Вентиляторы для канальных систем вентиляции
В этом модуле рассматриваются центробежные и осевые вентиляторы, используемые в канальных вентиляционных системах, и рассматриваются отдельные аспекты, включая их характеристики и эксплуатационные характеристики.
Два распространенных типа вентиляторов, используемых в системах канализации зданий, обычно называются центробежными и осевыми вентиляторами — название происходит от определяющего направления потока воздуха, проходящего через вентилятор.Эти два типа сами по себе делятся на несколько подтипов, которые были разработаны для обеспечения конкретных характеристик объемного расхода/давления, а также других эксплуатационных характеристик (включая размер, шум, вибрацию, возможность очистки, ремонтопригодность и надежность).
Таблица 1. Опубликованные в США и Европе данные о максимальной эффективности вентиляторов диаметром >600 мм.
Некоторые из наиболее часто встречающихся типов вентиляторов, используемых в ОВКВ, перечислены в таблице 1 вместе с ориентировочными пиковыми значениями эффективности, которые были собраны1 на основе данных, опубликованных рядом производителей США и Европы.В дополнение к этому, в последние годы все большую популярность набирает вентилятор со штепселем (который на самом деле является вариантом центробежного вентилятора).
Рисунок 1: Общие кривые вентилятора.Реальные вентиляторы могут сильно отличаться от этих упрощенных кривых.
Характерные кривые веера показаны на рисунке 1. Это преувеличенные, идеализированные кривые, и реальные веера могут сильно отличаться от них;однако они, вероятно, будут демонстрировать схожие атрибуты.Сюда входят области нестабильности, возникающие из-за колебаний, когда вентилятор может переключаться между двумя возможными скоростями потока при одном и том же давлении или в результате остановки вентилятора (см. Остановка воздухораспределителя).Производители также должны указать предпочтительные «безопасные» рабочие диапазоны в своей литературе.
Центробежные вентиляторы
В центробежных вентиляторах воздух входит в крыльчатку вдоль ее оси, затем выбрасывается радиально от крыльчатки при центробежном движении.Эти вентиляторы способны создавать как высокое давление, так и большой объемный расход.Большинство традиционных центробежных вентиляторов заключены в корпус спирального типа (как на рис. 2), который направляет движущийся воздух и эффективно преобразует кинетическую энергию в статическое давление.Для перемещения большего количества воздуха вентилятор может быть оснащен крыльчаткой двойной ширины с двойным всасыванием, позволяющей воздуху поступать с обеих сторон корпуса.
Рисунок 2: Центробежный вентилятор в спиральном корпусе с наклоненной назад крыльчаткой.
Существует несколько форм лопастей, из которых может состоять крыльчатка, при этом основными типами являются загнутые вперед и назад загнутые — форма лопасти будет определять ее производительность, потенциальный КПД и форму характеристической кривой вентилятора.Другими факторами, влияющими на эффективность вентилятора, являются ширина крыльчатки, зазор между входным конусом и вращающейся крыльчаткой, а также площадь, используемая для выпуска воздуха из вентилятора (так называемая «зона дутья»). .
Этот тип вентилятора традиционно приводился в движение двигателем с ременным приводом и шкивом.Однако с улучшением электронного управления скоростью и увеличением доступности двигателей с электронной коммутацией (EC или бесщеточных) все чаще используются прямые приводы.Это не только устраняет неэффективность, присущую ременной передаче (которая может составлять от 2 % до более чем 10 % в зависимости от технического обслуживания2), но также, вероятно, снижает вибрацию, снижает потребность в техническом обслуживании (меньшее количество подшипников и требований к очистке) и упрощает сборку. более компактный.
Центробежные вентиляторы с загнутыми назад лопатками
Загнутые назад (или «наклонные») вентиляторы характеризуются лопастями, которые отклоняются от направления вращения.Они могут достигать эффективности до 90% при использовании лопастей с аэродинамическим профилем, как показано на рисунке 3, или с плоскими лопастями, имеющими трехмерную форму, и немного меньше при использовании плоских изогнутых лопастей, и снова меньше при использовании простых плоских лопастей с наклоном назад.Воздух покидает концы крыльчатки с относительно низкой скоростью, поэтому потери на трение внутри корпуса малы, а создаваемый воздухом шум также низок.Они могут останавливаться на крайних точках рабочей кривой.Относительно более широкие крыльчатки обеспечат наибольшую эффективность и могут легко использовать более прочные профилированные лопасти с аэродинамическим профилем.Тонкие крыльчатки не получат большого преимущества от использования аэродинамических профилей, поэтому, как правило, используют плоские лопасти.Вентиляторы с загнутыми назад лопатками особенно известны своей способностью создавать высокое давление в сочетании с низким уровнем шума и имеют неперегрузочную характеристику мощности — это означает, что по мере уменьшения сопротивления в системе и увеличения скорости потока мощность, потребляемая электродвигателем, будет уменьшаться .Конструкция вентиляторов с загнутыми назад лопатками, вероятно, будет более прочной и тяжелой, чем у менее эффективных вентиляторов с загнутыми вперед лопатками.Относительно низкая скорость потока воздуха на лопастях может привести к накоплению загрязняющих веществ (таких как пыль и жир).
Рис. 3. Изображение крыльчатки центробежного вентилятора.
Центробежные вентиляторы с загнутыми вперед лопатками
Вентиляторы с загнутыми вперед лопатками характеризуются большим количеством загнутых вперед лопастей.Поскольку они обычно создают более низкое давление, они меньше, легче и дешевле, чем аналогичные вентиляторы с загнутыми назад лопатками.Как показано на рис. 3 и рис. 4, крыльчатка вентилятора этого типа будет включать более 20 лопастей, которые могут быть изготовлены из цельного металлического листа.Улучшенная эффективность достигается в больших размерах с индивидуальной формой лопастей.Воздух покидает концы лопастей с высокой тангенциальной скоростью, и эта кинетическая энергия должна преобразовываться в статическое давление в корпусе – это снижает эффективность.Они обычно используются для малых и средних объемов воздуха при низком давлении (обычно <1,5 кПа) и имеют относительно низкий КПД ниже 70%.Спиральный корпус особенно важен для достижения наилучшей эффективности, поскольку воздух покидает кончики лопастей с высокой скоростью и используется для эффективного преобразования кинетической энергии в статическое давление.Они работают с низкими скоростями вращения, и, следовательно, уровень механического шума, как правило, ниже, чем у высокоскоростных вентиляторов с загнутыми назад лопатками.Вентилятор имеет перегрузочную характеристику мощности при работе с низким сопротивлением системы.
Рисунок 4: Центробежный вентилятор с загнутыми вперед лопатками и встроенным двигателем
Эти вентиляторы не подходят, например, в условиях сильного загрязнения воздуха пылью или переносом капель жира.
Рис. 5: Пример прямоточного вентилятора с прямым приводом и загнутыми назад лопастями.
Радиальные лопастные центробежные вентиляторы
Преимущество центробежного вентилятора с радиальными лопастями состоит в том, что он может перемещать частицы загрязненного воздуха и при высоком давлении (порядка 10 кПа), но при работе на высоких скоростях он очень шумный и неэффективный (<60%), поэтому его не следует использовать. используется для ОВК общего назначения.Он также страдает от перегрузочной характеристики мощности – по мере снижения сопротивления системы (возможно, за счет открытия заслонок регулятора громкости) мощность двигателя будет расти и, в зависимости от размера двигателя, может «перегрузиться».
Подключите вентиляторы
Эти специально разработанные центробежные крыльчатки можно не монтировать в спиральном корпусе, а использовать непосредственно в корпусе вентиляционной установки (или в любом воздуховоде или камере), и их первоначальная стоимость, вероятно, будет ниже, чем размещены центробежные вентиляторы.Известные как «пленум», «заглушка» или просто «бескорпусные» центробежные вентиляторы, они могут обеспечить некоторые преимущества в пространстве, но за счет потери эффективности работы (при этом максимальная эффективность аналогична эффективности центробежных вентиляторов с загнутыми вперед лопатками в корпусе).Вентиляторы будут втягивать воздух через впускной конус (так же, как вентиляторы в корпусе), а затем выпускать воздух в радиальном направлении по всей окружности крыльчатки на 360°.Они могут обеспечить большую гибкость выходных соединений (из камеры), а это означает, что может быть меньше необходимости в соседних изгибах или резких переходах в воздуховодах, которые сами по себе увеличивают падение давления в системе (и, следовательно, дополнительную мощность вентилятора).Общая эффективность системы может быть повышена за счет использования раструбных входов в воздуховоды, выходящие из камеры.Одним из преимуществ прямоточного вентилятора являются его улучшенные акустические характеристики, в значительной степени обусловленные поглощением звука внутри камеры и отсутствием путей «прямой видимости» от крыльчатки до устья воздуховода.Эффективность будет сильно зависеть от расположения вентилятора в камере и от отношения вентилятора к его выходному отверстию - камера используется для преобразования кинетической энергии воздуха и, таким образом, увеличения статического давления.Существенно разные характеристики и различная стабильность работы будут зависеть от типа крыльчатки – крыльчатки со смешанным потоком (обеспечивающие сочетание радиального и осевого потока) использовались для преодоления проблем с потоком, возникающих из-за сильной радиальной схемы воздушного потока, создаваемой с помощью простых центробежных крыльчаток3.
Для небольших агрегатов их компактная конструкция часто дополняется использованием легко управляемых двигателей EC.
Осевые вентиляторы
В осевых вентиляторах воздух проходит через вентилятор вдоль оси вращения (как показано в простом трубчатом осевом вентиляторе на рис. 6) — наддув создается за счет аэродинамической подъемной силы (аналогично крылу самолета).Они могут быть сравнительно компактными, недорогими и легкими, особенно подходящими для перемещения воздуха при относительно низком давлении, поэтому часто используются в вытяжных системах, где перепады давления ниже, чем в приточных системах - приток обычно включает падение давления во всех системах кондиционирования воздуха. компонентов в вентиляционной установке.Когда воздух выходит из простого осевого вентилятора, он будет закручиваться из-за вращения, сообщаемого воздуху при прохождении через крыльчатку - производительность вентилятора может быть значительно улучшена за счет направляющих лопаток, расположенных ниже по потоку, для восстановления завихрения, как в лопасти. осевого вентилятора, показанного на рисунке 7. На эффективность осевого вентилятора влияет форма лопасти, расстояние между кончиком лопасти и окружающим корпусом, а также восстановление завихрения.Шаг лопастей можно изменять, чтобы эффективно изменять мощность вентилятора.Путем реверсирования вращения осевых вентиляторов можно также изменить направление воздушного потока, хотя вентилятор будет работать в основном направлении.
Рисунок 6: Трубчатый осевой вентилятор.
Кривая характеристики осевых вентиляторов имеет область срыва, что может сделать их непригодными для систем с широким диапазоном рабочих условий, хотя они имеют преимущество в виде неперегрузочной характеристики мощности.
Рисунок 7: Лопастной осевой вентилятор.
Осевые вентиляторы с лопастями могут быть такими же эффективными, как и центробежные вентиляторы с загнутыми назад лопатками, и способны создавать большие потоки при разумном давлении (обычно около 2 кПа), хотя они, вероятно, создают больше шума.
Вентилятор смешанного типа является развитием осевого вентилятора и, как показано на рис. 8, имеет рабочее колесо конической формы, в котором воздух всасывается в радиальном направлении через расширяющиеся каналы, а затем проходит в осевом направлении через выпрямляющие направляющие лопатки.Комбинированное действие может создавать давление намного выше, чем это возможно с другими осевыми вентиляторами.Эффективность и уровень шума могут быть такими же, как у центробежного вентилятора с обратной кривизной.
Рис. 8. Канальный вентилятор смешанного типа
Установка вентилятора
Усилия по созданию эффективного вентилятора могут быть серьезно подорваны взаимосвязью между вентилятором и местными воздуховодами.
Время публикации: 07 января 2022 г.