Принцип действия осевого вентилятора

Вентиляторов существует довольно много. Однако наиболее распространены именно осевые вентиляторы и их применение – очень частая практика. Их распространённость обуславливается не только эффективностью и простотой изготовления, но и компактностью, неприхотливостью и низким энергопотреблением. Это те факторы, которые важны на производстве, поскольку владелец всегда старается минимизировать затраты.

Что такое осевой вентилятор?

Подобный тип встречается буквально на каждом шагу. На улице это – некоторые кондиционеры, в зданиях – вентиляция помещений, и даже за компьютером он нас настигает – в виде системы охлаждения процессора или видеокарты. Иначе такие вентиляторы могут называться аксиальными.

Без подобного устройства в современной жизни очень трудно обойтись – система охлаждения необходима многим приспособлениям и производствам, а человек не может дышать спёртым воздухом. И осевой вентилятор, как самый распространённый, справляется со своей миссией на ура. Но что это такое? Это устройство, состоящее из крутящейся оси и насаженных на него лопастей. Эти лопасти перемещают воздух вокруг их собственной оси.

История создания и развития осевого вентилятора

Подобная конструкция была изобретена в Великобритании, его создание относится к первой половине XVIII века. Самый первый прообраз подобного вентилятора создавался в 1830 году. Изобретателем оказался Джон Барон. Изначально конструкция была необычной для современного человека. Она представляла собой пластину, которая приводилась в движение замысловатым сложным механизмом. И только на рубеже XIX и XX веков были придуманы привычные лопасти.

Созданные устройства работали изначально за счёт водяной энергии. Вода подавалась на несколько приводов, и за счёт них вращались лопасти. Несколько позже додумались сделать двигатель не на воде, а на горючих веществах – керосине или спирте. На электричестве же он стал работать только после создания электродвижка Томасом Эдисоном. И после открытия такого масштаба производство вентиляторов встало на промышленный путь.

Переломный момент в создании осевых вентиляторов и их применении наступил после открытия Николаем Егоровичем Жуковским вихревой теории крыла, то есть в 1904 году. Именно тогда вентилятор стал таким, каким мы его привыкли видеть. В дальнейшем его развитие не претерпевало кардинальных перемен – менялось применение, внешний вид. Но суть работы оставалась неизменной.

Внутреннее строение

Аксиальный вентилятор состоит из крыльчатки (лопастей, винта), корпуса и небольшого двигателя, за счёт работы которого крутится ось. Корпус имеет круглое сечение. За счёт того, что воздух проталкивается винтом вдоль оси вращения, циркуляция воздуха будет осуществляться принудительно.

Осевой вентилятор не имеет строго регламентированных размеров. В промышленности могут стоять устройства с диаметром крылатки до нескольких метров, а в домашнем использовании хорошо, если диаметр превысит 10-15 сантиметров. Мощность двигателя и количество лопастей также может изменяться в зависимости от назначения.

При работе приспособления вся энергия вала двигателя передается на рабочее колесо. Сколько сделал оборотов двигатель – столько раз провернётся ось, а вместе с ней – и крылатка. Так как лопасти закреплены под определённым углом, а само устройство – на оси вращения, то в процессе работы воздух перемещается вдоль оси, попутно закручиваясь.

Крыльчатка делается из лёгких материалов, чтобы не возникало серьёзного сопротивления. Это же решение способствует тому, что для движения винта достаточно не самого мощного двигателя. Часты в применении моторы до 0,8 кВт и производительностью до 16080 м3 в час. Диаметр винта нечасто в массовом производстве превышает 70 сантиметров.

Осевые вентиляторы подразделяются следующим образом:

  • Настенные (вентиляционные шахты).
  • Потолочные.
  • Крышные (также относятся к вентиляции, втягивают свежий воздух и выталкивают спёртый. Дополнительно защищены от коррозии и неблагоприятной среды).
  • Оконные (нечто вроде мини-кондиционеров).
  • Напольные (обычные бытовые).
  • Прочие (кулеры, охлаждение в авто и т. д.).

Достоинства и характеризующие особенности

Точная характеристика устройства может быть определена по его маркировке. Отечественные производители стараются лишней информации туда не вносить, ограничиваясь диаметром винта. В этом плане отличаются зарубежные модели – в их маркировке содержится куда более подробная информация о технических характеристиках устройства.

Аксиальный вентилятор имеет характеристики, которые закладываются в зависимости от назначения. Изменяться могут такие особенности, как:

  • Сторона вращения винта (левая или правая).
  • Количество лопастей (от 3 до 7 штук).
  • Форм-фактор лопастей (плоские или двоякоизогнутые).
  • Мощность двигателя.
  • Диаметр крыльчатки.
  • Вид корпуса.

Встречаются нагнетающие и вытяжные вентиляторы. Первые выдувают воздух более активно, чем вторые, но им труднее его всасывать. При применении, если необходима активная циркуляция воздуха, лучше использовать оба типа. Однако можно задать лопастям реверсивное движение. Но при этом эффективность работы упадёт примерно на 30-40%. Важно помнить одну особенность – воздух внутри кожуха вентилятора перемещается лишь в осевом направлении. В радиальном же воздух почти не перемещается.

К достоинствам осевых вентиляторов и их применения можно отнести несколько факторов:

  1. низкий уровень шума при работе;
  2. компактность корпуса;
  3. простота в эксплуатации;
  4. дешевизна и простота конструкции;
  5. малый расход электроэнергии;
  6. долгий срок эксплуатации;
  7. защита двигателя от перегрузок, искр, влаги;
  8. одинаковый КПД, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении;
  9. возможность изменять скорость вращения лопастей, изменив скорость работы двигателя.

Низкая шумность лопастей вызывается их необычной формой. Она выглядит как серп, при этом снижение уровня звука – далеко не единственный плюс. Помимо этого своими изгибами винт захватывает воздух и направляет его по направлению оси движения. Именно из-за этой особенности он способен выдать мощную направленную струю воздуха, которая так ценна при охлаждении какого-либо элемента. И она же создаёт мощный «всасывающий» эффект при направленности на выдув.

Также в его пользу как охладителя играет форм-фактор корпуса. На выходе направление воздуха поправляется специальной перемычкой-коллектором. Она выпрямляет струю и не позволяет ей лишний раз отклоняться в сторону.

Благодаря тому факту, что сопротивление винта движущемуся воздуху довольно мало, а трение не вызывает крупных потерь в производительности, осевые собратья радиальных вентиляторов заметно выигрывают у них по производительности. Да ещё и электричества «кушают» меньше.

Двигатель этого устройства надёжно защищён. У него имеется защита от перегрузок, что не позволяет ему выходить из строя. Также в наличии имеется обмотка, не позволяющая моторчику искрить. Эта же обмотка дополнительно защищает от влаги.

Области и способы применения

Подобные устройства применяются в самых разных отраслях. Его можно увидеть как внутри самого обычного компьютера, так и в авиационном двигателе. Чаще всего вентиляторы подобной конструкции применяются при вентиляции жилых или сельскохозяйственных помещений. Из-за низкого уровня шума именно осевой вентилятор очень популярен у создателей вентиляционных систем. Звук, издаваемый им, не раздражает ухо человека или животного, что наиболее удобно при вентиляции рабочих помещений или зданий для скота.

Выгоднее всего применять подобную конструкцию для точечного активного охлаждения. Поэтому часто можно увидеть его в электронике, механизмах. Плюсом также можно считать его компактность и её соотношение к мощности. В вентиляции подобный тип охлаждения устанавливается в очень ограниченном пространстве, куда попросту не получится впихнуть более крупный охладитель.

Помимо промышленного применения аксиальные вентиляторы встречаются и в быту. Самым часто попадающимся примером можно считать кулер внутри системного блока компьютера и самый обыкновенный бытовой напольный или потолочный охладитель. Да и вообще любой, у которого имеется ось, таковым является.

Однако есть у этого приспособления ещё одна функция – очистительная. Очень часто они устанавливаются в шахты, штольни и прочие подземные коммуникации. Их назначение – вытягивать из рабочей зоны газы, дым и прочие примеси, которые могут быть опасны для человека. Для этого их устанавливают на выдув – и винт заставляет воздух всасываться в вентиляционную шахту, в то время как из другой шахты поступает чистый воздух с поверхности.

Вентиляторами называют воздуходувные машины, предназначенные для перемещения и подачи воздуха по вентиляционным трубопроводам к потребителям. Их применяют в системах вентиляции, кондиционирования воздуха, воздушного отопления, для подачи воздуха в топки котлов, создания воздушной подушки судов и т. д.

Вентиляторы бывают осевые и центробежные (радиальные). В судовых системах наибольшее распространение получили центробежные вентиляторы.

В металлическом корпусе 1 (кожухе) центробежного электровентилятора (рис. 22) размещается рабочее колесо 2, приводимое во вращение электродвигателем 5.

При вращении колеса воздух засасывается через приемный патрубок 3, проходит между лопатками от оси к периферии и затем по спиральному каналу направляется в нагнетательный патрубок 4. Корпус вентилятора крепится к торцовой части электродвигателя, имеющего лапы для крепления к судовому фундаменту. В месте сопряжения спиральной камеры с напорным патрубком находится язык.

Радиальные вентиляторы могут иметь лопасти, загнутые вперед, назад и радиальные. Число лопастей z обычно составляет 20÷60.

Рисунок 22 – Вентилятор центробежный

Осевой электровентилятор (рис. 23) состоит из цилиндрического корпуса 2 и рабочего колеса (пропеллера) 1, приводимого во вращение электродвигателем 3, который закреплен в корпусе на установочных винтах 4. Удобство такой конструкции заключается в том, что вентилятор не изменяет направления движения нагнетаемого им воздуха и поэтому может быть установлен на любом прямолинейном участке воздухопровода, а при необходимости укреплен и на фундаменте с помощью лап 5. В осевом вентиляторе, как и в осевом насосе, при обтекании воздухом лопастей рабочего колеса частицы его находятся на одинаковом расстоянии от оси колеса, поэтому такие вентиляторы и называются осевыми.

Рисунок 23 – Вентилятор осевой

Центробежные вентиляторы благодаря использованию работы центробежных сил обеспечивают большие давления по сравнению с осевыми вентиляторами. Иногда перед рабочим колесом устанавливают направляющий аппарат, который служит для устранения возможного закручивания потока перед входом в рабочее колесо.

Часто осевые вентиляторы снабжаются спрямляющим аппаратом (рис. 24) и состоят из цилиндрического корпуса 3, рабочего колеса 4 и спрямляющего аппарата 5 с лопатками 7, которые закреплены на втулках 6. Воздух входит в вентилятор через подвод 2, в котором установлен обтекатель 1. Стрелка у вала указывает направление вращения рабочего колеса.

Рисунок 24 – Принципиальная схема осевого вентилятора

Спрямляющий аппарат применяют в том случае, когда относительное значение скорости закручивания велико. Это позволяет значительно повысить давление, создаваемое вентилятором.

Судовые вентиляторы можно классифицировать по различным признакам. По принципу действия они делятся на радиальные (центробежные) и осевые.

В судовой практике широко используется классификация вентиляторов по их назначению. Различают вентиляторы машинных отделений, систем общесудовой вентиляции, систем кондиционирования воздуха, вентиляторы для котельных установок и судов на воздушной подушке.

По значению полного давления, создаваемого на расчетном режиме, вентиляторы бывают низкого давления – до 1кПа, среднего давления – до 3кПа и высокого давления – свыше 3кПа.

Вентиляторы классифицируют также по ряду других признаков, например, по расположению оси рабочего колеса – на горизонтальные и вертикальные, по роду привода – на электрические, турбинные и т. д.

На судах внутреннего плавания применяют исключительно электрические вентиляторы как горизонтальные, так и вертикальные. Сопоставление принципиальных конструктивных схем центробежных и осевых вентиляторов и схем центробежных и осевых насосов показывает, что они имеют много общего. В большинстве судовых вентиляторов создается давление до 4кПа, а у некоторых вентиляторов оно достигает 15кПа.

Различают аэродинамические и акустические характеристики вентиляторов.

Аэродинамические характеристики вентилятора представляют собой графические зависимости давления, мощности и КПД его от подачи. Вид характеристики зависит от типа вентилятора. Характеристики строят по результатам аэродинамических испытаний вентилятора.

Акустические характеристики оценивают шум и вибрацию вентилятора при нормальной его работе. Шум вентиляторов имеет главным образом аэродинамическое происхождение и для его уменьшения используют различные средства, а именно: хорошо балансируют ротор, изготовляют спиральную камеру без языка, устанавливают вентиляторы на амортизаторах, применяют глушители шума и др.

При подготовке вентилятора к пуску необходимо осмотреть весь агрегат снаружи, убрать посторонние предметы, оставленные на нем, проверить крепеж и подсоединения трубопроводов; подготовить к пуску электродвигатель. Пуск центробежных вентиляторов следует осуществлять при закрытых заслонках, а осевых – при открытых.

Особо тщательную подготовку к пуску необходимо выполнять для вентиляторов котельных установок морских судов и судов на воздушной подушке. Если предусмотрено охлаждение подшипников вентиляторов, то необходимо убедиться в поступлении охлаждающей среды к подшипникам. При подготовке вентилятора к работе после монтажа или ремонта необходимо по возможности проверить отсутствие на лопастях трещин, вмятин, прогиба, ослабления заклепок на них.

Регулируют вентиляторы только для изменения подачи путем дросселирования воздуха на входе или на выходе.

Во время работы вентиляторов нельзя допускать ударов и толчков по кожуху вентилятора во избежание вмятин и перекосов, которые могут привести к заеданию рабочего колеса за кожух и выводу его из строя. При появлении стуков и ударов, а также при заметном увеличении вибрации вентилятор останавливают. После аварийной остановки вентилятора следует выяснить причины его ненормальной работы, проверив крепление вентилятора, состояние амортизаторов и муфт, крепление рабочего колеса и его балансировку, отсутствие посторонних предметов внутри вентилятора. Причинами малой подачи воздуха могут быть: неправильное положение заслонок, засорение и неплотности в воздуховодах, недостаточная частота вращения или неправильное направление вращения вентилятора. Неплотности в соединениях корпуса вентилятора устраняются заменой поврежденных прокладок и обжатием соединений.

В момент остановки следует прослушивать механизм вентилятора, чтобы убедиться в отсутствии шумов, стуков и заедания.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Очень сложно в наше время найти квартиру, завод или склад, где не использовались бы вентиляторы. С их помощью кухонная вытяжка удаляет лишние запахи, в сушильной камере равномерно распределяется циркуляция горячего воздуха, в бытовых приборах работает система охлаждения, в ванной поддерживается нормальный микроклимат. Чаще всех в быту и промышленности встречается осевой вентилятор.

Особенности строения и принцип работы

Чтобы разобраться в обозначениях на коробке, нужно рассмотреть строение прибора. Осевой (аксиальный) вентилятор состоит из следующих элементов:

  • крыльчатки (винта и лопастей);
  • оси, на которую крепится крыльчатка;
  • корпуса, чаще всего округлой формы;
  • электродвигателя, приводящего в движение ось с установленной на ней крыльчаткой.

Четких параметров для размера лопастей нет. Их длина может составлять несколько десятков сантиметров, если это напольный или настенный осевой вентилятор для бытового использования, и до нескольких метров у моделей промышленного предназначения. Чаще всего в быту и промышленности используют осевые вентиляторы низкого давления.

Принцип работы вентилирующего устройства прост:

  1. Прочно прикрепленный к оси двигатель передает на ось энергию вращения.
  2. Обороты оси с закрепленной на ней крыльчаткой соответствуют количеству оборотов, произведенных двигателем.
  3. Из-за того, что лопасти устройства закреплены под необходимым углом, во время работы устройства воздух перемещается вдоль оси.

Технические моменты

Для изготовления крыльчатки применяются легкие материалы. Она может быть:

  • пластиковой;
  • дюралевой;
  • алюминиевой;
  • для воздушного перегона агрессивных сред – из нержавеющей стали.

Использование облегченных материалов обусловлено тем, что для вращения лопастей не требуется мощный двигатель. Даже на промышленных воздухонагнетателях редко применяются двигатели с мощностью свыше 800 Вт.

Основные технические характеристики устройства зависят от:

  • направления вращения оси (влево или вправо);
  • количества лопаток-лопастей;
  • формы лопастных лопаток (изогнутые или плоские);
  • мощности установленного двигателя;
  • размера крыльчатки в диаметре;
  • формы корпуса (чаще всего, корпус имеет форму цилиндра);
  • защитной методики для снижения травматизма: решетка или жалюзи.

Иногда путают центробежные и осевые вентиляторы, считая, что это одно и то же, но разница между этими усиливающими поток воздуха устройствами большая. Они отличаются по техническим характеристикам и по принципу работы.

Разновидности осевых (аксиальных) вентилирующих приборов

Различаются приспособления по разным параметрам:

  • по предназначению:
  1. Настенные. Установка их проводится внутри шахт вентиляции или на выходе за решеткой вентиляционного отверстия. Для увеличения охлаждения на выходе часто проводится установка диффузора, благодаря которому повышается аэродинамика осевых вентиляторов.
  2. Потолочные, когда вращение крыльчатки, установленной на длинной оси под потолком, обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении.
  3. Крышные. К этой разновидности относятся все аксиальные приборы, установленные на крыше, в том числе и осевые вентиляторы дымоудаления.
  4. Оконные обычно устанавливаются на форточку и работают по принципу мини-кондиционера, а предусмотренная в конструкции стеновая панель облегчает монтаж изделия на оконном проеме. Аэродинамика осевых вентиляторов позволяет без лишних энергозатрат с помощью оконных механизмов наполнить комнату свежим уличным воздухом.
  5. Напольные. К ним относится большинство бытовых приборов для охлаждения или нагрева (напольные обогреватели с компактным приборчиком для разгона теплого воздуха).
  6. Бытовые. К ним можно отнести охладители системного компьютерного блока, охлаждение автомобильного двигателя, подачу горячего воздуха в фене.
  7. Корпусные. Эти модели предназначены для охлаждения электроприборов или для усиления циркуляции воздуха в небольшом помещении, отличаются маленьким расходом энергии и низким уровнем шума.
  8. С решеткой. Использование вентилирующего прибора с решеткой очень удобно: наличие решетки позволяет производить монтаж в любом месте, где есть подключение к электросети, при работе издает слабый шум.
  9. С настенной панелью. Благодаря наличию панели, прибор для вентиляции удобен для стенового или оконного монтажа, их чаще всего используют для усиления воздушного потока.
  10. Вытяжные. Модели этого типа активно всасывают приточный воздух, но выдувают слабее. Частично решить эту проблему помогает установка диффузора.
  11. Нагнетающие. Этот тип характеризуется хорошим выдувом и слабым всасыванием приточных масс.
  • по особенностям строения корпуса:
  1. Корпусные. Эти модели предназначены для охлаждения электроприборов или для усиления циркуляции воздуха в небольшом помещении, отличаются маленьким расходом энергии и низким уровнем шума.
  2. С решеткой. Использование вентилирующего прибора с решеткой очень удобно: наличие решетки позволяет производить монтаж в любом месте, где есть подключение к электросети, при работе издает слабый шум.
  3. С настенной панелью. Благодаря наличию панели, прибор для вентиляции удобен для стенового или оконного монтажа, их чаще всего используют для усиления воздушного потока.
  • по методу движения сред:
  1. Если надо создать повышенную циркуляцию, то рекомендуется установка аксиальных вентиляторов обоих типов или возможна установка модели с реверсивным вентилированием.
  • по методу эксплуатации и характеру перемещаемых сред:
  1. Общего предназначения. Используются для перемещения методом подпора воздушных непыльных сред, имеющих температуру не выше 80⁰С. К ним относятся все приборы, используемые в быту.
  2. Коррозионноустойчивые. Изготавливаются из нержавеющей стали и других антикоррозийных составов.
  3. Термоустойчивые. Для их изготовления применяется нержавеющая сталь и ее аналоги, способны выдержать температуру до 200°C.
  4. Взрывозащищенные. Их монтаж производится в канальном трубопроводе. С помощью взрывозащищенных вентилирующих приборов производится транспортировка взрывоопасных сред.
  5. Дымоудаляющие. Осевые вентиляторы дымоудаления дополнительно снабжены термостойкими и антикоррозийными свойствами.

Преимущества аксиальных моделей

К достоинствам, обеспечившим распространение аксиальных устройств вентиляции можно отнести следующие:

  1. Почти нет шума. Низкий уровень шума обеспечивается строением лопастей, которые во время вращения почти без шума прогоняют приточный воздух.
  2. Удобный компактный корпус, иногда оснащенный панелью. Наличие панели облегчает монтаж на вентиляцию или оконные проемы.
  3. Простота использования. Даже если модель автоматическая, ее применение несложно. Установка автоматических программ не составит труда.
  4. Простота ремонта. Все запчасти для ремонта дешевые, и ремонт, благодаря простоте конструкции, несложен.
  5. Прочность и дешевизна. Благодаря простоте конструкции они редко ломаются, запчасти стоят дешево, ремонт прост.
  6. Небольшой расход энергии. Малый расход электричества обусловлен строением лопастных лопаточек.
  7. Возможность автоматически или вручную влиять на скорость и направление вращения винта. Параметры вращения задаются оборотами двигателя.
  8. КПД не изменяется при монтаже в любом положении.
  9. Защитные параметры, предохраняющие от травматизма. Некоторые устройства снабжены защитными решетками или жалюзи. Благодаря защитным установкам, предотвращается детский травматизм.

Защитные жалюзи, помимо этого, препятствуют проникновению пыли к механизму и способствуют снижению вероятности его повреждения. Жалюзи, в зависимости от модели, имеют разную степень открывания. У одних жалюзи полностью убираются во время работы, а у других изменяется положение створок.

Осевые вентиляторные модели способны приводить в движение большие воздушные массы при экономном расходе энергии. Этот параметр в сочетании с низким уровнем шума делает возможным его установку в жилых и производственных помещениях.

Некоторые примеры применения

Без вентилирования не обойтись нигде. Вот несколько примеров, когда без вентиляции невозможна работа других приборов:

  • на судах (морских и пресноводных);
  • в квартире (особенно в кухне и ванной);
  • в сушильных камерах различного типа.

Судовые вентилирующие приборы

На катерах и кораблях устанавливают судовые вентиляторы трех типов:

  1. Вдувные. Эти судовые воздуходувы используются при необходимости нагнетания воздуха в помещении, часто оснащаются диффузором. Без судовых вдувных приборов невозможна полноценная работа котельной, подача к котлу приточного кислорода и охлаждение перегревшихся деталей.
  2. Вытяжные. Такие аксиальные судовые приборы способны принудительно, методом подпора, убрать воздух из приборов. С помощью вытяжных судовых аксиальных моделей возможна быстрая очистка помещений от дыма и вредных выбросов.
  3. Нагнетающие (ветрогоны). Судовые ветрогоны предназначаются для принудительной циркуляции воздушных масс без их вытяжки и замены.

Квартирная вентиляция

В квартире особенно важна полноценная вентиляция в кухне, ванной и уборной.

  1. На кухне вытяжной вентилятор всегда устанавливается на вытяжку, дополнительно желателен монтаж на выходе канальной вентиляции, оба вентилятора для подпора воздуха работают почти без шума.
  2. В уборной вытяжное устройство монтируется на выход канальной вентиляции и способствует удалению запахов.
  3. Для ванной подбор системы вентилирования сложнее из-за высокой влажности. Там недостаточно просто установить вытяжку на канальную вентиляцию, нужна дополнительная установка конденсаторов.

Вентилирование камер для сушки

Специальные сушильные камеры используются в быту и производстве. При помощи сушильных камер можно:

  • высушить одежду;
  • заготовить сухофрукты;
  • обеспечить снижение влажности древесины.

Сушильные камеры способны быстро провести высушивание, но для эффективности работы необходимы:

  • наличие конденсаторов;
  • вентилятор, равномерно распределяющий по сушильной камере методом подпора прошедший через нагрев приточный воздух.

С полноценной вентиляцией и равномерным распределением приточного прогретого воздуха сушильная камера будет работать эффективно при минимальном расходе энергии.

Короткий обзор различных вариантов осевых вентиляторов позволяет определить, какой прибор по размеру, расходу питания и техническим характеристикам лучше подобрать в зависимости от планируемого способа применения.

Оцените статью
Topsamoe.ru
Добавить комментарий