فن ها به دو دسته اصلی دسته بندی میگردند:

  • فنهای سانتریفیوژی یا Centrifugal

  • فنهای محوری یا Axial

این دسته بندی بر اساس مسیری که گاز در فن طی میکند ایجاد شده است.

  فنهای سانتریفیوژی در ابتدا از یک ایمپلر چرخان (مجموعه پره ها) برای انتقال شعاعی گاز به واسطه اثر گریز از مرکز به سمت بیرون و سپس به صورت مورب از لبه  پره ها به خارج بهره میبرند.

  • گاز ورودی موازی توپی ایمپلر حرکت میکند و به صورت شعاعی به سمت پیرامون ایمپلر و لبه تیغه ها تغییر جهت میدهد.
  • در حینی که گاز از توپی ایمپلر به لبه تیغه ها حرکت میکند، انرژی جنبشی کسب میکند. این انرژی جنبشی بعدتر وقتی که گاز قبل از ورود به مسیر زاویه دار خروجی، کند میشود به یک افزایش در فشار ثابت تبدیل میشود.
  • فنهای سانتریفیوژی توان تولید فشارهای نسبتا بالا را دارند. این فن ها اغلب در جریانهای گاز کثیف(Dirty به معنای رطوبت بالا و حاوی ذرات)، در کاربردهای انتقال مواد و در سیستمهایی که در دماهای بالاتر مورد استفاده قرار میگیرند.

 فن های محوری، همانطور که از نامشان مشخص است، جریان گاز را در جهت محور یا شفت فن به حرکت در می آورند. 

  • گاز (معمولا هوا) با اثر ایرودینامیکی که توسط پره های فن (بسیار شبیه بال هواپیما یا ملخ کشتی و هواپیما) ایجاد میشود تحت فشار قرار میگیرد.
  • اگرچه این نوع فن گاهی اوقات میتواند به عنوان جایگزین فن های سانتریفیوژی مورد استفاده قرار گیرد، ولی در بیشتر مواقع در کاربریهای درگیر با هوای تمیز، فشار پایین، و حجم بالا به کار گرفته میشود.
  • فنهای محوری یا اکسیال در مقایسه با فن های سانتریفیوژی با ظرفیت مشابه، جرم چرخان کمتر داشته و کم حجم تر میباشند.
  • علاوه بر این، فنهای محوری، معمولا به سرعت چرخش بالاتر نیازمندند و در مقایسه با فن های سانتریفیوژی تا حدی پر صدا تر هستند.

1-    فن های سانتریفیوژی یا گریز از مرکز

فن های سانتریفیوژی قدرتمندند و قادرند با کارایی بالا فشارهای بالا تولید کنند و میتوانند به نحوی تولید شوند که برای شرایط کارکرد سخت مناسب باشند. فنهای ساانتریفیوژی معمولترین نوع فن هایی هستند که در صنایع به کار برده میشوند. فنهای سانتریفیوژی از انواع مختلفی از شکل پره استفاده میکنند. از جمله:

  • پره های منحنی با شیب به عقب Backward inclined curved
  • پره های دوکی شکل ایر فویل ایرودینامیکی (شبیه بال هواپیما) با شیب به عقب Backward inclined airfoil
  • پره های تخت با شیب به عقب Backward inclined flat
  • پره های منحنی با شیب به جلو Forward inclined
  • پره های شعاعی یا رادیال Radial Blade
  • پره های نوک شعاعی Radial Tip

Backward Inclined Centrifugal Fan Blades

Backward Inclined Centrifugal Fan Blades

فن های گریز از مزکز با پره های در خلاف جهت چرخش فن یا بکوارد با انواع پره تخت، منحنی و ایرفویل

Forward Curved Centrifugal Fan Blades

Forward Curved Centrifugal Fan Blades

فن های با پروانه از نوع منحنی به جلو یا فوروارد

Radial Blade and Radial Tip Fan Blades

Radial Blade and Radial Tip Fan Blades

فنهای با پره شعاعی و رادیال تیپ

جدول ذیل خواص و کاربردهای فنهای سانتریفیوژی با انواع مختلف پروانه را به صورت خلاصه نشان میدهد: 

نوع پروانه فن سانتریفیوژی

خواص این نوع فن ها

کاربری فن های با این نوع پره

پره منحنی به جلو یا فوروارد اینکلایند
  • پروانه ها در جهت چرخش فن انحنا دارند
  • در مقایسه با انواع دیگر فنها بازدهی کمتری (بین 55 و 65 درصد) دارند.
  • نسبت به انواع دیگر فن ها اندازه نسبی کوچکتری دارند.
  • سرعت پایین، عدم نیاز به طراحی خیلی مستحکم
  • نسبتا کم صدا
  • محدود به کارگیری در کاربردهای تمیز.
  • خروجی فن به سختی قابل تنظیم دقیق میباشد (به شکل منحنی فن که تا حدی افقی است دقت کنید) و این فنها در موقعیتهایی که جریان گاز باید به دقت کنترل شود به کار گرفته نمیشوند.
  • منحنی توان به صورت پیوسته با جریان گاز افزایش می یابد در حالیکه فشار کاهش می یابد.
  • کاربریهایی که نیاز به جریان گاز کم تا متوسط و در فشار پایین دارند.
  • بسیار مناسب برای گرمادهی محیطهای مسکونی، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)
  • انتخاب دقیق راه انداز برای جلوگیری از فشار زیاد بر روی موتور فن الزامی است.
  • کاهش در منحنی کارایی فن یک ناحیه مشکلزای احتمالی را نمایش میدهد که میتواند در جریانهای گازی کم منجر به مشکلات عملکردی گردد.

پره های شعاعی یا رادیال
  •  مناسب برای جریانهای کم تا متوسط در فشارهای بالا
  • توانایی انتقال گازهای پر از ذرات نظیر غبار، خرده های چوب و تکه های فلزی چون شکل پره ها نشست مواد (material buildup)  را محدود میکند.
  • پره ها را میتوان با ترکیبات محافظ پوشش داد تا به مقاومت آن در مقابل خوردگی و سایش افزود.
  • حتی در شرایط خاص که لرزش میتواند مساله باشد، خلاصی زیاد بین پروانه ها اجازه کارکرد امن و بی سر و صدای فن را فراهم میکند.
  • کاربردهای صنعتی خیلی خشن و سخت
  • فن هایی بسیار سخت کار و قابل اتکا

پره های نوک شعاعی یا رادیال تیپ
  • حد وسط بین فن های هوای تمیز و فنهای سختکار تر پره شعاعی است. فنهای Radial tip به دلیل (آشفتگی) توربولانس کمتر که از زاویه حمله کم بین پروانه و هوای ورودی ناشی میشود از فنهای با پره منحنی به جلو و فنهای با پروانه شعاعی کارا تر هستند.
  • برای استفاده در جریانهای گازی که ذرات ریز با غلظت بالا دارند و جریانهای گازی بسیار مرطوب بسیار مناسب هستند.
  • بازدهی تا 75 در صد.
  • به دلیل داشتن خلاصی زیاد در کاربردهای انتقال مواد با استفاده از هوا به کار میروند.(Airborne Solid Handling)

پره های تخت با شیب به عقب یا بکوارد اینکلایند
  • پروانه های تخت در جهت عکس چرخش فن زاویه دارند.
  • از سایر انواع فن قدرتمندتر در نظر گرفته میشوند.
  • زاویه کم تماس با جریان گاز به انباشت مواد روی پره های فن کمک میکند.
  • در جریانهای بالا، کارایی افت میکند.
  • مناسب برای استفاده به عنوان FD Fan (فن دمنده، در معرض جریان نسبتا تمیز گاز در سمت بالا دستی و شروع جریان در فرآیند) میباشد.
  • برای جریانهای حامل ذرات مناسب نیست.
  • به دلیل خواص موتور بدون اضافه بار (non overloading motor charactristic) انتخابی امن است.
  • اغلب وقتی رفتار سیستم در جریانهای بالا کاملا قابل پیش بینی نیست انتخاب میشود.

پره های منحنی به عقب یا بکوارد اینکلایند
  • پروانه های فن در جهت عکس چرخش فن انحنا دارند.
  • از فنهای با پروانه تخت کارا تر هستند.
  • زاویه کم تماس با جریان گاز، انباشت مواد روی پروانه های فن را افزایش میدهد.
  • در جریانهای گاز بالا بازدهی افت میکند.
  • مناسب استفاده به عنوان FD Fan (یا فن دمنده ،فن در معرض جریان نسبتا تمیز گاز در سمت بالا دستی و شروع جریان در فرآیند) میباشد.
  • به دلیل خاصیت موتور بدون اضافه بار (non overloading motor charactristic) غالبا این نوع فن وقتی رفتار سیستم در جریانهای بالای گاز معلوم نیست انتخاب میشود.

پره دوکی یا ایر فویل متمایل به عقب یا بکوارد ایرفویل
  • پروانه های دوکی شکل بر خلاف جهت چرخش فن زاویه دارند.
  • با پره های نازک بیشترین بازدهی در حدود 85 درصد را دارند اما به دلیل توقفات ناشی از Overload موتور، بیشترین ناپایداری را دارند.
  • زاویه کم برخورد با جریان گاز، انباشت مواد روی پره های فن و همچنین سایش را بیشتر میکند.
  • بازدهی در جریانهای بالا افت میکند.
  • مناسب استفاده به عنوان FD Fan (یا فن دمنده، فن در معرض جریان نسبتا تمیز گاز در سمت بالا دستی و شروع جریان در فرآیند) میباشد.
  • به دلیل خاصیت موتور بدون اضافه بار (non overloading motor charactristic) غالبا این نوع فن وقتی رفتار سیستم در جریانهای بالای گاز معلوم نیست انتخاب میشود.

 

  مقایسه بازدهی فنهای با طراحی پره مختلف 

مقایسه عملکرد فنهای با طراحی متفاوت در توان مصرفی یکسان

فنهای سانتریفیوژی با پره های شعاعی، قادرند در شرایط کاری بسیار متفاوتی به کار گرفته شوند که در صنعت یک مزیت بارز محسوب میشود.

2- فنهای محوری یا اکسیال

فنهای با جریان محوری مزایایی نسبت به گونه های دیگر دارند، از جمله:

  • اندازه جمع و جور
  • سبک
  • کم هزینه
  • تجهیزات راه انداز مستقیم نزدیک به سرعت همزمان موتور القایی کار میکنند.
  • تجهیزات راه انداز تسمه، آزادی عمل در انتخاب سرعت فن را ممکن میکنند.

معایب فنهای جریان محوری:

  • فنهای اکسیال خواص نامطلوبی دارند که میتواند در شرایطی که جریان هوا باید خیلی تغییر کند مشکل ایجاد کند. این فنها ناحیه توقفی (Stall region) در محدوده پایین جریان گاز دارند که آنها را برای سیستمهایی که تحت شرایط  جریان متغیر گاز کار میکنند نامطلوب میکند.
  • ابزارهای جلوگیری از توقفی موجودند که میتوانند نصب گردند تا الگوی جریان هوا را در اطراف پره ها تغییر داده و مشکل توقف را به نحوه مرتفع کنند.
  • با انتخاب نوعی از فن که عملکرد پایداری در بالاتر از کل محدوده جریان گاز و فشار مورد نیاز دارد میتوان از مشکل توقف اجتناب کرد.
  • برای دستیابی به ظرفیت جریان گاز معادل آنچه فنهای سانتریفیوژی در اختیار قرار میدهند، فن های اکسیال باید با سرعت بالاتری بچرخند. به این دلیل فنهای محوری عموما از فنهای سانتریفیوژی مشابه پر صدا تر هستند.
  • دسترسی به موتور به دلیل محل پره ها و ساپورتهای آنها محدود است.

 کاربردهای معمول فنهای محوری عبارتند از:

  • خارج کردن هوای آلوده و یا تامین هوای تازه
  • کاربری های تک جهته و یا با جریان هوای معکوس
  • کاربری در خروج هوای آلوده که اندازه ذرات موجود در هوا کوچک است نظیر جریانهای غباردار، دود و بخار

 سه نوع فن اکسیال موجود است که خواص و کاربردهای معمول آنها در جدول ذیل با جزئیات بیشتر ذکر شده است. 

 

نوع فن محوری

خصوصیات

کاربردها

فن های با پره ملخی
  • جریانهای گازی زیاد و با فشار پایین تولید میکنند.
  • نسبتا بازده پایین دارند.
  • نسبتا ارزانتر هستند.
  • در مقایسه پر صدا هستند.
  • مصرف برق فنهای پره ملخی با جریان هوای بالاتر کاهش می یابد.
  • ماکزیمم کارایی را در فشارهای کم دارند.
  • اغلب در کاربردهای تهویه پشت بامی مورد استفاده قرار میگیرند.

فن های تیوب اکسیال
  • فشارهای بالاتری نسبت به فنهای پره ملخی تولید میکنند و از آنها بازدهی بیشتر دارند.
  • در کاربریهای نیازمند به جریان گاز بالا و فشار متوسط استفاده میشوند.
  • خروجی جریان فن غیر یکنواخت بوده و چرخش زیادی در آن دیده میشود.
  • جریان گازی پر صدایی تولید میکند.
  • به دلیل جرم چرخان کم، این نوع فن به سرعت به سرعت نامی میرسد.
  • به دلیل سرعتهای کاری بالای موتورهای القایی 2 پل، 4 پل و 6 پل، بیشتر فنهای تیوب اکسیال برای رسیدن به سرعت زیر 1100 دور در دقیقه از بلت درایو استفاده میکنند.
  • برای نصب در سیستمهای HVAC درون کانالی بسیار مناسب هستند.
  • کاربری در سیستمهای تهویه

فنهای وین اکسیال
  • یک فن وین اکسیال در ذات یک فن تیوب اکسیال است که با باله ها یا تیغه هایی در خروجی جریان گاز را تقویت کرده و انرژی جنبشی جریان را به فشار ثابت تبدیل میکند.
  • شکل جریان یکنواخت است.
  • وقتی با پره های متحرک تجهیز شوند میتوانند زاویه حمله به جریان گاز ورودی را تنظیم کرده و نرخ جریان گاز خروجی را تنظیم کنند.
  • نواحی نا پایداری در سمت چپ نقطه پیک فشار دارند.
  • خیلی کارا هستند: وقتی با پره های دوکی تجهیز شوند و با خلاصی کم ساخته شوند، بازدهی تا بالای 85 درصد هم قابل دستیابی میباشد.
  • معمولا به طور مستقیم به شفت موتور متصل میشوند.
  • غالبا در کاربریهای نیازمند به فشار متوسط تا بالا مثل آی دی فن ها (فنهای مکنده) برای اگزوز دیگهای بخار به کار گرفته میشوند.
  • جرم چرخان کم که به آنها اجازه رسیدن به سرعت کاری را به سرعت فراهم میکند.
  • تهویه های اضطراری
  • در موقعیتهایی که نیاز به جریان معکوس گاز میباشد.

 

منحنی کارایی فنهای پره ملخی در ذیل قابل مشاهده است.

منحنی مشخصه فن محوری پره ملخی یا پروپلر فن

منحنی کارایی فنهای تیوب اکسیال در ذیل دیده میشود.

منحنی مشخصه فن محوری تیوب اکسیال

فنهای وین اکسیال، که بهبودی روی فنهای اکسیال است، تیغه های تقویت کننده جریان گاز را به کاربرده اند و نمودار مشخصه آن در شکل ذیل دیده میشود.

منحنی مشخصه فن محوری وین اکسیال

تمامی سه نوع فن محوری، خواص توقفی (Stall ) را دارند (جاییکه فشار با افزایش جریان در سمت چپ منطقه پیک فشار افت میکند)، بنابراین در کاربری آنها باید به این نکته توجه شود.

معرفی شرکت ونتی اولده Venti Oelde از بهترین تولید کنندگان فن های سانتریفیوژی

حفاظت در برابر سایش در فنهای سانتریفیوژی صنعتی ونتی اولده