Wentylator odśrodkowy a wentylator osiowy: jaka jest różnica i czego potrzebujesz?

Wentylatory przemysłowe dzielą się na dwie podstawowe kategorie: wentylatory odśrodkowe i wentylatory osiowe. Oba poruszają powietrze – na tym podobieństwo się kończy. Działają w oparciu o różne zasady aerodynamiki, wytwarzają różne charakterystyki ciśnienia i przepływu, radzą sobie z różnymi warunkami gazu i nadają się do całkowicie różnych typów zastosowań. Określenie niewłaściwego typu wentylatora dla wentylacji przemysłowej, odpylania lub wyciągu procesowego skutkuje albo wentylatorem, który nie jest w stanie osiągnąć oporu systemu wymaganego przez przewody, albo zbyt dużą, nieefektywną energetycznie jednostką pracującą daleko poza optymalnym zakresem pracy.

Dla inżynierów, kierowników zakładów i zespołów zakupowych wybierających wentylatory przemysłowe do systemów wentylacji, odpylaczy, pieców przemysłowych, kotłów lub zastosowań związanych z wywiewami procesowymi, zrozumienie różnicy funkcjonalnej między wentylatorami odśrodkowymi i osiowymi – oraz znajomość kryteriów określających, który typ jest odpowiedni – jest niezbędną podstawą przed określeniem jakiegokolwiek sprzętu. W tym przewodniku jasno wyjaśniono oba typy wentylatorów i przedstawiono ramy decyzyjne umożliwiające dopasowanie odpowiedniego wentylatora do każdego zastosowania.

Jak działa wentylator odśrodkowy?

Wentylator odśrodkowy zasysa powietrze przez wlot znajdujący się pośrodku (oczku) obracającego się wirnika. Wirnik przyspiesza powietrze na zewnątrz za pomocą siły odśrodkowej — na tej samej zasadzie, która powoduje, że woda wylatuje na zewnątrz z wirującego koła. Powietrze opuszcza wirnik z dużą prędkością w kierunku promieniowym (prostopadle do osi wału), jest zbierane przez otaczającą spiralną obudowę (spiralną) i odprowadzane przez wylot, który jest zwykle zorientowany pod kątem 90° w stosunku do wlotu wentylatora. Przekształcenie prędkości w ciśnienie następuje zarówno w kanałach wirnika, jak i w rozszerzającej się obudowie spiralnej.

Kluczowym rezultatem tego mechanizmu jest to, że wentylatory odśrodkowe są maszynami wytwarzającymi ciśnienie. Mogą wytworzyć znaczne ciśnienie statyczne – opór przepływu – przy jednoczesnym zachowaniu wydajności przepływu powietrza. Dzięki temu skutecznie przemieszczają powietrze przez długie kanały, przez filtry i wymienniki ciepła, pokonując opór przepustnicy, a także przez systemy ze znacznym ograniczeniem przepływu. Wentylatory odśrodkowe doskonale nadają się również do tłoczenia powietrza zawierającego pył, wilgoć lub mieszaniny gazów, ponieważ ich konstrukcja pozwala na przyjęcie zanieczyszczonych strumieni powietrza bez gwałtownego pogorszenia się wydajności wentylatora w miarę zmiany składu gazu.

Jak działa wentylator osiowy?

Wentylator osiowy przemieszcza powietrze wzdłuż osi wału wentylatora — w tym samym kierunku, w którym wskazuje wał, jak wentylator śmigła lub silnika samolotu. Powietrze wpływa do wentylatora równolegle do wału, przechodzi przez obracające się łopatki wirnika, które przekazują mu energię i wytwarzają wzrost ciśnienia, i wychodzi również równolegle do wału. Wirnik jest zamontowany w cylindrycznej obudowie, która ściśle przylega do końcówek łopatek, minimalizując recyrkulację powietrza wokół końców łopatek, nie przyczyniając się do użytecznego przepływu powietrza.

Wentylatory osiowe to maszyny o wysokim przepływie i niskim i średnim ciśnieniu. Ich konstrukcja jest zoptymalizowana do przesyłania dużych ilości powietrza przy stosunkowo niskim oporze w systemie — proste kanały, wentylacja na otwartej przestrzeni, chłodzenie wymiennika ciepła oraz zastosowania, w których system kanałów jest krótki i niezakłócony. Gdy opór systemu jest niski, wentylatory osiowe osiągają tak duży przepływ powietrza przy niższym zużyciu energii niż wentylator odśrodkowy dostosowany do tego samego obciążenia. Jednakże wraz ze wzrostem oporu systemu – dłuższymi kanałami, większą liczbą kolanek, filtrów, sprzętu procesowego – wydajność wentylatora osiowego spada znacznie bardziej stromo niż wydajność wentylatora odśrodkowego.

Porównanie bezpośrednie: wentylator odśrodkowy i wentylator osiowy

Kiedy wybrać wentylator odśrodkowy?

Wentylator odśrodkowy jest właściwym wyborem, jeśli spełniony jest jeden lub więcej z poniższych warunków:

System charakteryzuje się znacznym oporem kanałów. Każdy system wentylacyjny lub wyciągowy z długimi kanałami, wieloma zakrętami, przepustnicami, filtrami, wymiennikami ciepła lub urządzeniami procesowymi w strumieniu powietrza tworzy opór (mierzony jako ciśnienie statyczne w paskalach lub mm H₂O), który wentylator musi pokonać, zapewniając jednocześnie wymagany przepływ powietrza. Wentylatory odśrodkowe są zaprojektowane tak, aby wytworzyć to ciśnienie. Jeśli opór systemu przy wymaganym przepływie powietrza przekracza około 300–500 Pa, prawie zawsze wymagany jest wentylator odśrodkowy — wentylator osiowy przy tym samym obciążeniu będzie działał znacznie poza swoją krzywą wydajności.

Powietrze zawiera kurz, cząsteczki lub wilgoć. W systemach odpylania – zwłaszcza gdy są stosowane wraz z odpylaczami z filtrem workowym jako część kompletnego systemu kontroli zapylenia – wentylator obsługuje powietrze z drobnymi cząsteczkami resztkowymi za kolektorem oraz spaliny o potencjalnie wysokiej wilgotności z procesów technologicznych. Wentylatory odśrodkowe przeznaczone do pracy z dużym zapyleniem (takie jak serie C6-48 i C4-73) mają geometrię wirnika i obudowy zapobiegającą gromadzeniu się osadów, są zbudowane, w razie potrzeby, z materiałów odpornych na ścieranie i zapewniają zrównoważone działanie nawet w przypadku kontaktu drobnych cząstek przez dłuższy czas. Używanie wentylatora osiowego w zapylonym strumieniu powietrza prowadzi do szybkiego zanieczyszczania łopatek, postępującego braku równowagi, wibracji i uszkodzeń łożysk.

Zastosowaniem jest kocioł z ciągiem wymuszonym lub ciągiem indukowanym. Wentylacja kotła przemysłowego — zarówno ciąg wymuszony (wdmuchiwanie powietrza do spalania do palnika), jak i ciąg indukowany (zasysanie produktów spalania z paleniska przez przewód kominowy) — działa przy znacznym oporze instalacji ze strony wewnętrznej kotła, przewodów i przewodu kominowego. Dedykowane serie wentylatorów do kotłów (G4-73 dla ciągu wymuszonego, Y4-73/Y5-47/Y5-48 dla ciągu indukowanego) to konstrukcje odśrodkowe dopasowane do charakterystyki systemu kotła, w tym podwyższonych temperatur gazu na ścieżce ciągu indukowanego.

Kontrola hałasu jest priorytetem. W instalacjach znajdujących się w pobliżu obszarów zamieszkałych — sterowni zakładów, budynków administracyjnych sąsiadujących z obiektami przemysłowymi, zakładów przetwórstwa spożywczego o normach hałasu — wentylatory odśrodkowe pracujące przy równoważnym obciążeniu zazwyczaj generują niższy poziom hałasu niż wentylatory osiowe o porównywalnej wydajności, ponieważ w konstrukcji wentylatora odśrodkowego nie występuje hałas o częstotliwości przechodzącej przez łopatki, charakterystyczny dla pracy wentylatora osiowego.

Kiedy wybrać wentylator osiowy?

Wentylator osiowy jest właściwym wyborem, gdy:

Opór układu jest niski, a priorytetem jest wielkość przepływu powietrza. Ogólna wentylacja budynków, wentylacja tuneli, wentylacja kopalni wzdłuż otwartych wyrobisk i zastosowania wentylatorów wież chłodniczych wymagają przemieszczania dużych ilości czystego powietrza przy minimalnym oporze. Wentylatory osiowe doskonale sprawdzają się w tych zastosowaniach — zapewniają wyższy przepływ objętościowy na jednostkę zużycia energii niż wentylatory odśrodkowe, gdy opór systemu jest niski, co czyni je energooszczędnym wyborem do zastosowań o dużej objętości i niskim oporze.

Wymagana jest instalacja prosta. Wentylator osiowy instaluje się bezpośrednio w kanale, którego wlot i wylot znajdują się na tej samej osi — kanał przechodzi prosto przez wentylator. Upraszcza to układ kanałów i pozwala uniknąć zmiany kierunku o 90°, wymaganej przy instalacji wentylatora odśrodkowego. W zastosowaniach modernizacyjnych, gdzie nie ma miejsca na spiralę wentylatora odśrodkowego i poprowadzenie kanału wylotowego, praktycznym rozwiązaniem jest wentylator osiowy, który mieści się w istniejącym ciągu kanałów, pod warunkiem, że rezystancja systemu mieści się w zakresie wydajności wentylatora osiowego.

Wymagana jest kompaktowa instalacja o dużym przepływie objętościowym. Prosta konstrukcja wentylatora osiowego i stosunkowo niewielki przekrój poprzeczny dla danego strumienia objętości powietrza sprawiają, że jest on odpowiedni tam, gdzie powierzchnia podłogi lub wysokość nadproża są ograniczone. Na przykład wentylator osiowy serii T35 został zaprojektowany ze zoptymalizowanym wirnikiem płatowym i cylindryczną konstrukcją piasty, specjalnie w celu uzyskania dużego przepływu przy niewielkiej powierzchni instalacyjnej.

Zrozumienie serii wentylatorów odśrodkowych: jaki typ do jakiego zastosowania?

Wentylatory odśrodkowe nie są pojedynczym produktem — różne serie są projektowane do różnych zadań, a wybór właściwej serii do danego zastosowania jest równie ważny, jak wybór typu wentylatora zamiast osiowego. Główne kategorie wentylatorów odśrodkowych według zastosowania to:

Wentylatory odśrodkowe wentylacyjne ogólnego przeznaczenia (seria 4-72, T4-72, 4-79, 9-19, 9-26): Przeznaczone do wentylacji budynków, nawiewu powietrza do procesów przemysłowych oraz do ogólnych zadań wentylacji przemysłowej, gdzie powietrze jest stosunkowo czyste, a opór instalacji jest umiarkowany. Są to standardowe wentylatory przemysłowe stosowane w najszerszym zakresie zastosowań wentylacyjnych i są dostępne w szerokim zakresie rozmiarów i ciśnień znamionowych.

Wentylatory promieniowe odpylające (seria C6-48, C4-73): Zaprojektowany specjalnie do powietrza zawierającego pył, wióry, wióry i podobne cząstki stałe, do zastosowań związanych ze szlifowaniem, obróbką drewna, pneumatycznymi systemami transportu i odpylaniem, gdzie powietrze opuszczające odpylacz nadal zawiera resztkowe drobne cząstki. Geometria wirnika i dobór materiałów w tych seriach są zoptymalizowane pod kątem obsługi zanieczyszczonego strumienia powietrza.

Wentylatory z naciągiem kotłowym i nadmuchowym (seria G4-73, Y4-73, Y5-47, Y5-48, GG2-10, GY2-10): Zaprojektowane z myślą o specyficznych wymaganiach dotyczących ciśnienia, temperatury i składu gazu w elektrowniach i kotłach przemysłowych. Wentylatory z ciągiem indukcyjnym po stronie gazów spalinowych obsługują produkty spalania o wysokiej temperaturze i wymagają materiałów i układów łożysk dostosowanych do podwyższonych temperatur gazów.

Często zadawane pytania

Czy mogę zastąpić wentylator odśrodkowy wentylatorem osiowym, aby zaoszczędzić miejsce?

Tylko jeśli opór układu przy wymaganym przepływie powietrza mieści się w zakresie dopuszczalnego ciśnienia wentylatora osiowego, zwykle poniżej 300 Pa w przypadku standardowych przemysłowych wentylatorów osiowych. Jeżeli opór układu jest wyższy, wentylator osiowy nie jest w stanie wytworzyć ciśnienia potrzebnego do przepchnięcia powietrza przez system przy wymaganym natężeniu przepływu, niezależnie od mocy silnika. Przed wymianą typu wentylatora należy obliczyć opór systemu (lub zmierzyć go na istniejącej instalacji za pomocą manometru) i porównać go z krzywą ciśnienia i przepływu wentylatora zamiennego w wymaganym punkcie pracy. Jeśli punkt pracy mieści się w krzywej wentylatora osiowego, zastąpienie jest technicznie wykonalne. Jeśli spadnie na zewnątrz, wymagany jest wentylator odśrodkowy.

Co powoduje gwałtowne wzrosty wentylatora odśrodkowego i jak temu zapobiec?

Skok w wentylatorze odśrodkowym występuje, gdy punkt pracy systemu przesuwa się na lewo od punktu szczytowego ciśnienia wentylatora na krzywej ciśnienie-przepływ – do obszaru niestabilnego, gdzie małe zmniejszenie przepływu powoduje duże spadki ciśnienia, co prowadzi do pulsującego, niestabilnego przepływu. Przepięcia są zwykle powodowane przez częściowo zamknięte przepustnice wlotowe lub wylotowe dławiące przepływ powietrza poniżej stabilnego zakresu pracy wentylatora lub przez system, który został zaprojektowany z myślą o znacznie wyższym oporze niż pierwotna specyfikacja. Zapobieganie: należy upewnić się, że przepustnice systemu umożliwiają pracę wentylatora na prawo od jego szczytowego punktu ciśnienia we wszystkich oczekiwanych warunkach pracy i unikać długotrwałej pracy przy bardzo niskich natężeniach przepływu.

Jak konstrukcja łopatek wentylatora wpływa na wydajność wentylatorów odśrodkowych?

Wirniki wentylatorów odśrodkowych są dostępne w trzech orientacjach łopatek, z których każda zapewnia inną charakterystykę wydajności. Łopatki zakrzywione do przodu wytwarzają duży przepływ przy niższym ciśnieniu i osiągają szczytową moc wyjściową w projektowym punkcie przepływu — są kompaktowe, ale wymagają starannego doboru silnika, aby uniknąć przeciążenia przy dużych przepływach. Łopatki zakrzywione do tyłu (nachylone do tyłu) są najbardziej wydajne aerodynamicznie, osiągają szczytową wydajność w punkcie projektowym i nie powodują przeciążeń – w miarę wzrostu przepływu poza projektowany, zużycie energii nie rośnie niestabilnie. Łopatki promieniowe (proste) to najprostsze i najbardziej wytrzymałe łopaty stosowane w środowiskach obciążonych pyłem i korozją, gdzie odporność łopatek na zabrudzenie i łatwe czyszczenie są ważniejsze niż maksymalna wydajność aerodynamiczna.

Przemysłowe wentylatory odśrodkowe i wentylatory osiowe firmy ZhongXing Environmental Protection Machinery

ZhongXing Environmental Protection Machinery Co., Ltd. z siedzibą w Tianmu Lake Industrial Park, Liyang, Jiangsu, produkuje wentylatory odśrodkowe z serii 4-72, 4-79, 9-19, 9-26, C6-48, C4-73, G4-73, Y4-73, Y5-47 i Y5-48, a także serię wentylatorów osiowych T35 do zastosowań w wentylacji przemysłowej, odpylaniu, kotłach i układach wydechowych. Wszystkie produkty posiadają certyfikat zarządzania jakością ISO9001:2015 oraz europejski certyfikat produktu CE. Wentylatory dostępne są pojedynczo lub jako część zintegrowanych systemów odpylania, łączących odpylacze z filtrem workowym, wentylatory i przenośniki ślimakowe.

Skontaktuj się z nami, aby omówić wymagania dotyczące aplikacji i otrzymać rekomendację oraz wycenę dotyczącą wyboru wentylatora.

Powiązane produkty: Wentylator odśrodkowy | Wentylator osiowy | Filtr workowy Odpylacz | Przenośnik ślimakowy