Wentylatory promieniowe

Wentylator jest maszyną przepływową przeznaczoną do transportowania powietrza z otoczenia do pomieszczenia lub odwrotnie. Transportowane mogą być również inne gazy przez urządzenia technologiczne. W wentylatorze przyrost ciśnienia statycznego ze strony ssawnej jest większy niż ze strony tłocznej (nie przekracza 13 kPa). Cała energia gazu jest zawarta w jej składowej kinetycznej.

Fot. 1. Wentylatory promieniowe obejmują urządzenia normalne, bębnowe oraz poprzeczne. Fot. UniwersalFot. 1. Wentylatory promieniowe obejmują urządzenia normalne, bębnowe oraz poprzeczne. Fot. Uniwersal

Jeden z podziałów wentylatorów dzieli je uwzględniając cechy konstrukcyjne. I tak też w tym przypadku zastosowanie znajdują urządzenia osiowe, promieniowe, osiowo-akcyjne oraz diagonalne. Wentylatory osiowe mogą przybrać postać urządzeń śmigłowych, normalnych, a także przeciwbieżnych. Z kolei wentylatory promieniowe obejmują urządzenia normalne, bębnowe oraz poprzeczne.

Wentylatory promieniowe normalne

Wentylatory promieniowe normalne produkuje się w różnych wielkościach. W kontekście wydajności (Q) zazwyczaj dostępne są urządzenia w zakresie od 0,05 do 300 [m3/s]. Z kolei spiętrzenie całkowite (Δp) osiąga od 200 do 13000 [Pa]. Nie mniej ważna jest również sprawność (η) wentylatorów promieniowych normalnych wynosząca 0,55 do 0,9.
Jak zatem wygląda budowa wentylatorów tego typu? Urządzenia konstrukcją są zbliżone do dmuchawy lub sprężarki promieniowej. Kluczowe miejsce zajmuje konstrukcja kierownicy lub jej całkowity brak przez co zyskuje się wysoki udział energii kinetycznej w całkowitej energii gazu. Gaz odbiera energię na promieniowym kierunku przepływu. W pierwszej kolejności napływ do wentylatora i wirnika ma charakter osiowy po czym w komorze wlotowej wirnika jest zamieniany na promieniowy. Gaz niezawirowany wpływa do odśrodkowego wirnika, gdzie pomiędzy średnicą wlotową a wylotową występują różne prędkości obwodowe. W efekcie powstaje efekt odśrodkowy, który odpowiada za przyrost ciśnienia. Należy podkreślić, że takie zjawisko nie występuje w przypadku wentylatorów osiowych. To właśnie efekt odśrodkowy odpowiada za wytworzenie wzrostu ciśnienia.
Wentylatory promieniowe normalne to najczęściej występująca konstrukcja wentylatorów promieniowych. Stanowią one nieodzowny element urządzeń klimatyzacyjnych ze względu na równoczesny strumień wypływający z ramki wylotowej obudowy oraz niski poziom hałasu.

Fot. 2. Specjalne wentylatory promieniowe nabyć można z myślą o instalacjach przemysłowych. Fot. TywentFot. 2. Specjalne wentylatory promieniowe nabyć można z myślą o instalacjach przemysłowych. Fot. Tywent

Wentylatory promieniowe bębnowe

Warto zwrócić uwagę na wentylatory promieniowe bębnowe, w których zastosowanie znajduje wentylator o dużej szerokości wirnika. Szerokość wirnika w wentylatorach tego typu zazwyczaj jest dwukrotnie większa od jego średnicy. Tym sposobem zyskuje się wysoką wydajność przy stosunkowo niewielkich gabarytach. Jednak w efekcie sprawność wentylatora jest niska. Wydajność (Q) wentylatorów promieniowych bębnowych wynosi od 0,3 do 30 [m3/s], przy spiętrzeniu zwrotnym (Δp) 200 – 13500 [Pa] i sprawności (η) od 0,3 do 07.

Wentylatory promieniowe poprzeczne

Fot. 3 Wentylatory promieniowe bardzo często uwzględnia się jako elementy systemów transportu pneumatycznego i nadmuchu w kotłach. Fot. VentureFot. 3 Wentylatory promieniowe bardzo często uwzględnia się jako elementy systemów transportu pneumatycznego i nadmuchu w kotłach. Fot. Venture

W wentylatorach poprzecznych powietrze przepływa w poprzek wirnika. Powietrze do urządzenia wpływa w obszarze ssawnym, przepływa przez jego wnętrze, po czym zostaje wyrzucone w obszarze tłocznym. Powietrze przez wirnik przepływa dwukrotnie i dwukrotnie jest przyśpieszane. Jako zalety wentylatorów tego typu wymienia się cichą pracę stąd też zastosowanie bardzo często obejmuje urządzenia klimatyzacyjne.
Wentylatory poprzeczne zazwyczaj przybierają postać małych jednostek. Ich wydajność (Q) wynosi od 10 do 30 [m3/s], przy spiętrzeniu całkowitym (Δp) 200 do 400 [Pa] oraz sprawności (η) 0,3 do 0,55.
Promieniowe wentylatory poprzeczne często uwzględnia się w systemach chłodzenia urządzeń. W kontekście specyficznej konstrukcji chłodzone urządzenie może być umieszczone wewnątrz wirnika, dzięki czemu zwiększa się skuteczność chłodzenia.

Z myślą o centralach wentylacyjnych

Specjalne wentylatory promieniowe projektuje się z myślą o stosowaniu w centralach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Urządzenia tego typu bardzo często używane są przy chłodzeniu szaf sterowniczych, modułów elektrycznych, elementów maszyn, nawiewach w procesach technologicznych czy też nadmuchach powietrza w kotłach C.O. Wentylatory promieniowe do central wentylacyjnych bazują na napędzie bezpośrednim a wirnik z łopatkami pochylonymi do przodu jest zgrzewany ze stalowej blachy ocynkowanej. Z kolei obudowa niejednokrotnie wykonywana jest z aluminium. Takie wentylatory zazwyczaj przystosowane są do transportowania nieagresywnych i niewybuchowych gazów. Istotną rolę odgrywa siatka ochronna na wlocie. Napęd stanowi asynchroniczny silnik jednofazowy 220-240 V, 50 Hz z kondensatorem. Ważne jest termiczne zabezpieczenie uzwojenia przed przeciążeniem. Silniki przystosowane są do regulacji prędkości obrotowej.

Wentylatory promieniowe przemysłowe

Fot. 4. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują promieniowe wentylatory dachowe. Fot. UniwersalFot. 4. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują promieniowe wentylatory dachowe. Fot. Uniwersal

W kontekście przemysłowych wentylatorów promieniowych należy zwrócić uwagę na wysokoprężne maszyny z napędem pasowym. Niektóre modele zaprojektowano z myślą o przetłaczaniu czynnika obojętnego chemicznie w systemach wentylacyjnych i liniach technologicznych o temperaturze do 100°C. Wentylatory tego typu bardzo często znajdują zastosowanie przy przetłaczaniu powietrza w urządzeniach, gdzie wymaga się dużego ciśnienia przy stosunkowo niedużej wydajności. Wentylator może pracować zabudowany instalacją na wlocie i wylocie lub tylko na wlocie lub wylocie.
Specjalne wentylatory promieniowe przeznaczone są do przetłaczania powietrza lub innych gazów i par obojętnych z zawartością rozdrobnionych, lekkich ciał stałych. Wentylatorów tego typu używa się przy transportowaniu pneumatycznym trocin i wiórów drzewnych, odpadów skórzanych, włókien sztucznych, pakuł, paździerzy, wytłoków buraczanych, suszu pasz itp. Ważne jest aby koncentracja materiału sypkiego lub włóknistego nie przekraczała 0,2 kg/ m³ przetłaczanego powietrza.
W warunkach przemysłowych nie obejdzie się bez wentylatorów w wykonaniu przeciwwybuchowym. Urządzenia tego typu mogą bazować na napędzie bezpośrednim. Typowy wentylator może pracować w temperaturze otoczenia mieszczącej się pomiędzy -20 a 40ºC. Z kolei temperatura przetłaczanego powietrza i medium w postaci gazów, par i mgieł wynosi -20 – 60 ºC. Temperatura samozapłonu przetłaczanego medium to zakres powyżej 200 ºC.
Specjalne wentylatory nabyć można z myślą o transporcie zanieczyszczonego powietrza o różnej granulacji i koncentracji masowej, począwszy od zanieczyszczeń pyłowych, kończąc na odpadach zgrubnych w przemyśle drzewnym. Urządzenia tego typu to wentylatory wysokociśnieniowe z napędem pasowym lub bezpośrednim. Istotną rolę odgrywają wirniki w łopatkami prostymi, samoczyszczące. Obudowy zazwyczaj wykonuje się ze stalowej blachy stalowej. Wirniki wyważane są zgodnie z normą ISO1940. Silnik elektryczny to maszyna asynchroniczna, zasilana trójfazowo.
W razie potrzeby zastosować można wentylatory promieniowe bazujące na wykonaniu kwasoodpornym. Urządzenia tego typu znajdują zastosowanie w aplikacjach wymagających transportowania powietrza zanieczyszczonego substancjami żrącymi. Takie wentylatory mogą pracować w trybie ciągłym. Należy zwrócić uwagę na nieco głośniejszą pracą ale wyższy poziom odporności na zanieczyszczenia w porównaniu z wentylatorami o wirnikach bębnowych. Temperatura czynnika przepływającego wynosi od -25 do 60ºC przy temperaturze otoczenia od -15 do 40ºC.
Konstrukcja wentylatorów promieniowych w wykonaniu odpornym bazuje na obudowie spiralnej, gdzie materiał stanowi stal nierdzewna, podobnie jak i wirnik.

Automatyka i sterowanie wentylatorów

Najprostsze urządzenia do sterowania wentylatorami, stanowią skrzynki zasilające. Współpracują one z wentylatorami jednobiegowymi, dwubiegunowymi oraz przeciwwybuchowymi. Urządzenia zasilające cechuje proste podłączenie i obsługa. O wielkości skrzynki zasilającej decyduje ilość wentylatorów do niej podłączonych. Budowa najprostszych urządzeń sterujących bazuje na wyłączniku głównym, zabezpieczeniu nadprądowym oraz na stycznikach i na przekaźnikach. Oprócz tego zastosowanie znajdują lampki sygnalizacyjne, informujące o stanie pracy urządzenia.
Pomimo prostej budowy urządzenia tego typu cechują się niezawodnością i bezpieczeństwem użytkowania, dzięki aparaturze, umieszczonej w oddzielnych komorach. Dodatkową ochronę zapewnia z kolei specjalna osłona. Na zewnątrz obudowy dostępne są dźwignie napędów, pokrętła oraz aparatura sygnalizacyjna. Wszystkie połączenia wewnętrzne są całkowicie osłonięte i zabezpieczone. Tym sposobem prace serwisowe i konserwacyjne mogą być bezpiecznie prowadzone. Bardziej zaawansowane układy stanowią systemy automatyki, które odpowiedzialne są za sterowanie wentylatorów w oparciu o czynniki takie jak temperatura powietrza czy też wilgotność. Cykl pracy wentylatora może również bazować na określonych przedziałach czasowych, zdefiniowanych przez użytkownika.

PAMIĘTAJ

Dobierając wentylator należy określić rodzaj aplikacji i instalacji, gdzie będzie on pracował. Kluczową rolę odgrywa obliczenie wymaganej wydajności oraz spadków ciśnienia na instalacji. W następnej kolejności obliczany jest spręż dyspozycyjny. Ostateczny dobór następuje na podstawie powyższych parametrów, za pomocą charakterystyki przepływowej.

Wybór wentylatora

Dobierając wentylator warto na początku określić rodzaj aplikacji i instalacji, gdzie będzie on pracował. Kluczową rolę odgrywa obliczenie wymaganej wydajności oraz spadków ciśnienia na instalacji. W następnej kolejności obliczany jest spręż dyspozycyjny. Na podstawie tych parametrów, za pomocą charakterystyki przepływowej, dobierany jest wentylator.
Jeżeli wentylator przystosowany jest do pracy ciągłej to należy pamiętać aby miał on zapewnioną ochronę przed zjawiskami, które negatywnie wpływają na urządzenie podczas postoju. W szczególności chodzi o intensywne opady deszczu czy też o oblodzenia.
Ważny jest odpowiedni sposób zasilania wentylatora. Stąd też w tym zakresie do wyboru pozostają silniki jedno- oraz trójfazowe. Należy pamiętać również o takich parametrach jak wielkość poboru prądu, ilość obrotów wirnika na minutę oraz poziom hałasu. Jeżeli ważne jest zapewnienie cichej pracy wentylatora, to należy zadba o podstawy tłumiące oraz o tłumiki. Ich zadaniem jest przechwytywanie drgań i zminimalizowanie hałasu, dzięki specjalnym materiałom dźwiękoszczelnym. Chcąc zminimalizować poziom hałasu wentylatora można również zastosować cokoły tłumiące. Zadaniem cokołu jest tłumienie hałasu, który rozprzestrzenia się od części wlotowej wentylatora.
Jakie inne parametry funkcjonalne decydują o cechach wentylatorów? Przede wszystkim istotny jest spręż dyspozycyjny. Można powiedzieć, że stanowi on spadki ciśnienia w instalacji, które musi pokonać wentylator po to, aby odprowadzać i doprowadzać powietrze. Nie mniej ważnym parametrem jest również wydajność wentylatora, czyli ilość powietrza odprowadzonego w określonej jednostce czasu.

Damian Żabicki

UDOSTĘPNIJ
Poprzedni artykułeSMOG – nowa funkcja w czujnikach dymu
Następny artykułNowa pompa ciepła DHP-M do zadań specjalnych

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here