אימפלר ממונע עקום קדימה
כאשר הגדרנו את קצב זרימת הנפח שאנו דורשים, בין אם זה לספק אוויר צח או קירור תהליך, עלינו לשלב זאת עם ההתנגדות לזרימה שהמאוורר יתקל בה באפליקציה.קצב זרימת הנפח, (ב-m3/hr) והלחץ (ב-Pascals – Pa), משולבים כדי להפוך לנקודת העבודה נגדה המאוורר חייב לפעול.חשוב שנבחר מאוורר שמאפיין הביצועים שלו עומד בנקודת העבודה הנדרשת בנקודת שיא היעילות או בסמוך לה.השימוש במאוורר בשיא היעילות שלו ממזער את צריכת החשמל והרעש הנפלטים מהמאוורר תוך מתן הביצועים הנדרשים.
כיצד פועל מאוורר צנטריפוגלי עקום קדימה?
השם, 'מאוורר צנטריפוגלי' נגזר מכיוון הזרימה והאופן שבו האוויר נכנס לאימפלר בכיוון צירי ואז נדחף החוצה מההיקף החיצוני של המאוורר.ההבדל בכיוון הזרימה בין מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה לאחור הוא הכיוון שבו האוויר יוצא מהיקף האימפלר.עם אימפלר מעוקל לאחור, האוויר יוצא בכיוון רדיאלי בעוד עם מעוקל קדימה האוויר יוצא משיק מהיקף המאוורר.
מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה מאופיין בצורתו הגלילית והמון להבים קטנים על היקף האימפלר.בדוגמה המוצגת להלן, המאוורר מסתובב בכיוון השעון.
שלא כמו האימפלר המעוקל לאחור, האימפלר המעוגל קדימה דורש בית הממיר אוויר במהירות גבוהה היוצא מקצות להב האימפלר לכוח סטטי במהירות נמוכה יותר.צורת הדיור גם מכוונת את זרימת האוויר לשקע.סוג זה של בית מאוורר מכונה בדרך כלל מגילה;עם זאת, ניתן להתייחס אליו גם כאל וולוט או בית סירוקו.על ידי התקנת האימפלר המעוגל קדימה בבית מגילה, אנו מתייחסים אליו בדרך כלל כמפוח מעוקל קדימה.
ישנם שני סוגים של מפוחים המשתמשים באימפלר ממונע מעוקל קדימה כפי שמוצג להלן...
מפוח הכניסה הבודד משמאל, שואב אוויר מצד אחד של הבית דרך הכניסה העגולה ומכוון אותו לשקע המרובע, (נראה כאן עם אוגן הרכבה).למפוח הכניסה הכפול יש בית מגילה רחב יותר השואב אוויר משני צידי המגילה ומעביר אותו לשקע המרובע הרחב יותר.
בדומה למאוורר הצנטריפוגלי המעוגל לאחור, צד היניקה של להב האימפלר שואב אוויר ממרכז המאוורר מה שגורם לשינוי כיווני של זרימת האוויר בין הכניסה והפליטה של 90o.
מאפיין מאוורר
אזור ההפעלה האופטימלי עבור מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה הוא כאשר הוא פועל בלחץ גבוה יותר.מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה עובד בצורה הטובה ביותר כאשר נדרשים לחצים גבוהים כנגד זרימות נפח נמוכות יותר.הגרף שלהלן ממחיש את אזור העבודה האופטימלי...
זרימת הנפח משורטטת לאורך ציר ה-X ולחץ המערכת משורטט על ציר ה-Y.כאשר אין לחץ במערכת, (המאוורר נושף 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 ירד.
יש לנקוט משנה זהירות בעת בחירת מפוח מעוקל קדימה שיפעל בלחצים נמוכים ובזרימת הנפח הגבוהה ביותר.בשלב זה, האימפלר פועל בדוכן אווירודינמי באותו אופן כמו מאוורר צירי הפועל בנקודת האוכף של העקומה שלו.בשלב זה הרעש וצריכת החשמל יהיו בשיא עקב המערבולת.
שיא היעילות היא בנקודה הנקראת הברך של העקומה האופיינית.בשלב זה היחס בין הספק המוצא של המאוורר (זרימת נפח (m3/s) x התפתחות לחץ סטטי (Pa) וכניסת ההספק החשמלי (W) הוא הגבוה ביותר ולחץ הקול שמפיק המאוורר יהיה בשקט ביותר.מעל ומתחת לטווח הפעולה האופטימלי, הזרימה על פני המאוורר הופכת רועשת יותר ויעילות מערכת המאוורר פוחתת.
היתרון של שימוש באימפלר ממונע מעוקל כניסת אחת קדימה הוא שיש לו מאפיין מאוורר תלול.זה שימושי במיוחד במערכות הדורשות רמות סינון עקביות.כאשר האוויר עובר דרך מסנן חלקיקים, המסנן עוצר אבק ואבקה הנישאים באוויר, ככל שדרגת הסינון עדינה יותר כך החלקיקים הנעצרים על ידי המסנן קטנים יותר.עם הזמן המסנן ייסתם יותר ויותר בלכלוך ופסולת, מה שגורם לכך שנדרש יותר לחץ כדי לספק את אותו נפח אוויר.שימוש באימפלר עם עקומה אופיינית תלולה במקרה זה אומר שככל שהמסנן נסתם יותר ויותר, זרימת הנפח נשארת קבועה בעוד הלחץ על פני המסנן גדל.
היתרון בשימוש באימפלר מעוגל כניסת כפולה לפנים הוא שממפוח בגודל קטן יחסית הוא יכול לספק זרימה בנפח גבוה.הפשרה עם שימוש במפוח כניסה כפול היא שיש לו פיתוח לחץ נמוך יותר כלומר הוא יכול לעבוד רק עם מערכות בלחץ נמוך יותר.
אפשרויות הרכבה
כפי שהוזכר קודם לכן, האימפלר הממונע המעוקל קדימה מייצר אוויר במהירות גבוהה בקצות הלהב שצריך לכוון ולהאט כדי להמיר לחץ דינמי ללחץ סטטי.כדי להקל על זה, אנו בונים גלילה סביב האימפלר.הצורה נוצרת על ידי יחס של מרחקים ממרכז האימפלר ליציאת המאוורר.בדומה למאוורר המעוגל לאחור, מומלץ גם לקיים חפיפה קטנה בין טבעת הכניסה לפיו של האימפלר.שני שיקולי ההרכבה מוצגים בתרשים שלהלן...
קוטר טבעת הכניסה צריך לאפשר רק מרווח קטן בין האימפלר לטבעת כדי למנוע מחזור אוויר.
שיקולי הרכבה - מרווחים
חשוב להקפיד על מרווח מספיק בשאיבה ובצד המאוורר...
מרווח לא מספיק בצד היניקה של המאוורר יגדיל את מהירות הכניסה מה שיוביל למערבולת.המערבולת הזו תגבר ככל שהאוויר עובר דרך האימפלר מה שהופך את העברת האנרגיה מלהב המאוורר לאוויר פחות יעיל, גורם ליצירת יותר רעש ומפחית את יעילות המאוורר.
המלצות כלליות לתנאי הכניסה והפליטה הן:
צד הכניסה
- אין חסימה או שינוי בכיוון הזרימה בתוך 1/3 ממרחק קוטר המאוורר מכניסת המאוורר
תקציר - למה לבחור מאוורר צנטריפוגלי מעוקל קדימה?
כאשר נקודת העבודה הנדרשת נופלת באזור של לחצי מערכת גבוהים יותר לעומת זרימת נפח נמוכה יותר על המאוורר המאפיין מאוורר צנטריפוגלי כניסת קדמית בודדת.אם הדרישה ליישום היא לזרימה בנפח גבוה במעטפת חלל מוגבלת, יש לשקול מאוורר צנטריפוגלי מעוקל עם כניסה כפולה.
יש לבחור את המאוורר בטווח האופטימלי שלו שנמצא במה שמכונה הברך של העקומה האופיינית לו.נקודת שיא היעילות היא קרוב יותר לגבול הלחץ הגבוה יותר בעקומת המאוורר, שם הוא פועל גם בשקט.יש להימנע מפעולה מחוץ לטווח האופטימלי (בקיצוניות של זרימת נפח גבוהה) שכן המערבולת והיעילות האווירודינמית של להב האימפלר בנקודות אלו יצרו רעש והאימפלר יפעל גם הוא בעצירה אווירודינמית.בלחצים נמוכים ובזרימות בנפח גבוה יש לקחת בחשבון את טמפרטורת הפעולה של המנוע בעומס מכיוון שקיים פוטנציאל להתחממות יתר של המנוע.
יש לשמור על אוויר בצד הכניסה של האימפלר חלק ולמינרי ככל האפשר.כדי למקסם את היעילות יש לאפשר לפחות מרווח של 1/3 מקוטר האימפלר על כניסת המאוורר.שימוש בטבעת כניסה (זרבובית Inlet) החופפת את כניסת האימפלר תעזור לבטל הפרעות זרימה לפני שהאוויר נשאב דרך המאוורר, להפחית את הרעש שנגרם למערבולת, לשמור על צריכת החשמל בנקודת העבודה למינימום ולמקסם את היעילות.
מאפיין ההפעלה התלול, יכולת הלחץ הגבוה יותר של מפוחי כניסה בודדים ויכולת הזרימה הגבוהה של מפוחי כניסה כפולים פירושם שהמאוורר המעוגל קדימה הוא אפשרות שימושית לשקול במגוון רחב של התקנות.
זמן פרסום: 16 באוגוסט 2023