آشنایی با انواع فن و نحوه کارکرد آنها

فن با گردش یک پروانه ، باعث ایجاد اختلاف فشار و ایجاد جریانی از هوا می شود. در این نوشته انواع فن های صنعتی و خانگی معرفی می شوند و تفاوت آن با بلوور و هواکش تشریح می گردد. همچنین تقسیم بندی آنها ها از نظر عملکردی مفصل بررسی می گردند و در انتهای مطلب نکاتی درباره انتخاب و نگهداری از فن بیان گردیده است. ویدیویی نیز در پایان نمایش داده شده است.

انواع فن

فن ها از نظر کاربرد به دو دسته عمده صنعتی و خانگی تقسیم می شوند. همچنین می توان از لحاظ عملکرد هم آنها را تقسیم بندی کرد. این دو نوع تقسیم بندی کاملا همپوشانی دارند به همین خاطر در ضمن توضیح هرکدام ، به دیگری هم اشاره می شود. کارکرد اصلی یک فن صنعتی ایجاد یک جریان از هوا است که می تواند در فرآیند های تبرید ، هوادهی ، تهویه ، رطوبت گیری یا تخلیه بکار گرفته شود. این جریان هوا با گردش چندین پره ی متصل به یک شفت بوجود می آید. شفت چرخش خود را از طریق کوپل شدن با موتور احتراقی یا الکتریکی بدست می آورد.

بنا به کاربرد، فن می تواند دمنده یا مکنده باشد که موضوعی قراردادی است. به عنوان مثال بلوور یک فن دمنده است که کارایی اصلی آن ایجاد جریان هوا با فشار بالاست یا فن تخلیه یک نوع فن مکنده است که برای خارج کردن هوا از محیط مورد نظر ما بکار می رود.

 

فن بنا به ساختار به چهار دسته زیر تقسیم بندی می شود.

• آکسیال
• سانتریفیوژ
• مماسی
• ترکیبی

فقط توجه شود که در ضمن توضیح انواع فن از نظر عملکرد ، به کاربرد های صنعتی آن هم اشاره می شود

فن آکسیال ( محوری )

برای ایجاد جریان هوا بصورت خطی از نوع آکسیال استفاده می شود. منظور از جریان خطی این است که هوا در امتداد محور شفت جابجا می شود و تغییری در جهت جریان ورودی هوا بوجود نمی آید. تیغه این مدل در شکل های مختلف ایرفویل ، پارویی و زاویه متغیر هستند. از بین آنها شکل ایرفویل بدلیل بازدهی بالا و سروصدای کم به عنوان یک پروانه استاندارد پرکاربرد شناخته می شود. نوع آکسیال برای جابجایی حجم های بالای هوا با فشار نسبتا کم بکار می روند. ابعاد و اندازه آن بسته به شرایط عملیاتی و محل نصب ، متفاوت است و می توانند تک پره یا چند پره باشند.

کاربرد فنهای آکسیال

فن آکسیال در فرآیند های صنعتی که به توزیع  حجم یکنواخت و زیاد هوا در فشار های کم نیاز باشد کاربرد دارد و بخش عمده ای از مصارف خانگی را در بر می گیرد. از خنک کننده دستگاه های الکترونیکی ، پنکه های خانگی ، فن کندانسور یخچال و تهویه تونل ها گرفته تا کنترل فرآیند های رطوبت گیری ، تهویه یا تخلیه هوا در صنایع سیمان ، کاغذ و چوب ، صنایع دارویی ، صنعت فولاد کاربردشان گسترده است.

انواع فن آکسیال

فنهای آکسیال با توجه به ساختار در دسته های زیر جای می گیرند.

• فن محوری پروانه ای
• فن تیوب آکسیال
• فن وین آکسیال

هر کدام از این انواع در ادامه توضیح داده شده اند:

فن محوری پروانه ای :

وقتی دستگاه متشکل از یک پروانه سوار بر محور شفت باشد به آن پروانه ای می گویند.

فن تیوب آکسیال ( فن محوری لوله ای ) :

وقتی مدل پروانه ای در یک محفظه سیلندری شکل قرار بگیرد تا جریان هوا را هدایت کند به آن Tube axial گفته می شود.

فن وین آکسیال ( فن محوری تیغه ای ) :

وقتی به محفظه سیلندری مدل تیوب آکسیال ، چند تیغه ثابت برای تقویت جریان هوا اضافه شود به آن Vane axial می گویند.

فن سانتریفیوژ

در این مدل ، سرعت هوای ورودی توسط یک پروانه افزایش یافته و جریان هوا بصورت شعاعی ایجاد می شود. جریان هوای ورودی در جهت محور شفت بوده اما نیروی گریز از مرکز جهت آن را ۹۰ درجه تغییر می دهد. هوا از مرکز وارد دستگاه شده و از اطراف خارج می شود. محفظه فن ، بیشتر اوقات بصورت حلزونی طراحی می شود تا به ورود بیشتر هوا کمک کند و راه اندازی سیستم می تواند به وسیله محرک با کوپلینگ مستقیم یا تسمه ( کوپلینگ غیر مستقیم ) صورت گیرد.

مشخصه اصلی مدل سانتریفیوژ ، ایجاد جریان با دبی پایین و فشار بالا است. برای کنترل جریان هوا از دمپر ها، لوور ها ( بادگیر ) و تیغه های هدایت کننده بهره می برد. گاهی اوقات برای دست یابی به سرعت مورد نظر از ترکیب چند فن بصورت سری یا موازی استفاده می شود. خروجی فن سانتریفیوژ به صورت مماس با دایره چرخش پروانه طراحی می شود و با یکی از هشت جهت زاویه ای (با واحد های ۴۵ درجه) نسبت به دایره چرخش پروانه مشخص می شود، و گردش پروانه می تواند ساعتگرد یا پادساعتگرد باشد پس شانزده مدل برای خروجی هوا وجود دارد.

کاربرد فن سانتریفیوژ

مدل های سانتریفیوژ مناسب استفاده برای کار با دبی ورودی ثابت هستند. کاربردشان در صنایع شامل فرآوری مواد ، تهویه ، رطوبت گیری ، تبرید ، تامین هوای احتراق ، کنترل آلودگی و جمع آوری گردوغبار ، گردش هوا و … می باشد و به منظور مقاومت در برابر شرایط خاص مانند دما های کم یا زیاد ، مواد ساینده و بخارات اسیدی یا خورنده در انواع گسترده تولید می شوند. بیشترین کاربرد انواع سانتریفیوژ برای مصارف خانگی در هواساز ها ، سیکل های گرمایش و سرمایش ، خنک سازی سیستم الکترونیکی و احتراق دیگ بخار می باشد.

انواع تیغه پروانه فن سانتریفیوژ

تیغه پروانه های فن سانتریفیوژ از نظر شکل ظاهری در سه دسته زیر تقسیم می شوند.

• شعاعی
• منحنی جلو
• منحنی عقب

اگر انحنای پره ها در جهت گردش باشد ، به آن فوروارد ( منحنی جلو ) و اگر در خلاف جهت گردش باشد به آن بکوارد ( منحنی عقب ) می گویند و اگر در راستای شعاع گردش باشند به آن ها رادیال ( شعاعی ) گفته می شود. هرکدام از انواع تیغه های ذکر شده بالا در ادامه توضیح داده می شوند:

شعاعی ( Radial )

مانند شکل ، تیغه ها در راستای شعاع گردش بوده ، با فواصل مساوی و بدون انحنا هستند و حجم نسبی بالایی را با فشار متوسط جابجا می کنند. به تیغه های « پارویی » نیز شناخته می شوند. مدل دیگری نیز وجود دارد که انتهای تیغه های شعاعی رو به عقب انحنای کمی دارد و در واقع ترکیب نوع شعاعی و منحنی عقب هستند. کارآمدی آن ها بیشتر بوده و با فشار بالاتری هوا را جابجا می کنند.

منحنی جلو ( Forward Curved )

انحنای پره ها در جهت گردش است و برای کارایی بیشتر باید یک محفظه حلزونی داشته باشند تا هوا را بصورت مماسی خارج کنند. مقطع خروجی می تواند مستطیل یا دایره باشد. با توجه به ماهیت ضعیف تیغه ، برای هوای تمیز با دبی و فشار کم مانند کوره ها ، هواساز و تهویه مطبوع فضای بسته مناسب تر هستند.

 

منحنی عقب ( Backward Inclined )

این تیغه در سه شکل تخت ، خمیده و ایرفویل تولید می شود. بطور کلی این تیغه ها سنگین تر و بزرگ تر از نوع منحنی جلو بوده و راستای انحنای آن ها در خلاف جهت گردش پروانه است. نسبت به دیگر انواع سانتریفیوژ بازده بالاتری داشته و برای جابجایی حجم های بالا در فشار های استاتیک متوسط بکار می آیند. این نوع تیغه ها برای استفاده در سیستم های تهویه مطبوع، کنترل آلودگی هوا، رطوبت گیری ، فیلتراسیون و سایر پروسه های صنعتی مناسب هستند.

فن مماسی

این فن های استوانه ای شکل ، دارای تیغه های منحنی جلو هستند. به طور کلی طول شان از قطر استوانه خیلی بیشتر است. آن ها هوا را با فشاری کمتر به مسافت بیشتری می فرستند که مناسب خنک سازی فضا های کم و بسته می باشد. مزیت اصلی مدل مماسی به آکسیال ایجاد جریان خطی و آرام است که آن ها را برای سیستم های تهویه مطبوع ، پرده هوا ، خنک سازی مخازن ، کوره ها و رطوبت گیر ها مناسب می سازد.

فن ترکیبی

این نوع با بکارگیری تکنیک های جابجایی هوای دو مدل آکسیال و سانتریفیوژ ، جریان ترکیبی ایجاد می کنند. جریان هوای خروجی بصورت آکسیال اما با فشاری مشابه سانتریفیوژ خواهد بود.

دمنده های صنعتی

تاکنون در مورد انواع فنها توضیح داده شد. دمنده ها نیز با گردش پروانه روی شفت ، جریانی از هوا را ایجاد می کنند اما اختلاف فشار ایجاد شده ، نسبت به فن بیشتر است. تمام انواع فن که از نظر عملکردی در بالا توضیح داده شدند برای بلوور ها هم کاربرد دارند به علاوه اینکه بلوور جابجایی مثبت هم وجود داشته و توضیح داده می شوند. دمنده یا بلوور ، دستگاهی است که برای هدایت جریان گاز در سیستم کانال کشی ، پشته سازی و خلاصه هر جا که به تخلیه ، تبرید ، تهویه یا جابجایی نیاز باشد، استفاده می شود. دمنده ها در فرآیند های مختلف ، خنک سازی را انجام می دهند ، در دیگ های بخار همرفت ایجاد می کنند، جریان هوا در موتور احتراق را افزایش می دهند و برای جداسازی ذرات از هم بکار می آیند.

دمنده ها اغلب با «فن» اشتباه گرفته می شوند. طبق تعریف ASME ( انجمن مهندسان مکانیک آمریکا ) دمنده وسیله ای است که نسبت فشار تخلیه بر فشار مکش آن عددی بین ۱٫۱۱ و ۱٫۲ است، در حالی که در فن ، این عدد کمتر از ۱٫۱۱ و در کمپرسور بیشتر از ۱٫۲ خواهد بود. نوع دیگری از دمنده غیر صنعتی ، دستگاهی است که برای پشته سازی برگ های ریخته درختان بکار می رود. دمنده ها می توانند بصورت سانتریفیوژ یا جابجایی مثبت باشند که نوع سانتریفیوژ قبلا توضیح داده شد.

بلوور جابجایی مثبت

عملکردشان مانند پمپ های جابجایی مثبت است، یعنی آن ها نیز از ابزار مکانیکی برای فشرده سازی استفاده می کنند تا فشار و سرعت را افزایش دهند. در میان انواع جابه جایی مثبت ، مدل لوب بیشتر متداول است. این دمنده ها بیشتر بصورت کوپل مستقیم با موتور های الکتریکی کار می کنند، اما می توانند با موتور های گازی ، هیدرولیکی و غیره نیز در شرایط خاص کار کنند. دمنده های جابجایی مثبت نیز در فرآیند های پنوماتیک ، هوادهی فاضلاب ، تقویت فشار گاز و جابجایی انواع گاز در صنایع پتروشیمی کاربرد دارند. در دمنده های سانتریفیوژ کوچک ، محفظه می تواند در یک دایره کامل بچرخد تا اجازه تخلیه در هر زاویه ای را بدهد اما در دمنده لوب ، پورت های ورودی و خروجی خطی هستند.

فن های خانگی

همانطور که در ابتدای مطلب نیز اشاره شد فنها به دو قسمت صنعتی و خانگی تقسیم بندی می شوند. مثال هایی از فن صنعتی و کاربرد آن در ضمن توضیح انواع فن از نظر عملکردی آورده شد. فنهای خانگی بیشتر از نوع آکسیال هستند که در این قسمت انواع آن بررسی می شود. فن های خانگی که به پنکه نیز شناخته می شوند یک محصول کاربردی در سراسر جهان هستند. اساس کار یک پنکه گردش هوای اتاق و کنترل سطح رطوبت هواست. موتور الکتریکی ، موتور هیدرولیکی ، موتور احتراقی یا سلول های خورشیدی می توانند به عنوان محرک در آن استفاده شوند.

دسته بندی پنکه ها را می توان با توجه به کاربرد به شکل زیر انجام داد:

• پنکه سقفی
• پنکه رومیزی
• پنکه ایستاده
• پنکه دیواری
• فن تخلیه
• پنکه همراه
• پنکه بدون پره
• پنکه حرارتی
• مه پاش

در ادامه انواع پنکه ها به طور مفصل توضیح داده شده اند.

پنکه سقفی

همان طور که از نامشان پیداست از سقف آویزان شده اند. اغلب در فضا های کوچک با سقف کوتاه نصب می شوند ، پربازده اند و موتورشان قوی تر است. در اندازه ها ، رنگ ها و طرح های مختلف ساده و دکوراتیو ( پنکه لوستری ) در دسترس هستند. اگر چه نظافت این مدل کمی زحمت دارد، اما قیمت آن نسبت به دیگر مدل ها پایین تر است. مدل های جدیدتر با کنترل از راه دور استفاده از آن را آسان نموده است. نوع دو جهته پنکه های سقفی توان گردش در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت آن را دارند تا هوا را در تابستان خنک کرده و در زمستان به توزیع یکنواخت گرما کمک کنند.

پنکه رومیزی

یک پنکه کوچک است که می تواند روی میز ، قفسه یا هر سطح صاف دیگری قرار گیرد. در فضا های کوچکتر کارآیی بیشتری دارند و سبک و قابل حمل هستند. در صورت تمایل بصورت ثابت یا در گردش استفاده می شوند. تقریبا پرکاربردترین نوع پنکه می باشند و در منازل ، ادارات ، انبار ها، هوای مرطوب و حتی فضا های باز مانند بالکن و تراس بکار می روند.

پنکه ایستاده ( پایه بلند )

یک مدل پنکه زمینی که روی یک پایه با قابلت تنظیم ارتفاع سوار است و با گردشش محیط بیشتری را تحت پوشش قرار می دهد. پنکه های بسیار کارآمدی بوده و در فضا های بزرگ داخلی و خارجی استفاده می شوند.

پنکه دیواری

برای محل هایی که بدلیل کمبود جا امکان استفاده از مدل های پایه دار و رومیزی وجود ندارد مناسب هستند. یک موتور سنکرون دارند که کمک می کند بصورت یکنواخت نوسان کنند. مزیت شان این است که فضایی را اشغال نمی کنند و همزمان حداکثر تحویل هوا را با پوشش بیشتری ارایه می دهند. کاربرد مسکونی، تجاری و صنعتی دارند.

فن تخلیه ( هواکش )

اساس کارشان خارج کردن هوا جهت کنترل کیفیت هوای داخل ساختمان ، حذف بوها و رایحه های مزاحم و کاهش رطوبت هوا می باشد. به همین دلیل در آشپزخانه ، سرویس و حمام بیشتر از دیگر بخش های منزل بکار می آیند. اکثر مدل ها با دو یا سه سرعت کار می کنند و برخی مدل های دوجهته که قابلیت تنظیم بصورت مکنده و دمنده را دارند نیز در بازار موجود است.

پنکه همراه ( جیبی )

مشخصه این پنکه کوچکی و پرتابل ( قابل حمل ) بودن است که برای مصارف شخصی بکار می رود. جلو و عقب این پنکه ها بصورت اسلات باز بوده که اجازه می دهد هوا از یک طرف کشیده شده و از طرف دیگر خارج شود. مدل های پنکه شارژی با کمک باتری یا اتصال یو اس بی به گوشی کار می کنند.

پنکه بدون پره

یکی از مدرن ترین مدل های پنکه ، نوع بدون پره آن است که زیبایی و جلوه خاصی دارد. اساس کار آن خلاف یک جاروبرقی است و یک موتور قوی هوا را به درون دستگاه کشیده و با فشار زیاد از سوراخ های اطراف خارج می کند. ایراد اصلی این کار سروصدای زیاد آن است که در مدل های جدیدتر ، سازندگان این مشکل را رفع کرده اند.

پنکه حرارتی ( تابشی )

در واقع نوعی هیتر برقی هستند که یک فن ، هوای مجاور المنت گرمایشی را در فضای اطراف توزیع می کند. در مدل های رومیزی و ایستاده در بازار موجود هستند.

مه پاش ( رطوبت ساز )

این پنکه ها هوای خنک و مرطوب را تحویل داده و یک نسیم دلپذیر ایجاد می کنند. در این نوع ، ذرات ریز آب از طریق نازل های رطوبت ساز وارد هوا شده و توسط فن در هوا پخش می شوند و بلافاصله تبخیر شده و هوای محیط را خنک می سازند. این پنکه ها در ابعاد و طرح های مختلف بصورت دیواری و پایه دار طراحی شده و مناسب استفاده در فضا های باز مانند حیاط خلوت ، زمین های ورزشی و اماکن مذهبی هستند.

فاکتور های انتخاب یک فن

برای انتخاب فن مناسب صنعتی یا خانگی باید ابتدا میزان معیار های زیر مشخص باشد:

• دبی
• فشار
• چگالی
• دمای هوا
• رطوبت

هنگام تعیین فشار ، محدودیت های سیستم را در نظر بگیرید. برای مثال، ممکن است بدلیل افت فشار در فیلتر هوا یا کانال ، عدد نهایی محاسبه شده اشکال داشته باشد. طول ، اندازه و پیچیدگی کانال ها اغلب برای جریان هوا محدودیت ایجاد می کند و بر روی فشار هوا تاثیر می گذارد. پس کانال باید بدقت طراحی و ساخته شود و تا حد ممکن کارآمد باشد تا اثرش در مصرف انرژی و بازدهی فن نمایان باشد. البته بنا به کاربرد مصرف کننده ، ممکن است عوامل دیگری مانند مقاومت در برابر اشتعال و خورندگی ، محدودیت سر و صدا ، محدودیت اندازه فیزیکی ، سایز دستگاه و … می توانند در انتخاب نهایی اثر گذار باشند.

تعمیر و نگهداری فن

برای رسیدن به بازدهی بیشتر و عمر مفید بالا ، هر دستگاهی به رسیدگی نیاز دارد. با انجام به موقع سرویس های دوره ای می توان از دستگاه حداکثر استفاده را برد. شیوه نگهداری انواع فن به دلیل تنوع گسترده متفاوت است و برای آشنایی بیشتر باید به دفترچه های راهنمای انتشار یافته توسط سازنده مراجعه کرد. این دفترچه ها اغلب در وبسایت سازنده نیز بارگزاری می شوند. موارد مشترک نگهداری انواع فن در زیر بیان می شود:

روغن کاری

موتور محرک فن بایست بصورت مداوم روغن کاری شود مخصوصا اگر هنگام کار کردن سر و صدای غیرعادی شنیده شود. بطور معمول روغن های سبک بنا به نوع موتور برای روغن کاری بکار می روند.

نظافت

گرد و غبار بیشترین آسیب را به دستگاه وارد می کند. گرد و غبار تعادل پره ها بهم زده و تا ۳۰ درصد کارایی را کاهش می دهد. اجزای دستگاه به خصوص پروانه ها باید هرچند وقت یکبار تمیز شوند.

بررسی قطعات

بررسی شود که پره ها ، پروانه ها و تسمه آسیب ندیده باشند و در صورت خرابی تعویض شوند. پیچ ها و اتصالات نیز چک شوند تا محکم باشند چون مانع ارتعاش بیش از حد سیستم می شوند.

چک لیست

فن های صنعتی یک چک لیست تعمیر و نگهداری دارند که باید به صورت مداوم موارد آن بررسی شود چرا که اختلال عملکرد آن ، حیات سیستم را تهدید می کند. این چک لیست که شامل بازدید فنی و عملکرد همه اجزای دستگاه مانند محفظه ، پروانه و موتور محرک است ، در دفترچه راهنمای آن منتشر می شود.

منبع : Ax Air Fans , Process Barron

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس