Quạt công nghiệp

Quạt công nghiệp, Phân loại, Cấu tạo, Ưu và Nhược điểm từng loại

Quạt công nghiệp cung cấp các giải pháp cho các quy trình công nghiệp khác nhau trong một loạt các ngành công nghiệp bao gồm khai thác mỏ, sản xuất năng lượng điện, hệ thống sưởi và thông gió trong tòa nhà (HVAC), sản xuất và chế biến kim loại , sản xuất xi măng , hóa dầu và nhiều ngành khác.

Từ quy trình đốt cháy hoặc làm mát, đến thu gom bụi, xử lý vật liệu, điều hòa không khí, hút khí thải và xử lý hóa chất, quạt công nghiệp là xương sống của nhiều quy trình công nghiệp.

Bất kể ngành công nghiệp hay quy trình nào, chức năng chính của quạt công nghiệp hoặc quạt gió là cung cấp và điều chỉnh luồng không khí hoặc khí trong các hoạt động công nghiệp.

Nói chung, hầu hết các loại quạt hoặc máy thổi công nghiệp có thể được phân loại thành một trong bốn loại cơ bản, được đặt tên theo hướng của dòng chảy qua cánh quạt:

  1. Quạt hướng trục
  2. Quạt ly tâm
  3. Quạt dòng hỗn hợp
  4. Quạt luồn chéo

Các loại quạt này khác nhau về thiết kế và chức năng và cuối cùng được lựa chọn dựa trên lưu lượng gió, áp suất và hiệu quả cần thiết cho quy trình.
Điều này cùng với những cân nhắc cụ thể liên quan đến các điều kiện quy trình dự kiến ​​như nhiệt độ khí hoặc các yếu tố ăn mòn có trong khí.

Ngoài các phân loại trên, Tiêu chuẩn Quốc tế và Quy định Pháp luật Quốc gia của nhiều quốc gia công nhận một loại quạt phân loại đặc biệt khác được gọi là “Quạt phản lực”. Tên của loại quạt này gắn liền với chức năng của nó hơn là hướng dòng chảy qua cánh quạt.
 

1. Quạt hướng trục trong các ngành công nghiệp

Quạt hướng trục có dòng chảy qua cánh quạt chủ yếu song song với trục quay của cánh quạt.

Trong các ứng dụng công nghiệp, cánh quạt thường được chứa trong một vỏ tròn bao bọc chặt chẽ cánh quạt.

Các cánh luân phiên không khí vào quạt và đẩy không khí theo hướng song song với trục cánh quạt.

Quạt hướng trục nói chung là loại máy hiệu quả, yêu cầu công suất đầu vào thấp và tạo ra tốc độ dòng chảy tương đối cao ở áp suất thấp đến trung bình.

Các ứng dụng khác nhau từ các ứng dụng nhỏ trong hệ thống HVAC đến các quy trình lớn như thông gió đường hầm và hỗ trợ trao đổi nhiệt trong tháp giải nhiệt . Do được ứng dụng rộng rãi, quạt hướng trục có có nhiều kích cỡ khác nhau và kích thước từ đường kính dưới 1 foot (30.48 cm) đến hơn 15m.

Các loại quạt hướng trục

Quạt hướng trục có góc nghiêng biến đổi (Variable Pitch Axial Fan )
Góc nghiêng của các cánh có thể được thay đổi đồng thời trong khi cánh quạt đang quay.
 
Quạt hướng trục có thể điều chỉnh góc nghiêng (Adjustable Pitch Axial Fan)
Các cánh được gắn vào trung tâm cánh quạt theo cách cho phép thay đổi chúng khi cánh quạt không quay.
Điều này thường đạt được bằng cách tháo một kẹp hoặc bu lông trên mỗi cánh riêng lẻ và điều chỉnh bằng tay để đặt tất cả các lưỡi dao ở góc nghiêng cần thiết.
 
Quạt hướng trục góc nghiêng cố định (Fixed Pitch Axial Fan)
Các cánh được gắn vào trung tâm cánh quạt ở một góc nghiêng không thể thay đổi được.
 
Quạt hướng trục có cánh dẫn hướng (Vaneaxial Fan)

Quạt hướng trục có cánh dẫn hướng ở đầu vào, cửa xả hoặc cả hai giúp cải thiện hiệu quả hơn nữa bằng cách hướng và làm thẳng dòng chảy.
Chúng có khả năng tạo áp suất cao hơn và công suất dòng chảy trung bình.
Được coi là loại quạt hướng trục hiệu quả nhất sử dụng bao gồm nhiệt, khói và loại bỏ khói, làm khô quy trình, làm mát quy trình và thoải mái, và thông gió HVAC chung.

Quạt hướng trục dạng ống (Tubeaxial Fan )

Quạt hướng trục không có cánh dẫn hướng, được thiết kế để cải thiện hiệu quả luồng không khí.
Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp đơn giản bao gồm lò sấy và hệ thống hút khói.
 
Quạt cánh quạt (Propeller Fan)

Quạt hướng trục có cánh quạt kiểu chong chóng đơn giản, được gắn trong một tấm lỗ hoặc vòng thoát khí.
Quạt cánh quạt có thể xử lý khối lượng lớn không khí ở áp suất thấp và nhiệt độ vừa phải.
Chúng có sự thay đổi lớn trong luồng không khí với những thay đổi nhỏ của áp suất tĩnh và thường được sử dụng trong nhà làm quạt hút thông gió, hoặc ngoài trời trong tháp giải nhiệt hoặc bình ngưng làm mát bằng không khí.
Hiệu quả của chúng nói chung là thấp.

2. Quạt ly tâm trong các ngành công nghiệp

Quạt ly tâm, đôi khi được gọi là quạt hướng tâm, là loại quạt có dòng khí đi vào cánh quạt theo phần lớn là hướng trục, sau đó dòng khí thay đổi thành hướng tâm ở ngõ ra cánh quạt, do tác động của lực ly tâm lên khối lượng của khí.

Thường được sử dụng trong các luồng không khí bị ô nhiễm cao, các ứng dụng xử lý vật liệu và trong các hệ thống yêu cầu luồng không khí hoặc khí ở nhiệt độ cao.

Do đó quạt ly tâm được sử dụng rộng rãi trong một số nhà máy chế biến như thép, hóa chất, nhiệt điện, xi măng và nhiều hơn nữa.

Trong phần lớn các quạt ly tâm, cánh quạt được bao bọc bên trong vỏ bọc để cho phép dòng chảy từ quạt được dẫn hoặc kết nối vào hệ thống ống dẫn.
 
Quạt ly tâm hình ống (Tubular Centrifugal Fan)

Cánh quạt ly tâm được lắp bên trong vỏ hình trụ có tác dụng thu dòng hướng tâm ra khỏi bánh công tác và hướng nó ra khỏi vỏ theo hướng trục.
 
Quạt cắm ly tâm (Centrifugal Plug Fan)

Không có vỏ bao quanh cánh quạt.

Nguyên lý hoạt động

Không khí hoặc khí đi vào mặt bên của cánh quạt theo hướng trục, quay 90 độ và tăng tốc do lực ly tâm khi nó chảy qua các cánh quạt và thoát ra khỏi vỏ quạt theo hướng tâm.
 
Luồng không khí đi qua một hệ thống ống dẫn thường có các thành phần bổ sung khác nhau như bộ giảm chấn, bộ phận uốn cong và các bộ phận của quá trình, do đó tạo ra một lực cản cao đối với dòng chảy dưới dạng mất áp suất.

Khả năng tạo ra tốc độ dòng chảy từ thấp đến trung bình ở áp suất trung bình đến cao làm cho quạt ly tâm trở nên lý tưởng cho các ứng dụng có tổn thất áp suất hệ thống cao hơn như hệ thống làm mát và sưởi ấm, kiểm soát bụi, vận chuyển vật liệu, quy trình sản xuất nồi hơi và hóa chất.

Quạt ly tâm là loại máy chắc chắn được thiết kế để chịu được các điều kiện hoạt động khó khăn bao gồm nhiệt độ cao, vật liệu mài mòn, khói axit, khí ăn mòn, v.v.

 Nói chung, quạt ly tâm được phân loại thành bốn loại cơ bản dựa trên hình dạng của các cánh quạt:

Quạt ly tâm cong về phía trước

Chúng tạo ra tốc độ dòng chảy khối lượng cao nhất trong tất cả các quạt ly tâm, tuy nhiên có hiệu suất thấp và yêu cầu về số lượng lớn các cánh quạt.

Thông thường, chúng được sử dụng trong cả các ứng dụng thông gió và thoát khí sạch vì chúng nhạy cảm nhất với sự tích tụ của các hạt và do đó chỉ có thể được sử dụng để vận chuyển không khí hoặc khí với số lượng nhỏ các hạt rắn bị cuốn vào trong khí.

Quạt ly tâm cong ngược phía sau

Đây là thiết kế hiệu quả nhất của cánh quạt ly tâm và có thể dễ dàng phù hợp hoặc vượt quá hiệu quả của quạt hướng trục khi hoạt động ở áp suất và tốc độ dòng chảy trung bình.
Thiết kế cánh cho phép chúng hoạt động ở tốc độ quay cao và do đó tạo ra áp suất cao, đồng thời duy trì kết cấu bền vững chịu được nhiệt độ cao hoặc các hạt bụi mài mòn bị cuốn vào trong khí.

Quạt Cánh bay (Aerofoil blades)

Được thiết kế để tạo ra dòng chảy khối lượng lớn ở áp suất thấp và trùng lặp với đầu ra từ các sản phẩm quạt dòng hướng trục.
Đó là một quan niệm sai lầm phổ biến rằng bởi vì lưỡi cắt có dạng hình cánh quạt nên nó sẽ là thiết kế hiệu quả nhất về mặt khí động học.
Điều này không đúng và hình dạng cánh quạt chủ yếu liên quan đến độ bền cơ học, cung cấp mặt cắt ngang sâu hơn có khả năng chống uốn cong hơn, thay vì mục đích khí động học thuần túy.

Quạt cánh hướng tâm (Radial blade)

Còn được gọi là cánh khuấy, chúng là cánh quạt có cấu tạo tương đối mở với ít cánh hơn so với các thiết kế khác.
Chúng có đặc tính là có thể tạo ra tốc độ dòng chảy từ thấp đến trung bình với áp suất tương đối thấp.
Tính năng quan trọng nhất là khả năng xử lý số lượng đáng kể các hạt bụi có độ mài mòn cao bị cuốn vào trong dòng khí.
Điều này là do khả năng có kết cấu cực kỳ chắc chắn với đặc tính tự làm sạch giúp ngăn chặn sự tích tụ chất rắn lên bánh công tác có thể dẫn đến mất cân bằng.
Thật không may, các tính năng tương tự cho phép sử dụng với khí bẩn cao dẫn đến thiết kế có hiệu suất thấp hơn các loại cánh quạt ly tâm khác.
Chúng được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, nơi có mức độ bụi mài mòn cao, đòi hỏi một giải pháp quạt chịu được các điều kiện hoạt động khắc nghiệt và ở đó mức hiệu quả thấp hơn có thể dễ dàng được biện minh bởi các sản phẩm có khả năng cung cấp mức độ sẵn sàng cao và vận hành sản phẩm đời sống.

Quạt ly tâm vốn đã hiệu quả, đáng tin cậy và có khả năng hoạt động trong nhiều điều kiện.

Chúng có tốc độ dòng chảy thấp đến trung bình ở áp suất trung bình đến cao trái ngược với quạt hướng trục, tuy nhiên, có một khu vực có sự chồng chéo các nhiệm vụ vận hành tiềm năng.

Cấu trúc đơn giản và ít bộ phận chuyển động có nghĩa là chúng yêu cầu mức độ bảo trì rất thấp và cung cấp tính khả dụng cao nhất trong tất cả các loại quạt.

Có những chiếc quạt ly tâm được lắp đặt trong quy trình công nghiệp đã hoạt động 12 năm không ngừng bảo dưỡng và những chiếc quạt đã được lắp đặt hơn 100 năm và vẫn được sử dụng hàng ngày.

3. Quạt dòng hỗn hợp trong các ngành công nghiệp

Quạt Dòng hỗn hợp về cơ bản là sự kết hợp của các dòng cơ bản của quạt ly tâm và hướng trục trong một cánh quạt.

Dòng chảy chính chủ yếu song song với trục quay và đi vào bánh công tác theo hướng trục nhưng được thay đổi hình dạng của cánh quạt để tạo ra dòng chảy hướng tâm đến thành phần vectơ của hướng dòng chảy.

Cánh quạt có thể được chứa trong một vỏ hình trụ hoặc trong một buồng xoắn. Trong trường hợp quạt hút gắn trên mái, buồng chứa có thể là tòa nhà hoặc căn phòng trong đó quạt được lắp đặt.

4. Quạt Crossflow trong các ngành công nghiệp

Quạt Crossflow là loại quạt trong đó cánh quạt hút hoặc chuyển không khí từ bên này sang bên kia của cánh quạt theo kiểu tương tự như bánh xe chèo.

Các loại quạt này nói chung là loại máy có hiệu suất rất thấp và thích hợp để di chuyển các dòng thể tích tương đối nhỏ ở mức tăng áp suất rất thấp trên quạt. Thông thường nhất, đây là loại quạt thường được thấy trong máy sưởi thổi quạt di động nhỏ hoặc các đơn vị điều hòa không khí kiểu cũ hơn.

Các quy định về Sản phẩm liên quan đến Năng lượng (ERP) đã dẫn đến việc phần lớn quạt Crossflow bị loại bỏ khỏi thị trường châu Âu do chúng không thể đáp ứng luật liên quan đến mức hiệu suất tối thiểu của quạt.

5. Quạt phản lực trong các ngành công nghiệp

Quạt phản lực là phiên bản đặc biệt của quạt hướng trục hoặc quạt dòng hỗn hợp, trong đó vận tốc của dòng khí ra khỏi quạt được sử dụng để tạo ra dòng chảy tương ứng trong không khí xung quanh.

Mặc dù về mặt học thuật không được coi là một loại quạt cơ bản theo đúng nghĩa của nó, nhưng các tiêu chuẩn và quy định pháp luật Quốc tế xếp Quạt phản lực vào một phân loại riêng của chúng.

Thông thường nhất, quạt phản lực được sử dụng cho mục đích thông gió trong Đường hầm và Bãi đỗ xe để di chuyển khói thải từ khu vực chung.

Tóm lại:

Quạt hướng trục có lưu lượng gió cao và áp suất thấp.

Dòng khí song song với trục của quạt và các quạt này thường được sử dụng để làm mát và thông gió.

Hạn chế là khí có nhiệt độ cao hoặc chứa các hạt bụi cuốn theo.

Có một số lượng lớn các hoán vị về kích thước và chi tiết thiết kế của quạt hướng trục cho phép nhiều ứng dụng trong việc xử lý không khí xung quanh hoặc khí tương đối sạch và mát.
 
Quạt ly tâm có tốc độ dòng chảy trung bình ở khả năng áp suất trung bình đến cao.

Luồng không khí thay đổi hướng khi đi qua cánh quạt.

Những chiếc quạt này lý tưởng cho các ứng dụng khắc khe hơn so với quạt hướng trục, chẳng hạn như các quy trình công nghiệp liên quan đến việc vận chuyển khí nóng hoặc khí có các hạt rắn cuốn theo hoặc trong các ứng dụng mà yêu cầu về áp suất cao hơn mức có thể đáp ứng của quạt hướng trục.


Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.