ساختمان فن خنک کننده هد استاتیک و توانایی خنک کاری

ساختمان فن خنک کننده ، ویژگی های فشار استاتیک جریان هوا، و حفاظت حرارتی

گرم شدن بیش از حد تجهیزات می تواند منجر به مشکلات زیادی از جمله خرابی، کوتاه شدن عمر تجهیزات، خرابی زودهنگام قطعات، خرابی و سایر خطرات ایمنی شود. فن های خنک کننده و دمنده ها برای کاربری هایی که گرما وجود دارد. ضروری هستند. برای جلوگیری از این قبیل مشکلات باید واحد خنک کننده مناسب برای این سیستم ها انتخاب شود.

ویژگی های فن های خنک کننده با توجه به سیستم دمنده هوا متفاوت است. در ادامه ساختمان فن خنک کننده محوری، دمنده های گریز از مرکز و فن های جریان متقاطع و همچنین ویژگی های فشار استاتیک جریان هوا بررسی می شود. حفاظت از گرمای بیش از حد نیز از طریق استفاده از آلارم‌های سرعت کم، هشدارهای استال و محافظ‌های حرارتی مورد بحث قرار می‌گیرد.فن های خنک کننده اورینتال موتورفن های محوری (Axial fans)

پروانه ها (پره های فن) که در مسیر جریان دایره ای بین توپی استوانه ای و بدنه قرار دارند. به منظور ایجاد جریان هوا در جهت محور چرخش استفاده می شوند.

از آنجایی که هوا در امتداد محور چرخش جریان دارد. ساختار جمع و جوری دارند. فن های محوری که قادر به ایجاد جریان هوای زیاد هستند، برای کاربردهایی که نیاز به تهویه خنک کننده دارند یعنی جایی که کل فضای داخل تجهیزات باید خنک شود، مناسب هستند.

ساختمان و مکانیزم جریان هوای فن محوریشکل 1: ساختمان و مکانیزم جریان هوای فن های  محوری

دمنده های گریز از مرکز (Centrifugal Blowers)

نیروی گریز از مرکز پروانه دوار استوانه‌ای (تیغه‌های رو به جلو) جریان‌های چرخشی تقریباً عمود بر محور چرخش ایجاد می‌کند. جریان های چرخشی تولید شده از طریق حرکت پیمایشی در یک جهت هم تراز می شوند. و فشار بر این اساس افزایش می یابد.

از آنجایی که دریچه خروجی هوا در جهت مشخص کوچک می شود. این دمنده ها برای خنک کننده های نقطه ای استفاده می شوند. فشار استاتیک نیز بالا است، که آنها را به انتخاب مناسبی در هنگام خنک کردن تجهیزاتی که هوا نمی تواند به راحتی از طریق آنها عبور کند یا برای دمیدن هوا با استفاده از کانال تبدیل می کند.

ساختمان و جریان هوا در فن گریز از مرکزشکل 2: ساختمان فن خنک کننده و مکانیزم جریان هوا در دمنده های گریز از مرکز

فن های جریان متقاطع (Cross Flow Fans)

یک فن با جریان متقاطع دارای پروانه ای مشابه پروانه دمنده گریز از مرکز است، اما هر دو طرف فن با پانل های جانبی پوشیده شده است و بنابراین هیچ هوایی از جهت محوری وارد نمی شود. . در نتیجه جریان های هوایی با عبور از پروانه ایجاد می شود. فن های جریان متقاطع از این جریان های هوا استفاده می کنند. از آنجایی که از یک پروانه استوانه ای بلند برای دمیدن هوا استفاده می شود، هوا در عرض وسیعی حرکت می کند. همچنین می توان هوای یکنواختی را در این فن ها به دست آورد زیرا هوا به صورت جانبی در امتداد محیط پروانه تخلیه می شود.

ساختمان و مکانیزم جریان هوا در فن های جریان متقاطعشکل 3: ساختمان فن خنک کننده و مکانیزم جریان هوا در فن های جریان متقاطع

جریان هوا – مشخصه های فشار استاتیک

افت فشار

هنگامی که هوا در یک مسیر خاص جریان دارد، مقاومت جریان هوا توسط هر چیزی در مسیر ایجاد می شود که جریان را مهار کند. با مقایسه موارد نشان داده شده در شکل 4 و شکل 5، می بینیم که دستگاه نشان داده شده در شکل 4 تقریباً خالی است، بنابراین تقریباً هیچ مقاومت جریان هوایی در دستگاه وجود ندارد و جریان هوا افت کمی دارد.  در مقابل، موانع زیادی برای جریان هوا در دستگاه نشان داده شده در شکل 5 وجود دارد که باعث افزایش مقاومت جریان هوا و کاهش جریان هوا می شود.

مسیر جریان با مقاومت کم جریان هواشکل 4: مسیر جریان با مقاومت کم جریان هوا

مسیر جریان با مقاومت زیاد جریان هواشکل 5: مسیر جریان با مقاومت زیاد جریان هوا

این وضعیت بسیار شبیه به نقش امپدانس در عبور جریان الکتریکی است: وقتی امپدانس کم است، مقدار جریان زیاد است و وقتی امپدانس زیاد است، عبور جریان کم است. مقاومت جریان هوا به انرژی فشاری تبدیل می شود که باعث افزایش فشار ساکن در داخل دستگاه می شود. . به این پدیده افت فشار می گویند. افت فشار با استفاده از فرمول زیر تعیین می شود.

فرمول محاسبه افت فشاراز دید کارکرد فن، این فرمول می گوید که برای رسیدن به یک جریان هوای خاص (Q)، فن باید قادر به تامین فشار استاتیک کافی برای افزایش فشار داخل دستگاه باشد

جریان هوا – مشخصه های فشار استاتیک

ویژگی های فن به طور کلی بر حسب رابطه بین جریان هوا و فشار استاتیکی مورد نیاز برای تولید چنین جریان هوا بیان می شود که به عنوان منحنی های جریان هوا – فشار استاتیک داده می شود. به عنوان مثال، فرض کنید جریان هوای مورد نیاز Q1 است و افت فشار همراه دستگاه P1 است.

هنگامی که مشخصات فن همانطور که در شکل 6 نشان داده شده باشد. فن قادر به ایجاد فشار استاتیکی P2 در جریان هوای Q1 است. این مقدار بیش از جریان هوای مورد نیاز است، زیرا از مقدار فشار استاتیک مورد نیاز P1 فراتر می رود.

از آنجایی که افت فشار با مجذور جریان هوا متناسب است، اگر نیاز دارید که جریان هوا دو برابر شود، پس فن انتخاب شده باید نه تنها دو برابر جریان هوا بلکه چهار برابر فشار استاتیک را هم داشته باشد.

منحنی مشخصه فشار استاتیک جریان هواشکل 6 – منحنی مشخصه فشار استاتیک – جریان هوا

حفاظت ها و هشدارهای ارائه شده برای فن ها

در کاربری‌هایی که برای خنک سازی به جریان هوای ثابت نیاز دارند. زمانی که فن‌ها به مرور زمان سرعت شان کاهش می یابد و در نتیجه جریان هوا را کاهش می‌دهند. تأثیر منفی می‌گذارند. جریان کم هوا خنک کنندگی مناسب را تامین نمی کند. که این مساله ممکن است باعث ایجاد مشکل در اجزای موتور شود.

در صورت وجود این مشکل، استفاده از فن هایی با حفاظت امپدانس، حفاظت در برابر گرمای بیش از حد، یا آلارم های سرعت پایین یا زنگ هشدار در نظر بگیرید. حفاظت امپدانس و حفاظت از گرمای بیش از حد از آسیب به موتور فن جلوگیری می کند در حالی که هشدارهای سرعت، عملکرد مورد انتظار شما را تضمین می کند و امکان برنامه ریزی کارآمدتر برای تعویض فن را فراهم می کند.

برای مسائل  و مشکلات مربوط به سرعت پایین فن، پیشنهاد می‌کنیم فن‌های با هشدار سرعت پایین، هشدار توقف یا خروجی پالس را مورد توجه قرار دهید. فن های با هشدار سرعت پایین در صورتیکه سرعت فن از یک مقدار مشخصی کمتر شود (بدلیل رسیدن به پایان عمر فن و یا ورود اجسام خارجی) یک سیگنال خروجی هشدار می دهند. فن هایی که دارای آلارم استال (واماندگی) هستند، هنگامی که فن خنک کننده متوقف می شود، یک سیگنال هشدار ارسال می کنند.

فن های با هشدار سرعت پایین

هنگامی که سرعت فن به دلیل عمر مفید فن یا ورود اجسام خارجی کاهش می یابد. زنگ هشدار به صدا در می آید. این هشدار باعث می شود. که بتوانیم قبل از اینکه فن کاملا از کار بیفتد یک فن جدید را تهیه کرده و جایگزین کنیم. اگر از چند فن خنک کننده استفاده می شود. فقط می توان فن خنک کننده ای که ظرفیتش کاهش یافته را جایگزین کرد. حتی اگر ظرفیت خنک کنندگی فن کاهش یابد، تأثیر آن بر تجهیزات را می توان به حداقل رساند.

خروجی هشدار سرعت پایینشکل 7: خروجی زنگ هشدار سرعت پایین

فن های با هشدار در توقف (واماندگی)

آلارم های استال با ارسال یک هشدار هنگام توقف فن کار می کنند. آنها به سرعت توقف های ناشی از خرابی را تشخیص می دهند تا امکان تعویض فن خنک کننده را فراهم کنند.

خروجی هشدار واماندگیشکل 8: خروجی هشدار واماندگی

تجهیزات حفاظت از گرمای بیش از حد

اگر یک فن در حالت کار به دلیل اضافه بار قفل شود. دمای محیط به سرعت افزایش یابد یا جریان ورودی به دلایلی افزایش یابد. دمای فن به طور ناگهانی افزایش می یابد. اگر فن در این حالت رها شود. ممکن است عملکرد عایق داخل فن بدتر شده و از عمر آن کاسته شود. و در موارد شدید باعث سوختن سیم پیچ و آتش سوزی گردد. . به منظور محافظت از فن در برابر چنین ناهنجاری های حرارتی، بهتر است فن ها توسط استانداردهای UL و CSA شناخته شده و مطابق با استانداردهای EN و IEC تولید شوند که این فن ها مجهز به تجهیزات حفاظت از گرمای بیش از حد زیر هستند.

محافظ حرارتی

فن های سری MRS، سری MB (قطر پروانه ϕ80 میلی متر (3.15 اینچ) یا بیشتر) و فن های سری MF دارای محافظ حرارتی نوع ریست خودکار هستند. ساختار محافظ حرارتی در شکل زیر نشان داده شده است. محافظ‌های حرارتی از کنتاکت‌های بی متال (دو فلزی) استفاده می‌کنند و جنس اتصالات از نقره سخت است. نقره کمترین مقاومت الکتریکی را در بین تمام مواد دارد. و رسانایی حرارتی آن بعد از مس در رتبه دوم قرار دارد.

دمای عملکرد محافظ حرارتی

(دمای سیم پیچ فن، جایی که محافظ حرارتی فعال می شود. کمی بالاتر از دمای عملیاتی ذکر شده در بالا است.)

ساختمان محافظ حرارتیشکل 9: ساختمان محافظ حرارتی

فن های سری MU و MB نوع (MB520 و MB630)  مجهز به محافظ امپدانس هستند. فن های محافظ امپدانس با امپدانس بالاتری در سیم پیچ های فن طراحی شده اند. تا حتی در صورت قفل شدن فن، افزایش جریان (ورودی) به حداقل برسد. و دما از حد معینی بالاتر نرود.

مرجع:
https://www.orientalmotor.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

فهرست