Войти
Типичный центробежный вентилятор с загнутыми назад лопатками, в котором лопасти изогнуты от направления, в котором они вращаются A центробежный вентилятор представляет собой механическое устройство для перемещения воздуха или других газов в направлении под углом к поступающей жидкости. Центробежные вентиляторы часто содержат корпус с воздуховодом для направления выходящего воздуха в определенном направлении или через радиатор ; такой вентилятор также называется нагнетатель, нагнетательный вентилятор, нагнетатель печенья или вентилятор с короткозамкнутым ротором (потому что он выглядит как колесо хомяка ). Эти вентиляторы увеличивают скорость и объем воздушного потока с помощью вращающихся лопастей .
Центробежные вентиляторы используют кинетическую энергию лопастей для увеличения объема воздушного потока, который, в свою очередь, движется против сопротивление, вызванное воздуховодами, заслонками и другими компонентами. Центробежные вентиляторы вытесняют воздух радиально, изменяя направление (обычно на 90 °) воздушного потока. Они прочные, бесшумные, надежные и способны работать в широком диапазоне условий.
Центробежные вентиляторы - это устройства постоянного рабочего объема или постоянного объема, что означает, что при постоянной скорости вращения вентилятора центробежный вентилятор движется. относительно постоянный объем воздуха, а не постоянная масса. Это означает, что скорость воздуха в системе фиксирована, даже если массовый расход через вентилятор не является фиксированным.
Центробежные вентиляторы не являются устройствами прямого вытеснения, а центробежные вентиляторы имеют определенные преимущества и Недостатки по сравнению с нагнетательными вентиляторами прямого вытеснения: центробежные вентиляторы более эффективны, тогда как нагнетательные нагнетатели могут иметь более низкие капитальные затраты.
Центробежный вентилятор имеет форму барабана, состоящего из нескольких лопастей вентилятора, установленных вокруг концентратор. Как показано на анимированном рисунке, ступица вращается на приводном валу , установленном в подшипниках в корпусе вентилятора. Газ поступает со стороны вентилятора колеса, поворачивается на 90 градусов и ускоряет за счет центробежной силы, когда он проходит через лопасти вентилятора и выходит из корпуса вентилятора..
Самое раннее упоминание о центробежных вентиляторах было в 1556 году Георгом Павером (лат. Георгиус Агрикола ) в его книга De Re Metallica, где он показывает, как такие вентиляторы использовались для вентиляции шахт. После этого центробежные вентиляторы постепенно вышли из употребления. Только в первые десятилетия XIX века интерес к центробежным вентиляторам возродился. В 1815 году маркиз де Шабанн выступил за использование центробежного вентилятора и в том же году получил британский патент. В 1827 году Эдвин А. Стивенс из Бордентауна, штат Нью-Джерси, установил вентилятор для вдувания воздуха в котлы парохода «Северная Америка». Точно так же в 1832 году шведско-американский инженер Джон Эрикссон использовал центробежный вентилятор в качестве нагнетателя на пароходе Corsair. Центробежный вентилятор был изобретен русским военным инженером Александром Саблуковым в 1832 году и использовался как в легкой промышленности России (например, в производстве сахара), так и за рубежом.
Одна из важнейших разработок. для горнодобывающей промышленности был запатентован в Бельгии в 1862 году французским инженером Теофилем Гибалом. Вентилятор Guibal имел спиральный кожух, окружающий лопасти вентилятора, а также гибкую заслонку для управления выходной скоростью, что значительно превосходило его по сравнению с предыдущими конструкциями с открытым вентилятором и давало возможность добычи полезных ископаемых на больших глубинах. Такие вентиляторы широко использовались для вентиляции шахт по всей Великобритании.
Рис. 1: Компоненты центробежного вентилятора Основные части центробежного вентилятора:
Другие используемые компоненты могут включать подшипники, муфты, устройство блокировки крыльчатки, нагнетательный кожух вентилятора, уплотнение вала. пластины и т. д.
Привод вентилятора определяет скорость крыльчатки вентилятора (крыльчатки) и степень, в которой эта скорость может изменяться. Существует два основных типа приводов вентилятора.
Крыльчатка вентилятора может быть напрямую связана с валом электродвигателя. Это означает, что скорость вращения крыльчатки вентилятора идентична скорости вращения двигателя. С этим типом механизма привода вентилятора скорость вращения вентилятора не может быть изменена, если скорость двигателя не регулируется. Кондиционер автоматически обеспечивает более высокую скорость, потому что более холодный воздух плотнее.
Некоторые производители электроники сделали центробежные вентиляторы с двигателями с внешним ротором (статор находится внутри ротора), а ротор установлен непосредственно на крыльчатке вентилятора (крыльчатке).
Набор шкивов установлен на валу двигателя и валу крыльчатки вентилятора, а ремень передает механическую энергию от двигателя к вентилятору.
Скорость вращения крыльчатки вентилятора зависит от отношения диаметра шкива двигателя к диаметру шкива крыльчатки вентилятора и может быть получена из следующего уравнения:
| где: | |
 | = скорость вращения крыльчатки вентилятора, оборотов в минуту |
|---|---|
 | = паспортная табличка двигателя скорость, оборотов в минуту |
 | = диаметр шкива двигателя |
 | = диаметр шкива крыльчатки вентилятора |
Скорость вращения крыльчатки вентилятора с ременным приводом фиксирована, если только ремень (ремни) не проскальзывает. Проскальзывание ремня может снизить скорость вращения крыльчатки вентилятора на несколько сотен оборотов в минуту (об / мин).
Подшипники - важная часть вентилятора. Масляные подшипники с кольцевым уплотнением широко используются в вентиляторах. Некоторые подшипники с кольцом скольжения могут иметь водяное охлаждение. Подшипники скольжения с водяным охлаждением часто используются, когда вентилятор перемещает горячие газы. Тепло проходит через вал в масло, которое необходимо охлаждать, чтобы предотвратить перегрев подшипника. Низкоскоростные вентиляторы имеют подшипники в труднодоступных местах, поэтому в них используются подшипники с консистентной смазкой.
Многие турбонагнетатели используют либо воздушный подшипник, либо магнитный подшипник.
Заслонки вентилятора используются для управления потоком газа внутрь и из центробежного вентилятора. Они могут быть установлены на входной или выходной стороне вентилятора, либо на обеих сторонах. Демпферы на выходной стороне создают гидравлическое сопротивление, которое используется для регулирования потока газа. Заслонки на входной стороне (входные лопатки) предназначены для управления потоком газа путем изменения количества газа или воздуха, поступающего на вход вентилятора.
Впускные заслонки (впускные лопатки) снижают потребление энергии вентилятором из-за их способности влиять на схему воздушного потока в вентилятор.
Крыльчатка вентилятора состоит из ступицы с рядом прикрепленных лопастей вентилятора. Лопасти вентилятора на ступице могут быть расположены тремя различными способами: загнутыми вперед, загнутыми назад или радиально.
Загнутыми вперед лопатками в бытовом вентиляторе Загнутыми вперед лопасти, как на рисунке 3 (а), изгибаются в направлении вращения крыльчатки вентилятора. Они особенно чувствительны к твердым частицам и обычно предназначены только для применения в чистом воздухе, например, для кондиционирования воздуха. Лопасти с загнутыми вперед загнутыми лопатками обеспечивают низкий уровень шума и относительно небольшой воздушный поток с большим увеличением статического давления. Они обычно используются в фанкойлах.
загнутыми назад лопатками, как на рисунке 3 (b), изогнутыми против направления вращения крыльчатки вентилятора. Воздуходувки меньшего размера могут иметь наклоненные назад лопасти, которые являются прямыми, а не изогнутыми. Воздуходувки большего размера с наклоном назад / изогнутыми лопастями имеют лопасти, обратная кривизна которых имитирует кривизну аэродинамического профиля, но обе конструкции обеспечивают хорошую эффективность работы при относительно экономичных технологиях изготовления. Эти типы воздуходувок предназначены для обработки газовых потоков с содержанием твердых частиц от низкого до среднего. Они могут быть легко оснащены защитой от износа, но некоторые изгибы лопастей могут быть склонны к накоплению твердых частиц. Колеса с загнутыми назад лопатками часто тяжелее соответствующих эквивалентов с загнутыми вперед лопатками, поскольку они работают на более высоких скоростях и требуют более прочной конструкции.
Вентиляторы с загнутыми назад лопатками могут иметь широкий диапазон удельных скоростей, но чаще всего используются для приложений со средней удельной скоростью - приложения с высоким давлением и средним расходом, например, в вентиляционных установках.
Вентиляторы с загнутыми назад лопатками потребляют гораздо больше энергии эффективнее, чем радиальные лопастные вентиляторы, и поэтому для применения с высокой мощностью может быть подходящей альтернативой более дешевым радиальным лопастным вентиляторам.
Радиальные нагнетатели, как на рисунке 3 (c), иметь колеса, лопасти которых выходят прямо из центра ступицы. Радиальные лопаточные колеса часто используются для газовых потоков, содержащих твердые частицы, потому что они наименее чувствительны к твердым наростам на лопастях, но они часто характеризуются большей мощностью шума. Высокие скорости, малые объемы и высокое давление характерны для радиальных нагнетателей и часто используются в пылесосах, пневматических системах транспортировки материалов и подобных процессах.
Центробежный вентилятор использует центробежную энергию, получаемую от вращения крыльчаток, для увеличения кинетической энергии воздуха / газов. Когда рабочие колеса вращаются, частицы газа около рабочих колес отрываются от рабочих колес, а затем перемещаются в корпус вентилятора. В результате кинетическая энергия газа измеряется как давление из-за сопротивления системы, обеспечиваемого кожухом и воздуховодом. Затем газ направляется к выходу через выпускные каналы. После выпуска газа давление газа в средней части крыльчатки снижается. Газ из проушины рабочего колеса устремляется внутрь, чтобы это нормализовать. Этот цикл повторяется, и поэтому газ может передаваться непрерывно.
| Оборудование | Коэффициент давления | Повышение давления (мм H. 2O) |
|---|---|---|
| Вентиляторы | Вверх до 1,1 | 1136 |
| Blowers | 1,1 до 1,2 | 1136-2066 |
Диаграмма, называемая треугольником скорости, помогает нам при определении геометрии потока на входе и выходе из лопасти. Чтобы нарисовать треугольник скорости в точке на лопасти, требуется минимальное количество данных. Некоторая составляющая скорости изменяется в разных точках лопасти из-за изменения направления потока. Следовательно, для данной лопасти возможно бесконечное количество треугольников скорости. Для описания потока с помощью всего двух треугольников скорости мы определяем средние значения скорости и их направление. Треугольник скорости любой турбомашины состоит из трех компонентов, как показано:
Треугольник скорости для обращенной вперед лопасти Эти скорости связаны соотношением треугольный закон сложения векторов:
Это относительно простое уравнение часто используется при построении диаграммы скоростей. Диаграмма скоростей показанных лопаток с передним и задним торцом построена с использованием этого закона. Угол α представляет собой угол, образованный абсолютной скоростью с осевым направлением, а угол β представляет собой угол, образованный лопастью относительно осевого направления.
Треугольник скорости для обращенной назад лопасти Свойство, которое отличает центробежный вентилятор от нагнетателя, - это степень давления, которую он может достичь. Как правило, нагнетатель может создавать более высокий перепад давления. Согласно Американскому обществу инженеров-механиков (ASME), конкретное соотношение - отношение давления нагнетания к давлению всасывания - используется для определения вентиляторов, нагнетателей и компрессоров. У вентиляторов есть удельное отношение до 1,11, у нагнетателей от 1,11 до 1,20, а у компрессоров - более 1,20.
Номинальные значения, указанные в таблицах и кривых производительности центробежных вентиляторов, основаны на стандартном воздухе SCFM. Производители вентиляторов определяют стандартный воздух как чистый сухой воздух с плотностью 0,075 фунта массы на кубический фут (1,2 кг / м³) с барометрическим давлением на уровне моря 29,92 дюйма. ртуть (101,325 кПа) и температура 70 ° F (21 ° C). Выбор центробежного вентилятора для работы в условиях, отличных от стандартного воздуха, требует регулировки как статического давления, так и мощности.
на высоте выше нормы (уровень моря ) и температуре выше стандартной, плотность воздуха ниже стандартной плотности. При корректировке плотности воздуха необходимо учитывать центробежные вентиляторы, предназначенные для непрерывной работы при более высоких температурах. Центробежный вентилятор вытесняет постоянный объем воздуха в данной системе независимо от плотности воздуха.
Если центробежный вентилятор задан для заданных кубических футов в минуту и статического давления в условиях, отличных от стандартных, необходимо применить поправочный коэффициент плотности воздуха, чтобы выбрать вентилятор надлежащего размера, соответствующий новым условиям. Так как воздух при температуре 200 ° F (93 ° C) весит всего 80% от воздуха при температуре 70 ° F (21 ° C), центробежный вентилятор создает меньшее давление и потребляет меньше энергии. Чтобы получить фактическое давление, требуемое при 200 ° F (93 ° C), разработчик должен умножить давление при стандартных условиях на поправочный коэффициент плотности воздуха 1,25 (т.е. 1,0 / 0,8), чтобы система работала правильно. Чтобы получить фактическую мощность при 200 ° F (93 ° C), проектировщик должен разделить мощность при стандартных условиях на поправочный коэффициент плотности воздуха.
В таблицах производительности центробежных вентиляторов указаны обороты вентилятора и требования к мощности для заданных CFM и статического давления при стандартной плотности воздуха. Если производительность центробежного вентилятора не соответствует стандартным условиям, производительность необходимо преобразовать в стандартные условия перед вводом в таблицы производительности. Центробежные вентиляторы, сертифицированные Ассоциацией движения и контроля воздуха (AMCA), проходят испытания в лабораториях с использованием испытательных установок, имитирующих установки, типичные для этого типа вентиляторов. Обычно они проходят испытания и классифицируются как один из четырех стандартных типов установки, обозначенных в стандарте AMCA 210.
Стандарт AMCA 210 определяет единые методы проведения лабораторных испытаний корпусных вентиляторов для определения скорости воздушного потока, давления, мощности и эффективности. при заданной скорости вращения. Цель стандарта AMCA 210 состоит в том, чтобы определить точные процедуры и условия тестирования вентиляторов, чтобы оценки, предоставленные различными производителями, были на одной основе и их можно было сравнивать. По этой причине вентиляторы должны быть рассчитаны на стандартизованные кубические футы в минуту.
Центробежные вентиляторы несут потери эффективности как в неподвижных, так и в движущихся частях, увеличивая потребляемую энергию, необходимую для данного уровня производительности воздушного потока.
Поток на впуске и его поворот из осевого в радиальное направление вызывает потери на впуске. Трение и разделение потока вызывают потери в лопастях рабочего колеса, так как изменяется угол падения. Эти потери в лопастях рабочего колеса также включены в категорию.
Утечка некоторого количества воздуха и нарушение в поле основного потока вызваны зазором между вращающейся периферией крыльчатки и кожухом на входе.
Трение и разделение потоков также вызывают потери в диффузоре. Дальнейшие потери из-за аварии возникают, если устройство работает за пределами своих проектных условий. Поток из рабочего колеса или диффузора расширяется в спиральной камере, которая имеет большее поперечное сечение, что приводит к образованию вихря, который, в свою очередь, снижает напор. Потери на трение и разделение потока также возникают из-за спирального прохода.
Вязкое сопротивление на задней поверхности диска рабочего колеса вызывает потери на трение диска.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Центробежными вентиляторами. |
