Tsentrifugaalventilaator: seadme eripära ja tööpõhimõte

Tööstussektori arenguga nõudis suur hulk tehnoloogilisi protsesse sundõhuvarustust. Ka olmevaldkond ei jäänud kõrvale. Teatud tüüpi kommunikatsioonide tagamiseks on vaja regulaarset värske õhu juurdevoolu.

Selle probleemi elegantseks lahenduseks sai tsentrifugaalventilaator, mis suudab autonoomses režiimis suruda vajaliku koguse õhumassi. Aga kuidas see on ehitatud ja kuidas see töötab? Just neid küsimusi käsitleme me üksikasjalikult oma artiklis.

Vaatleme seadme konstruktsiooni iseärasusi, selle võimalusi, kasutusvaldkonda, parimaid tootjaid, kelle tooted on turul esindatud. Samuti anname soovitusi sobiva ventilaatorimudeli valimiseks.

Ventilaatoriga õhu surumise ja harvendamise olemus

Ventilaator on mehaaniline konstruktsioon, mis on võimeline töötlema gaasi-õhu segu voolu, suurendades selle erienergiat edasiseks liikumiseks.

Selline agregaadi arhitektuur annab võimaluse luua töögaasi surumise või harvendamise efekt ruumis läbi rõhu suurendamise või vähendamise vastavalt (energia muundamise mehhanism).

Gaasirõhu all mõistetakse lõputut protsessi gaasimolekulide kaootilisest liikumisest, mis põrkudes suletud ruumi seintele tekitavad neile survet.

Järelikult, mida suurem on nende molekulide kiirus, seda rohkem on lööke ja seda suurem on rõhk. Gaasirõhk on üks gaasi peamisi omadusi.

Teisest küljest on igal gaasil veel kaks parameetrit: maht ja temperatuur. Maht on ruumihulk, mille gaas on täitnud. Gaasi temperatuur on termodünaamiline omadus, mis seob molekulide kiirust ja nende tekitatud rõhku.

Nendel “kolmel sambal” põhineb molekulaarkineetiline teooria, mis on aluseks kõigi gaaside ja gaasisegude töötlemisega seotud protsesside kirjeldamisel.

Survestamisprotsess seisneb molekulide sunniviisilises koondamises suletud ruumi üle mingi normi. Näiteks üldtunnustatud õhurõhk maapinna lähedal on ligikaudu 100 kPa (10⁵ kilopaskalit) või 760 mmHg (elavhõbedasamba millimeetrit).

Maa pinna kohal kõrguse suurenedes muutub rõhk väiksemaks ja õhk muutub hõredamaks.

Atmosfäärirõhk on õhusamba kaal pinna suhtes, mille kohal see asub. Mitte mass, vaid just kaal P=mg. Seda mõõdetakse baromeetriga, ülejäänud rõhutüüpe määratakse manomeetriga.

Hõrendus on survestamise vastupidine protsess, mille käigus molekulid lahkuvad suletud süsteemist. Maht jääb samaks, kuid molekulide arv väheneb kordades, järelikult väheneb ka rõhk.

Survestamise mõju on vajalik õhu sunnitud liigutamiseks. Võimalik on õhu liigutamine hõrenduse efekti kaudu: kogu süsteemi rõhu tasakaalu taastamiseks liiguvad molekulid rohkem kontsentreeritud molekulide piirkonnast vähem kontsentreeritud piirkonda.

Sel viisil toimub gaasimolekulide liikumine.

Õhuvoolu kiiruse määramiseks väljaspool hoonet või hoone sees kasutatakse sageli spetsiaalset tööriista – anemomeetrit. Asendamatu seade ventilatsioonisüsteemide projekteerimiseks.

On olemas väga erinevaid ventilatsioonisüsteemide komponente, kuid neid saab tinglikult jagada mitmeks klassiks teatud parameetrite alusel:

1. Otstarbe järgi. Eristatakse üld- ja eriotstarbelisi ventilaatoreid. Ventilaatoreid kasutatakse tavalise gaasi liigutamiseks. Eriotstarbelisi ventilaatoreid kasutatakse pneumotranspordiks, agressiivsete ja plahvatusohtlike gaasisegude transportimiseks.
2. Pöörlemiskiiruse järgi. Esineb väikese, keskmise ja suure eripöörlemissagedusega tiivikuga ventilaatoreid.
3. Rõhuvahemiku järgi. Tuntud on madala (kuni 1 kPa), keskmise (1–3 kPa) ja kõrge (üle 3 kPa) rõhu genereerimise süsteemid.

Mõned tööstuslikud ja olmelised protsessid, mis hõlmavad õhupuhurite kasutamist, toimuvad ekstreemsetes keskkonnatingimustes, mistõttu esitatakse seadmetele vastavaid nõudeid.

Seega võib rääkida tolmukindlatest, niiskuskindlatest, kuumakindlatest, korrosioonikindlatest, sädemeohututest seadmetest ja suitsueemaldusseadmetest ning tavalistest ventilaatoritest.

Teave ventilaatorite liikide kohta on üksikasjalikult käsitletud meie teises artiklis.

Tsentrifugaaltüüpi ventilaatori konstruktsioon

Tsentrifugaalkonstruktsiooniga süsteem on radiaalse arhitektuuriga surveandmismehhanism, mis suudab genereerida mis tahes vahemikus survet.

See on ette nähtud ühe- ja mitmeaatomiliste gaaside, sealhulgas keemiliselt “agressiivsete” ühendite transportimiseks.

Konstruktsioon on “ümbritsetud” metallist/plastist korpusega, mida nimetatakse kaitsekorpuseks. Korpus kaitseb sisemist kambrit tolmu, niiskuse ja muude ainete eest, mis võivad seadme tööd negatiivselt mõjutada.

Kvaliteetne ventilatsioonitoode on alati kindla kaitseklassiga. Korpuse kaitseaste (Ingress Protection) on ühtne rahvusvaheline toote kvaliteedistandard, mis määrab seadme kaitstuse taseme keskkonnamõjude eest.

Radiaaltüüpi ventilaator tekitab oluliselt suuremat rõhku kui telgventilaator. Põhjuseks on see, et trumlisse sattunud õhuportsjonile antakse energiat, mis tekib süsteemi sisenemise ja väljumise vahel.

Mehhanismi käitab elektrimootor või sisepõlemismootor (tüüpiline tööstuslikele ventilaatoritele). Kõige levinum meetod on elektrimootor, mis pöörab võlli koos tiivikuga.

Pöörleva liikumise mootorilt impellerile edastamiseks on teada mitmeid võimalusi:

• elastne sidur;
• kiilrihmülekanne;
• astmeta ülekanne (hüdrauliline või induktiivne libisemissidur).

Võttes arvesse suurt hulka tootmisettevõtteid, mis loovad unikaalseid süsteeme väga erinevate dünaamiliste parameetritega, on tarbijate käsutuses üsna ulatuslik ventilaatorite valik.

Korpuses on kaks põhikanalit: sisse- ja väljundkanal. Gaasisegu siseneb esimesse kanalisse, liigub kambrisse, kus seda töödeldakse, seejärel väljub teisest.

Arendajate intensiivse töö tulemusel on meil lai valik selliste masinate kasutusvõimalusi, sealhulgas:

• ventilatsiooni- ja küttesüsteemid eramajades ja kortermajades;
• õhuvarustus ja puhastus mitteelamute jaoks;
• filtreerimissüsteemid põllumajanduses;
• tehnoloogiliste protsesside teostamine erineva suunitlusega kerge- ja rasketööstuses;

On olemas ka võimalusi õhupuhurite kasutamiseks tuletõrjesüsteemides ja õhu ülikiireks vahetamiseks suletud ruumis.

Sellised ventilaatorid töötavad kõrgetemperatuuriliste gaasisegudega, mis kohustab tootjaid lisama tehnilisse dokumentatsiooni teavet oma seadmete vastavusest rahvusvahelistele standarditele.

Tsentrifugaalmehhanismi kontrollitud ja lihtne konstruktsioon omab mitmeid selgeid eeliseid:

• kõrge töökindlus ja ületamatu jõudlus;
• seadmete hoolduse lihtsus ja kättesaadavus;
• agregaatide integreerimise ja kasutamise ohutus;
• minimaalsed kulud energiaressurssidele ja remondile rikke korral.

Lisaks eristuvad õhupuhurid üsna madala mürataseme poolest, mis võimaldab neid kasutada kodutingimustes. Tsentrifugaalventilaatoritel on ka erakordselt pikk kasutusiga tänu töökambris olevate mehhanismi tööosade otsese kokkupuute puudumisele.

Seadme töötsükli iseärasused

Vaatleme radiaalkonstruktsiooniga tsentrifugaalse õhupuhuri üldist tööpõhimõtet. Märgime, et spetsialistid eristavad kahte peamist ventilaatori konstruktsiooni: õhuvoolu sisselaskeava aksiaalse ja radiaalse paigutusega.

See mõjutab eelkõige ventilaatori paigaldusviisi süsteemi ja praktiliselt ei mõjuta üldist jõudlust.

Radiaaltüüpi ventilaator võib töötada nii tavalise ruumist võetud õhuga kui ka õhukanali kaudu tuleva voolava õhuga (erineva rõhuga piirkondade tasakaalu efekt).

Aksiaalne sisselaskeava on iseloomulik üldotstarbelistele surveõhupuhuritele. Radiaalne sissevoolu paigutus on iseloomulik magistraalkasutuse õhupuhuritele.

Ventilaatori töötsükli esimeses etapis liigub õhuvool kiiresti pöörleva impelleri pinnale. Tiiviku labad jagavad õhu väikesteks mahtudeks, mis liiguvad töökambrisse.

Siin toimub õhumassi kogunemine, see tähendab õhumassi otsene kokkusurumine väikeseks mahuks.

Agregaadi korpuse konstruktsioonil on omad eripärad.

Tuntud on kaks kõige levinumat korpuse vormi:

• ümarad;
• spiraalsed.

Ümar korpusevorm on iseloomulik ventilaatoritele, mis liigutavad suurel hulgal õhku lühikese protsessi aja jooksul. Spiraalne vorm on aga omane ventilaatoritele, mis lisaks teostavad õhumahu kokkusurumist ja keskmise ning kõrge rõhu genereerimist.

Teises etapis toimub õhu surumine töökambrisse. Nagu teada, püsiva mahu korral gaasimolekulide kogumassi suurenemisega suureneb molekulide kokkupõrgete arv ja seega ka nende kiirus. Järelikult suureneb ka gaasi rõhk.

Suur tähtsus on labade kujul ja arvul. Kõik eranditult impellerite variandid testitakse aerodünaamilistes torudes optimaalsete töötingimuste määramiseks.

Viimases etapis toimub kokkusurutud gaasi ärajuhtimine töökambrist väljalaskeavasse. Edasi liigub õhk kesksesse õhukanalisse ja liigub määratud suunas.

Hõrendamise protsess toimub täpselt vastupidi. Õhk võetakse õhutorustikust või suletud ruumist, kus on vaja luua hõrendatud ala, ja juhitakse välja keskkonda või teise piiratud ruumi.

Tsentrifugaalventilaatori spetsifikatsioon

Kompressorsüsteeme iseloomustavad mitmed konstruktsiooni- ja dünaamilised erinevused, mida tuleb arvestada nende valikul ja ventilatsioonisüsteemi rakendamisel.

Spetsifikatsiooni hulka kuuluvad:

• otseselt õhupuhuri konstruktsioon;
• mootori tüüp;
• juhtplokk;
• tiiviku paigutus ja pöörleva liikumise ülekanne mootorilt;
• sisse- ja väljalaskeava toru paigutusnurk;
• materjal, millest toote osad on valmistatud, selle mõõtmed ja kaal.

Spetsialistid pööravad tähelepanu ka toodete vastavusele rahvusvahelistele normidele: standardid ISO/IEC ja GOST, IP-märgistused, ATEX direktiivid jne.

Dünaamiliste omaduste hulka kuuluvad õhupuhuri jõudluse tehnilised parameetrid: genereeritav rõhk ja rõhuvahe koefitsient, voolu kiirus ja maksimaalne temperatuur, võlli pöörlemissagedus ja helirõhu tase, kasutegur ja mootori võimsus.

Surutav rõhk – maksimaalne väärtus, mida ventilaator suudab luua nimirežiimis töötamise ajal.

P_v = P_sv + P_dv,

Kus: P_v – kogurõhk, P_sv – staatiline rõhk, P_dv – dünaamiline rõhk.

Rõhu erinevustegur – sisse- ja väljundrõhu vahe (baar).

Õhuvoolu maht – gaasisegu kogus, mis liigub ajaühikus (tootlikkus). Tavaliselt arvutatakse m³/h kodumaiste tootjate jaoks, l/min – välismaiste jaoks.

Pöörlemissagedus – rootori täispöörete arv ajaühikus. Arvutatakse tk/s või Hz. Tuleb meeles pidada, et õhuventilaatori koormustase ei tohi ületada 75% maksimaalsest.

Töötades pikaajaliselt ülekoormusrežiimis suure pöörlemissagedusega, kuumeneb ventilaator üle ja võib kiiresti rikki minna. Kuid seda protsessi saab kontrollida, juhtides seda oma äranägemise järgi. Selleks kasutatakse ventilaatori pöörlemiskiiruse regulaatorit.

Helirõhk – müratase pöörlevatelt osadelt ja õhu hõõrdumine metallist. Mõõdetakse 3 meetri kaugusel allikast, kui see töötab maksimaalse koormuse režiimis. Müra tuleb arvestada pidevalt töötava ventilaatori valimisel.

Enamik seadmeid on varustatud müra ja tausthelide summutitega. Müra normid: mitte üle 50 dBa eluruumide jaoks ja mitte üle 75 dBa tööstusruumide jaoks.

Üks väikese müratasemega seadmetest on labadeta ventilaator.

Ventilaatori kasutegur on kolme alljärgneva teguri korrutis:

• Õhuvoolu kaod;
• Lekked konstruktsiooni pilude kaudu;
• Toote mehaaniline kasutegur.

Tsentrifugaalventilaatorite kogukasutegur jääb vahemikku 0.7 kuni 0.85, aksiaalsete (kanaliventilaatorite) puhul – mitte üle 0.95. Valides radiaalventilaatorit tuleb arvestada elektrimootori varuteguriga 1.2. See tähendab, et valida elektrimootori võimsus 20% suurem kui vajalik.

Ventilaatori elektrimootori võimsus määratakse valemiga:

N = (Q*P)/(102*3600*η),

Kus: Q – tootlikkus (õhuvoolu maht), P – genereeritud rõhk.

Ventilaatori valik vastavalt nõuetele

Ventilatsiooniseadmete valimise protsess tööstusobjekti (töökoja, angaari) jaoks on üsna huvitav ja keerukas protsess, mida peaks tegema spetsialist. Tootmisruumide ventilatsiooni eripärasid on üksikasjalikult käsitletud siin.

Tavaliste korterite ja eramajade jaoks on juba olemas valmislahendused. Üldjuhul (2–3 toalise korteri puhul) on meil järgmine ventilatsioonisüsteemi arhitektuur:

• Elutubadesse paigaldatakse õhutusseadmed, mille arv sõltub ruumide suurusest ja elanike arvust;
• köögis ja sanitaarruumis paigaldatakse väljatõmbedifuusorid ning paigaldatakse õhukanalid sissepuhke-väljatõmbeseadmesse.

Tsentrifugaalventilaator sisaldab juhtplokki, õhupuhastuse filtrisüsteemi, elektrimootorit ja radiaalventilaatorit ennast.

Eelmainitud ventilatsioonisüsteemi sobivad Ventsi toodetud CF-seeria seinaventilaatorid tootlikkusega kuni 120 m³/h

Praegune ventilatsiooniseadmete turg on esindatud laia välismaiste tootjate valikuga: 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.

Nende ettevõtete tooted on suurepärane lahendus igasuguse ulatusega ventilatsiooniülesannete jaoks.

Kvaliteedi ja seadmete töökindluse poolest ei jää neile alla kodumaised kaubamärgid Vents, Elkom, Domovent ja Veza. Kui kahtlete tehtud arvutuste täpsuses või konkreetse mudeli valikus, soovitame pöörduda mõne ettevõtte tugiteenuse poole.

Kui olete era-1–2-korruselise maja, tootmis- või ärihoone sarnase pinnaga (restoran, ladu, söökla, kohvik, kontor) omanik, tuleb seadmete valikul arvestada ruumide mahtu, õhuvahetuse kordsust, magistraaltorustike pikkust ja ristlõiget.

Ventilatsiooni- ja suitsueemaldusülesannetega saavad hõlpsasti hakkama mitmetsoonilised õhupuhurid või Veza ettevõtte KROM-seeria katuseventilaatorid, Ventsi VN-seeria ventilaatorid ja teised

Pöörake kindlasti tähelepanu tsentrifugaalventilaatorite lisafunktsioonidele ja integreerimisvõimalusele erinevatesse kliimaseadmetesse.

Nii saavad radiaalõhupuhurid olla varustatud abikomponentidega:

• reguleeritavate taimerite ja intervalllülititega, fotosensorite ja niiskusanduritega;
• kiirusregulaatorite ja olekuindikaatoritega;
• elektrimootori ülekoormus- ja toitepinge puudumise anduritega;
• vedru vibratsiooni neeldurite või kummist vibratsiooni isolaatoritega.

Kui ventilaator on paigaldatud korteri või maja sisse, saab selle katta eemaldatava dekoratiivse esipaneeliga, mis on valmistatud alumiiniumist või plastikust, arvestades ruumi sisekujundust.

Paljude kasutajate jaoks on ventilaatori valikul oluline kriteerium müratase. Kas otsite vaikset ventilaatorit vannituppa? Soovitame tutvuda vaiksete ventilaatorite edetabeliga.

Järeldused ja kasulik video teemal

Järgmises videos räägivad Elkomi ettevõtte spetsialistid arusaadavalt tsentrifugaalventilaatoritest:

Allpool on näidatud suurepärane näide kodumajapidamises kasutatava ventilaatori paigaldamisest vannituppa:

Veel üks võimalus väikese võimsusega kodumajapidamises kasutatava ventilaatori paigaldamiseks korterisse:

Klassikaline tsentrifugaalventilaator on pikaajalise kogemuse tulemus ventilatsiooniseadmete projekteerimise ja tootmise valdkonnas. See ei ole mitte ainult suurepärane lahendus tööstusele, vaid ka optimaalne õhutranspordi tööriist elu- ja kontoriruumidele.

Kas olete mõelnud tsentrifugaalventilaatori soetamisele? Või märkasite lahtivõetud materjalis ebakõla? Esitage oma küsimused, täpsustage tehnoloogilisi aspekte kommentaaride plokis.

Või olete Te juba sellise ventilaatori vannitoas paigaldanud? Kas olete rahul selle tööga? Kas valisite oma ruumi jaoks õigesti seadme võimsuse? Saatke oma ventilaatori foto ja jätke oma kommentaarid.