Моторизирано работно колело с предни извивки
След като сме дефинирали необходимия обемен дебит, независимо дали става въпрос за осигуряване на свеж въздух или за охлаждане на процеса, трябва да го комбинираме със съпротивлението на потока, което вентилаторът ще срещне в приложението. Обемният дебит (в m3/h) и налягането (в Pascals - Pa) се комбинират, за да се получат работната точка, спрямо която вентилаторът трябва да работи. Важно е да изберем вентилатор, чиято характеристика на производителност отговаря на необходимата работна точка на или близо до точката на пикова ефективност. Използването на вентилатора с максимална ефективност минимизира консумацията на енергия и шума, излъчван от него, като същевременно осигурява необходимата производителност.
Как работи центробежният вентилатор с предно извити глави?
Името „центробежен вентилатор“ произлиза от посоката на потока и начина, по който въздухът навлиза в работното колело в аксиална посока и след това се изтласква навън от външната обиколка на вентилатора. Разликата в посоката на потока между центробежен вентилатор с предно и назад извити криви е посоката, в която въздухът излиза от обиколката на работното колело. При обратно извито работно колело въздухът излиза в радиална посока, докато при предно извито работно колело въздухът излиза тангенциално от обиколката на вентилатора.
Центробежният вентилатор с напред извити лопатки се характеризира с цилиндрична форма и множество малки лопатки по периферията на работното колело. В показания по-долу пример вентилаторът се върти по посока на часовниковата стрелка.
За разлика от обратно извитото работно колело, предно извитото работно колело изисква корпус, който преобразува въздуха с висока скорост, напускащ върховете на лопатките на работното колело, в статична сила с по-ниска скорост. Формата на корпуса също насочва въздушния поток към изхода. Този тип корпус на вентилатора е известен като спирален; може да се нарича и спирален или сироко корпус. Като монтираме предно извитото работно колело в спирален корпус, обикновено го наричаме вентилатор с предно извит вентилатор.
Има два вида вентилатори, които използват моторизирано работно колело с извита напред извивка, както е показано по-долу…
Вентилаторът с единичен вход отляво засмуква въздух от едната страна на корпуса през кръглия вход и го насочва към квадратния изход (вижда се тук с монтажен фланец). Вентилаторът с двоен вход има по-широк спирален корпус, засмукващ въздух от двете страни на спиралата, като го доставя към по-широкия квадратен изход.
Както при центробежния вентилатор с обратно извити лопатки, смукателната страна на лопатката на работното колело засмуква въздух от центъра на вентилатора, което води до промяна на посоката на въздушния поток между входа и изхода от 90°.
Характеристика на вентилатора
Оптималната работна зона за центробежен вентилатор с напред извити лопатки е, когато работи при по-високо налягане. Центробежният вентилатор с напред извити лопатки работи най-добре, когато са необходими високо налягане при по-малки обемни дебити. Графиката по-долу илюстрира оптималната работна зона…
Обемният поток се нанася по оста X, а системното налягане - по оста Y. Когато в системата няма налягане (вентилаторът духа свободно), центробежният вентилатор с напред извити лопатки ще произведе най-голям обемен поток. Тъй като се прилага съпротивление на потока към смукателната или изпускателната страна на вентилатора, обемният поток ще спадне.
Трябва да се внимава при избора на вентилатор с напред извити лопатки, който да работи при ниско налягане и най-висок обемен дебит. В този момент работното колело работи в аеродинамичен срив по същия начин, както аксиален вентилатор, работещ в седловата точка на своята крива. В този момент шумът и консумацията на енергия ще бъдат най-високи поради турбулентността.
Максималната ефективност е в точка, наречена коляно на характеристичната крива. В тази точка съотношението между изходната мощност на вентилатора (обемен поток (m3/s) x Развито статично налягане (Pa) и входната електрическа мощност (W) е най-голямо, а звуковото налягане, произвеждано от вентилатора, ще бъде най-тихо. Над и под оптималния диапазон на работа потокът през вентилатора става по-шумен и ефективността на вентилаторната система намалява.
Предимството на използването на едноканално, напред извито моторизирано работно колело е, че то има стръмна характеристика на вентилатора. Това е особено полезно в системи, които изискват постоянни нива на филтрация. Докато въздухът преминава през филтър за твърди частици, филтърът задържа прах и полени във въздуха, като колкото по-фина е степента на филтрация, толкова по-малки частици се задържат от филтъра. С течение на времето филтърът ще се запушва все повече с мръсотия и отломки, което води до необходимост от по-голямо налягане, за да се достави същия обем въздух. Използването на работно колело със стръмна характеристична крива в този случай означава, че с нарастващото запушване на филтъра обемният поток остава постоянен, докато налягането във филтъра се увеличава.
Предимството на използването на двойно входно и напред извито работно колело е, че от относително малък размер на вентилатора може да се осигури голям обемен поток. Компромисът при използването на двойно входен вентилатор е, че той развива по-ниско налягане, което означава, че може да работи само със системи с по-ниско налягане.
Опции за монтаж
Както бе споменато по-рано, извитото напред моторизирано работно колело произвежда въздух с висока скорост на върховете на лопатките, който трябва да бъде насочен и забавен, за да се преобразува динамичното налягане в статично. За да улесним това, ние изграждаме спирала около работното колело. Формата се създава от съотношението на разстоянията от центъра на работното колело до изхода на вентилатора. Както при вентилатора с извит назад колело, се препоръчва също така да има малко припокриване между входния пръстен и отвора на работното колело. И двата монтажни съображения са показани на диаграмата по-долу…
Диаметърът на входния пръстен трябва да позволява само малка междина между работното колело и пръстена, за да се избегне рециркулация на въздуха.
Съображения за монтаж - Разстояния
Важно е да се осигури достатъчно разстояние откъм всмукателното пространство и отстрани на вентилатора…
Недостатъчният клирънс от страната на засмукване на вентилатора ще увеличи скоростта на входа, което ще доведе до турбуленция. Тази турбуленция ще се увеличи, когато въздухът преминава през работното колело, което ще намали ефективността на преноса на енергия от лопатката на вентилатора към въздуха, ще причини създаването на повече шум и ще намали ефективността на вентилатора.
Общите препоръки за условията на входа и изхода са:
Входна страна
- Няма препятствия или промени в посоката на потока в рамките на 1/3 от диаметъра на вентилатора от входа на вентилатора
Обобщение – Защо да изберете центробежен вентилатор с напред извити лопатки?
Когато необходимата работна точка попада в областта на по-високо системно налягане спрямо по-нисък обемен дебит според характеристиката на вентилатора, трябва да се разгледа възможността за използване на центробежен вентилатор с единичен вход и напред извити лопатки. Ако изискването за приложението е за голям обемен дебит в ограничено пространство, трябва да се разгледа възможността за използване на центробежен вентилатор с двоен вход и напред извити лопатки.
Вентилаторът трябва да бъде избран в оптималния му диапазон, който е в така нареченото коляно на характеристичната му крива. Точката на пикова ефективност е по-близо до границата на по-високо налягане на характеристичната крива на вентилатора, където той работи и най-тихо. Работата извън оптималния диапазон (при екстремни условия на висок обемен поток) трябва да се избягва, тъй като турбуленцията и аеродинамичната ефективност на лопатката на работното колело в тези точки ще създадат шум, а работното колело също ще работи в аеродинамичен срив. При ниско налягане и голям обемен поток трябва да се вземе предвид работната температура на двигателя под товар, тъй като съществува възможност за прегряване на двигателя.
Въздухът от входната страна на работното колело трябва да се поддържа възможно най-гладък и ламинарен. За да се увеличи максимално ефективността, на входа на вентилатора трябва да се остави хлабина от поне 1/3 от диаметъра на работното колело. Използването на входен пръстен (входна дюза), който да се припокрива с входа на работното колело, ще помогне за елиминиране на смущенията в потока, преди въздухът да бъде засмукан през вентилатора, ще намали шума, причинен от турбуленция, ще поддържа консумацията на енергия в работната точка до минимум и ще увеличи максимално ефективността.
Стръмната работна характеристика, възможността за по-високо налягане на едноканалните вентилатори и високата производителност на двуканалните вентилатори означават, че вентилаторът с напред извити лопатки е полезна опция, която трябва да се обмисли в широк спектър от инсталации.
Време на публикуване: 16 август 2023 г.