انواع پروانه فن کدام است ؟ در این مقاله قصد داریم تا شما را با انواع پروانه فن، تاثیر تعداد پروانه فن در کارایی فن‌ها و سایر اطلاعاتی که درمورد پروانه فن‌هاست آشنا کنیم.
قبل از هرچیز، به طور مختصر یادآور میشویم که فن وسیله ایست که برای القای جریان هوا مورد استفاده قرار می گیرد و عموماً از سطوح وسیع و مسطحی ساخته می شود که یا میچرخند یا نوسان می کنند.
معمول ترین کاربردهای فن ها برای حمل و نقل گاز برای اهداف صنعتی یا تهویه ی هوا در مناطق زیرزمینی نظیر پارکینگ‌ها و تونل‌های جاده ای و مترو هاست.( رجوع شود به مقاله ی مربوط به جت‌فن‌ها ) پروانه ی فن یکی از اجزای اصلی فن است، در حقیقت بدون پروانه فنی نیز نخواهد بود، چرا که، همانطور که مفصل به توضیح آن خواهیم پرداخت، این پروانه ی فن است که وظیفه ی اصلی فن که جا به جایی هواست را انجام میدهد.
پروانه ی فن چیست و در هر نوع از فن‌ها چگونه کار میکند؟
سه نوع فن اصلی برای به حرکت درآوردن هوا وجود دارد، محوری، گریز از مرکز (که شعاعی نیز نامیده می شود) و جریان متقاطع (که مماس نیز نامیده می شود). فن های جریان محوری دارای پره هایی هستند که هوا را مجبور میکنند موازی با شافت که تیغه ها روی آن می چرخند حرکت کند. پنکه های محوری هوا را به طور خطی از محور فن فرو می برند. این نوع متداول ترین نوع فن است و کاربردهای متنوعی نظیر فن های کوچک خنک‌کننده برای وسایل الکترونیکی تا فن های غول پیکر مورد استفاده در تونل های باد دارند.
فن سانتریفیوژ دارای یک جزء متحرک به نام پروانه‌فن است که از یک شافت مرکزی تشکیل شده که مجموعه ای از تیغه ها در آن یک الگوی مارپیچ را تشکیل می دهند. فن‌های سانتریفیوژ هوا را در زاویه سمت راست ورودی فن می وزند، و سپس آن را به بیرون به سمت خروجی می چرخانند( عمل سانتریفیوژ).
در حقیقت یک پروانه ی فن می‌چرخد و می‌چرخد و باعث می شود هوا در نزدیکی شافت وارد فن شود و از شافت به سمت منافذی که در محفظه فن هستند به حالت عمودی بالا برود. یک فن سانتریفیوژ فشار بیشتری را برای حجم هوای معین تولید می کند و نسبت به سایر فن‌ها سر و صدای بیشتری دارد.
فن های جریان متقاطع جریان هوای یکنواختی را در کل عرض فن ایجاد می کنند و در عمل کم سروصدا هستند. فن جریان متقاطع دارای یک روتور قفس مانند است (روتور با یک مرکز توخالی و پره های فن محوری که در امتداد محیط قرار دارند).
فن‌ها معمولاً از جریان برق استفاده می کنند. فن‌های برقی به طور کلی از مجموعه ای از پروانه فن‌های چرخان تشکیل شده‌اند که در محفظه محافظ قرار گرفته و هوا را از آن عبور می دهد. پره‌ها توسط یک موتور الکتریکی چرخانده می شوند، برای فن‌های بزرگ که در کارهای صنعتی از آنها استفاده می‌شود، معمولا از موتورهای ناهمزمان ۳ فاز استفاده می شود.
پروانه فن دارای پره های فن، صفحه پایه، حلقه پشتیبانی و اتصال دهنده هاست تا بتواند پره های فن را بین صفحه پایه و حلقه پشتیبانی نگه دارد. هر پره ی فن دارای دو سر می‌باشد، که در مقابل یکدیگر قرار گرفته‌اند.
صفحه پایه شامل کانال هایی است که هر کدام دارای دو یا چند سوکت هستند که حداقل بخشی از تیغه فن را پیوسته بگیرند و رها کنند. موقعیت پره ی فن نسبت به محور چرخش پروانه را می توان از طریق دو یا چند سوکت انتخاب کرد. حلقه پشتیبانی شامل شیارهاییست که حداقل بخشی از تیغه ی فن در آن قرار می‌گیرد تا تیغه های فن را نسبت به صفحه ی پایه و حلقه پشتیبانی ثابت نگه دارد.
اتصال دهنده ها می توانند بین صفحه پایه و حلقه پشتیبانی امتداد داشته باشند تا بتوانند دو یا چند تیغه را نگه دارند.
تاثیر تعداد پره‌های فن
تاثیر تعداد پره‌های فنتعداد پره پروانه یک پارامتر مهم در طراحی فن‌هاست که به شدت بر خصوصیات فن تأثیر می‌گذارد. برای نشان دادن اثر تعداد پره های پروانه بر عملکرد یک فن، بررسی‌های عددی متعدی بر روی فن گریز از مرکز انجام شد.
در این بررسی‌ها از فن‌هایی که تعداد ۵، ۷ و ۹ تیغه داشتند استفاده شد. نسخه ی اصلی تست‌شده ی فن، خود دارای ۷ پره بود. دو تیغه ی دیگر که ۵ و ۹ تیغه داشتند انتخاب شدند تا نشان دهند که چرا تعداد پره‌ها در تیغه‌های ساخته شده اکثرا ۷ تا می‌باشد.
دلیل آن در طی آزمایش مشخص شد، تغییر تعداد پره‌ها در پروانه سبب تغییر نسبت ابعاد کانال‌های پروانه شده و این امر سبب می‌شود که در سازوکار و مکانیزم عادی فن اختلال ایجاد شود. البته این امر به نوع فن و نوع عملکردی که از آن انتظار داریم برمی‌گردد. به طور مثال، در فن‌های سانتریفیوژ، هرچقدر فشار استاتیک بالاتر رود، حجم هوای بیشتری وارد فن می‌شود، این امر راندمان فن را پایین می‌آورد، هنگامی که فضای میان تیغه‌ها زیاد شود( تعداد پره‌ها کم شود)، جریان مخشوش هوا را خواهیم داشت که در چنین وضعیتی هر قدر تعداد پره‌ها بیشتر باشد، از حجم هوای ورودی کاسته شده و شرایط مطلوب‌تری ایجاد می‌شود. از طرفی فضای بین تیغه‌ها نباید خیلی هم کم و کوچک باشد، چرا که سبب ایجاد مقاومت شده و نمی‌تواند به درستی جریان هوا را اداره کند.
تجزیه و تحلیل داده‌ها نشان میدهد که تغییر تعداد تیغه در پروانه‌ها تأثیر مهمی بر ناحیه کم فشار پشت تیغه و ساختار جت در هنگام کار دارد. با افزایش تعداد تیغه، دهانه ی پروانه نیز بزرگتر می‌شود، تنظیم یک به یک هر کدام از تیغه‌ها کار دشواریست، ولی به طور خلاصه، هر پروانه با توجه به کارایی خود تعدادی پره ی مشخص دارد که از قبل محاسبه شده اند تا هم سبب ایجاد مقاومت مضاعف نشود، هم عملکرد خود را به درستی بتواند انجام دهد.
با تغییر تعداد تیغه ها و سرعت چرخش پروانه و همینطور تعداد پروانه‌ها در فن میتوان بدون تغییر ابعاد دمنده، سرعت جریان هوا را تغییر داد و این امر باعث می شود که هنگامی‌که به دلیل برخی محدودیت ها نظیر زمانی که فضای ما محدود است و اندازه دمنده قابل تغییر نیست، بتوانیم نتیجه ی مطلوب را بگیریم.
وقتی محدودیتی از لحاظ ابعاد مکان نداشته باشیم، سایر پارامترها مثل قطر و عرض پروانه قابل تغییر است. تعداد پره‌های پروانه و تعداد پروانه ها در فن تاثیر زیادی در کارایی سیستم دارد. چرا که با تغییر آن سرعت جریان هوا تغییر میکند و درپی آن تغییر فشار و تغییر راندمان را خواهیم داشت.
انواع پروانه فن
طراحی پروانه مهمترین عامل برای تعیین عملکرد سیستم، به ویژه سیستم گریز از مرکز است. یک پروانه مناسب جریان را بهینه میکند در حالی که تلاطم را به حداقل و بازده را به حداکثر می رساند. به طور کلی دو نوع پروانه ی سانتریفیوژ و آکسیال داریم که در ادامه به انواع پره اشاره میکنیم :
پروانه سیستم گریز از مرکز( سانتریفیوژ) می تواند سه نوع کلی باشد:
-
پروانه باز:
پروانه های باز دارای پره هایی هستند که در هر دو طرف آزاد میباشند. پروانه های باز از نظر ساختاری ضعیف هستند. آنها به طور معمول در سیستم‌های کم‌قطر و ارزان قیمت و پمپ هایی که مواد جامد معلق را اداره می کنند استفاده می شوند.
-
پروانه نیمه باز:
پره ها از یک طرف آزاد و از طرف دیگر محصور هستند. آنها همچنین کارایی بالاتری نسبت به پروانه های باز دارند. می توان آنها را در سیستم‌هایی با قطر متوسط که در اتمسفر آن ذرات معلق وجود دارند نیز استفاده نمود. به دلیل به حداقل رساندن گردش مجدد و سایر تلفات، بسیار مهم است که فاصله کمی بین پره های پروانه و پوشش وجود داشته باشد.
-
پروانه بسته:
پره ها بین دو دیسک قرار دارند، همه در یک ریخته گری واحد هستند. آنها در سیستم‌های بزرگ با راندمان بالا استفاده می شوند. پمپ های سانتریفیوژ با پروانه بسته پرکاربردترین پمپ هایی هستند که مایعات شفاف را اداره می کنند. پروانه بسته پیچیده تر و گران تر است.
این تقسیم‌بندی کلی بود، حال میخواهیم تعدادی از انواع پروانه های سانتریفیوژ را معرفی کنیم:
-
پروانه ایرفویل(Airfoil):
این نوع پروانه کم سروصدا بوده و راندمان بالایی دارد. میتواند در حدود ۷۵۰۰ پاسکال فشار استاتیکی تولید کند که این امر سبب می‌شود بتواند در سرعت‌های بالا بچرخد و راندمانی حدود ۹۰ درصد داشته باشد. از این نوع پروانه در تهویه های عمومی میتوان استفاده کرد.
-
پروانه بکوارد:
(Backward-curved) این نوع پروانه مشابه مورد قبلی است، و در آن تیغه‌ها رو به عقب هستند، اما فرق عمده ی پروانه بکوارد با پروانه ایرفول در این است که پروانه بکوارد نسبت به ایرفول راندمان پایینتری دارد. (۸۵%) این پروانه‌ها می‌توانند فشارهای استاتیکی بالایی را تحمل کنند و به موتور فن فشار کمتری وارد میکنند.
-
پروانه مایل به عقب:
(Backward-inclined) این نوع پروانه‌ها بدون اضافه بار هستند یعنی همانند مورد قبل هستند فقط راندمان این مدل پایینتر بوده( ۷۸%) و از لحاظ ساختاری ساده میباشند.
-
پروانه شعاعی در راس(Radial-tip):
در کارهای بزرگ صنعتی که فیلترهای تصفیه ی هوا را با گازهای داغ ترکیب میکنند، ازین نوع پروانه استفاده می‌شود. از ویژگی های مثبت این پروانه که سبب می‌شود بتوان از آن در اتمسفری که دارای ذرات معلق و مواد گرانولی است استفاده نمود این است که ساختار این نوع پروانه‌های به گونه‌ای است که خود به خود تمیز می‌شوند. یعنی عملا مواد روی آن نمیماند. بازده این فن ها ۷۰% بوده و حجم هوای انتقال‌دهنده ی آن به نسبت بقیه ی فن‌ها کم‌تر می‌باشد.
-
پروانه فوروارد:
(Forward-curved) این نوع پروانه‌ها انحنا رو به جلو دارند و به آن ها پروانه کولری نیز میگویند. این نوع فن‌ها فشار بیشتری به وجود می‌آورند اما در عوض راندمان پایینتری داند( ۶۵%) این نوع پروانه‌ها زود کثیف می‌شوند پس از آنها در اتمسفر آلوده استفاده نمی‌شود.
-
اگزاست فن سانتریفیوژ با پروانه رادیال:
(Radial blade) ای نوع پروانه‌ها با سرعت بالایی میچرخند و بازدهی آنها حدود ۶۰% است. از این نوع پروانه در کارهای صنعتی با دمای بالا، سیستم‌های شناورسازی هوا، انتقال پانوماتیک و.. استفاده می‌شود.
پارامترهای زیادی برای طراحی یک فن وجود دارد که شامل قدرت موتور، قطر پروانه، عرض پروانه، سرعت چرخش پروانه، سرعت جریان حجم و تعداد تیغه های یک پروانه می‌باشد، در حالی که رابطه بین چندین پارامتر با یکدیگر اهمیت ویژه ای دارد، ما باید انواع پروانه ی فن را نیز بشناسیم تا با انتخاب درست بتوانیم مطلوبترین بازدهی را داشته باشیم. همانطور که گفته شد تاثیر تعداد پروانه ی فن شاید حتی بیشتر از نوع پروانه در بازدهی ما اثر گذارد، بنابراین لازم است که همه ی جوانب را در نظر بگیریم.
انواع پروانه فن کدام است ؟
به طور کلی دو نوع پروانه ی سانتریفیوژ و آکسیال داریم و پروانه سیستم گریز از مرکز( سانتریفیوژ) می تواند سه نوع کلی باشد
انواع پروانه فن سانتریفیوژ چیست؟
پروانه باز پروانه نیمه باز پروانه بسته پروانه ایرفویل(Airfoil) پروانه بکوارد و..