Определяя требуемый объёмный расход, необходимо учитывать аэродинамическое сопротивление, с которым вентилятор сталкивается в конкретном применении, а также то, должен ли он подавать свежий воздух или обеспечивать охлаждение. Объёмный расход (в м³/ч) и давление (в паскалях, Па) — две главные задачи, которые приходится решать при работе вентилятора.
Важно подобрать такую рабочую характеристику вентилятора, которая решала бы обе эти задачи или располагалась вблизи точки максимального КПД. Работа вентилятора в зоне пикового КПД позволяет свести к минимуму энергопотребление и уровень шума при сохранении требуемых характеристик.
Как работает центробежный вентилятор с лопатками, загнутыми назад?
Название центробежного вентилятора связано с направлением потока и с тем, как воздух выбрасывается радиально с внешней кромки рабочего колеса. Центробежный вентилятор с задним загибом лопаток отличается цилиндрической формой, несколькими крупными изогнутыми лопатками и коническим входным патрубком (соплом). В приведённом ниже примере вентилятор вращается по часовой стрелке.
При вращении вентилятора на лопатках рабочего колеса возникает перепад давления. На выпуклой стороне лопатки при вращении колеса в воздухе создаётся сила, формирующая избыточное давление: лопатки выталкивают воздух наружу, и он уходит в радиальном направлении. На вогнутой стороне лопатки при вращении возникает разрежение, втягивающее воздух в межлопаточный канал. Затем в ходе непрерывного процесса этот воздух выбрасывается наружу следующей лопаткой. Всасывающая сторона лопаток забирает воздух из центра вентилятора, благодаря чему направление потока между входом и выходом изменяется на 90 градусов.
Особенности вентилятора
Оптимальная рабочая зона центробежного вентилятора с задним загибом лопаток — средний участок его рабочей характеристики. При средних значениях давления и расхода такой вентилятор работает в наилучшем режиме. На рисунке ниже показана оптимальная рабочая зона…
Объёмный расход откладывается по оси X, а давление в системе — по оси Y. Когда давление в системе отсутствует (вентилятор работает на свободный выхлоп), центробежный вентилятор с задним загибом лопаток обеспечивает максимальный расход. По мере роста сопротивления на всасывающей или нагнетательной стороне объёмный расход снижается.
Пик КПД приходится на середину характеристической кривой. В этой точке отношение полезной мощности вентилятора (объёмный расход (м³/с) × статическое давление (Па)) к потребляемой мощности (Вт) максимально, а создаваемое вентилятором звуковое давление минимально. Ниже или выше оптимального рабочего диапазона вентилятор становится более шумным, а КПД системы снижается.
Преимущество рабочего колеса с задним загибом лопаток в том, что у него нет точки срыва потока. Это означает, что на характеристической кривой вентилятора нет ни одной нерабочей точки. Кроме того, рабочее колесо с задним загибом обладает самым высоким статическим КПД среди вентиляторов всех типов и наиболее эффективным механизмом создания воздушного потока. Благодаря этому его можно применять в напорной камере (плену́ме) или встраивать в спиральный корпус для направленного отвода потока.
У вентиляторов других типов — осевых, диагональных и центробежных с загнутыми вперёд лопатками — есть зоны, работа в которых нежелательна. В этих зонах может возникать турбулентность, отрицательно сказывающаяся на долговременной надёжной работе вентилятора.
Всё больше преимуществ
Отсутствие перегрузки по мощности, высокий статический КПД и гибкость вариантов монтажа — вот причины выбрать вентилятор с задним загибом лопаток, который обеспечивает оптимальное согласование воздушного потока с сопротивлением сети. Чтобы реализовать эти преимущества, входное кольцо (или сопло) должно обеспечивать плавный ламинарный поток воздуха на входе в рабочее колесо.
Входное кольцо следует располагать концентрично, с небольшим перекрытием на входе вентилятора.
Как отмечалось выше, вентилятор с задним загибом лопаток можно применять в напорной камере или встраивать в спиральный корпус для направленного отвода потока…
При использовании в напорной камере или в составе приточно-вытяжной установки у проектировщика есть множество вариантов организации подачи воздуха…
Когда воздух поступает в воздуховод на всасывающей стороне вентилятора, он может проходить через элементы с аэродинамическим сопротивлением (фильтр тонкой очистки, блок рекуперации тепла, теплообменник и т. п.). Проходя через вентилятор, поток поворачивает на 90 градусов и выбрасывается радиально. Такая схема течения позволяет располагать нагнетательный воздуховод как в радиальном, так и в осевом (соосном) направлении.
При использовании в спиральном корпусе выброс воздушного потока приобретает направленный характер и отражает изменение характеристик рабочего колеса…
Простой спиральный корпус позволяет снизить скорость воздуха и преобразовать часть динамического давления в статическое, формируя более крутую напорную характеристику. Изогнутая форма спирального корпуса также делает выброс воздуха более тихим.
Указания по монтажу — необходимые зазоры
Важно обеспечить достаточные зазоры на всасывающей и нагнетательной сторонах вентилятора.
Недостаточный зазор на всасывающей стороне вентилятора увеличивает скорость воздуха на входе, вызывая турбулентность. При прохождении потока через рабочее колесо эта турбулентность нарастает, поскольку колесо снижает эффективность передачи энергии лопатками, в результате чего растёт шум и падает КПД вентилятора. Аналогично размещение препятствий вблизи нагнетательной стороны вентилятора порождает турбулентность и вибрацию, увеличивая сопротивление, которое необходимо преодолевать.
Общие рекомендации по условиям на всасывании и нагнетании таковы:
Сторона всасывания
На участке от входа вентилятора длиной, равной его диаметру, не должно быть препятствий или изменений направления потока.
Сторона нагнетания
Гидравлический диаметр должен превышать диаметр вентилятора более чем в 2,2 раза.
Осевое (соосное) направление потока: на участке за вентилятором длиной, равной его диаметру, не должно быть препятствий.
Почему стоит выбрать центробежный вентилятор с лопатками, загнутыми назад?
Если требуемая рабочая точка попадает в область среднего давления в системе, следует ориентироваться на средние значения объёмного расхода на характеристике вентилятора. Вентилятор нужно выбирать в центральном диапазоне его рабочей характеристики. Точка пикового КПД находится в середине характеристической кривой, а значит, именно здесь вентилятор работает наиболее тихо. Избегайте работы за пределами оптимального диапазона (в крайних режимах высокого расхода или высокого рабочего давления), поскольку турбулентность и снижение аэродинамической эффективности лопаток в этих точках порождают шум и снижают эффективность системы.
Воздух на входной стороне рабочего колеса должен оставаться плавным и ламинарным, чтобы максимально повысить эффективность лопаток. Перекрытие входного кольца (входного сопла) с входным конусом рабочего колеса помогает устранить возмущения потока ещё до его прохождения через вентилятор, снизить шум от турбулентности, минимизировать нагрузку в рабочей точке и обеспечить максимальный КПД.
Отсутствие перегрузки по характеристике позволяет монтировать вентилятор без спирального корпуса, а конструкция рабочего колеса обеспечивает самый высокий статический КПД среди вентиляторов всех типов. Это означает, что вентилятор с задним загибом лопаток — гибкое и легко адаптируемое решение, пригодное для широкого круга применений. Если вы хотите узнать о других вопросах, связанных с продукцией, свяжитесь с нами. Благодарим за внимание.