Моторизоване робоче колесо з вперед загнутими лопатками
Коли ми визначили необхідну об'ємну витрату, незалежно від того, чи це забезпечення свіжого повітря, чи охолодження процесу, нам потрібно поєднати це з опором потоку, з яким вентилятор зіткнеться в застосуванні. Об'ємна витрата (у м3/год) та тиск (у паскалях - Па) поєднуються, щоб стати робочою точкою, в якій повинен працювати вентилятор. Важливо вибрати вентилятор, характеристики продуктивності якого відповідають необхідній робочій точці на точці пікової ефективності або поблизу неї. Використання вентилятора з піковою ефективністю мінімізує споживання енергії та шум, що випромінюється вентилятором, забезпечуючи при цьому необхідну продуктивність.
Як працює відцентровий вентилятор із загнутими вперед лопатями?
Назва «відцентровий вентилятор» походить від напрямку потоку та того, як повітря входить у крильчатку в осьовому напрямку, а потім виштовхується назовні від зовнішнього кола вентилятора. Різниця в напрямку потоку між відцентровим вентилятором із загнутими вперед і назад лопатями полягає в напрямку, в якому повітря виходить з кола крильчатки. З крильчаткою із загнутими назад лопатками повітря виходить у радіальному напрямку, тоді як з крильчаткою із загнутими вперед лопатями повітря виходить тангенціально від кола вентилятора.
Відцентровий вентилятор із загнутими вперед лопатями характеризується циліндричною формою та безліччю маленьких лопатей по колу робочого колеса. У наведеному нижче прикладі вентилятор обертається за годинниковою стрілкою.
На відміну від крильчатки із загнутим назад крильчаткою, крильчатка із загнутим вперед крильчаткою потребує корпусу, який перетворює повітря з високою швидкістю, що виходить з кінчиків лопатей крильчатки, на статичну силу з меншою швидкістю. Форма корпусу також спрямовує потік повітря до вихідного отвору. Цей тип корпусу вентилятора зазвичай відомий як спіральний; однак його також можна називати спіральним корпусом або корпусом сірокко. Встановлюючи крильчатку із загнутим вперед крильчаткою в спіральний корпус, ми зазвичай називаємо це повітродувкою з загнутим вперед крильчаткою.
Існує два типи повітродувок, які використовують загнуте вперед моторизоване крильчатку, як показано нижче…
Одноступінчастий вентилятор ліворуч втягує повітря з одного боку корпусу через круглий вхідний отвір і направляє його до квадратного вихідного отвору (тут видно з монтажним фланцем). Двоступінчастий вентилятор має ширший спіральний корпус, що втягує повітря з обох боків спіралі, подаючи його до ширшого квадратного вихідного отвору.
Як і у відцентровому вентиляторі із загнутими назад лопатями, всмоктувальна сторона лопаті робочого колеса втягує повітря з центру вентилятора, що призводить до зміни напрямку повітряного потоку між впускним та випускним отворами на 90°.
Характеристика вентилятора
Оптимальна робоча область для відцентрового вентилятора з загнутими вперед лопатями — це коли він працює за вищого тиску. Відцентровий вентилятор з загнутими вперед лопатями найкраще працює, коли потрібен високий тиск за менших об'ємних потоків. Графік нижче ілюструє оптимальну робочу область…
Об'ємний потік відкладається вздовж осі X, а тиск у системі – на осі Y. Коли в системі немає тиску (вентилятор вільно дме), відцентровий вентилятор з лопатевими лопатями вперед створюватиме найбільший об'ємний потік. Оскільки опір потоку прикладається до всмоктувальної або випускної сторони вентилятора, об'ємний потік зменшується.
Слід бути обережним, вибираючи повітродувку з прямолоконними лопатями для роботи при низькому тиску та найбільшому об'ємному потоці. У цій точці робоче колесо працює в аеродинамічному стрибку так само, як осьовий вентилятор, що працює в сідловій точці своєї кривої. У цій точці шум і споживання енергії будуть піковими через турбулентність.
Пікова ефективність досягається в точці, яка називається вигином кривої характеристики. У цій точці співвідношення вихідної потужності вентилятора (Об'ємний потік (м3/с) x Статичний тиск, що розвивається (Па)) та споживаної електричної потужності (Вт) є найбільшим, а звуковий тиск, що створюється вентилятором, буде найтихішим. Вище та нижче оптимального діапазону роботи потік через вентилятор стає шумнішим, а ефективність вентиляторної системи знижується.
Перевага використання крильчатки з одним входом та загнутими вперед лопатями двигуна полягає в тому, що вона має круту характеристику вентилятора. Це особливо корисно в системах, які потребують постійного рівня фільтрації. Коли повітря проходить через фільтр частинок, він затримує пил та пилок, що містяться в повітрі, і чим тонший ступінь фільтрації, тим менші частинки затримує фільтр. З часом фільтр все більше засмічується брудом та сміттям, що призводить до того, що для подачі того ж об'єму повітря потрібен більший тиск. Використання крильчатки з крутою характеристикою в цьому випадку означає, що зі збільшенням засмічення фільтра об'ємний потік залишається постійним, тоді як тиск на фільтрі зростає.
Перевага використання подвійного впускного крильчатки з загнутими вперед лопатями полягає в тому, що відносно невеликий повітродувка може забезпечувати великий об'ємний потік. Недоліком використання подвійного впускного повітродувки є те, що вона розвиває нижчий тиск, а це означає, що вона може працювати лише з системами нижчого тиску.
Варіанти монтажу
Як згадувалося раніше, загнуте вперед моторизоване крильчатка створює високошвидкісне повітря на кінчиках лопатей, яке потрібно спрямовувати та уповільнювати, щоб перетворити динамічний тиск у статичний. Для полегшення цього ми створюємо спіраль навколо крильчатки. Форма створюється співвідношенням відстаней від центру крильчатки до вихідного отвору вентилятора. Як і у випадку з вентилятором із загнутими назад лопатками, також рекомендується мати невелике перекриття між вхідним кільцем та гирлом крильчатки. Обидва монтажні міркування показані на схемі нижче…
Діаметр вхідного кільця повинен допускати лише невеликий зазор між робочим колесом і кільцем, щоб уникнути рециркуляції повітря.
Міркування щодо монтажу - Зазори
Важливо забезпечити достатній зазор на всмоктувальній стороні та збоку вентилятора…
Недостатній зазор на стороні всмоктування вентилятора збільшить швидкість впускного отвору, що призведе до турбулентності. Ця турбулентність посилюється, коли повітря проходить через крильчатку, що знижує ефективність передачі енергії від лопаті вентилятора до повітря, спричиняє створення більшого шуму та знижує ефективність вентилятора.
Загальні рекомендації щодо умов впуску та випуску:
Вхідний отвір
- Відсутність перешкод або змін напрямку потоку в межах 1/3 діаметра вентилятора від вхідного отвору вентилятора
Підсумок – Чому варто обрати відцентровий вентилятор із загнутими вперед лопатями?
Коли необхідна робоча точка потрапляє в область вищого тиску в системі порівняно з нижчим об'ємним потоком на характеристиці вентилятора, слід розглянути можливість використання відцентрового вентилятора з одним входом та загнутими вперед лопатями. Якщо вимогою для застосування є великий об'ємний потік в обмеженому просторі, слід розглянути відцентровий вентилятор з двома входами та загнутими вперед лопатями.
Вентилятор слід вибирати в межах його оптимального діапазону, який знаходиться на так званому коліні його характеристичної кривої. Точка пікової ефективності знаходиться ближче до межі вищого тиску на характеристичній кривій вентилятора, де він також працює найтихіше. Слід уникати роботи поза оптимальним діапазоном (на крайніх точках високого об'ємного потоку), оскільки турбулентність та аеродинамічна ефективність лопаті робочого колеса в цих точках створюватимуть шум, а робоче колесо також працюватиме в аеродинамічному стані. За низького тиску та високого об'ємного потоку слід враховувати робочу температуру двигуна під навантаженням, оскільки існує ймовірність перегріву двигуна.
Потік повітря на вхідному боці крильчатки повинен бути максимально гладким і ламінарним. Для максимальної ефективності на вході вентилятора слід залишати зазор щонайменше 1/3 діаметра крильчатки. Використання вхідного кільця (вхідного сопла), що перекриває вхід крильчатки, допоможе усунути перешкоди потоку перед тим, як повітря потрапить через вентилятор, зменшити шум, спричинений турбулентністю, мінімізувати споживання енергії в робочій точці та максимізувати ефективність.
Крута робоча характеристика, здатність створювати вищий тиск повітродувок з одним входом та висока пропускна здатність повітродувок з подвійним входом означають, що вентилятор з загнутими вперед лопатями є корисним варіантом для широкого спектру установок.
Час публікації: 16 серпня 2023 р.