Rotor motorizat curbat înainte
După ce am definit debitul volumetric necesar, fie că este vorba de furnizarea de aer proaspăt sau de răcirea procesului, trebuie să combinăm acesta cu rezistența la curgere pe care ventilatorul o va întâmpina în aplicație. Debitul volumetric (în m3/h) și presiunea (în Pascali - Pa) sunt combinate pentru a deveni punctul de funcționare în raport cu care trebuie să funcționeze ventilatorul. Este important să selectăm un ventilator a cărui caracteristică de performanță îndeplinește punctul de funcționare necesar la sau în apropierea punctului de eficiență maximă. Utilizarea ventilatorului la eficiență maximă minimizează consumul de energie și zgomotul emis de ventilator, oferind în același timp performanța necesară.
Cum funcționează un ventilator centrifugal curbat înainte?
Denumirea „Ventilator centrifugal” derivă din direcția de curgere și din modul în care aerul intră în rotor într-o direcție axială și apoi este propulsat spre exterior din circumferința exterioară a ventilatorului. Diferența de direcție a curgerii dintre un ventilator centrifugal curbat înainte și unul invers constă în direcția în care aerul iese din circumferința rotorului. În cazul unui rotor curbat înapoi, aerul iese într-o direcție radială, în timp ce în cazul unuia curbat înainte, aerul iese tangențial din circumferința ventilatorului.
Un ventilator centrifugal curbat înainte este caracterizat prin forma sa cilindrică și numeroase pale mici pe circumferința rotorului. În exemplul prezentat mai jos, ventilatorul se rotește în sensul acelor de ceasornic.
Spre deosebire de rotorul curbat înapoi, rotorul curbat înainte necesită o carcasă care transformă aerul de mare viteză care părăsește vârfurile palei rotorului într-o forță statică de viteză mai mică. Forma carcasei direcționează, de asemenea, fluxul de aer către ieșire. Acest tip de carcasă de ventilator este cunoscută în mod obișnuit sub numele de spirală; cu toate acestea, poate fi denumită și carcasă spirală sau sirocco. Prin instalarea rotorului curbat înainte într-o carcasă spirală, ne referim de obicei la aceasta ca fiind o suflantă curbată înainte.
Există două tipuri de suflante care utilizează un rotor motorizat curbat înainte, așa cum se arată mai jos…
Suflanta cu o singură admisie din stânga aspiră aer dintr-o parte a carcasei prin orificiul rotund de admisie și îl direcționează către ieșirea pătrată (văzută aici cu o flanșă de montare). Suflanta cu două admisii are o carcasă spiralată mai lată, care aspiră aer din ambele părți ale spiralei și îl livrează către ieșirea pătrată mai lată.
Ca și în cazul ventilatorului centrifugal curbat înapoi, partea de aspirație a paletei rotorului trage aer din centrul ventilatorului, ceea ce duce la o schimbare a direcției fluxului de aer între admisie și evacuare cu 90°.
Caracteristica ventilatorului
Zona optimă de funcționare pentru un ventilator centrifugal curbat înainte este atunci când funcționează la o presiune mai mare. Un ventilator centrifugal curbat înainte funcționează cel mai bine atunci când sunt necesare presiuni mari împotriva debitelor volumice mai mici. Graficul de mai jos ilustrează zona optimă de lucru…
Debitul volumetric este reprezentat grafic de-a lungul axei X, iar presiunea sistemului este reprezentată grafic pe axa Y. Când nu există presiune în sistem (ventilatorul suflă liber), un ventilator centrifugal curbat înainte va produce cel mai mare debit volumetric. Pe măsură ce se aplică o rezistență la curgere pe partea de aspirație sau evacuare a ventilatorului, debitul volumetric va scădea.
Se recomandă prudență atunci când se selectează o suflantă curbată înainte pentru a funcționa la presiuni scăzute și debit volumetric maxim. În acest moment, rotorul funcționează într-o blocare aerodinamică, în același mod ca un ventilator axial care funcționează în punctul de șa al curburii sale. În acest moment, zgomotul și consumul de energie vor fi la apogeu din cauza turbulențelor.
Randamentul maxim se situează într-un punct numit genunchiul curbei caracteristice. În acest punct, raportul dintre puterea de ieșire a ventilatorului (debit volumetric (m3/s) x dezvoltarea presiunii statice (Pa)) și puterea electrică de intrare (W) este cel mai mare, iar presiunea sonoră produsă de ventilator va fi cea mai silențioasă. Peste și sub intervalul optim de funcționare, debitul prin ventilator devine mai zgomotos, iar randamentul sistemului de ventilație scade.
Avantajul utilizării unui rotor motorizat cu o singură admisie, curbat înainte, este că are o caracteristică de ventilator abruptă. Acest lucru este util în special în sistemele care necesită niveluri constante de filtrare. Pe măsură ce aerul trece printr-un filtru de particule, filtrul reține praful și polenul din aer; cu cât gradul de filtrare este mai fin, cu atât particulele reținute de filtru sunt mai mici. În timp, filtrul se va înfunda din ce în ce mai mult cu murdărie și resturi, ceea ce are ca efect necesitatea unei presiuni mai mari pentru a furniza același volum de aer. Utilizarea unui rotor cu o curbă caracteristică abruptă în acest caz înseamnă că, pe măsură ce filtrul se înfundă din ce în ce mai mult, debitul volumetric rămâne constant, în timp ce presiunea pe filtru crește.
Avantajul utilizării unui rotor cu dublă admisie, curbat înainte, este că, dintr-o suflantă de dimensiuni relativ mici, poate furniza un debit mare. Compromisul utilizării unei suflante cu dublă admisie este că are o dezvoltare a presiunii mai mică, ceea ce înseamnă că poate funcționa doar cu sisteme de presiune mai mică.
Opțiuni de montare
Așa cum am menționat anterior, rotorul motorizat curbat înainte produce aer de mare viteză la vârfurile palei, aer care trebuie direcționat și încetinit pentru a converti presiunea dinamică în presiune statică. Pentru a facilita acest lucru, construim o spirală în jurul rotorului. Forma este creată de un raport al distanțelor de la centrul rotorului la ieșirea ventilatorului. Ca și în cazul ventilatorului curbat înapoi, se recomandă, de asemenea, o mică suprapunere între inelul de admisie și gura rotorului. Ambele considerații de montare sunt prezentate în diagrama de mai jos…
Diametrul inelului de admisie trebuie să permită doar un mic spațiu între rotor și inel pentru a evita recircularea aerului.
Considerații privind montarea - Distanțe
Este important să se asigure un spațiu liber suficient pe partea de aspirație și pe partea laterală a ventilatorului…
Un spațiu liber insuficient pe partea de aspirație a ventilatorului va crește viteza de admisie, ceea ce va duce la turbulențe. Această turbulență va crește pe măsură ce aerul trece prin rotor, ceea ce face ca transferul de energie de la palele ventilatorului la aer să fie mai puțin eficient, provocând crearea unui zgomot mai mare și reducând eficiența ventilatorului.
Recomandările generale pentru condițiile de admisie și evacuare sunt:
Partea de admisie
- Nicio obstrucție sau schimbare a direcției de curgere la o distanță de 1/3 din diametrul ventilatorului față de orificiul de admisie al acestuia
Rezumat – De ce să alegeți un ventilator centrifugal curbat înainte?
Când punctul de funcționare necesar se situează în zona presiunilor mai mari ale sistemului, comparativ cu un debit volumetric mai mic pe caracteristica ventilatorului, trebuie luat în considerare un ventilator centrifugal cu o singură intrare, curbat înainte. Dacă cerința aplicației este pentru un debit volumic mare într-un spațiu restrâns, trebuie luat în considerare un ventilator centrifugal cu dublă intrare, curbat înainte.
Ventilatorul trebuie selectat în intervalul său optim, care se află la ceea ce se numește genunchiul curbei sale caracteristice. Punctul de eficiență maximă se află mai aproape de limita de presiune superioară de pe curba caracteristică a ventilatorului, unde funcționează și cel mai silențios. Funcționarea în afara intervalului optim (la extremele debitului volumic mare) trebuie evitată, deoarece turbulențele și eficiența aerodinamică a palei rotorului în aceste puncte vor crea zgomot, iar rotorul va funcționa, de asemenea, într-o blocare aerodinamică. La presiuni scăzute și debite volumice mari, trebuie luată în considerare temperatura de funcționare a motorului sub sarcină, deoarece există posibilitatea supraîncălzirii motorului.
Aerul de pe partea de admisie a rotorului trebuie menținut cât mai uniform și laminar posibil. Pentru a maximiza eficiența, trebuie lăsat un spațiu liber de cel puțin 1/3 din diametrul rotorului la admisia ventilatorului. Utilizarea unui inel de admisie (duză de admisie) care se suprapune peste admisia rotorului va ajuta la eliminarea perturbărilor de curgere înainte ca aerul să fie aspirat prin ventilator, va reduce zgomotul indus de turbulențe, va menține consumul de energie la punctul de funcționare la minimum și va maximiza eficiența.
Caracteristica de funcționare abruptă, capacitatea de presiune mai mare a suflantelor cu o singură admisie și capacitatea de debit ridicat a suflantelor cu dublă admisie înseamnă că ventilatorul curbat înainte este o opțiune utilă de luat în considerare într-o gamă largă de instalații.
Data publicării: 16 august 2023