = Leistungsbedarf am Betriebspunkt 2 [kW] bei Dichte 2 [kg/m³]
ρ1 = Luftdichte 1 [kg/m³]
ρ2 = Luftdichte 2 [kg/m³]


Änderung des Ventilatordrucks bei Änderung der Lufttemperatur

pf1 = Ventilatordruck [Pa] bei Temperatur 1 [°C]
pf2 = Ventilatordruck [Pa] bei Temperatur 2 [°C]
T1 = Lufttemperatur 1 [K]
T2 = Lufttemperatur 2 [K]
t = Bezugstemperatur [°C]


Änderung der Wellenleistung bei Änderung der Lufttemperatur

Pa1 = Leistungsbedarf am Betriebspunkt 1 [kW] bei Dichte 1 [kg/m³]
Pa2 = Leistungsbedarf am Betriebspunkt 2 [kW] bei Dichte 2 [kg/m³]
T1 = Lufttemperatur 1 [K]
T2 = Lufttemperatur 2 [K]
t = Bezugstemperatur [°C]


Schallwerte von Ventilatoren

Abschätzung der Gesamtschallleistung von Ventilatoren
Der nach dieser Formel ermittelte Gesamtschallleistungspegel dient nur für eine Abschätzung. 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 Datenblättern der Hersteller zu entnehmen.


Schallwerte von Ventilatoren

Abschätzung der Gesamtschallleistung von Ventilatoren
Der nach dieser Formel ermittelte Gesamtschallleistungspegel dient nur für eine Abschätzung. 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 Datenblättern der Hersteller zu entnehmen.

LW = Gesamtschallleistungspegel [dB] ± 4 dB
qv = Volumenstrom [m³/s]
pf = Ventilatordruck [Pa]

Ermittlung des Oktavleistungspegels
Zur Ermittlung des frequenzbezogenen Oktavleistungspegels sind die folgenden Werte bei den einzelnen Frequenzwerten vom Gesamtleistungspegel abzuziehen.
Ventilatorbauart-Pegeldifferenz [dB] bei Oktav-Frequenz

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

Typ 1 = Radial Ventilator Trommelläufer mit vorwärts gekrümmter Beschaufelung
Typ 2 = Radial Hochleistungsventilator mit rückwärts gekrümmter Beschaufelung
Typ 3 = Axial Ventilator


Einfluss der Ventilatordrehzahl auf den Geräuschpegel
Änderung des Schallpegels bei Änderung der Ventilatordrehzahl
ΔL = Schallpegeländerung [dB]
N = neue Drehzahl [1/min]
N0 = Nenndrehzahl [1/min]


Drehfrequenz eines Ventilators (Hauptstörfrequenz)
fD  = Drehfrequenz [Hz]
Z = Schaufelanzahl des Ventilators
N = Drehzahl [1/min]