Центробежные вентиляторы: устройство и работа прибора

Просмотров: 244

Рост промышленности спровоцировал необходимость принудительной подачи воздуха во многих технологических процессах. Подобная потребность возникла и в быту для поддержания определённых видов коммуникаций.

Центробежным вентилятором решается проблема подачи воздуха. В работе это устройство автономно создает нужное количество воздушного потока. В статье будет рассказано о его устройстве и принципах функционирования.

Выясним устройство прибора, его потенциал, области использования, ведущих производителей, чья продукция доступна потребителям. Также предоставим советы по подбору оптимальной модели вентилятора.

Принцип работы вентилятора по созданию потока воздуха посредством изменения давления.

Механический вентилятор увеличивает энергию газовоздушной смеси, чтобы обеспечить её движение.

Эта конструкция агрегата позволяет изменять давление рабочей среды, создавая тем самым эффект нагнетания или разрежения в пространстве.

Под газовым давлением подразумевается непрерывное беспорядочное движение молекул газа, которое при столкновении со стенками ограниченного объема оказывает на них силу.

Чем быстрее движутся молекулы, тем интенсивнее соударяются и тем большее давление создают. Давление газа является одной из основных его свойств.

Фото: img.freepik.com
Центробежные вентиляторы — это самые простые механические устройства для систем вентиляции, которые отличаются по назначению, производительности и направлению воздушного потока.
Радиальные, или центробежные, вентиляторы подходят для реализации различных проектов приточной и вытяжной вентиляции. Чаще всего применяются без воздуховодов.
Центробежный вентилятор приводит в движение двигатель, мощность которого рассчитывают исходя из объема воздуха, который требуется переместить.
Центробежные вентиляторы изготавливаются для работы как в чистом воздухе без примесей, так и в взрывоопасных сложных средах.

Помимо прочего, каждый газ обладает ещё двумя характеристиками: объёмом и температурой. Объем — это количество пространства, занятого газом. Температура газа — это термодинамическая величина, которая связана скоростью его молекул и создаваемым ими давлением.

Молекулярно-кинетическая теория, лежащая в основе описания всех процессов, связанных с обработкой газов и газовых смесей, опирается на эти три ключевых принципа.

Процесс нагнетания — это принудительное увеличение концентрации молекул в ограниченном объёме за пределы обычного. Например, нормальное атмосферное давление у поверхности Земли примерно равно 100 кПа (10… ) 5 Давление измеряется в килопаскалях или миллиметрах ртутного столба.

Чем выше от поверхности земли, тем ниже давление и тем реже воздух.

Атмосферное давление — это вес воздушного столба на единицу площади поверхности, находящейся под ним. Это не масса, а именно вес (Р=mg). Измеряется барометром, другие типы давления определяются манометром.

Разрежение — противоположность нагнетанию, когда молекулы покидают ограниченную систему. Объем не меняется, а число молекул существенно снижается, вследствие чего падает давление.

Для искусственного движения воздуха нужен нагнетающий эффект. Воздух может двигаться и благодаря эффекту разрежения: чтобы восстановить равновесие давления в системе, молекулы переходят из области большего их скопления в область меньшего.

Так осуществляется движение молекул газа.

Для измерения скорости воздушного потока за пределами или внутри строения используют анемометр. Приспособление крайне необходимо при конструировании вентиляционных систем.

Вентиляционные системы проектируются с различными схемами, которые можно классифицировать по нескольким критериям.

  1. По назначению. Существуют вентиляторы общего и специального назначения. Обычные вентиляторы предназначены для перемещения газа. Специальные вентиляторы применяют для пневмотранспорта, а также транспортировки агрессивных и взрывчатых газовых смесей.
  2. По быстроходностиКолеса с лопатками выпускают с малыми, средними и высокими скоростями вращения.
  3. По диапазону давления. Существуют системы генерации давления в трёх диапазонах: низкое (до 1 кПа), среднее (1–3 кПа) и высокое (более 3 кПа).

Промышленное и бытовое использование воздуходувок в экстремальных погодных условиях ставит высокие требования к устройству оборудования.

Получается, что существуют пылевые, влагозащищенные, термостойкие, коррозиестойкие, искрозащитные агрегаты и устройства для удаления дыма, а также обычные вентиляторы.

В другом источнике содержится подробная информация о типах вентиляторов. нашей статье.

Конструкция вентилятора центробежного типа

Нагнетательный механизм с радиальным расположением частей представляет собой центробежную систему, способную создавать давление в любых пределах.

Предназначен для перевозки простых и сложных газов, включая химически активные соединения.

Центробежные вентиляторы используются в вентиляции зданий разных категорий: жилых, промышленных, коммерческих. Их предназначение – подача свежего воздуха и удаление опасных летучих веществ.
Двигатель и вентилятор закреплены на сварной и литой раме вентиляционной установки; между ними установлены подшипники.
Рабочее колесо вентиляционной установки – это ступица, которая надежно закреплена на основном диске.
Рабочее колесо радиального вентилятора закреплено на валу с подшипниками.
Загнутые вперед, назад или радиально лопатки центробежного вентилятора закреплены на переднем и основном вращающемся дисках.
Центробежные вентиляторы различаются по направлению вращения рабочего колеса: право- или левовращательные. В большинстве случаев можно переставить рабочее колесо.
Вентиляторы с односторонним типом всасывания устанавливаются на консоль с рабочим колесом, обычно маленькими и компактными.
Вентиляционные устройства с двусторонней системой засасывания имеют колесо, вращающееся вокруг центра, относительно подшипников. Такие установки чаще всего большие по размерам.

Конструкция снабжена металлическим или пластиковым корпусом, именуемым защитным кожухом. Кожух предохраняет внутреннюю камеру от пыли, влаги и других веществ, способных повредить работу устройства.

Надежное вентиляционное устройство обладает классом защиты. Код защиты корпуса (Ingress Protection) — общепризнанный мировой стандарт, указывающий на степень защищённости техники от внешних воздействий.

Радиальный вентилятор производит существенно большее давление по сравнению с осевым. Причина этого — передача части энергии воздуха, попадающего в барабан, которая возникает при перемещении от входа к выходу системы.

Механизм запускается электромотором или двигателем внутреннего сгорания, что характерно для промышленных вентиляторов. Наиболее часто применяется электродвигатель, приводящий в движение вал с лопастями.

Существуют разные способы передачи вращательного движения от двигателя к импеллеру.

  • эластичная муфта;
  • клиноременная передача;
  • Передача мощности осуществляется плавно, с помощью гидравлической или индуктивной муфты скольжения.

Благодаря множеству производителей, предлагающих различные системы с неповторимыми характеристиками, покупателям доступен широкий выбор вентиляторов.

В корпусе есть два магистральных канала: для входа и для выхода. Газовая смесь поступает в канал входа, перемещается в камеру, где обрабатывается, а затем выходит через другой канал.

Благодаря упорному труду разработчиков появился широкий диапазон применений этих машин, например:

  • Вентиляция и отопление в жилых зданиях.
  • Обеспечение вентиляции и очистки воздуха в зданиях, не предназначенных для жилья.
  • фильтрационные системы в сельском хозяйстве;
  • Реализация производственных процессов в легкой и тяжелой промышленности разных отраслей.

Воздуходувки можно применять в системах пожаротушения и для быстрого обновления воздуха в закрытых помещениях.

Вентиляторы такого типа предназначены для работы с газами высокой температуры, поэтому производители обязаны указывать в технической документации соответствие своей продукции международным стандартам.

Хорошо отработанный и простой дизайн центробежного механизма обладает множеством заметных плюсов.

  • высокая надёжность и непревзойдённая производительность;
  • лёгкость и доступность обслуживания оборудования;
  • безопасность интеграции и эксплуатации агрегатов;
  • Небольшие затраты на энергетические ресурсы и ремонт при поломке.

Кроме того, воздуходувки отличаются сравнительно низким уровнем шума, что позволяет использовать их в домашних условиях. Центробежные вентиляторы характеризуются длительным сроком службы благодаря отсутствию непосредственного контакта подвижных деталей внутри рабочей камеры.

Особенности рабочего цикла прибора

Общий принцип действия центробежных воздуховодов радиальной компоновки состоит в следующем. Специалисты выделяют два основных варианта установки вентиляторов: с осевым и радиальным расположением входа для забора потока воздуха.

Установка вентилятора системой монтаж в первую очередь влияет, а общее производительность почти не затрагивает.

Радиальный вентилятор способен функционировать как с атмосферным воздухом, поступающим из окружающей среды, так и с потоковым воздухом, проходящим по воздухопроводу (принцип компенсации давлений).

Для нагнетательных воздуходувок общеутилитарного назначения типично осевое расположение впускного отверстия. Воздуходувки, предназначенные для магистральных линий, имеют радиальное размещение впускного потока.

В первой фазе работы вентилятор направляет воздушный поток к быстро вращающемуся импellerу. Крыльчатка разделяет воздух на частицы, движущиеся в рабочую камеру.

Воздушная масса здесь концентрируется, то есть подвергается прямому сжатию в ограниченном пространстве.

Корпус агрегата имеет специфическую конструкцию.

Существуют две самые частые разновидности корпуса.

  • округлые;
  • спиралевидные.

Корпус в форме круга свойственен вентиляторам, обеспечивающим перемещение большого объема воздуха за короткий промежуток времени. Вентиляторы с корпусом спиральной формы способны дополнительно сжимать объем воздуха и создавать среднее и высокое давление.

На втором этапе воздух подается в рабочую камеру. Поскольку объем остается неизменным, при добавлении большего количества молекул газа возрастает число их столкновений, а следовательно, и скорость этих столкновений. В результате давление газа повышается.

Форма и число лопастей имеют важное значение. Каждый тип импеллера испытывается в аэродинамических трубах, чтобы найти самые эффективные условия работы.

В завершающей стадии сжатýй газ удаляют из камеры действия в выходное отверстие. Затем воздух поступает в центральный канал и движется в заданном направлении.

Процесс разрежения осуществляется в обратном порядке. Воздух извлекают из воздухопровода или закрытого пространства, где требуется образоваться области пониженного давления, и выводят во внешнюю среду или другое обозначенное пространство.

Спецификация центробежного вентилятора

Компрессорные системы отличаются рядом особенностей конструкции и работы, которые важны при выборе и установке в вентиляционную систему.

К спецификации относят:

  • непосредственно саму конструкцию воздуходувки;
  • тип двигателя;
  • блок управления;
  • Установка крыльчатки и трансмиссия вращения от двигателя.
  • Расположение входного и выходного патрубков под углом.
  • Материал деталей изделия, а также его размеры и масса.

Специалисты уделяют внимание соблюдению изделиями международных норм, таких как стандарты ISO/IEC и ГОСТ, маркировки IP, директивы ATEX и других.

К динамическим характеристикам относятся показатели работоспособности воздуходувок: создаваемое давление и коэффициент перепада давления, скорость и максимальная температура воздуха, обороты вала и уровень шума, эффективность и мощность двигателя.

Максимальное давление, которое может произвести вентилятор при работе в штатном режиме.

Pv = Psv + Pdv,

Где: Pv — полное давление, Psv — статическое давление, Pdv — динамическое давление.

Перепад давления измеряется разницей входного и генерируемого давлений в барах.

Объёмный расход воздуха — это величина газовой смеси, проходящей через определённое сечение за единицу времени. 3/ч для отечественных производителей, литр/мин – для зарубежных.

Скорость вращения — число оборотов лопастей на протяжении одной секунды. Выражается в оборотах в секунду (об/с) или герцах (Гц). Важно помнить, что нагрузка на воздушный вентилятор не должна быть более 75% от максимальной.

Длительная работа вентилятора в режиме повышенной нагрузки ведет к перегреву и возможному выходу из строя. Этот процесс поддаётся контролю с помощью регулирования его работы. регулятор скорости вращения вентилятора.

Звуковое давление — это уровень шума, создаваемый вращающимися деталями и трением воздуха о металл. Измерения проводятся на расстоянии 3 метра от источника, когда тот работает с максимальной нагрузкой. Важно учитывать шум при выборе постоянно работающего вентилятора.

Большую часть оборудования снабжают поглотителями шумов и фонового звука. Нормативы шума составляют: не более 50 децибел для жилых помещений и не более 75 децибел для производственных.

Среди устройств низкий уровень шума имеет… безлопастный вентилятор.

Эффективность вентилятора определяется как результат умножения трех указанных коэффициентов.

  • потери в потоке воздуха;
  • утечки через зазоры в конструкции;
  • механический КПД изделия.

Эффективность центробежных вентиляторов составляет от 70 до 85%, осевых (канальных) — не более 95%. При выборе радиального вентилятора коэффициент запаса электродвигателя равен 1,2. Это значит, что мощность электромотора должна быть на 20% выше требуемой.

Расчёт мощности двигателя вентилятора производится по следующей формуле:

N = (Q*P)/(102*3600*КПД),

Где: Q — производительность (объёмный расход воздуха), P — генерируемое давление.

Подбор вентилятора согласно требований

Выбор вентиляционной системы для промышленных помещений — занятие нетривиальное, требующее от специалиста высокой квалификации. рассмотрены здесь.

Для обычных квартир и частных домов имеются готовые решения. В целом (для квартиры из двух до трёх комнат) система вентиляции имеет такую архитектуру:

  • В жилых комнатах устанавливают проветриватели, число которых определяется размерами комнат и количеством проживающих.
  • В кухне и санузле устанавливают вытяжные диффузоры, а также прокладывают… воздуховоды к приточно–вытяжной установке.

Центробежный вентилятор состоит из блока управления, фильтра-системы очистки воздуха, электродвигателя и радиального вентилятора.

Для названной системы вентиляции подходят настенные вентиляторы серии ЦФ от фирмы Вентс мощностью до 120 куб. м. 3/час

Текущий рынок вентиляционного оборудования представлен широким спектром фирм из-за границы: 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.

Продукция представленных компаний подходит для решения задач по вентиляции любой сложности.

В производстве оборудования не уступают им российские бренды Вентс, Элком, Домовент и Веза. При сомнениях в точности расчётов или выборе модели обратитесь в службу поддержки выбранной компании.

При подборе оборудования для частного жилого дома, занимающего 1–2 этажа, производственного или коммерческого здания аналогичной площади (ресторан, склад, столовая, кафе, офис) нужно учесть объем помещений, кратность обмена воздуха, длину и сечение магистральных трубопроводов.

Вентиляцию и дымоудаление эффективно выполнят многозональные воздуходувки или крышные вентиляторы серий КРОМ от фирмы Веза, а также вентиляторы ВН от компании Вентс.

Обращайте внимание на дополнительные возможности центробежных вентиляторов и их совместимость с разными системами кондиционирования.

Радиальные воздуходувки могут комплектоваться дополнительными деталями.

  • Регулируемые таймеры, интервальные переключатели, фотодатчики и датчики влажности.
  • регуляторами скорости и индикаторами состояний;
  • Датчиками перегрузки двигателя и отсутствия напряжения в сети.
  • пружинными вибропоглотителями или резиновыми виброизоляторами.

Внутри квартиры или дома установленный вентилятор можно скрыть съемной декоративной панелью из алюминия или пластика, соответствующей стилю помещения.

При выборе вентилятора многие обращают внимание на уровень шума. Тихий вентилятор для ванной комнаты? Просмотрите рейтинг. бесшумных вентиляторов.

Выводы и полезное видео по теме

В данном видео сотрудники компании Элком подробно объясняют работу центробежных вентиляторов.

Ванная комната с установленным вентилятором представлена ниже как удачный пример монтажа.

Альтернативный способ размещения домашнего, невысокого по мощности вентилятора в квартире:

Классический центробежный вентилятор – плод многолетней работы в области создания вентиляционного оборудования.

Интересует центробежный вентилятор или возникли вопросы по разбору материала? Комментируйте, задавайте о технологических моментах.

Возможно, вы уже установили вентилятор в ванной. Как вас устраивает его работа? Выбрали ли вы подходящую мощность для комнаты? Покажите фотографию своего вентилятора и поделитесь своим мнением.


Santyago