exhausfan3

21 de dezembro de 2021 às 05:21 2 views

فن سانتریفیوژ

اگزاست فن از مرکز یک دستگاه مکانیکی برای حرکت است هوا یا سایر گازها در یک جهت در یک زاویه به مایع ورودی. فن های گریز از مرکز اغلب حاوی یک محفظه مجرای برای هدایت هوای خروجی در یک جهت خاص یا در سراسر یک هیت سینک هستند . به چنین پنکه ای دمنده ، بادبزن یا بادبزن قفس سنجابی نیز گفته می شود (زیرا شبیه چرخ همستر است ). ریزهایی که در رایانه ها استفاده می شوند، گاهی اوقات دمنده های بیسکویت نامیده می شوند. این فن ها هوا را از ورودی چرخشی فن به یک خروجی منتقل می کنند. آنها معمولاً در کاربردهای کانالی برای کشیدن هوا از طریق کانال / مبدل حرارتی یا فشار دادن هوا از طریق کانال مشابه استفاده می شوند. پروانه ها. در مقایسه با فن های محوری استاندارد ، آنها می توانند حرکت هوای مشابهی را از یک بسته فن کوچکتر ارائه دهند و بر مقاومت بالاتر در جریان هوا غلبه کنند .

فن های گریز از مرکز از انرژی جنبشی پروانه ها برای حرکت جریان هوا استفاده می کنند که به نوبه خود در برابر مقاومت ناشی از کانال ها، دمپرها و سایر اجزا حرکت می کند. فن های گریز از مرکز هوا را به صورت شعاعی جابجا می کنند و جهت (معمولاً 90 درجه) جریان هوا را تغییر می دهند. آنها محکم، بی صدا، قابل اعتماد هستند و قادر به کار در طیف وسیعی از شرایط هستند.

اگزاست فن از مرکز، مانند فن‌های محوری، دستگاه‌هایی با حجم ثابت هستند، به این معنی که با سرعت ثابت فن، یک فن سانتریفیوژ حجم نسبتاً ثابتی از هوا را به جای جرم ثابت حرکت می‌دهد. این بدان معناست که سرعت هوا در یک سیستم ثابت است، اما جرم واقعی جریان هوا بر اساس چگالی هوا متفاوت خواهد بود. تغییرات در چگالی می تواند ناشی از تغییرات در دمای هوای ورودی و ارتفاع از سطح دریا باشد و این فن ها را برای کاربردهایی که نیاز به تامین جرم ثابت هوا دارند، نامناسب می کند

فن های سانتریفیوژ دستگاه هایی با جابجایی مثبت نیستند و فن های سانتریفیوژ در مقایسه با دمنده های جابجایی مثبت دارای مزایا و معایب خاصی هستند: فن های سانتریفیوژ  کارآمدتر هستند، در حالی که دمنده های جابجایی مثبت ممکن است هزینه سرمایه کمتری داشته باشند و قادر به دستیابی به تراکم بسیار بالاتر هستند. نسبت ها اگزاست فن سانتریفیوژ معمولاً با فن های محوری برای کاربردهای مسکونی، صنعتی و تجاری مقایسه می شوند. فن های محوری معمولاً در حجم های بالاتر کار می کنند، در فشارهای استاتیکی کمتر کار می کنند و راندمان بالاتری دارند. بنابراین از فن های محوری معمولاً برای جابجایی هوا با حجم بالا مانند اگزوز انبار یا گردش اتاق استفاده می شود، در حالی که از فن های سانتریفیوژ برای جابجایی هوا در برنامه های کانالی مانند خانه یا محیط اداری معمولی استفاده می شود.

فن سانتریفیوژ شکلی درام دارد که از تعدادی تیغه فن که در اطراف یک توپی نصب شده اند تشکیل شده است. همانطور که در شکل متحرک نشان داده شده است، هاب میل محرک نصب شده در یاتاقان ها در محفظه فن را روشن می کند. گاز از کنار چرخ فن وارد می شود، 90 درجه می چرخد ​​و در اثر نیروی گریز از مرکز شتاب می گیرد و روی پره های فن جریان می یابد و از محفظه فن خارج می شود.

+

قطعات اصلی یک فن سانتریفیوژ عبارتند از:

محفظه فن

پروانه ها

کانال های ورودی و خروجی

محور محرک

مکانیزم درایو

فن دمپر و پره

کانال های ورودی و خروجی

پره های فن

محفظه تخلیه فن

مکانیزم های درایو

درایو فن سرعت چرخ فن (پرانه) و میزان تغییر این سرعت را تعیین می کند. دو نوع اصلی از درایوهای فن وجود دارد.

مستقیم

چرخ فن را می توان مستقیماً به شفت موتور الکتریکی متصل کرد . این بدان معنی است که سرعت چرخ فن با سرعت چرخش موتور یکسان است . درایو مستقیم کارآمدترین شکل درایو فن است زیرا هیچ تلفاتی در تبدیل سرعت چرخش موتور به سرعت فن وجود ندارد.

برخی از سازندگان لوازم الکترونیکی فن های گریز از مرکز را با موتورهای روتور خارجی ساخته اند (استاتور داخل روتور است) و روتور مستقیماً روی چرخ فن (پروانه) نصب می شود.

کمربند

مجموعه ای از شیارها بر روی محور موتور و محور چرخ فن نصب می شود و یک تسمه انرژی مکانیکی را از موتور به فن منتقل می کند.

سرعت چرخ فن به نسبت قطر شیار موتور به قطر فلکه چرخ فن بستگی دارد . سرعت چرخ فن در فن های تسمه محور ثابت است مگر اینکه تسمه(ها) بلغزند. لغزش تسمه می تواند سرعت چرخ فن را تا چند صد دور در دقیقه (RPM) کاهش دهد. [19] کمربندها همچنین یک آیتم تعمیر و نگهداری اضافی را معرفی می کنند

بلبرینگ

بلبرینگ ها بخش مهمی از فن هستند. یاتاقان های حلقه آستین برای فن های کوچکتر مانند فن های کامپیوتر استفاده می شود، در حالی که برنامه های مسکونی و تجاری بزرگتر از بلبرینگ استفاده می کنند . کاربردهای صنعتی ممکن است از یاتاقان های تخصصی مانند یاتاقان های آستین دار با آب خنک برای تخلیه گازهای داغ استفاده شود.

بسیاری از دمنده های توربو از یاتاقان هوا یا یاتاقان مغناطیسی استفاده می کنند .

کنترل سرعت

سرعت فن برای فن‌ های مدرن از طریق درایوهای فرکانس متغیر انجام می‌شود که مستقیماً سرعت موتورها را کنترل می‌کنند و سرعت موتور را به جریان‌های مختلف هوا افزایش می‌دهند. مقدار هوای جابجا شده با سرعت موتور غیر خطی است و باید برای هر نصب فن به طور جداگانه متعادل شود. معمولاً این کار در زمان نصب توسط پیمانکاران آزمایش و متعادل کننده انجام می شود، اگرچه برخی از سیستم های مدرن مستقیماً جریان هوا را با ابزارهای نزدیک به خروجی کنترل می کنند و می توانند از بازخورد برای تغییر سرعت موتور استفاده کنند.

نصب‌های قدیمی‌تر فن از پره‌های ورودی یا خروجی استفاده می‌کنند - فلپ‌های فلزی که می‌توان آنها را باز و بسته در خروجی فن تنظیم کرد. با بسته شدن پره ها، فشار را افزایش داده و جریان هوا را از فن پایین می آورند. این کارایی کمتری نسبت به VFD دارد، زیرا VFD مستقیماً برق مصرفی موتور فن را کاهش می دهد، در حالی که پره ها با سرعت موتور ثابت کار می کنند.

موتور الکتریکی:

موتور الکتریکی یک IS دستگاه الکترو که تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی . اکثر موتورهای الکتریکی از طریق تعامل بین میدان مغناطیسی موتور و جریان الکتریکی در سیم پیچی کار می کنند تا نیرویی به شکل گشتاور اعمال شده بر روی شفت موتور ایجاد کنند. موتورهای الکتریکی می توانند از منابع جریان مستقیم (DC) مانند باتری ها یا یکسو کننده ها یا منابع جریان متناوب (AC) مانند شبکه برق، اینورترها یا ژنراتورهای الکتریکی تغذیه شوند. یک ژنراتور الکتریکی از نظر مکانیکی با موتور الکتریکی یکسان است، اما با جریان معکوس نیرو عمل می کند و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

موتورهای الکتریکی ممکن است بر اساس ملاحظاتی مانند نوع منبع نیرو، ساختار داخلی، کاربرد و نوع خروجی حرکت طبقه بندی شوند. علاوه بر انواع AC در مقابل DC، موتورها ممکن است برس یا بدون جاروبک باشند ، ممکن است فازهای مختلفی داشته باشند (به تک فاز ، دو فاز یا سه فاز مراجعه کنید )، و ممکن است هوا خنک یا مایع خنک شوند.

موتورهای همه منظوره با ابعاد و مشخصات استاندارد قدرت مکانیکی مناسبی را برای مصارف صنعتی فراهم می کنند. بزرگترین موتورهای الکتریکی برای محرکه کشتی، فشرده سازی خط لوله و کاربردهای ذخیره سازی پمپی با توانی به 100 مگاوات استفاده می شود. موتورهای الکتریکی در فن های صنعتی، دمنده ها و پمپ ها، ماشین ابزار، لوازم خانگی، ابزار برقی و دیسک درایوها یافت می شوند. موتورهای کوچک ممکن است در ساعت های الکتریکی یافت شوند. در کاربردهای خاص، مانند ترمز احیا کننده با موتورهای کششی ، موتورهای الکتریکی را می توان به صورت معکوس به عنوان ژنراتور برای بازیابی انرژی استفاده کرد که در غیر این صورت ممکن است به عنوان گرما و اصطکاک از بین برود.

موتورهای الکتریکی نیروی خطی یا چرخشی ( گشتاور ) تولید می کنند که برای به حرکت درآوردن برخی مکانیسم های خارجی مانند فن یا آسانسور است. یک موتور الکتریکی به طور کلی برای چرخش مداوم یا برای حرکت خطی در فاصله قابل توجهی نسبت به اندازه آن طراحی شده است. سلونوئیدهای مغناطیسی نیز مبدل هایی هستند که نیروی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کنند، اما می توانند حرکت را تنها در فاصله محدودی ایجاد کنند.

موتورهای الکتریکی بسیار کارآمدتر از دیگر محرکه اصلی مورد استفاده در صنعت و حمل و نقل، موتور احتراق داخلی (ICE) هستند. موتورهای الکتریکی معمولاً بیش از 95٪ کارآمد هستند در حالی که ICE ها بسیار کمتر از 50٪ هستند. آنها همچنین سبک وزن هستند، از نظر فیزیکی کوچکتر هستند، از نظر مکانیکی ساده تر و ارزان تر ساخته می شوند، می توانند گشتاور آنی و ثابت را در هر سرعتی ارائه دهند، می توانند با برق تولید شده توسط منابع تجدیدپذیر کار کنند و کربن را به اتمسفر تخلیه نمی کنند. به همین دلایل، موتورهای الکتریکی جایگزین احتراق داخلی در حمل و نقل و صنعت می شوند، اگرچه استفاده از آنها در وسایل نقلیه در حال حاضر به دلیل هزینه و وزن بالای باتری ها که می تواند محدوده کافی بین شارژ را ایجاد کند، محدود شده است.

موتورهای اولیه

قبل از موتورهای الکترومغناطیسی مدرن، موتورهای تجربی که با نیروی الکترواستاتیک کار می کردند مورد بررسی قرار گرفتند. اولین موتورهای الکتریکی دستگاه های الکترواستاتیک ساده ای بودند که در آزمایشات اندرو گوردون راهب اسکاتلندی و بنجامین فرانکلین آزمایشگر آمریکایی در دهه 1740 توصیف شدند. [2] [3] اصل نظری پشت آنها، قانون کولن ، توسط هنری کاوندیش در سال 1771 کشف شد اما منتشر نشد. این قانون به طور مستقل توسط چارلز آگوستین دو کولن در سال 1785 کشف شد، که آن را منتشر کرد به طوری که اکنون شناخته شده است. با نام او [4]با توجه به دشواری تولید ولتاژهای بالای مورد نیاز، موتورهای الکترواستاتیک هرگز برای اهداف عملی مورد استفاده قرار نگرفتند.

اختراع باتری الکتروشیمیایی توسط الساندرو ولتا در سال 1799 تولید جریان های الکتریکی پایدار را ممکن کرد. هانس کریستین اورستد در سال 1820 کشف کرد که یک جریان الکتریکی میدان مغناطیسی ایجاد می کند که می تواند نیرویی بر آهنربا وارد کند. تنها چند هفته طول کشید تا آندره ماری آمپر اولین فرمول برهمکنش الکترومغناطیسی را ایجاد کرد و قانون نیروی آمپر را ارائه کرد ، که تولید نیروی مکانیکی را توسط برهمکنش جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی توصیف می‌کرد. اولین نمایش اثر با یک حرکت چرخشی توسط مایکل فارادی ارائه شددر سال 1821. یک سیم آویزان آزاد در حوضچه ای از جیوه فرو برده شد که روی آن یک آهنربای دائمی (PM) قرار داده شده بود. هنگامی که جریانی از سیم عبور می کرد، سیم به دور آهنربا می چرخید و نشان می داد که جریان باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی دایره ای نزدیک در اطراف سیم می شود. این موتور اغلب در آزمایش‌های فیزیک نشان داده می‌شود و آب نمک را جایگزین جیوه (سمی) می‌کند. چرخ بارلو اصلاح اولیه این نمایش فارادی بود، اگرچه این موتورها و موتورهای مشابه هم قطبی تا اواخر قرن برای کاربرد عملی نامناسب باقی ماندند.

در سال 1827، آنیوس یدلیک ، فیزیکدان مجارستانی ، شروع به آزمایش سیم پیچ های الکترومغناطیسی کرد . بعد از اینکه جدلیک با اختراع کموتاتور مشکلات فنی چرخش پیوسته را حل کرد ، دستگاه های اولیه خود را "خودروتورهای الکترومغناطیسی" نامید. اگرچه آنها فقط برای آموزش استفاده می شدند، اما در سال 1828 جدلیک اولین وسیله ای را نشان داد که شامل سه جزء اصلی موتورهای DC عملی است : استاتور ، روتور و کموتاتور. این دستگاه از آهنرباهای دائمی استفاده نمی کرد، زیرا میدان های مغناطیسی هر دو مؤلفه ثابت و گردان تنها توسط جریان هایی که از سیم پیچ های آنها عبور می کرد تولید می شد.

اصول عملیات

اگزاست فن از نیروی گریز از مرکز تامین شده از چرخش پروانه ها برای افزایش انرژی جنبشی هوا/گازها استفاده می کند. هنگامی که پروانه ها می چرخند، ذرات گاز نزدیک پروانه ها از پروانه ها پرتاب می شوند، سپس به داخل محفظه فن حرکت می کنند. در نتیجه، انرژی جنبشی گاز به دلیل مقاومت سیستم ارائه شده توسط پوشش و مجرا به عنوان فشار اندازه گیری می شود. سپس گاز از طریق مجاری خروجی به سمت خروجی هدایت می شود. پس از پرتاب گاز، فشار گاز در ناحیه میانی پروانه ها کاهش می یابد. گاز چشمی پروانه برای عادی سازی آن به داخل می رود. این چرخه تکرار می شود و بنابراین گاز می تواند به طور مداوم منتقل شود.

مثلث سرعت

نموداری به نام مثلث سرعت به ما در تعیین هندسه جریان در ورودی و خروجی تیغه کمک می کند. برای رسم مثلث سرعت در نقطه ای از تیغه به حداقل تعداد داده نیاز است. برخی از مولفه های سرعت در نقاط مختلف تیغه به دلیل تغییر جهت جریان تغییر می کند. از این رو تعداد بی نهایت مثلث سرعت برای یک تیغه مشخص ممکن است. برای توصیف جریان تنها با استفاده از دو مثلث سرعت، مقادیر میانگین سرعت و جهت آنها را تعریف می کنیم. مثلث سرعت هر ماشین توربو دارای سه جزء است که نشان داده شده است:

سرعت تیغه U

V r سرعت نسبی

V سرعت مطلق

این سرعت ها با قانون مثلث جمع بردار مرتبط هستند:

{\displaystyle V=U+V_{r}}V=U+V_{r}

این معادله نسبتا ساده اغلب هنگام ترسیم نمودار سرعت استفاده می شود. نمودار سرعت برای تیغه های جلو و عقب نشان داده شده با استفاده از این قانون ترسیم شده است. زاویه α زاویه ایجاد شده توسط سرعت مطلق با جهت محوری و زاویه β زاویه ایجاد شده توسط تیغه نسبت به جهت محوری است.

تفاوت بین فن و دمنده

ویژگی که یک فن سانتریفیوژ را از یک دمنده متمایز می کند، نسبت فشاری است که می تواند به دست آورد. به طور کلی، یک دمنده می تواند نسبت فشار بالاتری تولید کند. طبق انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (ASME)، نسبت خاص - نسبت فشار تخلیه به فشار مکش - برای تعریف فن ها، دمنده ها و کمپرسورها استفاده می شود. نسبت مخصوص فن ها تا 1.11، دمنده ها از 1.11 تا 1.20 و کمپرسورها بیش از 1.20 است. به طور معمول به دلیل فشار بیشتر، دمنده ها و کمپرسورها ساختار بسیار محکم تری نسبت به فن ها دارند.