Ventilador centrífugo: especificações e princípio de funcionamento do dispositivo

Com o desenvolvimento do setor industrial, um grande número de processos tecnológicos exigiu o fornecimento forçado de ar. A esfera doméstica não ficou de lado. Alguns tipos de comunicação requerem um fornecimento regular de ar fresco.

Uma solução elegante para esse problema foi um ventilador centrífugo, capaz de bombear autonomamente a quantidade necessária de massa de ar. Mas como funciona e como funciona? Analisaremos essas questões em detalhes em nosso artigo.

Considere os recursos de design do dispositivo, suas capacidades, escopo, os melhores fabricantes, cujos produtos são apresentados no mercado. Também fornecemos recomendações sobre a escolha do modelo de ventilador correto.

A essência do ventilador e do vácuo

O ventilador é uma estrutura mecânica capaz de processar o fluxo da mistura gás-ar, aumentando sua energia específica para o movimento subsequente.

Essa arquitetura da unidade fornece a capacidade de criar o efeito de injeção ou rarefação do gás de trabalho no espaço através de um aumento ou diminuição da pressão, respectivamente (mecanismo de conversão de energia).

Por pressão de gás, entendemos o processo interminável de movimento aleatório de moléculas de gás que, quando atingem as paredes de um espaço confinado, criam pressão sobre elas.

Portanto, quanto maior a velocidade dessas moléculas, mais choques e maior a pressão. A pressão do gás é uma das principais características do gás.

Por outro lado, qualquer gás tem mais dois parâmetros: volume e temperatura. Volume - a quantidade de espaço que o gás preencheu. A temperatura do gás é uma característica termodinâmica que relaciona a velocidade das moléculas e a pressão que elas geram.

Nesses “três pilares” está a teoria molecular-cinética, que é a base para a descrição de todos os processos associados ao processamento de gases e misturas de gases.

O processo de injeção é uma concentração forçada de moléculas em um espaço confinado que excede uma determinada norma. Por exemplo, a pressão de ar geralmente aceita na superfície da Terra é de aproximadamente 100 kPa (10⁵ quilo Pascal) ou 760 mmHg. Art. (milímetros de mercúrio).

Com o aumento da altura acima da superfície da Terra, a pressão se torna menor, o ar se torna rarefeito.

Pressão atmosférica - o peso da coluna de ar em relação à área da superfície sobre a qual está localizada. Não massa, ou seja, peso P = mg. É medido por um barômetro, outros tipos de pressão são determinados por um manômetro

A rarefação é o processo reverso da injeção, durante o qual as moléculas deixam o sistema fechado. O volume permanece o mesmo, mas o número de moléculas diminui várias vezes; portanto, a pressão diminui.

O efeito da descarga é necessário para o movimento forçado do ar. Uma variante do movimento do ar através do efeito de rarefação é possível: para restaurar o equilíbrio de pressão em todo o sistema, as moléculas se deslocam de uma região mais concentrada de moléculas para uma menos concentrada.

Dessa maneira, as moléculas de gás se movem.

Para determinar a taxa de fluxo de ar dentro ou fora do edifício, uma ferramenta especial é frequentemente usada - um anemômetro. Um dispositivo indispensável para o projeto de sistemas de ventilação

Existem vários layouts de sistemas de ventilação, mas eles podem ser divididos condicionalmente em várias classes, de acordo com certos parâmetros:

1. Com hora marcada. Existem fãs de uso geral e especial. Os ventiladores são usados ​​para o movimento normal de gás. Ventiladores especiais são usados ​​para transporte pneumático, transporte de misturas de gases agressivas e explosivas.
2. Pela velocidade. Existem pequenas, médias e altas velocidades específicas da roda com lâminas.
3. Por faixa de pressão. Sistemas conhecidos para gerar pressão baixa (até 1 kPa), média (1-3 kPa), alta (acima de 3 kPa).

Alguns processos industriais e domésticos que utilizam sopradores ocorrem em condições ambientais extremas, portanto os requisitos relevantes são apresentados para o equipamento.

Assim, podemos falar sobre dispositivos e unidades à prova de poeira, umidade e calor, resistentes à corrosão e à prova de faísca e dispositivos para remover fumaça e ventiladores convencionais.

Informações sobre os tipos de fãs são discutidas em detalhes em outra nosso artigo.

Projeto do ventilador centrífugo

O sistema de projeto centrífugo é um mecanismo de pressão com uma arquitetura radial, capaz de gerar pressão de qualquer faixa.

Destina-se ao transporte de gases mono- e poliatômicos, incluindo compostos quimicamente “agressivos”.

O design é “revestido” com uma caixa de metal / plástico, chamada de caixa de proteção. O invólucro protege a câmara interna contra poeira, umidade e outras substâncias que podem afetar adversamente a operação da unidade.

Um produto de ventilação de alta qualidade sempre possui uma certa classe de proteção. O grau de proteção da concha (Proteção de ingresso) é um padrão internacional único para a qualidade do produto, que determina o nível de proteção do equipamento contra influências ambientais.

Um ventilador do tipo radial desenvolve pressão significativamente maior que a versão axial. Isso ocorre devido à mensagem da parte da energia que entrou no tambor de ar gerado durante a transição da entrada para a saída do sistema

O mecanismo é acionado por um motor elétrico ou motor de combustão interna (típico para ventiladores industriais). O método mais comum é um motor elétrico que gira um eixo com um impulsor.

Existem várias opções para transmitir movimento rotacional de um motor para um impulsor:

• acoplamento elástico;
• Acionamento por correia trapezoidal
• transmissão contínua (embreagem deslizante hidráulica ou indutiva).

Dada a existência de um grande número de empresas de manufatura que criam sistemas exclusivos com uma ampla variedade de parâmetros dinâmicos, uma gama bastante extensa de ventiladores está à disposição dos consumidores.

A caixa possui dois canais principais: entrada e saída. A mistura de gás entra no primeiro canal se move para a câmara, é processada lá e depois entra em outro

Como resultado do trabalho árduo dos desenvolvedores, temos uma ampla gama de aplicativos para essas máquinas, incluindo:

• sistemas de ventilação e aquecimento em edifícios particulares e arranha-céus;
• Fornecimento e purificação de ar para edifícios não residenciais;
• sistemas de filtragem na agricultura;
• desempenho de processos tecnológicos na indústria leve e pesada de várias direções.

Também existem opções para o uso de sopradores em sistemas de extinção de incêndio e trocas de ar ultrarrápidas em espaços confinados.

Esses ventiladores trabalham com misturas de gases de alta temperatura, o que obriga os fabricantes a incluir informações na conformidade de seus equipamentos com os padrões internacionais na documentação técnica.

O design comprovado e simples do mecanismo centrífugo tem várias vantagens distintas:

• alta confiabilidade e desempenho incomparável;
• facilidade e acessibilidade na manutenção de equipamentos;
• segurança de integração e operação de unidades;
• custos mínimos de energia e reparo em caso de falha.

Além disso, os sopradores têm um limiar de ruído bastante baixo, o que permite que sejam usados ​​em condições domésticas. Os ventiladores centrífugos também têm uma vida útil excepcionalmente longa devido à falta de contato direto das peças de trabalho do mecanismo na câmara de trabalho.

Características do ciclo operacional do dispositivo

Considere o princípio geral de operação de um ventilador centrífugo de desenho radial. Observe que os especialistas distinguem entre dois projetos de ventiladores principais: com posicionamento axial e radial da entrada, onde o fluxo de ar é aspirado.

Isso afeta principalmente a opção de montar o ventilador no sistema e praticamente não afeta o desempenho geral.

O ventilador do tipo radial pode trabalhar tanto com o ar comum, que é retirado do espaço, como com o ar que passa pelo duto de ar (o efeito do equilíbrio de áreas com diferentes pressões)

Uma entrada axial é característica dos sopradores de uso geral. O arranjo radial da entrada de fluxo é característico dos sopradores convencionais.

No primeiro estágio do ciclo de trabalho do ventilador, o fluxo de ar se move para a superfície do impulsor de rotação rápida. As pás do impulsor dividem o ar em pequenos volumes que se movem dentro da câmara de trabalho.

Aqui, a massa de ar se acumula, ou seja, a massa de ar é diretamente comprimida em um pequeno volume.

O design do próprio corpo da unidade possui características próprias.

As duas formas corporais mais comuns são conhecidas:

• arredondado
• em forma de espiral.

A forma redonda do gabinete é típica para os fãs que movimentam uma quantidade enorme de ar em pouco tempo. Uma forma espiral é inerente aos ventiladores, que adicionalmente comprimem o volume do ar e geram pressão média e alta.

No segundo estágio, o ar é forçado a entrar na câmara de trabalho. Como você sabe, com um volume constante com um aumento na massa total de moléculas de gás, o número de colisões de moléculas aumenta e, portanto, sua velocidade aumenta. Consequentemente, a pressão do gás também aumenta.

De grande importância é a forma e o número de lâminas. Sem exceção, todas as opções de impulsor são testadas em túneis de vento para determinar as condições operacionais ideais

Na fase final, o gás comprimido é removido da câmara de trabalho para a saída. Além disso, o ar passa para o duto central e se move na direção indicada.

O processo de rarefação é exatamente o oposto. O ar é retirado de uma tubulação de ar ou espaço confinado onde é necessário criar uma área rarefeita e descarregado no ambiente ou em outro espaço limitado.

Especificação do ventilador centrífugo

Os sistemas de compressores são caracterizados por várias diferenças estruturais e dinâmicas que devem ser levadas em consideração ao serem selecionadas e implementadas no sistema de ventilação.

A especificação inclui:

• diretamente ao projeto do soprador;
• tipo de motor;
• unidade de controle;
• colocação do impulsor e transmissão do movimento rotacional do motor;
• o ângulo da localização do tubo de entrada e saída;
• o material a partir do qual os detalhes do produto são feitos, suas dimensões e peso.

Os especialistas também prestam atenção à conformidade dos produtos com os padrões internacionais: padrões ISO / IEC e GOST, marcação IP, diretrizes ATEX, etc.

As características dinâmicas incluem os parâmetros técnicos do desempenho do soprador: pressão gerada e coeficiente de pressão diferencial, velocidade e temperatura máxima do fluxo, velocidade do eixo e nível de pressão sonora, eficiência e potência do motor

Pressão de injeção - o valor máximo que o ventilador é capaz de criar durante a operação no modo nominal.

P_v = P_sv + P_dv,

Onde: P_v - pressão totalP_sv - pressão estática P_dv - pressão dinâmica.

Coeficiente diferencial - diferença entre a pressão de entrada e a pressão gerada (bar).

Fluxo volumétrico de ar - a quantidade de mistura de gases que se move por unidade de tempo (produtividade). Normalmente calculado em m³/ h para produtores nacionais, litro / min - para estrangeiros.

Velocidade de rotação - o número de rotações completas do impulsor por unidade de tempo. Calculado em pcs / s ou Hz. Deve-se lembrar que o nível de carga do ventilador não deve exceder 75% do máximo.

Trabalhando por muito tempo no modo de sobrecarga com alta velocidade, o ventilador superaquece e pode falhar rapidamente. Mas esse processo pode ser controlado controlando-o a seu critério. Por que usar controlador de velocidade um fã.

Pressão sonora é o nível de ruído das peças rotativas e da fricção do ar em metal. Medido a uma distância de 3 metros da fonte quando está operando com carga máxima. O ruído deve ser considerado ao escolher um ventilador em constante funcionamento.

A maioria dos equipamentos é equipada com absorvedores de ruído e sons de fundo. Normas para ruído: não mais que 50 dBA para instalações domésticas e não mais que 75 dBA para instalações industriais

Um dos dispositivos com baixo nível de ruído é ventilador sem pás.

A eficiência do ventilador é um produto dos três fatores a seguir:

• perda de fluxo de ar;
• vazamento através de lacunas na estrutura;
• eficiência mecânica do produto.

Para ventiladores centrífugos, a eficiência geral está na faixa de 0,7 a 0,85, em axial (canalizado) - não mais que 0,95. Ao escolher um ventilador radial, é necessário levar em consideração o fator de segurança do motor elétrico 1.2. Ou seja, pegue a potência do motor elétrico 20% mais do que o necessário.

A potência do motor do ventilador é determinada pela fórmula:

N = (Q * P) / (102 * 3600 * Eficiência),

Onde: Q - desempenho (fluxo volumétrico de ar), P - pressão gerada.

Seleção de ventiladores de acordo com os requisitos

O processo de seleção de equipamentos de ventilação para uma instalação industrial (oficina, hangar) é um processo bastante interessante e intricado que um especialista deve realizar. Características de ventilação de instalações industriais em detalhe revisado aqui.

Para apartamentos comuns e casas particulares, já existem soluções prontas. No caso geral (para um apartamento de 2 a 3 quartos), temos a seguinte arquitetura do sistema de ventilação:

• os ventiladores são montados nas salas de estar, cujo número depende do tamanho das instalações e do número de residentes;
• difusores de escape estão integrados na cozinha e no banheiro e são colocados dutos de ar ao sistema de suprimento e exaustão.

O ventilador centrífugo inclui uma unidade de controle, um sistema de filtro para purificação do ar, um motor elétrico e o próprio ventilador radial.

Para o sistema de ventilação acima mencionado, os ventiladores de parede da série VF fabricados pela Vents com capacidade de até 120 m são adequados³/ hora

O mercado atual de equipamentos de ventilação é representado por uma ampla gama de empresas estrangeiras: Systemair, Soler & Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL , MITA.

Os produtos dessas empresas serão uma excelente solução para tarefas de ventilação de qualquer escala.

As marcas nacionais Vents, Elkom, Domovent e Vesa não são inferiores a elas na qualidade da produção e confiabilidade dos equipamentos. Se houver dúvidas sobre a precisão dos cálculos feitos ou com a escolha de um modelo específico, recomendamos que você entre em contato com o serviço de suporte de qualquer uma das empresas.

Se você é proprietário de um prédio particular de 1-2 andares, prédio industrial ou comercial de tamanho semelhante (restaurante, armazém, sala de jantar, café, escritório), ao escolher o equipamento, deve levar em conta o volume de instalações, a taxa de troca de ar, o comprimento e a seção transversal dos oleodutos principais.

Os sopradores de várias zonas ou ventiladores de teto da série KROM da empresa Veza, os ventiladores da série VN da empresa Vents e outros podem lidar facilmente com as tarefas de ventilação e remoção de fumaça

Certifique-se de prestar atenção à funcionalidade adicional dos ventiladores centrífugos e à capacidade de integrar-se a uma variedade de sistemas de ar condicionado.

Portanto, os sopradores radiais podem ser equipados com componentes auxiliares:

• temporizadores e interruptores de intervalo ajustáveis, fotossensores e detectores de umidade;
• controladores de velocidade e indicadores de status;
• sensores de sobrecarga do motor e falta de energia elétrica para a rede;
• absorvedores de mola ou isoladores de vibração de borracha.

Se o ventilador estiver localizado dentro de um apartamento ou casa, ele pode ser fechado com um painel decorativo removível de alumínio ou plástico, levando em consideração o interior da sala.

Para muitos usuários, um critério significativo ao escolher um ventilador é o nível de ruído. Você está escolhendo um ventilador silencioso no banheiro? Recomendamos que você leia a classificação fãs silenciosos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

No vídeo a seguir, os especialistas da Elcom falam sobre ventiladores centrífugos:

Abaixo está um ótimo exemplo de instalação de um ventilador doméstico em um banheiro:

Outra opção para instalar um ventilador doméstico de baixa potência em um apartamento:

O ventilador centrífugo clássico é o resultado de muitos anos de experiência no projeto e fabricação de equipamentos de ventilação. Esta não é apenas uma excelente solução para a indústria, mas também uma ferramenta ideal de transporte aéreo para residências e escritórios.

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