APPARATER FÖR TRANSPORT INOM INDUSTRIN – FLÄKTAR

Seminariearbete i Apparatteknik II, 2012

Staffan Granqvist 34952, Mathias Pirttikangas 35200

Innehållsförteckning:

1. Beskriving och funktion

1.1 – Funktion

1.2 – Funktionsprincip

1.3 – Historia

2. Typer

2.1 – Axialfläktar

2.2 – Radialfläktar

3. Användningsområden

3.1 – Industriella användningsområden

3.2.1 – Beskrivning av användningsområden

3.2.2 – Exempel på industriella fläktar

4. Standarder

5. Referenser

1. Beskrivning och funktion

1.1 Funktion (energyefficensyasia.org, AMCA.org)

”Ett luftsystem är en samling av kanaler, filter, luftkonditionering enheter, spjäll, lameller,

fläktar, etc., av vilka huvudsyftet är att förflytta luft från en plats till en annan på ett

kontrollerat sätt.” *AMCA Publication 200-95 Air Systems.

En fläkt är alltså en apparat konstruerad för att skapa en ström i gasformiga medium inom

ett system. För att producera detta flöde måste fläkten övervinna systemets resistans, vilken

skapas av alla komponenter inom systemet. Med andra ord ska fläkten skapa en tryckökning

som motsvarar summan av tryckfallen i sagda komponenter.

Den mest utbredda användningen av fläktar är i ventilationsystem för att skapa ett utbyte av

luft. Inom industrin används fläktar i huvudsak för ventilation och i processer som behöver

ett flöde. Exempel på användningsområden av fläktar är förbränningsprocesser, där rökgaser

behöver avlägsnas, eller syre tillföras till processen.

1.2 Funktionsprincip (eere.gov – fan sourcebook, energihandbok.se)

Det finns två olika typer av fläktar som i huvudsak används inom industrin. Axiella fläktar och

radiella fläktar. Gemensamt för dessa är att de använder rotationsenergi för att skapa

tryckförändringar, och på så sätt få gasen att röra på sig.

Axiella fläktar består av flera vinklade blad, vilka roterar runt en axel och på så sätt skapar en

ström. Funktionsprincipen är inte mycket olik den av ett flygplans propeller, det vill säga att

den skapar en tryckskillnad men hjälp av den aerodynamiska lyftkraft som den roterande

propellern skapar.

Radiella fläktar, även kallade centrifugalfläktar består av en impeller, vilken roterar inuti en

snäckformad kapsel. Luft- eller gasströmmen kommer axiellt in i kapseln, där den accelereras

av den roterande impellern, och slungas ut radiellt med hjälp av centrifugalkraften. Inlopps-

och utloppsöppningarna är placerade i rät vinkel mot varandra för att uppnå bästa effekt.

(energystar.gov)

1.3 Historia (fanmakers.com)

De första tecknen på användning av fläktar är från Mesopotamien redan på 2000 f.Kr och lite

senare i Egypten. Den första mekaniska fläkten var uppfunnen i Kina 400 f.Kr var man

använde en dubbelriktad kolv vid tillverkning av järn.

På 1500-talet började folk visa intresse för luftventilering. Leonardo da Vinci var den första

som hade använde fläktar in hans design. Tanken på att använda fläktar blev aktuellt då

människor började med gruvindustrin på grund av att gruvorna hade dålig ventilation.

Georgious Agricola publicerade år 1556 ett verket `RE DE METALLICA´ som behandlade

försök av att ventilera gruvor, men allmän okunskap om luftflöde var orsaken till att hans

teorier inte användes på cirka 200 år.

På 1600-talet experimenterade Galileo, Torricelli, Pascal, Boyle och Newton med lufttryck

och temperatur. Detta led till uppfinnandet av luftpumpen. I början på 1900-talet blev

fläktar populära delvis på grund av kylskåpen var man använde fläktar till att kyla skåpet.

2. Typer

2.1 Axialfläktar (Energihandbok.se)

Axialfläktar, även kallad propellerfläktar används oftast i maskiner och system som kräver

kylning t.ex. ventilationssystem som har ett begränsat utrymme.

Dessa fläktar får sitt namn av att luften eller gasen flöder lineärt genom fläktens axel. De

vinklade bladen tvingar luften parallellt genom fläktens drivaxel som driver propellen.

Denna typ av fläktar har sitt ett brett användningsområde inom mekaniska och elektriska

apparater. Storleken varierar från små fläktar för elektronik till stora vindtunnelfläktar.

Axialfläkten har en mindre effekt än radialfläkten, men tillämpar sig bra för att transportera

stora gasvolymer mot låg resistens. Axialfläktens nackdelar är det att den har ett begränsat

tryckområde (0,01 – 0,3 kPa) om man vill undvika höga ljudnivåer. Om man vill höja

tryckområde så kan man konstruera en fläkt med två roterande skovelkransar.

Axialfläkten kan regleras med skovelvinkelreglering, spjällreglering och varvtalsreglering.

Genom att vrida på skovlarna kan man reglera flödets verkningsgrad, men denna typ av

installation är dyr och används därför vid stora flöden (ca 10 -15 m/s).

http://www.bobstevenson.co.uk/axial_fans.htm

2.2 Radialfläktar (Energihandbok.se)

Radialfläktar, även kallade centrifugalfläktar. Den här typen av fläkt producerar ett större

tryck- och hastighetsökning än axialfläkten. Som namnet berättar utnyttjar denna typ av

fläkt centrifugalkraften för att åstadkomma en tryck- och hastighetsökning. Fläkten har ett

roterande hjul som är i en snäckformad kapsel. I radialfläkten är inlopps- och

utloppsöppningen placerade 90 vinkel mot varandra. Gasen strömmas in i mitten och

slungas utåt med hjälp av centrifugalkraften. Det vanligaste användnings områden är

ventilationsanläggningar. Skoveln utformning beror på den önskade prestandan och

egenskapen.

Bakåtriktade plana skovlar och radiellt plana skovlar används endast för transport av

gaser med hög stofthalt. Denna typ av skovlar är självrensande och förekommer inte i

ventilationssystem i bostäder.

Framåtriktade böjda skovlar kan ge höga fläkttryck,

men har en relativt låg verkningsgrad. Denna typ av

skovel kräver minst utrymme och har en låg ljudnivå.

Bakåtriktade böjda skovlar ger ett lägre fläkttryck än

de framåtriktade skovlarna vid samma varvtal. I och

med att verkningsgraden för denna typ av skovel är

mycket god bör den om möjligt väljas i första hand.

(http://energihandbok.se/x/a/i/10120/Radialflakt.html), indairtech.com

Radialfläktens flöde kan regleras med spjällreglering, ledskensreglering och varvtalsreglering.

Vid användning av spjällreglering regleras flödet genom att variera öppningen på ett spjäll.

Ledskensregleringen skapar en medrotation i luftströmmen med omställbara styrplåtar. För

radialfläkten är ändå varvantalsregleraren bästa metoden, men är dyrast av ovan nämnda.

Dessa fläktar opererar bra i tuffa omständigheter till exempel i system med höga

temperaturer, fuktiga eller dammiga luftflöden och vid material bearbetning.

3. Användningsområden

3.1 Användningsområden inom industrin (flaktwoods.com)

Turbofläktar

- Flotationsprocesser

- Avdunstningsverk

- Kraftverk

- Kemiindustri

- Papper - och cellulosaindustrin

- Tryckluftsystem

- Vakuumsystem

- Metallindustrin

- Medicinindustrin

- Livsmedelsindustrin

- Bränsleindustrin

Processfläktar

- Papper - och cellulosaindustri

- Metallindustrin

- Gruvindustrin

- Glas tillverkning

3.2.1 Beskrivning av användningsområden (flaktwoods.com, koja.fi)

Inom processindustrin används fläktar i en rad olika situationer. Beroende på var och i vilket

syfte fläkten skall användas bestämmer man om man skall använda en axiell- eller radiell

fläkt, och anpassar sedan den valda typen för de förhållanden i vilken den skall användas.

Ventilation – Fläktar används för att skapa ett utbyte av luft i t.ex. ett bostadshus, en fabrik

eller en apparathall.

Kylning - Ett utbrett användningsområde av fläktar är kylning. Komponenterna i din dator

kyls i allmänhet med fläktar, generatorer och elmotorer innehåller fläktar för att kyla dess

komponenter. Ett exempel från processindustrin är kylfläktar för glasugnar, vilka kyler ner

glassmältan när den kommer ut från ugnen.

Torkning – Används exempelvis för att driva ut fukt från exempelvis sädessilon inom

lantbruksindustrin, och för torkningssyften inom pappers och cellulosaindustrin.

Utsug – Exempelvis rökgasfläktar vilka används för att föra rökgaser från ugnen till

reningsanläggnignar.

Cirkulering – Används för att skapa cirkulation i exempelvis en ugn för att uppnå en jämn

uppvärmning. Inom processindustrin kan exempelvis rökgaser cirkuleras till pannan för att

användas som kylmedel.

3.2.2 Exempel på industriella fläktar.

Nedan presenteras två exempel på industriella fläktar. Fläktarna tillverkas av Fläktwoods och

faktarutorna har hämtats från tillverkarens broschyrer.

(http://www.flaktwoods.com/no/dokumentasjon/97bf6f4d-eb71-41be-bf24-f1a1c4e1765d)

Fläktwoods – Europal

Fläktwoods – Axcient

4. Standarder (SFS.fi)

SFS 5149

I denna standard presenteras fläktarnas minimiinformation om prestanda. På avseende av

flödesteknik kommer prestandan att grunda på standarden SFS 5147. Presenterade värden

kan vara från mätningsresultat eller från värden av rotationshastigheter och flödesvolymer

enligt SFS 5147.

SFS – EN ISO 12499

Denna standard behandlar mekaniska fläktarnas säkerhet. Den europeiska standarden

behandlar kraven för det mekaniska skydden för industriella fläktar och under vilka

omständigheter. Man skall beskriva och informera om olika risker, för att minska eller

eliminera farosituationer.

SFS - ISO 14694

Denna standard behandlar fläktars vibrations- och balansnivåer. Standarden ger

specifikationer för vibrations och balans begränsningar för alla fläktar utom såna som är

gjorda bara för luftcirkulation till exempel tak fläktar och bordsfläktar. Fläktar med effekt

över 300 kW eller fläktar med en elektrisk motor med över 355 kW måste följa istället

standarden ISO 10816-3. Om fläktens effekt vid installering varierar både under och över

effekten 300 kW och har bara ett kontrakt så bör tillverkaren och kunden komma överens

vilken standard de följer.

SFS - EN 14986

Standarden behandlar fläktar i explosiva gasblandningar.

1.1 Standarden har specifikationer som behandlar byggnadskrav för fläktar som är

grupperna II D och II G och skall användas i explosiv atmosfär.

1.2 Standarden berör inte fläktar i grupp I, kylnings fläktar eller i förbrännings motorer.

1.3 Standarden ger krav för design, uppbyggnad, testning och markering av en hel fläkt, som

används i explosiva omständigheter som kan finnas utanpå och innanför fläkten.

1.4 Standarden berör fläktar som arbetar i atmosfär med absoluta trycket from 0,8 bar till

1,1 bar, temperaturer från 20 C till 60 C, maximal volym fraktion på 21% och

aerodynamisk energi ökning mindre än 25 kJ/kg.

5. Referenslista

- http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/Chapter-

Fans%20and%20Blowers.pdf

- http://www.ebookstandard.com/download/pdf/amca_200_R2011_pre.p

df

- https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/tech_deployment/pdfs/f

an_sourcebook.pdf

- http://www.energystar.gov/index.cfm?c=business.EPA_BUM_CH8_AirDi

stSystems#SS_8_3_1

- http://www.fanmakers.com/text.aspx?id=26

- http://energihandbok.se/x/a/i/10120/Radialflakt.html

- http://energihandbok.se/x/a/i/10121/Axialflaktar.html

- http://www.flaktwoods.com/products-

services/buildings/products/ventilation-solutions/fans-and-ventilation/

- http://www.koja.fi/sv/process_fans_sv/applications_sv

- http://www.bobstevenson.co.uk/axial_fans.htm

- http://www.indairtech.com/photogallery/Industrial_Exhauster_Radial_Ti

p_Centrifugal_Fan.html

- http://www.flaktwoods.com/no/dokumentasjon/97bf6f4d-eb71-41be-

bf24-f1a1c4e1765d

- http://sales.sfs.fi/sfs/servlets/ProductServlet?action=quicksearch&info=

Puhaltimet