Ventilatore centrifugo: specifiche del dispositivo e principio di funzionamento del dispositivo
Con lo sviluppo del settore industriale, un gran numero di processi tecnologici hanno richiesto l'alimentazione d'aria forzata.Anche il settore domestico non è stato escluso. Alcuni tipi di comunicazioni richiedono una fornitura regolare di aria fresca.
Una soluzione elegante a questo problema è stata un ventilatore centrifugo, in grado di pompare autonomamente la quantità di massa d'aria richiesta. Ma come è progettato e come funziona? Sono queste domande che esamineremo in dettaglio nel nostro articolo.
Consideriamo le caratteristiche di progettazione del dispositivo, le sue capacità, l'ambito di applicazione e i migliori produttori i cui prodotti sono presentati sul mercato. Forniremo anche consigli sulla scelta del modello di ventilatore appropriato.
Il contenuto dell'articolo:
L'essenza di pompare e rarefare l'aria con un ventilatore
Un ventilatore è una struttura meccanica in grado di elaborare il flusso di una miscela gas-aria aumentandone l'energia specifica per il successivo movimento.
Questa architettura dell'unità consente di creare l'effetto di iniezione o rarefazione del gas di lavoro nello spazio attraverso rispettivamente l'aumento o la diminuzione della pressione (meccanismo di conversione dell'energia).
La pressione del gas è intesa come un processo infinito di movimento caotico delle molecole di gas che, colpendo le pareti di uno spazio chiuso, creano pressione su di esse.
Pertanto, maggiore è la velocità di queste molecole, maggiori saranno gli impatti e maggiore sarà la pressione. La pressione del gas è una delle caratteristiche principali del gas.
D'altra parte, qualsiasi gas ha altri due parametri: volume e temperatura. Il volume è la quantità di spazio riempito da un gas. La temperatura del gas è una caratteristica termodinamica che mette in relazione la velocità delle molecole e la pressione che generano.
Questi “tre pilastri” si basano sulla teoria cinetica molecolare, che costituisce la base per descrivere tutti i processi associati alla lavorazione dei gas e delle miscele di gas.
Il processo di iniezione è una concentrazione forzata di molecole in uno spazio ristretto oltre una certa norma. Ad esempio, la pressione atmosferica generalmente accettata sulla superficie terrestre è di circa 100 kPa (105 kilo Pascal) o 760 mm Hg. Arte. (millimetri di mercurio).
All'aumentare dell'altitudine sopra la superficie terrestre, la pressione diminuisce e l'aria diventa rarefatta.
La rarefazione è il processo inverso di pompaggio, durante il quale le molecole lasciano un sistema chiuso. Il volume rimane lo stesso, ma il numero di molecole diminuisce notevolmente, quindi la pressione diminuisce.
L'effetto pompante è necessario per forzare il movimento dell'aria. È possibile spostare l'aria attraverso l'effetto di rarefazione: per ripristinare l'equilibrio di pressione nell'intero sistema, le molecole si spostano da un'area di molecole più concentrata a una meno concentrata.
Ecco come si muovono le molecole del gas.
Esistono diversi layout dei sistemi di ventilazione, ma possono essere suddivisi in diverse classi in base a determinati parametri:
- Su appuntamento. Ci sono fan per scopi generali e speciali. I ventilatori vengono utilizzati per il normale movimento del gas. I ventilatori speciali vengono utilizzati per il trasporto pneumatico, il trasporto di miscele di gas aggressive ed esplosive.
- Per velocità. Esistono ruote con pale con velocità di rotazione specifica bassa, media e alta.
- Per intervallo di pressione. Sono noti sistemi per generare pressioni basse (fino a 1 kPa), medie (1–3 kPa), alte (più di 3 kPa).
Alcuni processi industriali e domestici che utilizzano soffiatori si verificano in condizioni ambientali estreme, pertanto per le apparecchiature vengono proposti i requisiti corrispondenti.
Pertanto, possiamo parlare di unità resistenti alla polvere, all'umidità, al calore, alla corrosione, antiscintilla, dispositivi di rimozione del fumo e ventilatori convenzionali.
Le informazioni sui tipi di fan sono discusse in dettaglio in un altro il nostro articolo.
Design del ventilatore centrifugo
Il sistema di progettazione centrifuga è un meccanismo di pompaggio con un'architettura radiale in grado di generare pressioni di qualsiasi intervallo.
Progettato per il trasporto di gas mono- e poliatomici, compresi composti chimicamente “aggressivi”.
Il design è “rivestito” con un involucro di metallo/plastica, chiamato involucro protettivo. Il guscio protegge la camera interna da polvere, umidità e altre sostanze che possono influenzare negativamente il funzionamento dell'unità.
Un prodotto di ventilazione di alta qualità ha sempre una certa classe di protezione. Il grado di protezione dell'involucro (Ingress Protection) è uno standard internazionale unificato di qualità del prodotto che determina il livello di protezione delle apparecchiature dagli influssi ambientali.
Il meccanismo è azionato da un motore elettrico o da un motore a combustione interna (tipico dei ventilatori industriali). Il metodo più comune è un motore elettrico che fa ruotare un albero con una girante.
Esistono diverse opzioni note per trasmettere il movimento rotatorio dal motore alla girante:
- giunto elastico;
- Trasmissione a cinghia trapezoidale;
- trasmissione a variazione continua (frizione a slittamento idraulica o induttiva).
Considerando l'esistenza di un numero enorme di aziende manifatturiere che creano sistemi unici con un'ampia varietà di parametri dinamici, i consumatori hanno a disposizione una gamma abbastanza ampia di ventilatori.
Come risultato dell'intenso lavoro degli sviluppatori, disponiamo di un'ampia gamma di applicazioni per tali macchine, tra cui:
- sistemi di ventilazione e riscaldamento in edifici privati e multipiano;
- fornitura e purificazione dell'aria per edifici non residenziali;
- sistemi di filtrazione in agricoltura;
- implementazione di processi tecnologici nell'industria leggera e pesante di varie direzioni.
Esistono anche opzioni per l'utilizzo dei ventilatori nei sistemi antincendio e nel ricambio d'aria ultrarapido in spazi ristretti.
Tali ventilatori funzionano con miscele di gas ad alta temperatura, il che obbliga i produttori a includere nella documentazione tecnica informazioni sulla conformità delle loro apparecchiature agli standard internazionali.
Il design collaudato e semplice del meccanismo centrifugo presenta numerosi evidenti vantaggi:
- alta affidabilità e prestazioni insuperabili;
- facilità e accessibilità della manutenzione delle apparecchiature;
- sicurezza dell'integrazione e del funzionamento delle unità;
- costi minimi per le risorse energetiche e le riparazioni in caso di guasto.
Inoltre, i ventilatori hanno una soglia di rumore abbastanza bassa, che ne consente l'utilizzo in condizioni domestiche.I ventilatori centrifughi hanno anche una durata eccezionalmente lunga grazie all'assenza di contatto diretto delle parti operative del meccanismo nella camera di lavoro.
Caratteristiche del ciclo di funzionamento del dispositivo
Diamo un'occhiata al principio di funzionamento generale di un ventilatore centrifugo con design radiale. Si noti che gli esperti distinguono tra due modelli principali di ventilatori: con un posizionamento assiale e radiale dell'ingresso in cui viene aspirato il flusso d'aria.
Ciò influisce principalmente sulla possibilità di installare la ventola nel sistema e non ha praticamente alcun effetto sulle prestazioni complessive.
L'ingresso assiale è tipico dei ventilatori volumetrici per uso generale. Il posizionamento radiale dell'ingresso del flusso è tipico dei soffianti della linea principale.
Durante la prima fase del ciclo di funzionamento del ventilatore, il flusso d'aria si sposta sulla superficie di una girante in rapida rotazione. Le pale della girante dividono l'aria in piccoli volumi che si muovono all'interno della camera di lavoro.
Qui si accumula la massa d'aria, cioè la massa d'aria viene compressa direttamente in un piccolo volume.
Il design del corpo dell'unità stessa ha le sue caratteristiche.
Sono note le due forme di scafo più comuni:
- arrotondato;
- spirale.
La forma arrotondata dell'alloggiamento è tipica dei ventilatori che spostano un'enorme quantità d'aria in un breve tempo di processo. E la forma a spirale è inerente ai ventilatori, che comprimono ulteriormente il volume dell'aria e generano una pressione media e alta.
Nella seconda fase, l'aria viene pompata nella camera di lavoro. Come è noto, a volume costante, con un aumento della massa totale delle molecole di gas, aumenta il numero di collisioni delle molecole e quindi aumenta la loro velocità. Di conseguenza aumenta anche la pressione del gas.
Nella fase finale, il gas compresso viene rimosso dalla camera di lavoro all'uscita. Quindi l'aria passa nel condotto d'aria centrale e si muove nella direzione indicata.
Il processo di rarefazione avviene esattamente al contrario. L'aria viene prelevata da un condotto d'aria o da uno spazio confinato dove è necessario creare un'area rarefatta e scaricata nell'ambiente o in altro spazio confinato.
Specifiche del ventilatore centrifugo
I sistemi di compressione sono caratterizzati da una serie di differenze strutturali e dinamiche di cui occorre tenere conto nella scelta e nell'implementazione nel sistema di ventilazione.
Le specifiche includono:
- il design del ventilatore stesso;
- tipo di motore;
- Blocco di controllo;
- posizionamento della girante e trasmissione del movimento rotatorio dal motore;
- angolo di posizione dei tubi di ingresso e di uscita;
- il materiale di cui sono costituite le parti del prodotto, le sue dimensioni e il peso.
Gli esperti prestano attenzione anche alla conformità dei prodotti agli standard internazionali: standard ISO/IEC e GOST, marchi IP, direttive ATEX, ecc.
La pressione di scarico è il valore massimo che il ventilatore è in grado di creare durante il funzionamento in modalità nominale.
Pv = psv +Pdv,
Dove: Pv - pressione totale, Psv - pressione statica, Pdv — pressione dinamica.
Coefficiente differenziale - la differenza tra la pressione in ingresso e quella generata (bar).
Il flusso d'aria volumetrico è la quantità di miscela di gas che si muove per unità di tempo (produttività). Solitamente calcolato in m3/h per i produttori nazionali, litri/min per quelli esteri.
La frequenza di rotazione è il numero di giri completi della girante nell'unità di tempo. Calcolato in pz/s o Hz. È necessario ricordare che il livello di carico del ventilatore dell'aria non deve superare il 75% del massimo.
Lavorando a lungo in modalità di sovraccarico con un'elevata velocità di rotazione, la ventola si surriscalda e può guastarsi rapidamente. Ma questo processo può essere controllato gestendolo a propria discrezione. A cosa serve? regolatore di velocità fan
La pressione sonora è il livello di rumore prodotto dalle parti rotanti e dall'attrito dell'aria tra i metalli. Misurato ad una distanza di 3 metri dalla sorgente quando funziona al massimo carico. È necessario tenere conto del rumore quando si sceglie un ventilatore costantemente funzionante.
Uno dei dispositivi con un livello di rumore minuscolo è ventilatore senza pale.
L’efficienza del ventilatore è il prodotto dei seguenti tre coefficienti:
- perdite nel flusso d'aria;
- perdite attraverso le lacune nella struttura;
- efficienza meccanica del prodotto.
Per i ventilatori centrifughi, l'efficienza complessiva è compresa tra 0,7 e 0,85, per i ventilatori assiali (a canale) - non più di 0,95. Quando si sceglie un ventilatore radiale è necessario tenere conto del fattore di sicurezza del motore elettrico pari a 1,2. Cioè, seleziona la potenza del motore elettrico del 20% in più rispetto a quella richiesta.
La potenza del motore del ventilatore è determinata dalla formula:
N = (Q*P)/(102*3600*efficienza),
Dove: Q — produttività (volume del flusso d'aria), P — pressione generata.
Scelta del ventilatore in base alle esigenze
Il processo di selezione delle apparecchiature di ventilazione per una struttura industriale (officina, hangar) è un processo piuttosto interessante e complesso che deve essere eseguito da uno specialista. Caratteristiche della ventilazione dei locali industriali in dettaglio recensito qui.
Esistono già soluzioni già pronte per appartamenti ordinari e case private. Nel caso generale (per un appartamento di 2-3 locali) abbiamo la seguente architettura del sistema di ventilazione:
- nei soggiorni sono installati ventilatori, il cui numero dipende dalle dimensioni dei locali e dal numero dei residenti;
- i diffusori di scarico sono integrati nella cucina e nel bagno e vengono posati condotto d'aria all'unità di trattamento aria.
Un ventilatore centrifugo comprende un'unità di controllo, un sistema di filtraggio per la purificazione dell'aria, un motore elettrico e il ventilatore radiale stesso.
L'attuale mercato delle apparecchiature di ventilazione è rappresentato da un'ampia gamma di aziende di produzione estera: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.
I prodotti di queste aziende saranno un'ottima soluzione per problemi di ventilazione di qualsiasi scala.
I marchi nazionali Vents, Elkom, Domovent e Veza non sono inferiori a loro in termini di qualità della produzione e affidabilità delle attrezzature. In caso di dubbi sull'accuratezza dei calcoli effettuati o sulla scelta di un modello specifico, si consiglia di contattare il servizio di supporto di una qualsiasi delle aziende.
Se sei il proprietario di un edificio privato di 1-2 piani, di un edificio industriale o commerciale di un'area simile (ristorante, magazzino, mensa, bar, ufficio), quando scegli l'attrezzatura, devi tenere conto del volume dei locali, della tasso di ricambio d'aria, lunghezza e sezione trasversale delle tubazioni principali.
Assicurati di prestare attenzione alle funzionalità aggiuntive dei ventilatori centrifughi e alla possibilità di integrazione in una varietà di sistemi di condizionamento dell'aria.
Pertanto, i ventilatori radiali possono essere dotati di componenti ausiliari:
- timer regolabili e interruttori a intervalli, fotosensori e rilevatori di umidità;
- regolatori di velocità e indicatori di stato;
- sensori di sovraccarico motore elettrico e mancanza alimentazione elettrica;
- assorbitori di vibrazioni a molla o antivibranti in gomma.
Se il ventilatore è posizionato all'interno di un appartamento o di una casa, può essere coperto con un pannello decorativo frontale rimovibile in alluminio o plastica, tenendo conto dell'interno della stanza.
Per molti utenti, un criterio importante nella scelta di un ventilatore è il livello di rumore. Stai cercando un ventilatore silenzioso per il tuo bagno? Ti consigliamo di familiarizzare con la valutazione tifosi silenziosi.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Nel seguente video gli specialisti Elcom parlano chiaramente di ventilatori centrifughi:
Di seguito è riportato un eccellente esempio di installazione di un ventilatore domestico in un bagno:
Un'altra opzione per installare un ventilatore domestico a bassa potenza in un appartamento:
Il ventilatore centrifugo classico è il risultato di molti anni di esperienza nella progettazione e produzione di apparecchiature per la ventilazione. Questa non è solo un'ottima soluzione per l'industria, ma anche uno strumento di trasporto aereo ottimale per abitazioni e uffici.
Stai pensando di acquistare un ventilatore centrifugo? Oppure hai notato una discrepanza nel materiale smontato? Poni le tue domande e chiarisci gli aspetti tecnologici nella sezione commenti.
O forse hai già installato un ventilatore del genere in bagno? Sei soddisfatto del suo lavoro? Hai scelto la potenza corretta del dispositivo per la tua stanza? Invia una foto del tuo fan e lascia i tuoi commenti.
