Quạt ly tâm

Quạt ly tâm là gì?

Quạt ly tâm là loại quạt tạo luồng khí, hút không khí vào và đẩy ra ở góc 90°. Thành phần trung tâm của quạt ly tâm là cánh quạt hình tròn có các cánh nhô ra từ một trục trung tâm. Góc và vị trí của các cánh quạt quyết định hiệu suất của quạt ly tâm. Cánh quạt được gắn vào một trục nối với động cơ để quay cánh quạt. Khi cánh quạt quay với tốc độ cao, nó hút không khí xung quanh và thải ra qua cửa hút gió của quạt. Lượng không khí được hút vào được xác định bởi công suất quay của động cơ điện của quạt ly tâm và đường kính cửa hút gió của quạt.

Cơ cấu của quạt ly tâm được bao bọc trong một vỏ có hình dạng giống như vỏ của một loài ammonit. Hình xoắn ốc bao quanh cánh quạt và điều hướng luồng không khí. Loại quạt ly tâm được xác định bởi góc của các cánh quạt, có thể là cong ngược, cong xuôi, dạng cánh máy bay hoặc dạng xuyên tâm.

 

Quạt ly tâm, còn được gọi là quạt lồng sóc do có cánh quạt hình bánh xe hamster, được sử dụng để di chuyển không khí và khí trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại. Khi luồng không khí đi vào quạt ly tâm, tốc độ của luồng không khí được tăng lên nhanh chóng nhờ cánh quạt, làm tăng động năng của luồng không khí và tăng tốc nó theo hướng tâm khi nó đổi hướng.

Cánh quạt ly tâm

Các bộ phận cơ bản của quạt ly tâm được hỗ trợ bởi ổ trục, khớp nối, nắp chụp, lưới bảo vệ, mặt bích, bộ phận cách ly và nhiều bộ phận máy tiêu chuẩn khác. Các bộ phận chính đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả hoạt động của quạt ly tâm và mang lại hiệu suất tối ưu. Yếu tố thiết yếu của quạt ly tâm là cánh quạt, thường được gọi là bánh xe hamster, và yếu tố này xác định loại quạt ly tâm.

Do đặc thù sử dụng, cấu trúc của quạt ly tâm đòi hỏi độ bền, độ chắc chắn và khả năng chịu đựng cao. Trong hầu hết các trường hợp, chúng cần hoạt động liên tục, điều này đòi hỏi việc lựa chọn vật liệu và lập kế hoạch cấu trúc phải được thực hiện cẩn thận. Bên cạnh cánh quạt, các bộ phận chính của quạt ly tâm bao gồm vỏ quạt, hệ thống truyền động, ống dẫn khí, van điều tiết và cửa gió.

Thành phần quan trọng và đặc điểm nổi bật của quạt ly tâm là cánh quạt, có thể có nhiều hình dạng khác nhau để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng khác nhau. Có chín loại cánh quạt khác nhau. Như có thể thấy, hình dạng, thiết kế và cánh của mỗi loại đều khác nhau và đó là điểm khác biệt giữa chúng. Chức năng của cánh quạt được thiết kế để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành động năng, đẩy không khí chuyển động theo một hướng cụ thể với tốc độ cao hơn.

Hiệu suất tổng thể của quạt ly tâm phụ thuộc vào thiết kế, cấu hình và vật liệu của cánh quạt. Là bộ phận trung tâm của quạt ly tâm, cánh quạt điều hướng luồng không khí được hút vào hệ thống thông gió. Chuyển động quay hút không khí vào trong khi quạt đẩy không khí ra ngoài, vuông góc với hướng hút do lực ly tâm tạo ra bởi cánh quạt.

Cánh quạt hướng tâm có vỏ bọc

Cánh quạt có vỏ bọc tạo ra các chế độ dao động của đĩa ở tần số thấp hơn và các chế độ dao động của cánh ở tần số cao hơn do các cánh được giữ cố định bên trong vỏ bọc. Mặc dù vỏ bọc của cánh quạt có vỏ bọc khá cồng kềnh, nhưng chúng lại có hiệu suất cao, bù đắp cho kích thước lớn của chúng.

Ứng dụng của cánh quạt có vỏ bọc bao gồm các hệ thống tạo áp suất và xả khí, cũng như các hệ thống có đường ống dẫn khí dài. Nhờ có vỏ bọc kín, cánh quạt có vỏ bọc tạo ra áp suất cao hơn.

Lưỡi dao hướng tâm mở

Cánh quạt hướng tâm hở có các cánh hoặc lưỡi dao được gắn vào một trục trung tâm mà không có vỏ bọc, hộp hoặc lớp che chắn. Thiết kế của cánh quạt hướng tâm hở giới hạn việc sử dụng chúng trong các ứng dụng áp suất thấp, độ nhớt thấp. Chúng dễ vệ sinh nhưng không hiệu quả, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng cho các ứng dụng ít đòi hỏi hơn và hiếm khi được sử dụng để di chuyển không khí.

Bánh xe guồng

Cánh quạt kiểu gáo có các cánh hoặc phiến quạt được bố trí đều nhau và kéo dài vuông góc với trục của cánh quạt. Thiết kế này được sử dụng trong các ứng dụng áp suất cao và có hình dạng tương tự như cánh quạt hướng tâm hở. Được gọi là quạt cánh hướng tâm bằng thép tấm, quạt gáo có các cánh hẹp hơn, sâu hơn và nặng hơn so với các cánh cong về phía trước và nghiêng về phía sau. Do đặc điểm của thiết kế gáo, cánh quạt kiểu gáo thường bền chắc hơn với gờ tối thiểu có thể tích tụ bụi hoặc các vật liệu dính.

Nghiêng về phía sau

Cánh quạt nghiêng về phía sau có góc nghiêng ngược về phía sau, điều này làm cho chúng lý tưởng cho các luồng khí có nhiệt độ cao và mài mòn. Thiết kế này nhằm đáp ứng các ứng dụng khí sạch với quạt ly tâm có thể xử lý nhiều lưu lượng khí với áp suất tĩnh và khả năng chịu đựng bụi và hơi ẩm. Độ nghiêng ngược của cánh quạt tạo ra mức độ tiếng ồn thấp hơn và chi phí năng lượng thấp hơn.

Trong các hệ thống thu gom bụi, quạt ly tâm với cánh quạt nghiêng về phía sau giúp loại bỏ không khí chứa bụi khỏi môi trường. Luồng khí hút từ thiết kế cánh quạt sẽ đưa không khí vào bộ thu bụi hoặc túi lọc. Nhiều quạt ly tâm cánh quạt nghiêng về phía sau được sử dụng trong các hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí.

Cong ngược

Quạt ly tâm cánh cong ngược có các cánh được uốn cong ra xa hướng quay của quạt. Các cánh này lớn hơn và có nhiều đường cong hơn để tăng hiệu quả lưu lượng gió và tăng áp suất. Cánh cong ngược được đặt trong vỏ hình tròn hoặc hình chữ nhật.

Những đặc điểm nổi bật của cánh quạt cong ngược là hiệu suất cao và lưu lượng khí tốt hơn, giúp giảm tổn thất năng lượng. Độ cong ngược cho phép cánh quạt cong ngược chịu được áp suất cao hơn, lực cản lớn hơn và sự sụt giảm áp suất, nhờ đó chúng có thể hoạt động tốt trong các ứng dụng có áp suất tĩnh cao. Trong nhiều trường hợp, vì cánh quạt cong ngược không tích tụ bụi bẩn, chúng là lựa chọn hàng đầu cho việc lưu thông không khí sạch trong phòng sạch.

Cánh máy bay

Cánh quạt ly tâm dạng khí động học là một dạng cánh quạt ly tâm nghiêng về phía sau, sử dụng các cánh có hình dạng khí động học giúp tiết kiệm năng lượng và hoạt động êm ái. Tên gọi cánh quạt dạng khí động học xuất phát từ hình dáng của chúng, tương tự như cánh máy bay. Thiết kế này giúp tạo ra áp suất và độ nhiễu loạn không khí lớn hơn, cho phép chúng tiết kiệm năng lượng và hoạt động êm ái. Quạt ly tâm có cánh dạng khí động học di chuyển lượng không khí lớn với độ ồn thấp và công suất tiêu thụ thấp.

Quạt gió dạng khí động học được sử dụng ở những nơi tiếng ồn ảnh hưởng đến không gian xung quanh nhưng lại cần lưu lượng gió lớn. Trong bệnh viện, các khu vực cần được giữ sạch sẽ nhưng vẫn phải có luồng gió êm ái để tránh làm phiền bệnh nhân. Rạp chiếu phim và hội trường cần luồng gió liên tục và êm ái để không làm gián đoạn các buổi thuyết trình và chương trình giải trí.

Cánh quạt cong nhiều cánh về phía trước

Cánh quạt đa cánh cong về phía trước hoạt động ở tốc độ thấp hơn, giảm tiêu hao năng lượng trong khi vẫn mang lại hiệu suất vượt trội. Thiết kế này hiệu quả, đáng tin cậy và giảm thiểu tiếng ồn, tương tự như cánh quạt dạng khí động học. Cánh quạt đa cánh cong về phía trước thường được sử dụng cho các ứng dụng áp suất thấp và lưu lượng khí cao, nơi yêu cầu hiệu suất cao. Thiết kế nhỏ gọn của cánh quạt cho phép quạt ly tâm lắp đặt được trong không gian chật hẹp. Cánh quạt đa cánh cong về phía trước có khả năng hoạt động trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm hút khí, thông gió, làm mát và vận chuyển vật liệu.

Quạt ly tâm cánh cong hướng về phía trước có lưu lượng gió lớn, tiết kiệm không gian và hiệu quả. Trong nhiều trường hợp, chúng hoạt động tốt hơn các loại cánh quạt ly tâm khác nhưng cần bảo trì thường xuyên để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Thuật ngữ cánh quạt đa cánh cong về phía trước đề cập đến cấu trúc của cánh quạt bao gồm nhiều cánh nông được uốn cong theo hướng quay của quạt để di chuyển lượng lớn không khí ở áp suất thấp. Giống như các dạng cánh quạt khác, cánh quạt đa cánh cong về phía trước có kiểu dáng giống lồng chuột hamster hoặc lồng sóc, điển hình của các loại quạt ly tâm khác. Sự phổ biến của cánh quạt đa cánh cong về phía trước là do hiệu quả và chi phí thấp của chúng.

Đường kính cong ngược

Cánh quạt hướng tâm cong ngược là một biến thể của thiết kế cánh hướng tâm hở. Chúng có khả năng xử lý lượng không khí lớn với hiệu suất cao và nổi tiếng là không bị quá tải vì sự thay đổi áp suất tĩnh không làm quá tải động cơ. Thiết kế cánh cong và cánh lớn hơn cho phép kiểm soát luồng không khí tốt hơn, giảm tổn thất năng lượng.

Trái ngược với cánh quạt cong về phía trước, cánh quạt hướng tâm cong về phía sau có khả năng chịu được áp suất cao hơn với lực cản và độ giảm áp suất lớn hơn trong khi vẫn duy trì lưu lượng khí. Nhược điểm của loại cánh quạt hướng tâm cong về phía sau này là độ ồn cao hơn do sự nhiễu loạn tăng lên mà các cánh lớn hơn tạo ra. Bên cạnh mức độ tiếng ồn, thiết kế cong về phía sau ngăn ngừa sự tích tụ bụi, bẩn và mảnh vụn trên cánh quạt. Đặc tính không bị ô nhiễm này cho phép cánh quạt cong về phía sau được sử dụng trong môi trường cần không khí sạch.

Đầu xuyên tâm (RT)

Cánh quạt hướng tâm có các cánh thẳng với đầu cánh cong về phía trước. Nhờ độ cong, các cánh của cánh quạt hướng tâm có khả năng tự làm sạch. Chúng rất hiệu quả trong việc xử lý lưu lượng khí lớn chứa bụi bẩn và các hạt vật chất. Không giống như cánh quạt hướng tâm hở, cánh quạt hướng tâm có khả năng xử lý các ứng dụng áp suất cao. Đặc điểm thẳng của các cánh hướng tâm có khả năng chống tích tụ hạt, giúp chúng phù hợp cho các quy trình công nghiệp có nhiều bụi bẩn.

Cạnh trước của cánh quạt dạng xuyên tâm cắt xuyên qua luồng không khí và thẳng hàng với trục của cánh quạt. Như vậy, có thể kết luận rằng cánh quạt dạng xuyên tâm hiệu quả hơn và chống lại sự tích tụ các hạt bụi. Năng lượng dương của bề mặt cánh đẩy các mảnh vụn ra ngoài, ngăn ngừa sự tích tụ của chúng. Cánh quạt dạng xuyên tâm có khả năng xử lý luồng không khí ở nhiệt độ 650°C (1202°F) với lưu lượng lên đến 700.000 m³/h và áp suất cao tới 12.000 Pa, cho phép chúng xử lý khí thải bẩn với lượng bụi bẩn và mảnh vụn lớn.

Góc cánh quạt

Góc nghiêng của cánh quạt rất quan trọng đối với hiệu suất của cánh quạt. Ba góc cơ bản là góc nghiêng về phía sau, góc nghiêng về phía trước và góc nghiêng hướng tâm. Góc nghiêng chính xác của cánh quạt giúp tăng hiệu quả và khả năng truyền năng lượng. Thiết kế của cánh quạt quyết định tốc độ hút không khí vào quạt ly tâm, trong đó cánh quạt cong về phía sau mang lại hiệu quả cao nhất.

• Cánh quạt cong ngược – Cánh quạt cong ngược được thiết kế cong ra xa hướng quay của cánh quạt để tạo luồng khí mượt mà và hiệu quả trong các ứng dụng áp suất tĩnh cao. Nhờ khả năng xử lý các ứng dụng áp suất cao, cánh quạt cong ngược được làm từ các vật liệu có độ bền cao, chẳng hạn như tấm kim loại nhôm, đảm bảo cánh quạt có thể chịu được môi trường khắc nghiệt trong khi vẫn mang lại hiệu suất cao ổn định. Ngoài ra, thiết kế cong ngược còn giúp kiểm soát luồng khí tốt hơn.

  

• Cánh quạt cong về phía trước – Như tên gọi, cánh quạt cong về phía trước được uốn cong theo hướng quay của cánh quạt và hoạt động tốt trong các ứng dụng áp suất thấp. Cánh quạt cong về phía trước có khả năng di chuyển lượng lớn không khí ở áp suất tĩnh thấp, hoạt động êm ái. Chúng có thiết kế nhỏ gọn cho phép lắp đặt trong không gian hẹp và có khả năng xử lý không khí có hàm lượng bụi mịn và hơi ẩm cao. Không giống như cánh quạt cong về phía sau, cánh quạt cong về phía trước có giá thành thấp hơn và không yêu cầu vật liệu chịu lực cao trong cấu tạo.
• Cánh quạt hướng tâm – Không giống như cánh quạt cong, cánh quạt hướng tâm nhô thẳng ra từ một trục trung tâm và vuông góc với trục. Cánh quạt hướng tâm, hay cánh quạt kiểu bánh xe, được sử dụng trong các ứng dụng lưu lượng thấp. Cánh quạt hướng tâm được sử dụng trong các ứng dụng mà không khí phải di chuyển chống lại một số lực cản. Không giống như cánh quạt cong, cánh quạt hướng tâm hút không khí theo trục, song song với trục, và thải không khí theo hướng tâm, duy trì cùng một hướng dòng khí. Khía cạnh áp suất thấp của cánh quạt hướng tâm làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng có lưu lượng không khí lớn với ít lực cản. Thiết kế cánh thẳng của cánh quạt hướng tâm giúp chuyển động của cánh trơn tru và êm ái, lý tưởng cho các ứng dụng cần giảm tiếng ồn.

Cánh quạt là bộ phận quay của quạt ly tâm. Được nối với động cơ, sự quay nhanh của cánh quạt hút không khí từ môi trường xung quanh, đổi hướng 90° và đẩy không khí ra với tốc độ cao hơn. Nó là bộ phận cốt lõi của quạt ly tâm và là thành phần điều khiển chuyển động của không khí. Cấu trúc của cánh quạt bao gồm một trục trung tâm mà trên đó các cánh hoặc phiến quạt được gắn. Góc và hướng của các cánh quạt quyết định hiệu suất và khả năng của quạt ly tâm. Trong nhiều trường hợp, thiết kế và loại cánh quạt xác định ứng dụng mà quạt ly tâm có thể được sử dụng cũng như sức mạnh và độ bền của nó.

Các bộ phận khác của quạt ly tâm

Mặc dù cánh quạt là bộ phận trung tâm của quạt ly tâm, nhưng các bộ phận khác đóng vai trò hỗ trợ, giúp tạo chuyển động không khí và bảo vệ, ổn định, nâng đỡ cánh quạt. Vòng bi, khớp nối, chụp chụp, tấm chắn, mặt bích, bộ phận cách ly và các chi tiết nhỏ khác là các bộ phận cơ bản chính của quạt ly tâm. Bên cạnh cánh quạt và các cánh hoặc lưỡi của nó, các bộ phận khác của quạt ly tâm bao gồm vỏ máy, động cơ, cửa hút và cửa xả, van điều tiết và cửa chớp.

Bản chất hoạt động của quạt ly tâm đòi hỏi các bộ phận phải có khả năng chịu được việc sử dụng liên tục của quạt. Sự khác biệt trong cấu tạo của quạt ly tâm tùy thuộc vào ứng dụng mà quạt được thiết kế. Mặc dù thép, nhôm và các kim loại khác được sử dụng trong cấu tạo quạt ly tâm, nhưng nhựa cũng được sử dụng.

Động cơ

Hầu hết quạt ly tâm đều có động cơ truyền động trực tiếp với cánh quạt được gắn trên một trục kéo dài từ động cơ. Đối với quạt có động cơ truyền động gián tiếp, một dây đai gắn vào trục sẽ dẫn động cánh quạt, giúp tăng tốc độ quay và cải thiện hiệu suất nhưng lại không hiệu quả về mặt năng lượng. Động cơ của quạt ly tâm quyết định lượng không khí mà cánh quạt hút vào. Khía cạnh này của quá trình dựa trên công suất quay của động cơ.

Có nhiều loại động cơ quạt ly tâm, bao gồm truyền động trực tiếp, truyền động gián tiếp, điều khiển tần số biến đổi (VFD) và cảm ứng. Tốc độ của động cơ quạt ly tâm có thể thay đổi và được điều khiển bằng cách bổ sung bộ biến tần hoặc mạch điện tử tích hợp.

Động cơ truyền động trực tiếp là loại động cơ được sử dụng trong các quạt ly tâm nhỏ hơn, có ít bộ phận hơn, hiệu suất cao hơn, chi phí bảo trì thấp hơn và tổng chi phí thấp hơn. Bản chất và thiết kế của động cơ truyền động trực tiếp làm cho chúng đáng tin cậy và bền bỉ hơn. Tốc độ quạt, với động cơ truyền động trực tiếp, tỷ lệ thuận với tốc độ của động cơ do kết nối trực tiếp.

Động cơ truyền động bằng dây đai mang lại sự linh hoạt hơn trong việc đáp ứng các yêu cầu về lưu lượng gió khi được trang bị puly động cơ có bước răng thay đổi, điều này thường thấy ở các quạt ly tâm lớn hơn. Thiết kế của động cơ truyền động bằng dây đai bao gồm trục bánh xe và trục động cơ được nối với nhau bằng dây đai và được gắn trên ròng rọc với tốc độ bánh xe cố định.

 

Với động cơ tốc độ biến đổi, cơ cấu truyền động sử dụng khớp nối để tạo kết nối giữa trục động cơ và trục bánh xe. Một số hệ thống có bộ điều khiển tốc độ biến đổi điện tử tự động điều chỉnh tốc độ quạt ở mức cần thiết. Quạt ly tâm dẫn động trực tiếp có thể sử dụng bộ điều khiển tần số biến đổi (VFD) để điều khiển tốc độ động cơ từ bên ngoài. Đối với động cơ quạt ly tâm dẫn động bằng dây đai, có thể sử dụng VFD nhưng không cần thiết vì tốc độ hoạt động của động cơ quạt ly tâm dẫn động bằng dây đai có thể được thay đổi bằng cách điều chỉnh tỷ số truyền của dây đai.

Một dạng truyền động đặc biệt dành cho quạt ly tâm là truyền động khớp nối, được sử dụng khi quạt và động cơ quá lớn và ổ trục không thể chịu được việc lắp trực tiếp trục vào cánh quạt. Sự kết nối giữa động cơ và trục được thực hiện thông qua một nhóm các khớp nối. Kết nối này linh hoạt, có khả năng hấp thụ rung động và thích ứng với sự lệch trục. Thiết kế này cho phép động cơ và quạt có hệ thống ổ trục khác nhau để đơn giản hóa việc bảo trì và giúp việc tháo lắp các bộ phận dễ dàng hơn.

 

Trục

Động cơ, dù là dẫn động trực tiếp hay gián tiếp, đều truyền động trục để làm quay cánh quạt bằng năng lượng cơ học. Với động cơ dẫn động trực tiếp, trục được nối trực tiếp từ động cơ đến cánh quạt. Trong trường hợp động cơ dẫn động gián tiếp, trục được nối với một dây đai, dây đai này lại được nối với động cơ. Thiết kế của trục phụ thuộc vào trọng lượng của cánh quạt và vận tốc của luồng khí đầu vào. Các ổ trục đỡ trục để giảm ma sát giữa các bộ phận quay. Yếu tố này cho phép cánh quạt quay trơn tru và hiệu quả.

Trục phải được cân bằng chính xác để hoạt động trơn tru và giảm thiểu rung động ảnh hưởng đến hiệu suất của quạt ly tâm. Hầu hết các trục được làm bằng thép mềm, trong khi thép hợp kim như niken, niken crom hoặc crom vanadi được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu độ bền cao. Trục được tạo hình bằng phương pháp cán nóng và định hình theo kích thước bằng cách kéo nguội, tiện hoặc mài.

 

Đầu vào và đầu ra

Không khí đi vào quạt ly tâm qua cửa hút và thoát ra qua cửa thoát. Cửa hút và cửa thoát quyết định hướng dòng chảy của không khí và ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của quạt ly tâm. Cửa hút kiểm soát lượng không khí hoặc khí đi vào quạt và quyết định lượng không khí mà quạt có thể xử lý. Không khí thoát ra khỏi quạt ở cửa thoát sau khi đã được cánh quạt gia tốc.

Trong số nhiều khía cạnh của quạt ly tâm, cửa thoát khí là một trong những khía cạnh thú vị hơn cả. Mặc dù thoạt nhìn có vẻ đơn giản là việc đẩy luồng khí chuyển động nhanh ra ngoài, cấu hình của cửa thoát khí có thể có nhiều dạng khác nhau. Vị trí của cửa hút khí có thể đa dạng nhưng về cơ bản đều hút khí vào giống như quạt hướng trục. Cửa thoát khí thay đổi tùy theo yêu cầu của ứng dụng và có nhiều hình dạng khác nhau, quyết định hướng đi của luồng khí. Trong một số loại quạt ly tâm, hướng thoát khí có thể được điều chỉnh để đáp ứng yêu cầu ứng dụng.

Các hướng khác nhau của cửa thoát khí quạt ly tâm:

Nhà ở

Vỏ quạt, còn được gọi là vỏ ngoài hoặc vỏ xoắn ốc, chứa cánh quạt và điều hướng luồng không khí qua các cửa hút và cửa thoát khí. Cấu trúc của vỏ giúp giảm tiếng ồn và bảo vệ các bộ phận chuyển động của quạt. Sự chuyển động của không khí do cánh quạt tạo ra diễn ra bên trong vỏ, do đó vỏ phải đủ bền để chịu được lực quay của cánh quạt và sự chuyển động nhanh của không khí.

Một thông số thiết kế quan trọng của vỏ quạt là hình dạng cong giúp định hướng luồng không khí và tăng tốc độ chuyển động của không khí. Vỏ quạt được bịt kín giúp ngăn ngừa rò rỉ khí và đảm bảo sự ổn định của các bộ phận. Khe hở giữa vỏ quạt và đầu cánh quạt thường là 0,25% đường kính cánh quạt. Khi khe hở giảm, áp suất cực đại trong quạt tăng lên. Các cánh và các phần xoắn ốc được sử dụng để tạo hình vỏ quạt và dẫn hướng luồng không khí.

Hầu hết vỏ quạt ly tâm có hình dạng giống vỏ sò ammonit nhưng không có phần xoắn ốc, được gọi là vỏ hình xoắn ốc (volute casing), ám chỉ đặc điểm xoắn ốc được sử dụng trong kiến ​​trúc. Khi luồng không khí được dẫn đến cửa thoát, diện tích của phần xoắn ốc tăng lên. Việc sử dụng hình dạng xoắn ốc ammonit giúp làm mượt luồng không khí và giảm tổn thất, giúp quạt ly tâm hoạt động hiệu quả hơn.

Hình dạng xoắn ốc là một thiết kế khí động học được chế tạo chính xác, giúp dẫn luồng không khí với độ nhiễu loạn tối thiểu, tăng áp suất tĩnh, giảm tổn thất năng lượng do ma sát và rò rỉ khí, đồng thời cải thiện hiệu quả của hệ thống ống dẫn. Vỏ có khe hở nhỏ giữa đầu cánh quạt và vỏ để tối ưu hóa áp suất và được làm bằng vật liệu có khả năng chịu được nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.

 

Van điều tiết và cửa chớp

Van điều tiết và cửa chớp được kết nối với quạt ly tâm để điều chỉnh lưu lượng không khí. Mặc dù có cùng mục đích, nhưng chức năng của chúng lại khác nhau. Cửa chớp được sử dụng để thông gió và bảo vệ khỏi thời tiết xấu với các thanh chắn nghiêng cho phép ánh sáng xuyên qua đồng thời ngăn mưa và mảnh vụn. Van điều tiết điều chỉnh hoặc dừng luồng không khí và thường được lắp đặt ở cửa hút gió. Chúng có các cánh quay có thể mở hoặc đóng cửa thoát khí của quạt ly tâm.

Thuật ngữ “van điều tiết” bao gồm một loạt các thiết bị quản lý và điều tiết luồng không khí. Mỗi loại van điều tiết được thiết kế cho một mục đích cụ thể và có hình dạng khác nhau. Mặc dù chúng được sử dụng với quạt ly tâm, nhưng chúng còn có nhiều chức năng khác trong hệ thống xử lý không khí. Trong một số trường hợp, van điều tiết và cửa chớp được kết hợp để cung cấp khả năng kiểm soát nhiều luồng không khí.

Câu hỏi thường gặp

Chức năng cốt lõi của cánh quạt ly tâm là gì?

Cánh quạt là bộ phận quay của quạt ly tâm, chuyển đổi năng lượng động cơ thành năng lượng động học, hút không khí vào và đẩy ra ở góc 90 độ để tạo luồng không khí hiệu quả trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Thiết kế cánh quạt ảnh hưởng đến hiệu suất của quạt ly tâm như thế nào?

Góc nghiêng và thiết kế cánh quạt—cong ngược, cong xuôi, hướng tâm hoặc dạng cánh máy bay—quyết định trực tiếp hiệu suất luồng khí, khả năng chịu áp suất, mức độ tiếng ồn, khả năng tích tụ bụi và sự phù hợp cho việc di chuyển không khí sạch hoặc chứa nhiều hạt bụi.

Việc sử dụng cánh quạt cong ngược có những ưu điểm gì?

Cánh quạt cong ngược mang lại hiệu suất cao, có thể chịu được áp suất và lực cản lớn hơn, chống tích tụ bụi và tạo ra tổn thất năng lượng thấp hơn, lý tưởng cho các ứng dụng trong phòng sạch và áp suất tĩnh cao.

Các bộ phận nào của quạt ly tâm ảnh hưởng đến hướng luồng không khí?

Các bộ phận như cánh quạt, vỏ (vỏ xoắn ốc), hình dạng cửa hút và cửa xả kiểm soát hướng luồng không khí, với các cửa xả được cấu hình để xả khí theo góc hoặc theo phương ngang cụ thể tùy theo yêu cầu ứng dụng.

Cấu tạo quạt thay đổi như thế nào tùy thuộc vào nhu cầu ứng dụng?

Vật liệu, loại động cơ và các đặc điểm thiết kế của quạt ly tâm được lựa chọn dựa trên mục đích sử dụng, các yếu tố môi trường, hạn chế về không gian, độ bền cần thiết và mức độ hạt bụi trong luồng không khí.

Van điều tiết và cửa gió đóng vai trò gì trong hệ thống quạt ly tâm?

Van điều tiết và cửa chớp là các thiết bị quản lý luồng không khí: van điều tiết chủ yếu điều chỉnh hoặc ngăn chặn luồng không khí, trong khi cửa chớp cung cấp khả năng thông gió và bảo vệ khỏi thời tiết bằng cách ngăn chặn mảnh vụn và kiểm soát đường đi của không khí.

Quạt ly tâm cửa hút đơn và cửa hút kép

Ban đầu, quạt ly tâm được phân loại dựa trên loại cánh quạt, với các loại cơ bản là cánh quạt quay ngược, quay xuôi, hướng tâm và cánh quạt hình nón. Ngoài mô tả về cánh quạt, còn có các yếu tố khác phân biệt quạt ly tâm, chẳng hạn như số lượng cửa hút gió, với cửa hút gió đơn và cửa hút gió đôi là hai loại phổ biến. Như có thể thấy, thuật ngữ cửa hút gió đơn và cửa hút gió đôi đề cập đến số lượng cửa hút gió mà một quạt ly tâm có thể có.

Đầu vào đơn

Quạt ly tâm một cửa hút có một cửa hút khí và một cửa thoát khí, dẫn đến áp suất cao. Thiết kế của quạt ly tâm một cửa hút khá đơn giản với kiểu dáng nhỏ gọn, chiếm ít không gian. Kích thước nhỏ gọn của quạt ly tâm một cửa hút giúp dễ dàng tích hợp chúng vào các ứng dụng khác, chẳng hạn như máy lọc không khí và phòng thí nghiệm khoa học. Ngoài ra, việc lắp đặt đường ống và quản lý luồng khí đơn giản hơn, giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình lắp đặt.

Như có thể thấy từ kích thước của chúng, quạt ly tâm một cửa hút có những hạn chế nhất định. Chúng có lưu lượng gió thấp hơn, điều này hạn chế lượng không khí chúng có thể di chuyển trên mỗi đơn vị thời gian. Quạt ly tâm một cửa hút không lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu lưu lượng gió lớn. Ngoài ra, quạt ly tâm một cửa hút có áp suất tĩnh thấp hơn và được sử dụng trong các ứng dụng có lực cản tối thiểu.

Ưu điểm của quạt ly tâm một cửa hút là khả năng cung cấp mức độ lọc ổn định. Khi không khí đi qua, bộ lọc sẽ giữ lại các hạt bụi, với các bộ lọc có độ lọc cao hơn có thể giữ lại các mảnh nhỏ đến kích thước micron.

 

Đầu vào kép

Quạt ly tâm hai cửa hút có cửa hút ở cả hai phía của vỏ quạt, cho phép quạt hút không khí đồng thời từ cả hai phía. Như có thể hình dung, hai luồng không khí làm tăng công suất của quạt ly tâm, cho phép quạt hút được lượng không khí lớn hơn. Công suất lớn hơn của quạt ly tâm hai cửa hút làm cho chúng trở nên lý tưởng cho việc thông gió trong các hệ thống xử lý không khí công nghiệp và thương mại.

Hai cửa hút gió của quạt ly tâm hai cửa hút và luồng khí kết hợp của chúng tạo ra luồng khí ổn định và áp suất cao hơn ở cửa hút, rất hữu ích trong các ứng dụng cần đẩy khí qua một loạt ống dẫn dài hoặc khi có lực cản lớn. Hai cửa hút gió của quạt ly tâm hai cửa hút đòi hỏi không gian lớn hơn để chứa cấu hình kép rộng hơn. Quá trình lắp đặt khó khăn do cấu trúc và kích thước phức tạp của quạt ly tâm hai cửa hút.

Quạt ly tâm hai cửa hút gió có giá thành cao hơn do kích thước lớn hơn, khả năng hoạt động cao hơn và thiết kế phức tạp hơn đáng kể. Những yếu tố này cộng thêm độ khó và chi phí lắp đặt quạt ly tâm hai cửa hút gió.

Quạt ly tâm hai cửa hút gió được sử dụng trong những trường hợp cần lưu lượng gió lớn hơn nhưng lại gặp phải lực cản lắp đặt tương đối cao. Quạt có bộ truyền động và điều khiển phù hợp sẽ cung cấp lưu lượng gió tốt nhất cho việc thông gió, làm mát và sưởi ấm. Chúng có thể được sử dụng để thu hồi nhiệt, lọc không khí, làm chụp hút và màn chắn gió. Hai cánh quạt được đặt cách nhau trên một trục chung sao cho lực cản ở cả hai cửa hút gió là như nhau.

Quạt ly tâm cắm

Quạt ly tâm kiểu cắm là một loại quạt ly tâm độc đáo, hoạt động phi tuyến tính và được thiết kế để tăng áp suất không khí. Giống như một số phiên bản quạt ly tâm khác, quạt kiểu cắm thay đổi hướng luồng không khí ở góc 90° so với cửa hút. Chúng được sử dụng cho các ứng dụng áp suất cao yêu cầu luồng không khí ổn định, chẳng hạn như hút bụi, làm mát và thông gió.

Cấu trúc của quạt ly tâm dạng cắm bao gồm một rôto với các cánh cong về phía trước hoặc phía sau, một vỏ và động cơ. Khi không khí đi vào theo trục, nó được gia tốc bởi sự quay nhanh của cánh quạt, đẩy không khí ra theo hướng xuyên tâm. Sự chuyển động của không khí từ tâm cánh quạt ra ngoại vi làm tăng áp suất không khí, giúp vượt qua mọi lực cản từ đường ống dẫn. Không khí áp suất cao được thải ra qua cửa thoát và thông gió hoặc lưu thông trong không gian đã chọn. Thiết kế này cho phép quạt chịu được bụi và các hạt vật chất trong khi vẫn cung cấp lưu lượng không khí ổn định.

So với các loại quạt ly tâm khác, quạt ly tâm dạng trục có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn, chi phí ít hơn, đồng thời mang lại hiệu suất hoạt động cao hơn đáng kể. Chúng làm tăng đáng kể lưu lượng và áp suất của luồng khí cung cấp. Ước tính rằng mức tiết kiệm năng lượng liên quan đến quạt ly tâm dạng trục có thể lên tới 84%.

Lợi ích của quạt ly tâm dạng cắm:

 

 Quạt hướng trục so với quạt ly tâm

Quạt hướng trục và quạt ly tâm là hai loại quạt phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng có nhiều biến thể khác nhau, nhưng về cơ bản nguyên lý hoạt động đều giống nhau. Việc lựa chọn loại quạt nào phù hợp cho một ứng dụng cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố cần xem xét để chọn được loại quạt phù hợp.

Quạt ly tâm

Quạt ly tâm, còn được gọi là quạt thổi, hút không khí vào và đẩy không khí ra theo góc vuông. Không khí được thổi ra sẽ mát hơn và trong một số trường hợp, sạch hơn. Quạt ly tâm là loại quạt có độ tin cậy cao, ít cần bảo trì và có thể thích ứng với mọi môi trường. Chúng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống, bao gồm nhà ở, văn phòng, nhà máy, phòng thí nghiệm, bệnh viện và những địa điểm cần độ an ninh cao và được niêm phong kín. Lợi ích chính của quạt ly tâm là hiệu suất tĩnh cao, tạo ra luồng không khí ổn định và êm ái.

Một yếu tố quan trọng phân biệt quạt ly tâm với quạt hướng trục là cánh quạt của chúng, có hình dạng giống như bánh xe của chuột hamster. Cũng giống như quạt hướng trục, các cánh của cánh quạt có nhiều hình dạng khác nhau để đạt hiệu quả và tạo luồng gió tốt hơn, với các thiết kế cơ bản là hướng ngược, hướng xuôi, hướng tâm và hình cánh máy bay. Mặc dù loại có lồng bảo vệ là phổ biến nhất, nhưng một số loại cánh quạt không có lồng bảo vệ và được sử dụng cho các mục đích đặc biệt.

Quạt hướng trục

Quạt hướng trục đã xuất hiện từ nhiều thế kỷ trước, bắt nguồn từ thiết kế cối xay gió của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất. Chúng có áp suất đầu ra thấp và có nhiều kích cỡ khác nhau. Quạt hướng trục được sử dụng để làm mát, thông gió, làm mát thiết bị và lưu thông không khí trong phòng. Cấu trúc cơ bản của quạt hướng trục bao gồm một trục quay với các loại cánh quạt khác nhau được gắn vào. Sự đa dạng của cánh quạt hướng trục nằm ở kích thước và góc của cánh cũng như góc của chúng so với trục quay.

Cũng giống như quạt ly tâm, quạt hướng trục hút không khí vào và đẩy ra. Tuy nhiên, khác với quạt ly tâm, quạt hướng trục hút không khí trực tiếp vào và đẩy thẳng ra mà không thay đổi hướng chuyển động của không khí. Chúng tạo ra lưu lượng cao ở áp suất thấp với chuyển động thẳng song song với trục của quạt.

 

Sự chuyển động của không khí

Quạt hướng trục có thể di chuyển lượng lớn không khí ở áp suất thấp. Chúng đẩy không khí thẳng qua, tạo ra đường dẫn luồng không khí tuyến tính. Phương pháp này cho phép lưu lượng cao và chuyển động nhanh trong không gian mở. Nói chung, chúng là công cụ lưu lượng lớn, áp suất thấp để di chuyển không khí, hoạt động tốt nhất trong các hệ thống có lực cản thấp. Thiết kế đơn giản cho phép luồng không khí trơn tru và đều đặn với tổn thất năng lượng tối thiểu.

Quạt ly tâm thay đổi hoàn toàn hướng luồng không khí bằng cách hút không khí vào trung tâm quạt, làm cho nó xoáy quanh cánh quạt và thải không khí ra theo góc vuông. Kết quả của quá trình này là tạo ra luồng không khí áp suất cao với lưu lượng không khí thấp hơn. Sự thay đổi hướng tạo ra sự nhiễu loạn và tăng tiếng ồn nhưng lại hiệu quả hơn trong các hệ thống áp suất cao. Thiết kế phức tạp của quạt ly tâm cho phép di chuyển một lượng không khí nhỏ ở áp suất cao.

Động cơ

Động cơ hướng trục quay các cánh quạt song song với hướng dòng khí. Chúng hoạt động ở tốc độ cao hơn với mô-men xoắn thấp hơn. Động cơ của quạt ly tâm quay cánh quạt tạo ra dòng khí ở góc 90 độ và hoạt động ở tốc độ thấp hơn với mô-men xoắn cao hơn. Do kích thước nhỏ hơn, động cơ hướng trục nhỏ gọn và nhẹ hơn. Động cơ ly tâm lớn hơn, nặng hơn và mạnh mẽ hơn do thiết kế của quạt. Lượng năng lượng mà quạt tiêu thụ phụ thuộc vào kích thước của quạt và ứng dụng mà nó được sử dụng.

Hầu hết quạt hướng trục đều có động cơ AC hoặc DC từ 5V đến 230V. Động cơ của quạt ly tâm là động cơ AC ba pha được thiết kế cho mục đích công nghiệp. Các quạt ly tâm nhỏ hơn, có một cửa hút gió, có thể sử dụng động cơ một pha hoặc động cơ DC.

Những điểm tương đồng giữa quạt hướng trục và quạt ly tâm

Mặc dù vẻ ngoài của cả hai loại quạt đều khác biệt, nhưng chúng vẫn có một số điểm tương đồng cơ bản.

Sự khác biệt giữa quạt hướng trục và quạt ly tâm

Một điểm khác biệt quan trọng giữa quạt ly tâm và quạt hướng trục là góc cánh quạt. Quạt ly tâm có các cánh quạt ở các góc khác nhau, hướng về các hướng khác nhau để tạo luồng khí và áp suất. Chúng tạo ra luồng khí áp suất cao nhờ góc của cánh quạt. Cánh quạt của quạt hướng trục nằm thẳng hàng với trục để tạo ra luồng khí lưu lượng lớn, áp suất thấp.

Quạt hướng trục nhẹ hơn và gọn hơn so với quạt ly tâm do áp suất đầu ra thấp hơn. Cánh quạt cong ngược của quạt ly tâm có áp suất cao hơn, đòi hỏi vỏ máy nặng hơn và lớn hơn. Cấu trúc nhỏ gọn và nhẹ hơn của quạt hướng trục giúp chúng có giá thành thấp hơn và dễ di chuyển hơn.

Thiết kế của quạt hướng trục khiến chúng ồn hơn quạt ly tâm. Tùy thuộc vào kích thước và ứng dụng, một số quạt hướng trục cần bộ giảm âm để triệt tiêu tiếng ồn. Mặc dù quạt ly tâm lớn hơn, nhưng chúng hoạt động êm hơn và không cần bộ giảm âm.

Điểm khác biệt rõ ràng nhất giữa hai loại quạt này là vỏ của chúng, trong đó quạt ly tâm có hình xoắn ốc tròn, trong khi quạt hướng trục có thể có vỏ hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình ống tròn. Trong cả hai trường hợp, hình dạng của chúng không hạn chế việc chúng có nhiều kích cỡ và cấu hình khác nhau.

Ngoài ra, quạt hướng trục và quạt ly tâm là những thuật ngữ bao gồm hai nhóm loại quạt cụ thể. Trong các thuật ngữ hướng trục và ly tâm có một danh sách dài các loại quạt khác nhau thực hiện các chức năng khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng.

Phần kết luận

• Quạt ly tâm có các khớp nối với trục, trục này được nối với dây đai hoặc động cơ. Một cánh quạt được nối với trục, và trục này được động cơ quay nhanh. Khi không khí đi vào quạt qua cửa hút, nó được đẩy ra ngoài theo hướng vuông góc qua cửa thoát.
• Độ bền và độ tin cậy của quạt ly tâm khiến chúng trở nên lý tưởng cho các điều kiện khắc nghiệt có chứa không khí nóng, bụi mịn và khí độc. Trong hầu hết các trường hợp, bất kể kích thước, quạt ly tâm đều được kết nối với hệ thống ống dẫn và hệ thống sấy khô.
• Quạt ly tâm có thể tạo ra áp suất cao hơn và khắc phục được tổn thất áp suất. Trong giai đoạn thiết kế, quạt ly tâm có thể được chế tạo theo các yêu cầu cụ thể của ứng dụng.
• Yếu tố tạo nên sự khác biệt giữa các loại quạt ly tâm là hình dạng và góc của các cánh quạt, với các thiết kế cánh điển hình là hướng tiến, hướng lùi, hướng tâm và hình dạng khí động học.
• Cấu trúc cơ bản của quạt ly tâm bao gồm vỏ, cánh quạt, cửa hút, cửa xả, động cơ và nhiều bộ phận hỗ trợ nhỏ khác.