Технические характеристики
Все производители вентиляторов изготовляют это устройство под один стандарт. Такими условиями считаются чистый сухой воздух с плотностью 0,075 фунтов массы на кубический фут, температурой 21ºС и с атмосферным давлением 29,92 дюйма ртутного столба. Если вентилятор центробежный планируют использовать в нестандартных условиях, нужно провести корректировку мощности и статического давления механизма. Этим должен заниматься инженер на производстве.
Самые важные параметры, по которым отличают вентиляторы центробежные – технические характеристики. Главные показатели эффективности работы воздухоочистительного механизма – мощность и обороты двигателя, давление, производительность вентилятора, аэродинамические характеристики. У каждого типа устройства эти параметры отличаются.
Особенности рабочего цикла прибора
Рассмотрим общий принцип работы центробежной воздуходувки радиальной конструкции. Отметим, что специалисты различают две основные конструкции вентилятора: с осевым и радиальным размещением входного отверстия, куда всасывается воздушный поток.
Это влияет в первую очередь на вариант монтажа вентилятора в систему и практически не влияет на общую производительность.
Вентилятор радиального типа может работать как с обычным воздухом, который он забирает из пространства, так и с потоковым воздухом что идёт через воздухопровод (эффект баланса областей с разным давлением)
Осевое входное отверстие характерно для нагнетательных воздуходувок общего применения. Радиальное размещение входа потока характерно для воздуходувок магистрального использования.
На первом этапе рабочего цикла вентилятора поток воздуха перемещается на поверхность быстро вращающегося импеллера. Лопатки крыльчатки разделяют воздух на небольшие объёмы, которые перемещаются внутрь рабочей камеры.
Здесь происходит накапливание воздушной массы, то есть происходит непосредственное сжатие воздушной массы в малый объём.
Сама конструкция корпуса агрегата имеет свои особенности.
Известны две наиболее распространённые формы корпуса:
- округлые;
- спиралевидные.
Округлая форма корпуса характерна для вентиляторов, которые перемещают огромное количество воздуха за короткое время выполнения процесса. А спиралевидная форма присуща вентиляторам, которые дополнительно производят сжатие воздушного объёма и генерацию среднего и высокого давления.
На втором этапе происходит нагнетание воздуха в рабочей камере. Как известно, при постоянном объёме с увеличением общей массы молекул газа увеличивается количество столкновений молекул, а значит и увеличивается их скорость. Следовательно, давление газа также увеличивается.
Большое значение имеет форма и количество лопастей. Все без исключения варианты импеллеров тестируются в аэродинамических трубах для определения оптимальных условий эксплуатации
На заключительном этапе происходит отвод сжатого газа из рабочей камеры к выходному отверстию. Дальше воздух переходит в центральный воздуховод и перемещается в указанном направлении.
Процесс разрежения происходит с точностью наоборот. Воздух забирается от воздушного трубопровода или замкнутого пространства, где необходимо создать разреженную область, и выводится в окружающую среду или другое ограниченное пространство.
Назначение
Военный инженер Саблуков предложил к применению устройство, ставшее незаменимым в конвекции газа – воздушной смеси в больших объёмах.
Прямоугольные – от трёхсот на сто пятьдесят миллиметров, до пятисот на тысячу пятьсот миллиметров, что даёт возможность применения в промышленности. Ниже приведен список мест, где еще используются радиальные вентиляторы.
Другие области применения:
- Кухни, санитарные узлы, ванные комнаты.
- Вредное производство – для быстрого удаления и очищения грязного воздуха.
- В сельском хозяйстве: на животноводческих комплексах, птичниках, теплицах.
- Торговых центрах, автобазах — для удаления взрывоопасных смесей.
Организованный и неорганизованный вид
Естественная вентиляция делится на два вида. Существует самопроизвольный вид (неорганизованный) и организованный. В первом случае, комната проветривается с помощью окон и ветра, а во втором — с помощью специальных отверстий, которые располагаются наверху комнаты.
Что касается организованного типа системы вентиляции, она бывает общеобменной и местной, а также делится еще на три подвида. Сегодня можно установить ярусную, гравитационную и аэрационную организованную вентиляцию.
Неорганизованная система вентиляция делится на инфильтрацию и проветривание.
Общеобменная и местная(локальная) системы проветривания
Общеобменная приточно вытяжная вентиляция работает везде, отсюда и название. Установки дают кислород порционно и убирают весь углекислый газ из помещения.
Общеобменная вентиляция с переменным расходом воздуха бывает комфортной и производственной. Первая используются в жилых домах, а вторая позволяет организовать производственный процесс.
Местная вентиляция работает на каком-то конкретном участке либо зоне. Его создают, чтобы организовать локальную подачу кислорода на рабочие места и удалить углекислый газ в местах его появления. Например, его используют на кухне над печкой.
Ярусная, гравитационная системы и аэрация
Ярусная автономная вентиляция используется во многоэтажном здании. Вентиляционные трубы прокладываются ярусами, отсюда и названия.
Гравитационная система применяется как в частном доме, так и на производстве. Работает по следующему принципу: через окна поступает чистый воздух, проникает в комнаты через щели дверей и диффузоры и вытесняет углекислый газ, который поднимается вверх по специальным решеткам и покидает здание.
Аэрационная система бывает канальной и бесканальной. Бесканальная работает от аэрационных фонарей, установленных в кровле, и фрамуг. Принцип ее действия прост: через открытие фрамуг по фонарям поступает свежий воздух и выходит углекислый газ.
Канальная аэрация работает благодаря дефлекторам на крыше и вентиляционным шахтам. Через первые устройства поступает кислород, а через вторые уходит загрязненный воздух.
Сама система обладает своими преимуществами и недостатками. В качестве плюсов можно назвать простоту в работе и низкую стоимость. К недостаткам относится зависимость от погоды.
Инфильтрация и проветривание
Инфильтрация действует всегда. Принцип ее действия прост: через маленькие щели в стене происходит циркуляция воздуха под действием атмосферного давления.
Проветривание происходит с помощью окон и дверей. Так же, как и в первом случае, происходит циркуляция воздуха под действием воздушных потоков атмосферы.
Виды радиальных вентиляторов
В целом все виды вентиляторов можно разделить в зависимости от:
- направления движения воздуха — бывают вытяжные (односторонние) и двустороннего всасывания;
- показателя воздушного давления;
- направления вращения (бывают правосторонние и левосторонние).
вентиляторы рассчитаны на то, чтобы вытягивать воздух из помещения. Прибор активно выводит загрязненный и отработанный воздух.
Вентиляторы низкого давления (до 1 кПа) используются для работы с невзрывоопасными газами и воздушными потоками умеренной запыленности при температуре до +80 °C.
Чаще всего они применяются на промышленных предприятиях, но возможно и использование в обычных жилых домах.
Преимущества:
- надежность, прочность и безопасность;
- простота монтажа;
- способность выдерживать большие нагрузки;
- хорошее соотношение цены и качества;
- большая функциональность;
- длительный срок эксплуатации.
Приборы среднего давления (1 кПа-3 кПа) используются для работы с умеренными объемами воздуха при высоком сопротивлении. Они подходят для систем вентиляции разных типов помещений.
Обычный вентилятор работает в температурных условиях до +80 °C, а термостойкий может выдержать до +200 °C
Важно, чтобы воздух в помещении не был сильно загрязнен
Концентрация примесей не должна превышать 100 мг/м3. Также нельзя допускать попадания в прибор взрывоопасных примесей и волокнистых и липких частиц.
Преимущества:
- широкая сфера применения;
- сбалансированность конструкции;
- безопасность и надежность;
- качественные технические характеристики.
Приборы высокого давления (3 кПа-12 кПа) используются также при температуре не выше +80 °C и с малозагрязненным воздухом. Устанавливают их в системах вентиляции и кондиционирования воздуха технических помещений.
Преимущества:
- бесперебойность работы;
- прочность и надежность;
- простота конструкции.
Кроме этого, бывают радиальные вентиляторы с дополнительными функциями:
- канальные;
- пылевые;
- взрывозащищенные.
Канальное устройство используют в вентиляционных системах, предназначенных для разных типов помещений.
Прибор имеет одно рабочее колесо и оборудован широким входным каналом. Устройство имеет прямоточную конструкцию и комплектуется двигателями, рассчитанными на однофазную (220 В) и на трехфазную (380 В) систему электроснабжения, в зависимости от мощности прибора. Канальный радиальный вентилятор может иметь встроенную шумо- и теплоизоляционную систему.
Пылевые центробежные вентиляторы отличаются износостойкостью и хорошо подходят для вентиляции крупных промышленных помещений.
Благодаря особым техническим характеристикам прибор можно использовать для вывода из помещений воздуха, содержащего абразивные частицы.
Вытяжные вентиляторы, вне зависимости от направления вращения, используются для отведения воздушных масс, в которых могут содержаться примеси в виде металлической пыли, древесных опилок и других подобных мелких частиц.
Использовать прибор рекомендуется на сварочных и деревообрабатывающих производствах.
Взрывозащищенные приборы часто использую на промышленных предприятиях и на опасных объектах.
Устройства устанавливаются в зданиях и помещениях, в которых могут образовываться и накапливаться газы, способные к возгоранию или взрыву, в количестве, превышающем норму.
Таким образом, предназначение их заключается в выводе воздуха и газов различной горючести, что возможно благодаря высокому рабочему давлению и особенностям конструкции.
Приборы изготавливают из материалов, которые не нагреваются до опасных температур и не способствуют появлению искр. Часто для изготовления деталей используются алюминиевые сплавы.
Разновидности устройства
Сегодня выпускается множество разных вариантов вентиляторных агрегатов. Каждый рассчитан на определённые условия эксплуатации, которые везде разные, поэтому универсальных решений в этой области нет.
Центробежные вентиляторы делятся по направлению вращения:
- правого (по часовой стрелке) вращения;
- левого (против часовой).
Вентиляторы также делят за типом приводных механизмов:
- ременной;
- прямой;
- регулируемый.
Вентиляторы делятся за уровнем давления и выделяют следующие типы:
- высокого (3 кПа — 12 кПа);
- среднего (1 кПа — 3 кПа);
- низкого (до 1 кПа) давления.
По направленности движения воздушных потоков вентиляторные установки классифицируют следующим образом:
- вытяжные;
- и двустороннего всасывания.
А также существуют установки для использования в условиях агрессивных сред, причём большинство таких агрегатов узкоспециализированы, и предназначены только для эксплуатации в одной, определённой среде, например, среде хлора. Установки для неё делаются из устойчивых именно к хлору материалов, и если применить такой агрегат для работы в иной агрессивной среде, то далеко не факт, что он сохранит герметичность рабочей камеры, и не выйдет из строя.
Обычные вентиляторы рассчитаны на эксплуатацию при температуре газа до 80 градусов, и содержании в нём твёрдых примесей не более 100 мг на кубометр. Существуют также установки для применения в запылённых средах, т. н. пылевые вентиляторы, у которых содержание твёрдых примесей в рабочем теле ограничено одним килограммом на м³. Достойны упоминания и роторные вентиляторы во взрывобезопасном исполнении, с пневматическим приводом, применяемые в шахтной вентиляции, и на прочих взрывоопасных предприятиях.
По приводам также есть существенные различия, самый простой и надёжный из них — прямой. В нём крыльчатка установлена непосредственно на вал двигателя, ломаться практически нечему. Недостаток у этого привода все же есть — необходимость иметь регулятор оборотов для мотора при потребности в регулировке мощности вентиляторной установки, так как конструкция привода не позволяет изменять скорость вращения крыльчатки без изменения оборотов двигателя.
https://youtube.com/watch?v=HxXsOBi-K80
Следующим идёт ременной привод, надёжность у него пониже, чем у прямого (ремень может соскочить со шкива или порваться), но зато уже имеется возможность изменять скорость вращения ротора без изменения таковой у двигателя. Состоит из двух шкивов (первый стоит на валу мотора, второй — на одном валу с крыльчаткой), имеющих несколько канавок с разными диаметрами, перебрасывая ремень между которыми, можно изменять передаточное соотношение, там самым изменяя обороты вентилятора, не затрагивая при этом двигатель.
Последний тип привода, самый современный из всех — регулируемый. В нём передача вращательного движения осуществляется через магнитную или гидравлическую муфту, расположенную между валами двигателя и вентилятора. Так как такой привод технически сложнее всех предыдущих, то для простоты управления в нём применяется микроконтроллер, что делает возможным использование вентиляторов с таким приводом в централизованных системах, где реализована функция удалённого управления.
Что касается разницы между вентиляторными установками двустороннего всасывания и вытяжными, то она очевидна: у вытяжного забор газа происходит с одного торца, а у первого — с обоих.
Самостоятельное изготовление
радиальный вентилятор для котла
Прежде всего следует определиться с функциональным назначением центробежного вентилятора. Если он необходим для вентиляции определенной части помещения или оборудования – корпус можно сделать из подручных материалов. Для комплектации котла потребуется применить жаропрочную сталь либо сделать его из листов нержавейки своими руками.
Сначала рассчитывается мощность и определяется набор комплектующих. Оптимальным вариантом будет демонтаж улитки со старого оборудования – вытяжки или пылесоса. Преимуществом этого способа изготовления является точное соответствие мощности силового агрегата и параметров корпуса. Вентилятор улитка легко изготавливается своими руками лишь для каких-то прикладных целей небольшой домашней мастерской. В остальных случаях рекомендуется приобрести уже готовую модель промышленного типа или же взять старую из автомобиля.
Порядок действий, чтобы сделать центробежный вентилятор своими руками.
Расчет габаритных размеров. Если устройство будет монтироваться в ограниченном пространстве – предусматривают специальные демпферные прокладки для компенсации вибрации.
Изготовление корпуса. При отсутствии уже готовой конструкции можно использовать листы пластика, сталь или фанеру
В последнем случае особое внимание уделяется герметизации стыков.
Схема установки силового агрегата. Он вращает лопасти, поэтому следует выбрать тип привода
Для небольших конструкций используется вал, соединяющий редуктор двигателя с ротором. В мощных установках применяется привод ременного типа.
Крепежные элементы. Если вентилятор будет установлен на внешнем корпусе, например, котла – делают монтажные П-образные пластины. При значительных мощностях потребуется изготовить надежное и массивное основание.
Это общая схема, по которой можно сделать вытяжной функциональный центробежный агрегат своими руками. Она может измениться в зависимости от наличия комплектующих
Важно соблюдать требования герметизации корпуса, а также обеспечить надежную защиту силового агрегата от возможного засорения пылью и мусором
В видеоматериале можно ознакомиться с процессом изготовления корпуса из ПВХ листов:
Типы промышленных вентиляторов
На сегодня имеется несколько типов промышленных вентиляторов, в различных исполнениях и с разными характеристиками. Подобное разнообразие конструкций позволяет максимально широко применять вентиляционную технику на производстве.
По своему конструктивному устройству и способу монтажа промышленные вентиляционные механизмы бывают:
- Осевые, или аксиальные. Предназначаются для настенной установки, и удаляют загрязненный дымом и пылью воздух напрямую из помещения наружу, через технологическое отверстие в стене. Состоят они из вращающегося колеса, снабженного лопастями, которое помещается в круглый металлический кожух, играющий одновременно роль корпуса. Используются модели осевой конструкции на любом производстве, и отличаются небольшой массой и низким уровнем шума.
Настенные. Позволяют поддерживать в производственном помещении комфортную температуру, в зависимости от необходимости создавая приток теплого или прохладного воздуха извне. Также очищают воздух в цехах от посторонних примесей – дыма, пыли, газов. Размещаются на стенах и могут подключаться к системам вентиляционных коробов.
Напольный. Относится к передвижным устройствам, которые по мере необходимости можно переставлять в различные места цеха, а при ненадобности вообще убирать из помещения. Для изменения направления потока воздуха, могут снабжаться устройствами для изменения угла наклона рабочего колеса с лопастями. Габаритные модели для удобства передвижения снабжаются колесами и ручками.
Оконные. Предназначаются для монтажа в оконных проемах и форточках. По конструкции и принципу действия аналогичны классическим осевым моделям, но отличаются компактными габаритами и уменьшенной массой. Удаление загрязненного воздуха производится напрямую, через оконный проем, без применения дополнительных воздуховодных рукавов.
- Радиальные, или центробежные. Предназначаются для удаления дыма из горячих цехов на металлургических производствах, в котельных и на угольно-мазутных ТЭЦ. Имеют большие размеры, повышенную мощность и КПД. На производстве подобные модели часто именуются «улитками» за характерную форму закрытого металлического кожуха.
По методу применения промышленные вентиляционные устройства бывают следующих видов:
Канальные. Наиболее распространённая модель, используемая в комплексе с воздуховодами. Предназначается для очистки и кондиционировании воздуха.
- Вытяжные. Является частью общей принудительной приточно-вытяжной вентиляционной системы. Обеспечивает приток внутрь здания больших объемов свежего воздуха.
- Потолочные. Применяются в помещениях с высокими потолками, и крепятся в самом верху. При этом лопасти направлены вертикально вниз, направляя поток воздуха к полу. Цель подобных механизмов – выравнивание температуры по всему объёму цеха, так как обычно теплый воздух поднимается вверх, а холодный скапливается внизу помещения.
По эксплуатационным условиям, на которые рассчитана данная техника, вентиляторы подразделяются на:
- Стандартные. Рассчитаны на диапазон рабочих температур перекачиваемого воздуха не выше 80°С.
- Коррозийноустойчивые. Изготавливаются с использованием нержавеющих материалов, и предназначаются для установки в помещениях с повышенной влажностью воздуха.
- Термоустойчивые. Предназначены такие вентиляторы для работы в горячих цехах, где температура воздуха во внутренних помещениях превышает 80°С.
- Взрывобезопасные. Такие конструкции применяются в цехах с высоким содержанием в воздухе мелкой пыли или огнеопасных газов и паров – на нефтеперерабатывающих заводах, мукомольных и деревообрабатывающих фабриках, предприятиях газовой и химической промышленности. Отличаются изолированностью электрических контактов от окружающего воздуха, что исключает образование при работе искры.
- Пылеудаляющие. Созданы для очистки воздуха, содержащего большое количество пыли и прочих механических примесей: св. 100 мг/м3.
Кроме того, существует много иных подразделений по модификациям: по типу потребляемого электричества, по особенностям привода и т.д.
Основные неисправности
У вентилятора могут появиться следующие неисправности.
- Вентилятор не включается, но лампочка горит. Причиной может стать неисправность блока управления. Для устранения данной поломки необходимо разобрать блок. Вентилятор в это время не должен быть подключен к сети. Починить поломанную кнопку не получится, поэтому придется заменить ее.
- Не работает вентилятор и лампочка не загорается. Сначала необходимо проверить наличие напряжения. Для этого достаточно любой электрический прибор включить в сеть. Если устройство работает, значит, проблема в вилке или шнуре.
- Плохо вращаются лопасти устройства. В данном случае необходимо разобрать корпус. Проблема может заключаться в недостатке смазки подшипников.
- Устройство не крутится в стороны. Неисправность появляется при ослаблении винтов кривошипного механизма. При этом следует разобрать корпус с мотором, можно также проверить исправность переключателя.
- Устройство издает странный шум и не крутится. Причин этому может быть несколько: нет смазочного масла на подшипниках; неисправность конденсатора или двигателя.
Принцип работы
Система притока и вытяжки воздуха обладает определенным принципом функционирования. В ней воздушные массы искусственно нагнетаются в помещение посредством вентилятора. В результате этого получается разница в давлении и «отработанный» воздух, стремясь самопроизвольно отрегулировать данный дисбаланс, выходит наружу сквозь специальные вытяжные воздуховоды.
В основном вентиляторы для вытяжки представляют собой механизмы, где крыльчатка размещена на одном валу с электромотором. Воздушная струя при этом засасывается внутрь сквозь решетку с жалюзи, которое порой выступает в роли обратного клапана.
Данного типа вытяжные приборы, как правило, монтируются в окнах, но иногда при наличии небольшого воздуховода и недостаточной вытяжке, определенные изделия встраиваются непосредственно в стену. В случае установки длинного воздушного канала, применяются вентиляторы центробежного вида. В них струя воздуха направлена перпендикулярно к валу двигателя.
Работать механизмы для вытяжки могут в ручном и автоматизированном запуске. В первом случае для пуска механизма нужно включить его посредством выключателя. А во втором – изделие начнет работать при достижении определенных условий. Таковыми могут быть: возникновение настроенной степени влажности, включение лампочки, либо завершение заданного временного диапазона.
А также при ручной настройке вытяжки допускается включение обогрева зимой, при его летнем отключении, что, естественно, экономит электроэнергию. Для нагрева поступающей воздушной массы используется специальный теплообменник – рекуператор. Этот механизм работает по принципу взаимного обогрева, то есть выходящий поток воздуха нагревает поступающий в помещение. При этом они двигаются изолированно, и смешивания не происходит.
Суть нагнетания и разрежения воздуха вентилятором
Вентилятор являет собой механическую конструкцию, которая способна обрабатывать поток газовоздушной смеси посредством увеличения её удельной энергии для последующего перемещения.
Такая архитектура агрегата предоставляет возможность создавать эффект нагнетания или разрежения рабочего газа в пространстве через увеличение или уменьшение давления соответственно (механизм преобразования энергии).
Под газовым давлением понимают бесконечный процесс хаотичного перемещения молекул газа, которые ударяясь о стенки замкнутого пространства, создают давление на них.
Следовательно, чем выше скорость этих молекул, тем больше ударов и тем выше давление. Газовое давление – это одна из главных характеристик газа.
Галерея изображенийЦентробежные вентиляторы — самый простой вариант механических устройств, применяемых в обустройстве и организации систем вентиляции, различающихся по назначению, объему и типу движения воздухаРадиальные, они же центробежные, вентиляторы позволяют реализовать разнообразные проекты приточной и вытяжной вентиляции. Используются в основном без воздуховодовРаботой центробежного вентилятора управляет двигатель, мощность которого подбирают в зависимости от объема перемещаемой воздушной массыЦентробежные вентиляторы производятся для работы и в чистом воздухе без примесей, и во взрывоопасных сложных средахСамая простая разновидность вентиляторовВентиляторная установка на производственном предприятииДвигатель центробежного вентиляторного устройстваРазновидности радиальных вентиляторных агрегатов
С иной стороны любой газ имеет еще два параметра: объём и температуру. Объём – количество пространства, которое заполнил газ. Температура газа – термодинамическая характеристика, которая связывает скорость молекул и генерируемое ими давление.
На этих “трёх китах” стоит молекулярно–кинетическая теория, которая является базисом для описания всех процессов связанных с обработкой газов и газовых смесей.
Процесс нагнетания являет собой принудительное сосредоточение молекул в замкнутом пространстве сверх некой нормы. Например, общепринятое воздушное давление у поверхности земли приблизительно составляет 100 кПа (105 кило Паскалей) или 760 мм рт. ст. (миллиметров ртутного столба).
С увеличением высоты над поверхностью Земли давление становится меньше, воздух становится разреженным.
Атмосферное давление – вес воздушного столба относительно площади поверхности над которой он находится. Не масса, а именно вес Р=mg. Измеряется барометром, остальные типы давления определяются манометром
Разрежение есть обратный процесс нагнетанию, во время которого молекулы покидают замкнутую систему. Объём остаётся тот же, а количество молекул уменьшается в разы, следовательно, и давление уменьшается.
Эффект нагнетания необходим для принудительного перемещения воздуха. Возможен вариант перемещения воздуха через эффект разрежения: для восстановления баланса давления во всей системе молекулы перемещаются от более сконцентрированной области молекул до менее сконцентрированной.
Таким способом происходит перемещение молекул газа.
Для определения скорости потока воздуха снаружи или внутри здания часто применяют специальный инструмент – анемометр. Незаменимый прибор для проектирования систем вентиляции
Существуют самые разные компоновки вентиляционных систем, но их условно можно разделить на несколько классов по определённым параметрам:
- По назначению. Различают вентиляторы общего и специального назначения. Вентиляторы применяются для обычного перемещения газа. Специальные вентиляторы используются для пневмотранспорта, транспортировки агрессивных и взрывоопасных газовых смесей.
- По быстроходности. Бывают с малой, средней и высокой удельной частотой вращения колеса с лопатками.
- По диапазону давления. Известны системы генерации низкого (до 1 кПа), среднего (1–3 кПа), высокого ( более 3 кПа) давления.
Некоторые промышленные и бытовые процессы с применением воздуходувок происходят в экстремальных условиях окружающей среды, поэтому к оборудованию выдвигаются соответствующие требования.
Таким образом, можно говорить о пылевых, влагозащищенных, термостойких, коррозиестойких, искрозащитных агрегатах и устройствах для удаления дыма и обычных вентиляторах.
Информация о видах вентиляторов подробно рассмотрена в другой нашей статье.