Вентилятор

Вентилятор — механическое устройство для перемещения воздуха или другого газа (воздушный насос) с создаваемым полным напором 15 кПа, при большем создаваемом напоре используется компрессор^[1].

Применение:

• Системы принудительной вентиляции и кондиционирования воздуха жилых объёмов зданий, автомобилей, судов, летательных аппаратов, и др.
• Системы воздушного охлаждения ДВС, электродвигателей, электронных компонентов, теплообменников, холодильных машин, компрессоров, и др., в том числе системы охлаждения компьютеров
• Нагнетание воздуха, необходимого для горения, в различные технологические печи, мусоросжигательные печи, паровые и водогрейные котлы, в доменные воздухоподогреватели и в мартеновские печи, печи для кремации, также удаление дымовых газов из вышеперечисленных агрегатов и обеспечение их рециркуляции (см. дымосос).
• Системы аварийного удаления дыма и ядовитых газов.
• Системы микроклимата — бытовые вентиляторы, кондиционеры, тепловые пушки и завесы и т. п.
• Системы воздушного отопления.
• Создание искусственной тяги в топливных форсунках и дымоходах котлов и промышленных установок — дымососы, тягодутьевые машины и пр.
• Как осевой движитель для транспортных средств, как источник подъёмной силы для воздушных и наземных транспортных средств
• Аппараты пайки и сварки горячим воздухом и многое другое.

Отдельные приёмы организованной вентиляции закрытых помещений применялись ещё в древности. Вентиляция помещений до начала XIX века сводилась, как правило, к естественному проветриванию. Теорию естественного движения воздуха в каналах и трубах создал М. В. Ломоносов. В 1795 году В. X. Фрибе впервые изложил основные положения, определяющие интенсивность воздухообмена в отапливаемом помещении сквозь неплотности наружных ограждений, дверные проёмы и окна, положив этим начало учению о нейтральной зоне.

В начале XIX века получает развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого из помещения воздуха. Отечественные учёные отмечали несовершенство такого рода побуждения и связанные с ним большие расходы теплоты. Академик Э. X. Ленд указывал, что полная вентиляция может быть достигнута только механическим способом.

С появлением центробежных вентиляторов технология вентиляции помещений быстро совершенствуется. Первый успешно работавший центробежный вентилятор был предложен в 1832 году А. А. Саблуковым. В 1835 году этот вентилятор был применён для проветривания Чагирского рудника на Алтае. Саблуков предложил его и для вентиляции помещений, трюмов кораблей, для ускорения сушки, испарения и так далее. Широкое распространение вентиляции с механическим побуждением движения воздуха началось с конца XIX века.

Многочисленные типы вентиляторов можно разделить по ниже приведённым признакам;

По конструкции:

• осевые (аксиальные)
• центробежные (радиальные)
• диаметральные (тангенциальные)
• безлопастные (эжекторного типа).

По типу привода:

• Имеющие собственный двигатель, чаще всего электрический
• Приводимые в движение охлаждаемым механизмом, как например вентилятор у ДВС воздушного охлаждения
• С прямым приводом — рабочее колесо находится либо непосредственно на валу двигателя, либо вал рабочего колеса соединён с валом двигателя с помощью муфты
• С ремённым приводом — на валу рабочего колеса находится шкив, момент передаётся через ремень.
• С мультипликатором — в случае, если охлаждаемый механизм, от которого требуется привести вентилятор, является низкооборотистым — используется повышающая механическая передача, чаще всего цилиндрическая зубчатая, в некоторых случаях возможна и коническая передача. Такой привод имеют, например, вентиляторы на старых тепловозах, предназначенные для охлаждения тяговых электродвигателей и главного генератора.
• С гидромуфтой или вискомуфтой — если требуется изменять скорость вращения вентилятора с механическим приводом. Вискомуфта широко используется в вентиляторах, предназначенных для радиаторов ДВС с водяным охлаждением. Гидромуфта переменного наполнения с черпаковыми трубками использовалась ранее для привода вентиляторов холодильников тепловозов, таких как 2ТЭ10

По типу перекачиваемой среды:

• Взрывозащищенные — не имеющих стальных частей и щёточного электродвигателя.
• Защищённые — для перекачки коррозионно-активных или агрессивных сред.
• Термостойкие — для перекачки газов высокой температуры, например, дымовых газов из котлов и печей. К данному типу относятся дымососы.

По конструктивному исполнению:

• Встраиваемые — являющиеся частью системы вентиляции, или представляющие собой самостоятельное устройство.
• Накладные — применяются в системах охлаждения электронных компонентов, также накладными являются вентиляторы, устанавливаемые в санузлах вместо обыкновенной решётки.
• Отдельностоящие — являются самостоятельным элементом, для создания локальной зоны вентилирования и кондиционирования.

Осевой вентилятор — вентилятор, в котором воздух перемещается вдоль оси рабочего колеса, вращаемого двигателем. Ввиду совпадения направления движения всасываемого и нагнетаемого воздуха, а также, в большинстве случаев, простоты изготовления, этот вид вентилятора является наиболее распространённым.

Осевые вентиляторы применяются в системах вентиляции жилых помещений; для обдува радиаторов ДВС; системы воздушного охлаждения компьютерных процессоров (кулеры), бытовые вентиляторы, шахтные вентиляторы, вентиляторы дымоудаления, тепловентиляторы, отопители в салонах автобусов, фены и др.

Также вентиляторами называют начальные ступени компрессоров турбовентиляторных авиационных двигателей и вентиляторы аэродинамических труб. Но это неправильно, так как их напор гораздо выше 15 кПа и они представляют собой осевые компрессоры большой производительности.

Данный вид вентилятора имеет ротор, имеющий лопатки спиральной формы. Воздух через входное отверстие засасывается внутрь ротора, где он приобретает спиралевидную траекторию и, за счёт центробежной силы инерции и специальной формы лопаток, направляется в выходное отверстие корпуса(направляющего аппарата) (так называемой «улитки», от внешнего сходства). Таким образом, выходной поток воздуха находится под прямым углом к входному. Данный вид вентилятора также часто применяется системах вентиляции, особенно промышленных. Также применяется в фенах, сушилках для рук, сушильных машинах, пылесосах, воздушных системах охлаждения ДВС, системах охлаждения электронных ламп большой мощности.

В зависимости от типа, назначения и размеров вентилятора, количество лопаток рабочего колеса бывает различным, а сами лопатки изготавливают загнутыми вперёд или назад (относительно направления вращения). Применение радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, даёт экономию электроэнергии примерно 20 %. Также они легко переносят перегрузки по расходу воздуха. Преимуществами радиальных вентиляторов с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперёд, являются меньший диаметр колеса, а соответственно и меньшие размеры самого вентилятора, и более низкая частота вращения, что создаёт меньший шум.

Центробежные (радиальные) вентиляторы подразделяются на вентиляторы высокого, среднего и низкого давления.

Центробежные вентиляторы из алюминиевых сплавов, укомплектованные взрывозащитными электродвигателями, по уровню защиты от искрообразования относятся к вентиляторам с повышенной защитой, то есть к вентиляторам, в которых предусмотрены средства и меры, затрудняющие возникновение опасных искр. Вентиляторы с повышенной защитой от искрообразования предназначены для перемещения газопаровоздушных смесей 1-й и 2-й категории групп Т1, Т2, Т3 по классификации ПУЭ.

Конструкция была предложена в 1893 году инженером Полом Мортиером. Крыльчатка тангенциального вентилятора встроена в корпус в форме диффузора, напоминающий корпус центробежного вентилятора. Так же, как и центробежный, тангенциальный вентилятор имеет ротор типа «беличье колесо», то есть пустой в центре и лопатки по внешней стороне, которые загнуты вперёд относительно направления вращения. Только воздух забирается не с торца вентилятора, а по всей его длине с фронтальной стороны устройства. Благодаря специальной форме корпуса во время работы в всасывающей камере возникает вихрь, направление вращения которого совпадает с направлением вращения ротора. Вихрем воздух всасывается внутрь рабочего колеса, получает ускорение и движется к выходу подобно тому, как это происходит в центробежном вентиляторе^[2]. Такие вентиляторы производят равномерный воздушный поток вдоль всей ширины вентилятора и бесшумны при работе.

Длина ротора тангенциального вентилятора, как правило, гораздо больше, чем его диаметр. Таким образом, форма оптимальна для комбинации с нагревательными и охлаждающими элементами. Благодаря этому такие вентиляторы широко применяются в кондиционерах, воздушных завесах, фанкойлах и других устройствах, где не важен напор воздуха. Отличительной особенностью тангенциальных вентиляторов можно также назвать большой расход воздуха и низкий уровень шума.

Прибор, построенный по принципу эжектора. В безлопастном вентиляторе воздушный поток создаёт обычный вентилятор небольшого размера, спрятанный в основании и подающий воздух с относительно большой скоростью сквозь узкие щели в большой рамке, через которую проходит основной поток перемещаемого воздуха. За счёт аэродинамических эффектов истекающий из щелей воздух увлекает за собой соседние слои. В основном, окружающий воздух засасывается с тыльной стороны в результате возникающего разрежения из-за формы профиля рамки. В результате поток воздуха усиливается до 15-18 раз по сравнению с прокачиваемым нагнетателем объёмом. Направление потока может быть изменено путём регулировки положения рамки. Достоинства такой схемы — отсутствие доступных извне корпуса движущихся деталей и ламинарный выходной поток, а потенциальный недостаток — шумность из-за высокого потребного давления нагнетателя и большой скорости истечения первичного потока (около 90 км/ч в исходной конструкции).^[3] Форма рамки может быть в виде кольца или в виде вытянутого овала, и др.

Вентиляторы, имеющие собственный двигатель, обычно оснащаются электродвигателем. Для больших промышленных вентиляторов используются трёхфазные асинхронные двигатели. Вентиляторы меньшей мощности часто приводятся в действие посредством электродвигателя переменного тока с экранированным полюсом, щёточными или бесщёточными двигателями постоянного тока. Вентиляторы с приводом от двигателей переменного тока используют напряжение 380 В или 220 В. В вентиляторах охлаждения компьютерного оборудования в последнее время используют исключительно бесщёточные двигатели постоянного тока с напряжением, как правило 12 В, в связи с их доступностью, безопасностью, надёжностью и возможностью регулирования.

Вентиляторы, охлаждающие ДВС и другие механизмы, как правило, имеют привод от этого механизма. Используется прямой привод от вала машины, но чаще — через повышающую ремённую передачу, например, на автомобилях, в больших системах охлаждения и веятельных машинах. Вентиляторы, охлаждающие электродвигатели, обычно насажены на вал двигателя и протягивают через обмотки или через корпус двигателя охлаждающий воздух — это называется самовентиляцией электродвигателя.

Предназначены для монтажа в вентиляционный канал круглого или прямоугольного сечения. Вентиляторы этого типа устанавливаются на одном валу с электродвигателем в едином корпусе с использованием виброизолирующих прокладок.
Вентилятор может быть осевым, многолопастным или радиальным, с лопатками загнутыми как вперёд так и назад, одностороннего или двухстороннего всасывания.
Корпус канальных вентиляторов может изготавливаться из специального пластика, из гальванизированной стали и даже быть смешанным. Из-за небольших габаритных размеров канальные вентиляторы могут устанавливаться непосредственно в сети воздуховодов, встраиваться в канальные системы вентиляции и кондиционирования воздуха и скрываться за подшивным потолком или в специальных вертикальных шкафах. Возможно любое (горизонтальное, вертикальное или наклонное) положение вентилятора при его установке. Основные преимущества канального вентилятора связаны с его компактностью при значительных расходах воздуха. Для предотвращения распространения вибрации по каналу вентиляторы комплектуются тканевыми компенсаторами или гибкими вставками.

Крышные вентиляторы монтируются непосредственно на крыше здания, обычно имеют специальную раму для обеспечения долговечности и стойкости к атмосферным воздействиям. В связи с тем, что они практически весь срок службы находятся на улице, к ним предъявляются особые требования по влаго- и пылеустойчивости. Существуют крышные вентиляторы как для систем общей вентиляции, так и специальные жаропрочные вентиляторы для высокотемпературных систем, например, систем дымоудаления при пожаре, организация вытяжки для камина или газового котла.

На рисунке показаны типичные крышные вентиляторы. Слева – осевой, справа – радиальный. Источник

На рисунке показаны типичные канальные прямоточные вентиляторы. Источник

Обозначение вентиляторов состоит из марки вентилятора (относительно сферы его применения или конструктивных особенностей), типоразмера и (в зависимости от производителя) частоты вращения в оборотах в минуту. Основные марки центробежных и осевых вентиляторов:

• ВМ — Вентилятор мельничный
• ВД — Вентилятор дутьевой
• ВДН — Вентилятор дутьевой с назад загнутыми лопатками
• ВГДН — Вентилятор горячего дутья с назад загнутыми лопатками
• ВГД — Вентилятор горячего дутья
• ВС — Вентилятор специальный
• ВЦ — Вентилятор центробежный
• ВР — Вентилятор радиальный
• ВКС — Вентилятор для кипящего слоя
• ВКР — Вентилятор крышный радиальный
• ВСК — Вентилятор специальный коррозионностойкий
• ВВД — Вентилятор высокого давления
• ВВДН — Вентилятор высокого давления с назад загнутыми лопатками
• ВВР — Высоконапорный вентилятор с радиальными лопатками
• ВВСМ — Вентилятор валковых среднеходных мельниц
• ВГДН — Вентилятор горячего дутья с назад загнутыми лопатками
• ВВГДН — Вентилятор высоконапорный горячего дутья с назад загнутыми лопатками
• ВВН — Вентилятор высоконапорный
• ВЦП — Вентилятор центробежный пылевой
• ВРП — Вентилятор радиальный пылевой
• ВДОД — Вентилятор дутьевой осевой двухступенчатый
• ВО — Вентилятор осевой
• ВАС — Вентилятор для атомных электростанций^[4]
• ДГ — дымосос горячего дутья
• ДН или Д — дымосос центробежный с односторонним всасыванием (один патрубок или всасывающий карман)
• ДОД — дымосос осевой двухступенчатый
• ДРГ — дымосос рециркуляции газов
• Дх2 или ДНх2 — дымосос центробежный с двухсторонним всасыванием (два всасывающих кармана)

Вентилятор предназначен для создания микроклимата в помещении, обеспечивающего комфортное пребывание.

Бытовые вентиляторы классифицируются по типу, размеру, производительности, числу лопастей, исполнению и функциональности.

Наиболее распространены осевые бытовые вентиляторы, реже встречаются тангенциальные и «безлопастные». Рабочее колесо вентилятора делают обычно из пластика, иногда из дерева или из металла. Для защиты от движущихся лопастей рабочего колеса вентиляторы оснащаются решёткой.

Вентиляторы могут иметь функции регулировки скорости вращения и «автоповорота». Автоповорот в бюджетных моделях имеет привод от вала двигателя через червячный редуктор (при этом вал-червяк выходит с другого подшипникового щита двигателя) с возможностью отключения, фрикцион, который прижимается кнопкой, находится в ступице червячного колеса. Более дорогие модели имеют индивидуальный электропривод автоповорота с помощью однофазного синхронного двигателя с цилиндрическим редуктором, и у них эта функция обычно имеет электронное управление.

Также вентиляторы могут оснащаться таймером, гигрометром, термометром, часами, подсветкой, пультом дистанционного управления и т. д. Как правило, вентиляторы бытового назначения имеют двигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором, маленькие настольные — асинхронные с экранированными полюсами, не требующими использования пускового конденсатора. Как правило, используются подшипники скольжения — бронзовые втулки. Мощность двигателей напольных вентиляторов лежит в диапазоне от 30 до 130 ватт, для настольных, работающих от бытовой сети переменного тока: от 15 до 30 ватт. Существуют миниатюрные USB-вентиляторы, которые работают от источника с напряжением 5 вольт, в данном случае в них применяются вентильные электродвигатели, некоторые модели имеют функцию автоповорота с тем же механизмом, что и у «обычных» бытовых вентиляторов^[5].

Существуют также бытовые вентиляторы напольного, или, реже, настольного исполнения, имеющие функцию увлажнителя воздуха. В них установлен ультразвуковой увлажнитель воздуха (в конструкции которого также всегда есть небольшой вентилятор), насадка выходная находится на центре решётки вентилятора, и подключена с помощью гибкого шланга, при этом, поток воздуха, создаваемый основным вентилятором, рассеивает холодный пар в помещении. При адиабатическом увлажнении воздуха происходит снижение температуры воздуха, при этом без изменения энтальпии, поэтому такие бытовые приборы можно считать разновидностью испарительных кондиционеров, хорошо снижающих температуру в условиях сухого и жаркого климата.

Вытяжные вентиляторы устанавливаются в вентиляционные каналы в ванных комнатах, санузлах и туалетах, и позволяют снижать влажность (путём замены воздуха в объёме помещения) и удалять неприятные запахи из этих помещений. Вентиляторы имеют влагобрызгозащищённое исполнение, подключаются к однофазной сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Наиболее часто применяются двигатели с экранированными полюсами и бронзовыми подшипниками скольжения. Двигатель вентилятора может устанавливаться на вибропоглощающие вставки для снижения шумности работы, некоторые модели оснащаются таймером, датчиком движения и гигрометром. Часто применяются на вытяжных вентиляторах обратные клапаны для предотвращения обратной тяги, и, следовательно, поступления неприятных запахов из вентиляционного короба и антимоскитные сетки. Есть некоторые модели, в которых применяются вентильные двигатели, подобные тем что используются в компьютерных вентиляторах. Такой вытяжной вентилятор работает от постоянного тока напряжением 12 В, оснащены гигрометром, пультом ДУ и таймером, имеет несколько режимов работ.

• 
  Настенный вентилятор
• 
  Промышленный центробежный вентилятор
• 
  Настольный осевой вентилятор
• 
  Мощные осевые канальные вентиляторы

• Смерть от вентилятора
• Микроклимат
• Вентиляция
• Отопление
• Увлажнитель воздуха
• Кондиционер
• Компрессор
• Тягодутьевые машины
• Дымосос
• Мехи (техника)
• Пылесос
• Тепловая пушка
• Фен
• Сушилка для рук
• Сушильная машина
• Веер
• Радиатор — жидкостно-воздушный теплообменник
• Фанкойл
• Тепловая завеса

• Вентилятор // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
• Вентиляторы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Вентилятор // Краткая энциклопедия домашнего хозяйства. — М.: Государственное научное издательство «Большая советская энциклопедия», 1959.