Что такое радиальный вентилятор

Обновлено: 04.05.2024

Первый радиальный вентилятор был вытяжным и с ручным приводом. Он был изобретен в 1832 году для вытяжки отработанного воздуха в рудниках и минных галереях. Автор изобретения Саблуков Александр Александрович - русский военный инженер, изобретатель, генерал-лейтенант корпуса горных инженеров России .
Изобретатель составил подробную методику расчета радиального вентилятора и написал подробное руководство об устройстве и вариантах применения вентиляторов на французском языке. В своем руководстве он давал рекомендации для проветривания помещений. Широкое распространение радиальные вентиляторы начали получать только в конце 19 века.

Радиальными вентиляторами называются машины для перемещения чистых газов и смесей газов с мелкими сыпучими материалами. Радиальные вентиляторы характеризуются степенью повышения давления не более 1,15 при плотности потока 1,2 кг/м3. Повышение давления в вентиляторе происходит под действием центробежной силы газа, движущегося в рабочем колесе от центра к периферии.

Радиальные вентиляторы применяются в вентиляционных системах промышленных и гражданских зданий, в агрегатах воздушного отопления и кондиционирования воздуха.

Устройство радиального вентилятора. Читать далее.

Классификая и конструктивные исполнения радиальных вентиляторов. Читать далее.

Устройство радиального вентилятора:

Рис. 1. Радиальный вентилятор

Рабочее колесо вентилятора состоит из литой ступицы 1, жестко сопряженной с основным диском 2. Рабочие лопатки 3 крепятся к основному диску 2 и к переднему диску 4, обеспечивающему необходимую жесткость лопастной решетки 5. Корпус 6 вентилятора крепится к литой или сварной станине 9, на которой располагаются подшипники 10, несущие вал вентилятора с посаженным на него рабочим колесом; 7 и 8 – фланцы крепления всасывающей и напорной труб, 11 – шкив привода вентилятора.

Радиальные вентиляторы выпускаются заводами в определенных геометрических сериях. Каждая серия характеризуется постоянством отношения сходственных размеров; размеры отдельных машин и их рабочие параметры в серии различны. Геометрическая форма данной серии представляется аэродинамической схемой, где все размеры вентилятора даны в процентах от величины внешнего диаметра рабочего колеса.

Пример аэродинамической схемы вентилятора

Цель испытания машины заключается в получении характеристик путем

непосредственных измерений в рабочем режиме основных параметров

Характеристиками вентилятора называются графические зависимости

полного давления (Р), статического давления (Рст), мощности на валу (Nн.в.)

вентилятора и КПД вентилятора от величины производительности (Q). При

испытании подлежат измерению производительность, давление, число

оборотов вала вентилятора и мощность приводного электродвигателя.

Производительность вентилятора определяется в работе при помощи коллектора по формуле :

КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ИСПОЛНЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

1. В зависимости от величины полного давления различают радиальные вентиляторы:

Радиальные вентиляторы низкого давления - создают полное давление до 1000 Па;

Радиальные вентиляторы среднего давления - создают полное давление от 1000 до 3000 Па;

Радиальные вентиляторы высокого давления - создают полное давление от 3000 до 12000 Па.

2. В зависимости от величины окружной скорости на рабочем колесе вентиляторы делятся на классы:

к первому классу относятся вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при и 30 м/с и вентиляторы с загнутыми назад лопатками при и > 50 м/с.

3. В зависимости от направления вращения вентиляторы изготавливаются правого или левого вращения. Вентиляторы правого вращения - с колесом, вращающимся по часовой стрелке, левого вращения - с колесом, вращающимся против часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывающего отверстия вентилятора.

Примечание: правое вращение – по часовой стрелке, левое – против часовой стрелки, если смотреть со стороны всасывающего патрубка.

Внимание! В импортных вентиляторах направление вращения определяется противоположным способом.

Вентиляторы от № 2,5 до № 12,5 включительно, изготавливаются с поворотными корпусами, допускающими их установку в любое из положений (см. черт.1), а номера выше 12,5 изготавливаются с поворотными корпусами по заказу потребителей. Положение спирального корпуса вентилятора определяют углом поворота относительно исходного нулевого положения. Углы поворота корпуса отсчитываются по направлению вращения рабочего колеса в соответствии с чертежом 1.

4. В зависимости от расположения привода различают 7 конструктивных исполнений (чертеж №2):

Исполнение 1. Рабочее колесо вентилятора посажено непосредственно на вал электродвигателя;

Исполнение 2. Вал с рабочим колесом укреплен в подшипнике и соединен муфтой с электродвигателем;

Исполнение 3. Вал с рабочим колесом укреплен в двух подшипниках и соединен муфтой с электродвигателем;

Исполнение 4. Вал с рабочим колесом укреплен в подшипнике и соединен с электродвигателем клиноременной передачей;

Исполнение 5. Вал с рабочим колесом укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем клиноременной передачей;

Исполнение 6. Вентилятор двустороннего всасывания, у которого вал с рабочим колесом укреплен в двух подшипниках и соединен муфтой с электродвигателем;

Исполнение 7. Вентилятор двустороннего всасывания, у которого вал с рабочим колесом укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем клиноременной передачей.

5. Исполнения по назначению и по материалам:

Максимальная температура перемещаемой среды, °C

Общепромышленное теплостойкое исполнение

Взрывозащищенное исполнение из разнородных металлов

углеродистая сталь, латунь

Взрывозащищенное теплостойкое исполнение из разнородных металлов

углеродистая сталь, латунь

Взрывозащищенное коррозионностойкое исполнение из разнородных металлов

нержавеющая сталь, латунь

Привод — трехфазный асинхронный электродвигатель. Регулировка расхода воздуха, как правило осуществляется с помощью преобразователя частоты соответствующей мощности.

6. Монтаж радиальных вентиляторов.

1. Виброизоляторы
2. Гибкая вставка

Примечание:

*L о - максимальное расширение 30 о

** Во всех случаях отрезок А должен быть, по крайней мере, в 1,5 раза больше размера Б.

*** Отрезок Б соответствует наибольшему диаметру выходного патрубка вентилятора

Для получения быстрого расчета радиальных вентиляторов

Ответственность за выбор вентилятора для конкретной вентиляционной сети, а также за выбор коррозионностойкого вентилятора из стали 12Х18Н10 для агрессивной среды заданного состава несет проектная организация.

Осевые вентиляторы стали использоваться промышленностью несколько позже, чем радиальные. Однако сегодня они стремительно завоёвывают популярность из-за своих уникальных эксплуатационных характеристик.

Вентиляторы ВР 300 45 продолжают использовать в промышленных масштабах. Различные системы глубокого кондиционирования воздуха позволяют эффективно снабжать различные, даже удалённые комнаты свежим воздухом.

Положительные стороны применения осевых вентиляторов

Дело в том, что осевые модели вентиляторов обладают некоторым рядом технических преимуществ, которые и повлекли к их систематическому использованию. Все они будут описаны ниже:

относительно небольшой вес (в сравнении с радиальными аналогами);
возможность создания реверсивного потока воздуха;
простота монтажа;
более высокий КПД.

В качестве примера использования осевого вентилятора можно привести кондиционирование воздуха в тоннелях (как в транспортных тоннелях, так и в шахтёрской скважине).

Одним из главных преимуществ осевых вентиляторов является возможность реверса. Другими словами, меняется полярность питания и вентилятор начинает вращаться в обратную сторону, при этом генерируя ровно тот же воздушных поток, только в обратную сторону.

Подобный приём попросту невозможен у радиальных вентиляторов. Но существуют у радиальных аналогов и преимущества над осевыми.

Почему радиальные вентиляторы продолжают использоваться?

Всё дело в том, выбор вентилятора зависит от конкретных целей. Например, в сложнейших системах аспирации воздуха требуется его высокое давление. По этой причине альтернативы радиальным вентиляторам попросту не существует.

Сниженный КПД можно объяснить свойствами конструкции. Дело в том, что радиальный вентилятор значительно тяжелее осевого. Следовательно, для его раскручивания требуется больше энергии.

Вместо радиальных могут использоваться и осевые вентиляторы, но в этом случае потребуется установка дополнительных ступеней, что априорно не может быть рентабельным.

Означенный способ применяется только в самой крайней необходимости (нет возможности приобрести радиальный вентилятор или должным образом его установить).

На видео будет произведён обзор осевого вентилятора, а также сфер его применения:

Канальные радиальные вентиляторы с загнутыми назад лопатками рабочего колеса широко применяются, поскольку конструктивно хорошо соответствуют многим практическим вентиляционным задачам. Однако они имеют более низкие коэффициенты давления и КПД, чем аналогичные радиальные вентиляторы со спиральным корпусом. В данной статье рассматривается радиальный канальный прямоточный вентилятор с круглым корпусом, который по аэродинамическим характеристикам и КПД приближается к аналогичным вентиляторам со спиральным корпусом. По некоторым характеристикам этот вентилятор даже имеет преимущества перед вентилятором со спиральным корпусом.

Постановка задачи

Радиальные вентиляторы со спиральным корпусом низкого давления характеризуются высокими аэродинамическими параметрами и уровнями КПД, имеют довольно простую конструкцию. Вот только поток воздуха проходит через такой вентилятор с поворотом на 90°, и, как правило, велика динамическая составляющая в полном давлении вентилятора (высокие скорости в выходной рамке вентилятора). А ведь в ряде задач оптимальным было бы прямое движение потока воздуха через вентилятор, без поворота. При этом применение осевых вентиляторов не всегда возможно ввиду гораздо более низких коэффициентов давления.

Речь идет о радиальных прямоточных вентиляторах с высокими аэродинамическими характеристиками и высоким КПД. Такие вентиляторы выпускают, например, фирмы TwinCity, Penn-Barry, Greenheck, Soler&Palau.

Мы также занимались и занимаемся разработкой, исследованиями и оптимизацией высокоэффективных радиальных вентиляторов с круглым корпусом. Результатом наших разработок стал новый высокоэффективный радиальный вентилятор с круглым корпусом, имеющий широкую зону работы по производительности.

Высокоэффективный радиальный вентилятор с круглым корпусом

Схема радиального вентилятора с круглым корпусом показана на рис. 1. Как и в вентиляторе со спиральным корпусом, в нем есть аналогичные входной коллектор, радиальное рабочее колесо с загнутыми назад лопатками, электродвигатель. Основное отличие заключается в том, что вместо спирального корпуса используется круглый цилиндрический корпус. В отличие от диффузора спирального корпуса здесь функции диффузора выполняет осевой лопаточный спрямляющий аппарат, установленный в кольцевом канале корпуса после рабочего колеса. В принципе восстановить статическое давление на выходе радиального рабочего колеса с достаточно близкой эффективностью (но со своими особенностями) можно с помощью разных диффузоров. В данном вентиляторе установлен осевой лопаточный спрямляющий аппарат, наилучшим образом соответствующий конструкции вентилятора. Поэтому есть основания считать, что аэродинамические характеристики такого вентилятора не должны сильно отличаться от спирального корпуса с аналогичным рабочим колесом, что было подтверждено экспериментами.

На рис. 2 показаны безразмерные аэродинамические характеристики и КПД, полученные при испытаниях прямоточного радиального вентилятора РКН-1 на стенде по схеме С. На рис. 3 показаны аналогичные характеристики для еще одной модификации вентилятора с круглым корпусом РКН-2, который отличается геометрией рабочего колеса.

Заключение

Если сравнить аэродинамические характеристики рассматриваемых вентиляторов (рис. 5, 6), можно видеть, что радиальные вентиляторы со спиральным корпусом ВР 80–75 и с круглым корпусом РКН-1 имеют близкие аэродинамические характеристики. Следовательно, вентилятор с круглым корпусом может использоваться вместо вентилятора со спиральным корпусом ВР 80–75. То же самое относится и к вентилятору ВР 86–77, который имеет такое же практически статическое давление, как и вентилятор с круглым корпусом РКН-1. При этом оказалось, что данные вентиляторы имеют сравнимые уровни КПД. Вентилятор с круглым корпусом РКН-2 имеет существенно более широкую область работы и может использоваться при необходимости получить большие производительности при тех же размерах вентилятора.

Отметим также, что у вентиляторов с круглым корпусом существенно меньше разница между полным и статическим давлением, чем у вентиляторов со спиральным корпусом. Это значит, что скорости на выходе круглого корпуса заметно ниже, чем на выходе спирального корпуса, и его проще согласовывать с сетью.

Круглый корпус вентилятора дает возможность довольно просто управлять аэродинамической характеристикой каждого вентилятора в широких диапазонах производительности (изменяя ширину рабочего колеса), что позволяет во многих случаях отказаться от применения частотного привода (если вентилятор выбирается на конкретный рабочий режим).

Особенности аэродинамической схемы позволили получить вентилятор с низкими уровнями тональных составляющих шума в отличие от радиальных вентиляторов со спиральным корпусом (нет взаимодействия с языком спирального корпуса, и цилиндрические, а не плоские поверхности корпуса вентилятора); конструктивно несложно делать вентиляторы с внутренним звукопоглощением для дополнительного снижения шума вентилятора.

Кроме этого радиальный вентилятор с круглым корпусом имеет следующие преимущества:

может использоваться как в горизонтальном, так и в вертикальном положении;
в вертикальном положении легко трансформируется в крышный вентилятор;
может использоваться в качестве вентилятора подпора в системах дымоудаления;
электродвигатель внутри круглого корпуса находится в цилиндрическом обтекателе. Превращая цилиндрический обтекатель двигателя в замкнутую вентилируемую полость, его можно использовать в качестве высокотемпературного вентилятора или вентилятора дымоудаления (при соответствующем материале рабочего колеса).

Это лишь некоторые очевидные примеры применения радиального вентилятора с круглым корпусом. Перспективы применения данного типа промышленных вентиляторов для решения задач заказчика очевидно велики.

Центробежные или радиальные вентиляторы широко применяются в различных отраслях промышленности, а также в быту. Именно этот тип вентиляторов лежит в основе систем вентиляции, отопления и кондиционирования.

Принцип их действия таков: сначала воздух поступает во входное отверстие, затем, за счет вращения лопаточного колеса, расположенного в спиральном кожухе, он попадает в каналы между лопатками колеса, где перемещается под действием центробежной силы (отсюда и название вентилятора), и, наконец, собирается кожухом и направляется в выпускное отверстие.

Устройство центробежного вентилятора

Центробежный или радиальный вентилятор состоит из трех главных частей:

Колесо с лопатками
Спиральный кожух
Станина с валом и подшипниками.

Для того чтобы привести вентилятор в движение используется электрический двигатель.

В свою очередь колесо вентилятора — его основной элемент, состоит из лопаток, переднего и заднего дисков, а также ступицы. Количество лопаток и то, как они загнуты — вперед или назад зависит от цели использования центробежного вентилятора.

Колеса с лопатками, загнутыми назад, более экономичны, они потребляют на 20% меньше электричества и хорошо справляются с перегрузками по расходу воздуха. Но и у вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед, есть свои достоинства. Так, они меньше шумят за счет более низкой частоты вращения, а также отличаются меньшим размером колеса, а значит и корпуса.

Какие бывают центробежные вентиляторы

Колесо вентилятора может вращаться по часовой стрелке или против нее (если смотреть на устройство с той стороны, откуда всасывается воздух), а радиальный вентилятор называется правого или левого вращения соответственно.

В зависимости от полного давления, создаваемого при перемещении воздуха, центробежные вентиляторы делят на 3 группы:

Высокого давления — 3000 — 12 000 Па
Среднего давления — 1000 — 3000 Па
Низкого давления — до 1000 Па.

Как выбрать центробежный вентилятор

В первую очередь, выбирая центробежный вентилятор, следует учитывать с какой средой он будет взаимодействовать.

Так, вентиляторы обычного исполнения предназначены для перемещения воздуха температурой до 80 градусов, не содержащего агрессивных и липких веществ, с содержанием пыли и твердых примесей до 100 мг/м3.

Кроме этого выпускают радиальные вентиляторы специального исполнения — пылевые (для воздуха, в котором твердых взвесей больше 100 мг/м3), взрывобезопасного исполнения и коррозионностойкие.

Читайте также: