אימפלר ממונע מעוקל קדימה
לאחר שהגדרנו את קצב הזרימה הנדרש, בין אם זה כדי לספק אוויר צח או קירור תהליכים, עלינו לשלב זאת עם ההתנגדות לזרימה שהמאוורר ייתקל בה ביישום. קצב הזרימה הנפחי (במ"ק/שעה) והלחץ (בפסקל - פסקל) משולבים יחד כדי להפוך לנקודת העבודה שכנגדה המאוורר חייב לפעול. חשוב שנבחר מאוורר שתכונת הביצועים שלו עומדת בנקודת העבודה הנדרשת בנקודת יעילות שיא או בסמוך אליה. שימוש במאוורר ביעילות שיא ממזער את צריכת החשמל והרעש הנפלטים מהמאוורר תוך מתן הביצועים הנדרשים.
כיצד פועל מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה?
השם "מאוורר צנטריפוגלי" נגזר מכיוון הזרימה ומאופן שבו האוויר נכנס לגלגל המדחף בכיוון צירי ולאחר מכן נדחף החוצה מההיקף החיצוני של המאוורר. ההבדל בכיוון הזרימה בין מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה למאוורר צנטריפוגלי מעוקל אחורה הוא הכיוון שבו האוויר יוצא מהיקף הגלגל. עם גלגל מעוקל אחורה, האוויר יוצא בכיוון רדיאלי ואילו עם גלגל מעוקל קדימה האוויר יוצא באופן משיקי מהיקף המאוורר.
מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה מאופיין בצורתו הגלילית ובהמון להבים קטנים על היקף האימפלר. בדוגמה המוצגת להלן, המאוורר מסתובב בכיוון השעון.
בניגוד למאיץ המעוקל לאחור, המאיץ המעוקל קדימה דורש בית שממיר אוויר במהירות גבוהה היוצא מקצות להב המאיץ לכוח סטטי במהירות נמוכה יותר. צורת הבית מכוונת גם את זרימת האוויר לפתח היציאה. בית מאוורר מסוג זה ידוע בדרך כלל בשם גלילה; עם זאת, ניתן לכנותו גם בית וולוטה או בית סירוקו. על ידי התקנת המאיץ המעוקל קדימה בבית גלילה, אנו בדרך כלל מתייחסים אליו כמאוורר מעוקל קדימה.
ישנם שני סוגי מפוחים המשתמשים באימפלר ממונע מעוקל קדימה כפי שמוצג להלן...
מפוח הכניסה היחיד משמאל, שואב אוויר מצד אחד של המארז דרך הכניסה העגולה ומפנה אותו לפתח היציאה המרובע (נראה כאן עם אוגן הרכבה). למפוח הכניסה הכפול יש בית גלילה רחב יותר השואב אוויר משני צידי הגלילה ומעביר אותו לפתח היציאה המרובע הרחב יותר.
כמו במאוורר הצנטריפוגלי המעוקל לאחור, צד היניקה של להב האימפלר שואב אוויר ממרכז המאוורר, מה שמביא לשינוי כיוון של 90 מעלות בזרימת האוויר בין פתח הכניסה לפתח הפליטה.
מאפיין המאוורר
אזור הפעולה האופטימלי עבור מאוורר צנטריפוגלי עקום קדימה הוא כאשר הוא פועל בלחץ גבוה יותר. מאוורר צנטריפוגלי עקום קדימה פועל בצורה הטובה ביותר כאשר נדרשים לחצים גבוהים כנגד זרימות נפח נמוכות יותר. הגרף שלהלן ממחיש את אזור העבודה האופטימלי...
זרימת הנפח מוצגת לאורך ציר ה-X ולחץ המערכת מוצג על ציר ה-Y. כאשר אין לחץ במערכת (המאוורר נושב בחופשיות), מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה יפיק את זרימת הנפח הגדולה ביותר. כאשר מופעל התנגדות לזרימה על צד היניקה או הפליטה של המאוורר, קצב זרימת הנפח יירד.
יש לנקוט משנה זהירות בבחירת מפוח עקום קדימה שיפעל בלחצים נמוכים ובזרימה בנפח הגבוה ביותר. בנקודה זו, האימפלר פועל בדוכן אווירודינמי באותו אופן כמו מאוורר צירי הפועל בנקודת האוכף של עקמומיותו. בנקודה זו הרעש וצריכת החשמל יהיו בשיא עקב טורבולנציה.
יעילות השיא נמצאת בנקודה הנקראת ברך עקומת האופייניות. בנקודה זו, היחס בין הספק המוצא של המאוורר (נפח זרימה (m3/s) × פיתוח לחץ סטטי (Pa) לבין הספק החשמלי המוכנס (W) הוא בשיאו ולחץ הקול המופק על ידי המאוורר יהיה בשקטו. מעל ומתחת לטווח הפעולה האופטימלי, הזרימה על פני המאוורר הופכת רועשת יותר ויעילות מערכת המאווררים יורדת.
היתרון בשימוש באימפלר ממונע בעל פתח כניסה יחיד מעוקל קדימה הוא בעל מאפיין מאוורר תלול. זה שימושי במיוחד במערכות הדורשות רמות סינון עקביות. כאשר האוויר עובר דרך מסנן חלקיקים, המסנן עוצר אבק ואבקנים הנישאים באוויר, ככל שרמת הסינון עדינה יותר, כך החלקיקים הנעצרים על ידי המסנן קטנים יותר. עם הזמן המסנן ייסתם יותר ויותר בלכלוך ופסולת, מה שגורם לכך שנדרש לחץ רב יותר כדי לספק את אותה נפח אוויר. שימוש באימפלר בעל עקומת מאפיין תלולה במקרה זה פירושו שככל שהמסנן ייסתם יותר ויותר, זרימת הנפח נשארת קבועה בעוד שהלחץ על פני המסנן עולה.
היתרון בשימוש באימפלר בעל כניסת מנוע כפולה ומעוקל קדימה הוא שמפוח קטן יחסית הוא יכול לספק זרימה בנפח גבוה. הפשרה בשימוש במפוח בעל כניסת מנוע כפולה היא שיש לו פיתוח לחץ נמוך יותר, כלומר הוא יכול לעבוד רק עם מערכות בעלות לחץ נמוך יותר.
אפשרויות הרכבה
כפי שצוין קודם לכן, האימפלר הממונע המעוקל קדימה מייצר אוויר במהירות גבוהה בקצות הלהב, ויש לכוון אותו ולהאט אותו כדי להמיר לחץ דינמי ללחץ סטטי. כדי להקל על כך, אנו בונים גלילה סביב האימפלר. הצורה נוצרת על ידי יחס המרחקים ממרכז האימפלר לפתח יציאת המאוורר. כמו במאוורר המעוקל לאחור, מומלץ גם שתהיה חפיפה קטנה בין טבעת הכניסה לפתח האימפלר. שני שיקולי ההרכבה מוצגים בתרשים למטה...
קוטר טבעת הכניסה צריך לאפשר מרווח קטן בלבד בין האימפלר לטבעת כדי למנוע סירקולציה מחדש של אוויר.
שיקולי הרכבה - מרווחים
חשוב לוודא מרווח מספיק בצינור היניקה ובצד המאוורר...
מרווח לא מספיק בצד היניקה של המאוורר יגביר את מהירות הכניסה, מה שיגרום למערבולות. מערבולת זו תתגבר ככל שהאוויר עובר דרך האימפלר, מה שהופך את העברת האנרגיה מלהב המאוורר לאוויר לפחות יעילה, יגרום ליצירת רעש רב יותר ויפחית את יעילות המאוורר.
המלצות כלליות לתנאי כניסה ויציאה הן:
צד הכניסה
- אין חסימה או שינוי בכיוון הזרימה במרחק של שליש מקוטר המאוורר מפתח הכניסה של המאוורר
סיכום - למה לבחור מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה?
כאשר נקודת העבודה הנדרשת נמצאת באזור של לחצי מערכת גבוהים יותר לעומת זרימת נפח נמוכה יותר על מאפיין המאוורר, יש לשקול מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה בעל כניסת כניסה יחידה. אם הדרישה ליישום היא זרימה בנפח גבוה במעטפת חלל מוגבלת, יש לשקול מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה בעל כניסת כניסה כפולה.
יש לבחור את המאוורר בטווח האופטימלי שלו, הנמצא במה שמכונה "ברך עקומת המאפיין". נקודת יעילות השיא נמצאת קרוב יותר לגבול הלחץ הגבוה יותר בעקומת המאפיין של המאוורר, שם הוא גם פועל בשקט הגבוה ביותר. יש להימנע מפעולה מחוץ לטווח האופטימלי (בקצוות של זרימה בנפח גבוה), מכיוון שהמערבולת והיעילות האווירודינמית של להב האימפלר בנקודות אלו ייצרו רעש, והאימפלר יפעל גם הוא בדומם אווירודינמי. בלחצים נמוכים ובזרימות בנפח גבוה, יש להתחשב בטמפרטורת ההפעלה של המנוע תחת עומס, מכיוון שישנה אפשרות להתחממות יתר של המנוע.
יש לשמור על זרימת אוויר בצד הכניסה של האימפלר חלקה ולמינרית ככל האפשר. כדי למקסם את היעילות, יש לאפשר מרווח של לפחות 1/3 מקוטר האימפלר על פתח כניסת המאוורר. שימוש בטבעת כניסה (פיה כניסה) החופפת את פתח כניסת האימפלר יסייע למנוע הפרעות זרימה לפני שאיבת האוויר דרך המאוורר, להפחית רעש הנגרם על ידי טורבולנציה, לשמור על צריכת החשמל בנקודת העבודה למינימום ולמקסם את היעילות.
מאפיין הפעולה התלול, יכולת הלחץ הגבוהה יותר של מפוחים בעלי כניסה יחידה ויכולת הזרימה הגבוהה של מפוחים בעלי כניסה כפולה, הופכים את המאוורר המעוקל קדימה לאופציה שימושית שיש לשקול במגוון רחב של התקנות.
זמן פרסום: 16 באוגוסט 2023