Центробежный вентилятор: устройство и принцип функционирования

По мере развития промышленности многие технологические процессы стали нуждаться в принудительной подачи воздуха. В сфере быта также возникла потребность в постоянном поступлении свежего воздуха для функционирования определённых видов коммуникаций.

Центробежный вентилятор – элегантное решение для этой задачи. В автономном режиме это устройство подает нужное количество воздуха. Далее мы рассмотрим его конструкцию и принцип работы.

Проанализируем устройство прибора, его функциональные возможности, сферы использования, лидеров рынка и их продукцию. Также представим советы по подбору подходящего вентилятора.

Механизм действия вентилятора, создающего разницу давления воздуха.

Механическая конструкция вентилятора предназначена для обработки потока газовоздушной смеси с помощью увеличения её удельной энергии для последующего перемещения.

Данная конструкция агрегата позволяет вызывать нагнетание или разрежение рабочей среды в объеме за счет изменения давления.

Газовое давление — это непрерывное беспорядочное движение молекул газа, которое, сталкиваясь с гранями закрытой емкости, оказывает воздействие на эти поверхности.

Чем быстрее движутся молекулы, тем больше столкновений происходит, и тем выше становится давление газа. Давление газа является одной из ключевых его свойств.

Центробежные вентиляторы — простейший вид механизмов, используемых для создания систем вентиляции.
Радиальные, или центробежные, вентиляторы подходят для реализации разных проектов приточной и вытяжной вентиляции. В основном применяются без воздуховодов.
Центробежный вентилятор работает благодаря двигателю, мощностью которого определяют по объему воздуха, который нужно переместить.
Центробежные вентиляторы изготавливают для эксплуатации как в чистом воздухе без добавок, так и во взрывоопасных средах.

С другой стороны, у любого газа есть ещё два параметра: объём и температура. Объём – это количество пространства, которое занимает газ. Температура газа – это термодинамическая величина, которая связывает скорость его молекул с давлением, создаваемым ими.

На этих трёх постулатах основана молекулярно-кинетическая теория, являющаяся основой для описания всех процессов, связанных с обработкой газов и газовых смесей.

Процесс нагнетания – это искусственное увеличение концентрации молекул в ограниченном объёме за пределы обычного для данной среды показателя. К примеру, стандартное атмосферное давление у земной поверхности примерно равно 100 кПа. 5Давление измеряется в килопаскалях или в миллиметрах ртутного столба.

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

Давление атмосферы — это вес воздушного столба на единицу площади поверхности, расположенной под ним. Величина давлений определяется как P=mg, где m — масса столба воздуха, а g — ускорение свободного падения. Барометр используется для измерения атмосферного давления, остальные типы давления измеряются манометром.

Разрежение — противоположность нагнетанию, при котором молекулы уходят из закрытой системы. Объем остается неизменным, а число молекул снижается многократно, вследствие чего падает давление.

Для вынужденного движения воздуха нужен нагнетающий эффект. Воздух может двигаться и за счёт эффекта разрежения: молекулы переходят из областей высокой концентрации в области низкой, чтобы восстановить давление во всей системе.

Так протекает движение молекул газа.

Для измерения скорости воздушного потока за пределами или в здании используют анемометр.

Вентиляционные системы имеют различные конструкции, которые можно классифицировать по нескольким признакам.

  1. По назначению.Существуют вентиляторы общего и специального назначения. Обычные вентиляторы предназначены для перемещения газа. Специализированные вентиляторы применяются в пневмотранспорте и для перевозки агрессивных и взрывоопасных газов.
  2. По быстроходностиСуществуют модели с малой, средней и высокой скоростью вращения колеса с лопастями.
  3. По диапазону давления.Существуют системы производства рабочего давления в диапазонах от до 1 кПа, от 1 до 3 кПа и свыше 3 кПа.

Ввиду осуществления некоторых производственных и домашних операций с использованием воздуходувок в суровых условиях эксплуатации предъявляются повышенные требования к такому оборудованию.

Таким образом, можно говорить о пылезащитных, влагозащищенных, термостойких, коррозионно-стойких, искрозащищенных агрегатах и устройствах для удаления дыма и обычных вентиляторах.

Обзор различных типов вентиляторов представлен в другом тексте. нашей статье.

Конструкция вентилятора центробежного типа

Центробежный насос представляет собой устройство с радиальным расположением деталей, способное создавать давление различной интенсивности.

Предназначен для перевозки газообразных веществ, как простых, так и сложных молекул, включая химически активные соединения.

Центробежные вентиляторы устанавливают в системах вентиляции объектов различного назначения: жилых домов, производств и коммерческих сооружений. Целесообразно использовать их для подачи свежего воздуха и удаления загрязняющих паров.
Двигатель и вентилятор установлены на сварной и литой раме, а между ними размещены подшипники.
Рабочее колесо вентилятора — это ступица, крепко соединенная с главным диском.
Рабочее колесо радиального вентилятора закреплено на валу с подшипниками.
Лопатки центробежного вентилятора крепятся на переднем и главном вращающемся дисках. Их можно изготовить со скругленными кверху, книзу или радиально направленными концами.
Центробежные вентиляторы бывают с правым и левым вращением рабочего колеса. В большинстве случаев изменить направление вращения возможно.
Вентиляторы с односторонним всасыванием устанавливаются с помощью консоли, к которой крепится рабочее колесо. Чаще всего это компактные устройства малого размера.
Вентиляционные установки с двусторонним всасыванием имеют вращающееся колесо, расположенное по центру относительно подшипников.

Металлический или пластиковый корпус, называемый защитным кожухом, облекает конструкцию. Оболочка предохраняет внутреннюю камеру от пыли, влаги и веществ, способных ухудшить работоспособность агрегата.

Качественные вентиляционные устройства имеют соответствующий класс защиты. Степень защиты корпуса (Ingress Protection) – общий международный стандарт качества, устанавливающий уровень надежности оборудования при воздействии внешней среды.

Радиальный вентилятор создает существенно более высокое давление по сравнению с осевым. Причина этого — передача части энергии, которую приобретает воздух в процессе движения от входа к выходу системы, непосредственно барабану вентилятора.

В работе механизма участвуют либо электромотор, либо двигатель внутреннего сгорания (часто встречается в промышленных вентиляторах). Чаще всего применяют электромотор, приводящий в движение вал с лопастями.

Существует несколько способов передать вращательное движение от мотора к импеллеру.

  • эластичная муфта;
  • клиноременная передача;
  • Передача с плавной регулировкой (гидравлическая или индуктивная муфта скольжения).

Из-за большого числа производителей, предлагающих неповторимые системы с различными характеристиками работы, выбор вентиляторов очень велик.

В корпусе есть два главных канала: входной и выходной. Смесь газа поступает в первый канал, передвигается в камеру, где подвергается обработке, а затем выходит во второй.

Благодаря усердной работе специалистов диапазон применения этих машин весьма широк и включает:

  • Вентиляция и отопление в жилых строениях.
  • Вентиляция и очистка воздуха в зданиях, не предназначенных для проживания.
  • фильтрационные системы в сельском хозяйстве;
  • В легкой и тяжелой промышленности реализуются различные технологические процессы.

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

Работающие с горячими газами, эти вентиляторы требуют от производителей указания соответствия своих изделий международным стандартам в технической документации.

Надёжный и простой дизайн центробежной системы обладает рядом существенных достоинств.

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

Воздуходувки характеризуются сравнительно низким уровнем шума, что делает возможным их использование в быту. Centrifugal fans отличаются длительным сроком службы из-за отсутствия непосредственного взаимодействия подвижных частей внутри рабочего пространства.

Особенности рабочего цикла прибора

Общий принцип работы центробежной воздуходувки радиальной конструкции можно изучить, отметив, что существуют два основных типа вентиляторов: с осевым и радиальным расположением входного отверстия для забора воздушного потока.

Это сказывается прежде всего на способе установки вентилятора, а общее значение от этого почти не меняется.

Радиальный вентилятор способен функционировать как с обычным воздухом, поглощаемым им из окружающего пространства, так и с потоковым воздухом, проходящим через воздухопровод (благодаря эффекту уравнивания давления в разных зонах).

Для нагнетательных воздуходувок широкого назначения характерно осевое расположение впускного отверстия. В воздуходувках, предназначенных для магистральных систем, поток воздуха располагается радиально.

На начальном этапе работы вентилятора воздушный поток направляется к поверхности быстро вращающегося импеллера. Лопасти крыльчатки делят воздух на частицы, поступающие внутрь камеры рабочего цикла.

В данном месте происходит уплотнение воздуха из-за уменьшения его объема.

Корпус агрегата обладает уникальной конструкцией.

Существуют две самые частые разновидности корпуса.

  • округлые;
  • спиралевидные.

Вентиляторы круглой формы предназначены для интенсивного перемещения больших объемов воздуха в короткие сроки. Вентиляторы спиралевидной формы создают сжатие воздушного потока, обеспечивая среднее и высокое давление.

На втором этапе воздух подаётся в рабочую камеру. При неизменной величине камеры приращение общего числа молекул газа влечёт за собой рост количества столкновений между ними, что ведёт к увеличению их скорости. Вследствие этого давление газа также повышается.

Важную роль играют форма и число лопастей. Каждый из вариантов импеллеров испытывается в аэродинамических трубах с целью выявления оптимальных параметров работы.

В завершение рабочий газ выводят из камеры к выпускному отверстию. Затем воздух поступает в центральный воздуховод и направляется в нужное место.

Процесс разрежения обратный. Воздух извлекают из труб или закрытых пространств, где требуется низкое давление, и выпускают наружу или в другое ограниченное пространство.

Спецификация центробежного вентилятора

При выборе и интеграции компрессорных систем в системы вентиляции нужно обращать внимание на ряд особенностей конструкции и работы.

К спецификации относят:

  • непосредственно саму конструкцию воздуходувки;
  • тип двигателя;
  • блок управления;
  • Установка лопасти и направление вращения от электродвигателя.
  • Направление установки входного и выходного патрубков.
  • Материал деталей, размеры и масса изделия.

Специалисты уделяют внимание соблюдению изделиями международных норм: стандартов ISO/IEC и ГОСТ, маркировок IP, директив ATEX и др.

К динамическим характеристикам относятся технические показатели работы воздуходувки: создаваемое давление и показатель напора, скорость и максимально допустимая температура потока, обороты вала и уровень шума, эффективность и мощность мотора.

Максимальное значение давления, которое может произвести вентилятор при работе на штатных параметрах.

Pv = Psv + Pdv,

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

Коэффициент перепада равен разнице между входным и сгенерированным давлением, измеренной в барах.

Объемный расход воздуха — это производительность воздушной смеси, то есть количество газа, проходящего за определенный отрезок времени. 3/ч для отечественных производителей, литр/мин – для зарубежных.

Частота вращения вентилятора равна количеству его полных оборотов за определённый промежуток времени и измеряется в оборотах в секунду или герцах. Важно учитывать, что нагрузка на воздушный вентилятор не должна превышать 75% от максимальной.

Длительная эксплуатация вентилятора в режиме повышенной нагрузки и при высокой частоте вращения приводит к его перегреву, что может стать причиной быстрого выхода из строя. Этот процесс можно регулировать, осуществляя управление с помощью собственных настроек. регулятор скорости вращения вентилятора.

Звуковое давление — это шум от вращающихся деталей и трения воздуха об металл. Его измеряют на расстоянии 3 метра от источника шума при его работе на максимальной нагрузке. При выборе вентилятора, который будет работать непрерывно, необходимо учитывать уровень звукового давления.

Большинство устройств комплектуются устройствами поглощения шума и фоновых звуков. Предельные нормы шума составляют не более 50 децибел для жилых помещений и не более 75 децибел для производственных.

Среди устройств минимальный уровень шума демонстрирует… безлопастный вентилятор.

Эффективность вентилятора определяется тремя коэффициентами.

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

КПД центробежных вентиляторов составляет от 0,7 до 0,85, а осевых – не более 0,95. При выборе радиального вентилятора следует учитывать коэффициент запаса электродвигателя, равный 1,2. Это означает, что мощность электромотора должна быть на 20% выше требуемой.

Мощность электродвигателя вентилятора вычисляется по следующей формуле:

N = (Q*P)/(102*3600*КПД),

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

Подбор вентилятора согласно требований

Подбор вентиляционного оборудования для промышленных объектов – рабочие цеха или ангары – требует профессионализма. Характеристики вентиляции в производственных помещениях изучаются тщательно. рассмотрены здесь.

Для типовых квартир и частных домов имеются готовые вентиляционные решения. В большинстве случаев (квартиры на 2–3 комнаты) система вентиляции имеет такую архитектуру:

  • В квартирах устанавливают вентиляторы, число которых определяется площадью комнат и количеством проживающих.
  • В кухне и санузле устанавливают вытяжные диффузоры и прокладывают… воздуховоды к приточно–вытяжной установке.

В состав центробежного вентилятора входят блок управления, система фильтрации воздуха, двигатель и сам радиальный вентилятор.

Для данной системы вентиляции подходят настенные вентиляторы серии ЦФ от компании Вентс мощностью до 120 кубических метров в час. 3/час

На рынке вентиляционного оборудования представлены фирмы зарубежного производства: 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 этих фирм прекрасно подходит для задач вентиляции любой сложности.

Венты, Элком, Домовент и Веза не уступают по качеству и надежности оборудования зарубежным брендам. При сомнениях в точности расчетов или выборе модели обратитесь в службу поддержки выбранной компании.

При покупке оборудования для частного дома, производственных или коммерческих построек (например, ресторана, склада, столовой, кафе, офиса) площади 1-2 этажа нужно учитывать размеры помещений, количество циклов обмена воздуха и длину магистральных трубопроводов.

Для обеспечения эффективного вентилирования и удаления дыма подойдут многозональные воздуходувки или крышные вентиляторы серий КРОМ производства Веза, а также вентиляторы серии ВН фирмы Вентс.

Обращайте внимание на возможности дополнительных функций центробежных вентиляторов и их совместимость с различными системами кондиционирования.

Радиальные воздуходувки иногда дополняют дополнительными элементами.

  • С возможностью регулировки таймеров и интервалов переключения, а также с помощью фотодатчиков и датчиков влажности.
  • регуляторами скорости и индикаторами состояний;
  • Датчиками перегрузки двигателя и отсутствием электропитания.
  • пружинными вибропоглотителями или резиновыми виброизоляторами.

В помещении можно скрыть вентилятор съёмной панелью из алюминия или пластика, подходящей к интерьеру.

При покупке вентилятора многие обращают внимание на шумность. Покупаете ли вентилятор для ванной комнаты, советуем изучить рейтинг бесшумных вентиляторов.

Выводы и полезное видео по теме

В видео специалисты компании Элком рассказывают о центробежных вентиляторах.

В данном случае демонстрируется удачный монтаж обычного вентилятора в ванной комнате.

Один из вариантов размещения бытового маломощного вентилятора в квартире:

Классический центробежный вентилятор – плод многолетней работы специалистов по проектированию и производству вентиляционного оборудования. Это эффективный вариант для промышленных нужд и идеальное решение для организации воздушного потока в жилых и офисных пространствах.

Рассматриваете покупку центробежного вентилятора или обнаружили неточности в разборе? Пишите свои вопросы и задавайте о технических деталях в комментариях.

Установили ли вы уже подобный вентилятор в ванной? Как вам его работа? Выбрали ли подходящую мощность для помещения? Поделитесь фотографией вентилятора и впечатлениями.