Quạt ly tâm: Khái niệm, nguyên lý hoạt động, phân loại

Quạt ly tâm là loại quạt có lưu lượng mạnh mẽ, hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt. Các loại quạt ly tâm gồm: quạt cánh cong về trước, quạt cánh cong về sau, quạt cánh thẳng. Đây là loại quạt phù hợp để thông gió, làm mát, thổi lò với mức độ cao.

Quạt ly tâm là gì?

Quạt ly tâm còn được gọi là quạt hút ly tâm hay quạt ly tâm công nghiệp là một thiết bị cơ học được sử dụng để thổi hoặc hút khói, không khí, khí gas, bụi mịn, và các hạt khác theo một hướng xác định, quạt ly tâm có hình dạng tương tự ốc sên nên còn được gọi là quạt sên hay quạt sò, quạt lồng sóc.

Quạt ly tâm hoạt động dựa trên lực ly tâm để hút và đẩy không khí. Không khí được hút vào tâm quạt, sau đó nhờ chuyển động quay của cánh quạt sẽ bị hất văng ra theo phương vuông góc với trục quay, đi vào vỏ quạt và thoát ra ngoài.

Đặc điểm cấu tạo quạt ly tâm

Quạt ly tâm được cấu thành từ 4 bộ phận chính khiến quạt có kết cấu chắc chắn, chịu áp lực cao, dễ lắp với hệ thống ống gió phức tạp, phù hợp môi trường bụi, nhiệt độ cao, khí độc. Cụ thể là 4 bộ phận sau:

Vỏ quạt

Tuỳ môi trường làm việc mà chọn vật liệu phù hợp, vỏ quạt ly tâm thường là nhựa, thép, inox, nhôm được phủ thêm lớp sơn chống gỉ, tăng độ bền. Vỏ quạt có hình dạng xoắn ốc dẫn hướng luồng khí từ cửa hút đến cửa xả một cách tối ưu, đồng thời bao kín toàn bộ guồng cánh để chuyển động năng thành áp suất.

Vỏ quạt có tác dụng bảo vệ cấu trúc, động cơ bên trong và an toàn cho người sử dụng, đồng thời định hướng dòng khí, giảm tổn thất áp suất giúp quạt thổi khí đúng nơi.

Cánh quạt

Cánh quạt được chế tạo từ kim loại cao cấp như thép, inox, hợp kim nhôm hoặc nhựa kỹ thuật chịu lực và chịu nhiệt tốt, gồm nhiều cánh quạt gắn quanh đĩa, số lượng có thể lên tới 60 cánh. Thiết kế cánh có 3 dạng chính: cánh cong về phía trước, cánh cong về phía sau, ánh thẳng (cánh hướng kính), mỗi kiểu thiết kế sẽ thể hiện lưu lượng, hiệu suất, áp suất của quạt.

Trục quạt

Trục quạt được làm từ thép không gỉ hoặc hợp kim khác nhằm đảm bảo sự bền vững bởi đây là “cầu nối” quan trọng giữa động cơ và guồng cánh. Trục có chức năng truyền lực quay một cách chính xác và ổn định.

Trục quạt được thiết kế để bảo bảo độ đồng tâm cao và khả năng chịu tải lớn để duy trì hiệu suất ổn định trong suốt quá trình vận hành liên tục.

Động cơ 

Muốn quạt hoạt động được thì cần phải có động cơ, động cơ thường sử dụng là loại động cơ xoay chiều đa dạng công suất tuỳ theo ứng dụng cụ thể. Động cơ quạt có thể lắp trực tiếp với trục quay hoặc gián tiếp thông qua dây đai, puly để điều chỉnh công suất.

Nguyên lý hoạt động quạt ly tâm

Quạt ly tâm hoạt động dựa trên lực ly tâm sinh ra khi quạt quay, làm không khí chuyển động từ tâm ra ngoài theo phương xuyên tâm. Nguyên lý hoạt động của quạt ly tâm bắt đầu diễn ra từ tâm quạt, khi động cơ quay trục và cánh sẽ quay với tốc độ cao hút không khí từ ngoài vào tâm qua cửa hút và tạo áp suất thấp tại đây.

Khi đó áp suất cao từ bên ngoài sẽ tự động dẫn khí vào nơi có áp suất thấp trong tâm để cân bằng lại, khi không khí đã vào bên trong cánh quạt sẽ quay nhanh nhằm truyền động năng cho không khí và tạo ra lực ly tâm đẩy không khí từ tâm ra mép ngoài bánh công tác.

Không khí di chuyển vào đường xoắn ốc để dẫn ra cửa xả theo phương tiếp tuyến với bánh công tác. Tiết diện dòng khí tăng dần, một phần động năng chuyển thành áp năng làm áp suất tăng cao ở đầu xả, chu trình hút đẩy diễn ra liên tục tạo thành dòng khí ổn định và mạnh mẽ, phù hợp trong những công trình truyền gió xa, hút bụi, thông gió,..

Các loại quạt ly tâm

Quạt ly tâm được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí như mục đích sử dụng, cách truyền động trực tiếp hay gián tiếp áp suất,.. nhưng tiêu chí có thể bao quát được những tiêu chí còn lại chính là phân loại theo hình dạng quạt.

Như ở phần đầu chúng tôi đã nói rằng môi hình dáng quạt sẽ tạo ra lưu lượng, áp suất khác nhau, sự khác nhau này sẽ giúp khách hàng ứng dụng được vào đúng mục đích hơn.

Cánh cong về phía trước

Quạt ly tâm cánh cong về phía trước là loại quạt có cánh ngắn, nhiều lá, độ cong cùng với chiều quay. Kiểu cánh này tạo ra lưu lượng gió lớn với áp suất thấp phù hợp với điều hoà không khí HVAC, thông gió, thổi lò, làm mát…

Cánh có tốc độ quay chậm nên khi vận hành rất êm ái, không tạo ra tiếng ồn, kích thước nhỏ gọn nên dễ lắp đặt nhưng nếu bị mất áp suất sẽ quá tải động cơ, hiệu suất năng lượng cũng chỉ đạt ở mức trung bình. 

Cánh cong về phía sau

Quạt ly tâm cánh cong về phía sau là loại quạt có cánh cong ngược chiều quay. Quạt có thể chạy ổn định với áp suất tĩnh thay đổi mà không làm hỏng động cơ, chúng tạo ra lưu lượng gió lớn với áp suất cao, hiệu suất tiết kiệm lên đến 85%.

Quạt có cánh cong về sau thích hợp để thông gió cưỡng bức nhưng không phù hợp với điều kiện không khí bẩn vì chúng dễ bám bụi.

Cánh thẳng 

Quạt ly tâm cánh thẳng hay cánh hướng tâm (tỏa tròn) là loại quạt có ít cánh, bề mặt cánh rộng, thẳng, vuông góc với trục. Quạt chạy theo nguyên lý gia tốc đột ngột nên thích hợp sử dụng với áp suất tĩnh cao, nhiệt độ cao, có thể chạy với lưu lượng thấp mà không gây độ rung.

Sử dụng được trong điều kiện không khí bẩn chứa bụi, gỗ, kim loại mà không bị mài mòn nên tuổi thọ rất bền. Tuy nhiên hiệu suất tiết kiệm năng lượng chỉ ở mức trung bình và tạo tiếng ồn lớn khi chạy ở tốc độ 3000 rpm. 

Quạt ly tâm sử dụng khi nào?

Quạt ly tâm được sử dụng khi cần lưu lượng mạnh mẽ, ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, như hút bụi, khói, khí thải (lò hơi, nhà máy), thông gió tòa nhà, cấp khí tươi, tăng áp cầu thang PCCC,…nơi quạt hướng trục thông thường không đáp ứng được yêu cầu.

Ở các hệ thống gắn ống khí có đường ống dài, nhiều co, cút sẽ gặp trở lực lớn khi vận chuyển khí, vì vậy cần có quạt ly tâm áp suất cao để đẩy hoặc hút khí. Hệ thống này thường thấy trong tầng hầm, nhà xưởng, hầm mỏ,..

Quạt ly tâm có lực hút mạnh, chạy ổn định, không bị mài mòn nên những xưởng sản xuất gỗ, kim khí, xi măng, khí độc… đều có thể sử dụng được để hút bụi lớn, rắn mà không ảnh hưởng tới tuổi thọ máy.

Kể cả ở môi trường tiếp xúc với nhiệt độ cao, hoá chất nặng, bụi nhiều, dày đặc vẫn có thể lựa chọn quạt ly tâm để bảo đảm an toàn, đúng mục tiêu, chọn quạt ly tâm cánh thẳng vật liệu inox, composite, chịu nhiệt là sự lựa chọn phù hợp.

Ở những môi trường vận hành liên tục tạo nên môi trường khắc nghiệt, hoạt động tần suất cao cần loại quạt thông gió bền bỉ, hiệu quả. Quạt ly tâm được thiết kế với động cơ mạnh mẽ, từ vỏ quạt đến các bộ phận bên trong đều sử dụng loại chịu nhiệt, tốt nhất để thực hiện thông gió dài lâu mà không gây nên hỏng hóc gì. Máy hoạt động được liên tục trong khoảng thời gian dài.

Đặc biệt, trong các dự án cơ điện, xây dựng nhà xưởng, nhà máy chế biến, công trình năng lượng – môi trường… việc sử dụng quạt ly tâm công suất lớn là một yêu cầu bắt buộc để đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật, quy chuẩn phòng cháy chữa cháy và hiệu suất làm mát – thông gió theo thiết kế.

Lựa chọn nhà thầu uy tín

Lắp đặt quạt ly tâm là một trong những yêu cầu cần chú ý khi thiết lập hệ thống nhà xưởng, tầng hầm, ống gió. Dù là loại quạt ly tâm hay các loại quạt thông gió phổ biến đều có tiêu chuẩn lắp đặt riêng, không phải nơi nào cũng sử dụng loại quạt ly tâm như nhau. Lựa chọn loại quạt ly tâm đúng với mục đích và tư vấn lắp đặt chuẩn chỉnh, bảo trì bảo dưỡng chính là nhiệm vụ của nhà thầu cơ điện.