Диаметральный вентилятор по применению стоит на третьем месте после радиальных и осевых вентиляторов. Наиболее широко диаметральные вентиляторы используются в воздушно-тепловых завесах, бытовых вентиляторах электронагревателях, внутренних блоках кондиционеров. Основное достоинство диаметральных вентиляторов — относительно большие скорости потока на выходе свободно работающего вентилятора при малом диаметре и большой осевой протяженности рабочего колеса. Это дает возможность конструировать «плоское» оборудование, раздающее воздух через длинную узкую щель. Примеры таких установок приведены на рис. 5.1.
Аэродинамика диаметрального вентилятора
С аэродинамической точки зрения диаметральный вентилятор представляет собой лопаточную машину с очень сложным течением, характеризующимся наличием отрывных зон и вихрей значительных размеров, определяющих в конечном счете аэродинамические характеристики вентилятора. Типичная внутренняя геометрия вентилятора и схема течения в нем в плоскости сечения, перпендикулярной оси рабочего колеса, показаны на рис. 5.3.
Вентилятор имеет входное отверстие с сектором входа, определяемым углом 0ВХ. Рабочее колесо вентилятора в этой плоскости похоже на рабочее колесо радиального вентилятора с сильно загнутыми вперед лопатками. Вдоль оси колеса вентилятор имеет неизменную форму и ограничен длиной рабочего колеса. Выходная часть корпуса очень похожа на спиральный корпус радиального вентилятора. Вход и выход вентилятора разделены с одной стороны деталью, которая называется языком, с другой стороны — началом спирали выхода. Вентилятор называется диаметральным, поскольку поток пересекает рабочее колесо поперек, по диаметру.
Устройство рабочего колеса
Вентилятор как бы состоит из двух ступеней: в первой ступени поток со входа вентилятора проходит через лопаточную систему внутрь колеса, а во второй — через лопаточную систему изнутри колеса наружу. В некоторых конструкциях диаметральных вентиляторов внутри колеса между первой и второй ступенями устанавливается неподвижный направляющий аппарат. Вторая ступень имеет течение, сходное с течением в радиальном вентиляторе с загнутыми вперед лопатками колеса.
Таким образом, одна и та же лопаточная система в первой и второй ступенях с точки зрения аэродинамики ведет себя совершенно по-разному, поскольку поток проходит ее сначала в одном, а затем в другом направлении. При этом характерной особенностью течения в диаметральном вентиляторе является наличие двух вихревых зон (4, 5, рис. 5.3). Эти зоны могут быть более или менее интенсивными, больше или меньше по размерам, могут несколько менять свое местоположение, больше или меньше входить внутрь колеса или корпуса, но обязательно присутствуют, поскольку в этих местах меняется на противоположное направление течения через лопаточную систему.
Где применяется диаметральный вентилятор
Диаметральные вентиляторы могут обеспечивать значения коэффициентов производительности ср до 1,1 и коэффициентов полного давления Ф до 4 и более, т.е. больше, чем у радиальных и осевых вентиляторов. Однако из-за наличия развитой вихревой структуры течения на всех режимах работы и неоптимальных режимов течения в соответствующих зонах рабочего колеса диаметральные вентиляторы имеют меньший КПД, чем осевые и радиальные вентиляторы. Но диаметральные вентиляторы можно делать с длинными (протяженными в осевом направлении) колесами и создавать «плоские» вентиляторные установки. Это и определило основное применение диаметральных вентиляторов в воздушно-тепловых завесах (см. рис. 5.1).
Воздушные завесы
Завесы предназначены для установки в дверных проемах малых и средних размеров, они подвешиваются, как правило, над дверями и создают щелевую направленную вниз струю. В них используются длинные рабочие колеса (одно или два колеса на электродвигателе с двумя концами вала). Аэродинамическая нагрузка обычно небольшая — электрический или водяной теплообменник (может еще быть установлен фильтр грубой очистки воздуха), — поэтому вентилятор работает, как правило, на правой ветви аэродинамической характеристики (при больших значениях коэффициента производительности). Максимально используется свойство вентилятора создавать большой скоростной напор на выходе для предотвращения проникновения наружного воздуха через дверной проем.
Системы кондиционирования
Преимущество использования длинного рабочего колеса реализовано также и во внутреннем блоке кондиционера (см. рис. 5.1 6). Однако в подобных конструкциях аэродинамическое сопротивление теплообменника (охладителя/нагревателя) уже может быть существенным, и тогда вентилятор будет работать в средней части аэродинамической характеристики, т. е. будет использоваться также способность вентилятора создавать большие коэффициенты давления.