329

CAPITOLUL 5VENTILATOARE ŞI INSTALAŢII DE VENTILARE

5.1. Generalităţi.

Ventilatoarele sunt generatoare hidraulice care funcţionează în medii gazoase. În acestscop ele transformă energia mecanică, preluată de la motorul de antrenare, în energiepneumatică, manifestată sub forma creşterii presiunii totale a gazului între aspiraţie şirefulare.

Deoarece diferenţa de presiune este mică (max 1500 mm CA), în studiulventilatoarelor nu se ţine seamă de procesul termodinamic al compresiei, astfel că legilestabilite pentru pompe îşi păstrează aproape integral valabilitatea, 1. Tot din această cauză,organizarea constructivă a ventilatoarelor este mai simplă şi nu ridică probleme de etanşare.

Multă vreme ventilatorul nu a constituit obiectul unor preocupări speciale. În ultimultimp însă, datorită amploarei pe care au căpătat-o instalaţiile de ventilare, de condiţionare aaerului, de uscare şi transport pneumatic, ventilatoarele au devenit un însemnat consumator deenergie, ceea ce le conferă o deosebită importanţă economică. Semnificativ în acest sens esteşi faptul că în ţara noastră construcţia de ventilatoare a atins un asemenea nivel de dezvoltareîncât în 1975, pentru antrenarea ventilatoarelor, se utiliza circa 14% din întreaga putereinstalată. Preocupările actuale ale serviciilor de concepţie pentru îmbunǎtăţirea randamentelorşi tehnologiilor de fabricaţie ale ventilatoarelor sunt pe deplin justificate. Marea diversitateconstructivă şi funcţională a ventilatoarelor permite multiple criterii de clasificare.

După direcţia de mişcare a gazului:- ventilatoare radiale, în care particulele de gaz sunt transportate spre ieşire pe

traiectorii care se îndepărtează de axul maşinii (figura 5.1, a);- ventilatoare axiale, în care particulele fluide sunt vehiculate pe traiectorii paralele cu

axul maşinii (figura 5.1, b).După felul aspiraţiei:

- ventilatoare monoaspirante sau cu simplu flux (figura 5.2, a);- ventilatoare dublu aspirante (figura 5.2, b).

Fig. 5.1 Fig. 5.2

Fig. 5.3.

330

După numărul etajelor sau rotoarelor:- ventilatoare monoetajate (figura 5.3, a);- ventilatoare multietajate (figura 5.3, b).

După felul cuplării cu motorul de antrenare:- rotor montat direct pe arborele motorului (figura 5.4, a);- rotor montat cu cuplaj elastic (figura 5.4, b);- rotor antrenat prin intermediul unui reductor (figura 5.4, c).

Fig. 5.4.După presiunea pe care o realizează:- ventilatoare de joasă presiune, pt < 100 mm CA;- ventilatoare de medie presiune 100< pt < 300mm CA;- ventilatoare de înaltă presiune pt >300 mm CA.După turaţia specifică:- ns 1400 ventilatoare centrifuge;- ns >1400 ventilatoare axiale.

5.2. Mărimi caracteristice ventilatoarelor

Din punct de vedere constructiv şi funcţional, ventilatoarele sunt caracterizate prinurmătoarele mărimi:

Parametrii geometrici şi cinematici (figura 5.5) da, dr – diametrul racordului de aspiraţie, respectiv refulare;

Fig. 5.5.

331

4

* 2,

,ra

ra

dS

- ariile secţiunilor de aspiraţie şi refulare, convenite prin delimitarea

ventilatorului de instalaţia în care este integrat;

raS

ra

rarnara S

dS

,,

,,,

- viteza medie normală pe secţiunea de aspiraţie, respectiv

refulare; D1, D2 – diametrul de intrare, respectiv ieşire din rotor; b1, b2 – lăţimea paletelor rotorului la intrare şi ieşirea din rotor;

60

2,12,1

nDu

- vitezele periferice (tangenţiale) la intrarea, respectiv ieşirea din rotor;

2,1 - vitezele absolute ale gazului la intrare, respectiv ieşirea din rotor, faţă de unpunct fix (de exemplu faţă de carcasă);

2,1 - vitezele relative ale gazului, de asemenea la intrarea şi la ieşirea din rotor, faţăde un punct în mişcare (de exemplu viteza în canalele rotorului).

Parametrii funcţionaliDebitul volumului Q se defineşte ca fiind fluxul vectorului viteză prin secţiunea Sa şi

Sr, în unitatea de timp;

raraS nra dSQ

ra,

,,

, . (5.1)

Debitul masic M se defineşte similar: raaS ranra dSM

ra,,,

,

. (5.2)

Din legea conservării masei rezultă:Ma = Mr. (5.3)

În cazul debitului egalitatea Qa = Qr este condiţionată de a =r, adică de neglijareacompresibilităţii gazului.

Având în vedere că debitul volumic se utilizează frecvent pentru caracterizareaventilatoarelor, în aplicaţiile practice se impune precizarea masei specifice a gazului (sau apresiunii, temperaturii şi naturii gazului). Pentru a simplifica astfel de precizări se procedeazăde obicei la recalcularea debitului pentru condiţiile normale de temperatură şi presiune (200Cşi 760 mm Hg).

Presiunea totală pt a ventilatorului reprezintă creşterea presiunii gazului la trecereaprin ventilator, adică diferenţa dintre presiunea totală medie la aspiraţie:

dasadrsrtatrpt pppppp , (5.4)

în care:psa,r sunt presiunile statice la aspiraţie şi refular

n

pp

n

idli

rda

1

, - sunt presiunile dinamice medii la aspiraţie şi refulare;

pdli - reprezintă presiunea dinamică locală (funcţie de coordonatele punctului demăsurare);

n – numărul ariilor elementare aparţinând secţiunilor de aspiraţie şi refulare în care sepoate considera pdl constant.

332

De cele mai multe ori, în aplicaţiile practice se determină presiunea totală cu relaţiasimplificată:

22

22aa

sarr

srt

Vp

Vpp

, (5.5)

în care Vr şi Va sunt vitezele medii în secţiunile de refulare şi aspiraţie.Din punct de vedere energetic, pt este puterea transferată de ventilator gazului

vehiculat, raportată la debitul volumic.Puterea utilă Pu a ventilatorului este definită ca puterea netă transferată gazului

vehiculat:

tu pQP . (5.6)

Puterea absorbită P reprezintă puterea preluată de arborele ventilatorului de la motorul deantrenare:

mh PPP , (5.7)în care: Ph este puterea aerodinamică, utilizată de ventilator pentru vehicularea gazului;

Pm - puterea mecanică, utilizată de ventilator pentru antrenarea organelor mobile şipentru învingerea frecărilor din lagăr.Randamentul ventilatorului se defineşte prin raportul:

P

Pu . (5.8)

Coeficienţi funcţionali adimensionali. Reprezintă relaţii între parametrii funcţionalişi cei geometrici, respectiv cinematici. Aplicaţi pentru prima dată în cazul ventilatoarelor,coeficienţii funcţionali adimensionali au început să fie utilizaţi tot mai mult şi în domeniulpompelor. Principalii coeficienţi adimensionali sunt:

- coeficientul de presiune:

2

22u

pi

; (5.9)

- coeficientul de debit:pentru ventilatoare radiale

2224uD

Q

; (5.10)

pentru ventilatoare axiale

222

2 14

uD

Q

, 5.11)

în care2

1

D

D .

- coeficientul vitezei la intrare:

a

t

aa

p

V

2

; (5.12)

- coeficientul vitezei la ieşire:

333

r

t

rr

p

V

2

; (5.13)

- coeficientul de putere:

22

32 42

Du

Pa ; (5.14)

- coeficientul de rapiditate sau funcţia caracteristică:

43

21

5,28

1

tp

Qn , (5.15)

sau

43

21

pentru ventilatoare radiale (5.16)

şi

43

21

221

1

pentru verificare axiale; (5.17)

- turaţia specifică:

np

QKn

t

s 43

21

, (5.18)

unde: K=20.Toate ventilatoarele care au aceeaşi turaţie specifică şi care sunt asemenea geometric,

formează o familie sau o tipo-serie de ventilatoare.

5.3. Construcţia ventilatoarelor

Ventilatoare centrifuge. Ventilatoarele centrifuge acoperă un domeniu larg dedebite şi presiune (Qmax=200…300 m3/oră şi ptmax=1500 daN/m2). Tipurile constructive deventilatoare centrifuge sunt extrem de variate, aplicându-se în numeroase utilizări practice, înspecial acolo unde este necesară o funcţionare silenţioasă.

Organizarea constructivă a ventilatorului centrifug este redată în figura 5.6.Principalele părţi componente sunt:

Rotorul 1. Aceasta constituie sediul transferului de energie. În funcţie de destinaţiaventilatorului rotorul este de tip închis sau deschis. Rotorul închis 1 constă dintr-o coroanăcirculară solidă cu butucul, dintr-un inel şi mai multe palete, plane sau curbate. Rotoruldeschis se caracterizează prin absenţa inelului.

După înclinarea paletelor rotorice, există:- Rotor cu palete înclinate înapoi, 1<900, 2<900, asemănător rotorului de pompă

(figura 5.7, a). Avantajele acestei construcţii constau într-o mai bună conducere agazului, prin evitarea vârtejurilor cauzate de desprinderi. Ca urmare, realizează cele

334

mai bune randamente şi au caracteristici de presiune stabile. Debitul relativ mic lelimitează domeniul de folosire.

- Rotor cu palete radiale, 1=2=900 (figura 5.7, b), care se utilizează pentru presiuniscăzute, în special acolo unde se cere ca ventilatorul să funcţioneze în ambelesensuri (de exemplu la răcirea electromotoarelor).

- Rotor cu palete înclinate, 1<900, 2>900, care asigură presiunile totale maxime,datorită vitezei periferice Vu2>u2, presiuni şi debite mari la gabarite reduse (figura5.7, c).

Fig. 5.6. Construcţia ventilatoarelor centrifuge

Fig. 5.7. Tipuri de rotoare

De obicei construcţiile de acest tip sunt caracterizate prin număr mare de palete, extindereradială mică şi o lăţime relativ mare, rotorul având aspectul unui tambur.

Paletele se fixează de coroană şi inel prin nituire sau sudare. Rotorul ventilatoarelor carelucrează în mediu exploziv se execută din metale neferoase (Cu, Al).

În unele instalaţii de transport pneumatic prin rotor trece un amestec de aer şi material,ceea ce duce la o uzură rapidă a paletelor. Pentru a le prelungi viaţa, rotoarele se realizează înaceste cazuri din oţel dur.

Una din cauzele importante care duc la scăderea randamentului ventilatoarelor centrifugeo constituie modul defectuos de conducere a curentului la intrarea în rotor, favorizând zonelede vârtej (figura 5.8, a). Pentru evitarea acestora, se recomandă prelungirea inelului cu o

335

porţiune de ghidare conică şi alegerea unui profil corespunzător pentru racord de aspiraţie(figura 5.8, b).

Fig. 5.8. Conducerea aerului la intrarea în rotor

La ventilatoarele de puteri mari, pentru ameliorarea condiţiilor de intrare, se utilizeazăpalete rotorice cu profil aerodinamic (figura 5.9, a), asociate uneori cu un dispozitiv deconducere axial, similar aparatului director de la turbine (figura 5.9, b). În cazul debitelorfoarte mari, pentru a evita extinderea radială exagerată, se recomandă folosirea ventilatoarelorcu dublă aspiraţie.

Fig. 5.9. Conducerea aerului la intrarea în rotor, la ventilatoarele de puteri mari

Camera de refulare 2. Ventilatoarele centrifuge, spre deosebire de pompe, folosescnumai camere de refulare de tip spiral. Conturul camerei este definit în cazul general prinecuaţia spiralei logaritmice:

mi eRR , (5.19)

în care: Ri este raza circumferinţei iniţiale (R1R2); m - o constantă;

- unghiul de înfăşurare.Obişnuit, la ventilatoare camera spirală are secţiunea radială dreptunghiulară, cu

lăţimea constantă. În acest caz, secţiunile ei cresc proporţional cu unghiul de înfăşurare,camera putând fi conturată prin spirala lui Arhimede:

RimRR i .

Construcţia geometrică a acestuia este redată în figura 5.10.

336

Camera spirală, cuprinzând şi racordurile de aspiraţie 3 şi refulare 4, formează carcasaventilatorului (figura 5.6). Soluţionarea constructivă a carcasei depinde de materialul utilizat:oţel sau masă plastică. În primul caz se execută din tole de oţel sudate, pereţii laterali fiindrigidizaţi prin nervuri. Secţiunile radiale sunt aproape exclusiv dreptunghiulare.

Fig. 5.10. Construcţia geometricǎ a camerei de refulare

În ultimul timp se apelează tot mai mult la carcase din material plastic. Ele prezintăcaracteristici aerodinamice îmbunătăţite şi sunt mai ieftine. Carcasele din material plastic seexecută în construcţie monobloc sau din două jumătăţi, asamblate apoi prin butonare. Se poateasigura o rezistenţă mărită prin armarea lor cu fibre de sticlă. Secţiunile radiale ale carcasei auformă apropiată de cea semicirculară. Carcasa se montează pe un batiu 5, care susţine lagărele6. Batiul poate fi de tip cheson, din profile laminate sau din ţeavă.

Ventilatoare axiale. Se utilizează pentru vehiculat debitul mare la presiuni mici.Datorită unor avantaje multiple, ca: simplitate constructivă, greutate şi gabarit redus, preţ decost scăzut, ventilatoarele axiale încep să înlocuiască din ce în ce mai mult pe cele centrifuge,în domeniul presiunilor mici şi mijlocii.

Sub aspect constructiv, ventilatoarele axiale sunt caracterizate prin următoarelesubansamble:

Carcasa ventilatorului. Este compusă dintr-un tub cilindric drept sau evazat, prevăzutcu flanşe la capete şi echipat în interior cu un paletaj statoric fix. Lagărele pot fi plasate înexteriorul casetei, antrenarea rotorului făcându-se printr-o transmisie cu curele. Mai frecventînsă electromotorul este dispus în interiorul carcasei cilindrice, montat pe suport special.Cuplarea cu rotorul se face direct (figura 5.11). În cazul când se montează în perete, carcasacapătă o extindere axială mică.

Fig. 5.11. Cuplarea ventilatorului cu maşina de antrenare

337

Statorul. Este format din mai multe palete profilate, prinse cu un capăt de carcasă iarcu celălalt de un butuc cilindric, ce serveşte ca suport pentru lagăre.

Statorul are rolul de a atenua efectul de rotaţie al curentului şi de conducere favorabilăa acestuia. Statorul poate fi plasat înainte, după, sau şi înainte şi după stator. Uneori poate sălipsească.

Rotorul. Este constituit dintr-un butuc şi un ansamblu de palete cu profil aerodinamic(figura 5.12). Spre deosebire de pompele axiale, la ventilatoare lăţimea paletelor scade treptat,de la butuc spre periferie, lbutuc=(1…1,25)lperif.

Fig. 5.12. Ansamblul de palete

Pentru creşterea presiunii se utilizează uneori ventilatoare axiale, ale căror rotoare serotesc în contrasens. Acţiunea ambelor rotoare poate fi făcută de la un singur motor, prinintermediul unei transmisii cu roţi dinţate conice sau, mai frecvent, fiecare rotor prin profilmotor. Principalul avantaj al acestor ventilatoare îl constituie simplificarea constructivă,datorită lipsei statorului.

5.4. Ecuaţia fundamentală a ventilatoarelor

Ecuaţia lui Euler pentru maşinile hidrodinamice este valabilă indiferent de naturafluidelor de lucru. În consecinţă, ecuaţia:

1122

1uut VuVu

gH (5.20)

este valabilă şi pentru ventilatoare. Evident, la pompe 1H reprezintă înălţimea de pompemăsurată în metri coloană de fluid antrenat. La ventilatoare, în locul înălţimii de pompare seintroduce presiunea totală pt=gHt , astfel că ecuaţia fundamentală devine:

1122 uut VuVup . (5.21)

Înălţimea de pompare tH este în funcţie numai de elementele cinetice, pe cândpresiunea creată de ventilator depinde de natura gazului vehiculat. Energia specifică transmisăcurentului din canalele rotorice, pentru anumite valori u1 şi Vu1, depinde de mărimea

338

unghiului 1, adică de direcţia curentului la intrarea în rotor. Pentru intrarea radială Vu1=0,ecuaţia fundamentală devine:

22 ut Vup .Folosind relaţiile din triunghiurile de viteze de la intrare şi ieşire (figura 5.13), se

obţine ecuaţia fundamentală în viteze:

222

22

21

21

22

21

22 WWuuVV

pt . (5.22)

Ecuaţiile (5.20 … 5.22) corespund ventilatoarelor centrifuge în cazul ventilatoareloraxiale, la care u1=u2=u, rezultă:

12 uut VVup ; (5.23)

22

22

21

21

22 WWVV

pt . (5.24)

Fig. 5.13.

5.5. Stabilirea dimensiunilor optime

Creşterea masivă a numărului de ventilatoare şi ridicarea continuă a performanţeloracestora au necesitat stabilirea unor relaţii de legătură între mărimea caracteristică şicoeficienţii fundamentali adimensionali ,,,. În acest scop s-au introdus noi criterii desimilitudine, s-a apelat la cercetări sistematice de laborator, s-au ales date de la construcţiilede ventilatoare care s-au comportat bine în exploatare.

Coeficienţii funcţionali adimensionali exprimă dependenţa dintre parametrii funcţionali(debit, presiune, putere) şi parametrii geometrici şi cinetici (dimensiuni principale, turaţie,viteza lichidului). Valorile coeficienţilor fundamentali depind de tipul ventilatorului şi demărimea lui. Dar tipul ventilatorului este caracterizat prin mărimea . Astfel, domeniulventilatoarelor centrifuge corespunde valorilor =0,1…0,8, iar a ventilatoarelor axiale lui=0,8…6.

339

Trebuie însă subliniat că funcţia caracterizează forma geometrică a tipului deventilator, fără să dea o imagine exactă a acestuia. În plus, expresia ei este afectată de naturafluidului vehiculat şi de randamentul ventilatorului.

Pentru a cunoaşte evoluţia constructivă a diferitelor tipuri de ventilatoare caracterizatede mărimile pt, Q şi n, s-au stabilit relaţii fundamentale între mărimea şi coeficienţiioptimi de presiune , debit , coeficientul de viteză şi randament , respectiv între şidimensiunile principale optime în figura 5.14 sunt prezentate, sub formă grafică, relaţii detipul celor de mai sus, pentru ventilatoare centrifuge normale.

Fig. 5.14.

340

Au fost redate schemele şi formulele de rotoare care rezultă în funcţia de ,reprezentată pentru D2=1. Graficul permite determinarea directă a dimensiunilor principaleoptime ale ventilatoarelor, atunci când se cunosc: debitul Q, presiunea pt şi turaţia n.

5.6. Curbe caracteristice

Pentru a studia comportarea ventilatoarelor în exploatare este necesar să se cunoascădependenţa dintre parametrii fundamentali: debit, presiune, putere şi turaţie. Aceastădependenţă se exprimă grafic prin curbe caracteristice obţinute în urma încercărilor delaborator sau industriale, în standuri special amenajate.

Caracteristicile simple definesc dependenţele pt=f(Q), Pa=f(Q) şi =f(Q), pentru oturaţie şi temperatură constantă. Curbele de variaţie a presiunii totale şi a puterii absolute îşischimbă alura în funcţie de tipul rotorului (figura 5.15, a şi b).

Fig. 5.15.Foarte utilă este reprezentarea curbelor caracteristice în funcţie de coeficienţii

funcţionali adimensionali (figura 16), întrucât dă informaţii asupra tuturor ventilatoarelor deacelaşi tip. Caracteristicile adimensionale sunt preferate, întrucât nu depind de turaţie, dedimensiunile geometrice ale ventilatorului şi nici de natura fluidului transportat. Ele permit ogeneralizare a problemelor legate de construcţia ventilatoarelor, în sensul că atunci cândexistă mai multe curbe de forma =f() se pot stabili dependenţele =f() şi =f(), caredetermină evoluţia optimă a acestor coeficienţi, inclusiv a dimensiunilor principale.

Fig. 5.16.

341

În fine, cea mai completă imagine asupra întregului domeniu de lucru aleventilatoarelor o dă caracteristica universală, obţinută fie la diferite valori ale turaţiei (figura5.17, a), fie prin modificarea unghiului paletelor rotorice (figura 5.17, b).

Fig. 5.17.

5.7. Diferite cazuri de funcţionare ale ventilatorului

Un ventilator poate funcţiona atât ca exhaustor cât şi ca agresat refulant (suflant).Rezistenţele aerodinamice pe care trebuie să le învingă curentul vehiculat pot fi plasateînainte, în urma sau şi înainte şi în urma ventilatorului. În unele situaţii, rezistenţele sunt atâtde mici, în cât pot fi neglijate.

Pentru toate aceste cazuri, problema care ridică cele mai multe dificultăţi în practicăeste aceea a determinării presiunii totale create de ventilator.

Ventilatorul cu rezistenţe neglijabile. Este cazul ventilatorului axial montat înperete sau acoperiş (figura 5.18, a), având rolul de a aspira aer dintr-o încăpere şi a-l refula înexterior, la aceeaşi presiune. Energia agregatului serveşte doar la accelerarea aerului de laviteza iniţială 0 la viteza V. Presiunea totală realizată de ventilator are expresia generală:

dasadrsrtatrt ppppppp , (5.25)

în care: saatsa ppp este depresia statică la aspiraţie;

atsrsr ppp - suprapresiunea statică la refulare.Admiţând că atsrsa ppp şi 0av , se obţine:

2

2r

drt

Vpp , (5.26)

adică energia preluată de ventilator de la motorul de antrenare serveşte numai pentru a pune înmişcare curentul de aer.

Ventilator cu rezistenţă la refulare. Ventilatorul aspiră aer la presiuneaatmosferică (figura 5.18, b) şi îl refulează într-o conductă, cu diametru constant, la presiuneaabsolută ps2. Întrucât psa = pat şi a=0, se poate scrie:

drsrtatrt ppppp . (5.27)Prin urmare, în acest caz, presiunea totală produsă de ventilator este egală cu suma

presiunii statice şi a presiunii dinamice din secţiunea de ieşire a ventilatorului.

342

Fig. 5.18.

Ventilator cu rezistenţă la aspiraţie. Ventilatorul aspiră aer printr-o conductăamonte (figura 5.18, c) şi-l refulează în atmosferă psr=0. Pentru ca aerul să treacă princonductă este necesar ca ventilatorul să producă în amonte o depresie. Rezultă aşadar:

dasadrtatrt pppppp . (5.28)Utilizarea acestei variante de instalare nu este raţională, deoarece presiunea dinamică

de la ieşire pdr se pierde în întregime. Ventilator cu rezistenţe la aspiraţie şi refulare. Acesta reprezintă o combinaţie a

variantelor anterioare (figura 18, d). Presiunea reală produsă în acest caz se determină casuma presiunii totale din partea aval cu depresiunea totală din partea amonte a ventilatorului,adică:

dasadrsrtatrt ppppppp . (5.29)Presiunile totale se exprimă în N/m2 sau în mm CA. Cunoscându-se valorile debitelor în m3/sasociate fiecărei presiuni, rezultă puterile utile, în kW:

1000t

u

pQP

(5.30)

dacă pt este luat în N/m2, sau

102t

u

pQP

, (5.31)

pentru pt luat în mm CA (1 mm CA este echivalent cu o presiune de 1 N/m2).Alte probleme de exploatare, ca: reglarea ventilatoarelor, funcţionarea lor în seria şi

paralel, determinarea zonei nestabile de funcţionare etc., se rezolvă întocmai ca în cazulpompelor.

343

5.8. Zgomotul produs de ventilatoare

Lipsa de zgomot este o condiţie de bază pentru cele mai multe instalaţii de ventilaţie.În acest sens există azi pe plan mondial o preocupare sporită pentru realizarea unorventilatoare silenţioase. Zgomotul devine tot mai mult un criteriu de competitivitate şi ca ataretrebuie să fie inclus în caracteristicile ventilatoarelor.

Originea zgomotului generat de ventilatoare poate fi de natură aerodinamică,provocată de curenţii de aer, sau de natură mecanică (rotor neechilibrat, lagăre uzate etc.). decele mai multe ori vibraţiile mecanice se suprapun peste fenomenele acustice aerodinamice.Zgomotul aerodinamic depinde în primul rând de tipul ventilatorului. Între un ventilatorcentrifug şi unul axial, construite pentru aceleaşi debite şi presiuni, ventilatorul centrifug estetotdeauna mai silenţios. În al doilea rând, nivel de zgomot este funcţie de turaţie de lucru,variind aproximativ cu puterea a cincia a vitezei periferice. În al treilea rând, zgomotuldepinde de soluţia constructivă adoptată pentru rotor şi carcasă. Pentru atenuarea zgomotuluiaerodinamic se recomandă ca rotorul să fie echipat cu palete profilate, care asigură o circulaţiea aerului fără turbionare. Racordarea dintre rotor şi zona de aspiraţie să fie continuă, iarinterstiţiul minim. Atenţia maximă trebuie acordată carcasei şi în special limbii acesteia, caretrebuie rotită. Pentru reducerea vibraţiilor, carcasa trebuie rigidizată prin nervuri şi izolate dealte surse de vibraţii prin aşezarea ei pe un postament elastic (pe arcuri, cauciuc, lemn moaleetc.).

Criteriul curent folosit pentru aprecierea zgomotului produs de ventilatoare estenivelul de intensitate acustică în decibeli (dB) definit prin relaţia logaritmică:

0

lg10I

IL , (5.32)

unde: I este intensitatea acustică; I0=10-12 W/m2 – intensitatea corespunzătoare pragului minim al audibilităţii.Nivelul de intensitate sonoră se măsoară cu aparate speciale, numite fonometre.Rezultatele măsurătorilor sunt concretizate prin curbe caracteristice de egală

intensitate acustică (figura 19).

Fig. 5.19.

344

Ventilatoarele se consideră silenţioase dacă nivelul de intensitate sonoră pe care îlproduc la distanţa de 1,5 m este sub 60 dB, pentru banda de frecvenţă cuprinsă între 20 şi8000 Hz.

5.9. Instalaţii de ventilare

Instalaţiile de ventilare au drept scop îmbunătăţirea condiţiilor de viaţă şi de muncă aleoamenilor, asigurând puritatea aerului.

În diferitele construcţii industriale, agricole, culturale, sociale etc., proceseletehnologice şi activităţile curente sunt însoţite de degajări de căldură, de vapori de apă, degaze, de praf. Aceste degajări provoacă schimbări în compoziţia şi starea aerului, careinfluenţează negativ capacitatea de muncă şi sănătatea oamenilor. Atmosfera poluată dinhalele industriale dăunează, de asemenea, procesul tehnologic, aparaturii şi utilajului, inclusivconstrucţiilor. S-a constatat, spre exemplu, că praful din aer contribuie substanţial la uzuramaşinilor-unelte.

Cerinţele igienice faţă de aerul din încăperi se reduc, în general, la satisfacerea unorcondiţii de temperatură, umiditate şi impurităţi (praf, fum, gaze, abur etc.). Microclimatulinterior ce urmează a fi realizat este dependent de destinaţia încăperii. Astfel, în încăperilepublice şi de locuit au prioritate condiţiile stricte de confort, pe când în spaţiile industrialeprimează condiţiile cerute de procesul de producţie. De cele mai multe ori însă, condiţiileclimatice tehnologice sunt în limite suficient de largi pentru a satisface şi condiţiile de conforttermic ale muncitorilor.

Se recomandă ca temperatura aerului din încăperi să fie între 20 şi 220C, umiditatearelativă între 45 şi 55% şi viteza de circulaţie a aerului între 0,2 şi 0,4 m/s. În legătură cuimpurităţile din aer, normele sanitare impun ca procentul lor să nu depăşească concentraţiilelimite admisibile (concentraţii care nu provoacă fenomene maladive).

5.9.1. Sisteme de ventilare

Pentru ventilarea diferitelor încăperi se utilizează fie o ventilare naturală, fie oventilare mecanică.

Ventilarea naturală sau aerajul natural. Permite realizarea schimbului de aer şireglarea lui în funcţie de condiţiile exterioare şi interioare. Este, evident, cel mai vechi sistemde ventilare. Ventilarea naturală nefiind recomandată pentru încăperile de lucru modern, nuva fi tratată în cele ce urmează.

Ventilarea mecanică sau forţată. Realizează mişcarea aerului prin aspiraţie saurefulare cu ajutorul ventilatoarelor, ceea ce îi asigură independenţă faţă de condiţiileexterioare (vânt, ploaie, iarnă, vară). În perioada rece a anului aerul proaspăt trebuie încălzit,ridicând mult cheltuielile de exploatare ale instalaţiilor de ventilare. Pentru a realiza oeconomie de căldură se lucrează cu un amestec de aer proaspăt şi vechi (existent în încăpere).Sistemul folosit în astfel de cazuri poartă numele de ventilare cu vehicularea parţială aaerului.

Ventilarea mecanică foloseşte doua metode de lucru: sistemul prin absorbţie şisistemul prin introducere de aer. Ambele sisteme pot fi locale şi generale.

5.9.2. Ventilarea industrială

În majoritatea ţărilor cu industrie avansată, se manifestă o tendinţă crescândă de aasigura condiţii corespunzătoare fiecărui loc de muncă. Realizările obţinute în domeniulventilării în ultimii ani sunt tot atât de variate şi numeroase ca şi cele înregistrate în procesele

345

tehnologice. Ele se datoresc, pe de o parte, noilor condiţii cu privire la controlul mediuluiindustrial, iar pe de altă parte progreselor făcute de hidraulică şi aerodinamică, în teoriajeturilor.

Ventilarea industrială prin absorbţie. Aceasta cuprinde următoarele sisteme:Absorbţiile locale, care permit îndepărtarea impurităţilor într-o stare concentrată,

folosind un volum minim de aer. Este cea mai eficace metodă de ventilare pentru staţiiindustriale, întrucât îndepărtează impurităţile chiar din locurile în care se produc. Se executăsub forma unor nişe sau cutii închise, prevăzute cu ferestre de acces (figura 5.20, a). Astfel,sursa de viciere se află într-un spaţiu izolat de restul încăperii. Impurităţile degajate suntevacuate în exterior cu ajutorul aerului pătruns prin ferestrele cutiei.

Fig. 5.20.Dacă din considerente tehnologice sursa de impurităţi nu poate fi închisă în cutie,

atunci se apelează la hote de absorbţie, amplasate deasupra sursei (figura 5.20, b). Înălţimeade instalare este de 1,85…2 m de la pardoseală. Pentru protecţie împotriva curentului de aerdin încăpere, se recomandă ca hotele să fie înzestrate cu şorţuri. Influenţa mare asupradistribuţiei vitezelor de absorbţie o exercită unghiul de deschidere al hotei. Pentru ca viteza sărămână practic constantă în secţiunea de recepţionare a hotei, trebuie ca 060 . Hotele suntfolosite la cuptoarele de forjă, la diferite băi industriale, bucătării etc.

La degajarea substanţelor nocive din băile industriale (de decapare, galvanizare,electroliză etc.), sunt frecvent utilizate absorbţiile laterale, executate sub forma unor fante

346

plasate pe o parte sau pe ambele părţi ale băii (figura 5.20, c). Lăţimea fantei se ia între 25 şi50 mm.

Cu un consum mai mic de aer funcţionează sistemul combinat, cu absorbţie pe o laturăşi refulare pe cealaltă. Printr-o deschidere mică, situată pe partea îngustă a băii, se trimite unjet de aer, iar pe partea opusă, printr-o deschidere mai largă, se face absorbţia (figura 5.20, d).

Absorbţia generală sau integrală se utilizează în cazurile când sursa de impurificaresunt răspândite pe întregul spaţiu al încăperii respective sau când nu este raţională folosireaabsorbţiilor locale. Ventilarea generală are ca scop crearea unor condiţii identice de lucru înîntreaga încăpere, dar în special la nivelul zonei de lucru (1,5 … 2 m de la pardoseală).Absorbţia generală se dispune la înălţimea la care gradul de concentrare al impurităţilor estemaxim. De obicei se aplică la nivelul superior al încăperilor, întrucât impurităţile suntantrenate acolo de aerul mai cald. Instalaţia de absorbţie generală cuprinde următoareleelemente: priza sau gura de absorbţie 1, conductele de transport 2, ventilatorul 3, deflectorul 4şi în unele cazuri, când aerul evacuat conţine o mare cantitate de praf sau gaze otrăvitoare,instalaţia de curăţire 5 (figura 5.21).

Fig. 5.21. Ventilarea prin introducerea de aer proaspăt. Poate fi constituită, de asemenea,

dint-un sistem local sau general de aerare. Sistemul local de ventilare se realizează suburmătoarele forme:

Duşurile de aer (figura 5. 22, a), care constau din jeturi de aer îndreptate asupraoamenilor. Ele se folosesc în atelierele calde (cuptoare, forjă, tratamente termice etc.), acolounde muncitorii lucrează timp mai îndelungat. Lăţimea jetului la locul de muncă trebuie să fiede (1 … 1,2) m, iar viteza cuprinsă între 2 şi 5 m/s, în funcţie de intensitatea radiaţiei termice.

Perdelele de aer se amenajează lângă uşile exterioare ale atelierelor, având scopul de aîmpiedica pătrunderea aerului rece în timpul friguros. Perdelele de aer constau din conductecu deschidere îngustă, plasată în partea de jos sau pe părţile laterale ale uşilor (figura 5.22, b),prin care se trimit jeturi plane pe toată lăţimea porţii. În funcţie de unghiului jetului şi deviteza aerului din jet, se poate împiedica complet pătrunderea maselor de aer rece în interiorulsau se permite accesul unei cantităţi determinate. Aerul care pătrunde în interior trebuie dirijatspre zona superioară a încăperii, astfel ca prin amestecul cu aerul cald din interior să ajungă înzonele de lucru suficient de încălzit.

347

Fig. 5.22.Ventilarea generală prin introducerea de aer proaspăt este similară, ca mod de

realizare, cu instalaţia de ventilare prin absorbţie (figura 5.23).

Fig. 5.23.Instalaţiile de introducere a aerului proaspăt constau, în general, dintr-o priză de aer

exterior 1, o cameră 2 de pregătire a aerului, un ventilator 3 şi o reţea de conducte 4, pentrudirijarea aerului spre gurile de refulare 5.

Priza de aer proaspăt trebuie să fie instalată în locuri curate şi bine aerisite, să fieprotejată împotriva pătrunderii precipitaţiilor atmosferice. Camera de pregătire a aeruluicuprinde instalaţii pentru curăţirea de praf, încălzire sau răcire, umidificare sau uscare.Încălzirea aerului în perioada rece a anului se realizează prin baterii de încălzire. Răcireaaerului în timpul verii se obţine cu ajutorul apei pulverizate; aerul trecând în această zonă de

348

picături foarte mici se răceşte şi se umezeşte. Asemenea camere de pregătire, dotate cuaparatură automată de reglare, se numeşte camera de condiţionare a aerului. Odată cucreşterea condiţiilor de confort camerele de condiţionare au devenit tot mai complexe,înglobând, pe lângă elementele amintite mai sus, registre de pulverizare a apei, separatoare depicături, pompă, filtre de praf, filtre de apă etc.

Dintre metodele moderne de ventilare a încăperilor industriale s-a impus în ultimultimp folosirea jeturilor concentrate de aer. În principiu, această metodă constă în introducereaaerului proaspăt cu ajutorul unor jeturi situate în partea superioară a încăperii. Jeturile potavea axele paralele (figura 5.24, a şi b) sau în evantai (figura 5.24, c şi d).

Fig. 5.24.Mişcarea aerului în zona de lucru este realizată de către jetul de aer reflectat de

peretele opus gurii de insuflare (figura 5.25).

Fig. 5.25.

Evacuarea aerului viciat se face prin orificii situate mai jos de gurile de refulare şi esteasigurată de creşterea volumului de aer pus în mişcare de jet, pe măsura depăşirii de gura deinsuflare. Prin această metodă se realizează o temperatură şi o umiditate uniformă a aerului înîntreaga încăpere, în cadrul unor investiţii şi cheltuieli de exploatare reduse.