روابط عملکرد فن ها

با استفاده از روابط زیر می توان مقادیر بازده مکانیکی، بازده استاتیکی، فشار کل، سرعت و فشار سرعت را برای یک فن محاسبه نمود:

(Mechanical Efficiency   ME=(CFMxTPx100)/(6356xBHP
(Static Efficiency   SE=(CFMxSPx100)/(6356xBHP
Total Pressure   TP= SP + VP
(Velocity   V= CFM /(Area in Sq.Ft
Velocity Pressure   VP=(V/1096.7)2xdensity in pounds per cubic foot

If the density is 0.075 lbs/ft3, the equation for VP reduces to:(V/4005)2

در روابط بالا، سرعت بر حسب فوت بر دقیقه و فشار بر حسب اینچ ستون آب می باشد.

معادله منحنی سیستم
از معادله زیر می توان برای پیدا کردن نقاط دیگری بر روی خط عملکرد سیستم، هنگامی که SP1 و CFM1 معلوم می باشد، استفاده کرد. بیشتر سیستم ها(اما نه همه آن ها)، از این رابطه پیروی می کنند:
SP2=SP1 x (CFM2/CFM1)2
قوانین عمومی فن ها:
از قوانین فن ها برای تبدیل عملکرد یک فن با یکسری از متغیرها ( از قبیل اندازه، سرعت، و چگالی گاز)، استفاده می شود. فرض کنید یک فن با یک اندازه و سرعت خاص آزمایش شده است و عملکرد آن برای چگالی هوای استاندارد (۰.۰۷۵lb/ft3) بدست آمده است، سپس ما می توانیم با استفاده از قوانین عمومی فن ها، عملکرد فن دیگری را با هندسه یکسان بدون انجام آزمایش بدست آوریم.
ما این قوانین را قوانین عمومی فن ها می نامیم، زیرا می توان آن ها را برای همه انواع فن بکار برد: فن های جریان محوری، فن های سانتریفیوژ، هواکش های پشت بامی، فن های سانتریفیوژ محوری، دمنده های جریان متقاطع، دمنده های گردبادی.
از دیگر کاربرد های قوانین فن ها هنگامی می باشد که ما می خواهیم عملکرد یک فن موجود را تغییر دهیم. به دو دلیل ما ممکن است نیاز به تغییر عملکرد یک فن داشته باشیم:
۱- سیستم یا محیط به حجم هوای (CFM) بیشتری نیاز داشته باشد.
۲- فشار استاتیک یک سیستم واقعی با مقداری که در طراحی محاسبه شده است متفاوت باشد.
هنگامی که این وضعیت ها اتفاق می افتد، مهم است که بدانیم چگونه می توانیم بر عملکرد یک فن تاثیر بگذاریم. تاثیر بر عملکرد یک فن را می توان با استفاده از قوانین فن که در زیر آمده است، نشان داد:
معادلات قوانین فن ها:
CFM2=(RPM2 / RPM1) x CFM1
SP2=(RPM2 / RPM1)2 x SP1
BHP2=(RPM2 / RPM1)3 x BHP1
اصلاح عملکرد برای دما و ارتفاع
جداول عملکرد فن ها بر اساس چگالی هوای استاندارد می باشد. این جداول سرعت و توان یک فن را برای تولید حجم جریان (CFM) در فشار استاتیک (SP) مورد نیاز، در صورتی که فن در چگالی هوای استاندارد عمل کند را نشان می دهد.
چگالی هوای استاندارد به صورت چگالی هوا خشک در دمای ۷۰oF و در سطح دریا می باشد که معادل ۰.۰۷۵lb/ft3 است.
هنگامی که یک فن در شرایط غیر استاندارد کار می کند، ابتدا ما باید فشار را به شرایط استاندارد معادل تبدیل کنیم و سپس اطلاعات بدست آمده را برای استفاده از جداول عملکرد بکار بریم. این تبدیل چگالی با استفاده از ضرایب اصلاح چگالی که بر اساس ارتفاع و دمای عملکرد بدست می آید، صورت می گیرد.
در ادامه با یک مثال روش اصلاح چگالی توسط این ضرایب شرح داده می شود.

مثال:

فرض کنید ما به یک فن سانتریفیوژ بکوارد که جریان هوای ۱۵۵۰۰CFM را در فشار ۲.۵inwg انتقال دهد، نیاز داریم. دمای هوای وارد شده به فن ۳۰۰oF و ارتفاع شهر محل نصب فن ۳۰۰۰ft از سطح دریا می باشد.
۱- برای شرایط عملکرد ۳۰۰oF و ارتفاع ۳۰۰۰ft از سطح دریا، ضریب بدست آمده از جدول ضرایب برابر ۰.۶۲۴ می باشد.
۲- با تقسیم فشار استاتیک عملکرد بر ضریب بدست آمده ، فشار استاتیک معادل در شرایط استاندارد بدست می آید.
۲.۵÷۰.۶۲۴=۴ inwg
۳- از جداول عملکرد مشخصات یک فن که ۱۵۵۰۰CFM را در فشار ۴inwg انتقال دهد، پیدا می کنیم. فن بدست آمده از جداول عملکرد فن مدل ۳۶۵ PCB SWSI می باشد. این فن برای تامین شرایط مورد نیاز دارای سرعت ۸۹۳RPM و توان ۱۲.۸۶BHP در شرایط استاندارد می باشد. برای تعیین توان در شرایط عملکرد، توان را در ضریب بدست آمده در گام ۱ ضرب می کنیم.
۱۲.۸۶×۰.۶۲۴=۸.۰۴ BHP
سرعت های ربایش
هودها دستگاه های حیاتی برای محافظت از کارگران در مقابل دودها و بخارات تولید شده در فرآیندهای مختلف می باشند. جریان هوای ایجاد شده توسط هودهای مکنده آلاینده ها یا ذرات را از محیط کاری حذف می کنند. سرعت ربایش ، سرعت مورد نیاز برای حرکت دادن آلاینده ها از ایستگاه کاری به درون هود می باشد. سرعت های ربایش و طراحی هود بستگی به نوع دود یا ذراتی دارد که باید از بین رود. جدول زیر محدوده سرعت های ربایش مورد نیاز هر فرآیند را نشان می دهد.
شرایط انتشار آلاینده مثال سرعت ربایش
(fpm)

انتشار تقریبا بدون سرعت
اولیه در هوای آرام تبخیر از مخازن، شستشو و… ۵۰-۱۰۰

انتشار با سرعت اولیه کم
در هوای نسبتا آرام
اتاق های اسپری، پرکردن متناوب ظروف،
جوشکاری، قطعه شویی، انتقال با سرعت
پایین توسط کانوایر و…
۱۰۰-۲۰۰

تولید فعال در ناحیه ای
با حرکت هوای سریع
اسپری رنگ در اتاقک های کم ارتفاع، پرکردن
بشکه ها، بارگیری کانوایر، خرد کن ها
۲۰۰-۵۰۰

انتشار با سرعت بالا در
ناحیه ای با حرکت هوای
خیلی سریع
تراشکاری، سایش ، پرداخت کردن و…
۵۰۰-۲۰۰۰

حد پایین سرعت ربایش:
۱- جریان هوای اتاق حداقل یا برای دریافت آلودگی مناسب باشد.
۲- مقدار سمیت آلاینده پایین است یا مزاحمت کمی ایجاد می کند.
۳- آلاینده به صورت کم یا متناوب تولید می شود.
۴- ابعاد هود بزرگ است – توده هوای بزرگی حرکت می کند.

حد بالای سرعت ربایش:
۱- جریان های مزاحم در فضا وجود داشته باشد.
۲- مقدار سمیت آلاینده بالا باشد.
۳- تولید و استفاده زیاد باشد.
۴- هود کوچک باشد – فقط کنترل موضعی

نرخ تعویض هوا برای تهویه
میزان هوای تازه CFM مورد نیاز برای تهویه یک مکان بخصوص را می توان براحتی توسط روش تعویض هوا تخمین زد. در این روش فرض می شود که تمام هوای موجود درون یک فضا بایددرون یک بازه زمانی تعویض شود. مقادیر توصیه شده در جدول زیر بر پایه تجارب صنعتی و مقررات بهداشتی می باشد. در این روش از معادله زیر استفاده می شود:
(V(ft3)= Q (ft3/min) x M (minutes per change
که در این معادله:
حجم هوایی که باید تهویه شود.=V
CFM =Q حجم هوا که فن باید تولید کند.
M = نرخ تعویض هوا، که به صورت تعداد دقایقی که زمان می برد تا تمام هوای فضای مورد نظر جایگزین شود، بیان می شود.
Q با حل این معادله برای ، حجم هوای مورد نیاز برای تهویه بدست می آید :
Q (cfm)= V / M
از این معادله نتیجه می گیریم که هنگامی که M کوچکتر باشد، حجم هوای مورد نیاز برای تهویه افزایش می یابد.

 

جدول نرخ تعویض هوا برای تهویه:
نوع کاربری فضا دقیقه بر تعویض هوا
آشپزخانه  ۱-۳
آهنگری  ۱-۲
اتاقتوربین  ۲-۶
اتاق دیگبخار  ۲-۴
اتاقژنراتور  ۲-۵
اتاق هایبیمارستان  ۱۰-۱۵
استخرها  ۲-۳
انبار  ۲-۱۰
بانک  ۱۵-۳۰
تئاتر  ۳-۸
تالارکنفرانس ۴-۱۵
خشک شویی  ۱-۵
دفتر کار  ۱۰-۱۵
رختشویخانه  ۲-۵
رستوران  ۵-۱۰
ریختهگری ۱-۴
سالناجتماعات  ۳-۱۰
سالن رنگ  ۱-۲
سرویس هایبهداشتی  ۲-۵
فروشگاه (بطورکلی)  ۳-۱۰
کارخانه (بطورکلی)  ۱-۵
کارخانه (پارچه)  ۵-۱۵
کارخانه (کاغذ)  ۲-۳
کارخانهشیشه  ۱-۲
کارگاه ماشینکاری  ۳-۵
گاراژ  ۲-۱۰
مرغداری ۶-۱۰
مسکونی ۱۵-۳۰
موتورخانه  ۱-۳
نانوایی  ۱-۳
ورزشگاه  ۲-۱۰

مطالب مرتبط:

روش های محاسبه CFM

محاسبه کانال و فشار استاتیک

عملکرد سیستم تهویه

آشنایی با فن های سانتریفیوژ

آشنایی با فن های محوری یا آکسیال

نمونه هواکش های صنعتی