Cánh quạt cong về phía trước có động cơ
Khi chúng ta đã xác định lưu lượng thể tích mà chúng ta yêu cầu, cho dù là để cung cấp không khí trong lành hay làm mát quy trình, chúng ta cần kết hợp điều này với sức cản dòng chảy mà quạt sẽ gặp phải trong ứng dụng. Lưu lượng thể tích (tính bằng m3/giờ) và áp suất (tính bằng Pascal - Pa) được kết hợp để trở thành điểm làm việc mà quạt phải hoạt động. Điều quan trọng là chúng ta phải chọn quạt có đặc tính hiệu suất đáp ứng điểm làm việc yêu cầu tại 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 trong khi vẫn cung cấp hiệu suất yêu cầu.
Quạt ly tâm cong về phía trước hoạt động như thế nào?
Tên gọi '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 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 hướng tiếp tuyến từ chu vi của quạt.
Quạt ly tâm cong về phía trước được đặc trưng bởi hình trụ và nhiều cánh quạt nhỏ trên chu vi của cánh quạt. Trong ví dụ minh họa bên dưới, quạt quay theo chiều kim đồng hồ.
Không giống như cánh quạt cong ngược, cánh quạt cong về phía trước cần một vỏ chuyển đổi luồng không khí có vận tốc cao rời khỏi đầu 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 cuộn; tuy nhiên, nó cũng có thể được gọi là vỏ volute hoặc vỏ sirocco. Bằng cách lắp cánh quạt cong về phía trước vào vỏ cuộn, chúng ta thường gọi nó là quạt thổi cong về phía trước.
Có hai loại máy thổi sử dụng cánh quạt có động cơ cong về phía trước như hình minh họa bên dưới…
Quạt gió đầu vào đơn bên trái, hút không khí từ một bên của vỏ qua đầu vào tròn và dẫn đến đầu ra hình vuông (xem ở đây với mặt bích lắp). Quạt gió đầu vào đôi có vỏ cuộn rộng hơn hút không khí từ cả hai bên của cuộn dẫn đến đầu ra hình vuông rộng hơn.
Tương tự như quạt ly tâm cong ngược, mặt hút của cánh quạt hút không khí từ tâm quạt, dẫn đến luồng không khí giữa cửa vào và cửa ra thay đổi hướng 90o.
Đặc điểm của quạt
Khu vực hoạt động tối ưu cho quạt ly tâm cong về phía trước là khi quạt hoạt động ở áp suất cao hơn. Quạt ly tâm cong về phía trước hoạt động tốt nhất khi cần áp suất cao so với lưu lượng thể tích thấp hơn. Biểu đồ bên dưới minh họa khu vực hoạt động tối ưu…
Lưu lượng thể tích được vẽ theo trục X và áp suất hệ thống được vẽ theo 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 thể tích lớn nhất. Khi có lực cản dòng chảy tác dụng vào phía hút hoặc xả của quạt, lưu lượng thể tích sẽ giảm.
Cần thận trọng khi lựa chọn quạt cong về phía trước để vận hành ở áp suất thấp và lưu lượng lớn nhất. Tại thời điểm này, cánh quạt đang hoạt động trong trạng thái dừng khí động học theo cùng cách như quạt hướng trục hoạt động ở điểm yên ngựa của đường cong. Tại thời điểm này, tiếng ồn và mức tiêu thụ điện sẽ đạt đỉnh do nhiễu loạn.
Hiệu suất đỉnh là tại một điểm gọi là đầu gối của đường cong đặc tính. Tại điểm này, tỷ lệ công suất đầu ra của quạt (Lưu lượng thể tích (m3/s) x Độ phát triển áp suất tĩnh (Pa) và công suất điện đầu vào (W) đạt mức lớn nhất và áp suất âm thanh do quạt tạo ra sẽ ở mức yên tĩnh nhất. Trên và dưới phạm vi hoạt động tối ưu, lưu lượng qua quạt trở nên ồn hơn và hiệu suất của hệ thống quạt giảm.
Lợi ích của việc sử dụng một cánh quạt cong về phía trước có động cơ một cửa vào là nó có đặc tính quạt dốc. Điều này đặc biệt hữu ích trong các hệ thống yêu cầu mức lọc ổn định. 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 nghẽn bởi bụi bẩn và mảnh vụn, điều này có tác dụng là cần nhiều áp suất hơn để cung cấp cùng một thể tích không khí. Sử dụng cánh quạt có đường cong đặc tính dốc trong trường hợp này có nghĩa là khi bộ lọc ngày càng bị tắc nghẽn, lưu lượng thể tích vẫn không đổi trong khi áp suất qua bộ lọc tăng lên.
Lợi ích của việc sử dụng cánh quạt cong về phía trước có hai cửa vào là từ một máy thổi có kích thước tương đối nhỏ, nó có thể cung cấp lưu lượng lớn. Sự đánh đổi khi sử dụng máy thổi có hai cửa vào là nó có sự 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 đó, cánh quạt cong về phía trước có động cơ tạo ra luồng không khí có vận tốc cao ở đầu cánh quạt cần được dẫn 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 quanh cánh quạt. Hình dạng được tạo ra bởi tỷ lệ khoảng cách từ tâm cánh quạt đến cửa ra của quạt. Cũng giống như quạt cong về phía sau, chúng tôi cũng khuyến nghị nên có một phần chồng chéo nhỏ giữa vòng đầu vào và miệng cánh quạt. Cả hai cân nhắc về lắp đặt đều được thể hiện trong sơ đồ bên dưới…
Đường kính vòng đầu vào chỉ nên có một khe hở nhỏ giữa cánh quạt và vòng để tránh tình trạng không khí tuần hoàn trở lại.
Cân nhắc lắp đặt - Khoảng cách
Điều quan trọng là phải đảm bảo đủ khoảng trống ở phía hút và bên hông quạt…
Khoảng hở không đủ ở phía hút của quạt sẽ làm tăng vận tốc gió 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, gây ra nhiều tiếng ồn hơn và làm giảm hiệu suất của quạt.
Khuyến nghị chung về điều kiện đầu vào và đầu ra là:
Phía đầu vào
- Không có vật cản hoặc thay đổi hướng dòng chảy trong phạm vi 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 nằm trong vùng áp suất hệ thống cao hơn so với lưu lượng thể tích thấp hơn trên đặc tính quạt, nên cân nhắc quạt ly tâm cong về phía trước có một cửa vào. Nếu yêu cầu cho ứng dụng là lưu lượng thể tích lớn trong một không gian hạn chế, nên cân nhắc quạt ly tâm cong về phía trước có hai cửa vào.
Quạt nên được lựa chọn trong phạm vi tối ưu của nó, tức là tại điểm được gọi là điểm đầu gối của đường cong đặc tính của nó. Điểm hiệu suất cực đại nằm gần giới hạn áp suất cao hơn trên đường cong đặc tính của quạt, tại đó quạt cũng đang hoạt động ở mức yên tĩnh nhất. Nên tránh hoạt động ngoài phạm vi tối ưu (ở các điểm cực đại của lưu lượng thể tích lớn) vì sự nhiễu loạn và hiệu quả khí động học của cánh quạt tại các điểm này sẽ tạo ra tiếng ồn và cánh quạt cũng sẽ hoạt động trong tình trạng đình trệ khí động học. Ở áp suất thấp và lưu lượng thể tích lớn, cần cân nhắc đến nhiệt độ hoạt động của động cơ khi chịu tải vì có khả năng xảy ra tình trạng quá nhiệt của động cơ.
Không khí ở phía đầu vào của cánh quạt phải được giữ càng mịn và dạng tầng càng tốt. Để tối đa hóa hiệu suất, ít nhất phải để khoảng hở bằng 1/3 đường kính cánh quạt ở đầu vào của quạt. Sử dụng vòng đầu vào (vòi phun đầu vào) chồng lên đầu vào của cánh quạt sẽ giúp loại bỏ nhiễu loạn dòng chảy trước khi không khí được hút qua quạt, giảm tiếng ồn do nhiễu loạn, giữ mức tiêu thụ điện năng ở điểm làm việc ở mức tối thiểu và tối đa hóa hiệu suất.
Đặc tính vận hành dốc, khả năng chịu áp suất cao hơn của quạt hút gió một cửa và khả năng lưu lượng lớn của quạt hút gió hai cửa có nghĩa là quạt cong về phía trước là một lựa chọn hữu ích để cân nhắc trong nhiều loại lắp đặt.
Thời gian đăng: 16-08-2023