Fanlar,  toz toplama sistemlerinde  havalandırma sistemi için kritik bir ekipmandır. Havalandırma sistemi boyunca havayı hareket ettirmek için, egsozlu veya üfleme havalandırma yaratmak için kullanılırlar. Yorucu bir sistemde fan, havalandırma sisteminin ucuna veya boşaltma noktasına yerleştirilir.. Üfleme sisteminde fan havalandırma sisteminin girişinde bulunur ve havayı “sisteme” itmek için kullanılır. Havalandırma sistemlerinde kullanılan farklı fan türleri vardır, seçimleri bunların çalışma özelliklerine bağlıdır. Bir havalandırma sistemi için uygun bir fan seçmek için fan işlemlerinin çeşitli temelleri anlaşılmalıdır.

Fan Çalışma Karakteristikleri

Vantilatörün çalışma karakteristikleri üretici tarafından sağlanmaktadır. Bu bilgi, fan performans tabloları ve / veya fan performans eğrileri biçiminde olabilir. Fan performans tabloları, bir fan seçimi için gerekli olan minimum bilgi, yani statik basınç, hava akışı ve fren beygir gücü (FBG) sağlar. Statik basınç, tüm havalandırma sisteminin sürtünme kaybının üstesinden gelmek için gereken basıncın miktarına dayanır. Hava akışı, havalandırma sistemi için gereken hava miktarıdır. FBG, motorun istenen statik basınç ve hava akışında fanı çalıştırması için gereken beygir gücüdür.

Fan eğrileri veya performans eğrileri, fanın performans özelliklerini de tanımlayan grafiklerdir. Fan performans eğrisi belirli bir fan modeli için belirli bir dakikada devir (RPM) ile sağlanır. Seçilen bir fanın performansını karşılamak için her grafik farklı bir FBG’yi temsil eden bir dizi fan performans eğrisi olabilir. Tipik bir fan performans eğrisi, y ekseni üzerinde statik basınç ve x ekseni üzerindeki hava akımı ile Şekil 1.de gösterilen formattadır. Buna ek olarak, fan için FBG eğrileri, ayrı bir ölçeklendirilmiş y ekseni üzerinde FBG ölçeğiyle grafiğe eklenebilir. Üreticinin bu bilgiyi sağlaması durumunda mekanik verimlilik ve gürültü ile ilgili bilgilerde talep edilebilir.

Şekil 1. Tipik bir fan performans eğrisi. Her bir fan eğrisi belirli bir fan modeliyle seçilen bir RPM’de ilişkilendirilir.

Fanlar, havalandırma sisteminin gerekli statik basıncı ve hava akışına bağlı olarak seçilir. Statik basıncın ve hava akışının, fan eğrisinin çalışma aralığında bulunması önemlidir; eğrinin durdurma aralığı içinde değil. Şekil 2, fan eğrisi için çalışma ve durma aralıklarını gösteren bir grafik gösterir.

 

Şekil 2. Durma ve çalışma aralıklarını gösteren fan performans eğrisi.

Fan çalışma aralığında çalışırken, hava akışı kanatlardan herhangi bir girdapsız, sorunsuz ve sessiz bir şekilde geçer. Statik basınç ve hava akışı fan eğrisinin çalışma aralığında bulunduğunda, fanı bu durumda çalıştırmak için gereken motorun FBG’si grafikten belirlenebilir. Statik basınç ve hava akımı fanın durma aralığında bulunuyorsa, aerodinamik durma olarak bilinen bir durumda çalışarak düzgün çalışmaz. Ağır hava akımı ve sonuçtaki hava hızı o kadar düşük olur ki hava akımı, fan bıçağının tasarlanmış konturlarını takip edemez. Bıçaklar, düşük hava akışlarıyla, yüksek türbülans ve girdaplar oluşturan yüksek statik basınçlar üretmek için yaklaşan giriş havasını dışarı doğru atar. Bu nedenle fan, bu durumun neden olduğu hava türbülansı ve girdaplar nedeniyle düşük verimlilikle gürültülü bir şekilde çalışır.

Fan Kanunları

RPM’deki değişikliklerden hava akışına, statik basınca ve FBG’ye olan etkileri belirlemek için çeşitli denklemler kullanılabilir. Bu basitleştirilmiş denklemler genel fan kanunlarıdır ve fan çapı ve hava yoğunluğu sabit olduğu sürece geçerlidir. Yasalar aşağıdaki şekilde temsil edilir.

 

Burada RPM = fan hızı, dakikada devir sayısı;

CFM = hava akımı, cfm;

SP = statik basınç (kullanılan basınçlar tutarlı olduğu sürece toplam, hız veya statik basınç için olabilir, yani tüm toplam, tüm hız veya statik basınç);

FBG = beygir gücü (hava veya toplam beygir gücü veya kullanılan beygir gücü tutarlı olduğu sürece fren gücü beygir gücü için olabilir); Ve

N = gürültü seviyesi, desibel.

Alt simgeler, farklı fan karakteristiklerini, yani orijinal fan karakteristikleri için 1 ve yeni / tadil edilmiş karakteristikler için 2’yi temsil eder. Fan çapı ve hava yoğunluğundaki değişiklikleri hesaba katan denklemler de vardır, ancak bunlar bu uazımızın kapsamı dışındadı.

Fan Tipleri

İki temel fan tipi vardır: eksenel akış fanları ve santrifüj fanları. Aksiyel veya santrifüj akışı kavramlarını kullanan veya birleştiren diğer fan tasarımları da vardır; Bunlar aksiyel santrifüj fanlar ve tavan vantilatörleridir. Yine, fan türünün seçimi havalandırma sistemi tasarımının gerekliliklerine dayanır.

Eksenel Akışlı Fanlar

Aksiyal akışlı fan kategorisi, pervane fanları, boruaksiyel fanlar, vaneaksiyel fanlar ve iki kademeli eksenel akışlı fanlar içerir. Eksenel akış fanları havayı, fanın dönme eksenine “eksenel” veya paralel olan bir yönde hareket ettirir. Pervane fanları en yaygın tiplerdir. Genellikle, sıcak havayı dışarı atmosfere atmak için bir ısı kaynağının yakınındaki binanın duvarına monte edilirler.

Şekil 3. Duvara monte pervaneli fan.

 

Doğrudan tahrik veya kayış tahrik olmak üzere farklı tahrik konfigürasyonlarına sahip olabilirler. Duvara monte edilen fanlar, fan kapatıldığında kapanan kepenklerle de oluşturulabilir. Pervane fanları, düşük hacimde havayı düşük statik basınçlarda hareket ettirecek şekilde tasarlanmıştır.

 

Tüpaksiyal fanlar, bir giriş kanalından havayı boşaltmak için kullanılır (Şekil 4,solda). Silindirik bir mahfazada birçok bıçağı bulunan bir fan içerirler. Bıçaklar genellikle hava hareketine yardımcı olması için bir kanat şeklinde şekillendirilir. Göbek çapı bıçak dış çapının% 30 ila 50’si olabilir. Mahfaza giriş borusuna bağlıdır ve ayrıca motor desteğini de içerir. Bu fanlar, orta derecede statik basınç gerektiren (pervaneli fanlar için gerekli olanlardan daha yüksek) koşullarda kullanılırlar.

Vaneaksiyel fanlar, boru aksiyel fanlara benzer. Vaneakslı fan, hava akışına paralel yönlendirilmiş kılavuz kanatları içeren bir yuvaya sahiptir (Şekil 4, sağda).

Bu kanatlar, statik basınca dönüştürmek için fan bıçağından teğetsel hava akışı hızını geri kazanmak için kullanılır. Bu teğetsel hava akışı hızı, pervane veya boruaksiyel fanlarda statik basınç olarak geri kazanılmaz (bu bileşen enerji kaybedilir). Bir vane-aksiyel fanın göbek çapı bıçak dış çapının yüzde 50 ila 80’ini oluşturan çok daha büyüktür. Vaneaksiyel fan, yüksek statik basınç koşulları için kullanılır.

Şekil 4. Tipik tubaxial fan (solda) ve vaneaxial fan (sağda).

 

İki kademeli eksenel akışlı fanlar temel olarak seri olarak yapılandırılmış iki eksenel akış fanlarıdır. Bu konfigürasyon, yüksek fan basıncı koşullarında çalışmasını sağlar, çünkü her fanın çalışma basıncı seri halde olduğunda eklenir. Bu fan, her fanın her fan arasında konumlandırılmış kılavuz kanatlarla aynı yönde döndürülmesi için tasarlanabilir veya fanlar ters döndürebilir.

Santrifüj Fanlar

Bir santrifüj fan için hava akımı, eksenel akış fanları ile olan hava akışından farklıdır. Bir santrifüj fan için hava akışı dönen bir pervaneye çekilir ve fan kanadından bir yuvaya radyal olarak boşaltılır. Elde edilen hava akışı eksenel dönüşe dik veya bıçak hareketine paraleldir ve yuva hava akışını istenilen yere yönlendirmek için kullanılır (Şekil 5).

Şekil 5. Tipik santrifüj fan.

 

Çok çeşitli türbin santrifüj fanları bulunmaktadır. Fana olan akış temel olarak her tip için aynıdır, fark, bıçakların konfigürasyonunda bulunur. Her bıçak türünün, aşağıda ayrıntılı olarak açıklandığı gibi farklı uygulamalar için avantajları vardır.

• Kanat tipi bıçaklar en iyi mekanik verimliliğe ve en düşük gürültü seviyesine sahiptir. Geriye eğik bıçak ağzı bıçaklarıyla karşılaştırıldığında daha düşük verimliliklere sahiptir. Bu bıçaklar, kirletilmiş havayı tutmak için daha uygundur, çünkü bunlar tek bir kalınlıktadır ve kirli havayla fan bıçaklarına etkisine karşı koyabilen daha ağır malzemeden yapılabilir.
• Geriye eğik bıçakların yapısal gücü ve verimliliği daha düşüktür. Bıçak kıvrılmasının ortadan kaldırılması nedeniyle üretimi daha kolaydır.
• Radyal uç bıçakları uçlarda kavislidir. Bu türler, hava kirliliğini en aza indirgeyen ciddi hava koşullarında, büyük çaplarda (30 ila 60 inç) kullanılmaktadır.
• İleri kıvrımlı bıçak ağızları, aynı boyut ve hızda diğer santrifüj fanlarından daha yüksek hava akışı oranları üretir. Bu, fanın diğer tür santrifüj fanlardan daha kompakt olmasını sağlar. Bu fanlar genellikle fırınlarda, klimalarda ve elektronik ekipman soğutmasında kullanılır.
• Radyal bıçaklar sağlam ve kendi kendini temizler, ancak verimliliği düşüktür. Aşındırıcı dumanları ve taşlama işlemlerinden kaynaklanan aşındırıcı materyali içeren hava akışları için uygundur.

Diğer Fan Türleri

Eksenel santrifüj fanlar, aynı zamanda boru şeklindeki santrifüj veya hat içi santrifüj fanları olarak da adlandırılır ve havayı hat içi bir yapılandırmada taşımak için bir santrifüj fanı kullanırlar. Bunu gerçekleştirmek için hava girişe akar ve fan bıçağında 90 derece döndürür, bıçak boyunca radyal olarak ilerlenir ve uçta çıkışın dışarı akması için bir 90 derece daha dönüş yapar (Şekil 6 ). Bu fanlar kanal ile aynı hizada kolayca monte edilir ve aynı fan çapı ve hızındaki vaneaksiyel fanlara kıyasla daha fazla statik basınç üretirler. Bununla birlikte, mekanik verimlilik, hava akışı için gerekli olan iki 90 derecelik dönme nedeniyle, vaneaksiyel fanlardakinden daha düşüktür.

Şekil 6. Hava akışını gösteren eksenel santrifüj fan  

Çatı Vantilatörleri

Tavan vantilatörleri, konfigürasyonlarında eksenel veya santrifüj fanlar kullanır (Şekil 7). Genel olarak değirmen binasının çatısına monte edilirler. Çatı tavan vantilatörlerinin çoğu, binanın her tarafına hava akımı yaratmak için binadan havayı atmak için kullanılır. Bununla birlikte, havalandırma tasarımı gereği bir alt köpük oluşturarak havayı bina içine üfleyerek temiz hava sağlamak için de kullanılabilirler. Egzoz deşarjı radyal veya upblast olabilir, upblast çoğunlukla yağ / gres ya da toz yüklü hava için kullanılır. Aksiyal fanlar kullanan çatı vantilatörleri genellikle kanal gerektirmez. Bununla birlikte, ünitelerinde santrifüj fanları kullananlarda bazı kanallar gerekebilir.

Şekil 7. Aksiyal fanlar (sol) ve santrifüj fanları (sağda) kullanan tipik çatı vantilatörleri.