Принцип действия, устройство, и применение центробежных вентиляторов

Использование центробежных конструкций

Конструкции такого образца бывают напольные и настольные. Их мобильность обеспечивает простоту в эксплуатации, а также легкость в установке. Применение таких механизмов возможно в любых местах, в которых имеется доступ к электропитанию.

Частные дома или квартиры обычно оснащают ванные комнаты, санузлы или кухни данной техникой. Это способствует поддержанию нормальной влажности воздуха, а также избавлению от неприятных запахов. Размещают такие конструкции в соединенных с шахтами для вентилирования отверстиях. Иногда центробежные вентиляторы и их применение зависит от того, насколько высокими влагозащитными свойствами они обладают.

На вредном производстве, когда есть необходимость быстрого удаления загрязненного воздуха, используются прямоточные центростремительные установки.

Любая промышленность не сможет обойтись без такого рода комплектующего. А выбирать их следует исходя из сферы дальнейших применений и назначений.

Такое оборудование очень важную нишу занимает в процессе промышленного производства. Это и очищение воздуха, и создание благоприятных условий труда для рабочих предприятия. Механизмы в промышленной зоне не требуют особого ухода, необходимо будет только периодически смазывать их и следить за износом деталей.

Конструкция и принципы действия

Такой вентилятор еще называют радиальным. Он используется для следующих целей:

Конвекция газо-воздушных или воздушных потоков в системе вентилирования бытовых, промышленных, торговых или общественных строений;
Очищение воздуха;
Регулирование содержания влажности в воздухе;
Создание комфортных условий нахождения в здании.

Центробежный вентилятор

При всем этом разнообразии центростремительный вентилятор имеет довольно простую конструкцию. Он состоит из таких элементов:

Спиралевидный корпус, имеющий два отверстия – всасывающее и выпускное;
Несколько лопастей;
Двигатель;
Рабочее колесо, представляющее собой несколько лопаток, скрепленных друг с другом парой дисков, насаженное на вал посредством использования шпонки.

Принцип действия следующий – включается двигатель и приводит в рабочее состояние лопасти. Они в свою очередь при вращении засасывают воздух, проходящий в спиралевидный корпус, благодаря центробежной силе. После этого воздушный поток выводится в воздуховод и, очистившись, выходит наружу. Как видите центробежные вентиляторы и их применение в жизнедеятельности человека очень просты. Они могут служить много лет подряд, если соблюдаются некоторые правила.

Сравнительная таблица осевых и радиальных вентиляторов

Технические характеристики	Осевой	Радиальный
Управление воздушным потоком	Есть	Нет
Температура воздуха	до + 40 … +50 0С	до + 80 0С
Уровень загрязненности воздуха	Низкий	Могут работать в высокозапыленной среде
Габаритные размеры	Небольшое компактное устройство	Достаточно большие габаритные размеры
Наличие защиты от действия агрессивных сред	Нет	Защита от взрыва, пыли и коррозии
Уровень энергопотребления	Низкий	Низкий
Тип монтажа	Встраиваемый	Канальный, выносной
Применение	Вентиляционные системы с низким давлением и расходом воздуха; холодильные установки малой и средней мощности.	Вентиляционные системы с высоким давлением и расходом воздуха; различные промышленные установки высокой мощности.

Из приведенной выше таблицы видно, что радиальные вентиляторы по сравнению с осевыми являются более универсальными, поэтому именно они чаще используются в промышленных целях. Они обладают достаточно большой мощностью при низком уровне энергопотребления, а также представлены в нескольких исполнениях (взрыво-, пылезащитном и др.).

Особого внимания среди радиальных вентиляторов заслуживают устройства канального типа, которые предназначены для работы в вентиляционных системах различного типа. Канальные вентиляторы отличаются достаточно небольшими габаритами и уровнем шума, но при этом обладают высокой производительностью.

Создаваемые потоки

— мощность, учитываемая по трем позициям.

Вентиляторы низкого давления — не выше сто кг/см в квадрате. Температура не более 80 °С. Используются при оснащении производственных цехов и строительстве домов. «Улитки» устанавливаются на крышах.

Модели со средним давлением — от ста до триста килограмм на сантиметр квадратный.

Оборудование с высоким давлением — триста -тысяча двести кг/сантиметров в квадрате. Потоки воздуха высокого давления вытяжных «улиток» обычно располагаются в зонах сгорания топлива разных марок в котельных, на складах с ГСМ, системах воздуховода лакокрасочных цехов.

Центробежный вентилятор «улитка» требует надежного крепления и прочного основания. В целях избегания вибрации качественно фиксируется корпус. Игнорирование этого явления приведет к тому, что устройство выйдет из строя.

Какие роботы присутствуют в повседневности

По назначению механизмы делятся на промышленные, военные, космические, медицинские, бытовые и исследовательские. Отличаются они размерами и набором функциональных возможностей. Машины уже неразрывно связаны с миром людей, и постепенно участие роботов в повседневной жизни человека занимает все большее место.

Манипуляторы и промышленные механизмы осуществляют деятельность на одном производстве рядом с людьми, существуют и полностью автоматизированные производства.

Роботы применяются в сельском хозяйстве: они собирают урожай и готовят почву на небольших фермерских участках, пропалывают сорняки, высаживают и пересаживают растения

Беспилотные летательные аппараты осматривают территории и используются для составления географических и экономических карт, решают разведывательные задачи, применяются для нанесения ударов по вражеским целям.

Ассистенты и компаньоны

Роботы могут выступать в качестве компаньонов. Они сумеют оказать посильную помощь и скрасить одиночество, поддержать интересный и осмысленный разговор.

Роботы-помощники, как правило, внешне напоминают человека и способны выполнять несколько важных и полезных задач.

Благодаря использованию высокоточных технологий и искусственного интеллекта боты-компаньоны могут:

поднимать и опускать предметы;
общаться с детьми и даже домашними животными;
распознавать объекты и лица;
различать неодушевленные предметы;
искать запрашиваемую пользователем информацию в интернете;
отвечать на вопросы;
принимать самостоятельные решения.

Роботы могут быть хорошими собеседниками, оказывать посильную помощь людям с ограниченными возможностями. Их можно привлекать к выполнению простых, но трудоемких задач, например, принести напиток из холодильника, найти рецепт пирога или заказать пиццу при помощи сервиса доставки еды.

Помощники на участке

Для работы в домашнем хозяйстве и на придомовой территории были разработаны специальные роботы-помощники.

Так, роботы-садоводы оснащены датчиками, которые анализируют состояние окружающей среды, влажности и кислотности почвы, при необходимости способны выполнять определенные действия без помощи человека. Их используют для полива, стрижки травы или уборки территории, а также для помощи внутри помещения. Они незаменимы в быту.

Наиболее востребованы роботы, предназначенные для:

стрижки газонов;
уборки снега;
чистки бассейнов.

Уборщики в зданиях

Среди бытовых проблем особое место занимает повседневная уборка. Эту часть домашней работы частично могут выполнять и небольшие роботы, и большие модели. Очистка помещения чаще всего возлагается на робот-пылесос, который подметает и моет полы, очищает ковровые покрытия, натирает паркет.

Однако среди помощников есть и другие модели, которые могут поливать цветы и заниматься уборкой не только пола, но и других поверхностей. Существуют роботы для мытья окон и других вертикальных стеклянных поверхностей изнутри и снаружи.

Управление и контроль за такими механизмами осуществляется с помощью современных гаджетов: смартфонов, планшетов или других устройств, подключенных к интернету. С помощью Wi-Fi можно круглосуточно присматривать за действиями электронных бытовых помощников.

Робо-няньки для детей

Роботы уже взяли на себя часть задач людей, важное место среди которых занимает уход за детьми. Ребенок требует постоянного присмотра, с этой целью были созданы роботы телеприсутствия, которые обеспечивают возможность оператору (в данном случае, родителю) постоянно видеть и слышать происходящее рядом с малышом, корректировать действия робота

Благодаря емкой батарее и простоте ее зарядки появилась возможность эксплуатировать таких роботов длительное время без перерыва.

Роботизированная нянька контролирует здоровье и состояние ребенка: он вовремя предупреждает об опасности, фотографирует и отсылает снимки родителям. Используя робота, взрослые могут заняться делами или отдохнуть.

Роботизированные игрушки

Игрушки, как правило, рассчитаны на детей от 3 лет и на взрослую аудиторию. Некоторые из них способны заменить живого друга.

Примеры роботов:

боты-андроиды, внешне напоминающие человека, которые могут шагать, танцевать, играть в футбол, а также взаимодействовать с другими роботами;
роботы на основе конструктора Lego Mindstorms EV3;
боты-трансформеры, которые перевоплощаются в автомобили;
образовательные роботы – чтение рассказов и сказок, помощь в изучении языков помогают детям получать дополнительные знания;
роботы-животные, способные двигаться, издавать звуки, имитировать поведение зверей.

Спецификация центробежного вентилятора

Компрессорные системы характеризуются целым рядом конструкционных и динамических отличий, которые необходимо учитывать при их подборе и внедрении в систему вентиляции.

К спецификации относят:

непосредственно саму конструкцию воздуходувки;
тип двигателя;
блок управления;
размещение крыльчатки и передачу вращательного движения от мотора;
угол расположение входного и выходного патрубка;
материал из которого выполнены детали изделия, его габариты и вес.

Специалисты также обращают внимание на соответствие изделий международным нормам: стандарты ISO/IEC и ГОСТ, маркировки IP, директивы ATEX и т. д

К динамическим особенностям относят технические параметры производительности воздуходувки: генерируемое давление и коэффициент перепада давления, скорость и максимальная температура потока, частота вращения вала и уровень звукового давления, КПД и мощность двигателя

Нагнетаемое давление – максимальное значение, которое способен создать вентилятор во время работы в номинальном режиме.

Pv = Psv + Pdv,

Где: Pv – полное давление, Psv – статическое давление, Pdv – динамическое давление.

Коэффициент перепада – разница между входным и генерируемым давлением (бар).

Объёмный расход воздуха – количество газовой смеси, которая перемещается за единицу времени (производительность). Обычно вычисляется в м3/ч для отечественных производителей, литр/мин – для зарубежных.

Частота вращения – количество полных оборотов крыльчатки за единицу времени. Вычисляется в шт/с или Гц. Нужно помнить, что уровень нагрузки воздушного вентилятора не должен превышать 75% от максимального.

Работая длительное время в режиме перегрузки с большой частотой вращения, вентилятор перегревается и может быстро выйти из строя. Но этот процесс можно контролировать, управляя им по своему усмотрению. Для чего используют регулятор скорости вращения вентилятора.

Звуковое давление – уровень шума от вращающихся деталей и трение воздуха металл. Измеряется на расстоянии 3 метра от источника, когда он работает в режиме максимальной нагрузки. Шум необходимо учитывать при выборе постоянно работающего вентилятора.

Большинство оборудования оснащается поглотителями шумов и фоновых звуков. Нормы для шума: не более 50 дБа для бытовых помещений и не более 75 дБа для промышленных

Одним из устройств с мизерным уровнем шума является безлопастный вентилятор.

Коэффициент полезного действия вентилятора является произведением трёх нижеуказанных коэффициентов:

потери в потоке воздуха;
утечки через зазоры в конструкции;
механический КПД изделия.

Для центробежных вентиляторов общий КПД находится в пределах от 0.7 до 0.85, в осевых (канальных) – не более 0.95. Выбирая радиальный вентилятор необходимо учитывать коэффициент запаса электродвигателя 1.2. То бишь подбирать мощность электромотора на 20% больше от необходимой.

Мощность электродвигателя вентилятора определяется по формуле:

N = (Q*P)/(102*3600*КПД),

Где: Q – производительность (объёмный расход воздуха), P – генерируемое давление.

Отличия вентиляторов в зависимости от движений рабочих колес

Как уже упоминалось, имеются кулера с движением рабочих колес в разные направления – правосторонние и левосторонние. Радиальные вентиляторы с правым вращением имеют отличие от тех, которые с левым движением. Первые вращаются за часовой стрелкой, а вторые – в сторону противоположную.

В кулерах с двухсторонними всасываниями воздуха направление движения воздушного потока определяется с той стороны, которая расположена против привода.

Способы закрепления рабочих колес также имеют различия. Есть те, которые приводятся в движение с помощью электрического двигателя, и работающие на клиноременных передачах.

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.

Конструкция и принципы действия

Такой вентилятор еще называют радиальным. Он используется для следующих целей:

Конвекция газо-воздушных или воздушных потоков в системе вентилирования бытовых, промышленных, торговых или общественных строений;
Очищение воздуха;
Регулирование содержания влажности в воздухе;
Создание комфортных условий нахождения в здании.

Центробежный вентилятор

Спиралевидный корпус, имеющий два отверстия – всасывающее и выпускное;
Несколько лопастей;
Двигатель;
Рабочее колесо, представляющее собой несколько лопаток, скрепленных друг с другом парой дисков, насаженное на вал посредством использования шпонки.

Бытовой вентилятор

Вентилятор предназначен для создания потока воздуха в помещении, обеспечивающего комфортное пребывание в летний период.

Бытовые вентиляторы классифицируются по размеру, производительности, числу лопастей, исполнению и функциональности. По исполнению бывают: напольные, настольные и потолочные. Число лопастей может быть от трёх до шести. Вентиляторы могут иметь функции регулировки скорости вращения и «автоповорота».

«Автоповорот» осуществляет перемещение оси вращения ротора в горизонтальной плоскости и предназначен для расширения пространства обдува в горизонтальной плоскости. Лопасти вентилятора делают обычно из пластика, иногда из дерева или из металла. Пластиковый вентилятор легче, а значит и безопаснее, но непрочен. Для защиты от движущихся лопастей вентиляторы оснащаются решёткой. Также они могут оснащаться таймером, подсветкой и т. д.

Производители вентиляторов: industry.htm CBI (недоступная ссылка), VENTS Elenberg, Scarlett, Vitek, Systemair, Polaris, РОВЕН, и др.

Модели для пола

Устанавливаемые на полу варианты действуют в 3-х режимах обдува: • «Нормальный». • «Бриз». • «Ветер». В первом случае воздушная масса распределяется равномерно, в других она различается по интенсивности, напоминая порывы ветра. Значительная часть изделий способна изменять направление воздуха. Функция особенно удобна при одновременном применении несколькими пользователями.

Канальные, крышные, форточные…

Виды вентиляторов различаются по месту их установки. В последнее время широкое распространение получили так называемые канальные – устанавливаемые внутри вентиляционных каналов, что в ряде случаев удобнее, поскольку позволяет сэкономить место. Например, когда система вентиляции проложена в потолочном перекрытии.

Канальный вентилятор – это классический аксиальный импеллер. Это модуль, состоящий из крыльчатки и электродвигателя, которые помещены в трубу с фланцевыми креплениями на концах. Провод электропитания выведен наружу. В зависимости от формы канала, в которые они встраиваются, такие устройства бывают круглыми, квадратными и прямоугольными.

Крышные вентиляторы устанавливаются на крышах. Они всегда вытяжные, поскольку вверху скапливается самый горячий и загрязненный аэрозолями воздух. Это промышленные установки и тип крыльчатки у них разный. При необходимости прокачки больших объемов устанавливают радиальные машины.

Классификация устройств

По типу циркуляции воздушного потока разделяют 2 типа систем вентиляции. Естественная — она происходит во всех помещениях, не оборудованных вентиляторами, естественным путем, посредством проветривания.

Принудительная подразделяется на приточную вентиляцию, которая подает свежий воздух с улицы, и вытяжную, когда вентиляторы выкачивают все неприятные запахи и отработанный воздух наружу. Именно в принудительных системах и используют вентиляторы.

По конструкции

По конструктивным нюансам и принципу функционирования существуют следующие типы вентиляторов:

аксиальные или осевые;
диагональный вариант;
центробежный вид;
диаметральные;
прямоточные (без лопастей).

Некоторые вентиляторы подразделяются по направлению вращения: лопасти могут вращаться в правую сторону или диаметрально противоположную.

Вентиляторы применяются в современных вентиляционных системах промышленных объектов: цехов или зданий, где осуществляется покраска под давлением, кондиционные системы. Промышленные закрытые системы используют их для активной перекачки разных газов или качественного процесса горения, как наддув.

Настенный осевой вентилятор

По условиям использования

Существует классификация вентиляторов, которая зависит от среды или условий их применения:

обычные устройства, рассчитанные на перемещение воздуха или газов, температура которых не выше 80 градусов;
коррозионностойкий тип используется в средах с большой влажностью;
вентиляторы термостойкого типа, рассчитанные на применение гораздо выше 80 о С;
взрывобезопасные конструкции используются в средах, где существует опасность взрыва;
пылевые устройства применяются там, где наличие посторонних примесей находится выше 100 мг на кубический метр.

По способам присоединения привода

Виды промышленных вентиляторов имеют градацию по способам присоединения привода:

непосредственное подсоединение вентилятора к электрическому двигателю;
используется эластичная муфта;
передача клиноременного типа;
бесступенчатая передача регулируемого вращения.

По типу установки

По методу монтажа изделия делятся на:

обычные — установка производится на опору специального вида (стальная рама, железобетонный фундамент или им подобные конструкции);
канальный вариант — монтируется только внутри воздуховода;

По техническим характеристикам

Кроме вышеизложенного, существует классификация на основании технических характеристик изделий:

скорость истечения, измеряющийся в куб. м/час;
давление, Па;
скорость вращения, об/мин;
мощность устройства, кВт;
кпд, учитывающий потери на трение деталей, объем воздушного потока, конфигурацию воздуховодов;
уровень звукового воздействия на окружающих, Дб.

Последний вариант измеряется при всасывании, когда поток входит в помещение и при выходе его через сеть воздуховодов наружу.

Что такое радиальный вентилятор и чем отличается от осевого?

Осевые вентиляторы стали использоваться промышленностью несколько позже, чем радиальные. Однако сегодня они стремительно завоёвывают популярность из-за своих уникальных эксплуатационных характеристик.

Вентиляторы ВР 300 45 продолжают использовать в промышленных масштабах. Различные системы глубокого кондиционирования воздуха позволяют эффективно снабжать различные, даже удалённые комнаты свежим воздухом.

Положительные стороны применения осевых вентиляторов

Дело в том, что осевые модели вентиляторов обладают некоторым рядом технических преимуществ, которые и повлекли к их систематическому использованию. Все они будут описаны ниже:

относительно небольшой вес (в сравнении с радиальными аналогами),
возможность создания реверсивного потока воздуха,
простота монтажа,
более высокий КПД.

В качестве примера использования осевого вентилятора можно привести кондиционирование воздуха в тоннелях (как в транспортных тоннелях, так и в шахтёрской скважине).

Одним из главных преимуществ осевых вентиляторов является возможность реверса. Другими словами, меняется полярность питания и вентилятор начинает вращаться в обратную сторону, при этом генерируя ровно тот же воздушных поток, только в обратную сторону.

Подобный приём попросту невозможен у радиальных вентиляторов. Но существуют у радиальных аналогов и преимущества над осевыми.

Почему радиальные вентиляторы продолжают использоваться?

Всё дело в том, выбор вентилятора зависит от конкретных целей. Например, в сложнейших системах аспирации воздуха требуется его высокое давление. По этой причине альтернативы радиальным вентиляторам попросту не существует.

Сниженный КПД можно объяснить свойствами конструкции. Дело в том, что радиальный вентилятор значительно тяжелее осевого. Следовательно, для его раскручивания требуется больше энергии.

Вместо радиальных могут использоваться и осевые вентиляторы, но в этом случае потребуется установка дополнительных ступеней, что априорно не может быть рентабельным.

Означенный способ применяется только в самой крайней необходимости (нет возможности приобрести радиальный вентилятор или должным образом его установить).

Канальные, крышные, форточные…

Типы приводных механизмов

Схема работы центробежного вентилятора.

Во многом на работу вентилятора, а именно на вращение лопастей, влияет тип привода. На сегодняшний день их 3:

Прямой. В данном случае крыльчатка напрямую соединена с валом двигателя. От скорости вращения мотора будет зависеть и скорость лопастей. В качестве недостатка этой модели выделяют следующие: если двигатель не имеет регулировки своей скорости, то и вентилятор будет работать в одном режиме. Но если учесть, что холодный воздух имеет более высокую плотность, то кондиционирование будет само по себе происходить быстрее.
Ременный. В данном типе устройства имеются шкивы, которые расположены на валу двигателя и крыльчатки. Соотношение диаметров шкивов обоих элементов влияют на скорость работы лопастей.
Регулируемый. Тут регулировка скорости происходит за счет наличия гидравлической или магнитной муфты. Ее месторасположение – промеж валов мотора и импеллера. Чтобы проще было осуществить этот процесс, такие центробежные вентиляторы имеют автоматизированные системы.

Типы центробежных вентиляторов

Схема устройства центробежного насоса.

Есть определенные стандарты, по которым изготавливается данная техника. Следует выделить следующие типы:

1. Аэродинамическое крыло. Такие модели имеют широкое применение в сфере непрерывных работ, где постоянно присутствуют высокие температуры, чаще всего это нагнетательные и вытяжные системы. Имея высокий показатель по производительности, они бесшумны.
2. Обратно загнутые лопасти. Обладают высокой эффективностью. Конструкция этих вентиляторов препятствует накоплению пыли и мелких частиц на лопастях. Имеет достаточно прочную конструкцию, что позволяет применять их для областей с высоким угнетением.
3. Ребра, изогнутые в обратную сторону. Рассчитаны для большой кубатуры воздушных масс с относительно низким уровнем давления.
4. Радиальные лопасти. Достаточно прочны, могут обеспечить высокое давление, но со средним уровнем эффективности. Направляющие ротора имеют специальное покрытие, которое защищает их от эрозии. Кроме того, такие модели имеют достаточно компактные габариты.
5. Ребра, загнутые вперед. Предназначены для тех случаев, когда предстоит работа с большими объемами воздушных масс и наблюдается высокое давление. Эти модели тоже имеют хорошую стойкость к эрозии. В отличие от моделей «заднего» типа такие агрегаты имеют меньшие размеры. Такой вид крыльчатки имеет самый большой расход объема.
6. Гребное колесо. Данное устройство – открытое колесо без какого-либо корпуса или кожуха. Применим для помещений, где присутствует большая запыленность, но при этом, увы, такие устройства не обладают высокой эффективностью. Допустимо использование при высоких температурах.

На выбор центробежного вентилятора могут влиять многие факторы: чистота «рабочего» воздуха, сфера предприятия (автомобильная, металлургическая и т.д.), плотность воздуха, высота над уровнем моря и другие.

Принцип работы

Устройство и принцип работы центробежного вентилятора Вентиляторы этого типа представлены в двух вариантах: с радиальным или осевым входным отверстием для всасывания воздушного потока. На первоначальном этапе воздушные массы выходят на поверхность крутящегося импеллера. Далее лопатки крыльчатки делят их и переносят внутрь стандартной камеры, где происходит сжимание масс воздуха. На следующем этапе запускается процесс нагнетания потоков в камере и повышается давление газа.

Заключительный цикл работы вентилятора включает отвод сжатого газового вещества к отверстию выхода, после чего воздух начинает поступать в центральный воздуховод и двигаться в заданном направлении. Во время разрежения воздушная масса перемещается от трубопровода либо из замкнутого пространства и затем выводится в окружающую среду либо дополнительное помещение.