Turbine motorisée incurvée vers l'avant
Lorsque nous avons défini le débit volumique dont nous avons besoin, qu'il s'agisse de fournir de l'air frais ou de refroidir le processus, nous devons combiner cela avec la résistance à l'écoulement que le ventilateur rencontrera dans l'application.Le débit volumique, (en m3/h) et la pression (en Pascals – Pa), sont combinés pour devenir le point de fonctionnement contre lequel le ventilateur doit fonctionner.Il est important que nous sélectionnions un ventilateur dont les caractéristiques de performance répondent au point de fonctionnement requis sur ou près du point d'efficacité maximale.L'utilisation du ventilateur à son efficacité maximale minimise la consommation d'énergie et le bruit émis par le ventilateur tout en offrant les performances requises.
Comment fonctionne le ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant ?
Le nom « ventilateur centrifuge » est dérivé de la direction du flux et de la façon dont l'air pénètre dans la roue dans une direction axiale, puis propulsé vers l'extérieur depuis la circonférence extérieure du ventilateur.La différence de sens d'écoulement entre un ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant et vers l'arrière est la direction dans laquelle l'air sort de la circonférence de la roue.Avec une roue incurvée vers l'arrière, l'air sort dans une direction radiale tandis qu'avec une roue incurvée vers l'avant, l'air sort tangentiellement de la circonférence du ventilateur.
Un ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant se caractérise par sa forme cylindrique et de nombreuses petites pales sur la circonférence de la roue.Dans l'exemple ci-dessous, le ventilateur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre.
Contrairement à la roue incurvée vers l'arrière, la roue incurvée vers l'avant nécessite un boîtier qui convertit l'air à grande vitesse sortant des extrémités de la pale de la roue en une force statique à vitesse inférieure.La forme du boîtier dirige également le flux d'air vers la sortie.Ce type de boîtier de ventilateur est communément appelé volute ;cependant, il peut également être appelé volute ou logement de sirocco.En installant la roue incurvée vers l'avant dans un boîtier à volutes, nous l'appelons généralement un ventilateur incurvé vers l'avant.
Il existe deux types de soufflantes qui utilisent une turbine motorisée incurvée vers l'avant, comme indiqué ci-dessous…
Le ventilateur à entrée unique sur la gauche aspire l'air d'un côté du boîtier à travers l'entrée ronde et le dirige vers la sortie carrée (vue ici avec une bride de montage).Le ventilateur à double entrée a un logement de volute plus large qui aspire l'air des deux côtés de la volute et le livre à la sortie carrée plus large.
Comme pour le ventilateur centrifuge incurvé vers l'arrière, le côté aspiration de la pale de la turbine aspire l'air du centre du ventilateur, ce qui entraîne un changement de direction du flux d'air entre l'entrée et l'échappement de 90o.
Caractéristique du ventilateur
La zone de fonctionnement optimale pour un ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant est lorsqu'il fonctionne à une pression plus élevée.Un ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant fonctionne mieux lorsque des pressions élevées contre des débits de volume inférieurs sont nécessaires.Le graphique ci-dessous illustre la zone de travail optimale…
Le débit volumique est tracé le long de l'axe X et la pression du système est tracée sur l'axe Y.Lorsqu'il n'y a pas de pression dans le système (le ventilateur souffle librement), un ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant produira le plus grand débit volumétrique.Lorsqu'une résistance à l'écoulement est appliquée du côté aspiration ou évacuation du ventilateur, le débit volumique chute.
Il convient d'être prudent lors de la sélection d'un ventilateur incurvé vers l'avant pour fonctionner à basse pression et à débit volumique le plus élevé.A ce stade, la turbine fonctionne dans un décrochage aérodynamique de la même manière qu'un ventilateur axial fonctionnant au point de selle de sa courbe.À ce stade, le bruit et la consommation d'énergie seront à leur maximum en raison des turbulences.
L'efficacité maximale se situe à un point appelé le coude de la courbe caractéristique.À ce stade, le rapport entre la puissance de sortie du ventilateur (débit volumique (m3/s) x développement de la pression statique (Pa) et l'entrée de puissance électrique (W) est à son maximum et la pression acoustique produite par le ventilateur sera Au-dessus et au-dessous de la plage de fonctionnement optimale, le débit à travers le ventilateur devient plus bruyant et l'efficacité du système de ventilation diminue.
L'avantage d'utiliser une turbine motorisée incurvée vers l'avant à une seule entrée est qu'elle a une caractéristique de ventilateur raide.Ceci est particulièrement utile dans les systèmes qui nécessitent des niveaux de filtration constants.Lorsque l'air passe à travers un filtre à particules, le filtre arrête la poussière et le pollen en suspension dans l'air, plus le degré de filtration est fin, plus les particules arrêtées par le filtre sont petites.Au fil du temps, le filtre sera de plus en plus obstrué par de la saleté et des débris, ce qui aura pour effet de nécessiter plus de pression pour fournir le même volume d'air.Dans ce cas, l'utilisation d'une roue à aubes avec une courbe caractéristique abrupte signifie que lorsque le filtre est de plus en plus colmaté, le débit volumique reste constant tandis que la pression à travers le filtre augmente.
L'avantage d'utiliser une roue incurvée vers l'avant à double entrée est qu'à partir d'une soufflante de taille relativement petite, elle peut fournir un débit de volume élevé.Le compromis avec l'utilisation d'un ventilateur à double entrée est qu'il a un développement de pression plus faible, ce qui signifie qu'il ne peut fonctionner qu'avec des systèmes à basse pression.
Possibilités de montage
Comme mentionné précédemment, la turbine motorisée incurvée vers l'avant produit de l'air à grande vitesse aux extrémités de la pale qui doit être dirigée et ralentie pour convertir la pression dynamique en pression statique.Pour faciliter cela, nous construisons une volute autour de la roue.La forme est créée par un rapport des distances entre le centre de la roue et la sortie du ventilateur.Comme pour le ventilateur incurvé vers l'arrière, il est également recommandé d'avoir un petit chevauchement entre la bague d'admission et l'embouchure de la roue.Les deux considérations de montage sont illustrées dans le schéma ci-dessous…
Le diamètre de la bague d'admission ne doit laisser qu'un petit espace entre la roue et la bague pour éviter la recirculation de l'air.
Considérations de montage – Dégagements
Il est important d'assurer un dégagement suffisant sur l'aspiration et le côté du ventilateur…
Un dégagement insuffisant du côté aspiration du ventilateur augmentera la vitesse d'aspiration, ce qui conduira à des turbulences.Cette turbulence sera augmentée au fur et à mesure que l'air passe à travers la turbine, ce qui rend le transfert d'énergie de la pale du ventilateur à l'air moins efficace, provoque la création de plus de bruit et réduit l'efficacité du ventilateur.
Les recommandations générales pour les conditions d'admission et d'échappement sont :
Côté entrée
- Pas d'obstruction ou de changement de direction d'écoulement à moins d'un tiers de diamètre du ventilateur de l'entrée du ventilateur
Résumé - Pourquoi choisir un ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant ?
Lorsque le point de fonctionnement requis se situe dans la zone de pressions de système plus élevées par rapport à un débit volumique plus faible sur la caractéristique du ventilateur, un ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant à une seule entrée doit être envisagé.Si l'exigence pour l'application est un débit à volume élevé dans une enveloppe à espace restreint, un ventilateur centrifuge incurvé vers l'avant à double entrée doit être envisagé.
Le ventilateur doit être sélectionné dans sa plage optimale qui est à ce qu'on appelle le coude de sa courbe caractéristique.Le point d'efficacité maximale est le plus proche de la limite de pression supérieure sur la courbe caractéristique du ventilateur où il fonctionne également à son niveau le plus silencieux.Le fonctionnement en dehors de la plage optimale (aux extrêmes du débit volumique élevé) doit être évité car la turbulence et l'efficacité aérodynamique de la pale de la turbine à ces points créeront du bruit et la turbine fonctionnera également dans un décrochage aérodynamique.Aux basses pressions et aux débits élevés, il convient de tenir compte de la température de fonctionnement du moteur sous charge, car il existe un risque de surchauffe du moteur.
L'air du côté entrée de la turbine doit être maintenu aussi lisse et laminaire que possible.Pour maximiser l'efficacité, un jeu d'au moins 1/3 du diamètre de la turbine doit être autorisé à l'entrée du ventilateur.L'utilisation d'un anneau d'entrée (buse d'entrée) chevauchant l'entrée de la turbine aidera à éliminer les perturbations de débit avant que l'air ne soit aspiré à travers le ventilateur, à réduire le bruit induit par la turbulence, à maintenir la consommation d'énergie au point de fonctionnement au minimum et à maximiser l'efficacité.
La caractéristique de fonctionnement abrupte, la capacité de pression plus élevée des ventilateurs à simple entrée et la capacité de débit élevé des ventilateurs à double entrée signifient que le ventilateur incurvé vers l'avant est une option utile à considérer dans une large gamme d'installations.
Heure de publication : 16 août 2023