تفاوت فن سانتریفیوژ و اکسیال [کدام را بخریم؟]

چکیده مقاله:

ماندن در بین دوراهی انتخاب هواكش آكسيال صنعتی و هواکش سانتریفوژ یوتیلیتی، شاید در عمل برای افراد متخصص معنایی نداشته باشد اما با این حال عامه کاربران آماتور و بدون تجربه کافی، ممکن است در دام این دوراهی افتاده و سردرگم شوند. با ما همراه باشید تا مجموعه نکاتی که تصمیم‌گیری در این مورد را ساده‌تر می‌کنند، در کنار هم مرور کنیم و در نهایت تفاوت فن سانتریفیوژ و اکسیال را برای شما بیان کنیم.

تفاوت فن سانتریفیوژ و اکسیال 

اینکه کدام یک بهتر است تفاوت بین فن آکسیال (فن محوری) و فن سانتریفیوژ (گریز از مرکز)؛ پرسشی است که بارهای بار توسط افراد مختلف طرح‌شده و همه پرسشگران انتظار رسیدن به یک پاسخ ثابت و روتین را دارند. اما مسئله اصلی این است که اساساً پاسخ این پرسش به هیچ عنوان ثابت نبوده و قرار نیست که در هر شرایطی، واحد و یکسان باشد. به بیانی دیگر پاسخ این پرسش وابسته به موقعیت و شرایط است. بهتر است در برابر این پرسش که فن آکسیال بهتر است یا فن سانتریفیوژ، در پاسخ بپرسیم که تحت چه شرایطی و برای چه منظوری؟ بدیهی است که در قالب یک یادداشت امکان پاسخ دادن به این پرسش در تمام شرایط و برای تمام کاربران وجود ندارد. بر همین مبنا بر آن شدیم تا در یادداشت پیش رو مجموعه شرایط و جزئیاتی را که با کارکرد هر یک از فن‌های آکسیال و سانتریفیوژ تناسب دارند، تشریح کنیم.

(فلش‌ها راستای کوران هوا را نشان می‌دهند)

تفاوت ساختاری هواکش سانتریفوژ با فن محوری

یک فن محوری یا همان ( هواكش آكسيال صنعتی )، نوعی از فن صنعتی است که در آن هوای استخراج‌شده (مکش‌شده) توسط پره‌های متصل به محور(شفت)، مجبور به حرکت در راستای محور می‌شوند. به بیانی دیگر راستای پره‌ها هم بر راستای محور اصلی عمود است، هم بر راستای کوران هوا. این در حالی است که فن گریز از مرکز یا همان (Centrifugal Fan)، بدون در نظر گرفتن راستای خاصی، هوا را از یک ناحیه خاص مکش کرده و با زاویه معینی نسبت به آن، خارج می‌کند. مکش و دمش هوا در این نوع فن با استفاده از نیروی گریز از مرکز انجام می‌شود؛ به طور خلاصه هوا مکیده شده، چرخانده می‌شود و با همان نیروی چرخش به کانال مدنظر هدایت می‌شود. تا به این مرحله تفاوت ساختاری فن محوری و فن سانتریفیوژ را احتمالاً درک کرده باشید. با نگاهی به تصاویر و تطبیق آن‌ها با توضیحات به طور قطع به نگرش شفافی از این دو نوع فن صنعتی می‌رسید.

(با راستای هوای ورود و هوای خروجی در ساختار دو فن دقت کنید)

تفاوت کانال کشی فن سانتریفیوژ و اکسیال

ابتدا باید بررسی کنیم که قصد نصب فن صنعتی در یک شرایط کانال‌ کشی‌ شده را دارد یا خیر. برای مقاصدی که در آن از کانال‌ کشی استفاده نمی‌شود، استفاده از فن آکسیال یک آپشن بهتر است. این نوع فن صنعتی می‌تواند حجم بالایی از هوا را به‌ سادگی در برابر یک فشار کار بسیار ناچیز، جابجا کند. این در حالی است که مثلاً یک فن سانتریفیوژ خمیده به جلو، ممکن است در مجموع بدون کانال‌ کشی، اصلاً کاربردی نباشد.

(در شماتیک فوق به‌ ترتیب از چپ به راست؛ فن سانتریفیوژ خمیده به عقب، خمیده به جلو، شعاعی)

هرچند بررسی علت این موضوع مستلزم توضیحات مفصل است اما صرفاً به عنوان یک مثال، پذیرای آن باشید. اما در صورتی که قرار است فن صنعتی شما در ارتباط با یک سیستم کانال‌ کشی به کار گرفته شود، مشخصاً استفاده از فن سانتریفیوژ الزامی است. دقت داشته باشید که در سیستم‌های کانال‌ کشی‌ شده بخاطر ماهیت خاص آیرودینامیکی و جریان سیال گاز یک فشار مقاوم در پیشگاه فن ایجاد می‌شود که غلبه بر آن توسط فن سانتریفیوژ متناسب، ممکن است. البته مجموعه علل دیگر نیزی برای برتری فن سانتریفیوژ در ارتباط با سیستم‌های کانال‌ کشی‌ شده وجود دارد که پرداختن به همه آن‌ها در دایره اهداف متن نیست.

(به کولرهای آبی دقت کنید؛ آیا ساختار آن‌ها مشابه فن سانتریفیوژ نیست؟)

فرق فن سانتریفیوژ و اکسیال در نحوه کارکرد

فن محوری از نظر عملکردی و با در نظر داشتن ویژگی‌های ساختاری، در برخی از محیط‌ها توانایی جایگزینی فن سانتریفیوژ را داشته و عکس این موضوع نیز صادق است؛ به بیانی دیگر یک طراح، یک مجری و یک کارفرما، ممکن است بسته به مختصات عملکردی متفاوتی، استفاده یکی از این دو فن صنعتی را در اولویت قرار دهد. پیش از ورود به بررسی جزئی و تفصیلی باید خاطر نشان کرد که در اغلب مواقع، علت انتخاب فن محوری به جای فن گریز از مرکز، کارکرد آن در سرعت‌های بالاتر و با ابعاد کوچکتر است. اما اگر قصد بررسی تفصیلی تفاوت فن محوری و فن گریز از مرکز را داشته باشیم، باید به نکات زیر اشاره کرد. دقت داشته باشید که با فرض برابری جریان و فشار هوا در دو نمونه، این موارد صادق هستند؛ به بیانی دیگر در شرایط برابر.

تمایز عملکردی این دو نوع فن صنعتی

• ابعاد پره‌های فن محوری کوچک‌تر است. این بدان معنی است که در محیط‌هایی با محدودیت فضا و حجم، دست برتر با این نوع فن است. هرچند در نهایت تصمیم‌گیری باید بر اساس جونب مختلفی باشد.
• فن محوری فشار داینامیک بیشتری دارد. یکی از کمیت‌های مهم در کارکرد فن صنعتی، فشار داینامیک(Dynamic Pressure) است که بعدتر به طور مفصل به آن می‌پردازیم.
• فن محوری سرعت عملیاتی بالاتری دارد؛ این در مورد سرعت زاویه‌ای و خطی صادق است.
• بازده کمتر فن محوری و به تبع آن مصرف برق بیشتر در این نوع فن صنعتی، غیرقابل چشم‌پوشی است. بازده کمتر را می‌توان یکی از نقاط ضعف اصلی و اساسی فن محوری دانست. با وجود بازده کمتر شما برای ایجاد هوایی با مختصات برابر، نیاز به مصرف انرژی بیشتری دارید.
• صدای تولیدی فن گریز از مرکز، به‌مراتب کمتر است. یکی از اصلی‌ترین نقاط قوت فن گریز از مرکز، همین صدای کمتر آن است.
• به طرز قابل توجهی ابعاد کلی و اندازه فن سانتریفیوژ از نوع دیگر، بزرگ‌تر بوده و در عین حال سنگین‌تر و گرانقیمت‌تر است. در تصمیم‌گیری برای انتخاب این دو، باید فاکتور قیمت را نیز دخالت داد.

کارکردهای فن آکسیال در حالت نرمال

بخاطر کم‌ فشار بودن هوای خروجی و در عین حال بالا بودن حجم آن، استفاده از فن آکسیال برای کاربردهای عمومی، آپشن بهتری است. به عنوان مثال فن آکسیال برای انتقال ملایم هوا از یک ناحیه به ناحیه دیگر، خنک‌ سازی محدود هوا و خنک‌ سازی غیر صنعتی در مساحت‌های بالا مناسب هستند. جالب است که با دقت در فن کیس رایانه‌ها، متوجه می‌شوید از فن آکسیال استفاده می‌شود و اتفاقاً این همان کاربرد آن در خنک‌ سازی محدود هواست. دقیقاً بر همین مبناست که از فن آکسیال برای مقاصدی مانند اگزاست‌ فن‌ها استفاده می‌شود. پس در یک جمع‌بندی خلاصه و نکته‌ وار، برای انتخاب و استفاده از فن آکسیال باید این نکات را در نظر داشت.

(فن آکسیال را معمولاً با این شکل و شمایل می‌شناسند)

نکات مهم هنگام انتخاب فن آکسیال

• استفاده از فن آکسیال در شرایطی که یک سیستم کانال‌کشی در اختیار ندارید، توجیه‌پذیر است.
• فن آکسیال فشار زیادی ایجاد نمی‌کند اما با این حال حجم قابل قبولی از هوا را جابجا می‌کند.
• این نوع فن در عوض فشار داینامیک (Dynamic Pressure) بیشتری دارد
• سرعت خطی(عملیاتی) فن آکسیال بالاتر است
• سرعت زاویه‌ای(گردشی) آن نیز بیشتر است
• در قیاس با فن سانتریفیوژ حجم بیشتری از هوا را جابجا می‌کند
• به صورت نرمال از نظر ابعاد، وزن و قیمت، وضعیت بهتری نسبت به فن سانتریفیوژ دارد

کارکرد فن سانتریفیوژ در حالت نرمال

فن سانتریفیوژ اصل برتری خود را در ایجاد فشار بیشتر نشان داده و همین برگ برنده این نوع از فن است؛ با مرور متن متوجه خواهید شد که اساساً به همین علت برای محیط‌ های کانال‌ کشی‌ شده پیشنهاد می‌شود. البته همین فشار تولیدی بالا، فن سانتریفیوژ را به انتخاب ایده‌آلی برای سیستم‌های خشک‌ کن و تهویه صنعتی تبدیل کرده است. حتی در وسیله‌ای مانند سشوار نیز با در نظر داشتن نیاز به فشار بیشتر در برابر حجم کمتر هوا، معمولاً از این ساختار استفاده می‌شود. همچنین با در نظر داشتن محاط بودن قطعات متحرک در فن سانتریفیوژ، شما می‌توانید از این نوع فن صنعتی برای ساختارهای فیلتراسیون و تصفیه آلودگی هوا استفاده کنید. این ویژگی خاص باعث‌ شده تا فن سانتریفیوژ برای مقاصد (HVAC) یا همان گرمایش، سرمایش و تهویه هوا به کار گرفته شود.

(فن‌های استفاده‌شده در کیس‌ها و ابزار الکترونیکی را با دقت ببینید؛ آیا این همان فن آکسیال نیست؟)

نکات مهم در انتخاب هواکش سانتریفوژ یوتیلیتی

• یکی از مزایای بسیار مهم و کلیدی فن سانتریفیوژ راندمان بیشتر در استفاده از انرژی است. به بیانی دیگر این نوع فن صنعتی عملاً سطح بهره‌وری بالایی دارد.
• نسبت به فن آکسیال طول عمر بیشتری داشته و با این وجود که مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد، عملاٌ برای استفاده در محیط‌هایی با شرایط و مختصات سخت، ایده‌آل است.
• در تأکید چندباره باید خاطرنشان کرد که امکان تولید کوران هوای فشار بالا را دارند.
• فن سانتریفیوژ برای جابجایی حجم بالایی از هوا، مناسب نیست و در مواردی که داشتن این خصیصه الزامی است، بهتر است از به کار گرفتن آن، صرف نظر کنید.
• این نوع فن صنعتی را می‌توان به تجهیزات خود-تمیز(Self-cleaning) مجهز کرد؛ این از نظر سهولت بیشتر در نگهداری و حفظ سلامت وسیله، یک مزیت قابل توجه است.

فن آکسیال بهتر است یا فن سانتریفیوژ (کدام را بخریم؟)

همانطور که در ابتدای متن گفته شد، به جای ارائه یک پاسخ واحد، مشترک و روتین، و بیان اختلاف فن سانتریفیوژ و آکسیال که در عمل کاربردی نبوده و ممکن است منجر به گمراهی افراد در انتخاب و خرید یک فن صنعتی شود، تلاش کردیم تا با مرور مزایای و کاربردها با شما همراه باشید. با مروری بر یادداشت متوجه می‌شوید که اساساً این شما هستید که بسته به مقاصد و نیازهایی که دارید، باید از بین فن آکسیال و فن سانتریفیوژ، یکی را انتخاب کنید. شایان ذکر است که این امر ممکن نیست، مگر به رجوع به مزایا، تمایزهای و کارکردهای متفاوت هر یک از انواع فن صنعتی. به طور مثال چنانچه به یک اگزاست فن در محیطی نه‌ چندان وسیع و فاقد کانال‌ کشی نیاز دارید، قطعاً فن آکسیال، آپشن بهتری است. البته این صرفاً یک مثال بود و برای سایر مقاصد می‌توانید به سایر مزایا و ویژگی‌های این فن‌ها رجوع کنید.

داده‌های کلیدی برای تصمیم‌ گیری

اصلی‌ترین داده‌هایی که باید در هنگام تصمیم‌گیری برای انتخاب یکی از این دو از آن غافل نشویم، وزن، سرعت عملیاتی و صدای تولیدی است. با در نظر داشتن این سه فاکتور، تصمیمات دقیق و کارآمدتری اتخاذ می‌کنیم. یکی از ابهام‌هایی که ممکن است ایجاد شود، این است که مطابق توضیحات فوق، آیا به طور مثال نمی‌توان سرعت گردش فن گریز از مرکز را بیشتر کنیم و این تفاوت را جبران کنیم؟ در پاسخ باید گفت متخصصان و افراد حائز تجربه‌ی حضور در پروژه‌های صنعتی، به‌خوبی می‌دانند که یک آستانه تحمل و یک ضریب ایمنی برای اجزا، قطعات و دستگاه‌های مختلف تعریف می‌شود. در این رابطه نیز فن شما بسته به ویژگی‌های ساختاری که دارد، نمی‌تواند بیش از یک حد خاص سرعت بگیرد؛ در غیر این صورت ریسک آسیب آن جدی است. عیب چشم‌گیر دیگری که نمی‌توان از آن غافل شد، صدای تولیدی بسیار بیشتر است؛ به طوری که در استفاده از فن محوری بدون تردید به منظور کنترل صدای تولیدی، ملزم به استفاده از سایلنسر(Silencer) هستید. این در حالی است که در فن گریز از مرکز، به استفاده از سایلنسر یا همان خفه‌کن نیازی نیست.

مقالات مرتبط برای مطالعه بیشتر

• تفاوت بین فن محوری و فن سانتریفیوژ (گریز از مرکز)
• انتخاب فن سانتریفیوژ [نحوه انتخاب فن تهویه]
• cfm چیست؟ [فرمول محاسبه میزان هوادهی فن، هواساز، ماینر و...]
• محاسبه بازده استاتیک (SE) + بازده کل (TE) فن سانتریفیوژ
• تیغه فن بکوارد و فوروارد [جهت چرخش پره های هواکش]