Устройство и принцип работы радиального вентилятора

Крышный приточный вентилятор

Приточный крышный вентилятор устанавливается на кровле здания и используется для подачи чистого воздуха. Вентилятор нагнетает воздух из окружающего пространства напрямую в магистральный воздуховод с последующей раздачей воздуха по всем помещениям.

Часто приточные крышные вентиляторы используют для систем подпорной противопожарной вентиляции с целью подачи воздуха в зоны пожарных выходов, лифтовые шахты и лестничные клетки. Такое решение позволяет обеспечить повышенное давление, предотвращающее загазованность и избыток дыма в этих помещениях.

Внешний вид крышного приточного вентилятора

Общие сведения о вентиляторах

Воздухообмен в любых помещениях обеспечивается вентиляционной системой. Являясь сложным техническим устройством, установленный в таких системах вентилятор побуждает воздушные потоки двигаться.

Его работа направлена на удаление загрязненного воздуха из помещения и обеспечение притока свежих воздушных масс. Эти устройства применяют не только в системах кондиционирования и вентиляции жилых помещений, но и на производстве.

Вентиляторы бывают разные, но для вентиляционных систем обычно используются осевые и радиальные (центробежные) модели. Выбор вида будет зависеть от того, какие задачи стоят перед прибором.

Также важно учесть необходимые габариты, мощность, шум и другие технические характеристики

Крышный вентилятор для вытяжки

Крышные вытяжные вентиляторы — наиболее распространенный вид крышных вентиляторов. Вытяжные системы являются наиболее простыми, а потому вынос вентилятора на кровлю имеет ряд преимуществ — освобождается место внутри здания, отпадает необходимость устройства венткамер.

Вытяжные крышные вентиляторы устанавливаются на кровле на вершине шахты (как правило, кирпичной) и отводят вытяжной воздух в окружающую среду.

К вытяжным крышным агрегатам предъявляется ряд требований:

• Прочность конструкции, надежность
• Устойчивость к различным климатическим условиям: снег, обледенение, дождь, ветер
• Удобство монтажа, ремонтопригодность.

Как сделать выбор между приборами

осевая и центробежная модели

Какой же вентилятор лучше – центробежный или осевой? Все зависит от того, в какой области будет применяться прибор. Из практического опыта следует, что центробежные модели хорошо зарекомендовали себя в промышленности.

Осевые же в основном эксплуатируются в системе воздухообмена бытовых помещений или как охлаждающий элемент для электрических моторов в бытовой технике.

При выборе устройства необходимо учесть такие параметры:

1. объем воздушных масс, который необходимо перемещать;
2. протяженность вентиляционной сети и ее конфигурация;
3. температура воздуха;
4. загрязненность воздушных потоков;
5. наличие агрессивной среды.

Агрегаты применяются в разных типах помещений из-за отличий в конструкции и особенностей работы. Осевой прибор распространяет воздух в пространство от оси по кругу, а центробежный, наоборот, направляет воздушный поток от краев в центр.

Если от прибора требуется быстро проветрить помещение, то это работа для осевого устройства. Для сложных промышленных сетей с высоким давлением подойдут центробежные модели.

Выбор конструкции вентилятора всегда должен основываться на особенностях его применения и технических характеристиках. Необходимо подобрать такое устройство, которое обеспечит максимально эффективное вентилирование.

Суть нагнетания и разрежения воздуха вентилятором

Вентилятор являет собой механическую конструкцию, которая способна обрабатывать поток газовоздушной смеси посредством увеличения её удельной энергии для последующего перемещения.

Такая архитектура агрегата предоставляет возможность создавать эффект нагнетания или разрежения рабочего газа в пространстве через увеличение или уменьшение давления соответственно (механизм преобразования энергии).

Под газовым давлением понимают бесконечный процесс хаотичного перемещения молекул газа, которые ударяясь о стенки замкнутого пространства, создают давление на них.

Следовательно, чем выше скорость этих молекул, тем больше ударов и тем выше давление. Газовое давление – это одна из главных характеристик газа.

Галерея изображений

Фото из

Самая простая разновидность вентиляторов

Вентиляторная установка на производственном предприятии

Двигатель центробежного вентиляторного устройства

Разновидности радиальных вентиляторных агрегатов

С иной стороны любой газ имеет еще два параметра: объём и температуру. Объём – количество пространства, которое заполнил газ. Температура газа – термодинамическая характеристика, которая связывает скорость молекул и генерируемое ими давление.

На этих “трёх китах” стоит молекулярно–кинетическая теория, которая является базисом для описания всех процессов связанных с обработкой газов и газовых смесей.

Процесс нагнетания являет собой принудительное сосредоточение молекул в замкнутом пространстве сверх некой нормы. Например, общепринятое воздушное давление у поверхности земли приблизительно составляет 100 кПа (105 кило Паскалей) или 760 мм рт. ст. (миллиметров ртутного столба).

С увеличением высоты над поверхностью Земли давление становится меньше, воздух становится разреженным.

Атмосферное давление – вес воздушного столба относительно площади поверхности над которой он находится. Не масса, а именно вес Р=mg. Измеряется барометром, остальные типы давления определяются манометром

Разрежение есть обратный процесс нагнетанию, во время которого молекулы покидают замкнутую систему. Объём остаётся тот же, а количество молекул уменьшается в разы, следовательно, и давление уменьшается.

Эффект нагнетания необходим для принудительного перемещения воздуха. Возможен вариант перемещения воздуха через эффект разрежения: для восстановления баланса давления во всей системе молекулы перемещаются от более сконцентрированной области молекул до менее сконцентрированной.

Таким способом происходит перемещение молекул газа.

Для определения скорости потока воздуха снаружи или внутри здания часто применяют специальный инструмент – анемометр. Незаменимый прибор для проектирования систем вентиляции

Существуют самые разные компоновки вентиляционных систем, но их условно можно разделить на несколько классов по определённым параметрам:

1. По назначению. Различают вентиляторы общего и специального назначения. Вентиляторы применяются для обычного перемещения газа. Специальные вентиляторы используются для пневмотранспорта, транспортировки агрессивных и взрывоопасных газовых смесей.
2. По быстроходности. Бывают с малой, средней и высокой удельной частотой вращения колеса с лопатками.
3. По диапазону давления. Известны системы генерации низкого (до 1 кПа), среднего (1–3 кПа), высокого ( более 3 кПа) давления.

Некоторые промышленные и бытовые процессы с применением воздуходувок происходят в экстремальных условиях окружающей среды, поэтому к оборудованию выдвигаются соответствующие требования.

Таким образом, можно говорить о пылевых, влагозащищенных, термостойких, коррозиестойких, искрозащитных агрегатах и устройствах для удаления дыма и обычных вентиляторах.

Информация о видах вентиляторов подробно рассмотрена в другой нашей статье.

Технические характеристики

В число параметров, определяющих технические возможности вентиляторов, принято включать:

• производительность
• давление
• число лопаток рабочего колеса
• направление и угол наклона лопаток
• частота вращения
• тип электродвигателя
• тип исполнения по условиям эксплуатации

Все эти параметры дают достаточно полное представление о свойствах данной модели и позволяют выбирать тот или иной вариант.

Виды радиальных вентиляторов

Существует несколько вариантов классификации центробежных вентиляторов. Они подразделяются по разным признакам. По создаваемому давлению:

Высокого давления

Создают от 3000 до 12000 Па.

Устройства, способные превышать 12000Па относятся уже к компрессорам, хотя есть некоторые модели вентиляторов, развивающие гораздо большие давления.

По количеству всасывающих отверстий:

• одностороннего всасывания
• двухстороннего всасывания

Имеются разные номера вентиляторов, обозначающие их типоразмер. Так, №1 означает диаметр рабочего колеса в м, разделенный на 10, т. е. 0,1 м. №5 — соответственно 0,5 м и т. д.

Условия эксплуатации

Центробежные вентиляторы общего назначения рассчитаны на эксплуатацию в следующих условиях:

• температура перемещаемой газовоздушной смеси не превышает 80°С (для вентиляторов с двухсторонним всасыванием — до 60°)
• температура окружающей среды находится в пределах от -40°С до +40°С
• состав перемещаемой среды не должен включать в себя липкие и волокнистые взвеси, абразивные или агрессивные к материалу вентилятора вещества
• содержание твердых частиц не должно превышать 0,1 г/м3
• исключается наличие легковоспламеняющихся или взрывоопасных включений
• уровень вибрации основания не должен превышать 2 мм/с

Обозначения

Согласно требованиям ГОСТ, в обозначениях радиальных вентиляторов отражены следующие данные:

• ВР или ВЦ — вентилятор радиальный или центробежный
• коэффициент создаваемого давления, округленный до целых чисел
• быстроходность
• номер вентилятора (диаметр рабочего колеса)

Так, обозначение ВР-86-77-6,3 означает:

• Вентилятор Радиальный
• коэффициент давления — 0,86
• быстроходность — 76,5
• диаметр рабочего колеса — 630 мм

У разных производителей встречаются собственные системы обозначений, отображающие иные параметры.

Вентиляционные или отопительные комплексы

Основное предназначение радиальных вентиляторов — использование в составе вентиляционных или отопительных комплексов зданий промышленного, административного или общественного назначения. Кроме того, радиальные вентиляторы активно применяются в составе технологических установок различного назначения. Широко используются в различных сушильных комплексах, применяются для транспортировки сыпучих веществ или материалов. Например, на зерновых элеваторах или иных сельскохозяйственных предприятиях.

Системы аспирации и удаления отходов

Также успешно используются для удаления отходов в лесопильных или столярных производственных цехах. Для систем аспирации (транспортировки сыпучих материалов) применяются специальные виды вентиляторов с малым числом лопаток рабочего колеса, что позволяет исключить застревание более крупных частиц между лопатками и снижение рабочих характеристик устройства.

Устройства наддува при сжигании

Используются в металлургии и в энергетике в качестве устройств наддува при сжигании различного топлива, для создания необходимого давления в печах или домнах.

Противопожарные системы

Не менее широко применяются в системах дымоудаления или пожарной вентиляции для вывода из помещений продуктов горения, организации подпора для вытеснения дыма из путей эвакуации людей.

Разновидности центробежных вентиляторов

Имея различные критерии, кулера радиальные могут быть классифицированы следующим образом:

• по направленности движения воздушных потоков (вытяжные и двустороннего всасывания);
• по величине воздушного давления (низкий уровень, средний уровень, высокий уровень);
• по направлению вращений (правостороннее вращение, левостороннее вращение).

Диапазон использования данных устройств достаточно широк и распространяется на бытовые сферы, и на сферы промышленного деяния. Использование радиального кулера в той или иной области обусловливает его полное давление.

Все существующие механизмы обозначаются согласно ГОСТУ такими условными знаками:

• «В» – название изделий (вентилятор);
• «Ц» или «Р» – разновидность механизма (центробежные, радиальные);
• Целое число, обозначающее размер коэффициента указывающего на полное давление;
• НУ – число быстроходности;
• D – величина наружного диаметра рабочего колесика, которая является и номером изделия.

Вентилятор центробежный для вентиляции

К примеру, вы приобрели устройство, имеющий буквенно-цифровое обозначение ВЦ-86-75-6,0 – это обозначает следующее – кулер центробежный, характеризуется полным давлением с коэффициентом 0,86, его быстроходность составляет 75, а диаметр рабочего колеса равен 600 миллиметрам.

По этим параметрам вы с легкостью сможете определиться с выбором правильной техники.

История вентиляции

Основная статья: Вентиляция

Отдельные приёмы организованной вентиляции закрытых помещений применялись ещё в древности. Вентиляция помещений до начала XIX века сводилась, как правило, к естественному проветриванию. Теорию естественного движения воздуха в каналах и трубах создал М. В. Ломоносов. В 1795 году В. X. Фрибе впервые изложил основные положения, определяющие интенсивность воздухообмена в отапливаемом помещении сквозь неплотности наружных ограждений, дверные проёмы и окна, положив этим начало учению о нейтральной зоне.

В начале XIX века получает развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого из помещения воздуха. Отечественные учёные отмечали несовершенство такого рода побуждения и связанные с ним большие расходы теплоты. Академик Э. X. Ленд указывал, что полная вентиляция может быть достигнута только механическим способом.

С появлением центробежных вентиляторов технология вентиляции помещений быстро совершенствуется. Первый успешно работавший центробежный вентилятор был предложен в 1832 году А. А. Саблуковым. В 1835 году этот вентилятор был применён для проветривания Чагирского рудника на Алтае. Саблуков предложил его и для вентиляции помещений, трюмов кораблей, для ускорения сушки, испарения и так далее. Широкое распространение вентиляции с механическим побуждением движения воздуха началось с конца XIX века.

Специальные виды вентиляторов радиальных

Стандартный радиальный вентилятор рассчитан на работу с обычным воздухом температурой до 80 градусов, в котором содержание пыли не превышает 100 мг на кубометр.

Важно знать!

Если условия работы отличаются от описанных, потребуется применение специальных модификаций.

Пылевой вентилятор

Центробежные вентиляторы такого типа спокойно работают с воздухом, загрязнённым пылью и другими примесями. Они очень востребованы на производствах.

Термостойкий вентилятор

Его корпус и лопасти выполнены из материалов, имеющих высокую температуру плавления, поэтому вентилятор не повредится от контакта с сильно нагретым воздухом.

Антикоррозионный вентилятор

Если предполагается работа с агрессивными газами, то также применяются специальные материалы, либо на корпус и лопасти наносится покрытие, препятствующее их разрушению. Разные газы по-разному взаимодействуют с разными веществами, поэтому желательно выбирать вентилятор, уже зная, с каким газом придётся работать.

Виды приводов

Существует три вида приводов конструкций, которые определяют мощность и вращение лопастей:

1. Прямой, когда крыльчатка сидит на одном валу с двигателем, определяя обороты лопастей. Если скорость двигателя не регулируется, то и у крыльчатки тоже.
2. Ременной. Усилие передаётся через шкивы. Меняя соотношение шкивов можно менять усилие.
3. Регулируемый. Наличие магнитной и гидравлической муфты между валом мотора и импеллера, позволяет регулировать режим, для чего имеются специальные устройства.

По способам применения отличают принудительные и нагнетательные. Канальные центробежные вентиляторы используются для размещения внутри воздуховодов.

Многозональные высокопроизводительны и применяются для вентилирования и удаления дыма. Устанавливаются в подвалах и на чердаках. Благодаря нескольким фланцевым соединениям модуль может обслуживать вентиляционную систему большого дома.

Движение рабочих колёс определяет отличия. Правосторонние от левого вращения. При двухстороннем всасывании направление определяется со стороны против привода.

Характеристики крышных вентиляторов

Вне зависимости от вида и назначения основными техническими характеристиками крышных вентиляторов являются:

• Производительность (расход воздуха).
• Напор (давление) вентилятора
• Мощность, напряжение и количество фаз
• Уровень шума (или уровень звукового давления).
• Наличие плавного регулирования производительности
• Взрывозащищенность
• Габаритные размеры

Основные функции, выполняемые крышными вентиляторами:

• Приток свежего и вытяжка отработанного воздуха.
• Быстрый отвод продуктов горения в случае возникновения пожара.
• Отвод канализационных запахов и продуктов их испарения.
• Ликвидация застойности, затхлости в помещениях.
• Отвод других посторонних запахов.

Крышные вентиляторы устанавливаются на кровле здания на специальных шахтах.

Обозначения по ГОСТу

Известно несколько вариантов маркировки радиальных (центробежных) вентиляторов, регламентируемых действующими стандартами. Все модели различают по величине создаваемого давления:

• низкого уровня (не больше 1000 Па);
• средней величины (1000-3000 Па);
• высокого давления (3000-12000 Па).

Возможные различия в маркировке одних и тех же моделей связаны с изменениями действующего стандарта ГОСТ 5976-90, который определяет правила формирования их обозначений, предписываемые к исполнению всеми пользователями.

• Обозначение изделия – буква «В».
• Его тип – значки «Р» или «Ц» (радиальный или центробежный).
• Первое число в маркировке соответствует коэффициенту, используемому для перерасчета полного давления (80, например).
• Второе цифровое обозначение – быстроходность агрегата.
• Последнее сочетание цифр – наружный диаметр рабочего колеса.

Устройство роторного вентилятора

Принцип работы заключается в его конструкции.

• Лопатки, которые располагаются на роторе, имеют форму спирали.
• Движущийся воздух втягивается входным отверстием внутрь. Вращением спиральных лопаток и ротора возникает центробежная сила.
• Она направляет воздушные массы в отверстие спирального выходного кожуха. Потоки воздушных масс входят по направлению оси вращения, а выходят радиально (перпендикулярно) оси.

Роторное радиальное устройство при вращении создает воздушную массу с высоким давлением, которое образуется с помощью дополнительной энергии от радиуса входящего потока к радиусу выхода. Именно этот тип используется при изготовлении вентиляционных систем. Конструкция, например, способна втягивать дым и выводить его под давлением в шахту.

Создаваемое давление делит их на несколько типов:

• вентиляторы низкого,
• среднего
• высокого давления.

Центробежное устройство низкого давления способен вытягивать воздух со скоростью не более 50 м/с. Создать давление такая конструкция способна не более 1000 Па. Лопасти конструкции имеют большую рабочую площадь. А сами они загнуты назад.

Устройство среднего давления способен создать давление до 3000 Па. Поток воздуха движется со скоростью 80 м/с. Лопасти такого типа загнуты либо по направлению, в котором движется колесо, либо против направления движения колеса.

Нагнетаемый воздух радиального типа высокого давления может превышать 3000 Па. Скорость, с которой вращаются колеса, может достигнуть 200 м/с.

3. Вентиляторы осевые

Осевой вентилятор представляет собой рабочее колесо с лопастями, расположенное в цилиндрическом корпусе. Поток воздуха направлен вдоль оси. Устройства просты и эффективны, поэтому получили широкое распространение в промышленности и в быту.

Осевые вентиляторы предназначены для воздухообмена в жилых домах, общественных и промышленных зданиях и сооружениях. Используются в различных отопительных и вентиляционных системах. Кроме этого этот вид вентиляторов применяют для перемещения взрывоопасных и невзрывоопасных газов по трубопроводам.
Отличительные черты:

– Просты в установке;

– Надежны;

– Эффективны.

Допустимая для устройств температура: от -40 до +40 градусов. Некоторые модели способны работать при -60 градусах. Промышленные вентиляторы особого назначения (например, осевые вентиляторы принудительной вентиляции тоннелей метрополитена) способны кратковременно перемещать среду до +250 градусов.

Разновидности устройства

Сегодня выпускается множество разных вариантов вентиляторных агрегатов. Каждый рассчитан на определённые условия эксплуатации, которые везде разные, поэтому универсальных решений в этой области нет.

Центробежные вентиляторы делятся по направлению вращения:

• правого (по часовой стрелке) вращения;
• левого (против часовой).

Вентиляторы также делят за типом приводных механизмов:

• ременной;
• прямой;
• регулируемый.

Вентиляторы делятся за уровнем давления и выделяют следующие типы:

• высокого (3 кПа — 12 кПа);
• среднего (1 кПа — 3 кПа);
• низкого (до 1 кПа) давления.

По направленности движения воздушных потоков вентиляторные установки классифицируют следующим образом:

• вытяжные;
• и двустороннего всасывания.

А также существуют установки для использования в условиях агрессивных сред, причём большинство таких агрегатов узкоспециализированы, и предназначены только для эксплуатации в одной, определённой среде, например, среде хлора. Установки для неё делаются из устойчивых именно к хлору материалов, и если применить такой агрегат для работы в иной агрессивной среде, то далеко не факт, что он сохранит герметичность рабочей камеры, и не выйдет из строя.

Обычные вентиляторы рассчитаны на эксплуатацию при температуре газа до 80 градусов, и содержании в нём твёрдых примесей не более 100 мг на кубометр. Существуют также установки для применения в запылённых средах, т. н. пылевые вентиляторы, у которых содержание твёрдых примесей в рабочем теле ограничено одним килограммом на м³. Достойны упоминания и роторные вентиляторы во взрывобезопасном исполнении, с пневматическим приводом, применяемые в шахтной вентиляции, и на прочих взрывоопасных предприятиях.

По приводам также есть существенные различия, самый простой и надёжный из них — прямой. В нём крыльчатка установлена непосредственно на вал двигателя, ломаться практически нечему. Недостаток у этого привода все же есть — необходимость иметь регулятор оборотов для мотора при потребности в регулировке мощности вентиляторной установки, так как конструкция привода не позволяет изменять скорость вращения крыльчатки без изменения оборотов двигателя.

Следующим идёт ременной привод, надёжность у него пониже, чем у прямого (ремень может соскочить со шкива или порваться), но зато уже имеется возможность изменять скорость вращения ротора без изменения таковой у двигателя. Состоит из двух шкивов (первый стоит на валу мотора, второй — на одном валу с крыльчаткой), имеющих несколько канавок с разными диаметрами, перебрасывая ремень между которыми, можно изменять передаточное соотношение, там самым изменяя обороты вентилятора, не затрагивая при этом двигатель.

Последний тип привода, самый современный из всех — регулируемый. В нём передача вращательного движения осуществляется через магнитную или гидравлическую муфту, расположенную между валами двигателя и вентилятора. Так как такой привод технически сложнее всех предыдущих, то для простоты управления в нём применяется микроконтроллер, что делает возможным использование вентиляторов с таким приводом в централизованных системах, где реализована функция удалённого управления.

Что касается разницы между вентиляторными установками двустороннего всасывания и вытяжными, то она очевидна: у вытяжного забор газа происходит с одного торца, а у первого — с обоих.

Конструкция крышных вентиляторов

Крышные вентиляторы состоят из следующих основных узлов:

1. Корпус с отверстиями для крепежа
2. Рабочее колесо, установленное на вертикальной оси
3. Электродвигатель
4. Защитный колпак (дефлектор)
5. Входная решетка
6. Встроенная система защиты и автоматики вентилятора

Конструкция крышных вентиляторов. Крышный вентилятор в разрезе

Отдельные модели могут комплектоваться вспомогательными элементами: система регулирования работа заслонок (жалюзи), обратный клапан, защитные стаканы. В зависимости от условий эксплуатации корпус вентилятора может быть изготовлен из оцинкованной или нержавеющей стали, алюминия, стали с полимерным покрытием или сплава стали и латуни (применяется для взрывозащищенного использования).

Виды центробежных вентиляторов

Принцип функционирования и устройство вентилятора напрямую зависят от его типа. С учетом направления движения масс воздуха такие приборы могут быть вытяжными или оснащаться функцией всасывания с двух сторон. Также их разграничивают по направлению вращения, которое бывает левым или правым. Главным критерием является величина давления воздуха внутри конструкции.

Низкого давления

Вентиляторы высокого давления применяются в помещениях с большой площадью

Низким считается давление величиной до 1000 Па, такие вентиляторы имеют сплошной спектр уровня шумности, состоящий из вихревого и приграничного шумов. Они разделяются на две категории в зависимости от скорости вращения основного колеса, которая составляет менее 30 м/с для первого и 30-50 м/с для второго классов.

Среднего давления

Приборы среднего типа создают воздушные потоки с давлением в пределах 1000-3000 Па. Их устанавливают в отопительных и вентиляционных системах, предназначенных для больших помещений разного назначения. Такие вентиляторы оснащены входными отверстиями с меньшим диаметром и количеством лопаток по сравнению с аналогами низкого давления.

Высокого давления

Такие устройства способны создавать давление воздушного потока, превышающее 3000 Па, и используются для монтажа в системах для вентилирования помещений с большой площадью, включая складские, производственные и торговые. Также они используются с целью выдачи масс воздуха в сушильные печи, во время монтажа систем пневматического перемещения грузов и для прочих нужд.

Конструктивные исполнения

Вентилятор центробежный стандартный вытяжной бывает напольным либо настольным в зависимости от конструкции. Варианты первого типа предназначены для больших помещений, их чаще используют на производстве. Настольные модели более компактные и простые в обслуживании, помимо этого они не доставляют проблем в процессе установки. Устройства для вентилирования различаются и по направлению движения стационарных колес, правосторонние вращаются по часовой стрелке, левосторонние в противоположную сторону. Колеса могут закрепляться различными способами и запускаться с помощью электрического двигателя или клиноременной передачи.