فن آکسیال

فن آکسیال نوعی هواکش است که باعث می شود هوا به صورت محوری، به موازات شافتی که تیغه ها در آن می چرخند، از آن عبور کند. در واقع جریان هوای وارد شده مماس با جهت حرکت پروانه در آن منتقل می شود. فن آکسیال یا محوری از پرکاربرد ترین و محبوب ترین فن های صنعتی به شمار می رود. فن آکسیال نوعی هواکش است که جریان در هنگام ورود و خروج محوری است. فن برای ایجاد اختلاف فشار و به سبب آن نیرو برای ایجاد جریان از طریق فن طراحی شده است.

فن آکسیال نوعی هواکش است که جریان هوای وارد شده را به موازات پروانه ای که درون آن قرار دارد، منتقل می کند. از فن آکسیال می توان به عنوان نمونه اولیه ای از فن ها و هواکش های دیگر نام برد.

ظهور اولین فن های آکسیال را می توان به سال های خیلی دور که آسیاب های بادی به تازگی راه اندازی شده بودند، نسبت داد اما به طور رسمی و صنعتی، تولید فن های جریان محوری از دهه 80 میلادی به صورت چشمگیری سرعت گرفت.

فن آکسیال ویژگی خاصی دارد و آن هم این است که این فن ها به شدت به نظریه کلاسیک که بیانگر بالا بردن بازدهی است، پایبند هستند و نسبت به فن های سانتریفیوژ طراحی ساده تری دارند. ساختار کلی یک فن آکسیال معمولی نسبت به سایر فن های صنعتی دیگر بسیار ساده است و از اجزای اصلی به کار رفته در آن می توان به الکترو موتور و پروانه محوری اشاره کرد. به طور کلی فن های جریان محوری برای تولید حجم زیادی از هوا در فشار نسبتا کم طراحی شده اند.

تفاوت هایی که باعث تولید هواکش های آکسیال متنوع در بخش های مختلف شده است، تعداد پره ها، جنس پره و بدنه، توان الکترو موتور و غیره است. هواکش های محوری با توجه به بازدهی و کاربرد هایی که دارند در انواع محیط های مسکونی، اداری، تولیدی و صنعتی استفاده می شوند. حتی می توان آثاری از فن آکسیال را در بسیاری از ابزار و وسایلی که استفاده می کنیم پیدا کرد. ابزاری مثل فن رادیاتور خودرو، خنک کننده های ابزار الکترونیکی، انواع مختلف پنکه و غیره، از جمله کاربرد های فن های محوری هستند که همگی ما روزانه با بسیاری از آنها برخورد داریم.

انواع فن آکسیال:

فن آکسیال بسته به نوع طراحی که دارد در انواع مختلفی تولید می شوند که عبارتند از:

• فن آکسیال پروانه ای یا فن ملخی (Axial Propeller Fan) شامل پروانه و الکتروموتور می باشد.

• فن آکسیال پره ای (Vane Axial Fan) شامل محفظه، الکتروموتور، پروانه، تیغه های ایرفویل، پره های هدایت کننده و تخلیه کننده هوا می باشد.

• فن آکسیال لوله ای یا اگزاز فن کانالی (Tube Axial Fan) شامل محفظه سیلندری، الکتروموتور و پروانه می باشد.

فن آکسیال پروانه ای یا ملخی:

فن آکسیال پروانه ای از تیغه های بلند و باریک تاب خورده ساخته می شوند. تیغه ها به یک توپی ثابت متصل می شوند و کل مجموعه در یک محفظه می چرخد، که در آن محفظه در کنترل جریان هوا تأثیر کمی دارد یا هیچ تأثیری ندارد. فن آکسیال ملخی یکی از متداول ترین فن های استفاده شده در جهان می باشد و معمولا پروانه های استفاده شده در این فن ها از آلیاژ ها و مواد مختلف پلاستیکی یا فلزی ساخته می شوند. پروانه های هواکش در سایز های کوچک به یک الکتروموتور به صورت کوپله مستقیم و در سایز های بزرگ تر به صورت فولی تسمه به الکتروموتور متصل می شوند. از کاربردهای معمول برای فن های پروانه ای، فن های دیواری، سقفی، می توان به مبدل های حرارتی برج خنک کننده و هوا خنک کننده ها اشاره کرد.

هواکش محوری پره ای:

فن آکسیال پره ای در بازار های مختلف صنعتی، به نام فن های تیوب آکسیال یا وین شناخته می شوند. این فن ها معمولا در اندازه های بزرگتری نسبت به هواکش های محوری دیگر ساخته می شوند. عملکرد فن آکسیال پره ای به طور کلی مانند هواکش های محوری دیگر است، اما فن های محوری وین نمونه ای از فن های تیوب آکسیال و به عبارت بهتر نمونه پیشرفته فن های کانالی می باشد. برای افزایش راندمان بیشتر در هواکش های محوری وین یا آکسیال وین، تیغه هایی در بدنه فن جهت هدایت هوا تعبیه شده است تا با این کار بتوان فشار استاتیک را بهبود بخشید. به فن های وین آکسیال، فن های جت هواکش نیز گفته می شود. بازده آیرودینامیکی با انتشار کنترل شده جریان، مهم ترین ویژگی فن های وین آکسیال به شمار می رود. عملکرد و قدرت هوادهی فن های پره ای آکسیال باعث تولید صدای زیادی توسط آنها می شود که همین مسئله استفاده از آن ها را در محیط های حساس به صدا غیر ممکن می کند. از این فن ها در تونل ها و یا کانال ها جهت تخلیه دود استفاده می شود. علت آن هم این است که فن های وین آکسیال توان زیادی در پرتاب هوا دارند، به همین دلیل به طور معمول در تونل ها و یا کانال های مختلف که گازهای آلوده قابل احتراق زیاد است، استفاده می شوند. با توجه به این توان و قدرت هوادهی که در فن های وین آکسیال وجود دارد، طبیعی است که صدای بیشتری نسبت به فن های دیگر داشته باشند. اتصال الکتروموتور به پروانه در هواکش های آکسیال پره ای با توجه به نوع و کاربرد آنها، به هر دو صورت مستقیم و پولی تسمه انجام می گیرد.

فن آکسیال کانالی:

فن های تیوب آکسیال یا فن های کانالی کارایی همانند هواکش های ملخی و فن های پره ای دارند شکل ظاهری این فن ها به صورت استوانه ای طراحی شده و فشار بالاتری نسبت به فن های پره ملخی دارد. به طور کلی این فن ها شباهت زیادی به فن وین آکسیال دارند. تنها تفاوت ساختاری که بین آنها وجود دارد، وجود پره های هدایت گر در فن های وین آکسیال است.

به منظور بهبود عملکرد هواکش محوری کانالی، در طراحی این فن فاصله بین نوک پره های پروانه با قاب مقدار خیلی کمی در نظر گرفته شده است. علت طراحی فن آکسیال کانالی به این شکل، این است که استوانه کارایی هواکش را افزایش می دهد. قرارگیری تیغه های هدایتگر در این فن ها به صورتی است که نوک پره های فن با قاب استوانه ای فاصله کمی داشته باشد. بازدهی هواکش محوری کانالی نسبت به فن پروانه ای بیشتر است و در عین حال جریان صدای بلندتری نیز تولید می کند. هواکش محوری کانالی نسبت به فن های پره ای از عملکرد و کاربری مناسب تری برخوردار هستند، اما مانند فن وین آکسیال، هنگام کار کردن صدای زیای از خود تولید می کنند. فن آکسیال لوله ای یا کانالی جریان هوا را در جهت معکوس ایجاد می کند که همین مسئله باعث بالا رفتن بهره وری آنها در شرایط تهویه مطبوع می شود. فن آکسیال کانالی در سیستم های تهویه و سرمایشی - گرمایشی یا HVAC هم استفاده می شود. لازم به ذکر است که راندمان انرژی تولید شده توسط این فن ها معمولا حدود 65% اندازه گیری می شود. به طور معمول پروانه فن آکسیال کانالی به صورت اتصال مستقیم به الکتروموتور متصل می شود، اما در صورتی که شرایطی مثل تخلیه اسپری رنگ یا تخلیه هوای آلوده و یا داشتن رطوبت بالا که باعث آسیب رسیدن به الکتروموتور می شود، وجود داشته باشد، این اتصال به صورت پولی تسمه انجام می شود.

انواع فن آکسیال کانالی از لحاظ هوادهی:

فن آکسیال کانالی از لحاظ هوادهی  و انتقال جریان هوا به دو گروه اصلی تقسیم می شود:

• فن آکسیال کانالی خمیده به جلو (جلو زن)

• فن آکسیال کانالی خمیده به عقب (عقب زن)

1. فن خمیده به جلو (جلو زن):

فن های خمیده به جلو در محیط های تمیز استفاده می شوند و در دما های پایین کار می کنند. پروانه فن های جلو زن در جهت حرکت عقربه های ساعت جریان پیدا می کند، به همین دلیل است که به این دسته از فن آکسیال، فن دمنده نیز گفته می شود. فن های جلوزن بیشتر در محیط هایی استفاده می شوند که دارای آلودگی خیلی کمتری باشند و عملکرد این فن ها در دما های پایین تر مناسب تر خواهد بود.

آنها برای سرعت کم و کار با جریان هوا و همچنین برای انتقال حجم زیادی از هوا در برابر فشارهای نسبتاً کم مناسب هستند. توصیه می شود در محیط هایی از فن آکسیال رو به جلو یا دمنده استفاده کنید که دارای شرایط زیر باشند:

• احتیاج به انتقال جریان هوا به صورت عادی و معمول وجود داشته باشد.

• نیازی به سرعت بالای فن نباشد.

• احتیاج به انتقال حجم زیادی از هوا در مقابل فشار های استاتیکی کم وجود داشته باشد.

• نیاز به خنک کردن یا تهویه هوای قسمت مشخصی از محیط وجود داشته باشد.

2. فن خمیده به عقب (یا عقب زن):

عملکرد این نوع از فن آکسیال کاملا برعکس نوع جلو زن است. نحوه چرخش پره پروانه در این هواکش به صورت پادساعتگرد است. همین مسئله باعث شده است که به این فن ها، هواکش معکوس یا مکنده نیز گفته شود. فن های متمایل به عقب نسبت به فن های منحنی رو به جلو کارایی بیشتری دارند.

منظور از این کارایی این است که توان تولید شده و کاربردی که فن آکسیال مکنده دارد، در صنایع مختلف بیشتر به کار گرفته می شود. محیط هایی که مناسب استفاده از فن های آکسیال مکنده هستند، از شرایط خاصی برخوردارند که این شرایط عبارتند از:

• نیاز به جابجایی حجم زیادی از هوا با قدرت بالا وجود داشته باشد.

• احتیاج به تهویه هوای محیط از دود و گرد و غبار وجود داشته باشد.

• تخلیه هوا در محیط با سرعت و قدرت بالایی انجام گیرد.

کاربرد فن آکسیال کانالی:

با توجه به اینکه ساختمان و نوع کاربرد این فن ها شبیه به فن وین آکسیال یا پره ای است، لذا می توان در برخی شرایط مشابه از فن های کانالی هم استفاده کرد، اما از دیگر کاربرد های آنها می توان موارد زیر را در نظر گرفت:

• استفاده در محیط های گلخانه ای

• استفاده در دامداری ها

• قابل نصب در اتاق های رنگ و غیره

عوامل تاثیر گذار در عملکرد فن:

عوامل موثر زیادی وجود دارد که می توانند بر کارکرد و عملکرد فن آکسیال تاثیر بگذارند، اما مهم ترین آنها عبارتند از:

• تعداد پره ها و شکل تیغه های پروانه

• قدرت و توان الکتروموتور

• سرعت جریان ایجاد شده توسط فن

• افزایش فشار استاتیک فن

• میزان بازدهی و راندمان هواکش

مواردی که برای استفاده از فن های آکسیال مناسب نیستند!

• مکان های حساس به صدا. فن آکسیال در مدل های پره ای و وین آکسیال سطح صدای بالایی دارد.

• در فضاهایی که فشار استاتیکی بالایی در آن ها وجود دارد.

• محیط هایی که متناسب با هوادهی با دور کم هستند. هواکش های محوری متناسب با الکتروموتور های با دور بالا می باشند.

• فضا هایی که نیاز به هوادهی های متغیر دارند. فن های محوری در مقابل تغییرات جریان هوا ضعف دارند.

نکات مهم در انتخاب آکسیال فن مناسب:

هنگام خرید یا سفارش آکسیال فن مورد نظر خود باید برخی فاکتور های مهم را در نظر داشته باشید، چرا که اگر بدون توجه به شرایط محیط و عملکرد مورد نظرتان هواکش جریان محوری را خریداری نمایید، ممکن است آن گونه که انتظار دارید نتوانید از مزایای آن استفاده کنید. از جمله موارد مهمی که باید به آن ها توجه داشته باشید به شرح زیر می باشد:

• ابعاد محیط

• شرایط آب و هوایی و جوی محیط

• کارکرد مورد نظر

• موقعیت جغرافیایی فن

• میزان اعتبار برندی که از آن خرید می کنید.