آشنایی با انواع فن و نحوه کارکرد آن‌ها


فن به دستگاهی گفته می‌شود که هوا را به جریان می‌اندازد. فن‌ها از لحاظ کاربردی جهت کشیدن هوا، دمیدن هوا یا گردش هوا مورد استفاده قرار می‌گیرند. جریان هوا در فن ها از طریق پره ها و تیغه هایی است که هوا در آن جریان دارد. به این تیغه ها اصطلاحا پروانه گفته می شود و توسط روتور که در محفظه خاصی قرار دارد گردش می کند تا اشیا خارجی به آن وارد نشود. اغلب فن ها با الکتروموتور کار می کنند ولی منابع دیگری مانند موتورهای هیدرولیکی یا احتراق داخلی نیز برای این منظور وجود دارند. فن ها جریان هوا با حجم بالا و فشار پایین تولید می کنند برخلاف کمپرسورها که در حجم کم و فشار بالا تولید جریان می کنند. فن ها در کنترل هوای ساختمان و دمای آسایش انسان، خنک کاری سیستم های تهویه مطبوع، استخراج بخار، کشاورزی (جدا کردن کاه از دانه غلات)، از بین بردن گرد و خاک (جاروبرقی) و... نقش مهمی دارند.
تقسیم بندی فن ها از لحاظ کاربرد


از نظر کاربرد فن ها به سه دسته زیر تقسیم می شوند:


فن گردش هوا


فن های گردش هوا فن هایی هستند که برای به گردش در آوردن هوای اتاق به کار گرفته می شوند. مانند: پنکه سقفی و پنکه رومیزی

فن دمنده


فن های دمنده یا هواده فن هایی هستند که هوا را از بیرون به داخل یک فضا می کشند.این فن ها بیشتر در صنعت به کار برده می شوند.

فن هواکش(مکنده)


فن های هواکش یا تخلیه فن هایی هستند که برای مکیدن هوا از داخل یک فضا و بیرون فرستادن آن استفاده می شوند. مانند: فن هواکش سرویس بهداشتی
تقسیم بندی فن ها از لحاظ نوع جریان


فن ها از لحاظ نوع جریان به چهار دسته زیر تقسیم بندی می شوند:


فن جریان محوری
سانتریفیوژ
مماسی
ترکیبی

فن جریان محوری:


فن محوری به فنی گفته می‌شود که در آن جریان هوا اساساً موازی محور پروانه‌است. منظور از جریان موازی این است که هوا در امتداد محور شفت جابجا می شود و تغییری در جهت جریان ورودی هوا بوجود نمی آید.

انواع فن محوری:


فن ملخی
فن کانالی
فن پره ای

ویژگی فن ملخی:


فن های ملخی اغلب در کاربردهای تهویه پشت بامی مورد استفاده قرار می گیرند.

از ویژگی فن های ملخی می توان به موارد زیر اشاره کرد:


جریانهای گازی زیاد و با فشار پایین تولید می کنند.
نسبتا ارزانتر هستند.
مصرف برق فنهای پره ملخی با جریان هوای بالاتر کاهش می یابد.
ماکزیمم کارایی را در فشارهای کم دارند.
بازدهی پایین
سروصدای زیاد
با افزایش میزان دبی جریان توان کاهش می یابد

فن کانالی:


از فن کانالی برای تهویه، گرمایش و سرمایش مکان هایی که در آن ها کانال ها با طول کم به کار رفته است استفاده می شود.
علاوه بر آن برای کاربردهای با فشار متوسط و دبی جریان بالا مناسب است.

از ویژگی فن های کانالی می توان به موارد زیر اشاره کرد:


بازدهی بالاتری در فشار بیشتر و بالاتر نسبت به فن ملخی
دارای صدای متوسط نسبت به دیگر فن ها
برای سرعت های کمتر از 1100 دور در دقیقه از اتصال پولی تسمه استفاده می شود

فن محوری پروانه ای :


وقتی به محفظه سیلندر فن های جریان محوری، چند تیغه ثابت برای تقویت جریان هوا اضافه شود به آن فن پروانه ای می گویند.
از ویژگی فن های پروانه ای می توان به موارد زیر اشاره کرد:


تولید جریان هوا بالا در فشار کماز ویژگی فن های پروانه ای می توان به موارد زیر اشاره کرد:


تولید جریان هوا بالا در فشار کم
ارزان بودن به دلیل ساختمان ساده اش
به دلیل فشار پایین به کانال متصل نمی شود.
اگر در پشت بام نصب شود بیشترین کارایی را دارد.
می تواند جریان هوای معکوس ایجاد کند که در تهویه مطبوع کاربرد دارد.
سر و صدای زیاد
راندمان کم
از مهمترین کاربرد این نوع مکش مصنوعی هوا جهت تخلیه بویلرها می باشد.


فن گریز از مرکز:


فن گریز از مرکز (فن سانتریفوژ) به وسیله نیروی گریز از مرکز، هوا را به جریان می‌اندازد. در این گونه فن‌ها اختلاف زاویه ورود و خروج هوا ۹۰ درجه است. فن‌های سانتریفور معمول‌ترین نوع فنهای مورد استفاده در صنایع هستند. در این فن‌ها، هوا در راستای شعاعی از بخش پروانه به سمت نک پروانه حرکت کرده و انرژی جنبشی آن زیاد می‌شود. این انرژی جنبشی قبل از ورود به بخش خروجی به انرژی فشاری تبدیل شده و در نتیجه فشار هوا بالا می‌رود. فن‌های سانتریفوژ برای جریان‌های حاوی ذرات (رطوبت و گرد و غبار)، برای انتقال مواد و همچنین برای سیستمهای دارای دمای بالا کاربرد دارد. 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. این فن ها 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. فن های سانتریفیوژ از انواع مختلفی از شکل پره استفاده می کنند. از جمله:
پره های منحنی با شیب به عقب
در این فن ها، پروانه های فن در جهت عکس چرخش فن انحنا دارند. از ویژگی های این پروانه ها عبارت است از:
زاویه کم تماس با جریان گاز، انباشت مواد روی پروانه های فن را افزایش می دهد.
در جریانهای گاز بالا بازدهی افت می کند.
با پره های نازک بیشترین بازدهی در حدود 85 درصد 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 می کند.
کاربرد:
مناسب استفاده به عنوان فن دمنده می باشد.
به دلیل خاصیت موتور بدون اضافه غالبا این نوع فن وقتی رفتار سیستم در جریانهای بالای گاز معلوم نیست انتخاب می شود.
پره های منحنی با شیب به جلو

در این فن ها، پروانه های فن در جهت چرخش فن انحنا دارند. از ویژگی های این پروانه ها عبارت است از:


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 می باشد و این فنها در موقعیتهایی که جریان گاز باید به دقت کنترل شود به کار گرفته نمی شوند.
منحنی توان به صورت پیوسته با جریان گاز افزایش می یابد در حالیکه فشار کاهش می یابد.

کاربرد:
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 می دهد که می تواند در جریانهای گازی کم منجر به مشکلات عملکردی گردد.
پره های شعاعی یا رادیال

از ویژگی این پره ها عبارت است از:


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 را محدود می کند.
پره ها را می توان 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 می کند.
بازدهی تا 75 در صد.
کاربرد:
به دلیل داشتن خلاصی زیاد در کاربردهای انتقال مواد با استفاده از هوا به کار می روند.

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 محوری 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 محوری و سانتریفیوژ ، جریان ترکیبی ایجاد می کنند. جریان هوای خروجی به صورت محوری اما با فشاری مشابه سانتریفیوژ خواهد بود.

پارامتر های انتخاب فن:


دبی
فشار
چگالی
دمای هوا ( فن برای خنک نگه داشتن فضا نیاز باشد این پارامتر اهمیت دارد.)


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 به دقت 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.


اجزا فن

فن‌ها بغیر از پروانه و بدنه که از اجزا مهم یک فن بشمار می‌روند شامل متعلقاتی می‌باشند که کارکرد صحیح سیستم موکول به درستی طراحی و انتخاب آنها است. این متعلقات به شرح زیر می‌باشند:


الکتروموتور
پولی
تسمه
یاتاقان
شفت (محور)
نحوه انتقال قدرت از الکتروموتور به پروانه در فن‌ها
نحوه انتقال قدرت از الکتروموتور به پروانه در فن‌ها عموماً به سه حالت صورت می‌گیرد.

اتصال مستقیم
در این نوع اتصال شفت (محور) الکتروموتور مستقیماً به پروانه متصل می‌گردد.

اتصال تسمه پولی
در این نوع اتصال، نیرو از الکتروموتور توسط پولیها و تسمه‌ها به پروانه فن منتقل می‌شود. در این سیستم یاتاقان و قطر شفت نقش مهمی در انتقال نیرو دارد.

اتصال کوپلینگی
در این اتصال که انواع مختلفی دارد شفت (محور) الکتروموتور با یک مجموعه شفت (محور) و یاتاقان که به پروانه فن متصل است توسط کوپلینگ، کوپل می‌شود.