Ventilateur centrifuge : spécificités de l'appareil et principe de fonctionnement de l'appareil
Avec le développement du secteur industriel, un grand nombre de procédés technologiques nécessitaient une alimentation en air pulsé.Le secteur des ménages n’est pas non plus en reste. Certains types de communications nécessitent un apport régulier d’air frais.
Une solution élégante à ce problème était un ventilateur centrifuge, capable de pomper de manière autonome la quantité de masse d'air requise. Mais comment est-il conçu et comment fonctionne-t-il ? Ce sont ces questions que nous examinerons en détail dans notre article.
Examinons les caractéristiques de conception de l'appareil, ses capacités, son champ d'application et les meilleurs fabricants dont les produits sont présentés sur le marché. Nous donnerons également des recommandations sur le choix du modèle de ventilateur approprié.
Le contenu de l'article :
L'essence du pompage et de la raréfaction de l'air avec un ventilateur
Un ventilateur est une structure mécanique capable de traiter le flux d'un mélange gaz-air en augmentant son énergie spécifique pour un mouvement ultérieur.
Cette architecture de l'unité permet de créer un effet d'injection ou de raréfaction du gaz de travail dans l'espace par respectivement une augmentation ou une diminution de la pression (mécanisme de conversion d'énergie).
La pression du gaz est comprise comme un processus sans fin de mouvement chaotique de molécules de gaz qui, frappant les parois d'un espace clos, créent une pression sur elles.
Ainsi, plus la vitesse de ces molécules est élevée, plus les impacts sont nombreux et plus la pression est élevée. La pression du gaz est l’une des principales caractéristiques du gaz.
D’un autre côté, tout gaz a deux paramètres supplémentaires : le volume et la température. Le volume est la quantité d'espace remplie par un gaz. La température du gaz est une caractéristique thermodynamique qui relie la vitesse des molécules et la pression qu'elles génèrent.
Ces « trois piliers » reposent sur la théorie de la cinétique moléculaire, qui sert de base à la description de tous les processus associés au traitement des gaz et des mélanges gazeux.
Le processus d’injection est une concentration forcée de molécules dans un espace confiné au-delà d’une certaine norme. Par exemple, la pression atmosphérique généralement acceptée à la surface de la Terre est d'environ 100 kPa (105 kilo Pascals) ou 760 mm Hg. Art. (millimètres de mercure).
À mesure que l’altitude au-dessus de la surface de la Terre augmente, la pression diminue et l’air se raréfie.
La raréfaction est le processus inverse du pompage, au cours duquel les molécules quittent un système fermé. Le volume reste le même, mais le nombre de molécules diminue considérablement, donc la pression diminue.
L’effet de pompage est nécessaire pour forcer le mouvement de l’air. Il est possible de déplacer l'air grâce à l'effet de raréfaction : pour rétablir l'équilibre des pressions dans l'ensemble du système, les molécules se déplacent d'une zone de molécules plus concentrée vers une zone moins concentrée.
C'est ainsi que les molécules de gaz se déplacent.
Il existe une variété de configurations de systèmes de ventilation, mais elles peuvent être divisées en plusieurs classes selon certains paramètres :
- Sur rendez-vous. Il existe des ventilateurs à usage général et spécial. Les ventilateurs sont utilisés pour le mouvement normal du gaz. Des ventilateurs spéciaux sont utilisés pour le transport pneumatique, le transport de mélanges gazeux agressifs et explosifs.
- Par vitesse. Il existe des roues avec des pales à vitesses de rotation spécifiques faibles, moyennes et élevées.
- Par plage de pression. Il existe des systèmes connus pour générer une pression faible (jusqu'à 1 kPa), moyenne (1 à 3 kPa), élevée (plus de 3 kPa).
Certains processus industriels et domestiques utilisant des soufflantes se déroulent dans des conditions environnementales extrêmes, c'est pourquoi les exigences correspondantes sont proposées pour l'équipement.
Ainsi, nous pouvons parler d'unités et de dispositifs de désenfumage résistants à la poussière, à l'humidité, à la chaleur, à la corrosion, aux étincelles et aux ventilateurs conventionnels.
Les informations sur les types de ventilateurs sont discutées en détail dans un autre notre article.
Conception du ventilateur centrifuge
Le système de conception centrifuge est un mécanisme de pompage doté d’une architecture radiale capable de générer une pression dans n’importe quelle plage.
Conçu pour le transport de gaz monoatomiques et polyatomiques, y compris des composés chimiquement « agressifs ».
La conception est « revêtue » d’un boîtier en métal/plastique, appelé boîtier de protection. La coque protège la chambre intérieure de la poussière, de l'humidité et d'autres substances pouvant affecter négativement le fonctionnement de l'appareil.
Un produit de ventilation de haute qualité possède toujours une certaine classe de protection. Le degré de protection de la coque (Ingress Protection) est une norme internationale unifiée de qualité de produit qui détermine le niveau de protection de l'équipement contre les influences environnementales.
Le mécanisme est entraîné par un moteur électrique ou un moteur à combustion interne (typique des ventilateurs industriels). La méthode la plus courante est un moteur électrique qui fait tourner un arbre avec une roue.
Il existe plusieurs options connues pour transmettre le mouvement de rotation du moteur à la roue :
- couplage élastique;
- Transmission par courroie trapézoïdale ;
- transmission à variation continue (embrayage à friction hydraulique ou inductif).
Compte tenu de l'existence d'un grand nombre d'entreprises manufacturières qui créent des systèmes uniques avec une grande variété de paramètres dynamiques, les consommateurs disposent d'une gamme assez étendue de ventilateurs.
Grâce au travail intensif des développeurs, nous disposons d'une large gamme d'applications pour de telles machines, notamment :
- systèmes de ventilation et de chauffage dans les bâtiments privés et à plusieurs étages ;
- alimentation et purification de l'air pour bâtiments non résidentiels;
- systèmes de filtration en agriculture;
- mise en œuvre de processus technologiques dans l'industrie légère et lourde de diverses directions.
Il existe également des options permettant d'utiliser des soufflantes dans les systèmes d'extinction d'incendie et de remplacer l'air ultra-rapide dans les espaces confinés.
De tels ventilateurs fonctionnent avec des mélanges gazeux à haute température, ce qui oblige les fabricants à inclure dans la documentation technique des informations sur la conformité de leurs équipements aux normes internationales.
La conception simple et éprouvée du mécanisme centrifuge présente un certain nombre d'avantages évidents :
- haute fiabilité et performances inégalées ;
- facilité et accessibilité de l'entretien des équipements ;
- sécurité d'intégration et d'exploitation des unités ;
- coûts minimes pour les ressources énergétiques et les réparations en cas de panne.
De plus, les souffleurs ont un seuil sonore assez faible, ce qui leur permet d'être utilisés dans des conditions domestiques.Les ventilateurs centrifuges ont également une durée de vie exceptionnellement longue en raison de l'absence de contact direct des parties actives du mécanisme dans la chambre de travail.
Caractéristiques du cycle de fonctionnement de l'appareil
Examinons le principe général de fonctionnement d'un ventilateur centrifuge de conception radiale. A noter que les experts distinguent deux conceptions principales de ventilateurs : avec un placement axial et radial de l'entrée dans laquelle le flux d'air est aspiré.
Cela affecte principalement la possibilité d'installer le ventilateur dans le système et n'a pratiquement aucun effet sur les performances globales.
L’entrée axiale est typique des surpresseurs volumétriques à usage général. Le placement radial de l’entrée d’écoulement est typique des surpresseurs de ligne principale.
Au cours de la première étape du cycle de fonctionnement du ventilateur, le flux d’air se déplace sur la surface d’une roue à rotation rapide. Les pales de la turbine divisent l'air en petits volumes qui se déplacent à l'intérieur de la chambre de travail.
Ici, la masse d'air s'accumule, c'est-à-dire que la masse d'air est directement comprimée en un petit volume.
La conception du corps de l'unité elle-même a ses propres caractéristiques.
Les deux formes de coque les plus courantes sont connues :
- arrondi;
- spirale.
La forme arrondie du boîtier est typique des ventilateurs qui déplacent une énorme quantité d'air en un temps de processus court. Et la forme en spirale est inhérente aux ventilateurs, qui compriment en outre le volume d'air et génèrent des pressions moyennes et élevées.
Lors de la deuxième étape, l'air est pompé dans la chambre de travail. Comme on le sait, à volume constant, avec une augmentation de la masse totale des molécules de gaz, le nombre de collisions de molécules augmente, et donc leur vitesse augmente. Par conséquent, la pression du gaz augmente également.
Au stade final, le gaz comprimé est évacué de la chambre de travail vers la sortie. Ensuite, l'air passe dans le conduit d'air central et se déplace dans la direction indiquée.
Le processus de raréfaction se produit exactement à l’opposé. L'air est extrait d'un conduit d'air ou d'un espace confiné où une zone raréfiée doit être créée et évacué dans l'environnement ou dans un autre espace confiné.
Spécification du ventilateur centrifuge
Les systèmes de compresseurs se caractérisent par un certain nombre de différences structurelles et dynamiques qui doivent être prises en compte lors de leur sélection et de leur mise en œuvre dans le système de ventilation.
Les spécifications comprennent :
- la conception du ventilateur lui-même ;
- le type de moteur ;
- Bloc de contrôle ;
- placement de la roue et transmission du mouvement de rotation du moteur ;
- angle d'emplacement des tuyaux d'entrée et de sortie ;
- le matériau à partir duquel les pièces du produit sont fabriquées, ses dimensions et son poids.
Les experts sont également attentifs à la conformité des produits aux normes internationales : normes ISO/IEC et GOST, marquages IP, directives ATEX, etc.
La pression de refoulement est la valeur maximale que le ventilateur est capable de créer pendant le fonctionnement en mode nominal.
P.v =Psv +Pdv,
Où: P.v - pression totale, P.sv - pression statique, P.dv — pression dynamique.
Coefficient différentiel - la différence entre la pression d'entrée et la pression générée (bar).
Le débit d'air volumétrique est la quantité de mélange gazeux qui se déplace par unité de temps (productivité). Généralement calculé en m3/h pour les producteurs nationaux, litre/min pour les producteurs étrangers.
La fréquence de rotation est le nombre de tours complets de la roue par unité de temps. Calculé en pcs/s ou Hz. Il ne faut pas oublier que le niveau de charge du ventilateur ne doit pas dépasser 75 % du maximum.
Travaillant longtemps en mode surcharge avec une vitesse de rotation élevée, le ventilateur surchauffe et peut rapidement tomber en panne. Mais ce processus peut être contrôlé en le gérant à votre propre discrétion. A quoi cela sert? régulateur de vitesse ventilateur
La pression acoustique est le niveau de bruit des pièces en rotation et du frottement de l’air entre les métaux. Mesuré à une distance de 3 mètres de la source lorsqu'elle fonctionne à charge maximale. Le bruit doit être pris en compte lors du choix d'un ventilateur fonctionnant en permanence.
L'un des appareils avec un niveau de bruit infime est ventilateur sans pales.
Le rendement du ventilateur est le produit des trois coefficients suivants :
- pertes de débit d'air;
- fuites à travers les interstices de la structure ;
- efficacité mécanique du produit.
Pour les ventilateurs centrifuges, l'efficacité globale est comprise entre 0,7 et 0,85, pour les ventilateurs axiaux (à canaux) - pas plus de 0,95. Lors du choix d'un ventilateur radial, il est nécessaire de prendre en compte le facteur de sécurité du moteur électrique de 1,2. Autrement dit, sélectionnez la puissance du moteur électrique 20 % de plus que celle requise.
La puissance du moteur du ventilateur est déterminée par la formule :
N = (Q*P)/(102*3600*efficacité),
Où: Q — productivité (débit volumique d'air), P. — pression générée.
Sélection du ventilateur selon les besoins
Le processus de sélection des équipements de ventilation pour une installation industrielle (atelier, hangar) est un processus plutôt intéressant et complexe qui doit être réalisé par un spécialiste. Caractéristiques de la ventilation des locaux industriels en détail examiné ici.
Il existe déjà des solutions toutes faites pour les appartements ordinaires et les maisons privées. Dans le cas général (pour un appartement de 2-3 pièces) on a l'architecture suivante du système de ventilation :
- des ventilateurs sont installés dans les pièces à vivre dont le nombre dépend de la taille des locaux et du nombre de résidents ;
- les diffuseurs d'extraction sont intégrés dans la cuisine et la salle de bain et sont posés conduits d'air à la centrale de traitement d’air.
Un ventilateur centrifuge comprend une unité de commande, un système de filtre pour la purification de l'air, un moteur électrique et le ventilateur radial lui-même.
Le marché actuel des équipements de ventilation est représenté par un large éventail de sociétés étrangères: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.
Les produits de ces sociétés constitueront une excellente solution aux problèmes de ventilation de toute ampleur.
Les marques nationales Vents, Elkom, Domovent et Veza ne leur sont pas inférieures en termes de qualité de production et de fiabilité des équipements. Si vous avez des doutes sur l'exactitude des calculs effectués ou sur le choix d'un modèle spécifique, nous vous recommandons de contacter le service support de l'une des sociétés.
Si vous êtes propriétaire d'un immeuble privé de 1 à 2 étages, d'un bâtiment industriel ou commercial d'une superficie similaire (restaurant, entrepôt, cantine, café, bureau), lors du choix des équipements, vous devez prendre en compte le volume des locaux, le taux de renouvellement d'air, longueur et section des canalisations principales.
Assurez-vous de faire attention aux fonctionnalités supplémentaires des ventilateurs centrifuges et à la possibilité d'intégration dans une variété de systèmes de climatisation.
Ainsi, les surpresseurs radiaux peuvent être équipés de composants auxiliaires :
- minuteries et interrupteurs à intervalles réglables, photocapteurs et détecteurs d'humidité ;
- contrôleurs de vitesse et indicateurs d'état ;
- capteurs de surcharge du moteur électrique et de manque d'alimentation électrique ;
- des amortisseurs de vibrations à ressort ou des isolateurs de vibrations en caoutchouc.
Si le ventilateur est placé à l'intérieur d'un appartement ou d'une maison, il peut être recouvert d'un panneau décoratif avant amovible en aluminium ou en plastique, en tenant compte de l'intérieur de la pièce.
Pour de nombreux utilisateurs, un critère important lors du choix d’un ventilateur est le niveau sonore. Vous recherchez un ventilateur silencieux pour votre salle de bain ? Nous vous recommandons de vous familiariser avec la notation ventilateurs silencieux.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Dans la vidéo suivante, les spécialistes d'Elcom parlent clairement des ventilateurs centrifuges :
Vous trouverez ci-dessous un excellent exemple d'installation d'un ventilateur domestique dans une salle de bain :
Autre option pour installer un ventilateur domestique basse consommation dans un appartement :
Le ventilateur centrifuge classique est le résultat de nombreuses années d’expérience dans la conception et la production d’équipements de ventilation. Il s'agit non seulement d'une excellente solution pour l'industrie, mais également d'un outil de transport aérien optimal pour les locaux d'habitation et de bureaux.
Envisagez-vous d'acheter un ventilateur centrifuge? Ou avez-vous remarqué une anomalie dans le matériel démonté ? Posez vos questions et clarifiez les aspects technologiques dans la section commentaires.
Ou peut-être avez-vous déjà installé un tel ventilateur dans la salle de bain ? Etes-vous satisfait de son travail ? Avez-vous choisi la puissance de l'appareil adaptée à votre pièce ? Envoyez une photo de votre fan et laissez vos commentaires.
