FAQ

De belangrijkste parameters waarmee het mogelijk is een ventilator te selecteren zijn:

  • Het gewenste debiet;
  • De druk die overeenkomt met de weerstand van de kring, of het drukverlies;
  • De aard van het te vervoeren gas (samenstelling, volumieke massa);
  • De bedrijfstemperatuur;
  • De functie van de ventilator (aanzuigen, blazen, verbrandingslucht verwijderen, verdunnen, mengen…);
  • De risico’s (explosie, temperatuur, corrosie, slijtage, verstopping…);
  • Enz.

Het drukverlies, over het algemeen genoteerd als ΔP, in luchtleidingen hangt af van de stromingsweerstand. Deze hangt op zijn beurt af van de lengte en de elementen (verstoringen) die de stroming wijzigen (bochtstukken, vernauwingen/verwijdingen, aftakkingen, aansluitingen enz.).

Het drukverlies is evenredig met het kwadraat van de snelheid van het fluïdum en is evenredig met de volumieke massa ervan.

Men kan dit schrijven als

Waarbij:

  • ΔP en Pa
  • K de verliesfactor
  • ρ de volumieke massa, in kg/m³
  • V de snelheid van het fluïdum op de plaats van de verstoring in het parcours of in de kokers, in m/s

 

Eerst moet u de volumieke massa kennen van het gas in genormaliseerde omstandigheden (1013 mbar en 0°C)

Bv.:
lucht : 1.293 kg/Nm³

CO2 : 1.96 kg/Nm³

De volumieke massa (soortelijke massa) is gelijk aan de molaire massa van het gas gedeeld door 22,4.

De volumieke massa ρ wordt berekend met de volgende formule:

ρ= ρCN * (273/(273+t)) * ((101325+p)/101325)

Waarbij:

t = temperatuur in °C

P = druk van het gas in Pa

ρCN = volumieke massa van het gas onder genormaliseerde voorwaarden in kg/Nm³

 

Er bestaan vele manieren om het debiet van een ventilator te veranderen.

Klep/Regelklep (schuif)

Het openen of sluiten van de klep creëert een variabel drukverlies waardoor het debiet verandert.

Nadeel : het opgewekte drukverlies komt overeen met een energieverbruik dat bij de grote ventilatoren aanzienlijk kan zijn. Men gebruikt dus deze regelwijze over het algemeen voor kleine vermogens.

Niet-lineaire regelkromme.

Voordeel : Goedkoop – weinig onderhoud

Luchtstroomregelaar of “Vane control”

Het gaat om een voorziening die in de aanzuiging van de ventilator wordt geplaatst en het mogelijk maakt om de schoepen op concentrische wijze te verdraaien om de ventilatorkromme te wijzigen.

Nadeel : Mechanisch complex en vergt geregeld onderhoud.

Voordeel : Verbruikt veel minder energie dan een klassieke klep.

Nauwkeurige regeling.

Frequentieomvormer

De frequentieomvormer is een elektronisch systeem dat het mogelijk maakt de frequentie van de motorsturing te veranderen. Aangezien een klassieke asynchrone motor draait met een snelheid die recht evenredig is met de frequentie, verandert ook het toerental van de ventilator die aangedreven wordt met een door een frequentieomvormer geregelde motor als de frequentie wordt veranderd.

Dus is het debiet van een ventilator ook evenredig met zijn toerental. Het is dus gemakkelijk om het debiet te regelen door de frequentie van de omvormer te veranderen.

Nadeel : Hoge prijs

Instellen van de parameters van de omvormer

Voordeel : Grote energiebesparing. Voor ventilatoren met middelgroot vermogen kan de terugbetalingsperiode kort zijn.

Vergt geen specifiek onderhoud

Het opgenomen vermogen op de as van de ventilator wordt berekend met de volgende formule:

Paer = debiet  * totale druk / η

Waarbij debiet = het debiet dat door de ventilator stroomt ( m³/s)

totale druk = totale verschildruk tussen de persleiding en aanzuigopening van de ventilator ( en Pascals Pa)

Ƞ = rendement van de ventilator (varieert van 0,5 à 0,9 )

Als eerste benadering nemen we 0,75 à 0,8.

Exemple:

debiet = 3 m³/s et totale druk = 6500 Pa , avec un rendement η = 70 % =0.7, on obtient :

Paer = 3 * 6500 / 0.7 = 27857 W = 27.86 kW

 

De ventilator is een “machine” die een gas ontvangt met als doel een hoeveelheid van dit gas van punt a naar punt b te transporteren. Het komt zeer dikwijls voor dat abrasief (schurend) stof (siliciumdioxide, cement, metalen, spaantjes…) erdoor passeert.

In de loop van de tijd doen deze stofdeeltjes eerst de turbine verslijten, nl. op de plaatsen met de hoogste snelheden, en vervolgens het statische deel.

Om de levensduur van de ventilator te verhogen, neemt men zijn toevlucht tot staal met een hoog gehalte aan chroom-of wolframcarbides, die slijtage beter weerstaan.

Daarbij moeten echter compromissen gesloten worden. Deze staalsoorten hebben dikwijls minder goede mechanische eigenschappen (treksterkte, gebruikstemperatuur…) dan de meer courante staalsoorten.

Men moet dus erg voorzichtig zijn bij de berekening van deze ventilatoren. Elk geval is specifiek.

Oorzaken van het onevenwicht

Een pas gefabriceerde turbine kan om uiteenlopende redenen een onevenwicht bevatten. Een turbine is via zijn naaf op de rotatieas bevestigd. Het is echter weinig waarschijnlijk dat het midden van de naaf en dat van de schijf perfect met elkaar samenvallen.
Daaruit volgt dat het zwaartepunt van de turbine zeker buiten de rotatieas valt. Anderzijds zijn de schoepen niet noodzakelijk allemaal even zwaar en zitten ze niet allemaal op precies dezelfde afstand van de as, wat een andere oorzaak is van de verplaatsing van het zwaartepunt van de turbine.
De conus en de schijf zijn ook niet perfect op de rotatieas gecentreerd, waardoor een statische en een dynamische onbalans ontstaat.
Ten slotte kan de turbine lichtjes onder een hoek op zijn as staan door afwijkingen van de naaf of de schijf, of nog door toleranties van de montage van de naaf op de as, waardoor opnieuw een statische en een dynamische onbalans ontstaat.
Merk op dat zelfs een bij de levering perfect uitgebalanceerde turbine na een bepaalde tijd gebruikt te zijn uit onbalans kan raken door bv. een onregelmatige slijtage te wijten aan corrosie of slijtage van de turbine, ofwel door een verstopping of vervuiling die per definitie onregelmatig zijn.

Effecten van onbalans

De centrifugaalkrachten of -momenten die opgewekt worden in de diverse delen van een turbine die met hoge snelheid draait, veroorzaken diverse soorten schade.
De trillingen en schokken die ze veroorzaken, zorgen voor een hogere slijtage en dus een vermindering van de levensduur.
Onder de permanente invloed van schokken en trillingen kunnen bepaalde elementen zelfs loskomen. Bij het doorlopen van de kritieke resonantiegebieden veroorzaken de middelpuntvliedende krachten erg zware trillingen. Dat kan tot vermoeidheidsbreuken en zelfs plotselinge breuk leiden.
De trillingen hebben ook een nefaste invloed op de onderdelen in de buurt van de ventilatoren. De permanente effecten van de trillingen en de geluiden zijn nefast voor het menselijke organisme, zowel vanuit fysiek als vanuit psychisch oogpunt.
Doordat de middelpuntvliedende kracht evenredig is met het kwadraat van het toerental, is een goede uitbalancering des te belangrijker naarmate het toerental hoger is.

Het geluid van een ventilator kan meerdere oorsprongen hebben die men in twee grote categorieën kan groeperen:

  • Geluiden afkomstig van de luchtstroming
  • Geluiden van mechanische oorsprong

Geluiden afkomstig van de luchtstroming

Over het algemeen zijn ze belangrijker dan die van mechanische oorsprong.

a) Geluiden te wijten aan de beweging van het schoepenwiel

Het schoepenwiel draait met een rotatiesnelheid van n toeren per seconde. Daaruit kan dus een toon ontstaan met een grondfrequentie van n hertz. Over het algemeen is dit een heel lage toon met gering volume.

Het schoepenwiel draagt schoepen die in hun kielzog verstoringen (rotorwind) opwekken die meedraaien met de hoeksnelheid van het wiel. Deze verstoringen wekken ook tonen op die vooral te horen zullen zijn wanneer ze een vast obstakel van de stator ontmoeten (bijvoorbeeld de opening in de mantel van een centrifugaalventilator).
En als de stator in de buurt van het schoepenwiel een gedeelte bevat dat uit identieke sectoren bestaat (bijvoorbeeld de uittreeleischoepen van een schroefventilator), zullen bepaalde harmonische componenten van de grondtoon versterkt worden.
Samengevat: men zal een geluid kunnen horen waarvan het spectrum bepaalde lijnen vertoont: dit geluid weerklinkt als een sirene.

Over het algemeen is dit sirenegeluid verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van het totale uitgezonden akoestische vermogen van een ventilator. De ervaring leert ons dat de rotorwind na een bepaalde afstand afgelegd te hebben verzwakt en verloren gaat in de algemene turbulentie. Het is dus mogelijk de sirenegeluiden te verminderen door de elementen die de rotorwind opwekken te verwijderen van de obstakels die ze kunnen ontmoeten (de opening van het slakkenhuis, de uittreeleischoepen enz.).

b) geluiden te wijten aan turbulentie

Men zegt dat er turbulentie is wanneer de snelheid van het fluïdum in een bepaald punt op willekeurige wijze rond een gemiddelde waarde schommelt. Zelf wekken deze snelheidsschommelingen geen geluid op, maar het resulterende geluid komt door de drukschommelingen. Bij contact met obstakels (bijvoorbeeld wanden) wekken de snelheidsschommelingen drukschommelingen op en deze produceren geluid. In principe heeft zulk een geluid een continu frequentiespectrum.
De turbulentie kan ook resonanties opwekken die bepaalde frequenties van het spectrum versterken, onafhankelijk van het toerental van het schoepenwiel.
Over het algemeen heeft turbulentie slechts een gering aandeel in het totale door de ventilator geproduceerde geluid.

c) Geluid te wijten aan draaiing (wervelingen)

Het draaien van de lucht in een leiding (bijvoorbeeld stroomafwaarts van een schroefventilator) kan geluid opwekken.
Ook hier zal het geluid een toon zijn met een bepaalde frequentie (grondtoon) en zal het akoestische vermogen groter zijn wanneer de wervelingen vaste obstakels ontmoeten.

d) Geluid te wijten aan de instabiliteit van de stroming

De instabiliteit van de stroming veroorzaakt meestal niet veel lawaai.
Dit lawaai kan wel versterkt worden door resonanties die het gevolg zijn van de kenmerkende afmetingen van de leidingen. De resonanties zijn te vergelijken met de klanken die uit bepaalde blaasinstrumenten komen (fluiten, iinstrumenten met rietjes…). Dit is het geval bij het geluid dat te wijten is aan het “pompen” van een ventilator.