Cánh quạt cơ giới cong về phía trước
Khi chúng tôi đã xác định tốc độ dòng thể tích mà chúng tôi yêu cầu, cho dù đó là để cung cấp không khí trong lành hay làm mát quy trình, chúng tôi cần kết hợp điều này với khả năng cản dòng chảy mà quạt sẽ gặp phải trong ứng dụng. Tốc độ dòng thể tích, (tính bằng m3/giờ) và áp suất (tính bằng Pascals - Pa), được kết hợp để trở thành điểm làm việc mà quạt phải hoạt động. Điều quan trọng là chúng ta phải chọn một chiếc quạt có đặc tính hoạt động đáp ứng điểm làm việc yêu cầu ở hoặc gần điểm hiệu suất cao nhất. Sử dụng quạt ở hiệu suất cao nhất sẽ giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng và tiếng ồn phát ra từ quạt đồng thời mang lại hiệu suất cần thiết.
Quạt ly tâm cong về phía trước hoạt động như thế nào?
Cái tên 'Quạt ly tâm' bắt nguồn từ hướng dòng chảy và cách không khí đi vào cánh quạt theo hướng trục và sau đó được đẩy ra ngoài từ chu vi bên ngoài của quạt. Sự khác biệt về hướng dòng chảy giữa quạt ly tâm cong về phía trước và phía sau là hướng không khí thoát ra khỏi chu vi cánh quạt. Với cánh quạt cong về phía sau, không khí thoát ra theo hướng xuyên tâm trong khi với cánh quạt cong về phía trước, không khí thoát ra theo phương tiếp tuyến với chu vi của quạt.
Quạt ly tâm cong về phía trước có đặc điểm là hình trụ và có nhiều cánh quạt nhỏ trên chu vi của cánh quạt. Trong ví dụ dưới đây, quạt quay theo chiều kim đồng hồ.
Không giống như bánh công tác cong về phía sau, bánh công tác cong về phía trước yêu cầu vỏ chuyển đổi không khí tốc độ cao để lại các đầu của lưỡi cánh quạt thành lực tĩnh có vận tốc thấp hơn. Hình dạng của vỏ cũng hướng luồng không khí đến cửa thoát. Loại vỏ quạt này thường được gọi là dạng cuộn; tuy nhiên, nó cũng có thể được gọi là vỏ xoắn ốc hoặc vỏ sirocco. Bằng cách lắp đặt cánh quạt cong về phía trước trong vỏ dạng cuộn, chúng ta thường gọi nó là máy thổi cong về phía trước.
Có hai loại máy thổi sử dụng cánh quạt có động cơ cong về phía trước như hình dưới đây…
Quạt hút gió đơn ở bên trái, hút không khí từ một phía của vỏ qua cửa hút tròn và dẫn nó đến cửa xả hình vuông, (xem ở đây có mặt bích lắp). Máy thổi khí vào đôi có vỏ cuộn rộng hơn hút không khí từ cả hai phía của cuộn và đưa nó đến ổ cắm hình vuông rộng hơn.
Giống như quạt ly tâm cong về phía sau, mặt hút của cánh quạt hút không khí từ tâm quạt dẫn đến sự thay đổi hướng của luồng khí giữa cửa vào và cửa xả 90o.
Đặc điểm quạt
Vùng vận hành tối ưu cho quạt ly tâm cong về phía trước là khi nó hoạt động ở áp suất cao hơn. Quạt ly tâm cong về phía trước hoạt động tốt nhất khi cần áp suất cao đối với lưu lượng thấp hơn. Biểu đồ dưới đây minh họa khu vực làm việc tối ưu…
Lưu lượng thể tích được vẽ dọc theo trục X và áp suất hệ thống được vẽ trên trục Y. Khi không có áp suất trong hệ thống (quạt thổi tự do), quạt ly tâm cong về phía trước sẽ tạo ra lưu lượng lớn nhất. Khi lực cản dòng chảy được tác dụng lên phía hút hoặc xả của quạt, tốc độ dòng thể tích sẽ giảm.
Cần thận trọng khi lựa chọn máy thổi cong về phía trước để hoạt động ở áp suất thấp và lưu lượng cao nhất. Tại thời điểm này, cánh quạt đang hoạt động trong trạng thái ngừng khí động học theo cách tương tự như một quạt hướng trục hoạt động ở điểm yên của đường cong của nó. Lúc này tiếng ồn và điện năng tiêu thụ sẽ đạt mức cao nhất do nhiễu loạn.
Hiệu suất cao nhất đạt được tại điểm được gọi là điểm uốn của đường cong đặc tính. Tại thời điểm này, tỷ lệ giữa công suất đầu ra của quạt (Lưu lượng thể tích (m3/s) x Phát triển áp suất tĩnh (Pa) và công suất điện đầu vào (W) ở mức lớn nhất và áp suất âm thanh do quạt tạo ra sẽ là ở mức yên tĩnh nhất. Trên và dưới phạm vi hoạt động tối ưu, dòng chảy qua quạt trở nên ồn hơn và hiệu suất của hệ thống quạt giảm.
Lợi ích của việc sử dụng một cánh quạt có động cơ cong về phía trước là nó có đặc tính quạt dốc. Điều này đặc biệt hữu ích trong các hệ thống yêu cầu mức lọc nhất quán. Khi không khí đi qua bộ lọc hạt, bộ lọc sẽ giữ lại bụi và phấn hoa trong không khí, cấp độ lọc càng mịn thì các hạt bị bộ lọc giữ lại càng nhỏ. Theo thời gian, bộ lọc sẽ ngày càng bị tắc do bụi bẩn và mảnh vụn, dẫn đến cần nhiều áp suất hơn để cung cấp cùng một lượng không khí. Sử dụng bánh công tác có đường cong đặc tính dốc trong trường hợp này có nghĩa là khi bộ lọc ngày càng bị tắc, lưu lượng thể tích không đổi trong khi áp suất trên bộ lọc ngày càng tăng.
Lợi ích của việc sử dụng cánh quạt cong về phía trước có hai đầu vào là từ một máy thổi có kích thước tương đối nhỏ, nó có thể cung cấp lưu lượng lớn. Nhược điểm của việc sử dụng máy thổi khí đầu vào kép là nó có mức phát triển áp suất thấp hơn, nghĩa là nó chỉ có thể hoạt động với các hệ thống áp suất thấp hơn.
Tùy chọn lắp đặt
Như đã đề cập trước đây, cánh quạt có động cơ cong về phía trước tạo ra không khí tốc độ cao ở đầu cánh quạt cần được định hướng và làm chậm lại để chuyển đổi áp suất động thành áp suất tĩnh. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc này, chúng tôi xây dựng một cuộn xung quanh bánh công tác. Hình dạng được tạo ra bởi tỷ lệ khoảng cách từ tâm cánh quạt đến đầu ra của quạt. Đối với quạt cong về phía sau, cũng nên có một khoảng chồng lên nhau nhỏ giữa vòng đầu vào và miệng cánh quạt. Cả hai điều cần cân nhắc khi lắp đặt đều được thể hiện trong sơ đồ bên dưới…
Đường kính vòng đầu vào chỉ được phép có một khe hở nhỏ giữa bánh công tác và vòng để tránh sự tuần hoàn của không khí.
Cân nhắc lắp đặt - Giải phóng mặt bằng
Điều quan trọng là phải đảm bảo có đủ khoảng trống ở đầu hút và mặt bên của quạt…
Khoảng trống không đủ ở phía hút của quạt sẽ làm tăng vận tốc đầu vào dẫn đến nhiễu loạn. Sự nhiễu loạn này sẽ tăng lên khi không khí đi qua cánh quạt khiến việc truyền năng lượng từ cánh quạt sang không khí kém hiệu quả hơn, tạo ra nhiều tiếng ồn hơn và giảm hiệu suất của quạt.
Khuyến nghị chung cho điều kiện đầu vào và khí thải là:
Phía đầu vào
- Không có vật cản hoặc thay đổi hướng dòng chảy trong khoảng cách 1/3 đường kính quạt tính từ đầu vào của quạt
Tóm tắt – Tại sao nên chọn quạt ly tâm cong về phía trước?
Khi điểm làm việc yêu cầu rơi vào khu vực có áp suất hệ thống cao hơn so với lưu lượng thể tích thấp hơn trên đặc tính quạt, nên xem xét một quạt ly tâm cong về phía trước một đầu vào. Nếu yêu cầu của ứng dụng là dòng chảy có lưu lượng lớn trong không gian hạn chế thì nên xem xét sử dụng quạt ly tâm cong về phía trước có cửa vào kép.
Quạt phải được chọn trong phạm vi tối ưu, được gọi là điểm uốn của đường cong đặc tính của nó. Điểm đạt hiệu suất cao nhất là khi nó càng tiến gần đến giới hạn áp suất cao hơn trên đường cong đặc tính của quạt, tại đó nó cũng đang hoạt động ở mức yên tĩnh nhất. Nên tránh vận hành ngoài phạm vi tối ưu (ở mức cực đại của lưu lượng lớn) vì sự nhiễu loạn và hiệu suất khí động học của cánh cánh quạt tại những điểm này sẽ tạo ra tiếng ồn và cánh quạt cũng sẽ hoạt động trong tình trạng ngừng hoạt động khí động học. Ở áp suất thấp và lưu lượng lớn nên cân nhắc nhiệt độ vận hành của động cơ khi có tải vì có khả năng xảy ra hiện tượng quá nhiệt cho động cơ.
Không khí ở phía đầu vào của bánh công tác phải được giữ càng mịn và càng mịn càng tốt. Để tối đa hóa hiệu quả, ít nhất phải cho phép có khoảng hở bằng 1/3 đường kính cánh quạt ở đầu vào của quạt. Việc sử dụng vòng đầu vào (Vòi hút) chồng lên đầu vào của cánh quạt sẽ giúp loại bỏ hiện tượng nhiễu loạn dòng chảy trước khi không khí được hút qua quạt, giảm tiếng ồn do nhiễu loạn gây ra, giữ mức tiêu thụ điện năng tại điểm làm việc ở mức tối thiểu và tối đa hóa hiệu quả.
Đặc tính vận hành dốc, khả năng áp suất cao hơn của máy thổi đầu vào đơn và khả năng lưu lượng cao của máy thổi đầu vào đôi có nghĩa là quạt cong về phía trước là một lựa chọn hữu ích để xem xét trên nhiều cách lắp đặt.
Thời gian đăng: 16-08-2023