Energie-effiziente lüftungstechnische Anlagen - Energie.ch

Ventilatoren
Die Strömung im Laufrad wird auch beim Axialventilator
durch die Ein- und Austrittsdreiecke dargestellt.
Vom Laufrad wird dem Luftstrom ein Drall
aufgeprägt, der bei der Anwendung eines Leitrades
(vor oder hinter dem Laufrad) aufgehoben und
in zusätzliche Druckenergie umgesetzt wird.
Der theoretisch erzielbare Druck, ohne Berücksichtigung
der Strömungsverluste, kann wie beim Radialventilator
wie folgt dargestellt werden:
Δp th∞ = ρ [(w 1 2 – w2 2 ) + (c2 2 – c1 2 )]
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Im Gegensatz zu Radialventilatoren haben Axialventilatoren
innerhalb ihres Kennlinienfeldes ein
ausgeprägtes Abrissgebiet, den sogenannten instabilen
Bereich (Figur 5.24).
a Bei der Förderung Null füllen die Wirbel auf der
Eintritts- und Austrittsseite den ganzen Saugund
Druckraum aus.
b Betrieb im tiefsten Punkt der Kennlinie mit Ablösungen
am Schaufelrücken und am Eintritt.
c Betrieb im Scheitel der Kennlinie mit Ablösung
am Schaufelrücken.
d Betrieb bei maximalem Wirkungsgrad mit
gleichmässiger Durchströmung.
e Betrieb bei Überlast mit Verschiebung der Strömung
nach innen.
Figur 5.24
Schematische Darstellung der Strömungszustände
eines Axialventilators bei verschiedenen
Drosselzuständen [5.2]
Die meisten Axialventilator-Hersteller geben in ihren
Kennlinienfeldern nur den stabilen Bereich an
oder markieren die Grenzen des stabilen Bereichs
deutlich. Die linke Grenze des stabilen Bereichs
wird häufig als Pumpgrenze bezeichnet.
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RAVEL
Zur Vermeidung von Betriebsstörungen ist es für
den Lüftungstechniker erforderlich, die Problematik
des instabilen Bereiches zu kennen. Verschiebt
sich durch eine fehlerhafte Auslegung oder durch
anlagenseitige Veränderungen ein Betriebspunkt
in Richtung Abrissgebiet, kann es zu Beschädigungen
von mechanischen Komponenten des
Ventilators kommen.
Bei einem Betrieb im instabilen Bereich liegt die
erhöhte Gefahr einer mechanischen Beschädigung
des Ventilators darin, dass sich bei geringsten
Veränderungen im System Wirbel ganz oder
teilweise schlagartig ablösen und sich dabei die
Luftleistungen ebenso schnell ändern. Dies bedeutet
ein schlagartiges Auftreffen von Kräften auf die
Laufradschaufeln. Da sich beim Betrieb im instabilen
Bereich die Wirbel immer wieder neu aufbauen,
führt dies zu einem steten Hin- und Herpendeln
des Betriebspunktes.
Durch die Tatsache, dass der Bestpunkt d eines
Axialventilators immer relativ nahe am Scheitelpunkt
c und damit am Beginn des Abrissgebietes
liegt, wird die Notwendigkeit einer äusserst sorgfältigen
und genauen Auslegung deutlich. Dies gilt
insbesondere für den Betrieb von Axialventilatoren
in Parallelschaltung.
Die Pumpgrenze der Axialventialtoren kann durch
einen Stabilisierungsring weitgehend vermieden
werden. Dabei handelt es sich um eine ringförmige
Kammer oder einen zylindrischen Ring vor dem
Laufrad. Vor allem bei Parallelbetrieb mehrerer
Axialventilatoren wird der Einbau von Stabilisierungsringen
dringend empfohlen. Nähere Angaben
dazu finden sich in den Unterlagen der Hersteller.
Die Figur 5.25 zeigt das Kennlinienfeld eines Axialventilators
mit 6 und 8 Schaufeln. Der Ventilator
mit 6 Schaufeln erreicht einen Maximalwirkunsgrad
um 83%, jener mit 8 Schaufeln um 78%.