Mục lục bài viết
Quạt ly tâm là loại quạt hút khí vào theo hướng trục, rồi dùng guồng cánh quay để văng khí ra theo hướng vuông góc với trục. Nhờ cách đổi hướng này, quạt tạo được cột áp cao hơn hẳn quạt hướng trục cùng cỡ. Vì vậy quạt ly tâm là lựa chọn quen thuộc cho hệ thống có đường ống dài, có lọc bụi hoặc cần đẩy khí qua nhiều trở lực. Trong bài này, chúng tôi giải thích cấu tạo, nguyên lý, các cách phân loại, ứng dụng và cách đọc thông số để bạn chọn đúng quạt ly tâm công nghiệp cho công trình của mình.
Quạt ly tâm là gì?
Quạt ly tâm (centrifugal fan) là thiết bị dùng lực ly tâm của guồng cánh quay để hút không khí vào dọc theo trục và đẩy ra theo phương vuông góc với trục, qua vỏ xoắn ốc. Vỏ xoắn ốc biến một phần vận tốc của dòng khí thành áp suất, giúp quạt đẩy khí đi xa qua đường ống.
Người ta còn gọi thiết bị này là quạt hút ly tâm, quạt sò hay quạt con sò, vì phần vỏ có hình xoắn giống vỏ ốc. Quạt ly tâm và máy bơm ly tâm có cùng nguyên lý. Điểm khác là bơm dùng cho chất lỏng, còn quạt dùng cho không khí và các loại khí.
So với quạt hướng trục, quạt ly tâm cho lưu lượng thấp hơn ở cùng kích thước, nhưng tạo cột áp cao hơn nhiều. Quạt cũng chịu được khí có bụi, khói hoặc hơi nóng tốt hơn. Đây là lý do quạt ly tâm có mặt ở hầu hết hệ thống hút bụi, hút khói bếp, hút khói hành lang khi có cháy và hệ thống điều hòa trung tâm có đường ống gió.
Cấu tạo của quạt ly tâm
Một quạt ly tâm công nghiệp gồm các bộ phận chính sau. Mỗi bộ phận ảnh hưởng trực tiếp tới lưu lượng, cột áp, độ ồn và tuổi thọ của quạt.
Vỏ quạt (vỏ xoắn ốc, casing): vỏ có tiết diện lớn dần từ phía lưỡi cắt gió tới miệng thổi. Vỏ gom dòng khí văng ra từ guồng cánh, dẫn về một hướng, đồng thời giảm vận tốc để tăng áp suất. Vật liệu thường là thép sơn tĩnh điện, thép mạ kẽm, inox 304 hoặc composite cho môi trường hóa chất.
Guồng cánh (impeller): gồm đĩa sau, vành trước và các cánh xếp quanh tâm. Hình dạng cánh quyết định đặc tính của quạt: cánh cong trước, cánh cong sau hay cánh thẳng (xem phần phân loại bên dưới). Guồng cánh phải được cân bằng động, nếu lệch tâm quạt sẽ rung và nhanh hỏng gối đỡ.
Trục quạt: nối guồng cánh với động cơ hoặc với puly. Trục cần thẳng và đủ cứng để không võng khi quay nhanh.
Gối đỡ (ổ bi, bạc đạn): đỡ trục và giữ guồng cánh đúng tâm. Ở quạt truyền động gián tiếp, gối đỡ nằm trong cụm trục riêng và cần tra mỡ định kỳ.
Động cơ điện: loại 1 pha 220V cho quạt nhỏ, loại 3 pha 380V cho quạt từ vài kW trở lên. Động cơ nên được bảo vệ bằng aptomat và rơ le nhiệt.
Miệng hút và miệng thổi: miệng hút nằm ở tâm vỏ, thường có dạng loe để khí vào đều. Miệng thổi nằm ở mép vỏ, vuông góc với trục, có mặt bích để nối ống.
Bộ truyền động (với quạt gián tiếp): puly và dây đai nối động cơ với trục quạt. Đổi cỡ puly sẽ đổi tốc độ quạt.
Bạn có thể đọc chi tiết từng bộ phận, vật liệu và cách kiểm tra trong bài cấu tạo quạt ly tâm công nghiệp.
Nguyên lý hoạt động của quạt ly tâm
Quạt ly tâm hoạt động theo năm bước nối tiếp nhau:
- Động cơ quay guồng cánh. Tốc độ thường khoảng 1.000–3.000 vòng/phút, tùy loại quạt và kiểu truyền động.
- Khí bị hút vào tâm. Khi guồng cánh quay, vùng giữa guồng có áp suất thấp hơn bên ngoài, nên không khí đi vào qua miệng hút, dọc theo trục.
- Lực ly tâm văng khí ra ngoài. Khí đi giữa các cánh, được cánh đẩy quay theo và bị lực ly tâm văng ra mép guồng với vận tốc lớn.
- Vỏ xoắn ốc đổi vận tốc thành áp suất. Tiết diện vỏ lớn dần nên dòng khí chậm lại, một phần động năng chuyển thành áp suất tĩnh.
- Khí ra ở miệng thổi. Dòng khí đi ra theo hướng vuông góc với trục, đủ áp để thắng trở lực của ống, co, lọc và chụp hút.
Một điểm cần nhớ: đảo chiều quay động cơ không làm quạt ly tâm hút ngược. Khí vẫn ra ở miệng thổi, chỉ có lưu lượng và cột áp giảm mạnh. Vì vậy khi lắp quạt 3 pha, bạn cần kiểm tra chiều quay theo mũi tên trên vỏ.
Muốn hiểu sâu hơn về dòng khí trong guồng cánh, xem bài nguyên lý khí động học của quạt ly tâm. Quan hệ giữa lưu lượng, cột áp và công suất được trình bày trong bài đường đặc tính quạt ly tâm.
Phân loại quạt ly tâm
Quạt ly tâm được chia theo bốn cách phổ biến: theo áp suất, theo kiểu truyền động, theo thiết kế cánh và theo vật liệu, môi trường làm việc.
Theo áp suất: thấp áp, trung áp, cao áp
Đây là cách chia hay gặp nhất khi báo giá. Ranh giới giữa các nhóm không có chuẩn chung, mỗi hãng chia một kiểu. Bảng dưới là mức tham khảo:
| Loại | Cột áp tham khảo | Đặc điểm | Ứng dụng thường gặp |
|---|---|---|---|
| Thấp áp | Dưới khoảng 1.000 Pa | Lưu lượng lớn, êm, tiêu thụ điện thấp | Cấp gió tươi, thông gió văn phòng, ống gió ngắn |
| Trung áp | Khoảng 1.000–3.000 Pa | Cân bằng giữa lưu lượng và áp | Hút bụi, hút khói bếp, đường ống trung bình |
| Cao áp | Trên khoảng 3.000 Pa | Áp lớn, lưu lượng nhỏ hơn, thường ồn hơn | Lọc bụi túi vải, cấp gió lò đốt, vận chuyển vật liệu nhẹ |
Khi so sánh, bạn nên xem con số cột áp trên nhãn thay vì chỉ dựa vào tên gọi. Ví dụ, các model trung áp SSB đang bán có cột áp từ khoảng 500 Pa (0,5 HP) tới 5.200 Pa (50 HP), còn dòng siêu cao áp từ khoảng 2.500 Pa tới 22.000 Pa. Một model "trung áp" của hãng này có thể ngang "cao áp" của hãng khác. Xem các model đang có tại danh mục quạt ly tâm trung áp và quạt ly tâm cao áp. Cách chia chi tiết theo cột áp có trong bài phân loại quạt ly tâm theo cột áp.
Theo kiểu truyền động: trực tiếp và gián tiếp
Quạt ly tâm trực tiếp: guồng cánh lắp thẳng lên trục động cơ. Quạt gọn, ít chi tiết, ít phải bảo dưỡng, giá thấp hơn. Tốc độ quạt bằng tốc độ động cơ, muốn chỉnh phải dùng biến tần.
Quạt ly tâm gián tiếp: động cơ đặt riêng, truyền qua puly và dây đai. Đổi cỡ puly là đổi được tốc độ. Động cơ nằm ngoài dòng khí nên phù hợp khi hút khí nóng, khói hoặc khí có bụi. Đổi lại, bạn cần kiểm tra độ căng dây đai và tra mỡ gối đỡ định kỳ.
Các model gián tiếp đang bán nằm ở danh mục quạt hút ly tâm gián tiếp. So sánh đầy đủ hai kiểu có trong bài so sánh quạt ly tâm trực tiếp và gián tiếp.
Theo thiết kế cánh: cong trước, cong sau, cánh thẳng
| Kiểu cánh | Ưu điểm | Hạn chế | Hợp với |
|---|---|---|---|
| Cánh cong trước (nhiều cánh nhỏ, kiểu lồng sóc) | Lưu lượng lớn ở tốc độ thấp, êm, gọn | Hiệu suất thấp hơn; công suất tăng theo lưu lượng nên dễ quá tải động cơ khi trở lực giảm | Điều hòa, cấp gió tươi, thông gió ít bụi |
| Cánh cong sau | Hiệu suất cao nhất trong ba loại; công suất không vượt mức lớn nhất dù lưu lượng tăng | Không hợp khí nhiều bụi dính vì bụi bám mặt cánh | Thông gió công nghiệp chạy liên tục, khí sạch hoặc ít bụi |
| Cánh thẳng (hướng kính) | Chịu bụi, mạt và vật liệu mài mòn; ít bám bẩn, dễ sửa | Hiệu suất thấp hơn, ồn hơn | Hút bụi gỗ, vận chuyển vật liệu nhẹ, khí bẩn |
Lưu ý với quạt cánh cong trước: nếu hệ thống thực tế ít trở lực hơn thiết kế, ví dụ ống ngắn hơn hoặc van gió mở hết, quạt sẽ chạy ra nhiều gió hơn và động cơ có thể quá dòng. Chọn động cơ có dư công suất hoặc lắp van điều chỉnh sẽ tránh được lỗi này.
Theo vật liệu và môi trường làm việc
- Quạt ly tâm inox 304: vỏ và cánh bằng inox, dùng cho khí ẩm, hơi nước, nhà bếp, thực phẩm và môi trường ăn mòn nhẹ.
- Quạt hút ly tâm phòng nổ: động cơ phòng nổ và cánh hạn chế tia lửa, dùng ở kho sơn, xưởng dung môi, trạm xăng dầu, nơi có khí dễ cháy.
- Quạt hút ly tâm con sò: dòng nhỏ gọn, cột áp khá, hay dùng thổi lò, hút khói hàn, cấp gió cho máy. Loại này khác với máy thổi khí con sò dùng sục khí bể nước, xem bài cấu tạo máy thổi khí con sò.
- Quạt ly tâm mini: công suất nhỏ, nhiều model chạy điện 220V, hợp với bếp gia đình, phòng nhỏ, xưởng nhỏ.
Ứng dụng của quạt ly tâm
Quạt ly tâm được chọn khi hệ thống cần áp lực để đẩy khí qua ống, lọc hoặc chụp hút. Các ứng dụng chính:
- Hút bụi xưởng gỗ, xưởng cơ khí, nhà máy xi măng: quạt kéo khí có bụi qua đường ống về lọc túi vải hoặc cyclone. Xem danh mục quạt ly tâm hút bụi.
- Hút khói bếp nhà hàng và hút khói khi có cháy: quạt đẩy khói nóng, dầu mỡ qua ống dài lên mái. Hệ thống hút khói hành lang, tầng hầm và tăng áp cầu thang của tòa nhà cũng dùng quạt ly tâm. Xem danh mục quạt ly tâm hút khói.
- Hệ thống điều hòa và thông gió tòa nhà (HVAC): quạt cấp gió tươi, hồi gió và hút thải trong các AHU, FCU có ống gió. Chi tiết trong bài ứng dụng của quạt ly tâm trong hệ thống HVAC.
- Xử lý khí thải hóa chất: quạt bằng inox hoặc composite hút hơi axit, dung môi về tháp hấp thụ.
- Sấy và cấp gió lò: quạt cấp gió cho lò hơi, lò đốt, buồng sấy nông sản, lò sấy gỗ.
- Vận chuyển vật liệu nhẹ: dăm bào, mùn cưa, hạt nhựa, bột qua đường ống.
Ưu điểm và nhược điểm của quạt ly tâm
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Tạo cột áp cao, đẩy khí qua ống dài, lọc bụi, chụp hút | Cùng lưu lượng thì kích thước và trọng lượng lớn hơn quạt hướng trục |
| Chịu được khí có bụi, khói, hơi nóng (đặc biệt cánh thẳng và kiểu gián tiếp) | Giá đầu tư thường cao hơn quạt hướng trục cùng lưu lượng |
| Lưu lượng ổn định khi trở lực hệ thống thay đổi | Quạt cao áp thường ồn hơn, cần đệm chống rung và ống mềm |
| Nhiều lựa chọn vật liệu: thép, inox, composite, phòng nổ | Hướng gió vào và ra vuông góc nhau, cần tính chỗ lắp và co ống |
| Dễ chỉnh tốc độ bằng puly hoặc biến tần | Kiểu gián tiếp phải bảo dưỡng dây đai và gối đỡ định kỳ |
Phân tích chi tiết từng ưu điểm, nhược điểm và cách khắc phục có trong bài ưu điểm và nhược điểm của quạt ly tâm.
Quạt ly tâm khác quạt hướng trục thế nào?
| Tiêu chí | Quạt ly tâm | Quạt hướng trục |
|---|---|---|
| Hướng gió | Vào theo trục, ra vuông góc với trục | Vào và ra cùng phương với trục |
| Cột áp | Cao | Thấp đến trung bình |
| Lưu lượng (cùng cỡ) | Trung bình | Lớn |
| Kích thước | Cồng kềnh hơn | Gọn, lắp xuyên tường hoặc trong ống |
| Ứng dụng | Đường ống dài, hút bụi, hút khói, lọc khí | Thông gió nhà xưởng, cấp gió tươi, làm mát không gian mở |
Nói ngắn gọn: cần nhiều gió cho không gian mở thì chọn quạt hướng trục, cần đẩy khí qua ống và lọc thì chọn quạt ly tâm. Bảng 15 tiêu chí và cách chọn theo từng tình huống có trong bài so sánh quạt ly tâm và quạt hướng trục.
Cách đọc thông số và chọn quạt ly tâm
Trên nhãn hoặc catalogue quạt ly tâm thường có năm thông số:
- Lưu lượng (m³/h): lượng khí quạt đẩy được trong một giờ, ở một mức cột áp nhất định.
- Cột áp (Pa): áp lực quạt tạo ra để thắng trở lực của hệ thống. Lưu lượng và cột áp đi theo cặp: cột áp càng cao thì lưu lượng càng giảm. Vì vậy hai con số này phải đọc cùng nhau trên đường đặc tính.
- Công suất động cơ (kW hoặc HP): 1 HP xấp xỉ 0,75 kW.
- Tốc độ (vòng/phút): cùng một quạt, tăng tốc độ thì lưu lượng, cột áp và công suất đều tăng.
- Điện áp: 220V một pha cho quạt nhỏ, 380V ba pha cho quạt lớn.
Ví dụ thông số thật của một model trên site: quạt hút ly tâm trung áp 5,5 HP, lưu lượng 6.500 m³/h, cột áp 1.500 Pa, điện 380V.
Chọn nhanh trong 3 bước:
- Tính lưu lượng cần. Dựa vào số chụp hút, tiết diện ống và vận tốc gió cần trong ống, hoặc thể tích phòng nhân số lần trao đổi khí. Cách tính có trong bài tính toán thiết kế quạt ly tâm.
- Tính tổng trở lực của hệ thống. Cộng tổn thất qua ống thẳng, co, côn, chụp hút, lọc bụi và miệng xả. Kết quả là cột áp quạt cần đạt.
- Chọn model có điểm làm việc phù hợp. Đặt cặp lưu lượng và cột áp cần lên đường đặc tính của từng model. Chọn model có điểm này nằm trong vùng hiệu suất tốt, chừa dư một phần cho bụi bám lọc theo thời gian. Sau đó chọn vật liệu theo loại khí và chọn kiểu truyền động theo nhiệt độ khí.
Các tiêu chí còn lại như độ ồn, chỗ lắp, chi phí vận hành được trình bày trong bài cách chọn mua quạt ly tâm phù hợp.
Câu hỏi thường gặp về quạt ly tâm
Quạt ly tâm thấp áp là gì?
Quạt ly tâm thấp áp là loại có cột áp thấp, thường dưới khoảng 1.000 Pa, đổi lại lưu lượng lớn và chạy êm. Loại này hợp với cấp gió tươi, thông gió văn phòng, tầng hầm và hệ thống có ống gió ngắn.
Quạt ly tâm cao áp là gì?
Quạt ly tâm cao áp là loại tạo cột áp lớn, thường trên khoảng 3.000 Pa, dùng khi khí phải đi qua lọc bụi, đường ống dài hoặc cấp gió cho lò đốt. Quạt cao áp thường quay nhanh hơn và ồn hơn, nên cần đệm chống rung và nối ống mềm.
Quạt ly tâm có ồn không?
Quạt ly tâm cùng lưu lượng thường ồn hơn quạt hướng trục nhỏ, và quạt cao áp ồn hơn quạt thấp áp. Độ ồn giảm đáng kể khi bạn chọn quạt chạy đúng vùng hiệu suất, lắp đệm cao su chống rung, nối ống mềm ở miệng hút và miệng thổi, hoặc lắp thêm bộ tiêu âm.
Quạt ly tâm dùng điện 1 pha được không?
Được với quạt công suất nhỏ. Trên site có các model 220V như quạt hút ly tâm mini 500W và quạt thổi sò 750W. Quạt từ vài kW trở lên chủ yếu dùng điện 3 pha 380V. Nếu xưởng chỉ có điện 1 pha, bạn có thể dùng biến tần đầu vào 1 pha 220V, đầu ra 3 pha 220V. Khi đó động cơ phải đấu tam giác để chạy ở 220V, và chỉ nên áp dụng cho động cơ công suất vừa.
Đảo chiều quay thì quạt ly tâm có hút ngược không?
Không. Đảo chiều quay chỉ làm lưu lượng và cột áp giảm mạnh, khí vẫn ra ở miệng thổi. Quạt chạy yếu bất thường sau khi đấu điện thường là do sai chiều quay. Các lỗi khác và cách xử lý có trong bài các lỗi thường gặp ở quạt ly tâm.
Tìm hiểu sâu hơn về quạt ly tâm
Kiến thức nền
- Cấu tạo của quạt ly tâm công nghiệp
- Nguyên lý khí động học của quạt ly tâm
- Đường đặc tính quạt ly tâm
- Phân loại quạt ly tâm theo cột áp và đặc điểm kỹ thuật
- Ưu điểm và nhược điểm của quạt ly tâm
- So sánh quạt ly tâm và quạt hướng trục
- So sánh quạt ly tâm trực tiếp và gián tiếp
Chọn và thiết kế
- Hướng dẫn chọn mua quạt ly tâm phù hợp
- Tính toán thiết kế quạt ly tâm
- Ứng dụng của quạt ly tâm trong hệ thống HVAC
Lắp đặt và bảo trì
- Hướng dẫn lắp đặt quạt ly tâm
- Hướng dẫn bảo trì định kỳ cho quạt ly tâm
- Các lỗi thường gặp ở quạt ly tâm và cách khắc phục
Kết luận
Quạt ly tâm là lựa chọn đúng khi hệ thống cần áp lực để đẩy khí qua ống, lọc hoặc chụp hút. Để chọn đúng, bạn cần biết lưu lượng và cột áp cần, loại khí cần hút, nhiệt độ khí, rồi mới chọn kiểu cánh, kiểu truyền động và vật liệu. Bạn có thể xem các model đang có tại danh mục quạt ly tâm công nghiệp. Nếu cần chúng tôi tính lưu lượng, cột áp và chọn model theo bản vẽ, hãy gọi hotline 0987.415.514 hoặc nhắn Zalo 0987.586.796 để nhận báo giá.
Chia sẻ bài này
