Ventilator centrifugal: specificul dispozitivului și principiul de funcționare al dispozitivului

Odată cu dezvoltarea sectorului industrial, un număr mare de procese tehnologice au necesitat alimentarea forțată cu aer.Nici sectorul gospodăresc nu a fost lăsat deoparte. Unele tipuri de comunicații necesită o alimentare regulată cu aer proaspăt.

O soluție elegantă la această problemă a fost un ventilator centrifugal, care este capabil să pompeze în mod autonom cantitatea necesară de masă de aer. Dar cum este proiectat și cum funcționează? Aceste întrebări le vom examina în detaliu în articolul nostru.

Să luăm în considerare caracteristicile de design ale dispozitivului, capacitățile sale, domeniul de aplicare și cei mai buni producători ale căror produse sunt prezentate pe piață. De asemenea, vom oferi recomandări cu privire la alegerea modelului de ventilator potrivit.

Esența de a pompa și rarefia aerul cu un ventilator

Un ventilator este o structură mecanică care este capabilă să proceseze fluxul unui amestec gaz-aer prin creșterea energiei sale specifice pentru mișcarea ulterioară.

Această arhitectură a unității face posibilă crearea efectului de injectare sau rarefacție a gazului de lucru în spațiu prin creșterea sau scăderea presiunii, respectiv (mecanism de conversie a energiei).

Presiunea gazului este înțeleasă ca un proces nesfârșit de mișcare haotică a moleculelor de gaz, care, lovind pereții unui spațiu închis, creează presiune asupra lor.

Prin urmare, cu cât viteza acestor molecule este mai mare, cu atât mai multe impacturi și presiunea este mai mare. Presiunea gazului este una dintre principalele caracteristici ale gazului.

Pe de altă parte, orice gaz are încă doi parametri: volum și temperatură. Volumul este cantitatea de spațiu umplută de un gaz. Temperatura gazului este o caracteristică termodinamică care leagă viteza moleculelor și presiunea pe care acestea o generează.

Acești „trei piloni” se bazează pe teoria cinetică moleculară, care stă la baza descrierii tuturor proceselor asociate cu procesarea gazelor și a amestecurilor de gaze.

Procesul de injectare este o concentrare forțată de molecule într-un spațiu restrâns dincolo de o anumită normă. De exemplu, presiunea atmosferică general acceptată la suprafața pământului este de aproximativ 100 kPa (10⁵ kilo Pascali) sau 760 mm Hg. Artă. (milimetri de mercur).

Pe măsură ce altitudinea deasupra suprafeței Pământului crește, presiunea scade și aerul devine rarefiat.

Presiunea atmosferică este greutatea unei coloane de aer în raport cu suprafața pe care se află. Nu masa, ci greutatea P=mg. Măsurată cu un barometru, alte tipuri de presiune sunt determinate de un manometru

Rarefacția este procesul invers de pompare, în timpul căruia moleculele părăsesc un sistem închis. Volumul rămâne același, dar numărul de molecule scade semnificativ, prin urmare, presiunea scade.

Efectul de pompare este necesar pentru a forța mișcarea aerului. Este posibil să se deplaseze aerul prin efectul de rarefacție: pentru a restabili echilibrul presiunii în întregul sistem, moleculele se deplasează dintr-o zonă mai concentrată de molecule într-una mai puțin concentrată.

Așa se mișcă moleculele de gaz.

Pentru a determina viteza fluxului de aer în exteriorul sau în interiorul unei clădiri, este adesea folosit un instrument special - un anemometru. Un dispozitiv indispensabil pentru proiectarea sistemelor de ventilație

Există o varietate de configurații ale sistemelor de ventilație, dar acestea pot fi împărțite în mai multe clase în funcție de anumiți parametri:

1. Prin programare. Există fani cu scop general și special. Ventilatoarele sunt folosite pentru mișcarea normală a gazului. Ventilatoarele speciale sunt utilizate pentru transportul pneumatic, transportul amestecurilor de gaze agresive și explozive.
2. Prin viteza. Există roți cu lame cu viteze specifice de rotație mici, medii și mari.
3. După intervalul de presiune. Există sisteme cunoscute pentru generarea de presiune joasă (până la 1 kPa), medie (1–3 kPa), înaltă (mai mult de 3 kPa).

Unele procese industriale și casnice care utilizează suflante au loc în condiții de mediu extreme, astfel încât cerințele corespunzătoare sunt prezentate pentru echipament.

Astfel, putem vorbi despre unități rezistente la praf, la umiditate, la căldură, la coroziune, la scântei și la dispozitive de îndepărtare a fumului și ventilatoare convenționale.

Informațiile despre tipurile de ventilatoare sunt discutate în detaliu într-un altul articolul nostru.

Design ventilator centrifugal

Sistemul de proiectare centrifugal este un mecanism de pompare cu o arhitectură radială care este capabil să genereze presiune de orice domeniu.

Proiectat pentru transportul gazelor mono și poliatomice, inclusiv compușii „agresivi” chimic.

Designul este „îmbrăcat” cu o carcasă din metal/plastic, care se numește carcasă de protecție. Carcasa protejează camera interioară de praf, umiditate și alte substanțe care pot afecta negativ funcționarea unității.

Un produs de ventilație de înaltă calitate are întotdeauna o anumită clasă de protecție. Gradul de protecție a carcasei (Ingress Protection) este un standard internațional unificat de calitate a produsului care determină nivelul de protecție a echipamentului împotriva influențelor mediului.

Ventilatorul de tip radial dezvoltă o presiune semnificativ mai mare decât versiunea axială. Acest lucru se datorează comunicării unei părți a aerului care intră în tambur cu energia generată în timpul tranziției de la intrare la ieșire a sistemului.

Mecanismul este acţionat de un motor electric sau de un motor cu ardere internă (tipic ventilatoarelor industriale). Cea mai comună metodă este un motor electric care rotește un arbore cu un rotor.

Există mai multe opțiuni cunoscute pentru transmiterea mișcării de rotație de la motor la rotor:

• cuplaj elastic;
• transmisie cu curele trapezoidale;
• transmisie variabilă continuu (ambreiaj hidraulic sau inductiv).

Având în vedere existența unui număr mare de companii producătoare care creează sisteme unice cu o mare varietate de parametri dinamici, consumatorii au la dispoziție o gamă destul de extinsă de ventilatoare.

Carcasa are două canale principale: intrare și ieșire. Amestecul de gaz intră în primul canal, se deplasează în cameră, este procesat acolo și apoi iese în celălalt

Ca urmare a muncii intense a dezvoltatorilor, avem o gamă largă de aplicații pentru astfel de mașini, inclusiv:

• sisteme de ventilație și încălzire în clădiri private și cu mai multe etaje;
• alimentarea si purificarea aerului pentru cladiri nerezidentiale;
• sisteme de filtrare în agricultură;
• implementarea proceselor tehnologice în industria uşoară şi grea de diverse direcţii.

Există, de asemenea, opțiuni pentru utilizarea suflantelor în sistemele de stingere a incendiilor și înlocuirea ultra-rapidă a aerului în spații închise.

Astfel de ventilatoare funcționează cu amestecuri de gaze la temperatură înaltă, ceea ce obligă producătorii să includă în documentația tehnică informații despre conformitatea echipamentelor lor cu standardele internaționale.

Designul dovedit și simplu al mecanismului centrifugal are o serie de avantaje clare:

• fiabilitate ridicată și performanță de neegalat;
• ușurința și accesibilitatea întreținerii echipamentelor;
• siguranța integrării și funcționării unităților;
• costuri minime pentru resursele energetice și reparații în caz de defecțiune.

În plus, suflantele au un prag de zgomot destul de scăzut, ceea ce le permite să fie folosite în condiții casnice.Ventilatoarele centrifugale au, de asemenea, o durată de viață excepțional de lungă datorită absenței contactului direct al părților de lucru ale mecanismului din camera de lucru.

Caracteristicile ciclului de funcționare a dispozitivului

Să ne uităm la principiul general de funcționare al unei suflante centrifuge cu design radial. Rețineți că experții disting între două modele principale de ventilatoare: cu o plasare axială și radială a orificiului de admisie în care este aspirat fluxul de aer.

Acest lucru afectează în primul rând opțiunea de instalare a ventilatorului în sistem și nu are practic niciun efect asupra performanței generale.

Un ventilator radial poate funcționa atât cu aer obișnuit, pe care îl ia din spațiu, cât și cu flux de aer care trece prin conducta de aer (efectul echilibrării zonelor cu diferite presiuni)

Admisia axială este tipică pentru suflantele cu deplasare pozitivă de uz general. Amplasarea radială a admisiei debitului este tipică pentru suflantele principale.

În timpul primei etape a ciclului de funcționare a ventilatorului, fluxul de aer se deplasează pe suprafața unui rotor care se rotește rapid. Paletele rotorului împart aerul în volume mici care se deplasează în interiorul camerei de lucru.

Aici se acumulează masa de aer, adică masa de aer este direct comprimată într-un volum mic.

Designul corpului unității în sine are propriile sale caracteristici.

Sunt cunoscute cele mai comune două forme de carenă:

• rotunjite;
• spirală.

Forma rotunjită a carcasei este tipică pentru ventilatoarele care mișcă o cantitate imensă de aer într-un timp scurt de proces. Și forma spirală este inerentă ventilatoarelor, care comprimă suplimentar volumul de aer și generează presiune medie și înaltă.

În a doua etapă, aerul este pompat în camera de lucru. După cum se știe, la un volum constant, cu o creștere a masei totale a moleculelor de gaz, numărul de ciocniri de molecule crește și, prin urmare, viteza lor crește. În consecință, crește și presiunea gazului.

Forma și numărul lamelor sunt de mare importanță. Fără excepție, toate opțiunile de rotor sunt testate în tuneluri de vânt pentru a determina condiții optime de funcționare

În etapa finală, gazul comprimat este îndepărtat din camera de lucru la ieșire. Apoi aerul trece în conducta centrală de aer și se deplasează în direcția indicată.

Procesul de rarefiere are loc exact invers. Aerul este preluat dintr-o conductă de aer sau dintr-un spațiu restrâns unde trebuie creată o zonă rarefiată și evacuată în mediu sau alt spațiu restrâns.

Specificații ventilatorului centrifugal

Sistemele de compresoare se caracterizează printr-o serie de diferențe structurale și dinamice care trebuie luate în considerare la selectarea și implementarea lor în sistemul de ventilație.

Specificațiile includ:

• designul suflantei în sine;
• tipul motorului;
• Bloc de control;
• plasarea rotorului și transmiterea mișcării de rotație de la motor;
• unghiul de amplasare al conductelor de intrare și de evacuare;
• materialul din care sunt fabricate piesele produsului, dimensiunile și greutatea acestuia.

De asemenea, experții acordă atenție conformității produselor cu standardele internaționale: standarde ISO/IEC și GOST, marcaje IP, directive ATEX etc.

Caracteristicile dinamice includ parametrii tehnici ai performanței suflantei: presiunea generată și coeficientul de cădere de presiune, turația și temperatura maximă pe tur, turația arborelui și nivelul presiunii sonore, eficiența și puterea motorului

Presiunea de refulare este valoarea maximă pe care ventilatorul este capabil să o creeze în timpul funcționării în modul nominal.

P_v = P_sv +P_dv,

Unde: P_v - presiunea totala, P_sv - presiune statica, P_dv - presiune dinamică.

Coeficient diferențial - diferența dintre presiunea de intrare și presiunea generată (bar).

Debitul volumetric de aer este cantitatea de amestec de gaze care se deplasează pe unitatea de timp (productivitate). De obicei calculată în m³/h pentru producatorii interni, litru/min pentru cei straini.

Frecvența de rotație este numărul de rotații complete ale rotorului pe unitatea de timp. Calculat în buc/s sau Hz. Trebuie reținut că nivelul de încărcare al ventilatorului de aer nu trebuie să depășească 75% din maxim.

Lucrând mult timp în modul de suprasarcină cu o viteză mare de rotație, ventilatorul se supraîncălzește și poate eșua rapid. Dar acest proces poate fi controlat gestionându-l la propria discreție. Pentru ce este folosit? regulator de viteză ventilator

Presiunea sonoră este nivelul de zgomot de la piesele rotative și frecarea aerului dintre metal. Măsurat la o distanță de 3 metri de sursă atunci când funcționează la sarcină maximă. Zgomotul trebuie luat în considerare atunci când alegeți un ventilator care funcționează constant.

Majoritatea echipamentelor sunt echipate cu absorbante de zgomot și de fond. Standarde de zgomot: nu mai mult de 50 dBa pentru spațiile casnice și nu mai mult de 75 dBa pentru spațiile industriale

Unul dintre dispozitivele cu un nivel de zgomot mic este ventilator fără pale.

Eficiența ventilatorului este produsul următorilor trei coeficienți:

• pierderi în fluxul de aer;
• scurgeri prin goluri din structură;
• randamentul mecanic al produsului.

Pentru ventilatoarele centrifugale, eficiența totală este în intervalul de la 0,7 la 0,85, pentru ventilatoarele axiale (canal) - nu mai mult de 0,95. Atunci când alegeți un ventilator radial, este necesar să țineți cont de factorul de siguranță al motorului electric de 1,2. Adică, selectați puterea motorului electric cu 20% mai mult decât este necesar.

Puterea motorului ventilatorului este determinată de formula:

N = (Q*P)/(102*3600*eficiență),

Unde: Q — productivitate (debitul de aer în volum), P — presiunea generată.

Alegerea ventilatorului în funcție de cerințe

Procesul de selectare a echipamentului de ventilație pentru o instalație industrială (atelier, hangar) este un proces destul de interesant și complicat, care trebuie făcut de un specialist. Caracteristici de ventilație a spațiilor industriale în detaliu revizuit aici.

Există deja soluții gata făcute pentru apartamente obișnuite și case private. În cazul general (pentru un apartament cu 2-3 camere) avem următoarea arhitectură a sistemului de ventilație:

• ventilatoarele sunt instalate în camere de zi, al căror număr depinde de dimensiunea spațiilor și de numărul de rezidenți;
• difuzoarele de evacuare sunt integrate în bucătărie și baie plus sunt așezate conducte de aer la unitatea de tratare a aerului.

Un ventilator centrifugal include o unitate de control, un sistem de filtrare pentru purificarea aerului, un motor electric și ventilatorul radial în sine.

Pentru sistemul de ventilație de mai sus sunt potrivite ventilatoare montate pe perete din seria CF produse de Vents cu o capacitate de până la 120 m3.³/ora

Piața actuală a echipamentelor de ventilație este reprezentată de o gamă largă de companii de fabricație străină: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.

Produsele de la aceste companii vor fi o soluție excelentă pentru problemele de ventilație de orice amploare.

Mărcile interne Vents, Elkom, Domovent și Veza nu sunt inferioare lor în calitatea producției și fiabilitatea echipamentelor. Dacă aveți îndoieli cu privire la acuratețea calculelor efectuate sau la alegerea unui model anume, vă recomandăm să contactați serviciul de asistență al oricăreia dintre companii.

Dacă sunteți proprietarul unei clădiri private cu 1-2 etaje, clădire industrială sau comercială dintr-o zonă similară (restaurant, depozit, cantină, cafenea, birou), atunci când alegeți echipament, trebuie să țineți cont de volumul spațiilor, de rata de schimb a aerului, lungimea și secțiunea transversală a conductelor principale.

Sarcinile de ventilație și eliminarea fumului pot fi gestionate cu ușurință de suflante multi-zone sau ventilatoare de acoperiș din seria KROM de la compania Veza, fanii din seria VN de la compania Vents și altele.

Asigurați-vă că acordați atenție funcționalității suplimentare a ventilatoarelor centrifuge și posibilității de integrare într-o varietate de sisteme de aer condiționat.

Astfel, suflantele radiale pot fi echipate cu componente auxiliare:

• temporizatoare reglabile și întrerupătoare de intervale, senzori foto și detectoare de umiditate;
• regulatoare de viteză și indicatoare de stare;
• senzori pentru suprasarcina motorului electric și lipsa alimentării cu energie electrică;
• amortizoare de vibrații cu arc sau izolatoare de vibrații din cauciuc.

Daca ventilatorul este amplasat in interiorul unui apartament sau casa, acesta poate fi acoperit cu un panou decorativ frontal detasabil din aluminiu sau plastic, tinand cont de interiorul incaperii.

Pentru mulți utilizatori, un criteriu important în alegerea unui ventilator este nivelul de zgomot. Cauți un ventilator liniștit pentru baia ta? Vă recomandăm să vă familiarizați cu ratingul ventilatoare tăcute.

Concluzii și video util pe această temă

În următorul videoclip, specialiștii Elcom vorbesc clar despre ventilatoarele centrifugale:

Mai jos este un exemplu excelent de instalare a unui ventilator de uz casnic într-o baie:

O altă opțiune pentru instalarea unui ventilator de uz casnic cu putere redusă într-un apartament:

Ventilatorul centrifugal clasic este rezultatul multor ani de experiență în proiectarea și producția de echipamente de ventilație. Aceasta nu este doar o soluție excelentă pentru industrie, ci și un instrument optim de transport aerian pentru spațiile rezidențiale și de birouri.

Te gândești să cumperi un ventilator centrifugal? Sau ai observat o discrepanță la materialul dezasamblat? Pune-ți întrebările și clarifică aspectele tehnologice în secțiunea de comentarii.

Sau poate ai instalat deja un astfel de ventilator în baie? Ești mulțumit de munca lui? Ai ales puterea corectă a dispozitivului pentru camera ta? Trimite o fotografie cu fanul tău și lasă-ți comentariile.