Вентиляторы – это устройства, предназначенные для перемещения воздуха или других газов под давлением, не превышающим 0,15×10 5 Па.
Как и насосы, они используются во многих отраслях промышленности, особенно в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
В автомобильных, дорожных и сельскохозяйственных транспортных средствах, например, используются вентиляторы для систем охлаждения двигателя, вентиляторы для систем отопления и кондиционирования воздуха в пассажирском салоне. Воздушные транспортные средства, суда на воздушной подушке и аналогичные транспортные средства используют вентиляторы в качестве силовых установок.
Каковы различия между разными типами вентиляторов?
Существует несколько типов вентиляционного оборудования, которые выполняют одну и ту же функцию, но используют различные конструкции и принципы работы. Неподготовленному человеку не всегда понятно, в чем разница между центробежным и осевым вентилятором или радиальным и центробежным вентилятором. Путаница может привести к покупке неподходящего оборудования, поэтому важно заранее изучить этот вопрос.
В чем разница между осевым и центробежным вентилятором?
Рассмотрим разницу между осевым и центробежным вентилятором. Конструкция этого типа оборудования проста и знакома каждому. Любой бытовой вентилятор или компьютерный кулер – хороший пример такого типа конструкции. Название "осевой" означает, что создаваемый устройством воздушный поток движется вдоль оси вращения крыльчатки. (Конструкция очень проста – рабочее колесо представляет собой шпиндель).
Конструкция очень проста – рабочее колесо с лопастями установлено на вращающемся валу. Лопасти имеют специфическую форму, задний конец которых направлен немного вперед. При вращении лопастей они захватывают воздух с передних краев, а воздух из задней части передается в переднюю.
Мнение эксперта
Интернет-магазин вентиляции Runicom
Осевые конструкции имеют высокую производительность, но давление потока у большинства из них очень низкое. Используются как бытовые установки, в промышленности их применяют для быстрого обдува горячих деталей, для быстрого удаления вредных газов из технологических камер.
Центробежный вентилятор … имеет несколько более сложную конструкцию. Он состоит из рабочего колеса, оснащенного лопастями, и спирального корпуса. Эти два компонента работают в тесном взаимодействии и не могут быть полезны по отдельности.
Вращение ротора заставляет лопасти захватывать воздух и выталкивать его в стороны. Рассеиванию воздушных потоков препятствует корпус, который уплотняет и объединяет их в один общий поток, выходящий через выпускное отверстие. Созданный вакуум пополняется снаружи через впускное отверстие, расположенное перпендикулярно оси вращения. Следовательно, входной поток направлен вдоль оси вращения, а выходной поток – в перпендикулярном направлении.
Центробежные вентиляторы способны создавать достаточно высокое давление. Некоторые устройства могут конкурировать в этом отношении с компрессорами. Благодаря этой характеристике радиальные вентиляторы широко используются в системах вентиляции или технологических установках, где требуется преодоление сопротивления воздуховодов или создание воздушных потоков с определенными параметрами.
Классификация радиальных вентиляторов по уровню давления
Радиальный вентилятор может создавать три уровня давления: низкое, среднее и высокое. Низкое давление принимается равным до 1 кПа, среднее – от 1 кПа до 3 кПа и высокое – свыше 3 кПа. Однако давление выше 12 кПа считается слишком высоким даже для промышленных вытяжных вентиляторов и создается специальным оборудованием.
Не всегда требуется максимальный уровень создаваемого давления, поэтому центробежные вентиляторы с низким уровнем создаваемого давления постоянно востребованы.
Необходимый уровень давления влияет на конструкцию центробежного вентилятора. Это выражается в размерах центробежного вентилятора, форме лопастей рабочего колеса, количестве лопастей, скорости вращения и многих других параметрах.
Поскольку центробежные вентиляторы используются в различных областях, требуется специальное защищенное исполнение. Уровень защиты от внешних факторов требует дополнительных устройств или специальной конструкции.
Существуют центробежные вентиляторы, которые не только перемещают воздух с твердыми частицами (пыль, стружка и т.д.), но и содержат опасные (агрессивные) вещества. Эти центробежные вентиляторы имеют специальную конструкцию рабочего колеса и изготавливаются из инертных материалов или материалов со специальным защитным покрытием.
Особо следует отметить использование центробежных вентиляторов в легковоспламеняющихся или взрывоопасных средах. Для таких применений используются центробежные вентиляторы из алюминиевых сплавов с безыскровыми электродвигателями. Однако применение в каждом отдельном случае должно быть согласовано с соответствующими органами.
Степень электрозащиты, герметичность или другие показатели относят центробежный вентилятор к определенной классификационной группе. Использование конкретного центробежного вентилятора, а также проведение ремонтных и профилактических работ без учета этих характеристик строго запрещено.
Классификация центробежных вентиляторов в зависимости от подключения привода
Центробежные вентиляторы могут иметь несколько вариантов соединения привода с рабочим колесом. Это могут быть
- ротор расположен непосредственно на валу электродвигателя, при этом вся конструкция помещена в единый корпус,
- вал ротора соединен непосредственно (по одной оси) с валом электродвигателя,
- ременная передача от электродвигателя к ротору с переменной скоростью (соотношение зависит от разницы в диаметрах шкивов передачи).
Каждый из этих способов подключения привода в центробежном вентиляторе имеет свои преимущества и недостатки:
- Двигатель в том же корпусе обеспечивает дополнительное охлаждение вентилятора, но это ограничено размерами корпуса,
- Прямое соединение валов требует высокой точности позиционирования двигателя относительно оси ротора, но позволяет использовать стандартные двигатели без ограничения габаритов,
- ременная передача не требует строгого позиционирования и позволяет использовать двигатели различных размеров, но характеризуется высокими требованиями к обслуживанию и ремонту, а также изготовлению специальных креплений двигателя.
Приведенная классификация не учитывает некоторые отличия центробежных вентиляторов, которые незначительно влияют на их производительность. Создание отдельных классификационных групп по таким признакам может привести к сложному делению, пересекающемуся с другим делением оборудования. Поэтому при рассмотрении отдельных центробежных вентиляторов следует обращать внимание на все параметры и характеристики, характерные именно для представленной модели.
Осевые вентиляторы
Данный тип вентиляторов иногда называют осевые вентиляторыосевыми вентиляторами, поскольку они перемещают поток вдоль оси рабочего колеса. Другое распространенное название осевых вентиляторов, которое используется уже долгое время, – это пропеллеры ..
Осевой вентилятор представляет собой рабочее колесо, помещенное в цилиндрический кожух (рубашку), который вращает воздух, поступающий через входное отверстие, при осевом перемещении лопастей между собой. На рисунке 3 показан простейший осевой вентилятор, состоящий из двух основных частей – осевого рабочего колеса 1, расположенного на одном валу с двигателем, и цилиндрического корпуса (кожуха) 2.
Колесо осевого вентилятора состоит из ступицы, на которой закреплены лопатки или в которую они вмонтированы. Число лопастей на колесе обычно варьируется от 2 до 32. Лопасти имеют симметричную или специальную асимметричную форму, которая раздувается и закручивается по мере приближения к ступице. Осевые вентиляторы с лопатками симметричного профиля называются реверсивнымиа те, у которых лопасти имеют асимметричный профиль необратимыми..
Колеса осевых вентиляторов свариваются из листовой стали или отливаются; они также могут быть штампованными. В последние годы широко используются вентиляторы из пластмассы.
Корпус осевого вентилятора цилиндрический и его роль более ограничена, чем в случае центробежных вентиляторов, так как поток воздуха (газа) происходит вдоль оси вентилятора и корпус практически не влияет на его движение.
Диаметр корпуса не должен превышать 1,5 % Вентилятор оснащается лопастями достаточной длины, так как большие зазоры между вентилятором и корпусом резко снижают аэродинамические свойства осевого вентилятора.
При отсутствии всасывающего канала на входе устанавливается коллектор, чтобы обеспечить хорошее заполнение входного сечения вентилятора, устанавливается обтекатель.
Для снижения скорости потока (преобразования кинетической энергии в потенциальную энергию давления) на выходе вентилятора иногда устанавливают диффузор.
Сравнительные характеристики центробежных и осевых вентиляторов
Центробежные вентиляторы, по сравнению с осевыми, могут создавать более высокое давление на выходе, что делает их хорошо подходящими для подачи воздуха под высоким давлением. По этой причине они часто используются в вентиляционных системах со сложной сетью разветвленных воздуховодов, в пневматических системах перемещения материалов, в котельных в качестве вытяжных устройств и в системах кондиционирования воздуха.
Осевые вентиляторы не способны создавать высокое давление, как центробежные вентиляторы, но имеют более высокую производительность. ЭФФЕКТИВНОСТЬОни могут работать в обратном направлении, проще в производстве (и, следовательно, дешевле), легче в балансировке, установке и обслуживании, а также имеют меньшие размеры и вес. По этой причине осевые вентиляторы чаще всего используются для вентиляции помещений, шахт, туннелей и т.д. – где не требуется относительно высокое давление воздушного (газового) потока.
Работа вентилятора сопровождается шумом, интенсивность которого зависит от типа вентилятора, режима его работы, качества конструкции и монтажа. Шум можно уменьшить установкой вентилятора на одном валу с двигателем, применением специальных виброгасителей на раме, балансировкой рабочего колеса, тщательной отделкой поверхностей лопастей рабочего колеса и мягким соединением воздуховодов.
Общие области применения центробежных вентиляторов
Благодаря прочности и долговечности своей конструкции центробежные вентиляторы могут хорошо работать во многих областях применения, которые работают в жестких и загрязненных средах с частицами, горячим воздухом и газами. Поскольку они обычно используются с воздуховодами или трубами, они хорошо работают в следующих системах системы кондиционирования воздуха или системах осушения, даже на уровне небольших систем. Центробежные вентиляторы часто используются в электронике и небольших устройствах, таких как ноутбуки, благодаря тому, что воздух выбрасывается под углом 90 градусов по отношению к воздухозаборнику, что обеспечивает большую направленность.
Помехи и шум, создаваемые вентиляторами
Помехи должны быть учтены на ранней стадии проектирования. Все вентиляторы могут создавать электромагнитные помехи (ЭМП) как от самого вентилятора (излучаемые ЭМП), так и от питающих линий (кондуктивные ЭМП). Помехи также могут возникать из-за неконтролируемых магнитных полей (UMF) от магнитов двигателя или обмоток статора. В зависимости от области применения, раннее внимание к этим факторам на этапе планирования может сэкономить время и деньги. Вентиляторы, работающие от постоянного тока, обычно создают меньше электромагнитных помех, чем вентиляторы, работающие от переменного тока.
Осевые вентиляторы обычно производят меньше шума, чем центробежные. Слышимый шум также будет производиться любым работающим вентилятором и может быть учтен при проектировании в зависимости от конечного применения. Шум зависит от области применения, расположения в системе, плотности компонентов, количества перемещаемого воздуха, размера вентилятора, типа используемых подшипников и т.д. Подшипники в вентиляторе не только влияют на акустику, но и могут изменить срок службы и возможные области применения. Слышимый шум часто можно уменьшить за счет лучшего размещения вентилятора, механической изоляции или использования решеток на входе воздуха или диффузоров на выходе. В целом, чем выше ПЭП или количество перемещаемого воздуха, тем выше шум. Однако больший вентилятор, перемещающий тот же объем FTE, что и меньший вентилятор, обычно работает тише. Опять же, осевые вентиляторы обычно работают тише, чем центробежные.