Girante motorizzata curva in avanti
Una volta definita la portata volumetrica di cui abbiamo bisogno, sia che si tratti di fornire aria fresca o di raffreddamento del processo, dobbiamo combinarla con la resistenza al flusso che la ventola incontrerà nell'applicazione. La portata volumetrica (in m3/ora) e la pressione (in Pascal - Pa), vengono combinate per diventare il punto di lavoro contro il quale deve funzionare il ventilatore. È importante selezionare un ventilatore le cui caratteristiche prestazionali soddisfino il punto di lavoro richiesto in corrispondenza o in prossimità del punto di massima efficienza. L'utilizzo della ventola alla massima efficienza riduce al minimo il consumo energetico e il rumore emesso dalla ventola, garantendo al tempo stesso le prestazioni richieste.
Come funziona il ventilatore centrifugo curvo in avanti?
Il nome "Ventilatore centrifugo" deriva dalla direzione del flusso e dal modo in cui l'aria entra nella girante in direzione assiale e quindi viene spinta verso l'esterno dalla circonferenza esterna del ventilatore. La differenza nella direzione del flusso tra un ventilatore centrifugo a pale avanti e uno a pale rovesce è la direzione in cui l'aria esce dalla circonferenza della girante. Con una girante a pale rovesce l'aria esce in direzione radiale mentre con una girante a pale avanti l'aria esce tangenzialmente dalla circonferenza del ventilatore.
Un ventilatore centrifugo a pale avanti è caratterizzato dalla sua forma cilindrica e da tante piccole pale sulla circonferenza della girante. Nell'esempio mostrato di seguito, la ventola ruota in senso orario.
A differenza della girante curva all'indietro, la girante curva in avanti richiede un alloggiamento che converta l'aria ad alta velocità che lascia le punte della pala della girante in una forza statica a velocità inferiore. La forma dell'alloggiamento dirige anche il flusso d'aria verso l'uscita. Questo tipo di alloggiamento della ventola è comunemente noto come scroll; può tuttavia essere definita anche a voluta o ad alloggiamento di scirocco. Installando la girante a pale in avanti in un alloggiamento a spirale, di solito la chiamiamo soffiante a pale in avanti.
Esistono due tipi di soffiatori che utilizzano una girante motorizzata con curva in avanti, come mostrato di seguito...
Il ventilatore ad ingresso singolo a sinistra aspira l'aria da un lato dell'alloggiamento attraverso l'ingresso rotondo e la dirige verso l'uscita quadrata (qui vista con una flangia di montaggio). Il ventilatore a doppia aspirazione è dotato di un alloggiamento della spirale più ampio che aspira l'aria da entrambi i lati della spirale e la invia all'uscita quadrata più ampia.
Come nel caso dei ventilatori centrifughi a pale rovesce, il lato di aspirazione della pala della girante aspira l'aria dal centro del ventilatore, determinando un cambiamento direzionale del flusso d'aria tra l'ingresso e lo scarico di 90°.
Caratteristica del ventilatore
L'area operativa ottimale per un ventilatore centrifugo a pale avanti è quando funziona a una pressione più elevata. Un ventilatore centrifugo a pale avanti funziona meglio quando sono richieste pressioni elevate contro flussi di volume inferiori. Il grafico seguente illustra l’area di lavoro ottimale…
La portata volumetrica è tracciata lungo l'asse X e la pressione del sistema è tracciata sull'asse Y. Quando non c'è pressione nel sistema (il ventilatore soffia liberamente), un ventilatore centrifugo con curvatura in avanti produrrà il flusso di volume maggiore. Quando viene applicata una resistenza al flusso al lato di aspirazione o di scarico della ventola, la portata volumetrica diminuirà.
È necessario prestare attenzione quando si seleziona un soffiatore con curvatura in avanti per funzionare a basse pressioni e flusso di volume massimo. A questo punto, la girante funziona in uno stallo aerodinamico allo stesso modo di un ventilatore assiale che funziona nel punto di sella della sua curva. A questo punto il rumore e il consumo energetico saranno al massimo a causa della turbolenza.
Il picco di efficienza si trova in un punto chiamato ginocchio della curva caratteristica. A questo punto il rapporto tra la potenza in uscita del ventilatore (Portata volumetrica (m3/s) x Sviluppo della pressione statica (Pa) e la potenza elettrica assorbita (W) è massimo e la pressione sonora prodotta dal ventilatore sarà al livello più silenzioso Al di sopra e al di sotto dell'intervallo di funzionamento ottimale, il flusso attraverso la ventola diventa più rumoroso e l'efficienza del sistema di ventilazione diminuisce.
Il vantaggio di utilizzare una ventola motorizzata curva in avanti a singola aspirazione è che ha una caratteristica della ventola ripida. Ciò è particolarmente utile nei sistemi che richiedono livelli costanti di filtrazione. Quando l'aria passa attraverso un filtro antiparticolato, il filtro arresta la polvere e il polline sospesi nell'aria, più fine è il grado di filtrazione, più piccole sono le particelle arrestate dal filtro. Con il passare del tempo il filtro diventerà sempre più intasato da sporco e detriti, con l'effetto che è necessaria una maggiore pressione per fornire lo stesso volume d'aria. Utilizzando una girante con una curva caratteristica ripida in questo caso significa che man mano che il filtro diventa sempre più intasato, la portata volumetrica rimane costante mentre la pressione attraverso il filtro aumenta.
Il vantaggio di utilizzare una girante curva in avanti a doppia aspirazione è che da un ventilatore di dimensioni relativamente piccole può fornire un flusso ad alto volume. Il compromesso con l'utilizzo di un soffiatore a doppia aspirazione è che ha uno sviluppo di pressione inferiore e quindi può funzionare solo con sistemi a pressione inferiore.
Opzioni di montaggio
Come accennato in precedenza, la girante motorizzata a pale avanti produce aria ad alta velocità sulle punte della pala che deve essere diretta e rallentata per convertire la pressione dinamica in pressione statica. Per facilitare ciò, costruiamo una chiocciola attorno alla girante. La forma è creata dal rapporto delle distanze dal centro della girante all'uscita del ventilatore. Come per i ventilatori a pale rovesce, è consigliabile avere anche una piccola sovrapposizione tra l'anello di aspirazione e la bocca della girante. Entrambe le considerazioni sul montaggio sono mostrate nello schema seguente...
Il diametro dell'anello di ingresso deve consentire solo un piccolo spazio tra la girante e l'anello per evitare il ricircolo dell'aria.
Considerazioni sul montaggio - Distanze
È importante garantire uno spazio sufficiente sull’aspirazione e sul lato della ventola…
Uno spazio insufficiente sul lato di aspirazione della ventola aumenterà la velocità di ingresso che porterà a turbolenza. Questa turbolenza aumenterà man mano che l'aria passa attraverso la girante, rendendo meno efficiente il trasferimento di energia dalle pale del ventilatore all'aria, causando la creazione di più rumore e riducendo l'efficienza del ventilatore.
Le raccomandazioni generali per le condizioni di ingresso e scarico sono:
Lato di ingresso
- Nessuna ostruzione o cambiamento nella direzione del flusso entro 1/3 della distanza del diametro della ventola dall'ingresso della ventola
Riepilogo – Perché scegliere un ventilatore centrifugo a pale avanti?
Quando il punto di lavoro richiesto rientra nell'area di pressioni del sistema più elevate rispetto a una portata volumetrica inferiore sulla caratteristica del ventilatore, è necessario prendere in considerazione un ventilatore centrifugo a curvatura in avanti a singola aspirazione. Se il requisito dell'applicazione prevede un flusso di volume elevato in uno spazio ristretto, è necessario prendere in considerazione un ventilatore centrifugo a doppia aspirazione con curvatura in avanti.
Il ventilatore deve essere selezionato entro il suo intervallo ottimale, ovvero in quello che è noto come il ginocchio della sua curva caratteristica. Il punto di massima efficienza è più vicino al limite di pressione più alto sulla curva caratteristica del ventilatore, dove funziona anche al livello più silenzioso. Il funzionamento al di fuori dell'intervallo ottimale (agli estremi del flusso di volume elevato) deve essere evitato poiché la turbolenza e l'efficienza aerodinamica della pala della girante in questi punti creeranno rumore e la girante funzionerà anche in uno stallo aerodinamico. A basse pressioni e flussi di volume elevati è necessario tenere in considerazione la temperatura di esercizio del motore sotto carico poiché esiste il rischio che si verifichi un surriscaldamento del motore.
L'aria sul lato di ingresso della girante deve essere mantenuta quanto più liscia e laminare possibile. Per massimizzare l'efficienza, sull'ingresso del ventilatore dovrebbe essere consentito uno spazio libero pari ad almeno 1/3 del diametro della girante. L'uso di un anello di ingresso (ugello di ingresso) sovrapposto all'ingresso della girante aiuterà a eliminare i disturbi del flusso prima che l'aria venga aspirata attraverso la ventola, ridurrà il rumore indotto dalla turbolenza, manterrà al minimo il consumo energetico nel punto di lavoro e massimizzerà l'efficienza.
Le caratteristiche di funzionamento ripide, la capacità di pressione più elevata dei ventilatori a ingresso singolo e la capacità di flusso elevato dei ventilatori a doppio ingresso fanno sì che il ventilatore con curva in avanti sia un'opzione utile da considerare in un'ampia gamma di installazioni.
Orario di pubblicazione: 16 agosto 2023