Вентилятор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Потолочный вентилятор с лампой

Вентилятор — механическое устройство для перемещения воздуха или другого газа (воздушный насос) с создаваемым полным напором 15 кПа, при большем создаваемом напоре используется компрессор[1].

Применение:

История[править | править код]

Патентный рисунок[en] на «Вентилятор, приводимый в движение механизмом», 27 ноября 1830 г.

Отдельные приёмы организованной вентиляции закрытых помещений применялись ещё в древности. Вентиляция помещений до начала XIX века сводилась, как правило, к естественному проветриванию. Теорию естественного движения воздуха в каналах и трубах создал М. В. Ломоносов. В 1795 году В. X. Фрибе впервые изложил основные положения, определяющие интенсивность воздухообмена в отапливаемом помещении сквозь неплотности наружных ограждений, дверные проёмы и окна, положив этим начало учению о нейтральной зоне.

В начале XIX века получает развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого из помещения воздуха. Отечественные учёные отмечали несовершенство такого рода побуждения и связанные с ним большие расходы теплоты. Академик Э. X. Ленд указывал, что полная вентиляция может быть достигнута только механическим способом.

С появлением центробежных вентиляторов технология вентиляции помещений быстро совершенствуется. Первый успешно работавший центробежный вентилятор был предложен в 1832 году А. А. Саблуковым. В 1835 году этот вентилятор был применён для проветривания Чагирского рудника на Алтае. Саблуков предложил его и для вентиляции помещений, трюмов кораблей, для ускорения сушки, испарения и так далее. Широкое распространение вентиляции с механическим побуждением движения воздуха началось с конца XIX века.

Типы вентиляторов[править | править код]

Многочисленные типы вентиляторов можно разделить по ниже приведенным признакам;

По конструкции:

  • осевые (аксиальные)
  • центробежные (радиальные)
  • диаметральные (тангенциальные)
  • безлопастные (эжекторного типа).

По типу привода:

  • Имеющие собственный двигатель
  • Приводимые в движение охлаждаемым механизмом

По типу перекачиваемой среды:

  • Взрывозащищенные — не имеющих стальных частей и щеточного электродвигателя.
  • Защищённые — для перекачки коррозионно-активных или агрессивных сред.
  • Термостойкие — для перекачки газов высокой температуры, например, дымовых газов из котлов и печей. К данному типу относятся дымососы.

По конструктивному исполнению:

  • Встраиваемые — являющиеся частью системы вентиляции, или представляющие собой самостоятельное устройство.
  • Накладные - применяются в системе охлаждения электронных компонентов.
  • Отдельно стоящие - являются самостоятельным элементом, для создания локальной зоны вентилирования и кондиционирования.

Осевой (аксиальный) вентилятор[править | править код]

Осевой вентилятор — вентилятор, в котором воздух перемещается вдоль оси рабочего колеса, вращаемого двигателем. В виду совпадения направления движения всасываемого и нагнетаемого воздуха, а также, в большинстве случаев, простоты изготовления, этот вид вентилятора является наиболее распространённым.

Осевые вентиляторы применяются в системах вентиляции жилых помещений; для обдува радиаторов ДВС; системы воздушного охлаждения компьютерных процессоров (кулеры), бытовые вентиляторы, шахтные вентиляторы, вентиляторы дымоудаления и др.

Осевой вентилятор с интегрированным вентильным электродвигателем для вентиляции корпуса системного блока персонального компьютера (т. н. корпусной вентилятор)
Осевой вентилятор авиационного двигателя CFM56

Также вентиляторами называют начальные ступени компрессоров турбовентиляторных авиационных двигателей и вентиляторы аэродинамических труб. Но это неправильно, так как их напор гораздо выше 15 кПа и они представляют собой осевые компрессоры большой производительности.


Центробежный (радиальный) вентилятор[править | править код]

Данный вид вентилятора имеет ротор, имеющий лопатки спиральной формы. Воздух через входное отверстие засасывается внутрь ротора, где он приобретает спиралевидную траекторию и, за счёт центробежной силы инерции и специальной формы лопаток, направляется в выходное отверстие корпуса(направляющего аппарата) (так называемой «улитки», от внешнего сходства). Таким образом, выходной поток воздуха находится под прямым углом к входному. Данный вид вентилятора также часто применяется системах вентиляции, особенно промышленных.

Центробежный вентилятор (схема)
Центробежный вентилятор (анимация)

В зависимости от типа, назначения и размеров вентилятора, количество лопаток рабочего колеса бывает различным, а сами лопатки изготавливают загнутыми вперёд или назад (относительно направления вращения). Применение радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, даёт экономию электроэнергии примерно 20 %. Также они легко переносят перегрузки по расходу воздуха. Преимуществами радиальных вентиляторов с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперёд, являются меньший диаметр колеса, а соответственно и меньшие размеры самого вентилятора, и более низкая частота вращения, что создаёт меньший шум.

Центробежные (радиальные) вентиляторы подразделяются на вентиляторы высокого, среднего и низкого давления.

Центробежные вентиляторы из алюминиевых сплавов, укомплектованные взрывозащитными электродвигателями, по уровню защиты от искрообразования относятся к вентиляторам с повышенной защитой, то есть к вентиляторам, в которых предусмотрены средства и меры, затрудняющие возникновение опасных искр. Вентиляторы с повышенной защитой от искрообразования предназначены для перемещения газопаровоздушных смесей 1-й и 2-й категории групп Т1, Т2, Т3 по классификации ПУЭ.

Тангенциальный вентилятор (диаметральный)[править | править код]

Патент 1893 года.

Конструкция была предложена в 1893 году инженером Полом Мортиером. Крыльчатка тангенциального вентилятора встроена в корпус в форме диффузора, напоминающий корпус центробежного вентилятора. Также, как и центробежный, тангенциальный вентилятор имеет ротор типа «беличье колесо» , т.е. пустой в центре и лопатки по внешней стороне, которые загнуты вперед относительно направления вращения. Только воздух забирается не с торца вентилятора, а по всей его длине с фронтальной стороны устройства. Благодаря специальной форме корпуса, во время работы в всасывающей камере возникает вихрь, направление вращения которого совпадает с направлением вращения ротора. Вихрем воздух всасывается внутрь рабочего колеса, получает ускорение и движется к выходу подобно тому, как это происходит в центробежном вентиляторе[2]. Такие вентиляторы производят равномерный воздушный поток вдоль всей ширины вентилятора и бесшумны при работе.

Длина ротора тангенциального вентилятора, как правило гораздо больше чем его диаметр. Таким образом, форма оптимальна для комбинации с нагревательными и охлаждающими элементами. Благодаря этому такие вентиляторы широко применяются в кондиционерах, воздушных завесах, фанкойлах и других устройствах, где не важен напор воздуха. Отличительной особенностью тангенциальных вентиляторов можно также назвать большой расход воздуха и низкий уровень шума.

«Безлопастный» вентилятор[править | править код]

Прибор, построенный по принципу эжектора. В безлопастном вентиляторе воздушный поток создаёт обычный вентилятор небольшого размера, спрятанный в основании и подающий воздух с относительно большой скоростью сквозь узкие щели в большой рамке, через которую проходит основной поток перемещаемого воздуха. За счёт аэродинамических эффектов истекающий из щелей воздух увлекает за собой соседние слои. В основном, окружающий воздух засасывается с тыльной стороны в результате возникающего разрежения из-за формы профиля рамки. В результате поток воздуха усиливается до 15-18 раз по сравнению с прокачиваемым нагнетателем объёмом. Направление потока может быть изменено путём регулировки положения рамки. Достоинства такой схемы — отсутствие доступных извне корпуса движущихся деталей и ламинарный выходной поток, а потенциальный недостаток — шумность из-за высокого потребного давления нагнетателя и большой скорости истечения первичного потока (около 90 км/ч в исходной конструкции).[3] Форма рамки может быть в виде кольца или в виде вытянутого овала, и др.

«Безлопастный» вентилятор Dyson.

Типы приводов вентиляторов[править | править код]

Вентиляторы, имеющие собственный двигатель, обычно оснащаются электродвигателем. Для больших промышленных вентиляторов используются трёхфазные асинхронные двигатели. Вентиляторы меньшей мощности часто приводятся в действие посредством электродвигателя переменного тока с экранированным полюсом, щёточными или бесщёточными двигателями постоянного тока. Вентиляторы с приводом от двигателей переменного тока используют напряжение 380 В или 220 В. В вентиляторах охлаждения компьютерного оборудования в последнее время используют исключительно бесщёточные двигатели постоянного тока с напряжением, как правило 12 В, в связи с их доступностью, безопасностью, надёжностью и возможностью регулирования.

Вентиляторы, охлаждающие ДВС и другие механизмы, как правило имеют привод от этого механизма. Используется прямой привод от вала машины, но чаще через повышающую ременную передачу, например, на автомобилях, в больших системах охлаждения и веятельных машинах. Вентиляторы, охлаждающие электродвигатели, обычно насажены на вал двигателя и протягивают через обмотки или через корпус двигателя охлаждающий воздух — это называется самовентиляцией электродвигателя.

Вентилятор охлаждения радиатора на двигателе автомобиля, с встроенной вискомуфтой.
Электродвигатель переменного тока с встроенным вентилятором.

Вентиляторы по исполнению[править | править код]

Канальные вентиляторы[править | править код]

Предназначены для монтажа в вентиляционный канал круглого или прямоугольного сечения. Вентиляторы этого типа устанавливаются на одном валу с электродвигателем в едином корпусе с использованием виброизолирующих прокладок.
Вентилятор может быть осевым, многолопастным или радиальным, с лопатками загнутыми как вперёд так и назад, одностороннего или двухстороннего всасывания.
Корпус канальных вентиляторов может изготавливаться из специального пластика, из гальванизированной стали и даже быть смешанным. Из-за небольших габаритных размеров канальные вентиляторы могут устанавливаться непосредственно в сети воздуховодов, встраиваться в канальные системы вентиляции и кондиционирования воздуха и скрываться за подшивным потолком или в специальных вертикальных шкафах. Возможно любое (горизонтальное, вертикальное или наклонное) положение вентилятора при его установке. Основные преимущества канального вентилятора связаны с его компактностью при значительных расходах воздуха. Для предотвращения распространения вибрации по каналу вентиляторы комплектуются тканевыми компенсаторами или гибкими вставками.

Крышные вентиляторы[править | править код]

Крышные вентиляторы монтируются непосредственно на крыше здания, обычно имеют специальную раму для обеспечения долговечности и стойкости к атмосферным воздействиям. В связи с тем, что они практически весь срок службы находятся на улице, к ним предъявляются особые требования по влаго- и пылеустойчивости. Существуют крышные вентиляторы как для систем общей вентиляции, так и специальные жаропрочные вентиляторы для высокотемпературных систем, например, систем дымоудаления при пожаре, организация вытяжки для камина или газового котла.

На рисунке показаны типичные крышные вентиляторы.
Слева – осевой, справа – радиальный. Источник
На рисунке показаны типичные канальные
прямоточные вентиляторы. Источник

Обозначение вентиляторов в энергетике[править | править код]

Обозначение вентиляторов состоит из марки вентилятора (относительно сферы его применения или конструктивных особенностей), типоразмера и (в зависимости от производителя) частоты вращения в оборотах в минуту. Основные марки центробежных и осевых вентиляторов:

  • ВМ — Вентилятор мельничный
  • ВД — Вентилятор дутьевой
  • ВДН — Вентилятор дутьевой с назад загнутыми лопатками
  • ВГДН — Вентилятор горячего дутья с назад загнутыми лопатками
  • ВГД — Вентилятор горячего дутья
  • ВС — Вентилятор специальный
  • ВЦ — Вентилятор центробежный
  • ВР — Вентилятор радиальный
  • ВКС — Вентилятор для кипящего слоя
  • ВКР — Вентилятор крышный радиальный
  • ВСК — Вентилятор специальный коррозионностойкий
  • ВВД — Вентилятор высокого давления
  • ВВДН — Вентилятор высокого давления с назад загнутыми лопатками
  • ВВР — Высоконапорный вентилятор с радиальными лопатками
  • ВВСМ — Вентилятор валковых среднеходных мельниц
  • ВГДН — Вентилятор горячего дутья с назад загнутыми лопатками
  • ВВГДН — Вентилятор высоконапорный горячего дутья с назад загнутыми лопатками
  • ВВН — Вентилятор высоконапорный
  • ВЦП — Вентилятор центробежный пылевой
  • ВРП — Вентилятор радиальный пылевой
  • ВДОД — Вентилятор дутьевой осевой двухступенчатый
  • ВО — Вентилятор осевой
  • ВАС — Вентилятор для атомных электростанций[4]
  • ДГ - дымосос горячего дутья
  • ДН или Д - дымосос центробежный с односторонним всасыванием (один патрубок или всасывающий карман)
  • ДОД - дымосос осевой двухступенчатый
  • ДРГ - дымосос рециркуляции газов
  • Дх2 или ДНх2 - дымосос центробежный с двухсторонним всасыванием (два всасывающих кармана)

Бытовой вентилятор[править | править код]

Типичный бытовой электровентилятор.

Вентилятор предназначен для создания микроклимата в помещении, обеспечивающего комфортное пребывание.

Бытовые вентиляторы классифицируются по типу, размеру, производительности, числу лопастей, исполнению и функциональности.

Наиболее распространены осевые бытовые вентиляторы, реже встречаются тангенциальные и "безлопастные". Рабочее колесо вентилятора делают обычно из пластика, иногда из дерева или из металла. Для защиты от движущихся лопастей рабочего колеса вентиляторы оснащаются решёткой.

Вентиляторы могут иметь функции регулировки скорости вращения и «автоповорота». Автоповорот в бюджетных моделях имеет привод от вала двигателя через червячный редуктор (при этом вал-червяк выходит с другого подшипникового щита двигателя) с возможностью отключения, фрикцион, который прижимается кнопкой, находится в ступице червячного колеса. Более дорогие модели имеют индивидуальный электропривод автоповорота с помощью однофазного синхронного двигателя с цилиндрическим редуктором, и у них эта функция обычно имеет электронное управление.

Также вентиляторы могут оснащаться таймером, гигрометром, термометром, часами, подсветкой, пультом дистанционного управления и т. д. Как правило, вентиляторы бытового назначения имеют двигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором, маленькие настольные — асинхронные с экранированными полюсами, не требующими использования пускового конденсатора. Как правило, используются подшипники скольжения - бронзовые втулки. Мощность двигателей напольных вентиляторов лежит в диапазоне от 30 до 130 ватт, для настольных, работающих от бытовой сети переменного тока: от 15 до 30 ватт. Существуют миниатюрные USB-вентиляторы, которые работают от источника с напряжением 5 вольт, в данном случае в них применяются вентильные электродвигатели, некоторые модели имеют функцию автоповорота с тем же механизмом, что и у «обычных» бытовых вентиляторов[5].

Существуют также бытовые вентиляторы напольного, или, реже, настольного исполнения, имеющие функцию увлажнителя воздуха. В них установлен ультразвуковой увлажнитель воздуха (в конструкции которого также всегда есть небольшой вентилятор), насадка выходная находится на центре решётки вентилятора, и подключена с помощью гибкого шланга, при этом, поток воздуха, создаваемый основным вентилятором, рассеивает холодный пар в помещении. При адиабатическом увлажнении воздуха происходит снижение температуры воздуха, при этом без изменения энтальпии, поэтому такие бытовые приборы можно считать разновидностью испарительных кондиционеров, хорошо снижающих температуру в условиях сухого и жаркого климата.

Вытяжные вентиляторы устанавливаются в вентиляционные каналы в ванных комнатах, санузлах и туалетах, и позволяют снижать влажность (путём замены воздуха в объёме помещения) и удалять неприятные запахи из этих помещений. Вентиляторы имеют влагобрызгозащищённое исполнение, подключаются к однофазной сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Наиболее часто применяются двигатели с экранированными полюсами и бронзовыми подшипниками скольжения. Двигатель вентилятора может устанавливаться на вибропоглощающие вставки для снижения шумности работы, некоторые модели оснащаются таймером, датчиком движения и гигрометром. Часто применяются на вытяжных вентиляторах обратные клапаны для предотвращения обратной тяги, и, следовательно, поступления неприятных запахов из вентиляционного короба и антимоскитные сетки. Есть некоторые модели, в которых применяются вентильные двигатели, подобные тем что используются в компьютерных вентиляторах. Такой вытяжной вентилятор работает от постоянного тока напряжением 12 В, оснащены гигрометром, пультом ДУ и таймером, имеет несколько режимов работ.

Галерея[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Вентилятор // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  2. Коваленко П.В., Пистунович Н.Н. Насосы и вентиляторы. Учебно-методический комплекс. (неопр.). — Республика Беларусь: Новополоцкое ПГУ, 2009.
  3. Невидимый вентилятор загадочно умножает воздух Архивная копия от 25 мая 2014 на Wayback Machine, membrana.ru, 13 октября 2009 г
  4. Обозначения | РУССОЛ. russol.org. Дата обращения: 19 декабря 2016. Архивировано 17 июня 2018 года.
  5. Как выбрать вентилятор для дома: помогаем определиться с критериями (рус.). Ixbt.ru (15 июня 2019). Дата обращения: 29 августа 2023. Архивировано 29 августа 2023 года.

Литература[править | править код]