前方に湾曲した電動インペラ
必要な体積流量を定義したら、それが新鮮な空気を提供するためであるかプロセス冷却のためであるかにかかわらず、これをアプリケーションでファンが遭遇する流れの抵抗と組み合わせる必要があります。体積流量 (m3/hr 単位) と圧力 (パスカル – Pa 単位) を組み合わせて、ファンが動作する必要がある負荷点となります。性能特性がピーク効率点またはその付近で必要なデューティ点を満たすファンを選択することが重要です。ファンを最高効率で使用すると、必要なパフォーマンスを実現しながら、電力消費とファンから放出されるノイズが最小限に抑えられます。
前曲遠心ファンはどのように動作しますか?
「遠心ファン」という名前は、空気が羽根車の軸方向に入り、ファンの外周から外側に向かって推進される流れの方向に由来しています。前方に湾曲した遠心ファンと後方に湾曲した遠心ファンの流れの方向の違いは、空気がインペラの周囲から出る方向です。後方に湾曲したインペラでは、空気は半径方向に排出されますが、前方に湾曲したインペラでは、空気はファンの円周から接線方向に排出されます。
前方に湾曲した遠心ファンは、円筒形で羽根車の周囲に小さな羽根がたくさんあるのが特徴です。以下の例では、ファンは時計回りに回転します。
後方に湾曲したインペラとは異なり、前方に湾曲したインペラは、インペラブレードの先端から出る高速空気を低速の静力に変換するハウジングを必要とします。ハウジングの形状も空気の流れを出口に導きます。このタイプのファン ハウジングは一般にスクロールとして知られています。ただし、ボリュートまたはシロッコ ハウジングと呼ばれることもあります。前方に湾曲したインペラをスクロール ハウジングに取り付けることにより、通常、前方に湾曲したブロワーと呼ばれます。
前方に湾曲した電動羽根車を採用したブロワーには、以下の 2 種類があります。
左側の単一吸気ブロワーは、円形の吸気口を通してハウジングの片側から空気を吸い込み、四角い排気口に送ります (ここでは取り付けフランジが付いています)。ダブルインレットブロワーには幅広のスクロールハウジングがあり、スクロールの両側から空気を吸い込み、幅広の正方形の出口に空気を送ります。
後方に湾曲した遠心ファンと同様に、インペラブレードの吸込み側はファンの中心から空気を引き込み、その結果、吸気口と排気口の間で空気流の方向が 90°変化します。
ファンの特性
前方湾曲遠心ファンの最適な動作領域は、高圧で動作しているときです。前方に湾曲した遠心ファンは、より少ない流量に対して高い圧力が必要な場合に最適に機能します。下のグラフは、最適な作業領域を示しています。
体積流量は X 軸に沿ってプロットされ、システム圧力は Y 軸にプロットされます。システム内に圧力がないとき（ファンが自由に吹いているとき）、前方に湾曲した遠心ファンが最大の体積流量を生成します。ファンの吸気側または排気側に流れの抵抗がかかると、体積流量が低下します。
低圧および最大流量で動作する前方湾曲ブロワーを選択する場合は注意が必要です。この時点で、インペラは、曲線の鞍点で動作する軸流ファンと同じように、空力失速状態で動作しています。この時点で、乱気流により騒音と電力消費がピークになります。
ピーク効率は特性曲線の膝と呼ばれる点にあります。この時点で、ファンの出力電力 (体積流量 (m3/s) x 静圧発生 (Pa) と電力入力 (W) の比率が最大となり、ファンによって生成される音圧は次のようになります。最適な動作範囲を超えたり、下回ったりすると、ファン全体の流れの騒音が大きくなり、ファン システムの効率が低下します。
単一入口の前方湾曲電動インペラを使用する利点は、急峻なファン特性を持つことです。これは、一貫したレベルの濾過を必要とするシステムで特に役立ちます。空気が微粒子フィルターを通過すると、フィルターは浮遊塵や花粉を捕らえます。濾過のグレードが高ければ高いほど、フィルターによって捕らえられる粒子は小さくなります。時間の経過とともに、フィルターはゴミやゴミでどんどん詰まり、同じ空気量を供給するためにより多くの圧力が必要になります。この場合、急峻な特性曲線を持つインペラを使用するということは、フィルターの目詰まりが進行しても、フィルター全体の圧力が増加する一方で体積流量は一定に保たれることを意味します。
二重入口の前方湾曲インペラを使用する利点は、比較的小型のブロワーから大量の流れを供給できることです。ダブルインレットブロワーを使用する場合の妥協点は、発生圧力が低くなり、低圧システムでしか動作できないことです。
取り付けオプション
前述したように、前方に湾曲した電動インペラは、ブレードの先端で高速空気を生成します。この空気は、動圧を静圧に変換するために方向付けられ、減速される必要があります。これを容易にするために、インペラの周囲にスクロールを構築します。この形状は、インペラの中心からファンの出口までの距離の比率によって作成されます。後方に湾曲したファンと同様に、インレットリングとインペラの口の間に小さなオーバーラップを持たせることも推奨されます。両方の取り付けに関する考慮事項を以下の図に示します。
空気の再循環を避けるために、入口リングの直径はインペラとリングの間に小さな隙間のみを許容する必要があります。
取り付けに関する考慮事項 – クリアランス
ファンの吸気口と側面に十分なクリアランスを確保することが重要です。
ファンの吸込み側のクリアランスが不十分であると、吸気速度が増加し、乱流が発生します。この乱流は、空気がインペラを通過するときに増加し、ファンブレードから空気へのエネルギー伝達の効率が低下し、より多くの騒音が発生し、ファン効率が低下します。
吸気および排気条件に関する一般的な推奨事項は次のとおりです。
入口側
- ファンの入口からファン直径の 1/3 以内の距離に障害物や流れ方向の変化がないこと
概要 – 前方湾曲遠心ファンを選択する理由
必要なデューティポイントが、ファン特性上、システム圧力が高く、体積流量が低い領域に該当する場合は、単一入口の前方湾曲遠心ファンを考慮する必要があります。アプリケーションの要件が限られた空間エンベロープ内で大量の流れを必要とする場合は、二重入口前方湾曲遠心ファンを検討する必要があります。
ファンは、特性曲線の膝と呼ばれる最適範囲内で選択する必要があります。ピーク効率のポイントは、ファンの特性曲線の高圧限界に近いところにあり、そこではファンが最も静かに動作していることになります。最適範囲外 (大流量の極値) での動作は避けてください。これらの点でのインペラブレードの乱流と空力効率により騒音が発生し、インペラも空力失速状態で動作することになります。低圧および大流量では、モーターの過熱が発生する可能性があるため、負荷がかかっているモーターの動作温度を考慮する必要があります。
インペラの入口側の空気は、可能な限り滑らかで層流に保つ必要があります。効率を最大化するには、ファンの入口に少なくともインペラ直径の 1/3 の隙間を設ける必要があります。インペラの入口に重なるインレット リング (インレット ノズル) を使用すると、空気がファンから引き込まれる前に流れの乱れを排除し、乱流による騒音を低減し、デューティ ポイントでの電力消費を最小限に抑え、効率を最大化します。
急峻な動作特性、シングル インレット ブロワーの高圧能力、ダブル インレット ブロワーの高流量能力は、前方湾曲ファンが幅広い設置環境で考慮すべき有用なオプションであることを意味します。
投稿日時: 2023 年 8 月 16 日