Cấu tạo quạt hút ly tâm: Phân tích chi tiết các bộ phận và vai trò tạo áp suất cao

Quạt hút ly tâm (Centrifugal Fan) là một trong những thiết bị quan trọng nhất trong lĩnh vực thông gió công nghiệp, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống hút bụi, xử lý khí thải, cấp khí lò đốt và thông gió đường ống dài. Khác biệt cốt lõi của quạt ly tâm so với quạt hướng trục là khả năng tạo ra áp suất tĩnh cao, giúp luồng khí vượt qua sức cản lớn của bộ lọc, ống gió công nghiệp phức tạp.

Để hiểu rõ tại sao quạt ly tâm có khả năng vượt trội này, cần phải đi sâu vào phân tích cấu tạo quạt hút ly tâm. Mỗi thành phần, từ hình dạng cánh quạt đến thiết kế vỏ quạt, đều được tính toán kỹ lưỡng theo nguyên lý khí động học để tối đa hóa hiệu suất nén khí.

Tổng kho quạt điện là chuyên gia trong việc cung cấp các dòng quạt ly tâm từ thấp áp đến siêu cao áp, được chế tạo từ các vật liệu chuyên dụng (Inox, nhựa Composite). Bài viết này sẽ phân tích chi tiết cấu tạo cơ bản, các loại cánh quạt khác nhau và tầm quan trọng của hệ thống truyền động trong việc xác định hiệu suất của quạt ly tâm.

Nguyên lý cơ bản và Cấu tạo chung của Quạt Ly Tâm

Quạt ly tâm hoạt động dựa trên nguyên lý lực ly tâm (centrifugal force), chuyển đổi động năng quay thành áp suất tĩnh.

1. Nguyên lý tạo áp suất

Luồng không khí được hút vào trục quay (tâm) của quạt. Khi cánh quạt quay với tốc độ cao, lực ly tâm đẩy không khí ra ngoài theo phương bán kính (vuông góc với trục quay). Không khí sau đó được thu gom và nén lại trong vỏ quạt dạng xoắn ốc (vỏ ốc) trước khi được thải ra ngoài qua cửa thoát.

Quá trình nén khí này tạo ra áp suất tĩnh cao, cho phép quạt đẩy luồng khí qua các trở ngại lớn mà quạt hướng trục không thể làm được.

2. Các bộ phận chính của Quạt Ly Tâm

Cấu tạo quạt ly tâm bao gồm bốn bộ phận chính, hoạt động đồng bộ để đạt hiệu suất nén khí tối đa:

• Bộ phận Hút (Inlet): Nơi không khí được hút vào tâm cánh quạt.

• Cánh Quạt (Impeller): Bộ phận chuyển động, tạo ra lực ly tâm.

• Vỏ Quạt (Housing/Casing): Bộ phận tĩnh, thu gom và chuyển đổi động năng thành áp suất.

• Hệ thống Truyền động (Driving System): Động cơ và trục quay, có thể là truyền động trực tiếp hoặc gián tiếp.

Phân tích Chi tiết Cấu tạo Cánh Quạt Ly Tâm (Impeller)

Cánh quạt là trái tim của quạt ly tâm, hình dạng của nó quyết định đặc tính vận hành cơ bản (lưu lượng, áp suất và hiệu suất) của quạt. Có ba loại cánh quạt chính, mỗi loại phù hợp với một ứng dụng cụ thể.

1. Cánh Cong Tiến (Forward Curved – FC)

Cánh quạt uốn cong về phía trước, theo chiều quay của quạt.

Đặc điểm và Ứng dụng

• Đặc điểm: Loại cánh này tạo ra lưu lượng gió lớn nhất ở tốc độ quay thấp nhất, giúp giảm tiếng ồn. Tuy nhiên, nó có áp suất thấp nhất trong ba loại và rất nhạy cảm với sự tích tụ bụi bẩn trên cánh.

• Hiệu suất: Trung bình.

• Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các hệ thống HVAC, Quạt ly tâm thấp áp, quạt sò ly tâm (dạng lồng sóc) vì khả năng xử lý khối lượng khí lớn trong môi trường khí sạch, ít bụi.

Vấn đề Quá tải

Cánh cong tiến dễ bị quá tải (overload) nếu sức cản hệ thống giảm đột ngột, vì công suất điện năng tiêu thụ sẽ tăng theo lưu lượng. Do đó, cần kiểm soát nghiêm ngặt điểm vận hành.

2. Cánh Cong Lùi (Backward Curved – BC)

Cánh quạt uốn cong về phía sau, ngược chiều quay của quạt.

Đặc điểm và Ứng dụng

• Đặc điểm: Loại cánh này có hiệu suất năng lượng cao nhất (thường trên 80%). Nó cung cấp áp suất và lưu lượng cân bằng, và không dễ bị quá tải khi lưu lượng tăng.

• Hiệu suất: Rất cao (Thích hợp cho Quạt ly tâm lưu lượng lớn và trung áp).

• Ứng dụng: Là lựa chọn tiêu chuẩn cho các hệ thống HVAC và thông gió công nghiệp trung cấp, nơi cần sự ổn định, tiết kiệm điện năng và môi trường vận hành không quá bẩn.

3. Cánh Thẳng (Radial Blades – R)

Cánh quạt chạy thẳng từ tâm ra mép vỏ quạt.

Đặc điểm và Ứng dụng

• Đặc điểm: Hiệu suất năng lượng thấp hơn, nhưng khả năng chịu tải cơ học và chống tắc nghẽn là cao nhất. Loại này tạo áp suất rất cao.

• Hiệu suất: Trung bình.

• Ứng dụng: Bắt buộc phải sử dụng trong các ứng dụng vận chuyển vật liệu nặng như Quạt ly tâm hút bụi, quạt ly tâm siêu cao áp, nơi luồng khí chứa bụi mịn, dăm bào hoặc vật liệu có tính mài mòn cao. Thiết kế cánh thẳng giúp ngăn chặn vật liệu bám dính, giảm nguy cơ mất cân bằng động.

Phân tích Chi tiết Cấu tạo Vỏ Quạt (Housing) và Ổ Trục

Vỏ quạt và cơ cấu trục là các bộ phận tĩnh và bán tĩnh, đảm bảo quạt hoạt động ổn định và bền bỉ.

1. Vỏ Quạt (Volute Casing)

Vỏ quạt là một cấu trúc kim loại hoặc nhựa Composite dạng xoắn ốc (vỏ ốc).

Chức năng

• Thu gom khí: Thu gom không khí bị đẩy ra từ cánh quạt.

• Chuyển đổi năng lượng: Là nơi động năng của luồng khí được chuyển đổi thành áp suất tĩnh. Thiết kế vỏ quạt phải chính xác để tối đa hóa hiệu suất nén khí.

• Độ bền vật liệu: Tùy thuộc vào ứng dụng, vỏ quạt có thể được chế tạo từ thép carbon (thông thường), thép dày chịu lực (Quạt ly tâm cao áp), Inox (Quạt ly tâm Inox cho môi trường vệ sinh) hoặc nhựa Composite (Quạt ly tâm nhựa chống ăn mòn hóa chất).

Hộp Tiêu âm và Lắp đặt

Vỏ quạt cũng là nơi gắn các đầu nối (Inlet/Outlet) với hệ thống ống gió công nghiệp. Đối với quạt ly tâm hút khói bếp hoặc quạt thông gió trong khu vực yêu cầu độ ồn thấp, vỏ quạt có thể được bọc thêm lớp vật liệu tiêu âm.

2. Trục và Ổ đỡ (Shaft and Bearings)

Trục quạt và ổ đỡ (bạc đạn) phải chịu được tốc độ quay lớn và lực ly tâm mạnh.

• Ổ đỡ: Phải là loại ổ bi chất lượng cao, có khả năng chịu tải nặng và hoạt động liên tục. Cần được bảo trì (bơm mỡ) định kỳ để kéo dài tuổi thọ.

• Cân bằng động: Sau khi chế tạo và lắp đặt cánh, toàn bộ cụm cánh-trục phải được cân bằng động (Dynamic Balancing) với độ chính xác cao. Điều này đặc biệt quan trọng với quạt ly tâm siêu cao áp để tránh rung động và phá hủy hệ thống.

Phân tích Cấu tạo Hệ thống Truyền động (Driving System)

Hệ thống truyền động quyết định sự linh hoạt, bảo vệ động cơ và khả năng chịu nhiệt của quạt.

1. Truyền động Trực tiếp (Direct Drive)

• Cấu tạo: Trục cánh quạt được gắn trực tiếp vào trục động cơ.

• Ưu điểm: Hiệu suất truyền động cao, ít tổn thất năng lượng, gọn nhẹ, ít bảo trì (không cần thay dây đai).

• Nhược điểm: Động cơ tiếp xúc trực tiếp với luồng khí (nhiệt độ, bụi bẩn), không thể điều chỉnh tốc độ sau khi lắp đặt.

• Ứng dụng: Thường dùng cho Quạt ly tâm mini, Quạt ly tâm thấp áp trong môi trường khí sạch.

2. Truyền động Gián tiếp (Belt Drive)

• Cấu tạo: Động cơ được đặt bên ngoài, truyền lực qua hệ thống Puly và dây đai (dây curoa).

• Ưu điểm:

  • Bảo vệ động cơ: Động cơ được tách biệt hoàn toàn khỏi luồng khí nóng, bụi bẩn, hóa chất (lý tưởng cho Quạt ly tâm gián tiếp).

  • Linh hoạt tốc độ: Có thể thay đổi tốc độ quay của cánh quạt bằng cách thay đổi kích thước Puly, giúp dễ dàng điều chỉnh áp suất và lưu lượng sau khi lắp đặt.

• Nhược điểm: Cần bảo trì dây đai định kỳ, có tổn thất năng lượng nhỏ do ma sát dây đai.

• Ứng dụng: Bắt buộc cho Quạt ly tâm hút bụi, Quạt ly tâm hút khói bếp và Quạt chống cháy nổ (vì giúp động cơ nằm ngoài Zone nguy hiểm).

Tổng kho quạt điện giới thiệu các sản phẩm liên quan

Để quý vị có cái nhìn toàn diện về các giải pháp ly tâm dựa trên cấu tạo và ứng dụng, Tổng kho quạt điện cung cấp các dòng sản phẩm sau:

• Quạt ly tâm công nghiệp: Các dòng tiêu chuẩn cho thông gió công nghiệp và HVAC.
• Quạt ly tâm hút bụi: Thường là cánh thẳng, truyền động gián tiếp, chuyên dùng để xử lý vật liệu hạt.
• Quạt ly tâm cao áp: Thiết kế cánh và vỏ chuyên dụng để tạo áp suất tĩnh lớn, phù hợp cho ống gió dài và phức tạp.
• Quạt ly tâm Inox: Vỏ và cánh Inox 304/316, chống ăn mòn, phù hợp cho môi trường vệ sinh thực phẩm.
• Ống gió công nghiệp: Vật tư kết nối không thể thiếu, ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất P của hệ thống quạt ly tâm.

Kết luận

Cấu tạo quạt hút ly tâm là sự kết hợp tinh vi giữa hình dạng cánh quạt (cong tiến, cong lùi, thẳng) và thiết kế vỏ quạt dạng xoắn ốc. Cấu tạo này giúp quạt chuyển đổi động năng thành áp suất tĩnh một cách hiệu quả, cho phép nó thực hiện các nhiệm vụ thông gió và vận chuyển khí trong điều kiện áp suất cao. Việc hiểu rõ cấu tạo này là chìa khóa để lựa chọn đúng loại quạt (ví dụ: cánh thẳng cho hút bụi, cánh cong lùi cho HVAC) và kiểu truyền động (gián tiếp cho môi trường khắc nghiệt) nhằm tối đa hóa hiệu suất và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Hãy để Tổng kho quạt điện tư vấn giải pháp quạt ly tâm phù hợp nhất. Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi cam kết cung cấp các sản phẩm chất lượng, đạt chuẩn kỹ thuật.