Моторизованное рабочее колесо с загнутыми вперед лопатками
Когда мы определили требуемый объемный расход, будь то подача свежего воздуха или технологическое охлаждение, нам необходимо объединить это с сопротивлением потоку, с которым вентилятор сталкивается в процессе применения. Объемный расход (в м3/ч) и давление (в Паскалях – Па) объединяются и образуют рабочую точку, в которой должен работать вентилятор. Важно выбрать вентилятор, чьи рабочие характеристики соответствуют требуемой рабочей точке, находящейся в точке пикового КПД или близкой к ней. Использование вентилятора с максимальной эффективностью сводит к минимуму энергопотребление и шум, излучаемый вентилятором, обеспечивая при этом требуемую производительность.
Как работает центробежный вентилятор с загнутыми вперед лопатками?
Название «Центробежный вентилятор» происходит от направления потока и от того, как воздух входит в рабочее колесо в осевом направлении, а затем выбрасывается наружу по внешней окружности вентилятора. Разница в направлении потока между центробежными вентиляторами с загнутыми вперед и назад лопатками представляет собой направление, в котором воздух выходит из окружности крыльчатки. При крыльчатке, загнутой назад, воздух выходит в радиальном направлении, тогда как при загнутой вперед крыльчатке воздух выходит по касательной по окружности вентилятора.
Центробежный вентилятор с загнутыми вперед лопатками отличается цилиндрической формой и множеством маленьких лопастей по окружности крыльчатки. В примере, показанном ниже, вентилятор вращается по часовой стрелке.
В отличие от крыльчатки с загнутыми назад лопатками, крыльчатка с загнутыми вперед лопатками требует корпуса, который преобразует воздух с высокой скоростью, покидающий кончики лопастей крыльчатки, в статическую силу с более низкой скоростью. Форма корпуса также направляет поток воздуха к выходному отверстию. Этот тип корпуса вентилятора широко известен как спиральный; однако его также можно назвать спиральным корпусом или корпусом сирокко. Устанавливая крыльчатку с загнутыми вперед лопатками в спиральный корпус, мы обычно называем ее нагнетателем с загнутыми вперед лопатками.
Существует два типа воздуходувок, в которых используется моторизованная крыльчатка с загнутыми вперед лопатками, как показано ниже…
Вентилятор с одним входом слева всасывает воздух с одной стороны корпуса через круглое входное отверстие и направляет его к квадратному выходному отверстию (на фото показано с монтажным фланцем). Воздуходувка с двойным входом имеет более широкий спиральный корпус, втягивающий воздух с обеих сторон спирального отверстия и доставляющий его к более широкому квадратному выпускному отверстию.
Как и в случае центробежного вентилятора с загнутыми назад лопатками, всасывающая сторона лопасти рабочего колеса втягивает воздух из центра вентилятора, что приводит к изменению направления воздушного потока между входом и выходом на 90°.
Характеристики вентилятора
Оптимальная рабочая зона для центробежного вентилятора с загнутыми вперед лопатками — это когда он работает при более высоком давлении. Центробежный вентилятор с загнутыми вперед лопатками лучше всего работает, когда требуется высокое давление при меньшем объемном расходе. На графике ниже показана оптимальная рабочая зона…
Объемный расход отображается по оси X, а давление в системе — по оси Y. Когда в системе нет давления (вентилятор дует свободно), центробежный вентилятор с загнутыми вперед лопатками будет производить наибольший объемный расход. Поскольку на всасывающей или выпускной стороне вентилятора действует сопротивление потоку, объемный расход падает.
Следует проявлять осторожность при выборе воздуходувки с загнутыми вперед лопатками для работы при низком давлении и максимальном объемном расходе. В этот момент крыльчатка работает в аэродинамическом срыве так же, как осевой вентилятор, работающий в седловой точке своей кривой. В этот момент шум и энергопотребление будут максимальными из-за турбулентности.
Пиковая эффективность находится в точке, называемой перегибом характеристической кривой. В этот момент соотношение выходной мощности вентилятора (объемный расход (м3/с) x развитие статического давления (Па) и потребляемой электрической мощности (Вт) будет максимальным, а звуковое давление, создаваемое вентилятором, будет при самом тихом режиме работы выше и ниже оптимального диапазона поток через вентилятор становится более шумным, и эффективность системы вентиляторов снижается.
Преимущество использования моторизованного рабочего колеса с загнутыми вперед лопатками с одним входом заключается в том, что оно имеет крутую характеристику вентилятора. Это особенно полезно в системах, требующих постоянного уровня фильтрации. Когда воздух проходит через сажевый фильтр, фильтр задерживает переносимую по воздуху пыль и пыльцу. Чем тоньше степень фильтрации, тем мельче частицы задерживаются фильтром. Со временем фильтр будет все больше засоряться грязью и мусором, в результате чего для подачи того же объема воздуха потребуется большее давление. Использование рабочего колеса с крутой характеристической кривой в этом случае означает, что по мере все большего засорения фильтра объемный расход остается постоянным, а давление на фильтре увеличивается.
Преимущество использования рабочего колеса с двойным входом, загнутого вперед, заключается в том, что с помощью нагнетателя относительно небольшого размера оно может обеспечить большой объем потока. Компромисс при использовании воздуходувки с двойным впуском заключается в том, что она развивает более низкое давление, а это означает, что она может работать только с системами более низкого давления.
Варианты монтажа
Как упоминалось ранее, загнутая вперед моторизованная крыльчатка производит воздух с высокой скоростью на кончиках лопастей, который необходимо направлять и замедлять, чтобы преобразовать динамическое давление в статическое. Чтобы облегчить это, мы строим спираль вокруг крыльчатки. Форма создается соотношением расстояний от центра крыльчатки до выходного отверстия вентилятора. Как и в случае с вентилятором с загнутыми назад лопатками, также рекомендуется обеспечить небольшое перекрытие между впускным кольцом и горловиной крыльчатки. Оба варианта монтажа показаны на схеме ниже…
Диаметр входного кольца должен обеспечивать лишь небольшой зазор между рабочим колесом и кольцом во избежание рециркуляции воздуха.
Рекомендации по монтажу: зазоры
Важно обеспечить достаточный зазор на стороне всасывания и со стороны вентилятора…
Недостаточный зазор на стороне всасывания вентилятора увеличит скорость на входе, что приведет к турбулентности. Эта турбулентность будет увеличиваться по мере прохождения воздуха через крыльчатку, что снижает эффективность передачи энергии от лопастей вентилятора к воздуху, приводит к увеличению шума и снижению эффективности вентилятора.
Общие рекомендации по условиям впуска и выпуска:
Входная сторона
- Отсутствие препятствий или изменение направления потока на расстоянии 1/3 диаметра вентилятора от входного отверстия вентилятора.
Резюме: Почему стоит выбрать центробежный вентилятор с загнутыми вперед лопатками?
Когда требуемая рабочая точка попадает в область более высокого давления в системе по сравнению с более низким объемным расходом на характеристике вентилятора, следует рассмотреть возможность использования центробежного вентилятора с одним впуском, загнутым вперед. Если требование к применению связано с потоком большого объема в ограниченном пространстве, следует рассмотреть возможность использования центробежного вентилятора с двойным всасыванием вперед и загнутым вперед.
Вентилятор следует выбирать в оптимальном диапазоне, который находится на так называемом изломе его характеристической кривой. Точка максимальной эффективности находится ближе к верхнему пределу давления на характеристической кривой вентилятора, где он также работает с наименьшим уровнем шума. Следует избегать работы за пределами оптимального диапазона (при экстремальных значениях большого объемного расхода), поскольку турбулентность и аэродинамическая эффективность лопасти крыльчатки в этих точках будут создавать шум, и крыльчатка также будет работать в аэродинамическом срыве. При низком давлении и больших объемных расходах следует учитывать рабочую температуру двигателя под нагрузкой, поскольку существует вероятность перегрева двигателя.
Воздух на впускной стороне рабочего колеса должен быть как можно более гладким и ламинарным. Для максимизации эффективности на входе вентилятора следует оставить зазор не менее 1/3 диаметра крыльчатки. Использование впускного кольца (впускного сопла), перекрывающего входное отверстие рабочего колеса, поможет устранить нарушения потока до того, как воздух будет проходить через вентилятор, уменьшить шум, вызванный турбулентностью, свести к минимуму энергопотребление в рабочей точке и максимизировать эффективность.
Крутые рабочие характеристики, возможность работы с более высоким давлением у нагнетателей с одним всасыванием и высокая пропускная способность у нагнетателей с двойным всасыванием означают, что вентилятор с загнутыми вперед лопатками является полезным вариантом, который следует учитывать в широком диапазоне установок.
Время публикации: 16 августа 2023 г.