Центробежен вентилатор: специфика на устройството и принцип на работа на устройството

С развитието на индустриалния сектор голям брой технологични процеси изискват принудително подаване на въздух.Не е пропуснат и секторът на домакинствата. Някои видове комуникации изискват редовно подаване на чист въздух.

Елегантно решение на този проблем беше центробежен вентилатор, който може самостоятелно да изпомпва необходимото количество въздушна маса. Но как е проектиран и как работи? Именно тези въпроси ще разгледаме подробно в нашата статия.

Нека разгледаме дизайнерските характеристики на устройството, неговите възможности, обхват на приложение и най-добрите производители, чиито продукти са представени на пазара. Ще дадем и препоръки за избор на подходящ модел вентилатор.

Същността на изпомпването и разреждането на въздуха с вентилатор

Вентилаторът е механична конструкция, която е в състояние да обработва потока от смес от газ и въздух чрез увеличаване на неговата специфична енергия за последващо движение.

Тази архитектура на блока позволява да се създаде ефект на инжектиране или разреждане на работния газ в пространството чрез съответно увеличаване или намаляване на налягането (механизъм за преобразуване на енергия).

Газовото налягане се разбира като безкраен процес на хаотично движение на газови молекули, които, удряйки се в стените на затворено пространство, създават натиск върху тях.

Следователно, колкото по-висока е скоростта на тези молекули, толкова повече удари и толкова по-високо е налягането. Налягането на газа е една от основните характеристики на газа.

От друга страна, всеки газ има още два параметъра: обем и температура. Обемът е количеството пространство, запълнено от газ. Температурата на газа е термодинамична характеристика, която свързва скоростта на молекулите и налягането, което генерират.

Тези „три стълба“ се основават на молекулярно-кинетичната теория, която е в основата на описанието на всички процеси, свързани с обработката на газове и газови смеси.

Процесът на инжектиране е принудителна концентрация на молекули в затворено пространство извън определена норма. Например, общоприетото налягане на въздуха на земната повърхност е приблизително 100 kPa (10⁵ килопаскал) или 760 mm Hg. Изкуство. (милиметри живачен стълб).

С увеличаването на надморската височина над земната повърхност налягането намалява и въздухът става разреден.

Атмосферното налягане е теглото на въздушен стълб спрямо повърхността, върху която се намира. Не маса, а тегло P=mg. Измерени с барометър, други видове налягане се определят с манометър

Разреждането е обратният процес на изпомпване, по време на който молекулите напускат затворена система. Обемът остава същият, но броят на молекулите намалява значително, следователно налягането намалява.

Ефектът на изпомпване е необходим, за да се принуди движението на въздуха. Възможно е да се движи въздух чрез ефекта на разреждане: за да се възстанови балансът на налягането в цялата система, молекулите се преместват от по-концентрирана зона на молекули към по-малко концентрирана.

Ето как се движат молекулите на газа.

За да се определи скоростта на въздушния поток извън или вътре в сградата, често се използва специален инструмент - анемометър. Незаменим уред за проектиране на вентилационни системи

Има различни схеми на вентилационни системи, но те могат да бъдат разделени на няколко класа според определени параметри:

1. С уговорка. Има вентилатори с общо и специално предназначение. За нормално движение на газ се използват вентилатори. Специални вентилатори се използват за пневматичен транспорт, транспортиране на агресивни и експлозивни газови смеси.
2. По скорост. Има колела с лопатки с ниска, средна и висока специфична скорост на въртене.
3. По диапазон на налягането. Известни са системи за генериране на ниско (до 1 kPa), средно (1–3 kPa), високо (над 3 kPa) налягане.

Някои промишлени и битови процеси, използващи вентилатори, протичат при екстремни условия на околната среда, така че съответните изисквания се поставят към оборудването.

По този начин можем да говорим за прахоустойчиви, влагоустойчиви, топлоустойчиви, устойчиви на корозия, устойчиви на искри устройства и устройства за отстраняване на дим и конвенционални вентилатори.

Информацията за видовете вентилатори е разгледана подробно в др нашата статия.

Дизайн на центробежен вентилатор

Системата с центробежен дизайн е помпен механизъм с радиална архитектура, който е в състояние да генерира налягане от всякакъв диапазон.

Предназначен за транспортиране на едно- и многоатомни газове, включително химически „агресивни“ съединения.

Дизайнът е „облечен“ с метално/пластмасов корпус, който се нарича защитен корпус. Обвивката предпазва вътрешната камера от прах, влага и други вещества, които могат да повлияят негативно на работата на устройството.

Висококачественият вентилационен продукт винаги има определен клас на защита. Степента на защита на корпуса (Ingress Protection) е единен международен стандарт за качество на продукта, който определя нивото на защита на оборудването от влияния на околната среда.

Вентилаторът от радиален тип развива значително по-високо налягане от аксиалния вариант. Това се дължи на комуникацията на част от въздуха, влизащ в барабана, с енергия, генерирана по време на прехода от входа към изхода на системата

Механизмът се задвижва от електродвигател или двигател с вътрешно горене (характерно за индустриалните вентилатори). Най-често срещаният метод е електрически мотор, който върти вал с работно колело.

Има няколко известни опции за предаване на въртеливо движение от двигателя към работното колело:

• еластичен съединител;
• ремъчна трансмисия;
• безстепенна трансмисия (хидравличен или индуктивен плъзгащ съединител).

Като се има предвид съществуването на огромен брой производствени компании, които създават уникални системи с голямо разнообразие от динамични параметри, потребителите имат на разположение доста широка гама от вентилатори.

Корпусът има два основни канала: вход и изход. Газовата смес влиза в първия канал, премества се в камерата, обработва се там и след това излиза в другия

В резултат на интензивната работа на разработчиците имаме широка гама от приложения за такива машини, включително:

• вентилационни и отоплителни системи в частни и многоетажни сгради;
• въздухоснабдяване и пречистване на нежилищни сгради;
• филтриращи системи в селското стопанство;
• внедряване на технологични процеси в леката и тежката промишленост от различни направления.

Има и опции за използване на вентилатори в противопожарни системи и ултра-бърза смяна на въздуха в затворени пространства.

Такива вентилатори работят с високотемпературни газови смеси, което задължава производителите да включват в техническата документация информация за съответствието на тяхното оборудване с международните стандарти.

Доказаният и прост дизайн на центробежния механизъм има редица ясни предимства:

• висока надеждност и ненадмината производителност;
• лекота и достъпност на поддръжката на оборудването;
• безопасност на интегрирането и работата на агрегатите;
• минимални разходи за енергийни ресурси и ремонт в случай на повреда.

В допълнение, вентилаторите имат доста нисък праг на шум, което им позволява да се използват в домашни условия.Центробежните вентилатори имат и изключително дълъг експлоатационен живот поради липсата на директен контакт на работните части на механизма в работната камера.

Характеристики на работния цикъл на устройството

Нека да разгледаме общия принцип на работа на центробежен вентилатор с радиален дизайн. Имайте предвид, че експертите разграничават два основни дизайна на вентилатора: с аксиално и радиално разположение на входа, в който се засмуква въздушният поток.

Това засяга преди всичко възможността за инсталиране на вентилатора в системата и практически няма ефект върху цялостната производителност.

Радиалният вентилатор може да работи както с обикновен въздух, който взема от пространството, така и с поток въздух, който преминава през въздуховода (ефектът на балансиране на зони с различно налягане)

Аксиалният вход е типичен за обемни вентилатори с общо предназначение. Радиалното разположение на входа на потока е типично за главните вентилатори.

По време на първия етап от работния цикъл на вентилатора въздушният поток се движи върху повърхността на бързо въртящо се работно колело. Лопатките на работното колело разделят въздуха на малки обеми, които се движат вътре в работната камера.

Тук въздушната маса се натрупва, т.е. въздушната маса директно се компресира в малък обем.

Самият дизайн на тялото на устройството има свои собствени характеристики.

Известни са двете най-често срещани форми на корпуса:

• заоблени;
• спирала.

Заоблената форма на корпуса е типична за вентилатори, които пренасят огромно количество въздух за кратко време на процеса. А спираловидната форма е присъща на вентилаторите, които допълнително компресират въздушния обем и генерират средно и високо налягане.

На втория етап въздухът се изпомпва в работната камера. Както е известно, при постоянен обем, с увеличаване на общата маса на газовите молекули, броят на сблъсъците на молекулите се увеличава и следователно тяхната скорост се увеличава. Следователно налягането на газа също се увеличава.

Формата и броят на остриетата са от голямо значение. Без изключение, всички варианти на работното колело се тестват във вятърни тунели, за да се определят оптималните работни условия

На последния етап сгъстеният газ се отстранява от работната камера към изхода. След това въздухът преминава в централния въздуховод и се движи в указаната посока.

Процесът на разреждане се случва точно обратното. Въздухът се взема от въздуховод или затворено пространство, където трябва да се създаде разредена зона и се изпуска в околната среда или друго затворено пространство.

Спецификация на центробежен вентилатор

Компресорните системи се характеризират с редица структурни и динамични различия, които трябва да се вземат предвид при избора и внедряването им във вентилационната система.

Спецификациите включват:

• дизайнът на самия вентилатор;
• вид двигател;
• Контролен блок;
• разположение на работното колело и предаване на въртеливото движение от двигателя;
• ъгъл на разположение на входящите и изходящите тръби;
• материалът, от който са изработени частите на продукта, неговите размери и тегло.

Експертите обръщат внимание и на съответствието на продуктите с международните стандарти: ISO/IEC и GOST стандарти, IP маркировки, ATEX директиви и др.

Динамичните характеристики включват технически параметри на производителността на вентилатора: генерирано налягане и коефициент на спад на налягането, скорост и максимална температура на потока, скорост на вала и ниво на звуково налягане, ефективност и мощност на двигателя

Налягането на изхода е максималната стойност, която вентилаторът може да създаде по време на работа в номинален режим.

П_v = П_св +P_дв,

Където: П_v - общо налягане, П_св - статично налягане, П_дв — динамично налягане.

Диференциален коефициент - разликата между входното и генерираното налягане (bar).

Обемният въздушен поток е количеството газова смес, което се движи за единица време (производителност). Обикновено се изчислява в m³/ч за местни производители, литър/мин за чуждестранни.

Честотата на въртене е броят на пълните обороти на работното колело за единица време. Изчислено в pcs/s или Hz. Трябва да се помни, че нивото на натоварване на въздушния вентилатор не трябва да надвишава 75% от максимума.

Работейки дълго време в режим на претоварване с висока скорост на въртене, вентилаторът прегрява и може бързо да се повреди. Но този процес може да се контролира, като го управлявате по свое усмотрение. За какво се използва? регулатор на скоростта вентилатор

Звуковото налягане е нивото на шум от въртящи се части и въздушно триене между метала. Измерено на разстояние 3 метра от източника, когато той работи при максимално натоварване. При избора на постоянно работещ вентилатор трябва да се вземе предвид шумът.

По-голямата част от оборудването е оборудвано с абсорбатори на шум и фонов звук. Стандарти за шум: не повече от 50 dBA за битови помещения и не повече от 75 dBA за промишлени помещения

Едно от устройствата с минимално ниво на шум е вентилатор без лопатки.

Ефективността на вентилатора е произведение на следните три коефициента:

• загуби във въздушния поток;
• течове през пролуки в конструкцията;
• механична ефективност на продукта.

За центробежните вентилатори общата ефективност е в диапазона от 0,7 до 0,85, за аксиалните (канални) вентилатори - не повече от 0,95. При избора на радиален вентилатор е необходимо да се вземе предвид коефициентът на безопасност на електродвигателя от 1,2. Тоест изберете мощността на електродвигателя с 20% повече от необходимата.

Мощността на двигателя на вентилатора се определя по формулата:

N = (Q*P)/(102*3600*ефективност),

Където: Q — производителност (обемен въздушен поток), П — създадено налягане.

Избор на вентилатор според изискванията

Процесът на избор на вентилационно оборудване за промишлено съоръжение (цех, хангар) е доста интересен и сложен процес, който трябва да се извърши от специалист. Подробно характеристики на вентилацията на промишлени помещения прегледани тук.

Вече има готови решения за обикновени апартаменти и частни къщи. В общия случай (за 2-3 стаен апартамент) имаме следната архитектура на вентилационната система:

• вентилатори са монтирани в жилищни помещения, чийто брой зависи от размера на помещенията и броя на обитателите;
• изпускателните дифузори са интегрирани в кухнята и банята плюс те са положени въздуховоди към климатичната камера.

Центробежен вентилатор включва блок за управление, филтърна система за пречистване на въздуха, електродвигател и самия радиален вентилатор.

За горната вентилационна система са подходящи стенни вентилатори от серията CF, произведени от Vents с капацитет до 120 m3.³/час

Настоящият пазар за вентилационно оборудване е представен от широка гама чуждестранни компании: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.

Продуктите на тези компании ще бъдат отлично решение за проблеми с вентилацията от всякакъв мащаб.

Вътрешните марки Vents, Elkom, Domovent и Veza не са по-ниски от тях по отношение на качеството на производството и надеждността на оборудването. Ако имате някакви съмнения относно точността на направените изчисления или избора на конкретен модел, препоръчваме да се свържете с поддръжката на някоя от компаниите.

Ако сте собственик на частна 1-2 етажна сграда, промишлена или търговска сграда с подобна площ (ресторант, склад, столова, кафене, офис), когато избирате оборудване, трябва да вземете предвид обема на помещенията, скоростта на обмен на въздух, дължината и напречното сечение на главните тръбопроводи.

Задачите на вентилация и отстраняване на дим могат лесно да се справят с многозонови вентилатори или покривни вентилатори от серията KROM на фирма Veza, вентилатори от серията VN на фирма Vents и др.

Не забравяйте да обърнете внимание на допълнителната функционалност на центробежните вентилатори и възможността за интегриране в различни климатични системи.

Така радиалните вентилатори могат да бъдат оборудвани със спомагателни компоненти:

• Регулируеми таймери и интервални превключватели, фото сензори и детектори за влажност;
• регулатори на скоростта и индикатори за състояние;
• датчици за претоварване на електродвигателя и липса на електрическо захранване;
• пружинни виброабсорбатори или гумени виброизолатори.

Ако вентилаторът е поставен в апартамент или къща, той може да бъде покрит с подвижен преден декоративен панел от алуминий или пластмаса, като се вземе предвид интериорът на помещението.

За много потребители важен критерий при избора на вентилатор е нивото на шума. Търсите тих вентилатор за вашата баня? Препоръчваме ви да се запознаете с рейтинга тихи фенове.

Изводи и полезно видео по темата

В следващото видео специалистите на Elcom ясно говорят за центробежни вентилатори:

По-долу е даден отличен пример за инсталиране на домашен вентилатор в банята:

Друг вариант за инсталиране на домашен вентилатор с ниска мощност в апартамент:

Класическият центробежен вентилатор е резултат от дългогодишен опит в проектирането и производството на вентилационна техника. Това е не само отлично решение за индустрията, но и оптимално средство за въздушен транспорт за жилищни и офис помещения.

Мислите ли да закупите центробежен вентилатор? Или сте забелязали несъответствие в разглобения материал? Задайте вашите въпроси и изяснете технологичните аспекти в секцията за коментари.

Или може би вече сте инсталирали такъв вентилатор в банята? Доволни ли сте от работата му? Избрахте ли правилната мощност на устройството за вашата стая? Изпратете снимка на вашия фен и оставете вашите коментари.