توضیحات

فن سانتریفیوژ یک وسیله مکانیکی برای حرکت هوا یا گازهای دیگر در جهت زاویه دار نسبت به سیال ورودی است. فن سانتریفیوژ اغلب دارای یک محفظه مجرا برای هدایت هوای خروجی در جهت خاصی یا از طریق سینک حرارتی هستند. به چنین پنکه ای نیز دمنده ، فن دمنده یا فن قفس سنجابی گفته می شود (زیرا شبیه چرخ همستر است). این فن ها با پروانه های چرخان سرعت و حجم جریان هوا را افزایش می دهند.

فن های سانتریفیوژ از انرژی جنبشی پروانه ها برای افزایش حجم جریان هوا استفاده می کنند که به نوبه خود در برابر مقاومت ناشی از مجاری ، میراگرها و سایر اجزا حرکت می کند. فن های سانتریفیوژ هوا را به صورت شعاعی جابجا می کنند و جهت (معمولاً 90 درجه) جریان هوا را تغییر می دهند. آنها محکم ، بی صدا ، قابل اعتماد هستند و قادر به کار در طیف گسترده ای از شرایط هستند.

فن های سانتریفیوژ دستگاههایی با جابجایی ثابت یا حجم ثابت هستند ، بدین معنی که با سرعت ثابت فن ، یک فن گریز از مرکز حجم نسبتاً ثابتی از هوا را حرکت می دهد تا یک جرم ثابت. این بدان معناست که سرعت هوا در یک سیستم ثابت است حتی اگر جریان جریان جرمی از طریق فن ثابت نباشد.

تاریخچه

اولین اشاره به فن های سانتریفیوژ در سال 1556 توسط جورج پاور (Georgius Agricola) در کتاب De Re Metallica انجام شد ، جایی که نشان می دهد چگونه از چنین فن هایی برای تهویه معادن استفاده می شد.پس از آن ، طرفداران سانتریفیوژ به تدریج از کار افتادند. در دهه های اولیه قرن نوزدهم بود که علاقه به طرفداران گریز از مرکز دوباره زنده شد. در سال 1815 مارکیز د شابانز از استفاده از یک فن سانتریفیوژ حمایت کرد و در همان سال حق ثبت اختراع بریتانیا را گرفت.در سال 1827 ، Edwin A. Stevens از Bordentown ، نیوجرسی ، یک فن برای دمیدن هوا به دیگهای بخار کشتی بخار آمریکای شمالی نصب کرد. به طور مشابه ، در سال 1832 ، مهندس سوئدی-آمریکایی جان اریکسون از یک فن گریز از مرکز به عنوان دمنده در کشتی بخار Corsair استفاده کرد.یک فن سنتریفیوژ توسط مهندس نظامی روسی الکساندر سابلوکوف در سال 1832 اختراع شد و هم در صنعت سبک روسیه (مانند تولید شکر) و هم در خارج از آن مورد استفاده قرار گرفت.

یکی از مهمترین تحولات برای صنعت معدن ، فن Guibal بود که در سال 1862 توسط مهندس فرانسوی Théophile Guibal در بلژیک ثبت اختراع شد. فن Guibal دارای یک محفظه مارپیچی در اطراف پره های فن و همچنین یک شاتر انعطاف پذیر برای کنترل سرعت فرار بود که این امر آن را بسیار برتر از طرح های قبلی فن باز باز کرده و منجر به امکان استخراج در اعماق زیاد شد. از چنین فن هایی برای تهویه معدن در سراسر بریتانیا استفاده می شد.

اجزاء

یک فن سانتریفیوژ از اجزای زیر درست شده است:
محفظه
پروانه ها
مجاری ورودی و خروجی
محور محرک
مکانیزم درایو

مکانیسم های محرک
درایو فن سرعت چرخ فن (پروانه) و میزان متغیر بودن این سرعت را تعیین می کند. دو نوع اصلی درایو فن وجود دارد.

مستقیم
چرخ فن را می توان مستقیماً به شفت موتور الکتریکی متصل کرد. این بدان معناست که سرعت چرخ فن با سرعت چرخش موتور یکسان است. با استفاده از این نوع مکانیسم رانندگی فن ، سرعت فن نمی تواند تغییر کند مگر اینکه سرعت موتور قابل تنظیم باشد. تهویه مطبوع به طور خودکار سرعت بیشتری را فراهم می کند زیرا هوای سردتر متراکم تر است.

برخی از تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی فن های گریز از مرکز را با موتورهای روتور خارجی (استاتور داخل روتور) ساخته اند و روتور مستقیماً روی چرخ فن (پروانه) نصب شده است.

تسمه
مجموعه ای از شاخه ها روی محور موتور و محور چرخ فن نصب شده است و یک تسمه انرژی مکانیکی را از موتور به فن منتقل می کند.

بلبرینگ
بلبرینگ ها بخش مهمی از فن هستند. یاتاقان های روغن حلقه آستین به طور گسترده ای در فن ها استفاده می شود. برخی از یاتاقان های حلقه آستین ممکن است آب خنک شوند. یاتاقان های آستین خنک کننده با آب اغلب در هنگام حرکت گازها توسط فن استفاده می شوند. حرارت از طریق شفت و داخل روغن هدایت می شود ، که باید خنک شود تا از گرم شدن بیش از حد بلبرینگ جلوگیری شود. فن های با سرعت پایین در نقاطی که دسترسی به آنها سخت است یاتاقان دارند ، بنابراین از یاتاقان های چرب استفاده می کنند.

بسیاری از توربو دمنده ها از یاتاقان هوا یا یاتاقان مغناطیسی استفاده می کنند.

دمپرهای فن و پره ها
از میراگرهای فن برای کنترل جریان گاز به داخل و خارج از فن گریز از مرکز استفاده می شود. آنها ممکن است در قسمت ورودی یا طرف خروجی فن یا هر دو نصب شوند. میراگرها در طرف خروجی مقاومت جریان را اعمال می کنند که برای کنترل جریان گاز استفاده می شود. میراگرهای طرف ورودی (پره های ورودی) طوری طراحی شده اند که با تغییر میزان گاز یا هوای ورودی فن ، جریان گاز را کنترل می کنند.

دمپرهای ورودی (پره های ورودی) به دلیل توانایی آنها در تأثیر بر الگوی جریان هوا در فن ، مصرف انرژی فن را کاهش می دهد.

تیغه های فن

چرخ فن شامل یک هاب است که تعدادی تیغه فن به آن متصل شده است. تیغه های فن روی هاب را می توان به سه روش مختلف مرتب کرد: منحنی رو به جلو ، عقب خمیده یا شعاعی.

منحنی رو به جلو

تیغه های منحنی رو به جلو در فن خانگی
تیغه های منحنی رو به جلو در جهت چرخش چرخ فن خم می شوند. اینها به ویژه به ذرات حساس هستند و معمولاً فقط برای کاربردهای هوای پاک مانند تهویه مطبوع تعیین می شوند. تیغه های منحنی رو به جلو سطح نویز کم و جریان هوای نسبتاً کمی را با افزایش زیاد فشار استاتیک فراهم می کنند. آنها معمولاً در واحدهای فن کویل استفاده می شوند.

منحنی عقب
تیغه های خمیده به عقب  در خلاف جهت چرخش چرخ فن خم می شوند. دمنده های کوچکتر ممکن است دارای تیغه های متمایل به عقب باشند که مستقیم بوده و خمیده نیستند. دمنده های بزرگتر با شیب عقب و خم دارای تیغه هایی هستند که انحنای عقب آنها از سطح مقطع ایرفویل تقلید می کند ، اما هر دو طرح با تکنیک های ساختمانی نسبتاً اقتصادی بازدهی خوبی را ارائه می دهند. این نوع دمنده ها برای اداره جریان گاز با بارهای ذرات کم تا متوسط ​​طراحی شده اند [نیاز به استناد]. آنها می توانند به راحتی با محافظت در برابر سایش مجهز شوند ، اما خمیدگی های خاص تیغه می تواند مستعد تجمع مواد جامد باشد.  چرخ های خمیده عقب اغلب سنگین تر از معادل های منحنی رو به جلو هستند ، زیرا با سرعت بیشتری کار می کنند و نیاز به ساختاری قوی تر دارند.

فن های منحنی عقب می توانند دامنه بالایی از سرعتهای خاص را داشته باشند اما بیشتر برای کاربردهای سرعت متوسط ​​متوسط ​​استفاده می شوند - برنامه های فشار قوی و جریان متوسط ​​مانند در واحدهای انتقال هوا. 

فن های منحنی عقب بسیار کارآمدتر از فن های تیغه شعاعی هستند و بنابراین ، برای کاربردهای قدرت بالا ممکن است جایگزین مناسبی برای فن تیغه شعاعی با هزینه کمتر باشد. 

مستقیم شعاعی
دمنده های شعاعی دارای چرخ هایی هستند که تیغه های آنها مستقیماً از مرکز هاب خارج می شود. چرخ های تیغه ای شعاعی اغلب در جریان گازهای دارای ذرات معلق استفاده می شوند ، زیرا کمترین حساسیت را نسبت به تجمع جامد روی تیغه ها دارند ، اما اغلب با خروجی بیشتر صدا مشخص می شوند. سرعت بالا ، حجم کم و فشارهای زیاد در دمنده های شعاعی رایج است، و اغلب در جاروبرقی ها ، سیستم های انتقال مواد پنوماتیک و فرآیندهای مشابه استفاده می شود.

نحوه کارکرد

فن سانتریفیوژ از نیروی سانتریفیوژ تامین شده از چرخش پروانه ها برای افزایش انرژی جنبشی هوا/گازها استفاده می کند. هنگامی که پروانه ها می چرخند ، ذرات گاز نزدیک پروانه ها از پروانه ها خارج می شوند و سپس به داخل محفظه فن حرکت می کنند. در نتیجه ، انرژی جنبشی گاز به عنوان فشار به دلیل مقاومت سیستم ارائه شده توسط پوشش و مجرای اندازه گیری می شود. سپس گاز از طریق مجاری خروجی به خروجی هدایت می شود. پس از خروج گاز ، فشار گاز در ناحیه میانی پروانه ها کاهش می یابد. گاز از چشم پروانه به سرعت عادی می شود تا این حالت عادی شود. این چرخه تکرار می شود و بنابراین می توان گاز را به طور مداوم منتقل کرد.