Вентиляторов существует довольно много. Однако наиболее распространены именно осевые вентиляторы и их применение – очень частая практика. Их распространённость обуславливается не только эффективностью и простотой изготовления, но и компактностью, неприхотливостью и низким энергопотреблением. Это те факторы, которые важны на производстве, поскольку владелец всегда старается минимизировать затраты.
Что такое осевой вентилятор?
Подобный тип встречается буквально на каждом шагу. На улице это – некоторые кондиционеры, в зданиях – вентиляция помещений, и даже за компьютером он нас настигает – в виде системы охлаждения процессора или видеокарты. Иначе такие вентиляторы могут называться аксиальными.
Без подобного устройства в современной жизни очень трудно обойтись – система охлаждения необходима многим приспособлениям и производствам, а человек не может дышать спёртым воздухом. И осевой вентилятор, как самый распространённый, справляется со своей миссией на ура. Но что это такое? Это устройство, состоящее из крутящейся оси и насаженных на него лопастей. Эти лопасти перемещают воздух вокруг их собственной оси.
История создания и развития осевого вентилятора
Подобная конструкция была изобретена в Великобритании, его создание относится к первой половине XVIII века. Самый первый прообраз подобного вентилятора создавался в 1830 году. Изобретателем оказался Джон Барон. Изначально конструкция была необычной для современного человека. Она представляла собой пластину, которая приводилась в движение замысловатым сложным механизмом. И только на рубеже XIX и XX веков были придуманы привычные лопасти.
Созданные устройства работали изначально за счёт водяной энергии. Вода подавалась на несколько приводов, и за счёт них вращались лопасти. Несколько позже додумались сделать двигатель не на воде, а на горючих веществах – керосине или спирте. На электричестве же он стал работать только после создания электродвижка Томасом Эдисоном. И после открытия такого масштаба производство вентиляторов встало на промышленный путь.
Переломный момент в создании осевых вентиляторов и их применении наступил после открытия Николаем Егоровичем Жуковским вихревой теории крыла, то есть в 1904 году. Именно тогда вентилятор стал таким, каким мы его привыкли видеть. В дальнейшем его развитие не претерпевало кардинальных перемен – менялось применение, внешний вид. Но суть работы оставалась неизменной.
Внутреннее строение
Аксиальный вентилятор состоит из крыльчатки (лопастей, винта), корпуса и небольшого двигателя, за счёт работы которого крутится ось. Корпус имеет круглое сечение. За счёт того, что воздух проталкивается винтом вдоль оси вращения, циркуляция воздуха будет осуществляться принудительно.
Осевой вентилятор не имеет строго регламентированных размеров. В промышленности могут стоять устройства с диаметром крылатки до нескольких метров, а в домашнем использовании хорошо, если диаметр превысит 10-15 сантиметров. Мощность двигателя и количество лопастей также может изменяться в зависимости от назначения.
При работе приспособления вся энергия вала двигателя передается на рабочее колесо. Сколько сделал оборотов двигатель – столько раз провернётся ось, а вместе с ней – и крылатка. Так как лопасти закреплены под определённым углом, а само устройство – на оси вращения, то в процессе работы воздух перемещается вдоль оси, попутно закручиваясь.
Крыльчатка делается из лёгких материалов, чтобы не возникало серьёзного сопротивления. Это же решение способствует тому, что для движения винта достаточно не самого мощного двигателя. Часты в применении моторы до 0,8 кВт и производительностью до 16080 м3 в час. Диаметр винта нечасто в массовом производстве превышает 70 сантиметров.
Осевые вентиляторы подразделяются следующим образом:
- Настенные (вентиляционные шахты).
- Потолочные.
- Крышные (также относятся к вентиляции, втягивают свежий воздух и выталкивают спёртый. Дополнительно защищены от коррозии и неблагоприятной среды).
- Оконные (нечто вроде мини-кондиционеров).
- Напольные (обычные бытовые).
- Прочие (кулеры, охлаждение в авто и т. д.).
Достоинства и характеризующие особенности
Точная характеристика устройства может быть определена по его маркировке. Отечественные производители стараются лишней информации туда не вносить, ограничиваясь диаметром винта. В этом плане отличаются зарубежные модели – в их маркировке содержится куда более подробная информация о технических характеристиках устройства.
Аксиальный вентилятор имеет характеристики, которые закладываются в зависимости от назначения. Изменяться могут такие особенности, как:
- Сторона вращения винта (левая или правая).
- Количество лопастей (от 3 до 7 штук).
- Форм-фактор лопастей (плоские или двоякоизогнутые).
- Мощность двигателя.
- Диаметр крыльчатки.
- Вид корпуса.
Встречаются нагнетающие и вытяжные вентиляторы. Первые выдувают воздух более активно, чем вторые, но им труднее его всасывать. При применении, если необходима активная циркуляция воздуха, лучше использовать оба типа. Однако можно задать лопастям реверсивное движение. Но при этом эффективность работы упадёт примерно на 30-40%. Важно помнить одну особенность – воздух внутри кожуха вентилятора перемещается лишь в осевом направлении. В радиальном же воздух почти не перемещается.
К достоинствам осевых вентиляторов и их применения можно отнести несколько факторов:
- низкий уровень шума при работе;
- компактность корпуса;
- простота в эксплуатации;
- дешевизна и простота конструкции;
- малый расход электроэнергии;
- долгий срок эксплуатации;
- защита двигателя от перегрузок, искр, влаги;
- одинаковый КПД, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении;
- возможность изменять скорость вращения лопастей, изменив скорость работы двигателя.
Низкая шумность лопастей вызывается их необычной формой. Она выглядит как серп, при этом снижение уровня звука – далеко не единственный плюс. Помимо этого своими изгибами винт захватывает воздух и направляет его по направлению оси движения. Именно из-за этой особенности он способен выдать мощную направленную струю воздуха, которая так ценна при охлаждении какого-либо элемента. И она же создаёт мощный «всасывающий» эффект при направленности на выдув.
Также в его пользу как охладителя играет форм-фактор корпуса. На выходе направление воздуха поправляется специальной перемычкой-коллектором. Она выпрямляет струю и не позволяет ей лишний раз отклоняться в сторону.
Благодаря тому факту, что сопротивление винта движущемуся воздуху довольно мало, а трение не вызывает крупных потерь в производительности, осевые собратья радиальных вентиляторов заметно выигрывают у них по производительности. Да ещё и электричества «кушают» меньше.
Двигатель этого устройства надёжно защищён. У него имеется защита от перегрузок, что не позволяет ему выходить из строя. Также в наличии имеется обмотка, не позволяющая моторчику искрить. Эта же обмотка дополнительно защищает от влаги.
Области и способы применения
Подобные устройства применяются в самых разных отраслях. Его можно увидеть как внутри самого обычного компьютера, так и в авиационном двигателе. Чаще всего вентиляторы подобной конструкции применяются при вентиляции жилых или сельскохозяйственных помещений. Из-за низкого уровня шума именно осевой вентилятор очень популярен у создателей вентиляционных систем. Звук, издаваемый им, не раздражает ухо человека или животного, что наиболее удобно при вентиляции рабочих помещений или зданий для скота.
Выгоднее всего применять подобную конструкцию для точечного активного охлаждения. Поэтому часто можно увидеть его в электронике, механизмах. Плюсом также можно считать его компактность и её соотношение к мощности. В вентиляции подобный тип охлаждения устанавливается в очень ограниченном пространстве, куда попросту не получится впихнуть более крупный охладитель.
Помимо промышленного применения аксиальные вентиляторы встречаются и в быту. Самым часто попадающимся примером можно считать кулер внутри системного блока компьютера и самый обыкновенный бытовой напольный или потолочный охладитель. Да и вообще любой, у которого имеется ось, таковым является.
Однако есть у этого приспособления ещё одна функция – очистительная. Очень часто они устанавливаются в шахты, штольни и прочие подземные коммуникации. Их назначение – вытягивать из рабочей зоны газы, дым и прочие примеси, которые могут быть опасны для человека. Для этого их устанавливают на выдув – и винт заставляет воздух всасываться в вентиляционную шахту, в то время как из другой шахты поступает чистый воздух с поверхности.
