Motorizirani impeler s naprijed zakrivljenim rotorom
Kada smo definirali potreban volumni protok, bilo da se radi o svježem zraku ili procesnom hlađenju, moramo to kombinirati s otporom protoku s kojim će se ventilator susresti u primjeni. Volumni protok (u m3/h) i tlak (u Pascalima - Pa) kombiniraju se kako bi postali radna točka u odnosu na koju ventilator mora raditi. Važno je da odaberemo ventilator čije karakteristike performansi zadovoljavaju potrebnu radnu točku na ili blizu točke vršne učinkovitosti. Korištenje ventilatora na njegovoj vršnoj učinkovitosti minimizira potrošnju energije i buku koju ventilator emitira, a istovremeno pruža potrebne performanse.
Kako radi centrifugalni ventilator s naprijed zakrivljenim zavojem?
Naziv 'centrifugalni ventilator' izveden je iz smjera strujanja i načina na koji zrak ulazi u rotor u aksijalnom smjeru, a zatim se potiskuje prema van s vanjskog oboda ventilatora. Razlika u smjeru strujanja između centrifugalnog ventilatora s naprijed i unatrag zakrivljenim rotorom je smjer u kojem zrak izlazi iz oboda rotora. Kod unatrag zakrivljenog rotora zrak izlazi u radijalnom smjeru, dok kod naprijed zakrivljenog rotora zrak izlazi tangencijalno s oboda ventilatora.
Centrifugalni ventilator s naprijed zakrivljenim lopaticama karakterizira cilindrični oblik i mnoštvo malih lopatica na obodu rotora. U primjeru prikazanom u nastavku, ventilator se okreće u smjeru kazaljke na satu.
Za razliku od unatrag zakrivljenog impelera, prema naprijed zakrivljeni impeler zahtijeva kućište koje pretvara zrak velike brzine koji napušta vrhove lopatica impelera u statičku silu manje brzine. Oblik kućišta također usmjerava protok zraka prema izlazu. Ova vrsta kućišta ventilatora obično je poznata kao spiralno kućište; međutim, može se nazvati i spiralnim ili sirocco kućištem. Ugradnjom prema naprijed zakrivljenog impelera u spiralno kućište obično ga nazivamo puhalom s naprijed zakrivljenim ventilatorom.
Postoje dvije vrste puhala koja koriste motorizirani impeler zakrivljen prema naprijed kao što je prikazano dolje…
Jednostruki ulazni ventilator s lijeve strane uvlači zrak s jedne strane kućišta kroz okrugli ulaz i usmjerava ga prema četvrtastom izlazu (ovdje se vidi s montažnom prirubnicom). Dvostruki ulazni ventilator ima šire spiralno kućište koje uvlači zrak s obje strane spiralne cijevi i dovodi ga do šireg četvrtastog izlaza.
Kao i kod centrifugalnog ventilatora s unatrag zakrivljenim lopaticama, usisna strana lopatica impelera uvlači zrak iz središta ventilatora, što rezultira promjenom smjera protoka zraka između ulaza i izlaza od 90°.
Karakteristika ventilatora
Optimalno radno područje za centrifugalni ventilator s naprijed zakrivljenim krilima je kada radi pri višem tlaku. Centrifugalni ventilator s naprijed zakrivljenim krilima najbolje radi kada su potrebni visoki tlakovi uz niže protočne volumene. Grafikon ispod prikazuje optimalno radno područje…
Volumni protok prikazan je duž X-osi, a tlak sustava na Y-osi. Kada u sustavu nema tlaka (ventilator slobodno puše), centrifugalni ventilator s naprijed zakrivljenim lopaticama proizvest će najveći volumni protok. Kako se na usisnu ili ispušnu stranu ventilatora primjenjuje otpor protoku, volumni protok će se smanjiti.
Prilikom odabira ventilatora s unaprijed zakrivljenim lopaticama za rad pri niskim tlakovima i najvećem protoku treba biti oprezan. U ovom trenutku, impeler radi u aerodinamičkom zastoju na isti način kao aksijalni ventilator koji radi u sedlu svoje krivulje. U ovom trenutku buka i potrošnja energije bit će na vrhuncu zbog turbulencije.
Vrhunska učinkovitost je u točki koja se naziva koljeno karakteristične krivulje. U toj točki omjer izlazne snage ventilatora (volumni protok (m3/s) x razvoj statičkog tlaka (Pa) i ulazne električne snage (W) je najveći, a zvučni tlak koji proizvodi ventilator bit će najtiši. Iznad i ispod optimalnog raspona rada protok kroz ventilator postaje bučniji, a učinkovitost ventilatorskog sustava se smanjuje.
Prednost korištenja motoriziranog impelera s jednim ulazom i naprijed zakrivljenom krivuljom je strma karakteristika ventilatora. To je posebno korisno u sustavima koji zahtijevaju konzistentnu razinu filtracije. Kako zrak prolazi kroz filter čestica, filter zadržava prašinu i pelud u zraku, što je finiji stupanj filtracije, to filter zadržava manje čestice. S vremenom će se filter sve više začepljivati prljavštinom i ostacima, što rezultira time da je potreban veći tlak za isporuku istog volumena zraka. Korištenje impelera sa strmom karakterističnom krivuljom u ovom slučaju znači da kako se filter sve više začepljuje, volumenski protok ostaje konstantan dok se tlak na filteru povećava.
Prednost korištenja dvostrukog ulaza s naprijed zakrivljenim impelerom je u tome što relativno mala veličina puhala može isporučiti veliki protok. Kompromis kod korištenja dvostrukog ulaza puhala je taj što razvija niži tlak, što znači da može raditi samo sa sustavima nižeg tlaka.
Mogućnosti montaže
Kao što je prethodno spomenuto, prema naprijed zakrivljeni motorizirani rotor proizvodi zrak velike brzine na vrhovima lopatica koji treba usmjeravati i usporavati kako bi se dinamički tlak pretvorio u statički tlak. Kako bismo to olakšali, gradimo spiralu oko rotora. Oblik se stvara omjerom udaljenosti od središta rotora do izlaza ventilatora. Kao i kod ventilatora s unatrag zakrivljenim profilom, preporučuje se i malo preklapanje između ulaznog prstena i otvora rotora. Oba razmatranja montaže prikazana su na dijagramu ispod…
Promjer ulaznog prstena trebao bi omogućiti samo mali razmak između impelera i prstena kako bi se izbjegla recirkulacija zraka.
Razmatranja za montažu - Razmaci
Važno je osigurati dovoljan razmak na usisu i sa strane ventilatora…
Nedovoljan razmak na usisnoj strani ventilatora povećat će ulaznu brzinu što će dovesti do turbulencije. Ova turbulencija će se povećati kako zrak prolazi kroz rotor, što smanjuje učinkovitost prijenosa energije s lopatica ventilatora na zrak, uzrokuje stvaranje veće buke i smanjuje učinkovitost ventilatora.
Opće preporuke za uvjete usisa i ispuha su:
Ulazna strana
- Nema zapreka ili promjene smjera protoka unutar 1/3 udaljenosti promjera ventilatora od ulaza ventilatora
Sažetak – Zašto odabrati centrifugalni ventilator s naprijed zakrivljenim lopaticama?
Kada potrebna radna točka padne u područje viših tlakova sustava u odnosu na niži volumni protok na karakteristici ventilatora, treba razmotriti centrifugalni ventilator s jednim ulazom i naprijed zakrivljenim zavojima. Ako je zahtjev za primjenu veliki volumni protok u ograničenom prostoru, treba razmotriti centrifugalni ventilator s dvostrukim ulazom i naprijed zakrivljenim zavojima.
Ventilator treba odabrati unutar njegovog optimalnog raspona, koji se nalazi na onome što je poznato kao koljeno njegove karakteristične krivulje. Točka vršne učinkovitosti nalazi se bliže granici višeg tlaka na karakterističnoj krivulji ventilatora, gdje ujedno radi i najtiše. Rad izvan optimalnog raspona (pri ekstremima velikog volumnog protoka) treba izbjegavati jer će turbulencija i aerodinamička učinkovitost lopatica rotora u tim točkama stvarati buku, a rotor će također raditi u aerodinamičkom zastoju. Pri niskim tlakovima i velikim volumnim protocima treba uzeti u obzir radnu temperaturu motora pod opterećenjem jer postoji mogućnost pregrijavanja motora.
Zrak na ulaznoj strani rotora treba održavati što glatkijim i laminarnijim. Kako bi se maksimizirala učinkovitost, na ulazu ventilatora treba ostaviti razmak od najmanje 1/3 promjera rotora. Korištenje ulaznog prstena (ulazne mlaznice) koji prekriva ulaz rotora pomoći će u uklanjanju poremećaja protoka prije nego što zrak prođe kroz ventilator, smanjenju buke uzrokovane turbulencijom, smanjenju potrošnje energije u radnoj točki i maksimiziranju učinkovitosti.
Strma radna karakteristika, sposobnost višeg tlaka puhala s jednim ulazom i sposobnost velikog protoka puhala s dvostrukim ulazom znače da je ventilator s naprijed zakrivljenim lopaticama korisna opcija koju treba razmotriti u širokom rasponu instalacija.
Vrijeme objave: 16. kolovoza 2023.