فن یا هواکش صنعتی

فن چیست؟

فن مکانیکی (Mechanical Fan) ماشینی است که از آن برای تولید جریان در داخل یک سیال که معمولا گازی مانند هوا است، استفاده می شود. این کار با چرخش تعدادی پره متصل به یک هاب و شافت که توسط یک موتور و یا توربین رانده می شوند، به دست می آید. دبی فن ها از حدود 6 الی 60000 متر مکعب در دقیقه می باشد. دمنده نام دیگر فن هایی است که در آن مقاومت جریان در سمت پایین دست فن بالا می باشد.

فن شامل یک مجموعه دوار از تیغه ها یا پره ها است که در هوا حرکت می کنند. مجموعه دوار پره ها و توپی به عنوان ایمپلر یا پروانه، روتور یا رانر شناخته می شوند. معمولا اجزای فن در داخل نوعی محفظه قرار می گیرند که ممکن است جریان هوا را به صورتی هدایت کند که مانع برخورد اشیا یا پره های فن شود و ایمنی را افزایش دهد. بیشتر فن ها به وسیله موتور الکتریکی رانده می شوند. اما منابع دیگر توان از جمله موتور هیدرولیکی و موتورهای احتراق داخلی نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند.

فن ها، تولید جریان هوا با حجم بالا و فشار کم (هر چند بالاتر از فشار محیط) می کنند و نقطه مقابل کمپرسور هستند که تولید بالا در حجم نسبتا کم می کنند. پره فن اغلب وقتی که در معرض یک جریان هوا قرار می گیرد می چرخد و دستگاه هایی که از این قابلیت استفاده می کنند، مانند بادسنج و توربین های بادی اغلب دارای طراحی مشابه فن هستند.

کاربرد ها و صنایع استفاده کننده از فن صنعتی

استفاده های بسیاری برای جریان پیوسته هوا با گازی که فن های صنعتی تولید می کنند وجود دارد،؛ از جمله احتراق، تهویه، هوادهی، جابجایی ذرات، تخلیه، خنک کاری، تصفیه هوا و خشک کردن، صنایعی که فن به آن ها خدمت می کند شامل تولید برق، کنترل آلودگی، تولید و فرآوری فلز، تولید سیمان، معدن، پتروشیمی، صنایع غذایی، برودتی و اتاق تمیز می شود.

کاربردهای انواع فن ها

از جمله کاربری های این محصول می توان به موارد زیر اشاره نمود، لازم به ذکر است که لیست زیر برخی از این موارد بوده و اصولا فن دارای کاربری های متعددی می باشد.

1. کنترل شرایط هوایی و آسایش حرارتی افراد
2. سیستم های خنک کاری خودرو و ماشن آلات
3. تهویه
4. استخراج دود
5. خارج کردن گرد و غبار
6. خشک کردن
7. تامین هوای آتش

انواع فن

فن ها با تیغه گردان دارای طراحی متنوعی هستند. در یک خانه می توان فن های زمینی، رومیزی، سقفی و غیره را مشاهده کرد. فن ها را می توان در سیستم های الکتریکی مانند کامپیوتر که در آنجا مدارهای داخلی را خنک می کنند و یا در لوازم خانگی مانند سشوار و بخاری پرتابل و بخاری های دیواری یافت. فن ها برای جابجا کردن هوا در سیستم های تهویه مطبوع و در موتور خودرو به کار می روند که در موتور خودرو توسط تسمه (Belt) یا بصورت مستقیم توسط موتور رانده می شود. برخی فن ها برای سرمایش استفاده می شوند اما به صورت مستقیم دما را کم نمی کنند. فن های مورد استفاده برای خنک کاری تجهیزات الکتریکی، موتورها یا ماشین های دیگر، خنک کاری را به طور مستقیم با هل دادن هوای داغ به محیط خنک تر خارج از دستگاه انجام می دهند.

فن های مورد استفاده در حرکت هوا

1. فن محوری (Axial Fans)
2. فن سانتریفیوژ (Centrifugal Fans) یا فن های شعاعی (Radial Fans)
3. فن های جریان متقابل (Cross Flaw Fans) یا فن های مماسی (Tangential Fans)

به طور کلی فن های محوری در جایی استفاده می شود که در آن نیاز به حجم زیادی از جریان باشد و طراحی سانتریفیوژ در جایی به کار می رود که در آن جریان و فشار بالا هر دو مورد نیاز هستند.

فن های جریان محوری

فن های جریان محوری دارای تیغه هایی هستند که هوا را مجبور به حرکت به صورت موازی یا محوری می کند که پره ها حول آن می چرخند. فن های محوری هوا را در امتداد محور فن به صورت خطی می دمند و اسم آن ها نیز از اینجا می آید. این نوع فن در کاربردی های زیادی استفاده می شوند. از فن های خنک کن کوچک برای دستگاه های الکترونیک تا فن های غول پیکر مورد استفاده در تونل های باد، فن های جریان محوری برای تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی به کار می روند.

انواع فن های محوری

1. فن های محوری دما بالا
2. فن های محوری لوله ای
3. فن های وین آکسیال
4. فن های محوری با زاویه متغیر
5. فن های محوری با زاویه متغیر در حین چرخش
6. فن های خنک کاری
7. فن های جریان ترکیبی

فن های سانتریفیوژ

فن های سانتریفیوژ اغلب فن قفس سنجابی و یا فن اسکرال نامیده می شوند. فن سانتریفیوژ دارای یک قطعه متحرک به نام پروانه یا ایمپلر متشکل از یک محور مرکزی است. که در اطراف آن مجموعه ای از تیغه ها قرار گرفته اند. فن های سانتریفیوژ هوا را در زاویه عمود بر ورودی فن حرکت می دهند و آن را به وسیله نیروی گریز از مرکز، به صورت چرخشی به سمت خارج هل می دهند. چرخش پروانه باعث می شود که هوا نزدیک شافت به فن وارد شود و عمود بر شافت به یک حرکت خروجی در محفظه پیچشی فن حرکت کند. فن سانتریفیوژ برای یک حجم مشخص هوا تولید فشار بیشتری می کند و زمانی که این مسئله مطلوب باشد به کار می رود از جمله در سشوار، تشک بادی، سازه های بادی، کنترل شرایط هوایی و اهداف مخالف صنعتی، فن های سانتریفیوژ معمولا ساکت تر از فن های محوری قابل مقایسه می باشند.

انواع پره فن های سانتریفیوژ

1. پره ایرفویل
2. پره انحنای رو به جلو
3. پره انحنای رو به عقب
4. پره متمایل به عقب
5. پره شعاعی مستقیم
6. چرخ با پره های پارویی

انواع فن های سانتریفیوژ از نظر کاربرد

1. اگزاسترهای صنعتی
2. فن های پیش مهندسی شده
3. دمنده های فشاری
4. دمنده های بدون سرچ
5. دمنده های مکانیکی بازیافت بخار
6. دمنده های گاز اسید
7. دمنده های گاز ویژه فرآیند

ساختمان فن های سانتریفیوژ

1. محفظه فن
2. پروانه
3. داکت های ورودی و خروجی
4. شافت متحرک
5. مکانیزم
6. بیرینگ
7. کوپلینگ
8. قفل پروانه
9. محفظه خروجی فن
10. صفحات آب بندی شافت

فن های جریان متقاطع

فن جریان متقاطع یا CFF یا فن مماسی که گاهی به عنوان فن تیوبی شناخته می شود، به طور گسترده در صنعت تهویه مطبوع استفاده می شود. معمولا طول فن نسبت به قطر آن زیاد است به طوری که جریان در محل های دور از دو انتها دو بعدی می ماند. CFF از یک ایمپلر با پره های خمیده به جلو استفاده می کند که درون یک محفظه متشکل از یک دیوار عقبی و یک دیوار گردابی قرار دارد. بر خلاف ماشین های شعاعی، جریان اصلی در عبور از ایمپلر به صورت متقاطع حرکت می کند دوبار از پره ها می گذرد.

جریان درون یک فن جریان متقاطع می تواند به سه منطقه مجزا تفکیک شود. منطقه گرداب (Vortex Region) نزدیک خروجی فن که به آن گرداب خارج مرکز گفته می شود. منطقه جریان مستقیم و یک منطقه پارویی مستقیما در مقابل آن، هر دو منطقه گرداب و پارویی تلف کننده هستند و در نتیجه تنها بخشی از پروانه، کار قابل استفاده را به جریان اعمال می کند. به این ترتیب فن جریان متقاطع در صنعت HVAC از فشردگی، شکل، عملکرد بی صدا و توانایی ارائه ضریب فشار بالا می آید. این فن می تواند از نظر شکل ورودی و خروجی مستطیلی باشد، قطر آن به صورت موثر با فضا منطبق شود و طول آن برای برآورده کردن الزامات دبی برای کاربری های خاص قابل تنظیم باشد.

یک پدیده جالب مخصوص فن جریان متقاطع این است که زمانی که پره ها می چرخند، زاویه حمله موضعی هوا تغییر می کند. نتیجه این است که در موقعیت های خاصی پره به عنوان کمپرسور عمل می کند. در حالی که در مکان های نصف النهاری دیگر پره ها به عنوان توربین (کاهش فشار) عمل می کنند.

انواع دمپرهای صنعتی

1. دمپرهای لوور (Louver)
2. دمپرهای شعاعی ورودی
3. دمپرهای پره ورودی متغیر
4. دمپرهای گردابی
5. دمپرهای خروجی

استانداردهای AMCA 210 روشهای یکنواختی را برای انجام تست های آزمایشگاهی فن های دارای محفظه برای تعیین دبی، فشار، توان و راندمان در سرعت چرخش داده شده تعریف می کند، هدف از استاندارد AMCA 210 این است که روش ها و شرایط دقیق تست فن را تعریف کند. به طوری که رتبه های ارائه شده توسط تولید کنندگان مختلف بر اساس مشخص و قابل مقایسه با یکدیگر باشد. به همین دلیل، فن ها باید در SCFM رتبه بندی شوند.