מפוחים ציריים – אופן פעולה

מבוא למפוחים ציריים-

מפוחים מאופיינים בשתי קטגוריות עיקריות- מפוחים צנטריפוגליים ומפוחים ציריים. במפוחים צנטריפוגליים האוויר נכנס צירית ממרכז המאיץ ומואץ רדיאלית להיקף בעזרת הכח הצנטריפוגלי, ראה תרשים:

במפוחים ציריים זרימת האוויר הינה במקביל לציר המאיץ (הכניסה והיציאה באותו כיוון).

מפוחים ציריים- אופן פעולה

האצת האוויר במפוחים ציריים מתבצעת ע"י מבנה כנף המאיץ, בעת סיבוב כנפי המאיץ נוצרת זרימה המקבילה לציר המאיץ. זרימה זאת מתחוללת עקב מבנה הכנף הגורם להבדל לחצים בין 2 צידי הכנף. סיבובי המאיץ יוצרים לחץ דינמי גבוה (VP) ולחץ סטטי נמוך (SP). מפוחים ציריים מופיעים בווריאציות שונות, המשותף לכולם הוא המאיץ המסתובב סביב צירו ומזיז "שרוול" אוויר מקביל לציר המאיץ. המאפיין את כל המפוחים הציריים הוא שהם "מזיזים" כמות אוויר גדולה כנגד לחץ נמוך יחסית, וזאת במחיר "מכונה" בהשקעה נמוכה ביותר יחסית להשקעה במפוחים צנטריפוגליים. מפוחים ציריים משמשים גם בתעשייה כשתחליף למפוחים צנטריפוגליים היקרים בהרבה, (מחיר ביחס לנפח האוויר).

ישנם סוגים שונים של מפוחים ציריים ונחלקם לשלושה סוגים בסיסיים:

1. מאיץ כנפיים פתוחות (פרופלר) – PROPELLER.
2. מאיץ בצינור בהנעה ישירה- TUBE AXIAL.
3. מאיץ בצינור מונע בעזרת רצועות וע"י מנוע הנמצא מחוץ לזרם האוויר (VANEAXIAL).

מאיץ "פרופלר"-

מפוחים אלו מחולקים לשתי קטגוריות עיקריות-

1. מאיץ חופשי- סוג זה של מאיץ הינו כזה משתובב חופשי בחלל ידועים בסוג זה מפוחי תקרה, מפוחי שולחן, מפוחים אלא משמשים "להזזת" אוויר חופשי כנגד לחץ מינימלי ומוגדרים כמספקי אוויר במצב חופשי FREE DELIVERY.
2. מפוחים הבנויים ממאיצים המשולבים עם טבעת כונסת אוויר צרה- מפוחים כאלו מקבלים בהנעה ישירה, כאמור המאיץ "יושב" ישירות על הציר המנוע וכן כאלו עם הנעת רצועות. מפוחים אלו משמים להזזת אוויר בכמויות גדולות מחלל אחד למשנהו. שלא כמפוחי מאיץ חופשי, מפוחים אלו פועלים כנגד לחץ נמוך מאוד מתחת ל-6 מ"מ עומד מים, יעילותם נמוכה ומאופיינים בקו הספק תלול בעקומת לחץ- ספיקה הווה אומר עליה תלולה בצריכת הזרם עד סכנת שריפת המנוע במקרה של חסימת זרימת אוויר. 

כמקובל בכל המפוחים הציריים הם מאפיינים באזור הזדקרות בולט וככזה הם רגישים לפעולה באי יציבות עד הרס המאיץ במקרה שהמאיץ מופעל באיזור ההזדקרות (STALL). במשפחת המפוחים הנ"ל ניתן גם לאפיין מפוחים הפועלים בתוך טבעת עם משיכה עמוקה (הצווארון בו מסתובב, המאיץ הינו עמוק יחסית לכונס רגיל), כאשר המאיץ מיוצר מחומרים עבים הכל במבנה תעשייתי.

מפוחים אלו בעלי מבנה כנפיים אווירודינמי חזקים יותר ופועלים כנגד לחץ גובה יותר כ- 80-50 מ"מ עומד מים וככאלו בעלי נצילות גבוהה יותר.

מפוחים כאלו עם מס' רב יותר של כפות פועלים בעקומת לחץ ספיקה שטוחה יותר. כמובן במידה ונפחית את מספר הכפות נוריד את הלחץ אותו מסוגל לפתח המאיץ וככך קו ההספק בעקומת לחץ ספיקה נעשית תלולה יותר.

מפוחי צינור TUBE AXIAL-

מפוחים אלו הינם מפוחים שהמאיץ שלהם יושב בתוך צינור ונקראים לעיתים גם מפוחי תעלה. מפוחים אלו מקובל להפעילם בלחצים סטטיים בסביבות עד 100 מ"מ עומד מים, מפוחים אלו הינם לשימושים רבים בתעשייה ובבניין כגון אוורור מנהרות, שינוע אוויר לצורכי קירור, מפוחים להוצאת עשן בעת שריפה ממבנים וכו'. 

מפוחים אלו ניתן לבנות כך שהם יתאימו לפעול בטמפ' גבוהות 

(עד °c400), ניתן להתקין מפוחים אלו בטור כדי להגדיל את הלחץ או במקביל בשני המקרים יש לתכנן את בחירתם והתקנתם בזהירות יתר.

כאן המקום לציין שאופן הפעולה של מפוח צינור דומה באופיו למפוח פנל עם צווארון עמוק.

יש מקום לציין שמפוחים אלו מסוגלים לפתח אופן לחץ טוב יותר מאשר מפוחי פנל המוזכרים למעלה.

 מפוחי VANEAXIAL-

מפוחים אלו הינם וריאציה של מפוחי צינור הפועלים בתחום של לחץ בינוני עד גבוה במהירות סיבוב גבוהות הניתנות לבחירה מאחר וההנעה בעזרת רצועות ומהירות הסיבוב ניתנת לשינוי. במבנה זה המאיץ נמצא בתוך צינור כמו "מפוח צינור" ומונע בעזרת ציר וגלגלי רצועה כאשר המנוע מחוץ לזרם האוויר, מפוח זה מצוייד גם בכנפי הכוונה בתוך שרוול המפוח. אופן המפוח בעקומת לחץ ספיקה מראה עלייה דרמתית של הלחץ ממצב של לחץ אפס למצב של נקודה מקסימלית המקבילה לנקודת המקסימום של היעילות.

האופן של המפוח הינו תערובת של אופן מפוח צירי בשילוב עם מכווני זרימה הבנויים בתוך המפוח.

בבחירת נקודת העבודה של מפוח זה יש לבחור ימינה מנקודת סוף "העמק" אבל לא יותר מידי ימינה מנקודת מקסימום לחץ וזאת כדי לנצל את היעילות המקסימלית המושגת בנקודה זאת. בחירת הנקודה קלה יותר במפוחים אלו מאחר ומהירות הסיבוב וכמובן זווית "ההתקפה" של המאיץ ניתנים לשינוי.

הגדרת כיוון הסיבוב-

יש להפעיל את המפוחים כאשר כיוון הסיבוב תואם את צורך הכף, ישנם מפוחים ציריים עם מבנה כנף המתוכנן לכך שיעילותם זהה לשני כיווני הזרימה, הוצאה והכנסת אוויר. התרשים מתאר את הכיוון הנכון של הסיבוב ואת כיוון האוויר ביחס לזווית הכנף. סיבוב הכנפיים המתוארות בכיוון הפוך יגרום לכך שהאוויר יזרום בכיוון הנגדי אבל ביעילות נמוכה.

סיכום-

בסקירה קצרה זאת נגענו בקצה המזלג בנושא רחב זה של מפוחים ציריים שהינם כידוע בשימוש כה נרחב במיוחד במערכות איוורור כלליות וזאת עקב עלויות ההשקעה הנמוכות ביחס לתפוקה.

מאידך יש לקחת בחשבון במיוחד באפליקציות תעשייתיות שמפוחים אלו רגישים לבחירה נכונה והתקנה בתנאי עבודה מתאימים להם.

 ככלל ניתן לאמר, שמפוחים ציריים לשימושים תעשייתים אינם סלחניים לשגיאות תכנון בהשוואה למפוחים צנטריפוגליים עם כפות מוטות אחורה.