Việc tính toán thiết kế quạt ly tâm như thế nào là điều mà nhiều chủ đầu tư quan tâm như tính toán lý thuyết, thực nghiệm, mô phỏng số,…Để hiểu rõ về cách tình toán thiết kế quạt ly tâm, bài viết dưới đây Vimax chia sẻ bạn cách tính toán thiết kế quạt ly tâm chuẩn xác nhất.
Tính toán thiết kế quạt ly tâm chuẩn xác nhất
1. Tính toán thiết kế quạt ly tâm
Quạt ly tâm hay còn gọi là quạt hút ly tâm, loại quạt hút không khí dọc theo trục dựa vào lực ly tâm đưa ra quanh vỏ quạt sau đó đẩy ra hướng thẳng góc với trục của quạt.
Cấu tạo của quạt ly tâm gồm: Guồng quạt, trục máy, giá máy và vỏ quạt. Trong đó guồng quay có tác dụng để tạo áp lực và chuyển khí vào bên trong máy, vỏ quạt có tác dụng hội tụ và chuyển hướng dòng không khí vào. Với loại quạt nhỏ vỏ quạt có thể gắn với quạt còn loại quạt lớn vỏ quạt phải đặt lên bệ đỡ riêng của nó.
Quạt hoạt động theo nguyên lý bơm ly tâm, khi làm việc rô – tô sẽ hút không khí dọc theo trục, lúc này áp suất tại tâm quạt nhỏ không khí sẽ chuyển từ nơi có áp suất cao xuống nơi có áp suất thấp hoặc có thể hiểu là không khí sẽ được luân chuyển vào tâm quạt và được cấp thêm năng lượng ly tâm.
Nhờ có lực ly tâm quanh vỏ quạt, không khí dọc theo trục sẽ bị đẩy ra theo hướng thẳng góc với trục quạt. Khi sản xuất thực tế, quạt ly tâm sẽ có chiều quay là cùng chiều và ngược chiều quay của kim đồng hồ tùy theo nhu cầu là hút hay thổi để lựa chọn chiều quay cho phù hợp.
Trong quá trình nghiên cứu quạt ly tâm, người dùng có thể xem dòng khí trong quạt ly tâm phát triển theo hướng một chiều khi dòng lưu chất chuyển động bên trong phần vỏ bao quanh quạt từ phần miền hút quạt tới phần miền thoát quạt nhờ sự chuyển động quay tròn của ánh công tác của quạt. Với:
- ω : vận tốc quay quạt
- V1 : vận tốc tuyệt đối ở đầu vào
- U1 : vân tốc pháp tuyến của lá cánh quạt ở đầu vào với u1 = ωr1
- W1 : vận tốc dọc theo lá cánh quạt
- Vθ1, Vθ2 : vận tốc xoay vòng của dòng
Công thức tính theo lý thuyết
- Moment xoay: T= m(R2Vθ2 – R1Vθ1)
- Công suất: P = m(R2Vθ2 – R1Vθ1) x ω
- Năng lượng (Cột áp): h= U2Vθ2/g
T là chỉ số moment xoay, P công suất, (h) năng lượng như ở trên. Nhằm giúp xây dựng đặc tính quạt ly tâm nó còn được thể hiện ở một số yếu tố khác là lưu lượng: Q/nD3, tổng năng lượng gH/n2D2 và công suất (P/(γ/g))/n3D5.
2. Quy trình thiết kế quạt ly tâm
Bước 1: Xác định yêu cầu kỹ thuật
Trước khi bắt đầu thiết kế, việc xác định rõ các yêu cầu kỹ thuật là vô cùng quan trọng. Cụ thể, cần phải xem xét kỹ các yếu tố như: lưu lượng khí cần thiết, áp suất mong muốn, hiệu suất hoạt động, kích thước lắp đặt, mức độ tiếng ồn cho phép, điều kiện môi trường làm việc, và các yêu cầu đặc biệt khác.
Bước 2: Lựa chọn quạt phù hợp
Tùy thuộc vào lưu lượng và cột áp yêu cầu, chúng ta có thể lựa chọn nhiều loại quạt ly tâm khác nhau như quạt hút hướng tâm, quạt ly tâm đa tầng, quạt ly tâm cánh nghiêng,… Việc lựa chọn loại quạt phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo hệ thống vận hành ổn định.
Bước 3: Thiết kế cánh quạt
Để tối ưu hóa hiệu suất khí động học của quạt, cần tiến hành thiết kế chi tiết các thông số cánh quạt như số lượng, hình dạng, góc nghiêng và độ dày. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng CFD sẽ giúp phân tích chi tiết dòng chảy khí qua cánh quạt, từ đó điều chỉnh thiết kế để đạt hiệu suất tối đa.
Bước 4: Thiết kế vỏ quạt
Thiết kế vỏ quạt đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về hình dạng, kích thước và vật liệu. Mục tiêu là tạo ra một vỏ quạt có độ bền cao, khả năng chịu áp suất tốt và đảm bảo hiệu quả dẫn khí tối ưu. Ngoài ra, việc thiết kế các bộ phận phụ trợ như cửa hút, cửa thổi và cửa xả bụi cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận hành của quạt.
Quạt ly tâm trung áp VMC-2D-No
Bước 5: Thiết kế trục quạt
Trục quạt giống như “xương sống” của quạt, nó giúp cánh quạt quay. Để trục quạt hoạt động tốt, chúng ta cần chọn vật liệu cứng cáp, thiết kế kích thước phù hợp và lắp ổ bi cho trục quay trơn tru. Ngoài ra, các bộ phận nối giữa trục quạt, cánh quạt và động cơ cũng cần được lắp đặt chắc chắn.
Bước 6: Lựa chọn động cơ
Hệ thống truyền động đóng vai trò trung gian trong việc truyền lực từ động cơ đến trục quạt. Việc lựa chọn loại truyền động phù hợp (dây đai, khớp nối hoặc hộp số) và động cơ có công suất thích hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc của quạt.
Bước 7: Tính toán kích thước và đường kính quạt
Quá trình thiết kế quạt bao gồm việc sử dụng các phần mềm mô phỏng để tính toán và phân tích các thông số khí động học. Dựa trên kết quả thu được, thiết kế của quạt sẽ được điều chỉnh một cách linh hoạt nhằm tối ưu hóa hiệu suất, giảm thiểu tiếng ồn và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
3. Các phần mềm hỗ trợ tối ưu hóa hiệu suất khi thiết kế quạt
Tối ưu hóa hiệu suất quạt ly tâm là một quá trình đòi hỏi sự kết hợp hài hòa giữa lý thuyết và thực tiễn. Việc ứng dụng các phần mềm chuyên dụng như CFD và CAD, cùng với các thiết bị đo lường hiện đại, không chỉ giúp nâng cao hiệu suất làm việc của quạt mà còn góp phần tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành một cách đáng kể. Quá trình này bao gồm việc phân tích dòng chảy bên trong quạt, thiết kế chi tiết các bộ phận và đánh giá hiệu quả hoạt động dựa trên dữ liệu thực tế.
- Vai trò của mỗi công cụ:
- CFD: Giúp hình dung và phân tích dòng chảy bên trong quạt, từ đó xác định các khu vực cần cải thiện.
- CAD: Hỗ trợ thiết kế chi tiết các bộ phận của quạt với độ chính xác cao, giúp giảm thiểu sai số trong quá trình sản xuất.
- Thiết bị đo lường: Cung cấp dữ liệu thực tế về hiệu suất của quạt, giúp so sánh với kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu quả của các cải tiến.
- Các thông số cần đo lường: Lưu lượng khí, áp suất tĩnh, áp suất toàn phần, công suất tiêu thụ, hiệu suất,…
- Các tiêu chí đánh giá hiệu suất: Hiệu suất toàn phần, hiệu suất động cơ, độ ồn, độ rung,…
Kết luận
Qua bài viết này, Vimax đã cung cấp cho bạn những công cụ và kiến thức cần thiết để tự mình thiết kế quạt ly tâm. Với những công thức tính toán, quy trình thiết kế chi tiết và các phương pháp tối ưu hóa hiệu suất, hy vọng bạn sẽ tạo ra được những sản phẩm quạt chất lượng cao, đáp ứng mọi yêu cầu.
Liên hệ Vimax qua Hotline: 0976578989 để được tư vấn chi tiết về sản phẩm Quạt công nghiệp Vimax nhé.
TikTok