Foroverbøyet motorisert impeller
Når vi har definert den nødvendige volumstrømmen, enten det er for å gi friskluft eller prosesskjøling, må vi kombinere dette med motstanden mot strømningen som viften vil møte i applikasjonen. Volumstrømmen (i m3/time) og trykket (i Pascal - Pa) kombineres for å bli driftspunktet viften må operere mot. Det er viktig at vi velger en vifte hvis ytelseskarakteristikk oppfyller det nødvendige driftspunktet på eller nær punktet for maksimal effektivitet. Bruk av viften med maksimal effektivitet minimerer strømforbruket og støyen fra viften, samtidig som den gir den nødvendige ytelsen.
Hvordan fungerer en fremoverbøyd sentrifugalvifte?
Navnet «sentrifugalvifte» er avledet fra strømningsretningen og hvordan luften kommer inn i løpehjulet i aksial retning og deretter drives utover fra viftens ytre omkrets. Forskjellen i strømningsretning mellom en foroverbøyet og bakoverbøyet sentrifugalvifte er retningen luften forlater løpehjulets omkrets. Med et bakoverbøyet løpehjul går luften ut i radial retning, mens med et foroverbøyet løpehjul går luften ut tangentielt fra viftens omkrets.
En fremoverbøyet sentrifugalvifte kjennetegnes av sin sylindriske form og mange små blader på omkretsen av løpehjulet. I eksemplet vist nedenfor roterer viften med klokken.
I motsetning til det bakoverbøyde løpehjulet, krever det fremoverbøyde løpehjulet et hus som omdanner høyhastighetsluft som forlater tuppene på løpehjulbladet til en statisk kraft med lavere hastighet. Husets form styrer også luftstrømmen til utløpet. Denne typen viftehus er ofte kjent som et spiralhus; det kan imidlertid også refereres til som et spiralhus eller et sirocco-hus. Ved å installere det fremoverbøyde løpehjulet i et spiralhus, refererer vi vanligvis til det som en fremoverbøyet blåser.
Det finnes to typer blåsere som bruker et fremoverbøyet motorisert impeller som vist nedenfor…
Enkeltinnløpsviften til venstre trekker inn luft fra den ene siden av huset gjennom det runde innløpet og leder den til det firkantede utløpet (sett her med en monteringsflens). Dobbeltinnløpsviften har et bredere spiralhus som trekker luft inn fra begge sider av spiralen og leverer den til det bredere firkantede utløpet.
Som med den bakoverbøyde sentrifugalviften, trekker sugesiden av løpehjulbladet luft fra midten av viften, noe som resulterer i en retningsendring av luftstrømmen mellom innløpet og avkastet på 90°.
Viftekarakteristikk
Det optimale driftsområdet for en fremoverbøyet sentrifugalvifte er når den opererer med høyere trykk. En fremoverbøyet sentrifugalvifte fungerer best når det kreves høyt trykk mot lavere volumstrømmer. Grafen nedenfor illustrerer det optimale arbeidsområdet…
Volumstrømmen er plottet langs X-aksen, og systemtrykket er plottet på Y-aksen. Når det ikke er noe trykk i systemet (viften blåser fritt), vil en fremoverbøyet sentrifugalvifte produsere den største volumstrømmen. Når det påføres motstand mot strømningen på viftens suge- eller avtrekksside, vil volumstrømmen synke.
Forsiktighet bør utvises når man velger en fremoverbøyet vifte som skal operere ved lavt trykk og høyeste volumstrøm. På dette tidspunktet opererer løpehjulet i en aerodynamisk stall på samme måte som en aksialvifte som opererer i sadelpunktet på kurven. På dette tidspunktet vil støy og strømforbruk være på sitt høyeste på grunn av turbulens.
Toppvirkningsgraden er på et punkt som kalles kneet på karakteristikkurven. På dette punktet er forholdet mellom viftens utgangseffekt (volumstrøm (m3/s) x statisk trykkutvikling (Pa) og den elektriske effekttilførselen (W) på sitt høyeste, og lydtrykket som produseres av viften vil være på sitt stilleste. Over og under det optimale driftsområdet blir strømningen over viften mer støyende, og viftesystemets effektivitet avtar.
Fordelen med å bruke et enkelt innløps, fremoverbøyet motorisert impeller er at den har en bratt viftekarakteristikk. Dette er spesielt nyttig i systemer som krever jevne filtreringsnivåer. Når luft passerer gjennom et partikkelfilter, fanger filteret opp luftbårent støv og pollen. Jo finere filtreringsgraden er, desto mindre partiklene blir fanget opp av filteret. Over tid vil filteret bli stadig mer tett med smuss og rusk, noe som har den effekten at det kreves mer trykk for å levere samme luftvolum. Å bruke et impeller med en bratt karakteristikkkurve betyr i dette tilfellet at når filteret blir stadig mer tett, forblir volumstrømmen konstant, mens trykket over filteret øker.
Fordelen med å bruke et dobbelt innløpspumpehjul med foroverbøyning er at det kan levere en høy volumstrøm fra en relativt liten blåser. Kompromisset med å bruke en dobbelt innløpsblåser er at den har en lavere trykkutvikling, noe som betyr at den bare kan fungere med systemer med lavere trykk.
Monteringsalternativer
Som nevnt tidligere, produserer det fremoverbøyde motoriserte løpehjulet høyhastighetsluft i spissene av bladet, som må styres og bremses for å konvertere dynamisk trykk til statisk trykk. For å legge til rette for dette bygger vi en spiral rundt løpehjulet. Formen skapes av et forhold mellom avstandene fra midten av løpehjulet til vifteutløpet. Som med den bakoverbøyde viften anbefales det også å ha en liten overlapping mellom innløpsringen og løpehjulets munning. Begge monteringshensyn er vist i diagrammet nedenfor…
Innløpsringens diameter bør bare tillate et lite mellomrom mellom løpehjulet og ringen for å unngå resirkulering av luft.
Monteringshensyn – Klaringer
Det er viktig å sørge for tilstrekkelig klaring på innsugningskanalen og siden av viften…
Utilstrekkelig klaring på viftens sugeside vil øke innløpshastigheten, noe som vil føre til turbulens. Denne turbulensen vil øke når luften passerer gjennom løpehjulet, noe som gjør energioverføringen fra viftebladet til luften mindre effektiv, forårsaker mer støy og reduserer vifteeffektiviteten.
Generelle anbefalinger for innløps- og avtrekksforhold er:
Innløpsside
- Ingen hindring eller endring i strømningsretning innenfor 1/3 av viftediameteravstanden fra vifteinnløpet
Sammendrag – Hvorfor velge en foroverbøyet sentrifugalvifte?
Når det nødvendige driftspunktet faller i området med høyere systemtrykk kontra lavere volumstrøm på viftekarakteristikken, bør en sentrifugalvifte med enkelt innsug og foroverbøyet konstruksjon vurderes. Hvis kravet til applikasjonen er høy volumstrøm i et begrenset rom, bør en sentrifugalvifte med dobbelt innsug og foroverbøyet konstruksjon vurderes.
Viften bør velges innenfor sitt optimale område, som er ved det som kalles kneet på den karakteristiske kurven. Punktet med maksimal effektivitet er nærmere den øvre trykkgrensen på viftens karakteristikkkurve, der den også er mest stillegående. Drift utenfor det optimale området (i ytterpunktene av høy volumstrøm) bør unngås, da turbulensen og den aerodynamiske effektiviteten til impellerbladet på disse punktene vil skape støy, og impelleren vil også operere i en aerodynamisk stall. Ved lavt trykk og høy volumstrøm bør man ta hensyn til driftstemperaturen til motoren under belastning, da det er en mulighet for at motoren overopphetes.
Luft på innløpssiden av løpehjulet bør holdes så jevn og laminær som mulig. For å maksimere effektiviteten bør det være minst 1/3 av løpehjulets diameter på vifteinntaket. Bruk av en innløpsring (innløpsdyse) som overlapper løpehjulinntaket vil bidra til å eliminere strømningsforstyrrelser før luften trekkes gjennom viften, redusere turbulensindusert støy, holde strømforbruket ved driftspunktet til et minimum og maksimere effektiviteten.
Den bratte driftsegenskapen, den høyere trykkkapasiteten til enkeltinntaksblåsere og den høye strømningskapasiteten til dobbeltinntaksblåsere betyr at den foroverbøyde viften er et nyttig alternativ å vurdere i et bredt spekter av installasjoner.
Publisert: 16. august 2023