Осевой вентилятор

В чем отличия между радиальными и осевыми вентиляторами

Климатическое оборудование широко используется в промышленности и быту. В зависимости от целей и условий установки вентиляции выбирается агрегат. Существуют центробежные и осевые приборы. И те, и другие приводят в движение воздушные массы, но с разной направленностью, мощностью и давлением. Рассмотрим подробнее, в чем заключается разница между радиальными вентиляторами и осевыми агрегатами.

Принцип работы центробежного устройства

Конструкция радиального вентилятора состоит из колеса с вращательными лопатками, всасывающего и нагнетающего механизмов. Под действием центробежных сил от периферии воздух затягивается в центр,и выталкивается перпендикулярно входящему воздушному потоку во внешнюю среду. Такой принцип действия прибора позволяет его использовать в подземных тоннелях.

Лопасти в колесе могут располагаться параллельно или перпендикулярно относительно оси окружности. Использование первого варианта позволяет снизить шум, не теряя производительность. Второй вид позволяет сделать конструкцию более компактную, но с меньшей мощностью, что также находит свое применение.

Модели могут быть оснащены дополнительными системами, в зависимости от того для какой отрасли оно было разработано. Так, например, в приборах может стоять защита от высоких температур, и сама конструкция выполнена из жаропрочного материала, устойчивого к коррозии. Также может быть встроена защитная функция от взрыва. Данные возможности могут объединяться в одном приборе, а могут встречаться в по отдельности.

Радиальное устройство способно обслужить протяженные магистральные каналы, так как за счет создания высокого давления быстро перемещает большие объемы воздушных масс.

Механизм осевых вентиляторов

Осевой вентилятор отличается от радиального несложной конструкцией и невысокой стоимостью. Механизм состоит из сквозного цилиндрического кольца, внутри которого расположены под углом лопасти. Такое расположение внутренних деталей позволяет винту захватывать воздух, и рассеивать его в пространстве.

Несмотря на простой механизм, устройство очень эффективное. Существенные изменения режима в процессе работы вентилятора оказывают незначительное влияние на нагрузку двигателя. В радиальных устройствах такого преимущества нет. Осевой вентилятор за счет реверсивности может менять направление распространения воздушного потока при изменении рабочего положения колеса.

Отсутствие центробежной силы в приборе не позволяют создать большое давление. Если есть необходимость в усилении потока воздуха, конструкция дополняется ступенями и частотой вращения лопастей, но при этом увеличится шум в системе вентиляции.

Как сделать выбор между приборами

В большинстве случаев, выбор вентиляционного устройства диктует область его применения. Как показывает практика, радиальный вентилятор больше эксплуатируется в промышленности, осевой агрегат активно используется в установке системы вентиляции в помещениях, применяется в качестве охлаждения двигателя (мотора) в бытовой технике и транспорте.

Радиальный вентилятор в лакокрасочном цехе

Основные факторы, на которых базируется выбор модели вентилятора, следующие:

• объем вентилируемого воздуха;
• форма воздуховода и его площадь;
• длина вентиляционной системы;
• максимальный и минимальный уровень предполагаемой температуры воздуха.

Разделение применения механизмов связано с работой воздухоотвода. Отличием осевого прибора является распространение воздушного потока от оси в пространство по окружности. Радиальный вентилятор, наоборот, создает направление воздуха от периметра окружности и направляет его в центр.Можно сказать, что разница этих двух приборов в их конструкции и рециркуляции воздуха.

Учитывая область применения, может быть необходимость в воздушном потоке высокого давления. Для сложных промышленных тягодутьевых установок больше подойдут радиальные вентиляторы. Осевые устройства больше ориентированы на работу в местах для простого и быстрого проветривания.

Вентиляторы осевые промышленные

При создании приточно-вытяжной вентиляционной системы используются также канальные вентиляторы. Они могут выступать в виде самостоятельной установки внутри воздухоотвода или дополнительного звена в вентиляционном механизме.

Данный прибор компактный и легко устанавливается своими руками, отличается пониженным уровнем шумности.

Для обеспечения принудительной воздушной циркуляции подбирается определенный механизм, способный ее обеспечить. Технические параметры должны соответствовать требованиям установки вентиляции для определенных условий.

Чем отличаются осевой и радиальный вентиляторы

Вентилятор представляет собой техническое устройство, предназначенное для создания направленного потока газов или жидкостей. Такие агрегаты широко используются как в промышленности, так и в быту. Чаще всего вентиляторы встраиваются в системы вентилирования помещений, а также в системы климат — контроля.

В промышленности вентиляторы используются для обдува производственного оборудования, а также различных его блоков. Также вентиляторы являются одним из основных блоков холодильных установок, где они обеспечивают циркуляцию воздуха как внутри самой установки, так и в охлаждаемом помещении. На сегодняшний день существует большое количество различных типов и моделей вентиляторов, однако в промышленности чаще всего используются осевые и радиальные вентиляторы. Эти устройства отличаются не только конструкцией, но и рабочими параметрами и способами монтажа.

Все это необходимо учитывать при расчете и проектировании систем климатического оборудования. Поэтому в этой статье подробно рассмотрим основные отличия осевых и радиальных вентиляторов.

Конструктивные особенности

Осевые вентиляторы отличаются самой простой конструкцией, так как они состоят из электродвигателя, на роторе которого закреплены лопасти. Электродвигатель расположен в корпусе, а лопасти закрыты специальной защитной сеткой. В таких устройствах воздух перемещается вдоль оси вращения ротора.

Осевые вентиляторы не могут создавать мощный поток воздуха, поэтому для увеличения их производительности к основной конструкции добавляют дополнительные ступени. Кроме того, в осевых вентиляторах можно менять направление потока воздуха на противоположное путем изменения положения рабочего колеса и лопастей.

Радиальный или центробежный радиатор состоит из колеса, на котором расположены лопасти, а также электромотора, нагнетающего газ или жидкость в устройство. Все эти блоки размещены в корпусе, выполненном из высококачественной легированной стали.

В таком вентиляторе перемещение жидкостей или газов происходит за счет действия центробежной силы. Благодаря этому перемещаемое вещество сначала затягивается в центральную часть вентилятора, откуда затем выталкивается наружу при помощи лопастей. При этом входящий и выходящий потоки взаимноперпендикулярны.

Радиальные вентиляторы в отличие от осевых также могут быть оборудованы дополнительными защитными системами, например, защитой от взрывов, антикоррозионным покрытием корпуса и т.д.

Какой вентилятор лучше: осевой или радиальный?

Однозначного ответа на вопрос, какой вентилятор лучше — осевой или радиальный -нет. Это связано с тем, что выбор того или иного типа вентилятора в основном зависит от условий эксплуатации, требуемых величин воздушного потока, мощности и производительности устройства.

Так, радиальные вентиляторы чаще всего используются в промышленности, а осевые устанавливаются в системы кондиционирования и вентилирования помещений (магазинов, офисов, жилых домов и т.д.). Однако это вовсе не означает, что радиальные вентиляторы не могут использоваться в быту, а осевые – в промышленности. Поэтому для корректного сравнения этих двух типов выделяют ряд критериев, которые для удобства использования сведены в таблицу.

Технические характеристики	Осевой	Радиальный
Управление воздушным потоком	Есть	Нет
Температура воздуха	до + 40 … +50 0С	до + 80 0С
Уровень загрязненности воздуха	Низкий	Могут работать в высокозапыленной среде
Габаритные размеры	Небольшое компактное устройство	Достаточно большие габаритные размеры
Наличие защиты от действия агрессивных сред	Нет	Защита от взрыва, пыли и коррозии
Уровень энергопотребления	Низкий	Низкий
Тип монтажа	Встраиваемый	Канальный, выносной
Применение	Вентиляционные системы с низким давлением и расходом воздуха; холодильные установки малой и средней мощности.	Вентиляционные системы с высоким давлением и расходом воздуха; различные промышленные установки высокой мощности.

Из приведенной выше таблицы видно, что радиальные вентиляторы по сравнению с осевыми являются более универсальными, поэтому именно они чаще используются в промышленных целях. Они обладают достаточно большой мощностью при низком уровне энергопотребления, а также представлены в нескольких исполнениях (взрыво-, пылезащитном и др.).

Особого внимания среди радиальных вентиляторов заслуживают устройства канального типа, которые предназначены для работы в вентиляционных системах различного типа. Канальные вентиляторы отличаются достаточно небольшими габаритами и уровнем шума, но при этом обладают высокой производительностью.

Разновидности и области применения осевых вентиляторов

Очень сложно в наше время найти квартиру, завод или склад, где не использовались бы вентиляторы. С их помощью кухонная вытяжка удаляет лишние запахи, в сушильной камере равномерно распределяется циркуляция горячего воздуха, в бытовых приборах работает система охлаждения, в ванной поддерживается нормальный микроклимат. Чаще всех в быту и промышленности встречается осевой вентилятор.

Особенности строения и принцип работы

Чтобы разобраться в обозначениях на коробке, нужно рассмотреть строение прибора. Осевой (аксиальный) вентилятор состоит из следующих элементов:

• крыльчатки (винта и лопастей);
• оси, на которую крепится крыльчатка;
• корпуса, чаще всего округлой формы;
• электродвигателя, приводящего в движение ось с установленной на ней крыльчаткой.

Четких параметров для размера лопастей нет. Их длина может составлять несколько десятков сантиметров, если это напольный или настенный осевой вентилятор для бытового использования, и до нескольких метров у моделей промышленного предназначения. Чаще всего в быту и промышленности используют осевые вентиляторы низкого давления.

Принцип работы вентилирующего устройства прост:

1. Прочно прикрепленный к оси двигатель передает на ось энергию вращения.
2. Обороты оси с закрепленной на ней крыльчаткой соответствуют количеству оборотов, произведенных двигателем.
3. Из-за того, что лопасти устройства закреплены под необходимым углом, во время работы устройства воздух перемещается вдоль оси.

Технические моменты

Для изготовления крыльчатки применяются легкие материалы. Она может быть:

• пластиковой;
• дюралевой;
• алюминиевой;
• для воздушного перегона агрессивных сред – из нержавеющей стали.

Использование облегченных материалов обусловлено тем, что для вращения лопастей не требуется мощный двигатель. Даже на промышленных воздухонагнетателях редко применяются двигатели с мощностью свыше 800 Вт.

Основные технические характеристики устройства зависят от:

• направления вращения оси (влево или вправо);
• количества лопаток-лопастей;
• формы лопастных лопаток (изогнутые или плоские);
• мощности установленного двигателя;
• размера крыльчатки в диаметре;
• формы корпуса (чаще всего, корпус имеет форму цилиндра);
• защитной методики для снижения травматизма: решетка или жалюзи.

Иногда путают центробежные и осевые вентиляторы, считая, что это одно и то же, но разница между этими усиливающими поток воздуха устройствами большая. Они отличаются по техническим характеристикам и по принципу работы.

Разновидности осевых (аксиальных) вентилирующих приборов

Различаются приспособления по разным параметрам:

• по предназначению:

1. Настенные. Установка их проводится внутри шахт вентиляции или на выходе за решеткой вентиляционного отверстия. Для увеличения охлаждения на выходе часто проводится установка диффузора, благодаря которому повышается аэродинамика осевых вентиляторов.
2. Потолочные, когда вращение крыльчатки, установленной на длинной оси под потолком, обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении.
3. Крышные. К этой разновидности относятся все аксиальные приборы, установленные на крыше, в том числе и осевые вентиляторы дымоудаления.
4. Оконные обычно устанавливаются на форточку и работают по принципу мини-кондиционера, а предусмотренная в конструкции стеновая панель облегчает монтаж изделия на оконном проеме. Аэродинамика осевых вентиляторов позволяет без лишних энергозатрат с помощью оконных механизмов наполнить комнату свежим уличным воздухом.
   
5. Напольные. К ним относится большинство бытовых приборов для охлаждения или нагрева (напольные обогреватели с компактным приборчиком для разгона теплого воздуха).
6. Бытовые. К ним можно отнести охладители системного компьютерного блока, охлаждение автомобильного двигателя, подачу горячего воздуха в фене.
7. Корпусные. Эти модели предназначены для охлаждения электроприборов или для усиления циркуляции воздуха в небольшом помещении, отличаются маленьким расходом энергии и низким уровнем шума.
8. С решеткой. Использование вентилирующего прибора с решеткой очень удобно: наличие решетки позволяет производить монтаж в любом месте, где есть подключение к электросети, при работе издает слабый шум.
9. С настенной панелью. Благодаря наличию панели, прибор для вентиляции удобен для стенового или оконного монтажа, их чаще всего используют для усиления воздушного потока.
   
10. Вытяжные. Модели этого типа активно всасывают приточный воздух, но выдувают слабее. Частично решить эту проблему помогает установка диффузора.
11. Нагнетающие. Этот тип характеризуется хорошим выдувом и слабым всасыванием приточных масс.

• по особенностям строения корпуса:

1. Корпусные. Эти модели предназначены для охлаждения электроприборов или для усиления циркуляции воздуха в небольшом помещении, отличаются маленьким расходом энергии и низким уровнем шума.
2. С решеткой. Использование вентилирующего прибора с решеткой очень удобно: наличие решетки позволяет производить монтаж в любом месте, где есть подключение к электросети, при работе издает слабый шум.
   
3. С настенной панелью. Благодаря наличию панели, прибор для вентиляции удобен для стенового или оконного монтажа, их чаще всего используют для усиления воздушного потока.

• по методу движения сред:

1. Если надо создать повышенную циркуляцию, то рекомендуется установка аксиальных вентиляторов обоих типов или возможна установка модели с реверсивным вентилированием.

• по методу эксплуатации и характеру перемещаемых сред:

1. Общего предназначения. Используются для перемещения методом подпора воздушных непыльных сред, имеющих температуру не выше 80⁰С. К ним относятся все приборы, используемые в быту.
2. Коррозионноустойчивые. Изготавливаются из нержавеющей стали и других антикоррозийных составов.
   
3. Термоустойчивые. Для их изготовления применяется нержавеющая сталь и ее аналоги, способны выдержать температуру до 200°C.
4. Взрывозащищенные. Их монтаж производится в канальном трубопроводе. С помощью взрывозащищенных вентилирующих приборов производится транспортировка взрывоопасных сред.
5. Дымоудаляющие. Осевые вентиляторы дымоудаления дополнительно снабжены термостойкими и антикоррозийными свойствами.

Преимущества аксиальных моделей

К достоинствам, обеспечившим распространение аксиальных устройств вентиляции можно отнести следующие:

1. Почти нет шума. Низкий уровень шума обеспечивается строением лопастей, которые во время вращения почти без шума прогоняют приточный воздух.
2. Удобный компактный корпус, иногда оснащенный панелью. Наличие панели облегчает монтаж на вентиляцию или оконные проемы.
3. Простота использования. Даже если модель автоматическая, ее применение несложно. Установка автоматических программ не составит труда.
4. Простота ремонта. Все запчасти для ремонта дешевые, и ремонт, благодаря простоте конструкции, несложен.
5. Прочность и дешевизна. Благодаря простоте конструкции они редко ломаются, запчасти стоят дешево, ремонт прост.
   
6. Небольшой расход энергии. Малый расход электричества обусловлен строением лопастных лопаточек.
7. Возможность автоматически или вручную влиять на скорость и направление вращения винта. Параметры вращения задаются оборотами двигателя.
8. КПД не изменяется при монтаже в любом положении.
9. Защитные параметры, предохраняющие от травматизма. Некоторые устройства снабжены защитными решетками или жалюзи. Благодаря защитным установкам, предотвращается детский травматизм.

Защитные жалюзи, помимо этого, препятствуют проникновению пыли к механизму и способствуют снижению вероятности его повреждения. Жалюзи, в зависимости от модели, имеют разную степень открывания. У одних жалюзи полностью убираются во время работы, а у других изменяется положение створок.

Осевые вентиляторные модели способны приводить в движение большие воздушные массы при экономном расходе энергии. Этот параметр в сочетании с низким уровнем шума делает возможным его установку в жилых и производственных помещениях.

Некоторые примеры применения

Без вентилирования не обойтись нигде. Вот несколько примеров, когда без вентиляции невозможна работа других приборов:

• на судах (морских и пресноводных);
• в квартире (особенно в кухне и ванной);
• в сушильных камерах различного типа.

Судовые вентилирующие приборы

На катерах и кораблях устанавливают судовые вентиляторы трех типов:

1. Вдувные. Эти судовые воздуходувы используются при необходимости нагнетания воздуха в помещении, часто оснащаются диффузором. Без судовых вдувных приборов невозможна полноценная работа котельной, подача к котлу приточного кислорода и охлаждение перегревшихся деталей.
2. Вытяжные. Такие аксиальные судовые приборы способны принудительно, методом подпора, убрать воздух из приборов. С помощью вытяжных судовых аксиальных моделей возможна быстрая очистка помещений от дыма и вредных выбросов.
3. Нагнетающие (ветрогоны). Судовые ветрогоны предназначаются для принудительной циркуляции воздушных масс без их вытяжки и замены.

Квартирная вентиляция

В квартире особенно важна полноценная вентиляция в кухне, ванной и уборной.

1. На кухне вытяжной вентилятор всегда устанавливается на вытяжку, дополнительно желателен монтаж на выходе канальной вентиляции, оба вентилятора для подпора воздуха работают почти без шума.
2. В уборной вытяжное устройство монтируется на выход канальной вентиляции и способствует удалению запахов.
3. Для ванной подбор системы вентилирования сложнее из-за высокой влажности. Там недостаточно просто установить вытяжку на канальную вентиляцию, нужна дополнительная установка конденсаторов.

Вентилирование камер для сушки

Специальные сушильные камеры используются в быту и производстве. При помощи сушильных камер можно:

• высушить одежду;
• заготовить сухофрукты;
• обеспечить снижение влажности древесины.

Сушильные камеры способны быстро провести высушивание, но для эффективности работы необходимы:

• наличие конденсаторов;
• вентилятор, равномерно распределяющий по сушильной камере методом подпора прошедший через нагрев приточный воздух.

С полноценной вентиляцией и равномерным распределением приточного прогретого воздуха сушильная камера будет работать эффективно при минимальном расходе энергии.

Короткий обзор различных вариантов осевых вентиляторов позволяет определить, какой прибор по размеру, расходу питания и техническим характеристикам лучше подобрать в зависимости от планируемого способа применения.

Вентилятор

Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии.

Вентилятор — устройство для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе и входе не более 15 кПа, при большей разнице давлений используют компрессор).

Основное применение: системы принудительной приточно-вытяжной и местной вентиляции зданий и помещений, обдув нагревательных и охлаждающих элементов в устройствах обогрева и кондиционирования воздуха, а также обдув радиаторов охлаждения различных устройств.

Вентиляторы обычно используются для перемещения воздуха — для вентиляции помещений, охлаждения оборудования, воздухоснабжения процесса горения (воздуходувки и дымососы). Мощные осевые вентиляторы могут использоваться как движители, так как отбрасываемый воздух, согласно третьему закону Ньютона, создаёт силу противодействия, действующую на ротор.

История вентиляции

Основная статья: Вентиляция

Отдельные приёмы организованной вентиляции закрытых помещений применялись ещё в древности. Вентиляция помещений до начала XIX века сводилась, как правило, к естественному проветриванию. Теорию естественного движения воздуха в каналах и трубах создал М. В. Ломоносов. В 1795 году В. X. Фрибе впервые изложил основные положения, определяющие интенсивность воздухообмена в отапливаемом помещении сквозь неплотности наружных ограждений, дверные проёмы и окна, положив этим начало учению о нейтральной зоне.

В начале XIX века получает развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого из помещения воздуха. Отечественные учёные отмечали несовершенство такого рода побуждения и связанные с ним большие расходы теплоты. Академик Э. X. Ленд указывал, что полная вентиляция может быть достигнута только механическим способом.

С появлением центробежных вентиляторов технология вентиляции помещений быстро совершенствуется. Первый успешно работавший центробежный вентилятор был предложен в 1832 году А. А. Саблуковым. В 1835 году этот вентилятор был применён для проветривания Чагирского рудника на Алтае. Саблуков предложил его и для вентиляции помещений, трюмов кораблей, для ускорения сушки, испарения и так далее. Широкое распространение вентиляции с механическим побуждением движения воздуха началось с конца XIX века.

Типы вентиляторов

В общем случае вентилятор — ротор, на котором определённым образом закреплены лопатки, которые при вращении ротора, сталкиваясь с воздухом, отбрасывают его. От положения и формы лопаток зависит направление, в котором отбрасывается воздух. Существует несколько основных видов по типу конструкции вентиляторов, используемых для перемещения воздуха:

• осевые (аксиальные)
• центробежные (радиальные)
• диаметральные (тангенциальные)
• безлопастные (принципиально новый тип).

Осевой (аксиальный) вентилятор

Осевой вентилятор — вентилятор, в котором воздух перемещается вдоль оси рабочего колеса, вращаемого двигателем. В виду совпадения направления движения всасываемого и нагнетаемого воздуха, а также, в большинстве случаев, простоты изготовления, этот вид вентилятора является наиболее распространённым.

Примеры применения аксиальных вентиляторов: малые вентиляторы охлаждения электроники (кулеры), бытовые вентиляторы, вентиляторы для турбовентиляторных авиационных двигателей, шахтные вентиляторы, вентиляторы дымоудаления, вентиляторы аэродинамических труб.

Осевой вентилятор с интегрированным электродвигателем для охлаждения компьютераКрыльчатка от осевого вентилятора ВН-2Осевой вентилятор авиационного двигателя CFM56Настольный осевой вентилятор

Центробежный (радиальный) вентилятор

Данный вид вентилятора имеет вращающийся ротор, состоящий из лопаток спиральной формы. Воздух через входное отверстие засасывается внутрь ротора, где он приобретает вращательное движение и, за счёт центробежной силы и специальной формы лопаток, направляется в выходное отверстие специального спирального кожуха (так называемой «улитки», от внешнего сходства). Таким образом, выходной поток воздуха находится под прямым углом к входному. Данный вид вентилятора широко применяется в промышленности.

Центробежный вентилятор Центробежный вентилятор (схема) Центробежный вентилятор (анимация)

В зависимости от типа, назначения и размеров вентилятора, количество лопаток рабочего колеса бывает различным, а сами лопатки изготавливают загнутыми вперёд или назад (относительно направления вращения). Применение радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, даёт экономию электроэнергии примерно 20 %. Также они легко переносят перегрузки по расходу воздуха. Преимуществами радиальных вентиляторов с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперёд, являются меньший диаметр колеса, а соответственно и меньшие размеры самого вентилятора, и более низкая частота вращения, что создаёт меньший шум.

Центробежные (радиальные) вентиляторы подразделяются на вентиляторы высокого, среднего и низкого давления.

Центробежные вентиляторы из алюминиевых сплавов, укомплектованные взрывозащитными электродвигателями, по уровню защиты от искрообразования относятся к вентиляторам с повышенной защитой, то есть к вентиляторам, в которых предусмотрены средства и меры, затрудняющие возникновение опасных искр. Вентиляторы предназначены для перемещения газопаровоздушных взрывоопасных смесей с температурой не выше 80º С, не вызывающих ускоренной коррозии проточной части вентиляторов, не содержащих взрывчатых веществ, взрывоопасной пыли, липких и волокнистых материалов с запылённостью не более 10 мг/м³.Температура окружающей среды должна быть в пределах от −40 до +80 °C (+60 °C для вентиляторов двухстороннего всасывания) . Вентиляторы с повышенной защитой от искрообразования предназначены для перемещения газопаровоздушных смесей 1-й и 2-й категории групп Т1, Т2, Т3 по классификации ПУЭ.

Вентилятор диаметрального сечения (тангенциальный)

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 13 ноября 2011 года.

Имеет ротор типа «беличье колесо» (ротор пустой в центре и лопатки осевого вентилятора вдоль периферии) — обычно выполнен в форме перца. Вместо стенок у цилиндра крыльчатка из загнутых вперёд лопастей. Крыльчатка тангенциального вентилятора встроена в корпус в форму диффузора, напоминающий корпус центробежного вентилятора. Только воздух забирается не с торца вентилятора, а по всей его длине с фронтальной стороны устройства. Воздух увлекается вращающимися лопатками, а потом благодаря диффузору приобретает ускорение в нужном направлении. То есть в тангенциальных (тангенсальных) вентиляторах воздух поступает вдоль периферии ротора, и движется к выходу подобно тому, как это происходит в центробежном вентиляторе. Такие вентиляторы производят равномерный воздушный поток вдоль всей ширины вентилятора и бесшумны при работе. Они сравнительно громоздки, и воздушное давление низкое.

Тангенциальные вентиляторы широко применяются в кондиционерах, воздушных завесах, фанкойлах и других устройствах, где не важен напор воздуха. Отличительной особенностью тангенциальных вентиляторов можно назвать большой расход воздуха, низкий уровень шума.

«Безлопастный» вентилятор

Бытовой прибор, построенный по принципу эжектора. В безлопастном вентиляторе воздушный поток создаёт обычный вентилятор небольшого размера, спрятанный в основании и подающий воздух с относительно большой скоростью сквозь узкие щели в большой рамке, через которую проходит основной поток перемещаемого воздуха. За счёт аэродинамических эффектов истекающий из щелей воздух увлекает за собой соседние слои. В основном, окружающий воздух засасывается с тыльной стороны в результате возникающего разрежения из-за формы профиля рамки. В результате поток воздуха усиливается до 15-18 раз по сравнению с прокачиваемым нагнетателем объёмом. Направление потока может быть изменено путём регулировки положения рамки. Достоинства такой схемы — отсутствие доступных извне корпуса движущихся деталей и ламинарный выходной поток, а потенциальный недостаток — шумность из-за высокого потребного давления нагнетателя и большой скорости истечения первичного потока (около 90 км/ч в исходной конструкции). Форма рамки может быть в виде кольца или в виде вытянутого овала.

Вентиляторы по исполнению

Также вентиляторы разделяют по способу исполнения:

• многозональные
• центробежные (радиальные)
• канальные
• крышные
• потолочные
• осевые
• оконные

Многозональные вентиляторы

Многозональные центробежные вытяжные вентиляторы имеют специальный корпус, позволяющий подключить несколько всасывающих воздуховодов, вытягивающих воздух из разных зон. Зоной может быть отдельный вентканал, комната или даже часть большого помещения. Такие вентиляторы могут быть незаменимы на объектах, где следует сделать вытяжку из нескольких мест, а канал для выброса воздуха всего один. Многозональные вытяжные вентиляторы позволяют оптимизировать сеть воздуховодов, сократить количество дорогих фасонных изделий, используя при этом однотипные гибкие воздуховоды.

На рисунке показаны типичные канальные прямоточные вентиляторы. Источник

На рисунке показан радиальный прямоточный вентилятор. Источник

Канальные вентиляторы (прямоточные)

Предназначены для монтажа в вентиляционный канал круглого или прямоугольного сечения. Вентиляторы этого типа устанавливаются на одном валу с электродвигателем в едином корпусе с использованием виброизолирующих прокладок.
Вентилятор может быть осевым, многолопастным или радиальным, с лопатками загнутыми как вперёд так и назад, одностороннего или двухстороннего всасывания.
Корпус канальных вентиляторов может изготавливаться из специального пластика, из гальванизированной стали и даже быть смешанным. Из-за небольших габаритных размеров канальные вентиляторы могут устанавливаться непосредственно в сети воздуховодов, встраиваться в канальные системы вентиляции и кондиционирования воздуха и скрываться за подшивным потолком или в специальных вертикальных шкафах. Возможно любое (горизонтальное, вертикальное или наклонное) положение вентилятора при его установке. Основные преимущества канального вентилятора связаны с его компактностью при значительных расходах воздуха.

Вентиляторы Крышные Радиальные (ВКР)

На рисунке показаны типичные крышные вентиляторы. Слева – осевой, справа – радиальный Источник

Крышные вентиляторы монтируются непосредственно на крыше здания, обычно имеют специальную раму для обеспечения долговечности и стойкости к атмосферным воздействиям. В связи с тем, что они практически весь срок службы находятся на улице, к ним предъявляются особые требования по влаго- и пылеустойчивости. Обычно они выполняются из высококачественной стали с эпоксидным коррозиестойким покрытием, либо гальванизированной. Существуют крышные вентиляторы как для систем общей вентиляции, так и специальные жаропрочные вентиляторы для высокотемпературных систем, например, систем дымоудаления при пожаре, организация вытяжки для камина или газового котла.

Обозначение вентиляторов в энергетике

Обозначение вентиляторов состоит из марки вентилятора (относительно сферы его применения или конструктивных особенностей), типоразмера и (в зависимости от производителя) частоты вращения в оборотах в минуту. Основные марки центробежных и осевых вентиляторов:

• ВМ — Вентилятор мельничный
• ВД — Вентилятор дутьевой
• ВДН — Вентилятор дутьевой с назад загнутыми лопатками
• ВГДН — Вентилятор горячего дутья с назад загнутыми лопатками
• ВГД — Вентилятор горячего дутья
• ВС — Вентилятор специальный
• ВЦ — Вентилятор центробежный
• ВР — Вентилятор радиальный
• ВКС — Вентилятор для кипящего слоя
• ВКР — Вентилятор крышный радиальный
• ВСК — Вентилятор специальный коррозионностойкий
• ВВД — Вентилятор высокого давления
• ВВДН — Вентилятор высокого давления с назад загнутыми лопатками
• ВВР — Высоконапорный вентилятор с радиальными лопатками
• ВВСМ — Вентилятор валковых среднеходных мельниц
• ВГДН — Вентилятор горячего дутья с назад загнутыми лопатками
• ВВГДН — Вентилятор высоконапорный горячего дутья с назад загнутыми лопатками
• ВВН — Вентилятор высоконапорный
• ВЦП — Вентилятор центробежный пылевой
• ВРП — Вентилятор радиальный пылевой
• ВДОД — Вентилятор дутьевой осевой двухступенчатый
• ВО — Вентилятор осевой
• ВАС — Вентилятор для атомных электростанций

Бытовой вентилятор

Вентилятор предназначен для создания потока воздуха в помещении, обеспечивающего комфортное пребывание в летний период.

Бытовые вентиляторы классифицируются по размеру, производительности, числу лопастей, исполнению и функциональности. По исполнению бывают: напольные, настольные и потолочные. Число лопастей может быть от трёх до шести. Вентиляторы могут иметь функции регулировки скорости вращения и «автоповорота».

«Автоповорот» осуществляет перемещение оси вращения ротора в горизонтальной плоскости и предназначен для расширения пространства обдува в горизонтальной плоскости. Лопасти вентилятора делают обычно из пластика, иногда из дерева или из металла. Пластиковый вентилятор легче, а значит и безопаснее, но непрочен. Для защиты от движущихся лопастей вентиляторы оснащаются решёткой. Также они могут оснащаться таймером, подсветкой и т. д.

Производители вентиляторов: VENTS Elenberg, Scarlett, Vitek, Systemair, Polaris, РОВЕН и др.

Конструкция

Привод вентиляторов обычно электрический. Электрические вентиляторы состоят из набора вращающихся лопаток, которые размещены в защитном корпусе, позволяющем воздуху проходить через него. Лопасти вращаются электродвигателем. Для больших промышленных вентиляторов используются трёхфазные асинхронные двигатели. Меньшие вентиляторы часто приводятся в действие посредством электродвигателя переменного тока с экранированным полюсом, щёточными или бесщёточными двигателями постоянного тока. Вентиляторы с приводом от двигателей переменного тока обычно используют напряжение электросети. Вентиляторы с приводом от двигателя постоянного тока используют низкое напряжение, обычно 24 В, 12 В или 5 В. В вентиляторах охлаждения для компьютерного оборудования используют исключительно бесщёточные двигатели постоянного тока, которые производят намного меньше электромагнитных помех при работе. В машинах, которые уже имеют двигатель, вентилятор часто соединяется непосредственно с ним — это можно видеть в автомобилях, в больших системах охлаждения и веятельных машинах. Также вентиляторы насажены на валы многих электродвигателей мощностью 1 кВт и более, протягивая через обмотки двигателя охлаждающий воздух — это называется самовентиляцией электродвигателя. Для предотвращения распространения вибрации по каналу вентиляторы комплектуются тканевыми компенсаторами или гибкими вставками.

Галерея

Имеется викиучебник по теме «Руководство по защите от пыли 2012, где есть глава о вентиляторах и их выборе»

> См. также

• Вентиляция
• Компрессор
• Мехи (техника)
• Пылесос

Примечания

1. Вентилятор // Большая советская энциклопедия : / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
2. Невидимый вентилятор загадочно умножает воздух, membrana.ru, 13 октября 2009 г
3. Обозначения | РУССОЛ. russol.org. Дата обращения 19 декабря 2016.

Литература

Вентилятор:

• Значения в Викисловаре
• Медиафайлы на Викискладе

• Вентилятор // Большая советская энциклопедия : / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
• Вентиляторы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Вентилятор // Краткая энциклопедия домашнего хозяйства. — М.: Государственное Научное издательство «Большая Советская энциклопедия», 1959.

Словари и энциклопедии

Нормативный контроль

NDL: 00570736

Принцип работы вентиляторов различной модификации

Сегодня практически в любом доме можно встретить вентилятор разной конструкции. Вытяжная система на кухне, кондиционеры, кулеры в ПК, системы принудительной вентиляции разных помещений в быту и на производстве — все эти устройства не смогут нормально функционировать без этой важной составляющей. В этой статье мы познакомимся с принципом работы разных по конструкции вентиляторов, а также узнаем их достоинства и недостатки.

Осевой или аксиальный

С виду вентилятор такого типа — это металлический кожух в виде цилиндра, где располагается колесо с лопастями разной конфигурации, установленное на один вал с приводом. Корпус имеет специальные перфорации для надежного закрепления на месте использования. Поток воздуха поступает параллельно оси вращения. На входе располагается коллектор — он улучшает аэродинамику изделия в процессе работы. Как работает изделие, можно объяснить довольно просто.

1. Закрепленный на специальной раме электрический двигатель раскручивает рабочее колесо вентилятора, насаженное на один вал с ним.
2. Обороты крыльчатки идентичны установленным изготовителем параметрам привода.
3. Лопасти закреплены на ступице таким образом, чтобы захватывать слои воздуха и направлять их вдоль оси. Размах лопастей не имеет четких градаций: в быту используют длиной в несколько сантиметров, а в промышленности — до нескольких метров.

Устройство защищено мелкой сеткой, исключающей попадание внутрь предметов, способных нанести вред конструкции, и в целях обеспечения безопасности.

КПД осевых агрегатов значительно выше других изделий, напор воздушной массы и ее количество можно регулировать за счет изменения угла атаки лопастей. Этот вид вентиляторов используется для перемещения очень больших воздушных масс при низком встречном сопротивлении.

Ниже приведен чертеж осевого вентилятора, где 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – электродвигатель.

Достоинства:

• сравнительно небольшое энергопотребление;
• механизм работает исправно без вмешательства человека;
• для установки не требуется много места.

Недостатки:

• изделие исправно работает только с воздухом без примесей;
• высокая вибрация и соответственно шум.

Как правило, такие изделия устанавливаются снаружи объектов, чтобы шум работы вентилятора не мешал производственному процессу.

Радиальный

Радиальное или центробежное устройство отличается от других видов необычным спиральной конструкции кожухом, в котором расположено рабочее колесо, сжимающее при вращении воздушные массы, перемещая их в направлении от центра к периферийной части. В кожух поток поступает под воздействием центробежных сил от вращения колеса с лопастями.

Лопатки приварены к полому цилиндру по всему его периметру строго параллельно оси вращения при помощи стальных дисков, концы их загнуты внутрь или наружу, что зависит от прямого назначения устройства. Вращение может производиться в любую сторону — это зависит от того, как устроен вентилятор, и какие перед ним поставлены задачи (нагнетания или вытяжки).

Основные компоненты радиального вентилятора показаны на чертеже ниже, где 1- корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — лопасти рабочего колеса; 4 — ось вентилятора; 5 — станина; 6 — двигатель; 7 — выхлопной патрубок; 8 — фланец всасывающего патрубка

Плюсы:

• выдерживает приличные перегрузки;
• экономия энергоресурсов до 20%;
• небольшой диаметр рабочего колеса;
• невысокие скорости вращения вала привода.

Минусы:

• высокие вибрации и шум;
• требовательность к качеству изготовления вращающихся частей.

Канальный

Такой тип вентиляторов устанавливают в стене, а в помещении видна только его решетка, далее идут воздуховоды, через которые отработанный воздух направляется наружу или к системе фильтрации и очистки, после чего возвращается назад.

Чтобы узнать все нюансы работы вентилятора этого типа, посмотрите видео. В нем подробно разъясняются функциональные особенности канального вентилятора.

Для изготовления корпусов этих оригинальных устройств используется многослойное полотно, состоящее из стали, прочного пластика или их комбинаций. Соединение происходит методом точечной сварки или крепежными деталями.

Достоинства:

• обработка одновременно нескольких помещений;
• осуществлять добавку свежего воздуха с улицы;
• вариации подачи воздушного потока.

Минусы:

• при подаче во все помещения происходит смешивание, если кто-то курит, то этот запах попадает в другие комнаты;
• нет независимой регулировки температуры;
• высокая стоимость установки, куда входит цена трубопроводов;
• чтобы чистить фильтры, нужен люк для работы.

На заметку! Весьма высокие характеристики по эксплуатации таких вентиляторов из-за их оригинального строения делают их популярными. Канальные вентиляторы устанавливают в жилых домах, крупных торговых комплексах и на некоторых видах производства.

Тангенциальные

Изделия этого вида состоят из корпуса, имеющего диффузор и патрубок, оригинального вида рабочее колесо, очень похожее на жатку уборочного комбайна, только сильно уменьшенного размера с загнутыми вперед параллельными лопастями.

Принцип работы тангенциального вентилятора основывается на повторном прохождении воздуха через рабочие параллельные лопатки в поперечном направлении, что является оригинальным нюансом этой конструкции. Кроме этого, эти устройства отличаются довольно высокими показателями по части аэродинамики.

Ниже приведен упрощенный чертеж тангенциального вентилятора, где 1 – входной патрубок, 2 – рабочее колесо, 3 – выходной диффузор.

Благодаря тому, что они могут создавать плоский поток воздушных масс, их часто используют для «теплых затворов», располагая вал вращения в вертикальном положении.

Преимущества:

• весьма высокий КПД;
• возможность направлять поток в любую сторону;
• создание уникально плоского и равномерного потока воздуха.

Этот вид изделий отличается весьма небольшим уровнем шума при довольно большом расходе воздуха в единицу времени.

Безлопастные

В основе работы безлопастного вентилятора заложен принцип действия реактивного двигателя: есть турбина, работа которой и способствует быстрой циркуляции воздуха в помещении. Конструкция этого вентилятора весьма оригинальная: мощное основание, овальная рабочая часть, визуально очень похожая на воздухозаборник современного авиационного двигателя.

Контурное кольцо имеет ряд перфораций, через которые вырывается воздух, увлекая за собой слои воздушных масс по закону аэродинамики. Мощная турбина может осуществлять прокачку до 20 кубических метров воздуха за секунду, чего не могут аналогичные устройства — это основное отличие этого вида изделий.

Скорость проходящего сквозь кольцо воздуха может достигать весьма приличных значений, производители такого оригинального оборудования уверяют, что она может превышать 90 км/ч.

Положительные качества:

• быстрота сборки и установки;
• высокая безопасность;
• большая экономия;
• пульт ДУ;
• LED-подсветка, успешно заменяет ночник;
• щетки привода выполнены из магнитного сплава, что исключает скопление на них пыли;
• весьма неординарный дизайн.

Минусы:

• высокая стоимость;
• сильный шумовой эффект из-за большой скорости потока.

Такие оригинальные изделия считаются разновидностью напольного вентилятора.

Бытовые

Для осуществления нормальной вентиляции в квартире или собственном доме используют специальной конструкции бытовые вентиляторы, т.к. они должны эффективно работать и не пропускать обратную тягу в помещение вместе со всеми негативными компонентами.

Электрическая схема вентилятора отличается в зависимости от его вида и назначения — она прилагается в инструкции по эксплуатации изделия. Аналогичная электросхема подключения практически не меняется, за исключением некоторых специфических для каждого конкретного устройства нюансов.

Под бытовыми вентиляторами понимаются также привычные всем нам конструкции для охлаждения воздуха в помещениях. По исполнению они могут быть настольного или напольного вида, стандартная комплектация — электрический привод, импеллер и ограничительные решетки для безопасности.

Функции бытового вентилятора могут быть расширены за счет эффективных добавлений:

• увлажнение воздуха;
• система ионизации, что весьма полезна для подрастающего поколения и людей пожилого возраста.

Эти усовершенствования повышают стоимость изделия, но положительно влияют на микроклимат помещения, особенно в период всплеска сезонных заболеваний.

Плюсы:

• простая эксплуатация и установка;
• довольно универсальны;
• небольшая стоимость.

Нельзя использовать:

• при бронхиальной астме;
• при онкологических болезнях;
• если в помещении много пыли;
• когда есть непереносимость к ионизации.

Устройство, работа вентиляторов

Вентиляторы являются самыми распространенными уст­ройствами, применяемыми для перемещения газообразных сред при относительно низких давлениях. Можно гордить­ся тем, что вентиляторы были изобретены в России (1835 г.) и впервые были применены для вентиляции се­ребряных рудников на Алтае, на сахарных заводах стра­ны. За свою почти 170-летнюю историю эти устройства настолько внедрились в промышленность и быт, что сейчас вентиляторы являются одним из наиболее распространен­ных аппаратов.

По рекомендации СЭВ 3649 — 72 воздуходувные маши­ны, обеспечивающие полное давление до 30 кПа, относятся к вентиляторам. В настоящее время наиболее распростра­нены радиальные (центробежные) и осевые вентиляторы.

Радиальный вентилятор (рис. 12.5) состоит из спирального корпуса (кожуха или улитки) с входным и выпускным отверстиями, рабочего колеса турбинного типа с лопатка­ми, расположенными в корпусе. Колесо через вал соедине­но с электродвигателем 6, установленным на станине 5. В некоторых случаях связь двигателя с колесом осущест­вляется через клиноременную передачу.

Рис. 79. Радиальный (центробежный) вентилятор: 1 — кожух; 2 — рабочее колесо; 3 — лопатки рабочего колеса; 4 — ось вентилятора; 5 — станина; 6 — электродвигатель; 7 — выхлопной патрубок; 8 — фланец всасывающего патрубка

Работа радиальных вентиляторов основана на превра­щении центробежных (массовых) сил в силы поверхностные (статическое давление). Это достигается вращением рабо­чего колеса, в результате чего газовая среда, увлекаемая лопатками, приобретает энергию и скорость, равную ско­рости движения лопаток, и затем направляется к выхлопному патрубку. При этом у всасывающего патрубка созда­ется разрежение, за счет чего и обеспечивается непрерыв­ное движение среды через аппарат.

В зависимости от создаваемого давления радиальные (центробежные) вентиляторы в соответствии с ГОСТ 5976—73 классифицируют на вентиляторы низкого давле­ния (1000 Па), среднего давления (до 3000 Па) и высокого давления (до 15000 Па).

Осевой вентилятор (рис. 12.6) состоит из кожуха, рабоче­го колеса с лопастями. В отличие от центробежного, у осе­вого вентилятора лопасти располагаются радиально и име­ют форму, близкую к форме пропеллера. Рабочее колесо осевого вентилятора, как правило, устанавливается на валу электродвигателя. При вращении рабочего колеса объемам газа сообщается ускорение за счет удара быстро вращающихся лопастей, в результате чего газовая среда перемещается в осевом направлении. Средняя скорость ее при преодолении небольших аэродинамических сопротив­лений равна приблизительно 0,25 окружной скорости ло­пасти.

Рис. 12.6. Осевой вентилятор: 1 – кожух; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – электродвигатель

Осевые вентиляторы имеют ряд преимуществ перед ра­диальными. Они просты по конструктивному оформлению, обладают меньшей металлоемкостью (массой на единицу мощности), позволяют достигать более высоких к. п. д. за счет относительно малых внутренних потерь, они реверсивны, т. е. обеспечивают движение воздуха в прямом и обратном направлениях при изменении направления вра­щения рабочего колеса.

В практике работы металлургических печей более рас­пространены радиальные вентиляторы. Они широко приме­няются для нагнетания воздуха, используемого для горе­ния различных топлив, для обеспечения циркуляции га­зов, для отсоса продуктов сгорания, запыленных газов и других случаях.

Осевые вентиляторы, как развивающие большую про­изводительность при относи­тельно низком запасе энер­гии, используются только при ремонтах печей для ор­ганизации ускоренного ох­лаждения, а также для вен­тиляции рабочих мест с мощными источниками тепловыделения во время выпуска металла из печей и пр.

Поэтому основное внимание следует уделить особенно­стям работы радиальных вентиляторов. Для такого анали­за наибольший интерес представляет характеристика вентилятора, которая устанавливает связь между упругостью дутья р и производительностью вентиляторов Q при данной конст­рукции и определенном числе оборотов рабочего колеса n (рис. 12.7). В характеристике вентилятора существуют осо­бые точки: а — холостого хода и b — холостого расхода. Первая имеет координату р = рmах и Q = 0, что означает — вся энергия, подведенная к рабочему колесу, расходуется на создание статического давления при нулевом расходе через вентилятор. Такой режим работы вентилятора на­блюдается, если полностью закрыть сечение выхлопного патрубка. Вторая точка b с координатами p = 0 и Q = = Qmax характеризует такой режим работы, при котором вентиля­тор работает самостоятельно (без подключения к какой-либо сети или устройству). При этом энергия, подведенная на вал рабочего колеса, расходуется на перемещение газо­вой среды и компенсацию потерь при движении этой среды через сам вентилятор. Все возможные рабочие варианты лежат между этими точками и определяются положением линии p = f(Q).

Рис. 12.7. Анализ характеристик вентилятора

Характеристика вентилятора зависит от конструктивных особенностей вентиляторной установки, режима ее работы (числа оборотов вращения колеса), условий работы (на­гнетание, отсос, плотность газа, схемы соединений).

Полное давление, создаваемое вентилятором, зависит от конструкции вентилятора и его рабочего колеса, окруж­ной скорости колеса — u и плотности транспортируемой газовой среды r. Оно равно

(12.8)

Здесь m — манометрический коэффициент, характеризую­щий степень достижения предельно возможного, теорети­ческого давления. Обычно m зависит от конструкции коле­са и лопаток на нем. Значения m лежат в пределах 0,8 0,9.

Окружная скорость может быть выражена через число оборотов n, об/мин и диаметр колеса d, м, тогда u = pdn/60 м/c, и величина pполн будет равна pполн = mp2d2n2r/602 или pполн = kd2n2r, где k = mp2/602.

Таким образом, полное давление, создаваемое вентиля­тором, пропорционально плотности, квадратам диаметра колеса и числа оборотов. После введения обозначения k1 = kd2r можно записать

(12.9)

Если требуется получить иное давление, например, p’полн, то число оборотов следует изменить до p’полн = k1n12. Из последних двух соотношений следует

(12.10)

т. е. отношение полных давлений, создаваемых вентилято­ром в разных режимах, равно отношению квадратов числа оборотов. Это значит, что для увеличения давления, напри­мер, вдвое, число оборотов следует увеличить в раза, или при увеличении числа оборотов вдвое полное давление будет увеличено в 4 раза.

Производительность вентилятора зависит, кроме пара­метров, определяющих полное давление, также и от пло­щади эквивалентного отверстия Sэ, имеющего аэродинами­ческое сопротивление, равное сопротивлению сети, на кото­рую работает вентилятор. Эта связь выражается формулой Q = (2)1/2mSэpdn/60 или, если объединить все постоянные, k2 = (2)1/2mSэpd/60, то

Q = k2 n, (12.11)

т. е. количество воздуха, проходящего через вентилятор, изменяется прямо пропорционально числу оборотов. При увеличении производительности вентилятора вдвое число его оборотов следует также увеличить в два раза, что сле­дует из формулы

Q/Q 1′ = n/n1. (12.12)

Потребляемая вентилятором мощность зависит от про­изводительности вентилятора и того полного давления, ко­торое создается при перемещении газовой среды. Работа по перемещению газа будет равна A = Q pполн, а мощность, квт

N = Q pполн/102. (12.13)

Используя соотношения (12.9) и (12.11), можно полу­чить

N = k3n3 . (12.14)

Здесь k3 = k1×k2/102. Согласно этой зависимости увеличе­ние числа оборотов в 2 раза приведет к росту мощности, потребляемой вентилятором, в 8 раз.

Работа вентилятора, как и работа любой машины, ха­рактеризуется коэффициентом полезного действия — h. Изменения мощности, к. п. д. показано на том же рис. 12.7. Приведенные на этом рисунке зависимости недостаточны для анализа системы, состоящей из вентилятора и сети, которую он обслуживает. Поэтому указанные зависимости должны быть дополнены характеристикой сети, устанавли­вающей связь между аэродинамическим сопротивлением сети и расходом (производительностью) газа в ней, т. е. D pS = f(Q). Характеристика сети учитывает все виды со­противлений на пути движения потока, например, при на­гнетании от выхлопного патрубка вентилятора до конечно­го сечения сети, на которую работает вентилятор, и рассчитывается при разных расходах потока через сеть. Урав­нение, описывающее характеристику сети, близко к урав­нению параболы. Располагая характеристикой сети, можно легко определять потери давления в сети при данном рас­ходе потока или же решать обратную задачу — находить расход потока при заданной потере давления. Характерис­тики вентилятора и сети (см. рис. 12.7) при своем пересече­нии образуют еще одну особую точку с, отражающую условия устойчивой совместной работы системы. Действи­тельно, если условия работы системы будут характеризо­ваться точками с1′ и c1» при производительности Q1, то полное давление p’полн будет больше сопротивления сети D p’S. Это значит, что избыток энергии в вентиляторе будет расходоваться на перемещение большего количества газа, что приведет к росту аэродинамического сопротивления. Такой нестационарный режим в работе системы будет су­ществовать до тех пор, пока полное давление и сопротив­ление при новой производительности не выровняются. На рис. 12.7 это проявится в перемещении точек c1′ и c1» по своим характеристикам до их совмещения, т. е. до точки с. Условия работы системы, характеризуемых точками c1′ и c1», вообще не реальны, так как в этом случае полное дав­ление, которое может обеспечить вентилятор, меньше со­противления сети, и переместить данное количество газа Q2 вентилятор попросту не сможет.

Таким образом, чтобы изменять условия работы системы, изменять производительность, давление газовой среды у по­требителя, необходимо найти такие меры, которые воздей­ствовали бы либо на характеристики сети, либо на харак­теристики вентилятора, сохраняя каждый раз устойчивой работу всей системы.

В настоящее время для регулирования параметров газовой среды используются четыре способа воздействия на характерис­тики совместной работы вентилятора и сети.

Рассмотрим их на следующем примере. После устойчи­вой работы в некотором режиме требуется перейти на новый режим с более низкой производительностью. Этот случай до­вольно распространен; он встречается на практике всякий раз, когда в процессе работы металлургической печи уменьшается расход топлива, что и вызывает необходи­мость уменьшить подачу воздуха на печь, т. е. снизить производительность вентилятора.

1. Изменение характеристики сети за счет изменения ее сопротивления с помощью дроссельной заслонки (рис. 12.8,а) или шибера. При повороте заслонки в положение б увеличивается аэродинамическое сопротивление этого уча­стка воздухопровода, а характеристика сети перемещается в сторону больших давлений дутья и меньшей производи­тельности. Новые условия будут соответствовать точке с2. Положение этой точки относительно прежней характерис­тики позволяет заключить, что значительная часть энергии воздушного потока расходуется на преодоление сопротивления дроссельной заслонки, которое характеризуется отрезком ординаты с2 — с2′. Естест­венно при этом будет повышена в соответствии с (12.13) и потребляемая вентилятором мощность.

2. Изменение числа оборотов рабочего колеса вентиля­тора (рис. 12.8,б). В этом случае подвергается изменению характеристика вентилятора при неизменной характерис­тике сети. Характеристики вентиляторов, меняясь, остают­ся практически параллельными друг к другу. Соответствия новым условиям работы вентилятора, отмеченные на ри­сунке точками, будут достигнуты при более низких числах оборотов рабочего колеса. Этот способ регулирова­ния расхода воздуха является наиболее экономичным, так как требуемым условиям сети всегда подбираются соответ­ствующие параметры работы вентилятора.

3. Изменение площади свободного сечения всасываю­щего патрубка, достигаемого поворотом лопаток жалюзей. При этом, как и в предыдущем случае, характеристика се­ти остается прежней, а изменяется лишь характеристика вентилятора (рис. 12.8, в). Эти изменения не касаются точки холостого хода a, которая при любой степени закрытия жалюзей сохраняет свою ординату при прочих равных условиях. Точка же холостого расхода б при регулирова­нии с помощью жалюзей будет «плавать» от Q = 0 до Q = = Qmax. Характеристики вентилятора в этом случае «ве­ером» расходятся из точки а. Таким образом, всегда можно подобрать такую степень закрытия жалюзей, при которой достигаются устойчивые условия работы вентиля­тора и сети, отображаемые точками сi (i = 1, 2, 3) на рис. 12.8, в.

4. Этот способ по существу является комбинирован­ным, так как использует идеи предыдущих двух (рис. 12.8, г). Воздействие на характеристики вентилятора осуществляется «грубо» изменением числа оборотов (например, при переключении обмотки с «треугольника» на «звезду»), а в пре­делах данного числа оборотов — изменением степени за­крытия жалюзей. Следовательно, всегда могут быть подо­браны параметры работы вентилятора в новых условиях (точки сi (i = 1, 2, 3) на рис. 12.8, г).

Наиболее широко в заводских условиях применяется первый способ, несмотря на его неэкономичность. Решаю­щую роль в его распространении сыграла простота и высо­кая надежность регулирования расхода.

В практике работы металлургических печей могут воз­никнуть ситуации, когда один вентилятор не может обес­печить работу сети по заданным параметрам упругости дутья и производительности. В таких случаях прибегают к использованию нескольких вентиляторов, соединяя их па­раллельно или последовательно.

При параллельном соединении (рис. 12.9, а) вентиляторы могут иметь различные характеристики. Их суммарная характеристика определяется сложением производительностей каждого вентилятора при одной и той же упругости дутья, так как давление, развиваемое вентиляторами при их параллельной работе, всегда одинаково. Если характе­ристика сети представлена линией I, то из анализа рис. 12.9, б следует, что режимы работы вентиляторов при совместной работе (точка А) существенно отличаются по произ­водительности от режимов работы вентиляторов, харак­терных для одиночной работы каждого вентилятора (точки А1 и A2). Такого рода различие наблюдается при всех характеристиках сети, лежащих вправо от характеристи­ки сети, представленной кривой II. При дальнейшем увели­чении крутизны характеристики (кривая III), параллельная работа вентиляторов на одну сеть нецелесообразна, так как один вентилятор — 2 может обеспечить большую производительность, чем оба вентилятора при совместной работе. Если сохранить условия совместной работы (кри­вая III), то это приведет к тому, что воздух будет двигать­ся через вентилятор 1 в обратном направлении, чем и объ­ясняется снижение суммарной производительности. Следу­ет отметить, что при включении в параллельную работу двух вентиляторов с одинаковыми характеристиками отме­ченные выше особенности и ограничения не наблюдаются.

Рис. 12.9. Анализ совместной работы двух вентиляторов при их параллельном соединении: а – схема соединения; б – характеристики вентиляторов и сети

При последовательном соединении (рис. 12.10,а) вентиля­тор — 1 подключается к всасывающему патрубку вентиля­тора — 2; последний выдает воздух в сеть. Суммарная характеристика в этом случае строится с учетом того, что производительность вентиляторов одинакова, а общее дав­ление равно сумме давлений, развиваемых каждым венти­лятором при совместной их работе. При характеристике сети, представленной линией I, рабочее состояние системы будет характеризоваться параметрами точки A: произво­дительность будет несколько больше, чем производитель­ность любого из двух вентиляторов при раздельной их работе на ту же сеть, при этом существенно возрастает давление на выходе вентилятора — 2. Такое положение будет соблюдаться для всех характеристик сетей, лежащих вле­во от характеристики сети II. Рабочая, точка В характеризует предельный случай, когда эта точка совпадает с рабо­чей точкой этой же характеристики сети и вентилятора — 2. Отсюда следует, что в этом случае производительность вентиляторов при их последовательной работе будет рав­на производительности только одного вентилятора — 2; другой вентилятор — 1 не развивает при этом давления, т. е. ра­ботает с нулевой производительностью, хотя и потребляет значительную мощность. Из этого анализа следует важ­ный вывод: для характеристик сети, расположенных вправо от характеристики II, последовательная работа вентилято­ров с данными характеристиками не эффективна.

Рис. 12.10. Анализ совместной работы двух вентиляторов при их по­следовательном соединении: а — схема соединения; 6 — характери­стики вентиляторов н сети

Более глубокий анализ рациональности использования вентиляторов, работающих в системах с параллельным или последовательным их соединением, должен выполняться с привлечением данных об изменении к. п. д. вентиляторов в зависимости от производительности и способа соедине­ния. Так, при параллельной работе вентиляторов

(12.15)

а при последовательной —

(12.16)

Выбор вентиляторов осуществляется по величинам, полу­ченным в результате расчета сети Q и D pS. При расчете сопротивлений сети учитываются все сопротивления от выхлопного патрубка вентилятора до конечного сечения сети. Например, для воздухопровода, предназначенного для по­дачи воздуха в печь, таким сечением является «срез» го­релки в случае отопления печи газом с помощью горелок низкого давления. Естественно, выбор вентилятора должен быть произведен с учетом условий, связанных с эксплуата­цией вентиляторной установки — уровень шума, располо­жение спирального корпуса, способы соединения и пр.

Величина Q должна соответствовать фактическому объему перемещаемых газов. Так, для горячих газов с температурой Т

Qp = Q0T /273. (12.17)

Давление вентилятора при отличии плотности газа от стан­дартной, за которую принята плотность воздуха r0 = 1,2 кг/м3 должно быть пересчитано по формуле:

pp = p r0/r. (12.18)

Расчетные значения Qp и pp и являются исходными данными для выбора вентиляторов.

Для подбора вентиляторов используются каталоги, в которых указаны параметры работы и типоразмеры раз­личных вентиляторов, универсальные характеристики кон­кретных вентиляторов при различных частотах вращения, обезличенные характеристики с номограммами, безразмер­ные характеристики, диаграммы на основе критериев быст­роходности и габаритности.

В качестве безразмерных характеристик используются (ГОСТ 10921—74):

коэффициент производительности —

коэффициент давления — y = p/(ru2/2);

коэффициент мощности — l = 1000N/(ru3/2).

В последнее время в практику оценки условий работы вентиляторов внедряются критерий быстроходности

и габаритности

применение которых, наряду с коэффициентами произво­дительности и давления, обеспечивает выбор вентилятора для обслуживания той или иной сети.