Промышленный вентилятор

Промышленные вентиляторы и воздуходувки — это машины, основная функция которых заключается в обеспечении и размещении большого потока воздуха или газа в различных частях здания или других конструкций. Это достигается за счет вращения нескольких лопастей, соединенных со ступицей и валом и приводимых в движение двигателем или турбиной . Расход этих механических вентиляторов варьируется примерно в пределах 200 кубических футов (5,7 м3). ³) до 2 000 000 кубических футов (57 000 м ³) в минуту. Воздуходувка — это еще одно название вентилятора, который работает там, где сопротивление потоку оказывается в основном на стороне выхода вентилятора.

Функции и отрасли

Существует множество применений непрерывного потока воздуха или газа, генерируемых промышленными вентиляторами, включая сжигание , вентиляцию , аэрацию , транспортировку твердых частиц , вытяжку, охлаждение, очистку воздуха и сушку , и это лишь некоторые из них. Обслуживаемые отрасли включают производство электроэнергии , борьбу с загрязнением окружающей среды , металлов производство и обработку , производство цемента , горнодобывающую , нефтехимическую , пищевую промышленность , криогенику и чистые помещения .

Центробежные вентиляторы и осевые вентиляторы

Большинство промышленных вентиляторов можно разделить на два основных типа: центробежные вентиляторы и осевые вентиляторы.

Центробежный

Центробежная конструкция использует центробежную силу, создаваемую вращающимся диском с лопастями, установленными под прямым углом к диску, для придания движения воздуху или газу и увеличения его давления. Сборка ступицы, диска и лопастей известна как колесо вентилятора и часто включает в себя другие компоненты, выполняющие аэродинамические или структурные функции. Колесо центробежного вентилятора обычно заключено в корпус вентилятора в форме свитка, напоминающий раковину морского существа наутилуса с центральным отверстием. Воздух или газ внутри вращающегося вентилятора выбрасывается за пределы колеса к выходному отверстию наибольшего диаметра корпуса. Это одновременно втягивает больше воздуха или газа в колесо через центральное отверстие. ^[1] К корпусу вентилятора часто прикрепляются впускные и выпускные воздуховоды для подачи и/или выпуска воздуха или газа в соответствии с отраслевыми требованиями.

Существует множество разновидностей центробежных вентиляторов, которые могут иметь колеса вентилятора диаметром от менее 3 см до более 16 футов (4,9 м).

Осевой

Осевая конструкция использует осевые силы для достижения движения воздуха или газа, вращая центральную ступицу с лопастями, идущими радиально от ее внешнего диаметра. Жидкость перемещается параллельно валу колеса вентилятора или оси вращения. Осевой вентилятор часто размещается внутри короткого участка цилиндрического воздуховода, к которому могут быть подсоединены впускной и выпускной воздуховоды.

Осевые типы вентиляторов имеют колеса вентилятора, диаметр которых обычно варьируется от менее фута (0,3 метра) до более 30 футов (9,1 м), хотя колеса вентилятора осевой градирни могут превышать 82 фута (25 м) в диаметре.

Как правило, осевые вентиляторы используются там, где основным требованием является большой объем потока, а центробежные вентиляторы используются там, где требуется как поток, так и более высокое давление. Осевые вентиляторы обеспечивают мощный поток воздуха при низком давлении. Они вытягивают воздух параллельно оси и вытесняют его прямо наружу.

Пути проектирования

Существует несколько способов определения конструкции вентилятора для конкретного применения.

Для отраслей, где требования к применению не сильно различаются и применимые конструкции вентиляторов имеют диаметр около 4 футов (1,2 метра) или меньше, можно выбрать стандартную или заранее спроектированную конструкцию.

Когда приложение включает в себя более сложные характеристики или более крупный вентилятор, то конструкция, основанная на существующей конфигурации модели, часто удовлетворяет требованиям. Многие конфигурации моделей уже охватывают спектр текущих отраслевых процессов. Из каталога вентиляторной компании выбирается соответствующая модель, и инженеры компании применяют правила проектирования для расчета размеров и выбора опций и материала для желаемых характеристик, прочности и условий эксплуатации.

В некоторых приложениях требуется специальная индивидуальная конфигурация вентилятора, отвечающая всем спецификациям.

Все конструкции промышленных вентиляторов должны быть тщательно спроектированы для обеспечения соответствия техническим характеристикам при сохранении структурной целостности. Для каждого применения существуют особые требования к расходу и давлению. В зависимости от применения вентилятор может подвергаться воздействию высоких скоростей вращения, рабочей среде с агрессивными химикатами или абразивными воздушными потоками, а также экстремальным температурам. Вентиляторы большего размера и более высокие скорости создают большие силы на вращающиеся конструкции; в целях безопасности и надежности конструкция должна исключать чрезмерные напряжения и возбудимые резонансные частоты. Программы компьютерного моделирования для вычислительной гидродинамики (CFD) и анализа методом конечных элементов (FEA) часто используются в процессе проектирования в дополнение к испытаниям модели в лабораторном масштабе. частот вентилятора Даже после того, как вентилятор будет построен, проверка может продолжаться, используя тестирование производительности вентилятора на расход и давление, тестирование тензодатчиков на напряжения и тесты для регистрации резонансных .

Подтипы вентиляторов

Типы вентиляторов и их подтипы являются отраслевыми стандартами, признанными всеми основными производителями вентиляторов. ^[2]

Центробежный

Любой из этих подтипов вентиляторов может быть изготовлен с долговечными, устойчивыми к эрозии футеровками.

Аэродинамический профиль ( воздушная фольга ). Вентиляторы с полыми лопатками с аэродинамическим профилем, используемые для широкого спектра применений во многих отраслях промышленности, предназначены для использования в воздушных потоках, где требуется высокая эффективность и бесшумная работа. Они широко используются для непрерывной работы при температуре окружающей среды и при повышенных температурах в приложениях с принудительной и принудительной тягой в металлургической, химической, энергетической, бумажной, горнодобывающей, стекольной, рекуперационной , мусоросжигательной и других отраслях промышленности по всему миру.

Обратная кривая . Эти вентиляторы имеют эффективность, почти такую же высокую, как и конструкция с аэродинамическим профилем. Преимущество состоит в том, что их изогнутые пластинчатые лопасти одинаковой толщины предотвращают возможность скопления частиц пыли внутри лопасти, что может произойти с перфорированными лопастями аэродинамического профиля. Прочная конструкция обеспечивает работу на высокой окружной скорости, поэтому этот вентилятор часто используется в системах с высоким давлением.

Наклон назад — эти вентиляторы имеют простые плоские лопасти, наклоненные назад, чтобы соответствовать скорости воздуха, проходящего через колесо вентилятора, для обеспечения высокоэффективной работы. Эти вентиляторы обычно используются в системах с большим объемом, относительно низким давлением и чистым воздухом.

Радиальное лезвие . Плоские лезвия этого типа расположены радиально. Эти прочные вентиляторы обеспечивают высокое давление со средней эффективностью. Они часто оснащаются устойчивыми к эрозии вкладышами для продления срока службы ротора. Конструкция корпуса компактна, что позволяет свести к минимуму занимаемую площадь.

Радиальный наконечник . Эти вентиляторы имеют колеса, загнутые назад, но немного отличающиеся от загнутых назад вентиляторов. Вентиляторы с загнутыми назад лопатками имеют колеса, лопасти которых выгнуты наружу, в то время как лопасти вентиляторов с радиальными наконечниками изогнуты внутрь и радиально на концах (отсюда и название «радиальный наконечник»), но при этом все еще имеют изогнутую назад конфигурацию. Их кривизну также можно считать радиальной на концах, но постепенно наклоненной к направлению вращения. Эта прочная конструкция используется в приложениях с большими объемами потока, когда требования к давлению довольно высоки и необходима устойчивость к эрозии. Он обеспечивает среднюю эффективность. Обычное применение – грязная сторона рукавного фильтра или осадителя. Конструкция более компактна, чем вентиляторы с аэродинамическим профилем, загнутыми назад или наклоненными назад.

Лопастное колесо – это крыльчатка открытой конструкции без бандажей. Несмотря на невысокий КПД, этот вентилятор хорошо подходит для применений с чрезвычайно высокой запыленностью. Может предлагаться со сменными в полевых условиях вкладышами из керамической плитки или карбида вольфрама . Этот вентилятор также может использоваться в условиях высоких температур.

Прямая кривая – это рабочее колесо типа «беличья клетка» обеспечивает самый высокий объемный расход (при заданной скорости вращения) среди всех центробежных вентиляторов. Таким образом, он часто имеет то преимущество, что предлагает наименьший физический пакет, доступный для данного приложения. Этот тип вентилятора обычно используется в высокотемпературных печах. Однако эти вентиляторы можно использовать только для подачи воздуха с низким содержанием пыли, поскольку они наиболее чувствительны к накоплению частиц, а также из-за большого количества лопастей, необходимых для колес с загнутыми вперед колесами.

Промышленные вытяжные вентиляторы . Это относительно недорогой вентилятор средней мощности с крутонаклонными плоскими лопастями для удаления газов, транспортировки стружки и т. д.

Предварительно спроектированные вентиляторы (PE) – серия вентиляторов с лопастями различной формы, которые обычно доступны только стандартных размеров. Поскольку они изготавливаются заранее, эти вентиляторы могут быть доступны в относительно короткие сроки поставки. Часто в общем корпусе могут быть установлены заранее сконструированные роторы с лопастями различной формы. Они часто доступны в широком диапазоне требований к объему и давлению для удовлетворения потребностей многих приложений.

Нагнетательные воздуходувки – это воздуходувки высокого давления с малым объемом, используемые для подачи воздуха для горения в печах или для подачи «обдувочного» воздуха для очистки и/или сушки.

Безпомпажные воздуходувки . Эти малообъемные воздуходувки высокого давления имеют меньшую склонность к «помпажам» (периодическому изменению скорости потока) даже при значительно сниженной скорости вращения вентилятора. Это обеспечивает экстремальный диапазон регулирования (низкий расход) без значительной пульсации.

Механические воздуходувки для улавливания паров. Эти специально разработанные центробежные вентиляторы предназначены для повышения температуры и давления насыщенного пара в системе с замкнутым контуром.

Воздуходувки для кислого газа . Эти воздуходувки очень тяжелой конструкции подходят для входного давления от полного вакуума до 100 фунтов на квадратный дюйм. Материалы выбираются с учетом коррозионной стойкости к обрабатываемым газам и твердым частицам.

Специальные воздуходувки для технологических газов . Эти воздуходувки предназначены для нефтехимических процессов под высоким давлением.

Осевой

Высокотемпературные осевые вентиляторы . Это вентиляторы большого объема, предназначенные для работы с низким сопротивлением потоку в промышленных конвекционных печах. Они могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными. Чрезвычайно прочные, они чаще всего используются в высокотемпературных печах (до 1800 градусов по Фаренгейту).

Трубчатые осевые вентиляторы – это осевые вентиляторные агрегаты с рабочими колесами, расположенными в цилиндрических трубах, без входных и выходных заслонок.

Ванеаксиальные вентиляторы . Эти осевые вентиляторы обладают более высоким давлением благодаря наличию статических лопастей.

Осевые вентиляторы с переменным шагом . Лопасти этих осевых вентиляторов регулируются вручную, что позволяет изменять угол наклона лопастей. Это позволяет работать в гораздо более широком диапазоне соотношений объем/давление. Лезвия периодически регулируются для оптимизации эффективности путем согласования шага лезвий с меняющимися условиями применения. Эти вентиляторы часто используются в горнодобывающей промышленности.

Осевые вентиляторы с изменяемым шагом на ходу . Они аналогичны «осевым вентиляторам с переменным шагом», за исключением того, что они включают внутренний механизм, который позволяет регулировать шаг лопастей во время движения ротора вентилятора. Эти универсальные вентиляторы обеспечивают высокоэффективную работу в самых разных точках эксплуатации. Возможность мгновенной регулировки лопастей является преимуществом, которое возможно только у осевых вентиляторов.

Вентиляторы охлаждения (также называемые «вентиляторами градирен») — это осевые вентиляторы, обычно большого диаметра, для низкого давления и больших объемов воздушного потока. Применяются в мокрых механических градирнях, конденсаторах пара с воздушным охлаждением, теплообменниках с воздушным охлаждением, радиаторах или аналогичных устройствах с воздушным охлаждением.

Вентиляторы смешанного потока . Схемы потока газа, создаваемые этими вентиляторами, напоминают комбинацию осевых и центробежных схем, хотя крыльчатки вентиляторов часто кажутся похожими на центробежные. Существуют различные типы вентиляторов смешанного типа, в том числе газонепроницаемые вентиляторы высокого давления и нагнетатели.

Джет

Реактивные вентиляторы используются для ежедневной вентиляции и удаления дыма в случае пожара (250 ® C/120 мин). Эти промышленные вентиляторы имеют симметричные лопасти рабочего колеса; 100% реверсивный двигатель с низким уровнем шума, степень защиты IP55, класс изоляции H (версия с дымоудалением). Применение для вентиляции подвалов, туннельной вентиляции и т. д.

Управление потоком

Существует несколько способов управления скоростью потока вентилятора, например, временное снижение скорости потока воздуха или газа; они могут применяться как к центробежным, так и к осевым вентиляторам.

Изменение скорости . Все описанные выше типы вентиляторов могут использоваться в сочетании с приводом с регулируемой скоростью. Это может быть контроллер переменного тока с регулируемой частотой, двигатель постоянного тока и привод, привод паровой турбины или гидравлический привод с регулируемой скоростью («гидропривод»). Управление потоком с помощью переменной скорости обычно более плавное и эффективное, чем с помощью управления заслонкой. Значительная экономия электроэнергии (со снижением эксплуатационных расходов) возможна, если приводы вентиляторов с регулируемой скоростью используются в приложениях, требующих пониженного расхода в течение значительной части срока службы системы.

Промышленные заслонки . Эти устройства также позволяют регулировать объемный расход вентилятора во время работы с помощью панелей, чтобы направить поток газа или ограничить зоны входа или выхода.

В наличии имеются различные амортизаторы:

Жалюзи впускных клапанов
Радиальные впускные заслонки
Заслонки с регулируемыми впускными лопастями (VIV)
Вихревые демпферы
Выпускные заслонки

См. также

Ссылки

^ «Промышленная продукция» . Архивировано из оригинала 15 марта 2010 г. Проверено 19 марта 2010 г.
^ «Ассоциация воздушного движения и контроля» . АМКА . Проверено 5 мая 2008 г.

Внешние ссылки

Ассоциация воздушного движения и контроля (AMCA)
Онлайн-расчет осевых вентиляторов: бесплатный базовый инструмент проектирования вентиляторов для расчета геометрии и кривых мощности осевых вентиляторов, охлаждения процессора, промышленных вентиляторов, подробный пакет результатов доступен для загрузки

[1] «Промышленная продукция» . Архивировано из оригинала 15 марта 2010 г. Проверено 19 марта 2010 г.

[aboutfans-2] «Ассоциация воздушного движения и контроля» . АМКА . Проверено 5 мая 2008 г.

[1]

[2]