産業用ファンは、次の 2 つの基本的なカテゴリに分類されます。 遠心ファン そして軸流ファン。どちらも空気を動かします。類似点はそこにあります。これらは異なる空気力学的原理に基づいて動作し、異なる圧力と流量特性を生成し、異なるガス条件を処理し、まったく異なる種類の用途に適合します。産業用換気、集塵、またはプロセス排気の用途に間違ったファン タイプを指定すると、ファンがダクトに必要なシステム抵抗を実現できなかったり、最適な動作範囲をはるかに超えて大型でエネルギー効率の悪いユニットが動作したりすることになります。
換気システム、集塵機、工業炉、ボイラー、またはプロセス排気用途に産業用ファンを選択するエンジニア、工場管理者、調達チームにとって、遠心ファンと軸流ファンの機能の違いを理解し、どのタイプが適切かを決定する基準を知ることは、機器を指定する前に不可欠な基礎となります。このガイドでは、両方のファンのタイプを明確に説明し、各アプリケーションに適切なファンを適合させるための決定フレームワークを提供します。
遠心ファンはどのように動作するのですか?
遠心ファンは、回転する羽根車の中心（目）にある吸入口から空気を吸い込みます。インペラは遠心力によって空気を外側に加速させます。これは、糸車から水を外側に飛ばすのと同じ原理です。空気は半径方向 (シャフト軸に垂直) に高速でインペラから出て、周囲のスクロール型のケーシング (ボリュート) によって収集され、通常はファンの吸気口に対して 90° の方向を向いている排気口から排出されます。速度から圧力への変換は、インペラの通路内と拡張する渦巻きケーシングの両方で発生します。
このメカニズムの重要な結果は、遠心ファンが圧力を発生させる機械であるということです。エアフロー出力を維持しながら、かなりの静圧、つまり流れに対する抵抗を高めることができます。これにより、長いダクト経路、フィルターや熱交換器、ダンパー抵抗に対抗する空気、および流量が大幅に制限されているシステムを通過する空気を効果的に移動させることができます。遠心ファンは、ガス組成の変化に応じてファンの性能が急激に低下することなく、汚染された気流に対応できる設計になっているため、ほこり、湿気、またはガス混合物を含む空気の処理にも適しています。
軸流ファンはどのように動作するのですか?
軸流ファンは、プロペラや航空機エンジンのファンと同様に、ファン シャフトの軸に沿って、シャフトが向いているのと同じ方向に空気を動かします。空気はシャフトと平行にファンに入り、回転する羽根車ブレードを通過し、空気にエネルギーを与えて圧力上昇を生じ、同様にシャフトと平行に出ます。インペラはブレード先端の周りにぴったりとフィットする円筒形のケーシングに取り付けられており、有効な空気の流れに寄与することなくブレード端の周りで再循環する空気を最小限に抑えます。
軸流ファンは、大流量、低圧から中圧の機械です。その設計は、システム内の比較的低い抵抗で大量の空気を移動させるために最適化されています。つまり、直通ダクト、オープンエリアの換気、熱交換器の冷却、ダクト システムが短く障害物がない用途などです。システム抵抗が低い場合、軸流ファンは、同じ用途のサイズの遠心ファンよりも低い消費電力でこの大容量の空気流を実現します。ただし、ダクトが長くなり、曲がりが多くなり、フィルタやプロセス機器が増えるなど、システム抵抗が増加すると、軸流ファンの性能は遠心ファンの性能よりも大幅に低下します。
並べて比較: 遠心ファンと軸流ファン
| プロパティ | 遠心ファン | 軸流ファン |
|---|---|---|
| 空気の流れ方向 | ラジアル — 軸方向に入り、入口に対して 90° で出る | アキシャル — シャフトに平行に出入りします |
| 静圧能力 | 高 - システム抵抗に対してかなりの圧力が発生する可能性があります | 低から中 - システム抵抗が増加するとパフォーマンスが急激に低下します |
| 低抵抗時の体積流量 | 優れていますが、抵抗を最小限に抑えたシステムには最適化されていません | 優れた — 低抵抗で所定の出力に対して最大の流量を実現 |
| 高いシステム抵抗での効率 | 高 — 幅広い抵抗範囲にわたって効率を維持 | 悪い — システム抵抗が設計点を超えて増加すると、効率が急速に低下します |
| 汚染された空気（粉塵、湿気）の取り扱い | 非常に適しています - ブレードとケーシングの設計は、ほこりを多く含んだ湿った空気に対応します。特殊な集塵モデルも利用可能 | 限定的 — ブレードの汚れや粉塵の蓄積によるアンバランスは、汚染された気流における重大なメンテナンス上の問題です |
| 騒音レベル | 同等のデューティでは通常より低い | 高い - ブレード通過周波数の騒音は軸流ファンの動作の特徴です |
| 同等のデューティに対する物理的サイズ | より大きく、より重い | 同等の体積流量でよりコンパクト |
| 設置方向 | 90°の入口と出口 - 方向変更に対応するためにダクトの配線が必要 | ストレートスルー — 方向を変えることなくダクト経路に直接取り付けます |
| 代表的な用途 | 集塵システム、工業炉換気、ボイラー強制通風/誘引通風、ダクト抵抗が大きいプロセス排気、空気輸送、ヒューム抽出 | 一般的な建物の換気、冷却塔のファン、熱交換器の冷却、鉱山の換気 (主見出し)、トンネルの換気、短い直線ダクトの配管 |
遠心ファンを選択するのはどのような場合ですか?
次の条件が 1 つ以上当てはまる場合、遠心ファンが適切な選択となります。
このシステムには大きなダクト抵抗があります。 長いダクト、複数の屈曲部、ダンパー、フィルター、熱交換器、または気流内のプロセス機器を備えた換気または排気システムでは、ファンが必要な気流を供給しながら抵抗 (パスカルまたは mm H₂O 単位の静圧として測定) が発生します。この抵抗を克服する必要があります。遠心ファンは、この圧力を発生させるように設計されています。必要な空気流量におけるシステム抵抗が約 300 ～ 500 Pa を超える場合、ほとんどの場合、遠心ファンが必要になります。同じ負荷の軸流ファンは、その性能曲線を十分に超えて動作することになります。
空気には塵、粒子、または湿気が含まれています。 集塵システムでは、特に完全な塵制御システムの一部としてバグフィルター集塵機と併用した場合、ファンはコレクターの後に残留微粒子を含む空気や、プロセス操作からの潜在的に高湿な排気を処理します。粉塵が多い用途向けに設計された遠心ファン (C6-48 および C4-73 シリーズなど) は、粉塵の蓄積を防ぐインペラとケーシングの形状を備え、必要に応じて耐摩耗性素材で作られており、長期間の使用中に微粒子の接触が発生した場合でもバランスのとれた動作を維持します。粉塵を多く含む気流の中で軸流ファンを使用すると、ブレードの急速な汚れ、進行性の不均衡、振動、ベアリングの故障が発生します。
アプリケーションはボイラーの強制通風または誘起通風システムです。 産業用ボイラーの換気 - 強制通風 (燃焼用空気をバーナーに吹き込む) と誘起通風 (燃焼生成物を火室から煙道を通して引き込む) の両方が、ボイラーの内部構造、ダクト、煙道からの大きなシステム抵抗に対して動作します。専用ボイラーファンシリーズ (強制通風用は G4-73、誘引通風用は Y4-73/Y5-47/Y5-48) は、誘引通風経路内のガス温度の上昇などのボイラーシステム特性に合わせた遠心設計です。
騒音制御は最優先事項です。 占有エリア近くの設備（プラントの制御室、産業施設に隣接する管理棟、騒音基準のある食品加工工場）では、軸流ファンの動作に特徴的なブレード通過周波数の騒音が遠心設計にないため、同等の負荷で動作する遠心ファンは、同等の容量の軸流ファンよりも低い騒音レベルを生成します。
軸流ファンを選択する必要があるのはどのような場合ですか?
軸流ファンは、次の場合に適切な選択です。
システム抵抗が低く、風量を優先しています。 一般的な建物の換気、トンネルの換気、開いたヘッダーに沿った鉱山の換気、および冷却塔のファンの用途はすべて、最小限の抵抗で大量の清浄な空気を移動させる必要があります。軸流ファンはこれらの用途に優れています。システム抵抗が低い場合、軸流ファンは消費電力あたりの体積流量が遠心ファンよりも高く、大量の低抵抗業務にはエネルギー効率の高い選択肢となります。
ストレートスルーの取り付けが必要です。 軸流ファンは、吸気口と排気口が同じ軸に沿ったダクト経路に直接取り付けられ、ダクトはファンをまっすぐに通過します。これにより、ダクトのレイアウトが簡素化され、遠心ファンの設置に必要な 90° の方向変更が回避されます。遠心ファンのスクロールや排出ダクトの配線用のスペースが利用できない改造用途では、システム抵抗が軸流ファンの能力範囲内であれば、既存のダクト経路内に収まる軸流ファンが実用的なソリューションになります。
大流量を備えたコンパクトな設置が必要です。 軸流ファンのストレートスルー設計と、所定の体積流量容量に対して比較的コンパクトな断面により、床面積やヘッドルームが制限されている場所に適しています。たとえば、T35 シリーズ軸流ファンは、特にコンパクトな設置面積で大流量を実現するために、最適化された翼型インペラと円筒形ハブ構造を使用して設計されています。
遠心ファンシリーズについて: どのタイプがどの用途に適しているか?
遠心ファンは単一の製品ではありません。さまざまなシリーズがさまざまな用途に合わせて設計されており、アプリケーションに適したシリーズを選択することは、軸流ファンよりもファンのタイプを選択するのと同じくらい重要です。用途別の遠心ファンの主なカテゴリは次のとおりです。
汎用換気遠心ファン（4-72、T4-72、4-79、9-19、9-26シリーズ）： 建物の換気、産業プロセスへの給気、および空気が比較的きれいでシステム抵抗が中程度の一般的な産業換気業務用に設計されています。これらは、最も幅広い換気用途で使用される標準的な工業用ファンであり、幅広いサイズと圧力定格が用意されています。
除塵遠心ファン（C6-48、C4-73シリーズ）： 粉塵、木くず、削りくず、および粉砕、木工、空気圧搬送システム、および集塵などの粉塵、木くず、削りくずを含む空気用途向けに特別に設計されており、集塵機から出た空気にはまだ残留微粒子が含まれています。これらのシリーズのインペラの形状と材料の選択は、汚染された気流サービス向けに最適化されています。
ボイラー誘起通風ファンおよび強制通風ファン (G4-73、Y4-73、Y5-47、Y5-48、GG2-10、GY2-10 シリーズ): 発電所および産業用ボイラーシステムの特定の圧力、温度、ガス組成要件に合わせて設計されています。排ガス側の誘導送風機は高温の燃焼生成物を処理するため、ガス温度の上昇に適した材料と軸受の配置が必要です。
よくある質問
スペースを節約するために遠心ファンを軸流ファンに置き換えることはできますか?
必要な空気流におけるシステム抵抗が軸流ファンの圧力能力の範囲内である場合のみ、標準的な産業用軸流ファンでは通常 300 Pa 未満です。システム抵抗がこれより高い場合、軸流ファンは、モーター出力に関係なく、必要な流量で空気をシステムに押し出すのに必要な圧力を発生できません。ファンのタイプを置き換える前に、システム抵抗を計算し (または圧力計を使用して既存の設備で測定し)、必要な動作点における交換用ファンの圧力-流量曲線と比較します。動作点が軸流ファンの曲線内にある場合、代替は技術的に可能です。屋外に落下する場合は遠心ファンが必要です。
遠心ファンのサージが発生する原因とそれを防ぐにはどうすればよいですか?
遠心ファンのサージは、システムの動作点が圧力流量曲線上でファンのピーク圧力点の左側に移動したときに発生します。つまり、流量がわずかに減少すると大きな圧力降下が発生し、脈動状の不安定な流量が発生する不安定領域に入ります。サージは通常、部分的に閉じられた吸気口または排気口のダンパーがファンの安定動作範囲未満で気流を絞るか、元の仕様よりもはるかに高い抵抗で設計されたシステムによって発生します。防止: システム ダンパーにより、予想されるすべての動作条件下でファンがピーク圧力点の右側で動作できるようにし、非常に低い流量での長時間の動作を避けてください。
ファンブレードの設計は遠心ファンの性能にどのような影響を与えますか?
遠心ファンインペラは 3 つのブレード方向で利用でき、それぞれ異なる性能特性を生み出します。前方に湾曲したブレードは、低圧力で高流量を生成し、設計流量点でピーク出力に達します。ブレードはコンパクトですが、高流量での過負荷を避けるために慎重なモーターのサイジングが必要です。後方に湾曲した (後方に傾斜した) ブレードは最も空力効率が高く、設計点でのピーク効率と過負荷のない出力特性を備えています。流量が設計値を超えて増加しても、消費電力が不安定に上昇することはありません。ラジアル (ストレート) ブレードは最もシンプルで堅牢で、ピークの空力効率よりもブレードの汚れ耐性と掃除のしやすさが重要な、粉塵が多く腐食性の作業に使用されます。
中興環境保護機械の産業用遠心ファンおよび軸流ファン
中興環境保護機械有限公司 は、江蘇省满陽市の天目湖工業団地に位置し、産業換気、集塵、ボイラー、プロセス排気用途向けに、4-72、4-79、9-19、9-26、C6-48、C4-73、G4-73、Y4-73、Y5-47、Y5-48 シリーズの遠心ファンと、T35 軸流ファン シリーズを製造しています。すべての製品は ISO9001:2015 品質管理認証および欧州 CE 製品認証を取得しています。ファンは個別に使用することも、バグフィルター集塵機、ファン、スクリューコンベアを組み合わせた統合集塵システムの一部として使用することもできます。
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