Вентиляторы:  «Диаметральный вентилятор»

 Диаметральный  вентилятор изобрел  француз  П. Мортье  в 1892 г. Интерес к нему проявился в середине XX столетия.

Большой вклад  в совершенствование этого типа вентиляторов  внес ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского. Входящие  во  всасывающий  патрубок  потоки  воздуха  в  про­цессе взаимодействия с кольцевым вихрем, формируемым вращаю­щимся  рабочим  колесом,  прижимаются  к  нижней  части  корпуса. В результате силового взаимодействия с лопатками рабочего колеса в этой зоне потоки воздуха перемещаются в нагнетательный патру­бок вентилятора. Общий характер движения воздуха при взаимодей­ствии с рабочим колесом приблизительно совпадает с направлением диаметра. Отсюда и название вентилятора -  диаметральный.

   Детальный анализ элементов силового взаимодействия рабочего колеса диаметрального вентилятора с перемещаемым потоком возду­ха до сих пор не выполнен. Вклад в повышение энергетических пара­метров  воздуха  в  вентиляторе  вносит  взаимодействие,  характерное для осевых нагнетателей. Это просматривается при анализе положе­ ния  лопаток  в  верхней  части  колеса.  Такое  взаимодействие  частиц воздуха и лопаток способствует переносу воздуха из всасывающего патрубка  во  внутреннюю  полость рабочего  колеса и  повышению  в ней давления. При этом потоки воздуха после отскока от лопаток на­правляются преимущественно в нижнюю часть внутренней полости. Положение лопаток уже в области нагнетающего патрубка позволяет утверждать, что силовое взаимодействие, характерное для осевых на­гнетателей, возможно и в этой части нагнетателя. Вклад в повышение энергии перемещаемого потока вносит и центробежная сила. Корпус на некотором участке дуги рабочего ко­леса имеет цилиндрическую форму и располагается с малым отсту­пом от него. По этой причине воздух, находящийся в межлопаточном пространстве, практически локализован корпусом. Закрутка его рабочим  колесом  приводит  к  формированию  центробежной  силы, которая и инициирует выход его из колеса в области нагнетающего патрубка. Представленный  выше  характер  силового  взаимодействия  в диаметральном  вентиляторе  обеспечивается  характером  сечения  и углом установки лопаток в рабочем колесе, а также формой корпуса вентилятора. Нагнетатель не реверсивен.

  Преимущество диаметральных вентиляторов по отношению  к радиальным заключается в том, что рабочее колесо диаметральных вентиляторов  может  иметь  достаточно  большую  ширину.  Всасы­вающий и нагнетающий патрубки имеют форму вытянутого прямоугольника, что позволяет присоединять их к прямоугольным отвер­стиям технологических отсосов или врезать в участки сети, состоя­щие из прямоугольных воздуховодов.  Вентиляторы этого типа раз­вивают достаточно высокие давления, однако применение их сдер­живается  невысоким  КПД,  который  не превышает  65%.  Диамет­ральные вентиляторы характеризуются также высоким уровнем шу­ма и возможностью появления неустойчивых рабочих режимов.

Диаметральные  вентиляторы  нашли  применение  в  системах кондиционирования  воздуха.  В  частности,  в  качестве  побудителя движения воздуха во внутренних настенных блоках сплит-систем. Важным представителем динамических нагнетателей является и вихревой нагнетатель, применяемый преимущественно как насос.

   Перемещаемая нагнетателем жидкость из всасывающего  патрубка попадает в кольцевой канал корпуса и в ячейки рабочего ко­леса.  При  вращении  колеса жидкость  в  ячейках  перемещается  по круговой траектории. Вследствие  этого формируется центробеж­ная сила Т, которая вынуждает находящийся в межлопаточном про­странстве  объем  выходить  из  него  в  радиальном  направлении.  На его место в нижней части ячейки поступает новый объем жидкости и  благодаря  форме кольцевого канала и  форме ячеек  в каждой  из них формируется вращательное движение по траектории.

 Процесс вращения жидкости в ячейках ускоряющийся, т.е. угловая и линей­ная скорости вращения постоянно увеличиваются, увеличивается  и энергия перемещаемого потока. Результирующая траектория движе­ния s является суммой от сложения движения по траектории. В технике такой характер движения  называется вихревым  жгута­ми. Отсюда и название нагнетателя - вихревой. 

   После  совмещения  ячейки  с  отверстием  в  нагнетающем  пат­рубке жидкость из нее под действием центробежной силы выходит в трубопровод. Вихревые нагнетатели реверсивны. Создаваемое вихревым насосом давление при прочих равных условиях в 3-5 раз выше, чем у центробежного. Проще и его конст­рукция: и по составу конструктивных элементов, и по технологии их изготовления.  Недостатком,  ограничивающим  его  применение,  яв­ляется  низкий КПД (до 45%), обуславливаемый  интенсивным  вра­щательным движением жидкости в ячейках и сопутствующими это­му процессу внутренними потерями энергии. Может применяться и для перемещения газов (компрессор), а также смесей жидкости и газов.