Μηχανοκίνητη πτερωτή με καμπύλη προς τα εμπρός
Όταν ορίσουμε τον απαιτούμενο ρυθμό ροής όγκου, είτε πρόκειται για παροχή φρέσκου αέρα είτε για ψύξη διεργασίας, πρέπει να τον συνδυάσουμε με την αντίσταση ροής που θα συναντήσει ο ανεμιστήρας στην εφαρμογή. Ο ρυθμός ροής όγκου (σε m3/ώρα) και η πίεση (σε Pascals - Pa), συνδυάζονται για να αποτελέσουν το σημείο λειτουργίας έναντι του οποίου πρέπει να λειτουργεί ο ανεμιστήρας. Είναι σημαντικό να επιλέξουμε έναν ανεμιστήρα του οποίου το χαρακτηριστικό απόδοσης πληροί το απαιτούμενο σημείο λειτουργίας στο σημείο μέγιστης απόδοσης ή κοντά σε αυτό. Η χρήση του ανεμιστήρα στη μέγιστη απόδοσή του ελαχιστοποιεί την κατανάλωση ενέργειας και τον θόρυβο που εκπέμπεται από τον ανεμιστήρα, παρέχοντας παράλληλα την απαιτούμενη απόδοση.
Πώς λειτουργεί ο φυγοκεντρικός ανεμιστήρας με εμπρόσθια καμπύλη;
Το όνομα «Φυγοκεντρικός Ανεμιστήρας» προέρχεται από την κατεύθυνση ροής και τον τρόπο με τον οποίο ο αέρας εισέρχεται στην πτερωτή σε αξονική κατεύθυνση και στη συνέχεια ωθείται προς τα έξω από την εξωτερική περιφέρεια του ανεμιστήρα. Η διαφορά στην κατεύθυνση ροής μεταξύ ενός φυγοκεντρικού ανεμιστήρα με εμπρόσθια και οπίσθια καμπύλη είναι η κατεύθυνση εξόδου του αέρα από την περιφέρεια της πτερωτής. Με μια πτερωτή με οπίσθια καμπύλη, ο αέρας εξέρχεται σε ακτινική κατεύθυνση, ενώ με μια εμπρόσθια καμπύλη, ο αέρας εξέρχεται εφαπτομενικά από την περιφέρεια του ανεμιστήρα.
Ένας φυγοκεντρικός ανεμιστήρας με καμπύλη προς τα εμπρός χαρακτηρίζεται από το κυλινδρικό του σχήμα και πολλές μικρές λεπίδες στην περιφέρεια της πτερωτής. Στο παράδειγμα που φαίνεται παρακάτω, ο ανεμιστήρας περιστρέφεται δεξιόστροφα.
Σε αντίθεση με την πτερωτή με οπίσθια καμπύλη, η πτερωτή με εμπρόσθια καμπύλη απαιτεί ένα περίβλημα που μετατρέπει τον αέρα υψηλής ταχύτητας που φεύγει από τις άκρες της πτερωτής σε στατική δύναμη χαμηλότερης ταχύτητας. Το σχήμα του περιβλήματος κατευθύνει επίσης τη ροή του αέρα προς την έξοδο. Αυτός ο τύπος περιβλήματος ανεμιστήρα είναι κοινώς γνωστός ως σπειροειδής. Ωστόσο, μπορεί επίσης να αναφέρεται ως περίβλημα ελικοειδούς ή σιρόκου. Εγκαθιστώντας την πτερωτή με εμπρόσθια καμπύλη σε ένα σπειροειδές περίβλημα, συνήθως αναφερόμαστε σε αυτόν ως φυσητήρα με εμπρόσθια καμπύλη.
Υπάρχουν δύο τύποι φυσητήρων που χρησιμοποιούν μια εμπρόσθια καμπύλη μηχανοκίνητη πτερωτή, όπως φαίνεται παρακάτω…
Ο φυσητήρας μονής εισόδου στα αριστερά, τραβάει αέρα από τη μία πλευρά του περιβλήματος μέσω της στρογγυλής εισόδου και τον κατευθύνει στην τετράγωνη έξοδο (φαίνεται εδώ με φλάντζα στήριξης). Ο φυσητήρας διπλής εισόδου έχει ένα φαρδύτερο σπειροειδές περίβλημα που τραβάει αέρα και από τις δύο πλευρές του σπειροειδούς περιβλήματος, διοχετεύοντάς τον στην φαρδύτερη τετράγωνη έξοδο.
Όπως και με τον φυγοκεντρικό ανεμιστήρα με οπίσθια καμπύλη, η πλευρά αναρρόφησης της πτερωτής τραβάει αέρα από το κέντρο του ανεμιστήρα, με αποτέλεσμα μια αλλαγή κατεύθυνσης της ροής του αέρα μεταξύ της εισόδου και της εξόδου κατά 90°.
Χαρακτηριστικό ανεμιστήρα
Η βέλτιστη περιοχή λειτουργίας για έναν φυγοκεντρικό ανεμιστήρα με εμπρόσθια καμπύλη είναι όταν λειτουργεί σε υψηλότερη πίεση. Ένας φυγοκεντρικός ανεμιστήρας με εμπρόσθια καμπύλη λειτουργεί καλύτερα όταν απαιτούνται υψηλές πιέσεις έναντι ροών χαμηλότερου όγκου. Το παρακάτω γράφημα απεικονίζει τη βέλτιστη περιοχή εργασίας…
Η ογκομετρική ροή απεικονίζεται κατά μήκος του άξονα Χ και η πίεση του συστήματος απεικονίζεται στον άξονα Υ. Όταν δεν υπάρχει πίεση στο σύστημα (ο ανεμιστήρας φυσάει ελεύθερα), ένας φυγοκεντρικός ανεμιστήρας με εμπρόσθια καμπύλη θα παράγει τη μέγιστη ογκομετρική ροή. Καθώς ασκείται αντίσταση στη ροή στην πλευρά αναρρόφησης ή εξαγωγής του ανεμιστήρα, ο ογκομετρικός ρυθμός ροής θα μειωθεί.
Πρέπει να δίνεται προσοχή κατά την επιλογή ενός φυσητήρα με εμπρόσθια καμπύλη για λειτουργία σε χαμηλές πιέσεις και υψηλότερη παροχή. Σε αυτό το σημείο, η πτερωτή λειτουργεί σε αεροδυναμική στάση με τον ίδιο τρόπο όπως ένας αξονικός ανεμιστήρας που λειτουργεί στο σημείο σέλας της καμπύλης του. Σε αυτό το σημείο, ο θόρυβος και η κατανάλωση ενέργειας θα βρίσκονται στο μέγιστο λόγω των αναταράξεων.
Η μέγιστη απόδοση βρίσκεται σε ένα σημείο που ονομάζεται γόνατο της χαρακτηριστικής καμπύλης. Σε αυτό το σημείο, ο λόγος της ισχύος εξόδου του ανεμιστήρα (Ογκομετρική ροή (m3/s) x Ανάπτυξη στατικής πίεσης (Pa) και της ηλεκτρικής εισόδου (W) βρίσκεται στο μέγιστο και η ηχητική πίεση που παράγεται από τον ανεμιστήρα θα είναι στο πιο αθόρυβο σημείο της. Πάνω και κάτω από το βέλτιστο εύρος λειτουργίας, η ροή κατά μήκος του ανεμιστήρα γίνεται πιο θορυβώδης και η απόδοση του συστήματος ανεμιστήρα μειώνεται.
Το πλεονέκτημα της χρήσης μιας μηχανοκίνητης πτερωτής με μία είσοδο προς τα εμπρός είναι ότι έχει ένα χαρακτηριστικό απότομου ανεμιστήρα. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε συστήματα που απαιτούν σταθερά επίπεδα φιλτραρίσματος. Καθώς ο αέρας διέρχεται από ένα φίλτρο σωματιδίων, το φίλτρο συγκρατεί την αερομεταφερόμενη σκόνη και γύρη. Όσο λεπτότερος είναι ο βαθμός φιλτραρίσματος, τόσο μικρότερα είναι τα σωματίδια που συγκρατούνται από το φίλτρο. Με την πάροδο του χρόνου, το φίλτρο θα φράζει ολοένα και περισσότερο με βρωμιά και υπολείμματα, με αποτέλεσμα να απαιτείται μεγαλύτερη πίεση για την παροχή του ίδιου όγκου αέρα. Η χρήση μιας πτερωτής με απότομη χαρακτηριστική καμπύλη σε αυτήν την περίπτωση σημαίνει ότι καθώς το φίλτρο φράζει ολοένα και περισσότερο, η ροή όγκου παραμένει σταθερή, ενώ η πίεση κατά μήκος του φίλτρου αυξάνεται.
Το πλεονέκτημα της χρήσης μιας πτερωτής διπλής εισόδου με εμπρόσθια καμπύλη είναι ότι από έναν σχετικά μικρό φυσητήρα μπορεί να παρέχει ροή μεγάλου όγκου. Ο συμβιβασμός με τη χρήση ενός φυσητήρα διπλής εισόδου είναι ότι έχει χαμηλότερη ανάπτυξη πίεσης, που σημαίνει ότι μπορεί να λειτουργήσει μόνο με συστήματα χαμηλότερης πίεσης.
Επιλογές τοποθέτησης
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η εμπρόσθια καμπύλη μηχανοκίνητη πτερωτή παράγει αέρα υψηλής ταχύτητας στις άκρες της λεπίδας, ο οποίος πρέπει να κατευθυνθεί και να επιβραδυνθεί για να μετατραπεί η δυναμική πίεση σε στατική. Για να διευκολυνθεί αυτό, κατασκευάζουμε μια σπειροειδή περιστροφή γύρω από την πτερωτή. Το σχήμα δημιουργείται από την αναλογία των αποστάσεων από το κέντρο της πτερωτής έως την έξοδο του ανεμιστήρα. Όπως και με τον οπίσθια καμπύλη ανεμιστήρα, συνιστάται επίσης να υπάρχει μια μικρή επικάλυψη μεταξύ του δακτυλίου εισόδου και του στομίου της πτερωτής. Και οι δύο παράμετροι τοποθέτησης φαίνονται στο παρακάτω διάγραμμα…
Η διάμετρος του δακτυλίου εισόδου θα πρέπει να επιτρέπει μόνο ένα μικρό κενό μεταξύ της πτερωτής και του δακτυλίου για να αποφεύγεται η ανακυκλοφορία του αέρα.
Ζητήματα τοποθέτησης - Διάκενα
Είναι σημαντικό να διασφαλίσετε επαρκή απόσταση από την αναρρόφηση και την πλευρά του ανεμιστήρα…
Η ανεπαρκής απόσταση στην πλευρά αναρρόφησης του ανεμιστήρα θα αυξήσει την ταχύτητα εισόδου, η οποία θα οδηγήσει σε στροβιλισμό. Αυτός ο στροβιλισμός θα αυξηθεί καθώς ο αέρας διέρχεται από την πτερωτή, γεγονός που καθιστά τη μεταφορά ενέργειας από την πτερύγια του ανεμιστήρα στον αέρα λιγότερο αποτελεσματική, προκαλεί τη δημιουργία περισσότερου θορύβου και μειώνει την απόδοση του ανεμιστήρα.
Οι γενικές συστάσεις για τις συνθήκες εισόδου και εξόδου είναι:
Πλευρά εισόδου
- Καμία απόφραξη ή αλλαγή στην κατεύθυνση ροής εντός απόστασης 1/3 της διαμέτρου του ανεμιστήρα από την είσοδο του ανεμιστήρα
Σύνοψη – Γιατί να επιλέξετε έναν φυγοκεντρικό ανεμιστήρα με καμπύλη προς τα εμπρός;
Όταν το απαιτούμενο σημείο λειτουργίας εμπίπτει στην περιοχή υψηλότερων πιέσεων συστήματος έναντι χαμηλότερου όγκου ροής στο χαρακτηριστικό του ανεμιστήρα, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ένας φυγοκεντρικός ανεμιστήρας μονής εισόδου με καμπύλη προς τα εμπρός. Εάν η απαίτηση για την εφαρμογή είναι για ροή μεγάλου όγκου σε ένα περιορισμένο χώρο, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ένας φυγοκεντρικός ανεμιστήρας διπλής εισόδου με καμπύλη προς τα εμπρός.
Ο ανεμιστήρας θα πρέπει να επιλέγεται εντός του βέλτιστου εύρους λειτουργίας του, το οποίο είναι γνωστό ως το γόνατο της χαρακτηριστικής καμπύλης του. Το σημείο μέγιστης απόδοσης βρίσκεται πλησιέστερα στο όριο υψηλότερης πίεσης στην χαρακτηριστική καμπύλη του ανεμιστήρα, όπου λειτουργεί και στο πιο αθόρυβο σημείο του. Η λειτουργία εκτός του βέλτιστου εύρους (στα άκρα της ροής υψηλού όγκου) θα πρέπει να αποφεύγεται, καθώς η αναταραχή και η αεροδυναμική απόδοση της πτερωτής της πτερωτής σε αυτά τα σημεία θα δημιουργήσουν θόρυβο και η πτερωτή θα λειτουργεί επίσης σε αεροδυναμική ακινησία. Σε χαμηλές πιέσεις και ροές υψηλού όγκου θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα υπό φορτίο, καθώς υπάρχει πιθανότητα υπερθέρμανσης του κινητήρα.
Ο αέρας στην πλευρά εισόδου της πτερωτής πρέπει να διατηρείται όσο το δυνατόν πιο ομαλός και στρωματικός. Για μεγιστοποίηση της απόδοσης, θα πρέπει να αφήνεται τουλάχιστον ένα διάκενο ίσο με το 1/3 της διαμέτρου της πτερωτής στην είσοδο του ανεμιστήρα. Η χρήση ενός δακτυλίου εισόδου (ακροφύσιο εισόδου) που επικαλύπτει την είσοδο της πτερωτής θα βοηθήσει στην εξάλειψη των διαταραχών ροής πριν ο αέρας εισέλθει μέσω του ανεμιστήρα, στη μείωση του θορύβου που προκαλείται από τις αναταράξεις, στη διατήρηση της κατανάλωσης ενέργειας στο ελάχιστο στο σημείο λειτουργίας και στη μεγιστοποίηση της απόδοσης.
Τα απότομα χαρακτηριστικά λειτουργίας, η ικανότητα υψηλότερης πίεσης των φυσητήρων μονής εισόδου και η ικανότητα υψηλής ροής των φυσητήρων διπλής εισόδου σημαίνουν ότι ο εμπρόσθια καμπυλωμένος ανεμιστήρας αποτελεί μια χρήσιμη επιλογή που πρέπει να ληφθεί υπόψη σε ένα ευρύ φάσμα εγκαταστάσεων.
Ώρα δημοσίευσης: 16 Αυγούστου 2023