Fremadbøjet motoriseret impeller
Når vi har defineret den volumenstrøm, vi har brug for, uanset om det er til at levere frisk luft eller proceskøling, skal vi kombinere dette med den modstand, som ventilatoren vil møde i applikationen. Volumenstrømningshastigheden (i m3/time) og trykket (i Pascal - Pa) kombineres for at blive det driftspunkt, som ventilatoren skal operere i forhold til. Det er vigtigt, at vi vælger en ventilator, hvis ydelseskarakteristik opfylder det krævede driftspunkt på eller nær punktet for maksimal effektivitet. Brug af ventilatoren med dens maksimale effektivitet minimerer strømforbruget og støjen fra ventilatoren, samtidig med at den leveres med den krævede ydelse.
Hvordan fungerer en fremadbuet centrifugalventilator?
Navnet 'centrifugalventilator' stammer fra strømningsretningen og hvordan luften kommer ind i impelleren i en aksial retning og derefter drives udad fra ventilatorens ydre omkreds. Forskellen i strømningsretning mellem en fremad- og bagudkrummet centrifugalventilator er den retning, hvori luften forlader impellerens omkreds. Med et bagudkrummet impeller forlader luften i en radial retning, hvorimod luften med et fremadkrummet impeller forlader tangentielt fra ventilatorens omkreds.
En fremadbøjet centrifugalventilator er kendetegnet ved sin cylindriske form og mange små skovle langs omkredsen af pumpehjulet. I eksemplet vist nedenfor roterer ventilatoren med uret.
I modsætning til det bagudkrummede ventilatorhjul kræver det fremadkrummede ventilatorhjul et hus, der omdanner højhastighedsluft, der forlader spidserne af ventilatorbladet, til en statisk kraft med lavere hastighed. Husets form dirigerer også luftstrømmen mod udløbet. Denne type ventilatorhus er almindeligvis kendt som et scroll-hus; det kan dog også betegnes som et volut- eller sirocco-hus. Ved at installere det fremadkrummede ventilatorhjul i et scroll-hus, omtaler vi det normalt som en fremadkrummet blæser.
Der findes to typer blæsere, der anvender et fremadbøjet motoriseret impeller, som vist nedenfor…
Den enkeltindtagsblæser til venstre trækker luft ind fra den ene side af huset gennem det runde indløb og leder den til det firkantede udløb (set her med en monteringsflange). Den dobbeltindtagsblæser har et bredere spiralhus, der trækker luft ind fra begge sider af spiralen og leverer den til det bredere firkantede udløb.
Ligesom med den bagudbøjede centrifugalventilator trækker sugesiden af løbehjulsbladet luft fra midten af ventilatoren, hvilket resulterer i en retningsændring af luftstrømmen mellem indløb og udløb på 90°.
Ventilatorkarakteristik
Det optimale arbejdsområde for en fremadbuet centrifugalventilator er, når den arbejder ved højere tryk. En fremadbuet centrifugalventilator fungerer bedst, når der kræves høje tryk mod lavere volumenstrømme. Grafen nedenfor illustrerer det optimale arbejdsområde…
Volumenstrømmen er afbildet langs X-aksen, og systemtrykket er afbildet på Y-aksen. Når der ikke er tryk i systemet (ventilatoren blæser frit), vil en fremadbøjet centrifugalventilator producere den største volumenstrøm. Når der påføres modstand mod strømmen på ventilatorens suge- eller udstødningsside, vil volumenstrømningshastigheden falde.
Der skal udvises forsigtighed ved valg af en fremadbøjet blæser til drift ved lavt tryk og højeste volumenstrøm. På dette tidspunkt fungerer impelleren i en aerodynamisk stall på samme måde som en aksialventilator, der fungerer i saddelpunktet på sin kurve. På dette tidspunkt vil støj og strømforbrug være på sit højeste på grund af turbulens.
Den maksimale virkningsgrad er ved et punkt kaldet knæet på den karakteristiske kurve. På dette punkt er forholdet mellem ventilatorens udgangseffekt (volumenstrøm (m3/s) x statisk trykudvikling (Pa) og den elektriske effekttilførsel (W) størst, og det lydtryk, der produceres af ventilatoren, vil være mindst støjende. Over og under det optimale driftsområde bliver strømningen over ventilatoren mere støjende, og ventilatorsystemets effektivitet falder.
Fordelen ved at bruge et enkelt indløb, fremadbøjet motoriseret impeller er, at det har en stejl ventilatorkarakteristik. Dette er især nyttigt i systemer, der kræver ensartede filtreringsniveauer. Når luft passerer gennem et partikelfilter, opfanger filteret luftbårent støv og pollen. Jo finere filtreringsgraden er, desto mindre partikler opfanges af filteret. Med tiden vil filteret blive mere og mere tilstoppet med snavs og affald, hvilket har den effekt, at der kræves mere tryk for at levere den samme luftmængde. Brug af et impeller med en stejl karakteristikkurve betyder i dette tilfælde, at når filteret bliver mere og mere tilstoppet, forbliver volumenstrømmen konstant, mens trykket over filteret stiger.
Fordelen ved at bruge et dobbeltindløbende, fremadkrummet impeller er, at det fra en relativt lille blæser kan levere en høj volumenstrøm. Kompromiset ved at bruge en dobbeltindløbsblæser er, at den har en lavere trykudvikling, hvilket betyder, at den kun kan fungere med systemer med lavere tryk.
Monteringsmuligheder
Som tidligere nævnt producerer det fremadbøjede motoriserede løbehjul højhastighedsluft ved spidserne af bladet, som skal styres og bremses for at omdanne dynamisk tryk til statisk tryk. For at muliggøre dette bygger vi en spiral omkring løbehjulet. Formen skabes af et forhold mellem afstandene fra løbehjulets centrum til ventilatorens udløb. Som med den bagudbøjede ventilator anbefales det også at have en lille overlapning mellem indløbsringen og løbehjulets munding. Begge monteringsovervejelser er vist i diagrammet nedenfor…
Indløbsringens diameter bør kun tillade et lille mellemrum mellem impeller og ring for at undgå recirkulation af luft.
Monteringshensyn - Afstande
Det er vigtigt at sikre tilstrækkelig plads på sugesiden og siden af ventilatoren…
Utilstrækkelig frihøjde på ventilatorens sugeside vil øge indløbshastigheden, hvilket vil føre til turbulens. Denne turbulens vil forøges, når luften passerer gennem impelleren, hvilket gør energioverførslen fra ventilatorbladet til luften mindre effektiv, forårsager mere støj og reducerer ventilatorens effektivitet.
Generelle anbefalinger for indsugnings- og udstødningsforhold er:
Indløbsside
- Ingen blokering eller ændring i strømningsretningen inden for 1/3 af ventilatorens diameter fra ventilatorens indløb
Resumé – Hvorfor vælge en fremadkrummet centrifugalventilator?
Når det krævede driftspunkt ligger i området med højere systemtryk versus lavere volumenstrøm på ventilatorkarakteristikken, bør en enkeltindsugnings-, fremadkrummet centrifugalventilator overvejes. Hvis kravet til applikationen er en høj volumenstrøm i et begrænset rum, bør en dobbeltindsugnings-, fremadkrummet centrifugalventilator overvejes.
Ventilatoren bør vælges inden for dens optimale område, som er ved det, der kaldes knæet på dens karakteristikkurve. Punktet med maksimal effektivitet er tættere på den højere trykgrænse på ventilatorens karakteristikkurve, hvor den også kører mest støjsvagt. Drift uden for det optimale område (i ekstreme punkter med høj volumenstrøm) bør undgås, da turbulensen og den aerodynamiske effektivitet af impellerbladet på disse punkter vil skabe støj, og impelleren vil også køre i en aerodynamisk stall. Ved lave tryk og høje volumenstrømme bør man tage hensyn til motorens driftstemperatur under belastning, da der er risiko for overophedning af motoren.
Luft på indløbssiden af pumpehjulet skal holdes så jævn og laminar som muligt. For at maksimere effektiviteten skal der være mindst 1/3 af pumpehjulets diameter på ventilatorens indløb. Brug af en indløbsring (indløbsdyse), der overlapper pumpehjulets indløb, vil hjælpe med at eliminere strømningsforstyrrelser, før luften trækkes gennem ventilatoren, reducere turbulensinduceret støj, holde strømforbruget ved driftspunktet på et minimum og maksimere effektiviteten.
Den stejle driftskarakteristik, den højere trykkapacitet for enkeltindløbsblæsere og den høje flowkapacitet for dobbeltindløbsblæsere betyder, at den fremadbøjede ventilator er en nyttig mulighed at overveje på tværs af en bred vifte af installationer.
Opslagstidspunkt: 16. august 2023