Принцип работы центробежного вентилятора: Центробежные вентиляторы: принцип работы, особенности, функционирование

Центробежные вентиляторы — разновидности и принцип работы

Что вы узнаете

1. Центробежные вентиляторы — разновидности и принцип работы
2. Что такое центробежный вентилятор и из чего он состоит?
3. Принцип работы центробежного вентилятора
4. Центробежные воздуходувки и газодувки
5. Классификация и разновидности центробежных вентиляторов
6. Вихревые центробежные вентиляторы
7. Центробежные вентиляторы низкого давления — до 1 кПа
8. Центробежные вентиляторы среднего давления — от 1 кПа
9. Центробежные вентиляторы высокого давления — от 3 кПа
10. Взрывозащищенные центробежные вентиляторы
11. Центробежные вентиляторы для работы в агрессивной среде
12. Жаростойкие радиальные (центробежные) вентиляторы
13. Центробежные пылевые вентиляторы
14. Центробежные вентиляторы-дымоудаления
15. Центробежные вентиляторы левого и правого вращения
16. Области и сферы применения вентиляторов
17. Преимущества и недостатки
18. Самые популярные модели и производители
19. Заключение

Центробежные вентиляторы — разновидности и принцип работы

Вентиляторами называют устройства, которые формируют поток перекачиваемой среды, это могут быть различные газы или простой воздух. Они приводятся в действие электрическим двигателем. Чаще всего встречаются осевые и центробежные вентиляторы.

На заметку! Центробежные вентиляторы также называют «улитками» или радиальными вентиляторами.

Именно о центробежных вентиляторах и пойдет речь в этой статье.

Что такое центробежный вентилятор и из чего он состоит?

Главной задачей центробежных вентиляторов является перемещение воздуха или газов в заданном направлении. Основной отличительной чертой таких устройств является наличие изогнутых спиралевидных лопаток, которые расположены радиально, они способствуют созданию давления в специальной полости устройства. При работе таких устройств происходит изменение направления потока перекачиваемой среды на 90 градусов. В конструкции таких устройств выделяют некоторые основные составляющие, ими являются: рабочее колесо, оснащенное лопатками, спиралевидный кожух, станина, оснащенная валом и подшипниками и электрический двигатель, который приводит устройство в движение.

Самым главным элементом устройства является рабочее колесо, которое состоит из лопаток, ступицы и двух дисков (передний и задний). Количество лопаток колеса может быть разным, как и их вид, они могут быть загнуты вперед или назад. Количество и их вид зависит от конкретной модели вентилятора, что определяется целью использования конкретного устройства. В случае, когда лопатки загнуты назад, устройства являются более экономичными (до 20 процентов экономии электричества), также эти устройства устойчивы к к превышению расхода воздуха. Устройства, в которых лопатки загнуты вперед отличаются меньшими размерами рабочего колеса, соответственно более компактными корпусами всей конструкции, кроме того, часта вращения колеса значительно ниже, что значительно снижает уровень шума, который создают устройства при работе.

Рабочее колесо может быть непосредственно закреплено на валу двигателя, соединено с двигателем посредством ременной передачи или соединено с валом специальной муфтой. В случае крепления колеса на вал двигателя, стоимость устройств значительно снижается, так как это упрощает конструкцию, но это приводит к сильным нагрузкам на подшипники электродвигателя, более того, ремонт таких устройств — трудоемкий процесс, так как потребуется разборка практически всей конструкции.

Центробежные вентиляторы, в которых колесо соединено с двигателем ременной передачей отличаются возможностью регулировки оборотов вентилятора и нагрузки на двигатель путем изменения диаметра шкивов и меньшими нагрузками на подшипники, но стоимость таких вентиляторов гораздо выше. В третьем случае, когда соединения колеса и двигателя происходит с помощью муфты, сводятся к минимуму радиальные нагрузки на двигатель, упрощаются процессы ремонта и обслуживания, а недостатки у такого соединения практически отсутствуют, а цены на такие устройства характеризуются как средние между двумя вышеуказанными видами устройств.

Принцип работы центробежного вентилятора

Принцип действия таких устройств достаточно прост, сперва воздух поступает в специальное отверстие впуска. В спиралевидном кожухе находится рабочее колесо, которое вращается, попавший в устройство воздух оказывается в специальных каналах между лопатками рабочего колеса, где он перемешивается под воздействием центробежной силы, именно это и дало название такого рода устройствам. Спиралевидная форма кожуха обеспечивает сбор перекачиваемой среды и направляет ее к отверстию выпуска для выброса ее из системы.

Центробежные воздуходувки и газодувки

Эти устройства относятся к классу машин нагнетательного принципа действия. Интересной особенностью классификации таких устройств является то, что они находятся между категориями вентиляторов и компрессоров. Так как не существует четкой грани между компрессором и воздуходувкой, при работе на избыточном давлении, такие устройства попадают как под определение воздуходувки, так и компрессора.

По сути воздуходувки и газодувки — это те же компрессоры низкого давления, которые используют для подачи воздуха (газа) или создание вакуума. Чаще всего эти устройства используют для осуществления процессов аэрации в искусственных или природных водоемах со стоячей водой, в сооружениях для очистки вод или для обеспечения работы пневмотранспорта, который используется для различных целей, чаще всего для перемещения сыпучих веществ.

На рынке представлено множество таких устройств различных мощностей, что позволяет подобрать модель для выполнения требуемых задач.

Классификация и разновидности центробежных вентиляторов

Вихревые центробежные вентиляторы

Такие устройства способны создавать высокое давление, которое сравнимо с давлением воздуходувок и компрессоров при средней скорости работы. Скорость работы таких вентиляторов может достигать 1100 кубометров в час, а давление — 750 мБар. Внутри корпуса, который имеет тороидальная полость, находится рабочее колесо, при его вращении в рабочем канале образуются вихри, которые обеспечивают разность давлений, это обеспечивает всасывание рабочей среды и выброс ее под давлением через отверстие выпуска. примечательно, что перекачиваемая среда делает круг по устройству и выходит в том же направлении, так как отверстия впуска и выпуска расположены с одной и той же стороны устройства.

Центробежные вентиляторы низкого давления — до 1 кПа

Такие вентиляторы часто называют низконапорными, они используются для перекачки газов, воздуха или их смеси по воздушным каналам, которые имеют невысокое аэродинамическое сопротивление. Вентиляторы отличаются высокой работоспособностью благодаря низкому давлению и низкой частоте вращения колеса устройства. Такие устройства не нуждаются в особом контроле и уходе, экономичны в процессах эксплуатации, а их ремонт осуществляется достаточно просто.

Центробежные вентиляторы среднего давления — от 1 кПа

Это самые распространенные устройства такого типа, так как именно они являются оптимальным решением для большинства вентиляционных установок, систем кондиционирования и обогрева как для промышленных, так и для жилых помещений. Кроме того, они часто используются в системах очистки воздуха или удаления дыма, также они могут быть задействованы в различных процессах сушки. Конструкция всех таких устройств построена по одном и тому же принципу, различия могут быть только в количестве и направлении лопаток.

Центробежные вентиляторы высокого давления — от 3 кПа

Устройства создают давление от 3 до 12 кПа, что актуально для масштабных систем вентиляции, которые задействованы в промышленности, и для обеспечения работы пневмотранспорта. Такие устройства, как правило, задействованы в сложных системах воздуховодов, которые обладают большой протяженностью и непростыми формами. Часто используются в процессах наддува для обеспечения горения различного рода топлива.

Взрывозащищенные центробежные вентиляторы

Такие вентиляторы обладают повышенной безопасностью, предназначены для удаления взрывоопасных газов и их смесей из помещений. Двигатель выполнен взрывозащищенным, а все материала корпуса подобраны таким образом, чтобы исключить возможность возникновения искр. Кроме того, такие устройства оснащены специальными клапанами, которые блокируют попадание газа в приток системы вентиляции.

Центробежные вентиляторы для работы в агрессивной среде

Эти устройства созданы для перекачки химически активных газов, которые могут вызывать различные процессы, например, коррозийные. Также они противостоят загрязнению воздуха такими газами. Соответственно все материалы, которые используются в таких конструкциях, обладают устойчивостью к реакциям с такими газами и коррозии.

Жаростойкие радиальные (центробежные) вентиляторы

Такие устройства для обеспечения вытяжки воздуха из помещений, в которых повышена температура. Все элементы вентилятора выполняются преимущественно из стали и покрываются специальной термостойкой порошковой краской, которая выдерживает тепловое воздействие до 200 градусов.

Центробежные пылевые вентиляторы

Такие вентиляторы необходимы для откачки воздуха, в составе которого содержится пыль или прочие мелкие частицы. Способность работы в таких условиях достигается тем, что у рабочего колеса отсутствует передний диск, а количество лопаток уменьшено (как правило, их около 7).

Центробежные вентиляторы-дымоудаления

Такие вентиляторы используются в аварийных ситуациях, например, пожар, когда необходимо эффективное удаление дыма из помещения. Материалы всех элементов термостойкие и должны обеспечить бесперебойную работу устройства на протяжении нескольких часов в условиях повышенных температур (до 600 градусов).

Центробежные вентиляторы левого и правого вращения

Направление вращения устройства может быть левым или правым, это определяется особенностями проекта и расположением вентилятора при монтаже.

Области и сферы применения вентиляторов

Устройства могут быть абсолютно разных характеристик, соответственно, и сфер использования. Они могут применяться в квартирах, в общественных местах и на различных вредных предприятиях в системах вентиляции и очистки воздуха, также они используются в аварийных пожарных системах. Кроме того, они могут быть использованы в работе каминов, саун, печей и так далее.

Преимущества:

• высокий КПД;
• высокий уровень безопасности;
• множество вариантов технических характеристик.

Недостатки:

• в некоторых случаях требуется подготовка площадки для установки;
• при составлении проекта всей системы необходимо заранее учитывать особенности и характеристики вентилятора.

Самые популярные модели и производители

• Центробежные воздуходувки VARP.  Широкая линейка, отличающаяся высокой надежностью и доступными ценами.
• Центробежные вихревые воздуходувки «Вакуум Маркет». Компания оказывает услуги по подбору и продаже качественного оборудования и является официальным представителем в РФ крупнейших мировых производителей подобной техники.
• Центробежные вентиляторы Elektror. Широкий ассортимент эффективных и качественных устройств, кроме того, есть возможность изготовления вентиляторов по индивидуальному заказу.
• Воздуходувки Aerzen. Безопасные, мощные и долговечные устройства. Очень часто именно модели этой серии используются в пневмотранспорте.
• Винтовые компрессоры Coaire. Серия высокопроизводительных устройств, которые показывают стабильную работу даже в самых сложных условиях. Представлены как масляные устройства, так и сухие.
• Компрессоры Becker. Один из лидеров рынка подобного оборудования, этим устройствам присущи высокая производительность и знаменитое немецкое качество.
• Спиральные компрессоры Coaire. Мощные устройства, предназначены для интенсивной работы, характеризуются как долговечные и показывают высокую эффективность.

Заключение

Выбор таких устройств — очень ответственный процесс, так как часто от них зависит обеспечение норм безопасности труда, соответственно, здоровья находящихся в производственных помещениях людей, а в некоторых аварийных ситуациях, от работы этих устройств может зависеть и жизнь. при выборе вентиляторов необходимо заранее внимательно рассчитать необходимые технические характеристики, которыми должно обладать устройство, кроме того, для обеспечения качественной и эффективной работы, лучше приобретать аппараты от проверенных производителей.

 

Фазлыев Азат Маратович

Соавтор портала «Топ Вакуум», курирую рубрики вакуумное и компрессорное оборудование.

Образование и карьера: кафедра «Вакуумная и компрессорная техника» Э5 МГТУ им. Н.Э. Баумана, дата выпуска 2010 год. На данный момент работаю менеджером по подбору оборудования в компании Вакуум Маркет.

Задать вопрос

Воздуходувные машины. Устройство и принцип работы центробежного вентилятора

Воздуходувные машины.

Функции:

1.  Подача топлива в топливосжигающие устройства

2.  Шахтные печи

3.  Эвакуация продуктов сгорания из рабочего пространства печи

4.  Для получения кислорода и других газов

5.  Для вентиляции рабочих мест, цехов

Классификация (по принципу действия):

­  Действие за счёт изменения объема газа (поршневые и ротационные машины)

­  Лопастные машины (взаимодействие лопатки с потоком воздуха, газа)

По степени сжатия:

Степень сжатия:=

ü  Вентиляторы: *1,15 и нет промежуточного охлаждения в прессе сжатия (лопастные машины)

ü  Нагнетатели: 1,15<*3 – нет охлаждения газа в процессе сжатия

ü  Компрессоры: >3 – есть охлаждение газа в процессе сжатия (есть лопастные и поршневые машины)

*1,15 – Дымососы

1,15<*3 – Эксгаустеры (Газодувка)

>3 – Вакуумнасосы

Устройство и принцип работы центробежного вентилятора

                                                                        1 — рабочее колесо

                                                                        2 — лопатка

               3 – всасывающий патрубок

               4 – кожух

               5 – выхлопной патрубок

Принцип работы: в работе участвуют центробежные силы.

Воздух в пр-ве между рабочими лопатками при вращении рабочего колеса за счёт центробежных сил отбрасывается к периферии. Причём он в этот момент обладает большой Е_к, , то есть воздух собирается у кожуха.

При движении ф-ха внутри расширяющего кожуха переходит в давление статическое.

Во всасывающем патрубке – разрежение, за счёт того, что воздух уходит и за счёт разрежения всасывается новая порция воздуха.

Основы теории рабочего колеса; уравнение Эйлера.

Рабочее колесо – основа для всех лопастных машин.

Допущения:

1.  У рабочего колеса существует бесконечно большое число рабочих лопаток.

2.  Мы не будем учитывать потери, связанные с движением газа в межлопаточном промежутке.

 — окружная скорость. Она за счёт вращения рабочего колеса может быть построена по касательной к окружности.

 — относительная скорость – направлена по касательной к лопатке.

 — абсолютная скорость движения газа

c_n – проекция абсолютной скорости на направление окружной скорости.

₁, ₁, ₁, c_1n – на входе колеса

₂, ₂, ₂, c_2n — на выходе колеса

Момент, приложенный к какому-либо материальному телу равен сумме моментов всех сил, действующих на это тело, относительно какой-то оси.

М_кр=r₂GC_2u – r₁GC_1u

G – масса газа

C_2u и C_1u – пр-ции абсолютной скорости на направление окружной скорости.

М_крw = r₂GC_2uw — r₁GC_1uw

М_крw = r₂C_2uw — r₁C_1uw | :G

–  уравнение Эйлера

Н_Т – теоретический натр – работа, приходящаяся на единицу массы газа.

Р_Т=ru₂c_2n-ru₁c_1n

W²=c²+u²-2cu*cos

c* cos=c_n

 

 

Р_т=(u₂²-u₁²)+ (w₂²-w₁²)+ (c₂²

-c₁²) – другая форма записи уравнения Эйлера.

(c₂²-c₁²) – отвечает за прирост динамического давления.

(u₂²-u₁²)+ (w₂²-w₁²) – отвечает за прирост статического давления.

Чем выше c_n, тем выше Р_дин.

(u₂²-u₁²) – обозначает прирост статического давления за счёт работы центробежных сил.

(w₂²-w₁²) – отвечает за прирост статического давления при движении газа в межлопаточном пространстве.

w₁>w₂ – всегда

w₂ – отвечает за преобразование динамического давления в статическое.

Влияние формы лопаток на характеристики газов.

3 случая рассмотрим, диаметр рабочего колеса одинаков и окружная скорость, а форма лопаток разная.

I – наибольший уровень Р_дин, С₂=МАХ

III – К.П.Д. выше, чем у других, и шум меньше.

Характеристики центробежных машин.

Давление, развив. обычной машиной:

p=h_Т*p_Т

h_Т – гидравлический коэффициент полезного действия – учитывает потери внутри машины:

1.  потери на трение

2.  местные сопротивления

3.  при выводе уравнения Эйлера считалось, что в межлопаточном пространстве газ движется без завихрений, на самом деле он движется с завихрениями и теряется на этом энергия.

h_Т=0,75-0,9.

Различают полную и универсальную характеристику центробежной машины.

В полную характеристику входит зависимость развив. машиной давления, потребляемой мощности и к.п.д. от расхода газа.

1 – экстремальная точка

        1(слева) – зона неустойчивой работы

        1(справа) – зона устойчивой работы машины

Универсальная характеристика.

h₃>h₂>h₁

Напорная характеристика P(V).

a – точка холостого хода машины – наблюдается когда вентилятор на подключен к сети (теоретически недостижимо)

ΔP_c=ΔP_mc+ΔP_TP

ΔP_mc=jP_g

ΔP_TP=lP_g     P_g ~ W²

ΔP_c ~ KW²

Регулирование производительности вентилятора.

Способы регулирования:

                       

Измерение числа оборотов рабочего колеса машины.

Явление помпажа.

В точке 1 нет повышения давления.

Произойдёт обратное движение воздуха по сети.

Центробежный вентилятор | Энциклопедия MDPI

Центробежный вентилятор представляет собой механическое устройство для перемещения воздуха или других газов в направлении под углом к ​​поступающей жидкости. Центробежные вентиляторы часто содержат канальный корпус для направления выходящего воздуха в определенном направлении или через радиатор; такой вентилятор также называют нагнетателем, нагнетателем, нагнетателем печенья или вентилятором с беличьей клеткой (потому что он похож на колесо хомяка). Эти вентиляторы увеличивают скорость и объем воздушного потока за счет вращающихся крыльчаток. Центробежные вентиляторы используют кинетическую энергию крыльчаток для увеличения объема воздушного потока, который, в свою очередь, движется, преодолевая сопротивление, создаваемое воздуховодами, заслонками и другими компонентами. Центробежные вентиляторы вытесняют воздух радиально, изменяя направление (обычно на 90°) воздушного потока. Они прочны, бесшумны, надежны и способны работать в широком диапазоне условий. Центробежные вентиляторы представляют собой устройства постоянного рабочего объема или постоянного объема, что означает, что при постоянной скорости вращения центробежный вентилятор перемещает относительно постоянный объем воздуха, а не постоянную массу. Это означает, что скорость воздуха в системе постоянна, даже если массовый расход через вентилятор не фиксирован. Центробежные вентиляторы не являются устройствами объемного вытеснения, и центробежные вентиляторы имеют определенные преимущества и недостатки по сравнению с нагнетателями объемного вытеснения: центробежные вентиляторы более эффективны, тогда как нагнетатели объемного вытеснения могут иметь меньшие капитальные затраты. Центробежный вентилятор имеет форму барабана, состоящего из нескольких лопастей вентилятора, установленных вокруг ступицы. Как показано на анимированном рисунке, ступица вращается на карданном валу, установленном в подшипниках в корпусе вентилятора. Газ поступает со стороны крыльчатки вентилятора, оборотов 90 градусов и ускоряется за счет центробежной силы, когда она обтекает лопасти вентилятора и выходит из корпуса вентилятора.

1. История

Самое раннее упоминание о центробежных вентиляторах было в 1556 году Георгом Павером (лат. Georgius Agricola) в его книге De Re Metallica , где он показывает, как такие вентиляторы использовались для вентиляции шахт. ^[1] После этого центробежные вентиляторы постепенно вышли из употребления. Только в первые десятилетия девятнадцатого века интерес к центробежным вентиляторам возродился. В 1815 году маркиз де Шабан выступил за использование центробежного вентилятора и в том же году получил британский патент. ^[2] В 1827 году Эдвин А. Стивенс из Бордентауна, штат Нью-Джерси, установил вентилятор для нагнетания воздуха в котлы парохода Северная Америка . ^[3] Точно так же в 1832 году шведско-американский инженер Джон Эрикссон использовал центробежный вентилятор в качестве нагнетателя на пароходе Corsair . ^[4] Центробежный вентилятор был изобретен русским военным инженером Александром Саблуковым в 1832 году и использовался как в легкой промышленности России (например, в сахарном производстве), так и за рубежом. ^[5]

Одной из важнейших разработок для горнодобывающей промышленности стал вентилятор Гибала, запатентованный в Бельгии в 1862 году французским инженером Теофилем Гибалем. Вентилятор Guibal имел спиральный корпус, окружающий лопасти вентилятора, а также гибкую заслонку для управления скоростью убегания, что делало его намного лучше предыдущих конструкций с открытым вентилятором и давало возможность вести добычу полезных ископаемых на больших глубинах. Такие вентиляторы широко использовались для вентиляции шахт по всей Великобритании. ^{[6] [7]}

2.

Конструкция

Рисунок 1: Компоненты центробежного вентилятора. https://handwiki.org/wiki/index.php?curid=1766390

Встроенный центробежный вентилятор, выбрасывающий воздух наружу здания через воздуховод. Геометрия улитки перенаправляет отток таким образом, чтобы он был параллелен притоку газов. https://handwiki.org/wiki/index.php?curid=1836981

Основные части центробежного вентилятора:

1. Корпус вентилятора
2. Рабочие колеса
3. Входные и выходные каналы
4. Приводной вал
5. Механизм привода

Другие используемые компоненты могут включать подшипники, муфты, стопорное устройство рабочего колеса, нагнетательный кожух вентилятора, уплотнительные пластины вала и т. д. ^[8]

2.1. Приводные механизмы

Привод вентилятора определяет скорость вращения крыльчатки вентилятора и степень изменения этой скорости. Существует два основных типа приводов вентиляторов. ^[9]

Прямой

Вентиляторное колесо может быть соединено непосредственно с валом электродвигателя. Это означает, что скорость крыльчатки вентилятора идентична скорости вращения двигателя. С этим типом механизма привода вентилятора скорость вентилятора не может изменяться, если скорость двигателя не регулируется. Кондиционер автоматически обеспечивает более высокую скорость, потому что более холодный воздух плотнее.

Некоторые производители электроники изготовили центробежные вентиляторы с двигателями с внешним ротором (статор находится внутри ротора), а ротор установлен непосредственно на крыльчатке вентилятора (крыльчатке).

Ремень

Набор шкивов установлен на валу двигателя и валу вентилятора, и ремень передает механическую энергию от двигателя к вентилятору.

Скорость крыльчатки вентилятора зависит от отношения диаметра шкива двигателя к диаметру шкива крыльчатки вентилятора и может быть получена из следующего уравнения: ^[9]

[math]\displaystyle{ \text{RPM }_\text{вентилятор} = \text{RPM}_\text{двигатель}\,\bigg(\frac{\,D_\text{двигатель}}{D_\text{вентилятор}}\bigg) }[/ математика]

где:
[математика]\displaystyle{ \text{RPM}_\text{вентилятор} }[/math]	= скорость вращения крыльчатки вентилятора, оборотов в минуту
[математика]\displaystyle{ \text{RPM}_\text{двигатель} }[/math]	= скорость двигателя по паспортной табличке, об/мин
[математика]\displaystyle{D_\text{двигатель}}[/math]	= диаметр шкива двигателя
[математика]\displaystyle{ D_\текст{вентилятор}}[/math]	= диаметр шкива рабочего колеса вентилятора

Скорость вращения крыльчатки вентилятора с ременным приводом является фиксированной, если только ремень не проскальзывает. Проскальзывание ремня может снизить скорость крыльчатки вентилятора на несколько сотен оборотов в минуту (об/мин).

2.2. Подшипники

Подшипники являются важной частью вентилятора. Масляные подшипники скольжения скольжения широко используются в вентиляторах. Некоторые подшипники скольжения скольжения могут иметь водяное охлаждение. Подшипники скольжения с водяным охлаждением часто используются, когда вентилятор перемещает горячие газы. Тепло передается через вал в масло, которое необходимо охлаждать, чтобы предотвратить перегрев подшипника. Низкоскоростные вентиляторы имеют подшипники в труднодоступных местах, поэтому в них используются подшипники с консистентной смазкой.

Во многих турбонагнетателях используется воздушный или магнитный подшипник. ^[10]

2.3. Демпферы и лопасти вентилятора

Демпферы вентилятора используются для управления потоком газа в центробежный вентилятор и из него. Они могут быть установлены на стороне впуска или на стороне выпуска вентилятора, или на обеих сторонах. Демпферы на стороне выхода создают сопротивление потоку, которое используется для управления потоком газа. Заслонки на входной стороне (входные лопатки) предназначены для регулирования расхода газа путем изменения количества газа или воздуха, подаваемого на вход вентилятора.

Впускные заслонки (впускные лопасти) снижают энергопотребление вентилятора благодаря их способности влиять на схему воздушного потока, поступающего в вентилятор. ^[9]

2.4. Лопасти вентилятора

Рисунок 3: Лопасти центробежного вентилятора. https://handwiki.org/wiki/index.php?curid=1475713

Вентиляторное колесо состоит из ступицы с несколькими присоединенными лопастями вентилятора. Лопасти вентилятора на ступице могут быть расположены тремя различными способами: загнутыми вперед, загнутыми назад или радиально. ^[9]

Загнутая вперед

Лопасти бытового вентилятора с загнутыми вперед лопатками. https://handwiki. org/wiki/index.php?curid=1304327

Лопасти с загнутыми вперед лопатками, как на рис. 3(а), изгибаются в направлении вращения крыльчатки вентилятора. Они особенно чувствительны к твердым частицам и обычно предназначены только для приложений с чистым воздухом, таких как кондиционирование воздуха.

[11] Лопасти с загнутыми вперед лопатками обеспечивают низкий уровень шума и относительно небольшой расход воздуха при высоком увеличении статического давления. ^[12] Обычно используются в фанкойлах.

Загнутые назад

Загнутые назад лопасти, как показано на рис. 3(b), изгибаются против направления вращения крыльчатки вентилятора. Воздуходувки меньшего размера могут иметь наклоненных назад лопастей , которые являются прямыми, а не изогнутыми. Нагнетатели большего размера с наклоном назад / изогнутыми лопастями имеют обратную кривизну, имитирующую изгиб аэродинамического профиля в поперечном сечении, но обе конструкции обеспечивают хорошую эффективность работы при относительно экономичных технологиях строительства. Эти типы нагнетателей предназначены для работы с потоками газа с содержанием твердых частиц от низкого до умеренного. Они могут быть легко снабжены защитой от износа, но некоторые изгибы лопастей могут быть склонны к скоплению твердых частиц. Колеса с загнутыми назад лопатками часто тяжелее, чем соответствующие эквиваленты с загнутыми вперед лопатками, поскольку они работают на более высоких скоростях и требуют более прочной конструкции. ^[13]

Вентиляторы с загнутыми назад лопатками могут иметь широкий диапазон удельных скоростей, но чаще всего используются для приложений со средней удельной скоростью — высокого давления и среднего расхода, например, в вентиляционных установках.

Вентиляторы с загнутыми назад лопатками гораздо более энергоэффективны, чем вентиляторы с радиальными лопастями, и поэтому для приложений с высокой мощностью могут быть подходящей альтернативой более дешевым вентиляторам с радиальными лопастями. ^[13]

Прямой радиальный

Радиальные воздуходувки, как показано на рис. 3(c), имеют колеса, лопасти которых выступают прямо из центра ступицы. Колеса с радиальными лопастями часто используются в газовых потоках с твердыми частицами, потому что они наименее чувствительны к твердым отложениям на лопастях, но они часто характеризуются более высоким уровнем шума. Высокие скорости, малые объемы и высокое давление характерны для радиальных воздуходувок и часто используются в пылесосах, системах пневматической транспортировки материалов и подобных процессах.

3. Принцип работы

Центробежный вентилятор использует центробежную энергию, получаемую от вращения крыльчатки, для увеличения кинетической энергии воздуха/газов. При вращении крыльчаток частицы газа вблизи крыльчаток отбрасываются от крыльчаток, а затем перемещаются в корпус вентилятора. В результате кинетическая энергия газа измеряется как давление из-за сопротивления системы, создаваемого кожухом и воздуховодом. Затем газ направляется к выходу через выпускные каналы. После сброса газа давление газа в средней части рабочих колес снижается.

Газ из проушины крыльчатки устремляется, чтобы нормализовать это. Этот цикл повторяется, и поэтому газ может передаваться непрерывно.

Таблица 1: Различия между вентиляторами и нагнетателями

Оборудование	Коэффициент давления	Повышение давления (мм H 2O)
Вентиляторы	До 1.1	1136
Воздуходувки	от 1,1 до 1,2	1136-2066

3.1. Треугольник скоростей

Диаграмма, называемая треугольником скоростей, помогает нам определить геометрию потока на входе и выходе из лопасти. Минимальное количество данных требуется для построения треугольника скоростей в точке на лезвии. Некоторая составляющая скорости изменяется в разных точках лопасти из-за изменения направления потока. Следовательно, для данной лопасти возможно бесконечное число треугольников скоростей. Для описания течения с использованием только двух треугольников скоростей мы определяем средние значения скорости и их направление. Треугольник скоростей любой турбомашины состоит из трех компонентов, как показано на рисунке:

Треугольник скоростей для обращенной вперед лопасти. https://handwiki.org/wiki/index.php?curid=1637952

• U Скорость отвала
• В _r Относительная скорость
• В Абсолютная скорость

Эти скорости связаны треугольным законом сложения векторов:

[math]\displaystyle{ V = U + V_r }[/math]

Это относительно простое уравнение часто используется при построении диаграммы скоростей. Диаграммы скоростей для показанных передних и задних лопастей построены с использованием этого закона. Угол α представляет собой угол, образуемый абсолютной скоростью с осевым направлением, а угол β представляет собой угол, образуемый лопастью по отношению к осевому направлению.

Треугольник скоростей для обращенной назад лопасти. https://handwiki.org/wiki/index. php?curid=1567634

3.2. Разница между вентиляторами и воздуходувками

Свойство, которое отличает центробежный вентилятор от воздуходувки, — это коэффициент давления, которого он может достичь. Как правило, воздуходувка может создавать более высокую степень сжатия. Согласно Американскому обществу инженеров-механиков (ASME), специальное соотношение — отношение давления нагнетания к давлению всасывания — используется для определения вентиляторов, воздуходувок и компрессоров. Вентиляторы имеют удельный коэффициент до 1,11, нагнетатели от 1,11 до 1,20 и компрессоры более 1,20.

4. Номинальные характеристики

Номинальные характеристики, приведенные в таблицах и кривых производительности центробежных вентиляторов, основаны на стандартном воздухе в куб. футах в минуту. Производители вентиляторов определяют стандартный воздух как чистый, сухой воздух с плотностью 0,075 фунтов массы на кубический фут (1,2 кг/м ³ ), барометрическим давлением на уровне моря 29,92 дюйма ртутного столба (101,325 кПа) и температурой 70 °F (21 °C). Выбор центробежного вентилятора для работы в условиях, отличных от стандартного воздуха, требует регулировки как статического давления, так и мощности.

На высоте выше стандартной (уровень моря) и температуре выше стандартной плотность воздуха ниже стандартной плотности. Поправки на плотность воздуха должны учитывать центробежные вентиляторы, предназначенные для непрерывной работы при более высоких температурах. Центробежный вентилятор вытесняет постоянный объем воздуха в данной системе независимо от плотности воздуха.

Если центробежный вентилятор указан для заданных кубических футов в минуту и ​​статического давления при условиях, отличных от стандартных, необходимо применить поправочный коэффициент плотности воздуха для выбора вентилятора надлежащего размера, соответствующего новым условиям. Начиная с 200 °F (93 °C) воздух весит всего 80 % от воздуха 70 °F (21 °C), центробежный вентилятор создает меньшее давление и потребляет меньше энергии. Чтобы получить фактическое давление, необходимое при 200 °F (93 °C), проектировщик должен умножить давление при стандартных условиях на поправочный коэффициент плотности воздуха 1,25 (т. е. 1,0/0,8), чтобы система работала правильно. Чтобы получить фактическую мощность при температуре 200 °F (93 °C), разработчик должен разделить мощность при стандартных условиях на поправочный коэффициент плотности воздуха.

4.1. Ассоциация воздушного движения и управления (AMCA)

В таблицах рабочих характеристик центробежных вентиляторов указаны обороты вентилятора и требования к мощности для заданных кубических футов в минуту и ​​статического давления при стандартной плотности воздуха. Когда производительность центробежного вентилятора не соответствует стандартным условиям, производительность должна быть преобразована в стандартные условия перед вводом таблиц производительности. Центробежные вентиляторы, сертифицированные Ассоциацией воздушного движения и контроля (AMCA), тестируются в лабораториях с испытательными установками, имитирующими установки, типичные для этого типа вентиляторов. Обычно они тестируются и оцениваются как один из четырех стандартных типов установки, указанных в стандарте AMCA Standard 210. ^[14]

Стандарт AMCA 210 определяет единые методы проведения лабораторных испытаний корпусных вентиляторов для определения расхода воздуха, давления, мощности и эффективности при заданной скорости вращения. Целью стандарта AMCA Standard 210 является определение точных процедур и условий испытаний вентиляторов, чтобы рейтинги, предоставляемые различными производителями, были основаны на одном и том же основании и могли сравниваться. По этой причине вентиляторы должны быть рассчитаны на стандартные стандартные кубические футы в минуту.

5. Потери

Центробежные вентиляторы теряют эффективность как в стационарных, так и в подвижных частях, что увеличивает подводимую энергию, необходимую для данного уровня производительности воздушного потока.

5.1. Вход рабочего колеса

Поток на впуске и его поворот из осевого в радиальное направление вызывает потери на впуске. Трение и отрыв потока вызывают потери на лопастях рабочего колеса, так как изменяется угол падения. Эти потери на лопастях рабочего колеса также включены в эту категорию.

5.2. Утечка

Утечка воздуха и нарушение поля основного потока вызваны наличием зазора между вращающейся периферией рабочего колеса и корпусом на входе.

5.3. Диффузор и улитка

Трение и разделение потока также вызывают потери в диффузоре. Дальнейшие потери из-за падения происходят, если устройство работает за пределами расчетных условий. Поток из крыльчатки или диффузора расширяется в улитке, которая имеет большее поперечное сечение, что приводит к образованию завихрений, что, в свою очередь, снижает напор. Потери на трение и отрыв потока также возникают из-за прохода улитки.

5.4. Дисковое трение

Вязкое сопротивление задней поверхности диска крыльчатки вызывает потери на трение диска.

Центробежные воздуходувки и вентиляторы | Описание

28 июня • Промышленное оборудование • 5925 просмотров • 1 комментарий к записи Центробежные нагнетатели и вентиляторы

Центробежный вентилятор

Центробежный нагнетатель и вентиляторы представляет собой механическое оборудование для перемещения воздуха или других газов. Термины «вентилятор» и «беличья клетка вентилятора» часто используются как синонимы. Такие вентиляторы увеличивают скорость воздушного потока за счет вращающейся крыльчатки. Они используют кинетическую энергию крыльчаток для увеличения давления потока воздуха или газа, который, в свою очередь, перемещает их, преодолевая сопротивление, создаваемое воздуховодами, заслонками и другими компонентами. Центробежный вентилятор разгоняет воздух радиально, изменяя направление воздушного потока. Они прочны, надежны и способны работать в широком диапазоне условий. Вентиляторы представляют собой устройства постоянного CFM, что означает, что при постоянной скорости вращения центробежный вентилятор будет перекачивать постоянный объем воздуха, а не массу.

 

Строительство

Центробежный вентилятор был изобретен русским военным инженером Александром Саблуковым в 1832 году и нашел свое применение как в легкой промышленности России, так и за рубежом. Эти вентиляторы на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом вентиляторов, которые используются в отраслях HVAC. Они дешевле осевых вентиляторов и проще по этапам строительства. Используемые для транспортировки газа или материалов и в системе вентиляции зданий, они также широко используются в системах центрального отопления и охлаждения. Они хорошо подходят для промышленных процессов и систем контроля загрязнения воздуха.
Имеет крыльчатку вентилятора, состоящую из нескольких лопастей, установленных вокруг ступицы. Ступица вращается на приводном валу, проходящем через корпус вентилятора. Газ поступает с одной стороны крыльчатки вентилятора, поворачивается на 90 градусов и ускоряется за счет центробежной силы.

 

1. Использование толстостенных сварных компонентов обеспечивает прочность и долговечность конструкции.
2. Процесс непрерывной сварки корпусов обеспечивает максимально прочную конструкцию.
3. Вал выпрямлен с жестким допуском для минимизации биения.
4. На всех таких вентиляторах предусмотрены подъемные проушины.
5. Рабочие колеса правильно сбалансированы.
6. Подшипники подобраны таким образом, чтобы обеспечить длительный срок службы во всем рабочем диапазоне вентилятора.

 

Рабочий

Центробежный вентилятор использует центробежную энергию. Эта мощность генерируется за счет вращения крыльчаток для увеличения давления воздуха. Когда крыльчатка вращается, газ рядом с крыльчаткой выбрасывается из крыльчатки. Она за счет центробежной силы затем перемещается в корпус вентилятора. В результате давление газа в кожухе увеличивается. Теперь он направляется к выходу через выходной патрубок. После сброса газа давление газа в средней части рабочих колес уменьшилось. Газ из проушины крыльчатки устремляется внутрь, чтобы нормализовать это значение давления. Цикл повторяется, и поэтому газ может передаваться непрерывно.

 

Свойство, которое отличает центробежный вентилятор от воздуходувки, — это коэффициент давления, которого он может достичь. Воздуходувка в целом может создавать высокую степень сжатия. Согласно ASME (Американское общество инженеров-механиков) для определения вентиляторов и воздуходувок используется специальное соотношение «отношение давления нагнетания к давлению всасывания».

 

Центробежные вентиляторы

Реальную производительность центробежного вентилятора можно получить, преодолев следующие потери.

1. Потери на входе в рабочее колесо: Трение и разделение вызывают потери на лопастях рабочего колеса. Так как есть изменение заболеваемости. Как правило, эти потери на лопастях рабочего колеса также включаются в этот напор.

2. Утечка: Утечка воздуха и нарушение поля основного потока происходит из-за наличия зазора между вращающейся стороной рабочего колеса и корпусом на входе.

3. Потери в диффузоре и улитке: Поток из рабочего колеса или диффузора расширяется в улитке с большим поперечным сечением, что приводит к образованию вихревых токов, что, в свою очередь, снижает напор. Потери на трение и отрыв потока также возникают из-за прохождения улитки.

4. Дисковое трение: Вязкое сопротивление задней поверхности диска рабочего колеса вызывает трение диска.