Классификация, назначение, принцип работы
Вентилятор — основной компонент любой вентиляционной системы искусственного типа. Прибор широко используется в быту жизнедеятельности человека. Планируя покупку вентиляционного оборудования, нужно разобраться в специфике его устройства и действия.
В представленной к ознакомлению статье подробно описаны виды вентиляторов, их конструктивные особенности, принципы работы и назначение каждого агрегата. Мы расскажем вам о приоритетных направлениях выбора подходящей модели. У нас вы узнаете, как подбирают устройство в зависимости от условий эксплуатации.
Принцип работы разных видов устройств
Основной критерий выбора вентилятора — его устройство и принцип функционирования. Конструктивные особенности и технические нюансы определяют эффективность прибора, уровень шума, экономичность работы и возможность его применения в определенных условиях.
Осевой агрегат — классический вентилятор
Осевой (аксиальный) вентилятор широко эксплуатируется в бытовых вентиляционных системах частных домов, в вытяжках санузлов, в комплексных вытяжных варинтах, в качестве элемента охлаждения разной техники и электроники, а также в аэродинамических трубах и турбовентиляционных двигателях в сфере авиации.
Конструкция моделей характеризуется простотой исполнения и малыми габаритами. Основные элементы: цилиндрический корпус, колесо с лопастями и привод. Внутренний диаметр цилиндра должен обеспечивать беспрепятственные обороты рабочего колеса. Интервал между лопастями и корпусом ограничивается 1,5% длины вращающейся лопатки.
Принцип действия: вращающиеся лопасти захватывают воздух и выталкивают его вдоль оси крыльчатки. Перемещение воздушных потоков в радиальном направлении почти отсутствует. Производительность оборудования регулируется поворотом лопаток.
Отличительные особенности аксиальных моделей:
- не требуют большой площади для установки;
- экономное потребление электроэнергии;
- низкий уровень шума;
- простота эксплуатации и ремонта;
- невысокая стоимость.
Преимущества работы и использования осевых вентиляторов обусловили их широкую популярность в быту. Массово применяются корпусные модели для охлаждения электроприборов и переносные аксиальные агрегаты с решеткой.
Центробежная модель — прочность и высокая мощность
Центробежные (радиальные) вентиляторы высокоэффективны — агрегаты способны генерировать высокие давления и эксплуатироваться в жестких условиях. Конструкция оборудования включает следующие элементы.
Корпус. Кожух-диффузор изготовляется из листового металла клепанным или сварным. Пустотелый корпус имеет спиралевидную форму улитки, в конструкции предусмотрены всасывающий и нагнетательный патрубки. Для придания жесткости кожух усиливается оребрением или поперечными полосами.
Рабочее колесо. Лопастный ротор состоит из двух дисков, лопаток и ступицы.
Конструкция колеса определяет условия использования вентилятора:
- бездисковые — транспортировка потоков с твердыми составляющими;
- однодисковые — перемещение воздушных сред с малым содержанием твердых фракций;
- двухдисковые — циркуляция чистых воздушных масс в разном диапазоне давлений;
- трехдисковые — обеспечение двухстороннего всасывания.
Крепление колеса к валу происходит посредством ступиц. К дискам и ступицам фиксируются лопасти.
Лопатки. Рабочие характеристики и эффективность агрегата в целом во многом зависят от формы лопастей:
- аэродинамическое крыло — обеспечивает бесшумность, хороший показатель производительности, устойчивость прибора к высоким температурам;
- изогнутые назад — препятствуют накоплению пыли внутри вентилятора, подходят для эксплуатации в среде с высоким угнетением;
- изогнутые вперед — вентиляторы с «передними» ребрами предназначены для работы с большим объемом воздуха и высоким давлением, отличаются стойкостью к эрозии;
- радиальные — установки компактных размеров со средней эффективностью, направляющие ротора обрабатываются защитным составом от эрозии.
В центробежных установках воздух поступает в осевом направлении, выталкивается — в радиальном. Воздушные массы под действием центробежных сил движутся в цилиндрическом корпусе.
Весь процесс можно разбить на несколько этапов:
- При вращении колеса воздух между пространством лопаток устремляется к краю ротора.
- Как следствие, в центре колеса образуется зона с низким давлением. Это приводит к всасыванию воздушных масс извне.
- В центре камеры потоки воздуха меняют направление с осевого на радиальное, поступая в отсеки между лопастями.
- За счет быстрого вращения воздушные массы устремляются к внутренней стенке корпуса.
- Кинетическая энергия частично преобразуется в энергию сжатия и скорость воздуха снижается — внутри «улитки» собирается объемный воздушный поток и образуется избыточное давление.
- Газообразная масса устремляется к выходному патрубку, поступает в трубопровод, а далее — в рабочую зону.
Центробежные агрегаты применяются в приточно-вытяжных комплексах крупных помещений, гаражах, торговых центрах и зданий, где требуется непрерывная мощная вентиляция.
Диагональная модель — синтез двух типов вентиляторов: осевого и центробежного. Крыльчатка прибора имеет особую форму — строение рабочего колеса напоминает устройство барабана в радиальном вентиляторе. Лопатки крыльчатки расположены параллельно оси вращения.
Комбинированные вентиляторы имеют цилиндрический корпус и внешне больше похожи на аксиальные модели. Однако принцип работы у них разный за счет конструктивных особенностей крыльчатки. Воздух сначала движется вдоль оси, а затем меняет свое направление на 45°.
Главное достоинство вентилятора смешанного типа — достижение компромиссных значений между шумовыми характеристиками, производительностью и габаритами устройства.
Чаще всего центробежно-осевые агрегаты применяются в качестве канальных вентиляторов в небольших и средних вентиляционных системах с протяженными воздуховодами. Используются как вытяжные установки и приточники в напорных системах приточного типа.
Тангенциальная установка — равномерность воздушного потока
Тангенциальный (диаметральный) вентилятор состоит из удлиненного корпуса, оснащенного диффузором и патрубком, и рабочего колеса барабанного типа с наклонными лопатками. Осуществляется двукратное перемещение воздуха перпендикулярно оси вращения цилиндра.
Отличительные особенности диаметральных приборов:
- высокие аэродинамические показатели;
- способность подачи равномерного потока;
- возможность разворачивать вентилятор, выбирая направление воздушного потока;
- бесшумность работы;
- высокий показатель КПД — до 60-70%.
Сфера применения: создание воздушных завес, фанкойлов и использование в сплит-системах.
Безлопастный вентилятор — инновационная технология
Бытовые безлопастные вентиляторы не так давно появились на отечественном рынке вентиляционных систем. Их принцип работы кардинально отличается от рассмотренных выше модификаций.
- рамка круглой или овальной формы, предназначенная для втягивания и выброса воздушных масс;
- основание для фиксации рамки;
- мини-турбина, вмонтированная в основание вентилятора;
- мотор.
Инновационный вентилятор работает по такому принципу:
- После включения мотора в действие приводится турбина.
- Вращаясь, турбина затягивает воздух через перфорации в корпусе основания.
- Под воздействием турбулентности воздух ускоряется в 15 раз и выходит сквозь выходные щели, расположенные по периметру рамки.
Воздушные потоки огибают поверхность кольца, и устремляются в нужном направлении.
По сравнению с традиционными моделями вентиляторы без лопастей имеют ряд преимуществ:
- плавная регулировка интенсивности воздушного потока;
- удобство и абсолютная безопасность использования;
- изменение направления воздуха за счет регулировки положения кольца;
- эффективность работы — расход электроэнергии на 20% меньше по сравнению с осевыми моделями.
Основные недостатки прибора: дороговизна и высокий уровень шума.
Зависимость от условий эксплуатации
При выборе вентилятора важно учесть условия его использования. Для применения в агрессивной среде разработаны узкоспециализированные установки.
Агрегаты для использования в обычных условиях
Вентиляторы общего назначения изготавливаются из углеродистой стали.
Приборы допустимы к установке при соблюдении обязательных условий эксплуатации:
- содержание пыли в воздухе для радиальных агрегатов — не больше 0,01 г/м³, для осевых приборов — до 0,01 г/м³;
- температура рабочей среды — до +50 °С;
- отсутствие в воздухе химически агрессивных, взрывоопасных компонентов, волокон и липких частиц.
Газопаровоздушная среда не должна провоцировать ускоренных коррозийных процессов, допустимая скорость разрушения металла – 0,1 мм в год. Если температура эксплуатации повышается выше граничного значения, то ухудшается работа двигателя, который обычно расположен в потоке перемещаемых воздушных масс.
Модели общего назначения используют в системах воздушного отопления и вентиляции общественных, жилых и производственных зданий, а также для других санитарно-технических целей.
Вентиляционные установки специального назначения
Вентиляторы спецназначения принято подразделять на пять групп:
- пылевые;
- термостойкие;
- взрывозащищенные;
- коррозионностойкие;
- дымоудаляющие.
Пылевые агрегаты применяются для очистки воздушных масс от пыли и частичек грязи: древесных и металлических опилок, сварочных шлаков, зерновых отходов. Поток воздуха, проходя через патрубки, меняет свое направление с осевого на радиальное. За счет центробежной силы меняется и скорость воздушного потока.
Радиальные пылевые вентиляторы малой мощности устанавливаются на автомобилях, транспортирующих зерновые составы. Приборы высокого давления используются в больших производственных цехах.
Термостойкие агрегаты предназначены для перемещения воздуха, температура которого превышает +80 °С.
В силу жестких условий эксплуатации вентиляторы должны обладать особыми характеристиками:
- теплоизоляция электродвигателя и вынос его за пределы воздушного потока;
- высокий уровень защиты двигателя — IP44 и выше;
- изготовление конструктивных элементов из жаропрочных материалов (термостойкого полиамида, алюминиевого сплава, нержавеющей или углеродистой стали);
- широкий диапазон рабочих температур.
Жаростойкие вентиляторы используются в обустройстве вентсистемы бань и саун, отвода высокотемпературного вытяжного воздуха из камина или печи, удаление продуктов горения с производственных мест.
Взрывозащищенное вентиляционное оборудование предназначено для отвода взрывоопасных газовых смесей. К этой категории относятся составы, в которых при возгорании малейшей частицы воспламеняется весь оставшийся объем газа.
Требования к взрывобезопасности электрического оборудования регламентированы директивами ATEX EC. Зависимо от степени взрывоопасности зон вентиляционные установки могут защищаться:
- кварцевым или масляным заполнением оболочек токопроводящих частей;
- герметизацией компаундом — полимерный материал;
- взрывонепроницаемыми покрытиями.
Материалом изготовления коллекторов входа, рабочих колес, корпуса служит нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы и группы разнородных материалов: нержавеющая сталь-латунь, бронза, электропроводящий пластик.
Коррозиестойкие вентиляторы предназначены для транспортировки агрессивных невзрывоопасных воздушно-газовых смесей с незначительным содержанием пыли, а также отсутствием волокнистых и липких компонентов.
Материалы изготовления деталей прибора: титановые сплавы, полипропилен, винипласт. Как вариант, рабочие элементы напыляются антикоррозийным покрытием — коррозионностойкой сталью марки 08Х13 или титановым сплавом.
Сфера применения «противоржавеющих» вентиляторов:
- черная металлургия;
- технологические линии по производству минеральных удобрений;
- производство углерода;
- подача воздуха в котлы с кипящим составом;
- организация циркуляции водяных паров с примесями фенола, щелочи и сероводорода;
- линии коксохимических комбинатов.
Вентиляторы дымоудаления — мощные огнеупорные установки, встраиваемые в вентиляционную систему здания и работающие на выдув дыма из помещения. К агрегатам предъявляются высокие технические требования.
Сфера применения — системы противодымной вентиляции зданий разного назначения. «Дымососы» устанавливаются на крыше помещения с помощью монтажного фланца и подсоединяются к дымоудаляющим воздуховодам.
Зависимо от конструкции вентилятора может осуществляться двух- или четырехсторонний выброс дыма в горизонтальном или вертикальном направлении. Предусмотрена возможность функционирования агрегатов в режиме общеобменной вентиляции дома.
Типы вентиляторов по способу монтажа
Как было обозначено выше, по методу монтажа вентиляционные устройства делятся на 4 группы: стандартные, крышные, канальные и многозональные.
Обычные вентиляторы, как правило, идут в комплекте с опорной рамой или держателем. Их монтаж не вызывает каких-либо сложностей.
Крышные агрегаты устанавливаются на кровле постройки и выступают заключительным звеном вентиляционной системы здания. Такие вентиляторы подвергаются воздействию негативных внешних факторов (дождь, снег, порывы ветра), поэтому изготавливаются из особо прочных материалов. Практически все модели оснащаются защитным конусом, предупреждающим засорение корпуса.
При выборе крышного вентилятора учитывают специфику обустраиваемого помещения. Например, для детского сада, больницы или школы подбирается модель с низким уровнем шума. Для производственного цеха приоритетом будет мощность оборудования.
Канальные вентиляционные установки размещаются в вентканалы и осуществляют вытяжку и приток воздуха через систему воздуховодов. Конструкция канальных вентиляторов обычно диагонального или радиального типа, реже — аксиального.
Выбор прибора осуществляется с привязкой к форме воздуховода. Выпускаются агрегаты для круглых, квадратных и прямоугольных шахт.
Многозональные вентиляционные установки оснащены корпусом, позволяющим подсоединить несколько всасывающих воздуховодов, которые исходят из разных зон. Такие вентиляторы незаменимы в помещениях, где требуется обустроить вытяжку в разных комнатах, а отводящий воздуховод всего один.
Дополнительное преимущество — упрощение эксплуатации. Обслуживать необходимо один, а не несколько вентиляторов.
Разновидности бытовых вентиляционных моделей
Бытовые вентиляторы дополнительно классифицируются по месту установки.
Оконные. Прибор монтируется в форточку или стену возле окна, воздуховод отсутствует. Такое оборудование преимущественно используется в общественных заведениях: кафе, парикмахерских и т. Самостоятельная врезка в установленные ПВХ-окна проблематична.
Кухонные. Выводят пары и различные запахи, возникающие во время готовки. Вентилятор монтируется непосредственно в вытяжной зонт. Исходя из конструкции различают плоские, купольные и встроенные вытяжки. Кухонные вентиляторы должны быть жаропрочными и иметь внешнюю защитную сетку.
Оборудование для санузла. Для повышения эффективности вытяжной вентиляции туалета и ванной комнаты используются накладные настенные и потолочные вентиляторы. Компактные агрегаты экономичны и просты в установке.
Независимо от типа выбранного вентилятора, особое внимание следует уделить маркировке прибора, а именно — степени защиты IP. Стандарт IP характеризует защищенность оборудования в не агрессивной среде.
Уровень защиты от попадания вовнутрь корпуса влаги указывает вторая цифра маркировки.
Полезное видео по теме
Модельное исполнение и технико-эксплуатационные характеристики вентиляторов позволяют подобрать оптимальное оборудование, как для бытового, так и промышленного применения. Конструкции вентиляционных установок постоянно совершенствуются, подстраиваясь под потребности покупателей.
Под катом, короткая история реализации создания безлопастного вентилятора, с лихими поворотами и закрученным сюжетом.
Модель нашел на thingiverse. Их там довольно много. Что же это за безлопастной вентилятор и с чем его едят? Принцип действия хорошо видно на картинке ниже. На самом деле вентилятор в конструкции есть, и он расположен в корпусе. Захватывая воздух снизу он его гонит вверх в круглый (или овальный) раструб, где равномерно и однонаправленно выходит. При этом происходит эффект эжекции — воздух из вентилятора создает область пониженного давления, что вызывает подсос в нее и унос воздуха. Получается своеобразный насос, далекий родственник вакуумного водоструйного. Напечатал детали. Параллельно собирал компоненты: блок питания, регулятор оборотов, кулер и гайки. В качестве утяжелителей выступают четыре гайки М10
Крепим на сопли в днище стойки. Для справки. «Сопли» сленговое название самодельного клея, изготавливаемого из ABS пластика ( различные сопутствующие отходы и брак печати). Представляяет собой смесь полимера с растворителями ( ацетон, этилацетат и др. ) В зависимости от консистенции имеет различное прменение, от клея, до мастики. Регулятор оборотов:
Параметры:
Входное напряжение питания: 1,8-15 В постоянного тока
Максимальная выходная мощность: 30 Вт
Максимальный непрерывный выходной ток: 2А
Рабочий цикл регулируется: 0%-100%
Размеры: 32*32*15 мм
Параметры:
Размер: 40 мм (L) x 40 мм (Ш) х 13 мм (В)
Материал: ABS
Разъем: 2 контактный
Номинальное напряжение: 12 В DC
Блок питания
Подключаем. Проверяем. Все работает. Монтируем на ABS клей (ака сопли) вентилятор в корпусе. И монтируем регулятор оборотов там же. Регулятор то помещается, но толщина стенки корпуса не позволяет накрутить прижимную гайку. Призываем форедом. Так лучше. Дальнейшая предварительная сборка и испытания, показали, что такое сочетание компонентов не жизнеспособно. Кулер, даже на полных оборотах, не был способен внятно прогнать хоть сколько-нибудь воздуха. Полный крах. Или нет?
Разозлившись, заказываю кулер мощнее. Очень мощнее — сдвоенный.
Испытания показали, что на полных оборотах он начинает взлетать. Ну что ж, отлично, просто супер. Но есть одно, НО — кулер не влезет в отведенный ему закуток.
Призываем форедом еще раз. В борьбе за миллиметры, вырезаем перемычку в воздуховоде. Далее собираем корпус. Автор предусмотрел отверстия в корпусе для точной установки раструба. Щели замазываются ABS клеем. В итоге вентилятор поместился, но съел все пространство для регулятора. В общем, мат и ABS клей творят чудеса. В сборе. Мыть не стал — слишком тонкий корпус. Включаем. Проверяем. Ну а как же пресловутый эффект эжекции? Да вот он. Казалось бы, УРА! После долгих мучений безлопастной вентилятор готов! Им можно пользоваться и хвастаться. Но нет. Сабж очень шумный. И если на малых оборотах шум противен, но терпим, то на больших возле него нельзя разговаривать. Плюс, если ни во что не уперт, то начинает взлетать со стола. Хотя действительно поток воздуха довольно приличный. Такие дела)
Спасибо за внимание!
Всех с наступающим Новым Годом!
Иногда такое случается — подождите немного и обновите страницу. Если проблема не уходит, вот что можно сделать:
- Отключить VPN.
- Включить и выключить режим «В самолёте».
- Подключиться к другой сети.
- Перезагрузить роутер.
Если и это не сработает, напишите в поддержку. В письме укажите город, провайдера и IP-адрес (его можно посмотреть на yandex. ru/internet). Постараемся разобраться как можно скорее.
