Конструкция и принцип работы промышленных и бытовых вентиляторов

Сегодня практически в любом доме можно встретить вентилятор разной конструкции. Вытяжная система на кухне, кондиционеры, кулеры в ПК, системы принудительной вентиляции разных помещений в быту и на производстве — все эти устройства не смогут нормально функционировать без этой важной составляющей. В этой статье мы познакомимся с принципом работы разных по конструкции вентиляторов, а также узнаем их достоинства и недостатки.

Содержание

• 1 Осевой или аксиальный
• 2 Радиальный
• 3 Канальный
• 4 Тангенциальные
• 5 Безлопастные
• 6 Бытовые

Осевой или аксиальный

С виду вентилятор такого типа — это металлический кожух в виде цилиндра, где располагается колесо с лопастями разной конфигурации, установленное на один вал с приводом. Корпус имеет специальные перфорации для надежного закрепления на месте использования. Поток воздуха поступает параллельно оси вращения. На входе располагается коллектор — он улучшает аэродинамику изделия в процессе работы. Как работает изделие, можно объяснить довольно просто.

1. Закрепленный на специальной раме электрический двигатель раскручивает рабочее колесо вентилятора, насаженное на один вал с ним.
2. Обороты крыльчатки идентичны установленным изготовителем параметрам привода.
3. Лопасти закреплены на ступице таким образом, чтобы захватывать слои воздуха и направлять их вдоль оси. Размах лопастей не имеет четких градаций: в быту используют длиной в несколько сантиметров, а в промышленности — до нескольких метров.

Устройство защищено мелкой сеткой, исключающей попадание внутрь предметов, способных нанести вред конструкции, и в целях обеспечения безопасности.

КПД осевых агрегатов значительно выше других изделий, напор воздушной массы  и ее количество можно регулировать за счет изменения угла атаки лопастей. Этот вид вентиляторов используется для перемещения очень больших воздушных масс при низком встречном сопротивлении.

Ниже приведен чертеж осевого вентилятора, где 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – электродвигатель.

Достоинства:

• сравнительно небольшое энергопотребление;
• механизм работает исправно без вмешательства человека;
• для установки не требуется много места.

Недостатки:

• изделие исправно работает только с воздухом без примесей;
• высокая вибрация и соответственно шум.

Как правило, такие изделия устанавливаются снаружи объектов, чтобы шум работы вентилятора не мешал производственному процессу.

Радиальный

Радиальное или центробежное устройство отличается от других видов необычным спиральной конструкции кожухом, в котором расположено рабочее колесо, сжимающее при вращении воздушные массы, перемещая их в направлении от центра к периферийной части. В кожух поток поступает под воздействием центробежных сил от вращения колеса с лопастями.

Лопатки приварены к полому цилиндру по всему его периметру строго параллельно оси вращения при помощи стальных дисков, концы их загнуты внутрь или наружу, что зависит от прямого назначения устройства. Вращение может производиться в любую сторону — это зависит от того, как устроен вентилятор, и какие перед ним поставлены задачи (нагнетания или вытяжки).

Основные компоненты радиального вентилятора показаны на чертеже ниже, где 1- корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — лопасти рабочего колеса; 4 — ось вентилятора; 5 — станина; 6 — двигатель; 7 — выхлопной патрубок; 8 — фланец всасывающего патрубка

Плюсы:

• выдерживает приличные перегрузки;
• экономия энергоресурсов до 20%;
• небольшой диаметр рабочего колеса;
• невысокие скорости вращения вала привода.

Минусы:

• высокие вибрации и шум;
• требовательность к качеству изготовления вращающихся частей.

Канальный

Такой тип вентиляторов устанавливают в стене, а в помещении видна только его решетка, далее идут воздуховоды, через которые отработанный воздух направляется наружу или к системе фильтрации и очистки, после чего возвращается назад.

Чтобы узнать все нюансы работы вентилятора этого типа, посмотрите видео. В нем подробно разъясняются функциональные особенности канального вентилятора.

Для изготовления корпусов этих оригинальных устройств используется многослойное полотно, состоящее из стали, прочного пластика или их комбинаций. Соединение происходит методом точечной сварки или крепежными деталями.

Достоинства:

• обработка одновременно нескольких помещений;
• осуществлять добавку свежего воздуха с улицы;
• вариации подачи воздушного потока.

Минусы:

• при подаче во все помещения происходит смешивание, если кто-то курит, то этот запах попадает в другие комнаты;
• нет независимой регулировки температуры;
• высокая стоимость установки, куда входит цена трубопроводов;
• чтобы чистить фильтры, нужен люк для работы.

На заметку! Весьма высокие характеристики по эксплуатации таких вентиляторов из-за их оригинального строения делают их популярными.

Канальные вентиляторы устанавливают в жилых домах, крупных торговых комплексах и на некоторых видах производства.

Тангенциальные

Изделия этого вида состоят из корпуса, имеющего диффузор и патрубок, оригинального вида рабочее колесо, очень похожее на жатку уборочного комбайна, только сильно уменьшенного размера с загнутыми вперед параллельными лопастями.

Принцип работы тангенциального вентилятора основывается на повторном прохождении воздуха через рабочие параллельные лопатки в поперечном направлении, что является оригинальным нюансом этой конструкции. Кроме этого, эти устройства отличаются довольно высокими показателями по части аэродинамики.

Ниже приведен упрощенный чертеж тангенциального вентилятора, где 1 – входной патрубок, 2 – рабочее колесо, 3 – выходной диффузор.

Благодаря тому, что они могут создавать плоский поток воздушных масс, их часто используют для «теплых затворов», располагая вал вращения в вертикальном положении.

Преимущества:

• весьма высокий КПД;
• возможность направлять поток в любую сторону;
• создание уникально плоского и равномерного потока воздуха.

Этот вид изделий отличается весьма небольшим уровнем шума при довольно большом расходе воздуха в единицу времени.

Безлопастные

В основе работы безлопастного вентилятора заложен принцип действия реактивного двигателя: есть турбина, работа которой и способствует быстрой циркуляции воздуха в помещении. Конструкция этого вентилятора весьма оригинальная: мощное основание, овальная рабочая часть, визуально очень похожая на воздухозаборник современного авиационного двигателя.

Контурное кольцо имеет ряд перфораций, через которые вырывается воздух, увлекая за собой слои воздушных масс по закону аэродинамики. Мощная турбина может осуществлять прокачку до 20 кубических метров воздуха за секунду, чего не могут аналогичные устройства — это основное отличие этого вида изделий.

Скорость проходящего сквозь кольцо воздуха может достигать весьма приличных значений, производители такого оригинального оборудования уверяют, что она может превышать 90 км/ч.

Положительные качества:

• быстрота сборки и установки;
• высокая безопасность;
• большая экономия;
• пульт ДУ;
• LED-подсветка, успешно заменяет ночник;
• щетки привода выполнены из магнитного сплава, что исключает скопление на них пыли;
• весьма неординарный дизайн.

Минусы:

• высокая стоимость;
• сильный шумовой эффект из-за большой скорости потока.

Такие оригинальные изделия считаются разновидностью напольного вентилятора.

Бытовые

Для осуществления нормальной вентиляции в квартире или собственном доме используют специальной конструкции бытовые вентиляторы, т.к. они должны эффективно работать и не пропускать обратную тягу в помещение вместе со всеми негативными компонентами.

Электрическая схема вентилятора отличается в зависимости от его вида и назначения — она прилагается в инструкции по эксплуатации изделия. Аналогичная электросхема подключения практически не меняется, за исключением некоторых специфических для каждого конкретного устройства нюансов.

Под бытовыми вентиляторами понимаются также привычные всем нам конструкции для охлаждения воздуха в помещениях. По исполнению они могут быть

настольного или напольного вида, стандартная комплектация — электрический привод, импеллер и ограничительные решетки для безопасности.

Функции бытового вентилятора могут быть расширены за счет эффективных добавлений:

• увлажнение воздуха;
• система ионизации, что весьма полезна для подрастающего поколения и людей пожилого возраста.

Эти усовершенствования повышают стоимость изделия, но положительно влияют на микроклимат помещения, особенно в период всплеска сезонных заболеваний.

Плюсы:

• простая эксплуатация и установка;
• довольно универсальны;
• небольшая стоимость.

Нельзя использовать:

• при бронхиальной астме;
• при онкологических болезнях;
• если в помещении много пыли;
• когда есть непереносимость к ионизации.

Одноногий труженик. Устройство напольного вентилятора

Конструкция напольных вентиляторов не может рассматриваться отдельно от конструкции основания и стойки. Именно эти элементы позволяют причислить вентилятор к типу напольных.
Также стоит рассматривать не только стандартные самые распространенные модели, но и модели с особыми механизмами, такие как оборот на 360°, регулировка высоты, возможность неполной разборки для удобного хранения, возможность крепления к поверхностям и многое другое.
Несмотря на кажущуюся простоту, конструкция имеет множество механических и электрических систем, которые в комплексе дают возможность получить такое устройство как напольный вентилятор.
Чтобы подробно описать устройство напольного вентилятора, нужно отдельно разобраться с его основными узлами:

• основание напольного вентилятора,
• телескопическая штанга,
• механизм крепления двигателя,
• электрический двигатель с рабочим колесом,
• возвратно поворотный механизм,
• узел управления,
• защитные механизмы.

Эти узлы могут иметь дополнения или общие корпуса, поэтому четкое разделение их может быть затруднительно.

Устройство узлов осевого напольного вентилятора

Основание напольных вентиляторов может иметь различное исполнение, но самыми распространенными является треногая конструкция или дисковая. Треногая конструкция более легкая, но не имеет больших требований к плоскостности поверхности. Дисковая конструкция более тяжелая, но требует ровной поверхности, на которую устанавливается.
Телескопическая штанга может быть реализована из двух и более элементов. С помощью штанги регулируется высота расположения двигателя и крыльчатки. Изменение длины штанги может производиться при помощи радиальных зажимных винтов или зажимных гаек. Механизм крепления двигателя к штанге может быть выполнен при помощи стандартного шарнирного механизма или путем сжатия кронштейнов общей гайкой. Механизм крепления может быть совмещен с возвратно поворотным механизмом, который реализован путем применения системы зубчатых колес.
Возвратно поворотные движения вентилятора происходят при вращении двигателя, который передает вращательный момент на зубчатое колесо, которое в свою очередь передает вращение всему вентилятору. Включение и отключение поворотного механизма может выполняться путем ручного нажатия рычага зубчатого колеса или системой автоматических муфт от системы управления.
Узел управления напольного вентилятора может иметь только переключающие кнопки или полноценный электронный программатор режимов работы. Также существуют комбинированные узлы управления, которые совмещают механическое изменение режимов с электронным изменением скорости вращения или других параметров.
Система защиты напольного вентилятора включает электрическую защиту двигателя и механическую защиту крыльчатки от случайного прикосновения. Электрическая защита реализована в виде термического встроенного реле или другими средствами отслежвания температуры. Механическая защита крыльчатки реализуется в виде защитных сетчатых кожухов или других закрытых корпусов.
Также стоит отметить, что напольные вентиляторы оснащаются дополнителными функциями, такими как:

• ионизаторы,
• увлажнители,
• светильники,
• индикаторы,
• дисплеи,
• плавные регуляторы,
• датчики влажности, присутствия, освещенности и др.,
• устройства дистанционного управления,
• таймеры и часы,
• другие электронные функции, не влияющие на работу напольного вентилятора.

Но перечисленные особенности касаются осевых напольных вентиляторов. Напольные вентиляторы, которые имеют другой принцип работы, могут включать не все элементы из списка. Например, колонные напольные центробежные вентиляторы не имеют телескопической штанги, а безлопастные не оснащаются защитными механическими устройствами.

Особенности конструкции напольных вентиляторов особого назначения

Существуют модели напольных вентиляторов, которые имеют совершенно иную конструкцию корпуса и механизмов крепления. Эти вентиляторы часто имеют промышленное назначение и могут использоваться в качестве снижения влажности в строительстве или другом технологическом процессе.
Подобные напольные вентиляторы могут иметь этажерное исполнение основания или другие способы установки. Основной принцип работы промышленных напольных вентиляторов основан на осевом вентиляторе, поэтому они оснащаются сетчатыми защитными кожухами из прочной стальной проволоки или защитными стальными кожухами.
Такой тип напольных вентиляторов, как безлопастные вентиляторы, имеют схожую конструкцию основания с осевыми напольными вентиляторами. Отличием является наличие поворотного «кольца», которое не требует защитных кожухов и не имеет вращающихся лопастей. Подобные вентиляторы не отвлекают внимания мелькающими вращающимися элементами и абсолютно безопасны для прикосновений.

Напольные вентиляторы некоторых производителей могут изготавливаться совершенно по иному принципу. Это связано с тем, что постоянно происходит поиск новых решений в области вентиляции и создания комфорта в помещении. Но нужно быть внимательным при наличии большого количества функций, которые не относятся к процессу перемещения воздуха. Зачастую эти дополнения добавлены в конструкцию напольного вентилятора для удорожания модели. Подобные маркетинговые ходы применяются малоизвестными компаниями для продвижения своей продукции на рынок и привлечения покупателей.
Настоящий надежный напольный вентилятор от известного производителя производится в полном соответствии с требованиями стандартов, и имеют сертификат качества. Большой срок гарантийного обслуживания будет дополнительным заверением в длительности безотказной работы выбранной модели напольного вентилятора.

электровентилятор — Студенты | Britannica Kids

Введение

CODEP International, Inc.

Механические устройства, перемещающие воздух и другие газы, необходимы для комфорта и безопасности человека, а также для некоторых промышленных процессов. Грубо говоря, они бывают трех типов. Вентиляторы подают большое количество воздуха или газа при низком давлении, воздуходувки обеспечивают высокую производительность при среднем давлении, а компрессоры подают при высоком давлении. Электрические вентиляторы имеют двигатель, который перемещает лопасти, прикрепленные к центральной вращающейся ступице. Другие распространенные источники энергии для вентиляторов включают двигатели внутреннего сгорания и паровые или газовые турбины.

Вентиляторы обеспечивают циркуляцию воздуха для охлаждения и вентиляции помещений, а также для контроля влажности. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха всех размеров используют вентиляторы для перемещения воздуха по воздуховодам, змеевикам, фильтрам и помещениям зданий. Вентиляторы отводят тепло, запахи, дым и вредные, коррозионные или легковоспламеняющиеся пары из закрытых помещений. Они охлаждают двигатели, трансмиссии и промышленные товары. Вентиляторы также используются для сушки и передувания легких материалов с одного места на другое.

Британская энциклопедия, Inc.

Электровентиляторы имеют двигатель, который вращает вал, на котором находится крыльчатка. Вращающаяся крыльчатка создает давление воздуха, вызывая поток воздуха. Если вентилятор перемещает воздух в том же направлении, что и его вал, это осевой поток. Пропеллерные вентиляторы являются осевыми. Если вентилятор выдувает воздух в виде солнечных лучей или радиально вокруг своего вала, он центробежный. Существуют также вентиляторы смешанного типа. Они перемещают воздух в комбинированном осевом и радиальном направлениях.

Осевые вентиляторы

Самый простой и наиболее известный осевой вентилятор — это отдельно стоящий вертикально установленный пропеллерный вентилятор, используемый в домашних условиях для охлаждения и вентиляции. Открытая проволочная оболочка окружает лезвия для безопасности. Часто такие вентиляторы медленно поворачиваются из стороны в сторону, расширяя охват. Напорный вентилятор представляет собой пропеллерный тип, установленный горизонтально в открытом цилиндрическом корпусе. Потолочный вентилятор с тремя или четырьмя незакрытыми горизонтальными лопастями на конце потолочной шахты охлаждает помещения летом, а зимой рециркулирует теплый воздух к потолку для экономии энергии.

Настенные или потолочные пропеллерные вентиляторы выводят запахи из жилых кухонь и ванных комнат на улицу. Более крупные устройства удаляют тепло, газы и запахи из коммерческих помещений, таких как кухни ресторанов или фабрики. Корпуса этих вытяжных вентиляторов часто имеют внешние заслонки, которые плотно закрываются, чтобы предотвратить утечку, когда вентилятор не используется. Поскольку вытяжные вентиляторы удаляют много нагретого или охлажденного воздуха из зданий, они тратят энергию впустую. Вентилятор без воздуховода, который является энергосберегающей альтернативой для дома, прогоняет насыщенный запахами воздух через короткую трубку с открытым концом, содержащую фильтр. Воздух очищается, но без изменения его температуры.

Большинство пропеллерных вентиляторов развивают только низкое давление воздуха. Осевые вентиляторы с короткими лопастями, имеющими прямоугольную форму на концах, и цилиндрическим корпусом, оснащенным набором направляющих лопаток для направления воздушного потока, называются лопастными осевыми вентиляторами. По отдельности или в несколько этапов они могут развивать более высокое давление. Вентиляторы с регулируемым шагом имеют лопасти, которые можно регулировать, когда вентилятор работает или находится в состоянии покоя. Изменение шага лопастей изменяет объем и давление перемещаемого воздуха.

Центробежные вентиляторы

Центробежные вентиляторы, широко используемые в крупных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, особенно в промышленности, перемещают значительные объемы воздуха в широком диапазоне давлений. Центробежные вентиляторы по расположению лопастей делятся на радиальные, аэродинамические и с загнутыми вперед лопатками. Радиальные центробежные вентиляторы имеют спиральный корпус с круглым входным отверстием в центре и круглую крыльчатку с прямыми лопастями, расположенными в виде лепестков ромашки. Рабочее колесо выбрасывает воздух внутрь корпуса. Воздух выходит через улитку или выпускное отверстие.

Центробежные вентиляторы с аэродинамическим профилем имеют корпус, впускной и выпускной патрубки, аналогичные корпусу радиальных центробежных вентиляторов, но их 10-16 лопастей имеют форму крыльев самолета (аэродинамических профилей) и изогнуты в сторону от направления вращения. Они устроены как лопасти лодки с гребным колесом.

Центробежные вентиляторы с загнутыми вперед лопатками, обычно меньшего размера, более медленные и менее эффективные, чем другие центробежные вентиляторы, имеют от 24 до 64 неглубоких лопастей с загнутыми вперед пяткой и концом. Корпус, вход, выпуск и расположение лопастей напоминают аэродинамический профиль.

Вентиляторы на работе

Вентиляторы обычно составляют часть — наиболее важную часть — систем, которые перемещают или кондиционируют воздух. Типичные компоненты таких систем включают устройства, называемые змеевиками, которые нагревают или охлаждают воздух; те, которые добавляют или удаляют влагу; фильтры для улавливания пыли, бактерий и запахов; трубы, называемые воздуховодами, по которым проходит воздух; и устройства регулирования потока, такие как заслонки, заслонки и лопасти.

Вентиляторы располагаются в системах в соответствии с их предназначением. Приточные вентиляторы, например, подают воздух и должны быть размещены так, чтобы воздух проходил через них в помещение. Вытяжные вентиляторы находятся на другом конце воздушного потока. Если вентилятор обслуживает несколько помещений одновременно, он располагается в центре. В противном случае скорости потока в разные помещения будут различаться, и вентилятор будет работать неэффективно, расходуя энергию.

При проектировании систем инженеры учитывают температуру воздуха, который будет перемещать вентилятор. Холодный воздух плотнее горячего. Это влияет на производительность и эффективность вентилятора.

То, как воздух направляется к вентилятору, важно для эффективности. Например, если весь воздушный поток движется с одинаковой скоростью, все части вентилятора выполняют одинаковую работу, а эффективность максимальна. Однако если скорость воздуха неравномерна, работа распределяется неравномерно, и эффективность снижается. Эту проблему часто решают, размещая прямой воздуховод на входе вентилятора. Воздуховод выравнивает поток воздуха. Наличие чистых фильтров в воздуховодах также способствует повышению эффективности.

Как работают вентиляторы? – SmaFan.com

Вы приходите домой, потея, и бежите внутрь, спасаясь от жары. Вы включаете потолочный вентилятор, ложитесь на диван и вздыхаете с облегчением, когда холодный воздух успокаивает вас.

Звучит знакомо?

В жаркую погоду мы все полагаемся на вентиляторы, но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как работают вентиляторы?

Хотя большинство людей понимают основы работы потолочных вентиляторов, задумывались ли вы когда-нибудь о научных принципах, лежащих в их основе?

Любопытно, что вентиляторы нагревают комнату. Смущенный? Подумайте об этом так: если у вас есть хорошо изолированная комната и вы установите электрический вентилятор, то в комнате станет теплее.

Это потому, что все электричество, питающее вентилятор, превращается в тепло. Это означает, что вентилятор не охлаждает комнату, а создает эффект охлаждения ветром.

Хотите узнать больше о том, как работают вентиляторы? Давайте начнем.

Какова история фанатов?

Первые потолочные вентиляторы появились в начале 1860-х и 1870-х годах в США. В то время вентиляторы не приводились в действие электродвигателями. Вместо этого проточная вода использовалась вместе с турбиной для питания системы ремней. Это привело бы в движение лопасти двухлопастных вентиляторов.

Эти системы могли использоваться с несколькими вентиляторными блоками, в результате чего они стали популярными в магазинах, ресторанах и офисах.

В 1882 году Филип Диль сконструировал первый электрический вентилятор. С тех пор потолочные вентиляторы стали самыми популярными и эффективными системами охлаждения для домов и других учреждений.

В конце концов Диль разработал двигатели меньшего размера и включил комплекты освещения, чтобы улучшить свое первоначальное изобретение. В результате появился потолочный электровентилятор, который напоминал смесь вентилятора и люстры.

Хотя потолочный вентилятор не сильно изменился со времен первоначального дизайна, технология и стиль претерпели изменения. Сегодня мы даже используем умные вентиляторы, которые более энергоэффективны и могут регулироваться с помощью приложений для смартфонов и голосового управления.

Как работают вентиляторы?

Итак, как работает вентилятор?

Все вентиляторы работают за счет перемещения воздуха, находящегося в зоне действия вентилятора. Это движение создает легкий ветерок, который люди могут ощущать на своей коже. Сам по себе ветерок — это не то, что кажется прохладным. Как уже упоминалось, вместо этого возникает охлаждающий эффект от воздуха вентилятора.

Этот воздух позволяет коже быстрее испарять пот. В свою очередь, это охлаждает вашу кожу.

Вентиляторы помогают легче испарять пот с кожи, обдувая помещение воздухом. Так снижается тепло тела. Чем больше испарения происходит, тем прохладнее ощущается наше тело.

Электрические вентиляторы оснащены двигателем, работающим от электрического тока. Этот двигатель крепится к лопастям вентилятора с помощью вала. Этот вал приводится в движение двигателем и перемещает лопасти с различной скоростью в зависимости от скорости, установленной для двигателя. Количество лопастей и оборотов двигателя в минуту могут сильно различаться в зависимости от типа и марки электровентилятора.

Вместо того, чтобы охлаждать воздух, электрические вентиляторы слегка его нагревают. Это происходит благодаря прогреву двигателей при использовании. Это означает, что вентиляторы могут стать неэффективными для охлаждения тела, если окружающий воздух близок к температуре тела и отличается высокой влажностью.

Это означает, что, поскольку вентиляторы работают непосредственно на изменение температуры тела человека, а не на регулировку температуры воздуха, в летние месяцы оставлять потолочный вентилятор включенным, когда никого нет в помещении, — пустая трата энергии и денег. .

Подумай об этом. Когда специалисты по погоде упоминают холодный ветер в холодный зимний день, они имеют в виду, как ветер усиливает конвективную потерю тепла.

Почему электрические вентиляторы настолько эффективны?

Все вентиляторы предназначены для перемещения воздуха в комнате или помещении. То ли они ручные, то ли электрические.

Однако эффективно охлаждают людей только электрические вентиляторы. Это связано с тем, что энергия, выделяемая при вращении ручного вентилятора, создает тепло в теле, и воздух вентилятора не компенсирует его.

Кроме того, скорость электрического вентилятора регулирует давление воздуха и снижает температуру.

Как действует потоотделение?

Кажется естественным, что поток воздуха от вентилятора поможет охладить наше тело. В конце концов, это то, что делает ветерок, наряду с размахиванием картой перед вашим лицом в душный жаркий день.

Но поскольку температура является характеристикой молекулярных свойств вещества, воздух сам по себе не становится холоднее от движения.