انواع پروانه فن ; معرفی ۸ نوع پروانه + تاثیر تعداد پره های فن

انواع پروانه فن کدام است ؟ پروانه فن صنعتی چیست؟ انواع پروانه فن صنعتی در کجا کاربرد دارد؟ ویژگی‌های هر مدل از پروانه فن از جمله پروانه فن سانتریفیوژ چیست؟

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.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. اگر درباره سیستم تهویه هوا در فضاهای بسته مثل پارکینگ ها به دنبال اطلاعات بیشتری هستید مطالعه مقاله سیستم تهویه پارکینگ چیست میتواند مفید باشد.

پروانه ی فن چیست و در هر نوع از فن‌ ها 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. برای آشنایی بیشتر با جت فن تونلی میتوانید به مقاله مربوطه مراجعه نمایید.

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  جت 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.

انواع پروانه فن چیست ؟

در جواب پرسش تاثیر تعداد پره های فن چیست باید بگوییم 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.یک طرف پره فن توسط یک شافت فلزی به موتور الکتریکی متصل شده و طرف دیگر آن به منظور جلوگیری از خارج شدن پره به وسیله یک مهره روی شافت بسته شده است.

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 پره‌ های فن

تعداد 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.این پروانه‌ها ساختاری ساده داشته و با توجه به نحوه عملکرد و میزان دمش هوا در فعالیت کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. همان طور که گفته شد با توجه به قیمت مناسب این محصول اکثراً در سیستم‌های تهویه کوچک به کار برده می‌شود.

•  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.

پره فن نیمه باز به نسبت مدل قبلی بهتر بوده و برای سیستم‌های تهویه معمولی و اماکن نه چندان بزرگ استفاده می‌شود. نکته قابل توجه اینکه در هنگام طراحی و نصب هر چه فاصله پره و فن نزدیک به هم باشد، عملکرد بهتری خواهد داشت. بعضاً دیده شده که به دلیل ایجاد فاصله بیش از حد بین بدنه و پره، سیستم تهویه کارایی مناسبی ندارد. این موضوع را می‌توان یکی از دلایل اصلی نارضایتی از پروانه نیمه باز به شمار آورد. البته در طراحی و سیستم‌های جدید این عیب برطرف شده است.

• 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. با توجه به پیچیدگی طراحی منحصر به فرد از این پره‌ها اغلب در صنایع کاربردی و محیط‌های بزرگ استفاده می‌شود.

این پروانه به دلیل بسته بودن از هر دو طرف از مقاومت و استحکام بالاتری نسبت به دیگر مدل‌ها برخوردار است. یکی از عیب‌های این پره را می‌توان در نحوه تمیزکاری آن دانست. به دلیل اینکه از هر دو طرف بسته شده، در صورت گرفتگی پره‌ها، به سختی می‌توان آنها را تمیز کرد.

این تقسیم‌بندی کلی بود، حال میخواهیم تعدادی از انواع پروانه فن 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.با توجه به بررسی‌های صورت گرفته، مشخص شد که این سیستم برای اماکنی که سروصدا در آنها تأثیر اساسی دارد، بسیار لازم و ضروری است.

در محیط‌هایی مثل بیمارستان، اتاق سالمندان، آسایشگاه‌ها، سردخانه‌ها و … هرچه محیط آرام‌تر و کم‌صداتر باشد، به طبع آرامش بیشتری در آن حکم‌فرما است. از این رو می‌توان پروانه ایرفویل را یکی از بهترین گزینه‌ها برای استفاده در این گونه اماکن به شمار آورد.

• 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.

این پروانه با قدرت بسیار بالا هوای درون محیط را به بیرون رانده و سبب تهویه هوا می‌شود. پروانه فوروارد با توجه به نحوه عملکرد بیشترین میزان استفاده را در بین صنایع و کارگاه‌های سرپوشیده دارد.

•  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. علاوه بر این مقاومت بالای پره فن رادیال سبب افزایش طول عمر اگزاست فن سانتریفیوژ شده و موجب بهبود عملکرد آن می‌شود. در اکثر صنایع تبدیلی نظیر پتروشیمی، نیروگاه‌ها، فولاد و دیگر صنایع وابسته شاهد بهره‌وری از این پروانه‌ها هستیم. مطالعه ی مقاله فن مقاوم به حرارت در جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره فن های دما بالا  میتواند مفید باشد.

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.

به عبارتی در هنگام انتخاب و نصب پروانه فن صنعتی می‌بایست محل، نحوه و میزان کاربرد را بررسی کرد. در غیر این صورت پروانه کارایی مطلوبی نخواهد داشت. به طور مثال در محیط‌های کارگاهی که نیاز به خروج سریع هوای گرم ناشی از احتراق و فعل و انفعالات دستگاه‌ها وجود دارد؛ باید نوعی از پروانه‌ فن صنعتی‌ استفاده شود که از لحاظ ساختار و همچنین حالت و جهت پره‌ها با محل و نحوه کار متناسب باشد.

در صورت عدم رعایت این اصول ممکن است دمای بیش از حد مجاز سلامت افراد و پرسنل را به خطر انداخته یا موجب خرابی تجهیزات و دستگاه‌ها شود.

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..