Вихревой вентилятор своими руками

Вихревой вентилятор

Вихревой вентилятор – один из разновидностей центробежных вентиляторов, используемых в различных промышленных установках. Первый вихревой вентилятор был изготовлен в 1960 году инженерами Siemens и сразу стал востребованным в технологическом обеспечении производственных процессов.

Фото вихревых вентиляторов

Вихревые вентиляторы

• а – рабочее колесо;
• б – плоские радиальные лопасти;
• в – криволинейные каналы;
• г – отвод;
• к – внутренний выступ;
• д – всасывающий поток;
• е – подающий поток.

Принцип действия

Во время вращения рабочего колеса его лопасти захватывают воздух, расположенный в каналах и придают ему центробежное усилие. Ввиду того что движение воздуха непрерывное, он постоянно попадает во входной канал и выходит из нагнетающего. Принцип работы вихревого вентилятора состоит в том, что энергия воздушного потока, передвигающегося по каналу, постоянно повышается за счет воздействия центробежных сил, воздух с повышенной энергией выносится в воздухоотвод и далее в напорный патрубок. Взамен удаленного воздуха в вентилятор поступает новый.

Если не учитывать потери, то значение двоения и подачи воздуха получают простым уравнением количества воздуха.

Расчет давления вентилятора

Во время расчетов имеется я виду, что потери давления воздуха пропорциональны квадрату подачи. Уравнение отображается на графике квадратичной параболой, в основу вывода положена максимально упрощенная модель движения воздушного потока. Фактическая картина происходящее очень сложна, сделать ее расчеты практически невозможно.

Графики теоретического и фактического напора вихревого вентилятора

Во время вращения рабочее колесо вихревого вентилятора увеличивает тангенциальную силу движения воздуха, составляющая скорость вихревого течения в это время остается на постоянном уровне. Такие

Показатели КПД и мощности

характеристики дают возможность рассматривать мощность как разность односекундных кинетических энергий на входе и выходе из насоса. Еще один вывод – при постоянном количестве оборотов рабочего колеса внутренние потери энергии тем выше, чем меньше подача воздуха. Как следствие, не рекомендуется использовать вентилятор в режиме управления величиной входного отверстия дроссельной заслонкой.

Кроме внутренних потерь вихревые вентиляторы имеют гидравлические, объемные и механические.

1. Объемные потери могут достигать до 20% энергии, получаемой валом вентилятора. Такие большие потери объясняются тем, что вентилятор имеет зазоры между кромками лопастей и полостью напорного патрубка.
2. Воздушные потери. Причина потерь воздуха – вихреобразование и трение воздушного потока в криволинейных отводах, такие потери в зависимости от режима работы могут составлять до 30%.
3. Механические потери – трение в подшипниках и сальниках. Присущи всем типам вентиляторов. В количественном измерении для вихревых вентиляторов могут составлять до 10% подводимой на вентилятор мощности.

Высокие значения потерь становятся причиной того, что в большинстве случаев в самых благоприятных режимах работы КПД вихревого вентилятора не превышает 0,5. Реальные значения колеблются в пределах 0,3–0,4.

Диаграмма характеристик вихревого вентилятора

После уменьшения тангенциальной скорости движения газа часть его через небольшой промежуток времени опять попадет под лопасти на всасывание. За чет этого, в отличие от других вентиляторов, лопастные несколько раз воздействуют на один и тот же воздушный поток и увеличивают его давление. Напор повышается намного больше, чем у центробежных или осевых вентиляторов, но объем подаваемого воздуха уменьшается.

Общий принцип действия устройств дает возможность относить вихревые вентиляторы к классу агрегатов динамического действия и применять для них основные критерии для характеристик и определения происходящих процессов.

Сферы применения

Вихревые вентиляторы могут создавать давление воздушного потока 30–1000 мБар при производительности 5–2000 м 3 /ч. По объемной производительности вентилятор уступает осевым или радиальным, а по давлению превосходит их. При необходимости вихревой агрегат может создавать разрежение до 500 мБар. Такие эксплуатационные характеристики позволяют применять устройства для:

1. Насыщения больших емкостей кислородом. Вентилятор устанавливается в специальных системах обеспечения функционирования больших аквариумов или прудов со стоячей водой.
2. Удаления воздуха из упаковочной тары. Вихревые вентиляторы применяются на производственных линиях, в том числе и для упаковки пищевых продуктов.
3. На типографских станках вентилятор перемещает листы бумаги.
4. Для ускоренного перемещения жидкости на гальванических линиях непрерывного действия.
5. Для повышения КПД и безопасности эксплуатации котельных на твердом и жидком топливе. Вентилятор подключается к дымовой трубе для улучшения тяги или к топке для увеличения количества кислорода и улучшения процессов горения.

Распределение давления по проточной части вихревого вентилятора

Преимущества вихревых вентиляторов

1. Простота конструкции. Все элементы, включая и электрический двигатель, собираются на одном корпусе. Вихревой вентилятор высокого давления имеет небольшие геометрические размеры, отсутствуют промежуточные механизмы передачи вращения.
2. Простота обслуживания и высокая надежность. Минимальное количество элементов уменьшает риски поломки и повышает надежность работы агрегатов. Чем меньше деталей, тем меньше времени необходимо затрачивать на периодические технические осмотры и обслуживание.
3. Высокие показатели чистоты подаваемого вентилятором воздуха. В отличие от компрессоров, воздушные потоки не имеют прямого контакта с техническими маслами. Для очистки воздуха нет необходимости устанавливать специальные дорогостоящие фильтры.
4. Невысокие показатели шумности. Вихревой промышленный вентилятор создает шумность не более 50 дБ, что дает возможность монтировать мощные установки внутри помещений, а не выносить их за пределы рабочих зон. Уменьшается стоимость монтажа и дополнительного оборудования систем подачи и отвода воздуха.

Одним из главных преимуществ считается универсальность устройств. Вентилятор практически не имеет ограничений по монтажу, при необходимости можно увеличивать показатели различных систем без значительного технического переоборудования.

Источник

Как устроен безлопастной вентилятор: устройство и принцип работы прибора

Одна из новинок рынка климатического оборудования – безлопастной вентилятор. Прибор одновременно вызывает интерес и сомнение среди потенциальных покупателей. Необычный безлопастный вентилятор удивляет внешним видом и функциональными возможностями.

Кто-то решается на его приобретение, а кто-то переживает, что деньги будут потрачены впустую. Чтобы развеять сомнения в работоспособности оборудования, нужно поближе познакомиться с его устройством, принципом работы и особенностями эксплуатации.

Пару слов о создании безлопастного вентилятора

Модель, кардинально отличающаяся своим внешним видом от других видов вентиляторов, привычных многим с детства, была изобретена в 2009 году. Ее создатель – Джеймс Дайсон.

Он около 30 лет работал над вариантами совершенствования пылесоса и другого бытового и промышленного оборудования. Этот английский разработчик придумал много интересных и полезных изобретений, патенты на которые были проданы в разные страны мира.

Все его разработки отличаются изысканным дизайном и улучшенными функциональными возможностями. Мистер Дайсон, работая над совершенствованием гигиенической сушки для рук, взял за основу принцип ее работы для своего нового изобретения. Так, в 2009 году появился особый вентилятор, не имеющий лопастей.

Около 4-х лет ведущие инженеры компании Дж. Дайсона потратили на то, чтобы смоделировать кольцо вентилятора, которое сможет наиболее эффективно пропускать сквозь себя воздух, многократно его умножая.

Безлопастной прибор от Дайсона уже в 2010 году продавался на родине изобретателя за 199 английских фунтов. Такую цену сложно назвать народной, но желающих обзавестись инновационным вентилятором было много.

Поэтому, сейчас на рынке можно обнаружить аналогичное оборудование от различных производителей, в том числе и бюджетные китайские модели.

Устройство и работа безлопастного прибора

Вентилятор без лопастей часто называют в честь его создателя вентилятором Дайсона или, как он сам называл прибор – умножителем воздуха «Air Multiplier». Это оригинальное изобретение пользуется спросом благодаря умению создавать равномерный поток воздуха и отлично вписываться в любой интерьер.

Умножитель выглядит стильно, а наличие на рынке аналогов делает его доступным широкому кругу потребителей.

Конструктивные составляющие умножителя воздуха

Умножитель воздуха от Дайсона способен многократно увеличивать воздушный поток на выходе. Причем, инженеры, дизайнеры и технологи компании создают более совершенные модели, умеющие не только обдувать предметы, мебель и людей в помещении, но и выполнять функции по очистке и увлажнению воздуха.

Однако цена таких новинок превосходит 300 долларов.

В зависимости от модели будет отличаться и само устройство прибора. Ведь чем больше функций он может выполнять, тем больше кнопок будет на панели управления.

Вентилятор без лопастей состоит из следующих частей:

В корпусе находится двигатель, отвечающий за работу прибора. Также на этой части имеются специальные отверстия, сквозь которые будет втягиваться воздух при включении умножителя.

Управлять вентилятором можно механическим или электронным способом, используя панель. В большинстве случаев предусмотрено дистанционное управление. Многие модели от различных производителей комплектуются пультом, работающим, в среднем, на расстоянии 3-х метров.

На панели управления предусмотрены:

• кнопка включения и выключения;
• реостат для регулировки скорости работы;
• другие кнопки в зависимости от модели умножителя и функций, предусмотренных производителем.

Обдуватель имеет круглую или овальную форму. Его размер полностью зависит от модели изделия. Эта часть вентилятора может иметь четкую геометрическую форму или быть в форме сердца, яблока и др.

Умножители воздуха по способу установки можно условно разделить на 3 типа:

Первые 2 типа относятся к переносным приборам, а последний – к стационарным. Часто производители предусматривают для одной модели 2 варианта: крепление на стену и установку на стол. В таком случае вентилятор обязательно комплектуется кронштейнами с дюбелями.

Вентилятор Дайсона: принцип работы

Безлопастные вентиляторы способны пропускать сквозь себя до 500 л воздуха за 1 секунду. Поток на выходе равномерно распределяется, мягко окутывая все пространство. При визуальном осмотре двигающиеся детали снаружи работающего прибора не наблюдаются. Именно так, на первый взгляд, выглядит умножитель воздуха.

Принципом такой эффективной работы безлопастного вентилятора является многократное умножение втянутого воздуха на выходе. Это происходит благодаря особой форме обдувателя и наличию полого канала особой формы внутри него.

Сначала высокоскоростной двигатель затягивает воздух сквозь маленькие отверстия у основания прибора. Затем этот воздух перемещается в канал обдувателя. Форма канала сконструирована по тому же принципу, что и крыло самолета. Поэтому, когда воздух перемещается внутри канала, его скорость увеличивается.

Из канала воздух выходит с более узкой стороны, а с обратной образуется область низкого давления. Это обеспечивает активное затягивание воздуха внутрь, объем которого в 15-20 раз превышает первоначальный, втянутый двигателем.

В результате людей, находящихся в зоне действия прибора, обдувает значительно сильнее, чем при использовании обычного лопастного вентилятора.

Особенности использования умножителя

Сфера использования вентилятора без лопастей весьма широка – это дом, офис, дача, детский сад, больница или другое муниципальное учреждение. Исключение составляют ванные комнаты, помещения с бассейном, сауны, бани. Там важно обеспечить эффективный отвод влажных паров.

Дело в том, что прибор безопасен, если им будут пользоваться дееспособные члены общества. В противном случае использование разрешается под присмотром взрослых граждан.

Помимо мягкого распределения многократно увеличенного воздушного потока вентилятор без лопастей может увлажнять воздух и охлаждать/подогревать. Процент влажности пользователь задает в настройках. Диапазон регулировки зависит от модели прибора и колеблется, в среднем, от 30 до 70 %.

Что касается функции подогрева или охлаждения, то она доступна в более дорогостоящих моделях. Желаемые параметры указываются пользователем. Еще можно подобрать модель, умеющую очищать воздух от вредных примесей, например, от дыма или чада.

Рынок климатического оборудования изобилует предложениями различных моделей безлопастных вентиляторов от многих производителей. Среди них как доступные модели стоимостью до 100 долларов, так и дорогостоящие варианты известных брендов с функциями настоящего кондиционера или сплит-системы.

Среди производителей, предлагающих свое безлопастное оборудование, можно отметить следующие компании: Flextron, SUPRA (Супра), UNISVET, Clever and Clean, Roward, Dyson, Coolguy, Aaron, RENOVA, Orion, Bladeless, БиЛюкс, MAGNIT.

Ценовой диапазон безлопастных приборов этих компаний от 2 000 до 35 000 рублей и более.

Важная характеристика, влияющая на уровень комфорта при использовании вентилятора, это уровень шума. Он может быть 40 дБ, 55 дБ, 60 дБ и более. Это важнейший параметр, который следует брать во внимание перед покупкой.

Уровень шума конкретной модели производители указывают в технических характеристиках. Причем, это предельный уровень, который достигается при работе оборудования на максимальной скорости. У дешевых приборов заявленный уровень шума может не соответствовать действительности.

Плюсы и минусы безлопастных вентиляторов

Умножитель воздуха имеет свои преимущества и отрицательные стороны, выявленные пользователями.

Среди положительных сторон можно отметить:

• безопасность;
• равномерный воздушный поток;
• минимальное потребление электричества;
• удобное управление;
• простота ухода;
• стильный дизайн.

Безопасность обеспечивается отсутствием лопастей и других движущихся деталей снаружи изделия. Также, благодаря мотору, расположенному снизу, и отсутствии вибрации от вращения лопастей вся конструкция получилась устойчивой.

Потребление электроэнергии чаще всего составляет 25 Вт и 40 Вт. Модели с другими характеристиками встречаются реже.

Управление прибором простое и понятное. Все тонкости регулировки приобретенной модели детально описываются в инструкции. Мощность воздушного потока у безлопастного вентилятора также регулируется.

Кроме плюсов у безлопастного прибора есть свои недостатки:

• Шумовой эффект – уровень звука от 40 дБ. Чем больше и мощнее прибор, тем громче он будет гудеть на максимальной скорости.
• Высокая цена. Оборудование проигрывает по этому показателю привычным лопастным вентиляторам.
• Хрупкость конструкции. Этот недостаток характерен для недорогих аналогов китайского производства.

Производители стремятся учитывать все недостатки и пожелания клиентов, улучшая новые вариации вентилятора. Так, сначала потребителям предложили различные цвета и размеры, затем – самую форму замысловатую. Позже настал черед максимально снизить уровень шума, производимый прибором.

Следующей задачей стало снижение энергопотребления и добавление дополнительных функций по увлажнению и подогреву/охлаждению воздуха, проходящего сквозь безлопастной вентилятор.

Безлопастной прибор своими руками

Вопрос о создании своими руками вентилятора без лопастей посещал многих умельцев. В ходе экспериментов домашними мастерами было получено множество работающих самоделок.

Вариант #1: изделие из пластиковых ведер

Для изготовления прибора используют пластиковую тару, простой вентилятор и клеевой пистолет.

Например, можно взять:

• 2 пластиковых ведра объемом 5 и 10 литров;
• ПВХ труба 110;
• распределительный тройник;
• заглушка.

Сначала нужно отрезать от трубы кусок длиной 15 см. Затем в 10-литровом ведре проделать сбоку отверстие строго такого же размера, как внешний диаметр трубы.

Следующий шаг – взять 5-литровое ведро и срезать 3 см от верхнего края. Еще предстоит вырезать отверстие в днище, диаметр которого на 2 см меньше, чем само дно ведра. В днище большего ведра также нужно сделать отверстие такого же размера и соединить их между собой клеевым пистолетом. Это самодельный обдуватель.

Теперь предстоит собрать корпус с двигателем, роль которого будет выполнять осевой вентилятор. Для этого надеть заглушку на боковой патрубок тройника, нанеся туда предварительно клеевой слой.

Лучше оставить небольшой зазор в 1,5-2 см, чтобы был доступ воздуха. Затем нужно ПВХ трубу надеть на один из патрубков тройника и отметить границу – это будет отрезок около 10 см, который предстоит отрезать.

Именно сюда предстоит поставить осевой электрический вентилятор нужного диаметра, а в отверстие – выводить провод для включения в электрическую сеть.

Для придания готовой самоделке эстетического вида все детали можно окрасить в один цвет аэрозольной эмалью. Например, в белый, бежевый или голубой. Корпус готов к подключению в сеть.

Если внутрь корпуса поставить емкость со льдом, то самоделка будет выполнять роль кондиционера. А при размещении кусочка ваты с 5-7 каплями эфирного масла можно наполнить всю комнату приятным ароматом.

Вариант #2: вентилятор из пластиковых труб

Прототипом второго варианта стал безлопастной прибор марки Dyson. Корпус и техническая часть собрана домашним умельцем по схеме готового изделия заводского производства.

Сооружение полезной в быту самоделки начнем с корпуса:

Источник