Мощность вентилятора в чем измеряется

Мощность вентилятора в чем измеряется

Типы вентиляторов, используемых в системах вентиляции

Вентиляторы – лопаточные машины, предназначенные для перемещения воздуха или других газов. Вентиляторы условно делятся по развиваемому давлению на вентиляторы:

-среднего давления от 1000Па до 3000Па;

Как правило, давление, развиваемое вентиляторами, работающими в вентиляционных системах, не превышает 2000Па. В системах вентиляции и кондиционирования используются следующие типы вентиляторов:

Схемы осевых вентиляторов приведены на рис.1.1. В осевых вентиляторах поток воздуха входит и выходит по оси вращения колеса. Осевые вентиляторы могут состоять из одного колеса (рис. 1.1а), колеса и спрямляющего аппарата (рис.1.1б), входного направляющего аппарата и колеса (рис.1.1в), входного направляющего аппарата, колеса и спрямляющего аппарата (рис.1.1г). Электродвигатель может быть расположен как перед колесом (рис.1.1а), так и за колесом (рис.1.1б), причем аэродинамические характеристики вентиляторов, имеющих одинаковые колеса, будут при этом приблизительно одинаковыми.

Рис.1.1 Схемы осевых вентиляторов:

Остаточная закрутка потока является источником потерь, кроме того может быть причиной дополнительных потерь в элементах, сопрягающих вентилятор с сетью на выходе. Для уменьшения закрутки за колесом используется спрямляющий аппарат. При равных частотах вращения и диаметрах колес, осевые вентиляторы создают в 2-3 раза меньшее давление, но имеют большую производительность, чем радиальные вентиляторы, поэтому в вентиляционных системах они используются в основном для перемещения больших объемов воздуха – на вытяжке, для создания противодымного подпора и т. д.

В радиальных колесах поток входит по оси вращения колеса, а выходит в радиальной плоскости. Спиральный корпус служит для преобразования потока на выходе из колеса и дополнительного повышения давления вентилятора. Наиболее широко применяются два типа радиальных колес: колеса с лопатками загнутыми назад и с лопатками загнутыми вперед. Радиальные вентиляторы развивают большее давление, по сравнению с осевыми вентиляторами, так как единице объема перемещаемого воздуха сообщается энергия при переходе от радиуса входа к радиусу выхода колеса.

Радиальный вентилятор имеет два входных отверстия и общее выходное и представляет как бы объединение двух зеркальных вентиляторов в спиральных корпусах. Такого типа вентиляторы имеют приблизительно удвоенную производительность (при том же давлении, что и единичный вентилятор). Многоступенчатые радиальные вентиляторы в системах вентиляции встречаются крайне редко. Среди рассматриваемых типов вентиляторов радиальные – наиболее используемые в вентиляционных системах.

В диаметральном вентиляторе поток входит в колесо в диаметральном направлении (перпендикулярно оси вращения колеса), и выходит также в диаметральном направлении. Угол между входом и выходом потока может быть разным, существуют также вентиляторы с различными углами выхода потока, вплоть до 180°. В диаметральных вентиляторах используются радиальные колеса с вперед загнутыми лопатками, близкие к тем, что используются в радиальных вентиляторах. Отличительной особенностью диаметральных вентиляторов является возможность увеличения длины колеса (осевой протяженности), что дает возможность увеличивать производительность вентилятора (при соответствующем увеличении мощности привода). Несмотря на очевидные компоновочные преимущества, диаметральные вентиляторы не нашли широкого применения в вентсистемах. Это связано с относительно малой аэродинамической эффективностью этих вентиляторов. В основном они используются в маломощных завесах, хотя известны попытки применения диаметральных вентиляторов в воздухоприточных установках.Основные свойства вентилятора, как устройства предназначенного для перемещения воздуха, принято оценивать по его аэродинамическим параметрам: давлению, производительности и потребляемой мощности при нормальных атмосферных условиях, а также коэффициенту полезного действия (КПД).

-давления вентилятора: статическое, полное, динамическое измеряются в Па (1 Па

-производительность вентилятора измеряется в м3/час, м3/с;

-потребляемая мощность вентилятора измеряется в Вт, кВт.

Полное давление вентилятора равно разности полных давлений потока за вентилятором и перед ним:

Статическое давление вентилятора Psv равно разности полного давления Pv и динамического давления вентилятора Pdv:

Динамическое давление вентилятора Pdv определяется по среднерасходной скорости Vвых-вент выхода потока из вентилятора:

Скорость выхода потока из вентилятора (один из способов осреднения):

Полный и статический КПД вентилятора:

Nэл сеть – мощность, пот-ребляемая вентилятором из электрической сети: Nэл сеть= N/ (ηּ ηэл двиг),

где ηэл двиг – КПД электродвигателя.

В данной статье использованы материалы следующих изданий:

Источник

Характеристики вентилятора

Две главные характеристики промышленных вентиляторов – это давление и производительность. Они описывают рабочее тело, то есть транспортируемую вентилятором среду. Это основные характеристики центробежных вентиляторов (радиальных) и вихревых вентиляторов.

Другие технические характеристики вентилятора, важные для подбора – это его тип, материал корпуса и рабочего колеса, положение корпуса, мощность двигателя (измеряемая в киловаттах кВт), тип привода, КПД, допустимые температуры и условия окружающей среды, допустимые температуры и состав транспортируемой среды, а также, если нужно, специальное исполнение и дополнительное оборудование.

Давление вентилятора

Под давлением промышленного вентилятора имеют в виду полный перепад давлений между напором и всасом вентилятора, складывающийся из статической и динамической составляющей. Статическое давление создается вентилятором за счет сжатия или разрежения рабочего тела. Динамическое давление создается кинетической энергией потока рабочего тела.

Наиболее часто используемыми единицами измерения давления являются паскаль – Па (Pa) и производный от него килопаскаль кПа (kPa), а также миллибар мбар (mbar) = 100 Па.

Производительность вентилятора

Под производительностью промышленного вентилятора имеют в виду объемный расход транспортируемой среды через вентилятор.

Производительность вентиляторов измеряют в кубометрах в секунду м 3 /мин и в час м 3 /ч.

Диапазон характеристик вентиляторов

Мы предлагаем радиальные, осевые и вихревые вентиляторы со следующими характеристиками:

График характеристик вентилятора

На этом графике изображают функцию давления от производительности. На нем же можно изобразить характеристику системы, аэродинамическое сопротивление которой должен преодолеть вентилятор. Там, где пересекаются кривая характеристик вентилятора и системы, находится так называемая рабочая точка вентилятора.

Как купить вентилятор с нужными характеристиками?

Для этого пришлите нам запрос с требуемыми давлением, производительностью и, при необходимости, другими техническими характеристиками вентилятора и заданными условиями, на vent@importvent.ru. Если вы нашли на нашем сайте вентилятор, который показался подходящим, пришлите его обозначение. Также укажите контактные данные для обратной связи.

Мы поставляем стандартные вентиляторы, а также нержавеющие, взрывозащищенные, компактные высокооборотные, высокоэффективные, малошумные, частотно-регулируемые.

Источник

Мощность вентилятора в чем измеряется

http://www.compress.ru/article.aspx?id=21911&iid=1000
Итак, начнем. Самая главная характеристика вентилятора — это его размер. Выбор вентилятора обычно начинается с его размера, поскольку все корпуса допускают установку вентиляторов только определенного размера.

По типоразмеру наиболее распространены вентиляторы 80×80, 92×92 и 120×120 мм. Однако встречаются и другие размеры: 140×140, 200×200 мм и даже больше.

Понятно, что чем больше размер вентилятора, тем выше его производительность. То есть если сравнить, к примеру, 120- и 80-миллиметровый вентиляторы, то при равной скорости вращения производительность 120-миллиметрового вентилятора будет выше.

Впрочем, не будем забегать вперед и сначала попробуем разобраться, что такое производительность вентилятора.

Под производительностью вентилятора понимают создаваемый им воздушный поток (Air Flow), то есть объем воздуха, прокачиваемый вентилятором в единицу времени. Производительность вентилятора принято выражать в кубических футах в минуту (Cubic Feet per minute, CFM). Это одна из важнейших характеристик вентилятора, которая всегда указывается производителем. Именно воздушный поток, создаваемый вентилятором, определяет, какое количество рассеиваемого тепла можно будет отводить из корпуса в единицу времени.

Выразив массу воздуха через его плотность и объем, получим:

Учитывая, что объем воздуха, прокачиваемый через корпус в единицу времени, равен:

требуемый для отвода тепловой мощности W воздушный поток составит:

Подставляя в данную формулу плотность и удельную теплоемкость воздуха, а также преобразовав воздушный поток в CFM, получим:

Как видно, для того чтобы обеспечить определенную разницу температур внутри и снаружи корпуса, необходимо создать воздушный поток, прямо пропорциональный рассеиваемой тепловой мощности. Например, если все устройства внутри корпуса рассеивают максимальную тепловую мощность 300 Вт, температура снаружи корпуса 25 °С, а внутри корпуса должна составлять 45 °С, то необходимый для этого воздушный поток должен быть равен 26,4 СFM. Казалось бы, воздушный поток в 26,4 CFM — это не слишком много, такой воздушный поток способен обеспечить даже тихий, маломощный вентилятор. Однако нужно иметь в виду, что воздушный поток, создаваемый вентилятором, и воздушный поток, прокачиваемый через корпус системного блока, — это не одно и то же. То есть если вентилятор устанавливается в корпус системного блока, то его производительность уже будет отличаться от заявленной в технической документации.

Дело в том, что указываемая в документации производительность вентилятора рассчитывается в идеальных условиях отсутствия сопротивления создаваемому им воздушному потоку. В реальных условиях на пути воздушного потока, формируемого вентилятором, всегда существуют препятствия, которые приводят к уменьшению объема воздуха, прокачиваемого через вентилятор в единицу времени, и увеличению разницы между давлением воздушного потока, формируемого вентилятором, и давлением в окружающей среде (атмосферным давлением).

Рассмотрим простой пример. Пусть вентилятор установлен на входе в герметичную камеру и нагнетает туда воздух. Понятно, что через некоторое время воздушный поток, создаваемый вентилятором, станет равен нулю, а давление в самой камере увеличится. То есть через некоторое время вентилятор перестанет нагнетать в камеру воздух и будет лишь поддерживать разницу давлений внутри и снаружи.

То есть если, например, вентилятор расположить в трубе вплотную к стене, то стена будет препятствием для прохождения формируемого воздушного потока (воздушный поток вообще не будет проходить через стену). В то же время воздушное давление между стеной и вентилятором будет выше, чем окружающее атмосферное давление.

Для того чтобы учесть разницу между воздушным потоком, создаваемым кулером в идеальных и реальных условиях, вводят понятие характеристической кривой или расходной характеристики вентилятора, а также статическое давление, создаваемое вентилятором.

Пример характеристической кривой вентилятора показан на рис. 1.

Рис. 1. Пример характеристической кривой вентилятора

Характеристические кривые вентиляторов могут приводиться в их паспортных данных, однако стоит отметить, что это скорее исключение из правил, нежели общепринятая практика.

Кроме таких параметров, как воздушный поток и статическое давление, вентиляторы принято характеризовать скоростью вращения и уровнем создаваемого шума.

Скорость вращения вентилятора измеряется в оборотах в минуту (Rotations Per Minute, RPM). Естественно, производитель всегда указывает максимальную скорость вращения, а статическое давление и воздушный поток приводятся именно для максимальной скорости вращения. Дело в том, что скорость вращения вентилятора может изменяться. Существует два основных способа управления скоростью вращения вентиляторов: путем изменения напряжения питания и посредством широтноимпульсной модуляции (PWM) напряжения питания.

С изменением напряжения питания всё очевидно: чем выше напряжение, тем больше скорость вращения. Отметим лишь, что максимальное напряжение питания вентиляторов составляет 12 В, а минимальное зависит от конкретной модели вентилятора. То есть существуют вентиляторы, которые начинают вращаться уже при напряжении питания 3 В, а некоторым моделям требуется минимальное напряжение в 5 В.

Отметим, что данный способ изменения скорости вращения поддерживают все вентиляторы. В то же время есть модели, которые наряду с указанным способом поддерживают и управление скоростью вращения посредством широтноимпульсной модуляции напряжения питания (Pulse Wide Modulation, PWM).

Идея этого способа довольно проста: вместо того чтобы изменять амплитуду напряжения питания, напряжение подают на вентилятор импульсами определенной длительности. Амплитуда импульсов напряжения и частота их следования неизменны, меняется только их длительность. Фактически вентилятор периодически включают и выключают. Подобрав частоту следования импульсов и их длительность, можно управлять скоростью вращения вентилятора.

Отношение промежутка времени Ton, в течение которого напряжение имеет высокое значение, к периоду следования импульсов напряжения (Ton + Toff), измеряемому в процентах, называется скважностью PWM-импульсов. Если, к примеру, скважность равна 30%, то время, в течение которого на вентилятор подается напряжение, составляет 30% от периода импульса.

Отметим, что вентиляторы, поддерживающие PWM-управление, должны быть четырехконтактными. Вообще, вентиляторы могут быть двух-, трех- и четырехконтактными. Если вентиляторы двухконтактные, то они подключаются к MOLEX-разъему блока питания и не поддерживают возможности изменения скорости вращения. Собственно, два контакта в данном случае — это контакт 12 В и «земля».

Если вентилятор трехконтактный, то третьим контактом является сигнал тахометра, формируемый самим вентилятором и необходимый для определения текущей скорости вращения. Дело в том, что вентиляторы с сигналом тахометра за каждый оборот крыльчатки формируют два прямоугольных импульса (собственно, эти импульсы и представляют собой сигнал тахометра). Зная частоту следования импульсов сигнала тахометра, можно рассчитать скорость вращения вентилятора. Так, если частота импульсов составляет F(Гц), то скорость вращения вентилятора рассчитывается по формуле V (RPM) = 30xF(Гц).

В четырехконтактных вентиляторах, кроме трех описанных выше контактов, добавляется еще один — для передачи управляющих PWM-импульсов. Эти управляющие импульсы используются для периодического отключения двигателя вентилятора от линии питания 12 В.

Ну и еще одной важной характеристикой вентилятора является уровень создаваемого им шума.

Уровень шума вентиляторов выражается в децибелах по фильтру A (дБА) (фильтр A учитывает особенность восприятия звука человеческим ухом на разных частотах). Отметим, что для человека уровень шума в 30 дБА воспринимается как полная тишина, именно поэтому у многих шумомеров шкала измерения начинается с 30 дБА.

Как правило, если в технических характеристиках вентилятора указывается диапазон изменения скорости, то заявляемый уровень шума соответствует минимальной скорости вращения.

Очевидно, что статическое давление, создаваемое вентилятором, формируемый им воздушный поток и уровень шума вентилятора зависят от таких характеристик, как скорость вращения и диаметр вентилятора. Законы, связывающие эти величины друг с другом, называются законами вентилятора.

Предположим, требуется увеличить воздушный поток на 10%. Для этого нужно просто повысить скорость вращения вентилятора на 10%. При этом статическое давление, создаваемое вентилятором, увеличится на 21%. Кроме того, на 2 дБ вырастет и уровень шума, создаваемого вентилятором.

Если же рассмотреть вентиляторы разного диаметра, но на базе одного и того же электродвигателя и при одинаковой форме крыльчатки, то при равной скорости вращения увеличение диаметра крыльчатки от значения D1 до D2 приведет к изменению воздушного потока и статического давления в соответствии со следующим законом:

То есть при замене 92-миллиметрового вентилятора на аналогичный по форме 120-миллиметровый вентилятор воздушный поток увеличится в 2,2 раза, а статическое давление — в 1,7 раза.

Ну и последняя техническая характеристика, которая почти всегда указывается, — это тип используемого подшипника. Классическими вариантами подшипников являются подшипники скольжения (Sleeve Bearings) и качения (Ball Bearings). Подшипники скольжения — это самые дешевые и простые подшипники. В случае с вентиляторами такой подшипник представляют собой смазанные цилиндры с большой толщиной стенок, в которые вставляется вращающаяся ось (вал ротора). Подшипники скольжения имеют не очень большую продолжительность жизни, и со временем их характеристики ухудшаются. Связано это с тем, что при работе постепенно изменяются свойства смазывающего вещества (смазка начинает густеть и высыхать).

Подшипник качения (Ball Bearings) устроен более сложно, а следовательно, он более дорогой. Он состоит из внешнего корпуса и внутренней втулки, которые соединены между собой небольшими металлическими шариками. Подшипник качения, применяемый в вентиляторах, представляет собой неразборную деталь, и смазочный материал, используемый внутри него, не загрязняется, а свойства ухудшаются гораздо медленнее, чем у подшипников скольжения. Это заметно увеличивает срок службы вентилятора. Кроме того, такие подшипники малошумные.

Кроме классических вариантов подшипников скольжения и качения существуют другие различные их варианты.

Так, используются гидродинамические (Fluid Dynamic Bearings), магнитные (Magnetic Bearings), керамические подшипники (Ceramic Bearings) и подшипники скольжения с винтовой нарезкой (Rifle Bearings).

Гидродинамические подшипники (Fluid Dynamic Bearings) представляют собой модифицированную версию подшипника скольжения. В таких подшипниках вал ротора не касается твердых поверхностей, а вращается внутри небольшой масляной ванны, вследствие чего повышается надежность и уменьшается шум.

Магнитные подшипники (Magnetic Bearings) — это новый тип подшипников, который пока еще редко встречается. В таких подшипниках вообще нет ни смазки, ни соприкасающихся частей. Вал вращающегося ротора удерживается магнитным полем. Такие подшипники самые тихие и долговечные.

Керамические подшипники (Ceramic Bearings) — это подшипники качения, в которых вместо металлических шариков используются керамические.

Подшипники скольжения с винтовой нарезкой (Rifle Bearings) — это модификация подшипников скольжения. Они отличаются от классических подшипников скольжения тем, что в них в цилиндре и роторе по спирали нарезаны специальные канавки, в которых постоянно находится смазка. Благодаря более равномерному распределению смазки увеличивается срок службы.

Итак, рассмотрев все основные характеристики вентиляторов и вооружившись багажом знаний, перейдем от теории к практике и рассмотрим модельный ряд вентиляторов компании NZXT.
Модельный ряд вентиляторов NZXT

Модельный ряд вентиляторов NZXT довольно скромный — всего четыре модели: 120-, 140- и два 200-мм вентилятора.

120-мм вентиляторы являются широко распространенными, а вот 140- и 200-мм— это довольно специфические модели, которые можно установить далеко не в каждый корпус.

Все вентиляторы NZXT имеют подшипники типа Rifle Bearing, то есть подшипники скольжения с винтовой нарезкой. Правда, при этом не очень понятно, почему для модели FS 200RB заявлен срок службы 25 тыс. часов, а для модели FN 200RB, конструктивно точно такой же и отличающейся лишь более высокой скоростью, — 40 тыс. часов.

Все вентиляторы NZXT могут иметь либо трех-, либо четырехконтактный разъем.

Максимальная скорость вращения для моделей FN 120RB, FN 140RB и FN 200RB составляет 1300 RPM, а для «тихоходной» модели FS 200RB серии Silent — 800 RPM.

Все характеристики вентиляторов NZXT приведены в таблице. Однако довольно интересно проследить, как выполняются (или не выполняются) законы вентиляторов на примере моделей фирмы NZXT.

Сравним модели FN 120RB и FN 140RB. Конструктивно это абсолютно одинаковые вентиляторы, которые различаются лишь диаметром крыльчатки. Если взять за основу воздушный поток и статическое давление 120-мм вентилятора, то по законам вентилятора для 140-мм модели получим, что воздушный поток должен составлять 75 CFM, а статическое давление — 1,29 мм H2O. Однако для 140-мм вентилятора FN 140RB в технических характеристиках приводятся совсем другие данные. Причем самое удивительное, что заявляемое статическое давление модели у FN 140RB даже меньше, чем у модели FN 120RB.

Если сравнивать 200-мм модели FN 200RB и FS 200RB, то конструктивно они абсолютно одинаковые и различаются лишь скоростью вращения. Если взять за основу воздушный поток и статическое давление модели у FS 200RB, то по законам вентилятора для модели FN 200RB воздушный поток должен составить 145,4 CFM, а статическое давление — 2,59 мм H2O. Тем не менее для модели FN 200RB указываются совсем другие значения.

Вариантов этого объяснения три. Либо модели FN 200RB и FS 200RB различаются не только скоростью вращения, а модели FN 120RB и FN 140RB — не только диаметром крыльчатки (тогда непонятно, в чем их различие), либо в технические характеристики вкрались ошибки, либо есть какието китайские поправки к законам вентиляторов, о которых мы не знаем (компания NZXT считается американской, однако всё ее производство сосредоточено на Тайване и в Китае).

В заключение приведем результаты измерения скорости вращения для трех моделей вентиляторов: FN 140RB, FN 200RB и FS 200RB.

Для измерения скорости вращения мы использовали цифровой осциллограф, с помощью которого контролировался сигнал тахометра. Кроме максимальной скорости вращения, мы измерили диапазон изменения скорости, для чего вентиляторы подключались к панели управления NZXT Sentry LXE, позволяющей изменять напряжение питания вентилятора. Результаты измерений представлены на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость скорости вращения вентиляторов от напряжения питания

Как видите, для модели FN 140RB диапазон изменения скорости составляет от 519 до 1152 RPM, причем минимальная скорость вращения достигается при напряжении 3,63 В. Для модели FN 200RB скорость меняется в диапазоне от 591 до 1275 RPM, а для модели FS 200RB — от 303 до 627 RPM. Во всех трех случаях максимальная скорость вращения немного ниже, чем заявлено в технических характеристиках.

Источник