Одним из важнейших элементов производственного процесса является обеспечение комфортных условий труда. Состояние и состав воздушных масс в любой отрасли промышленности часто требует корректировки из-за пыли, выделения паров и газов, чрезмерной влажности, повышенной температуры или токсичных примесей. В зависимости от особенностей технологического процесса эти факторы влияют не только на здоровье работников, но и на герметичность оборудования.
Приемлемый температурный режим, комфортная влажность и удаление загрязненных примесями отработанных воздушных масс обеспечиваются системой вытяжной вентиляции. Не стоит ее путать с приточной, которая призвана нагнетать свежий воздух в помещения, хотя обе они осуществляют свои функции при помощи специальной техники – вентиляторов или эжекторов.
Широкое применение в промышленности получила вытяжная система с использованием радиальных или центробежных вентиляторов.
Вытяжные системы с использованием радиальных вентиляторов
Эффективные и простые устройства пользуются заслуженной популярностью и в бытовых условиях. Вытяжка улитка, как по-другому называют такие вентиляторы, быстро справляется с устранением запахов, излишней влажностью, снижением температуры на кухне, в ванной комнате, в гараже, подвальных помещениях или в погребах. Такие системы используются, например, в котельных или многоквартирных домах.
На рисунке показана схема, обеспечивающая вытяжку воздушных масс при помощи радиального вентилятора.
Простейшая схема работы вытяжной системы: 1 – отверстия воздухоприемника, 2 – воздуховоды, 3 – вентилятор, 4 – циклон с фильтрами для очистки воздушных масс, перед выбросом в атмосферу, 5 – стена, 6 – вытяжка. Стрелками указано направление движения воздуха.
Конструкция
Устройство радиального вентилятора
Простота сборки и доступность конструкционных элементов стали причиной того, что радиальные вентиляторы собираются не только в заводских условиях, но и в домашних. Ведь промышленная сборка, хотя и имеет гарантию качества, не всегда доступна по ценовому диапазону и в необходимой конфигурации для небольших жилых или подсобных помещений.
Конструкция стандартного центробежного вентилятора предусматривает обязательное наличие:
- Всасывающего патрубка, в который поступают отработанные газо-воздушные массы.
- Рабочего (турбинного) колеса, оснащенного радиальными лопастями. В зависимости от предназначения они могут быть загнуты вперед или назад от угла вращения. В последнем варианте бонусом будет экономия расходуемой электроэнергии до 20%. Они обеспечивают ускорение, а также задают направление движению воздуха.
- Спиральной коллекторной трубы или спирального кожуха, из-за которого конструкция и получила название улитки. Она призвана снизить скорость движения прогоняемого через устройство воздуха.
- Вытяжного канала. Из-за разной скорости, с которой воздушные массы двигаются во всасывающем патрубке и в спиральном кожухе, здесь создается достаточно сильное давление, которое может доходить до 30кПа в промышленных условиях.
- Электродвигателя.
Размеры улитки, мощность двигателя, угол вращения и форма лопастей и другие особенности зависят от сферы и конкретных условий применения.
Принцип действия
Эффективность вытяжных систем с применением улиток основана на их простом принципе действия.
В процессе работы электродвигатель запускает вращение рабочего колеса.
Турбинное колесо с радиальными лопатками, благодаря центростремительному движению, засасывают через патрубок и придают газо-воздушным массам ускорение.
Их движению передается вращательный характер центробежного усилия лопаток. Это обеспечивает разный вектор входящему и выходящему потокам.
Вследствие этого выходящий поток направляется в спиральный кожух. Конфигурация спирали обеспечивает торможение и последующую подачу потока под давлением в вытяжной канал.
Из вытяжного канала газо-воздушные массы выводятся в воздуховоды для дальнейшей очистки и выброса в атмосферу.
Если в воздуховодах предусмотрены перекрывающие клапаны, то радиальный вентилятор может работать как вакуумный насос.
Виды
Масштабы помещений, а также уровень загрязнения и нагрева воздуха в них требуют установки вытяжных систем соответствующего размера, мощности и конфигурации. Поэтому и центробежные вентиляторы бывают различных видов.
В зависимости от уровня давления, создаваемого воздушными массами в вытяжном канале, они классифицируются на вентиляторы:
- Низкого давления – до 1кПа. Чаще всего их конструкция предусматривает широкие листовые лопатки, которые загнуты вперед к всасывающему патрубку, с максимальной скоростью вращения до 50м/с. Сфера их применения – преимущественно вентиляционные системы. Они создают меньший уровень шума, вследствие этого их можно использовать в помещениях, где постоянно находятся люди.
- Среднего давления. При этом уровень нагрузки, создаваемой движением воздушных масс в вытяжном канале, может находиться в диапазоне от 1 до 3 кПа. Их лопасти могут иметь разный угол и направление наклона (как вперед, так и назад), выдерживают максимальную скорость до 80м/с. Сфера применения шире, чем у вентиляторов низкого давления: они также могут устанавливаться на технологических установках.
- Высокого давления. Такая техника применяется преимущественно для технологических установок. Полное давление в вытяжном канале составляет от 3кПа. Мощность установки создает окружную скорость всасываемых масс более 80 м/с. Турбинные колеса оснащаются исключительно лопастями загнутыми назад.
Давление является не единственным признаком, по которому различают радиальные вентиляторы. В зависимости от скорости воздушных масс, которая обеспечивается рабочим колесом, они делятся на два класса:
- I класс – говорит о том, что фронтально загнутые лопасти обеспечивают скорость менее 30 м/с, а обратно загнутые – не более 50 м/с,
- II класс включает более мощные установки: они обеспечивают скорость прогоняемым воздушным массам выше, чем вентиляторы I класса.
Возможности поворота улитки относительно входящего потока
Кроме того, устройства производятся с разным направлением вращения относительно всасывающего патрубка:
- ориентированные направо можно устанавливать с поворотом корпуса по ходу часовой стрелки,
- налево – против хода часовой стрелки.
Сфера применения улиток во многом зависит от электродвигателя: его мощности и способа крепления к рабочему колесу:
- оно может набирать обороты непосредственно на валу двигателя,
- его вал соединяется с двигателем при помощи муфты и фиксируется одним или двумя подшипниками,
- при помощи клиноременной передачи, при условии его фиксации одним или двумя подшипниками.
Ограничения в использовании
Радиальные вентиляторы целесообразно устанавливать для перемещения больших объемов газо-воздушных масс при условии, что они не содержат:
- взрывчатых веществ,
- волокнистых материалов и липких взвесей в количестве более 10 мг/м3,
- взрывоопасной пыли.
Важным условием эксплуатации является температурный режим окружающей среды: он не должен выходить за рамки от -40 0С до +45 0С. Кроме того, в составе проходящих газо-воздушных масс не должны присутствовать коррозионные агенты, способствующие ускоренному разрушению проточной части вентилятора.
Безусловно, для использования в некоторых отраслях промышленности, производятся вентиляторы с большой степенью коррозионной устойчивости, защитой от искр и перепадов температуры с корпусами и внутренними комплектующими из сплавов повышенной прочности.