Wentylator do aerozoli przemysłowych

Aerozole przemysłowe powstają w wielu procesach technologicznych, między innymi podczas obróbki metali, pracy obrabiarek CNC, natrysku, lakierowania czy procesów chemicznych. W zależności od procesu mogą mieć postać bardzo drobnych kropli oleju, emulsji, substancji chemicznych lub innych cieczy unoszących się w strumieniu powietrza.

W instalacji odciągającej aerozole wentylator odpowiada za wytworzenie odpowiedniego przepływu powietrza i pokonanie oporów kanałów, filtrów oraz separatorów. Jego dobór wymaga jednak uwzględnienia nie tylko wydajności i sprężu, ale również właściwości transportowanego medium.

Wentylator do aerozoli przemysłowych powinien być odpowiednio dopasowany do rodzaju aerozolu, jego stężenia, temperatury, właściwości chemicznych oraz sposobu prowadzenia filtracji. Szczególne znaczenie może mieć również możliwość kondensacji cieczy i jej osadzania się na elementach wentylatora.

Czym są aerozole przemysłowe?

Aerozol jest układem, w którym bardzo drobne cząstki stałe lub ciekłe są rozproszone w gazie, najczęściej w powietrzu.

W instalacjach przemysłowych szczególne znaczenie mają aerozole ciekłe, które mogą powstawać podczas rozpylania, rozpryskiwania, mieszania lub intensywnej obróbki cieczy.

Aerozole ciekłe

Do przykładów należą:

• Mgła olejowa
• Mgła z emulsji chłodzących
• Drobne krople olejów technologicznych
• Aerozole substancji chemicznych
• Aerozole powstające podczas natrysku

Ich charakterystyczną cechą jest występowanie cieczy w postaci bardzo małych kropli unoszących się w powietrzu.

Aerozole stałe

Aerozolem mogą być również drobne cząstki stałe zawieszone w powietrzu. W praktyce przemysłowej należy jednak odróżnić taki przypadek od typowych instalacji odpylania.

W przypadku większych ilości pyłów zastosowanie mają rozwiązania projektowane specjalnie do transportu i filtracji pyłów przemysłowych.

Aerozol a mgła, para i gaz

Pojęcia te nie powinny być stosowane zamiennie.

Mgła składa się z drobnych kropli cieczy unoszących się w gazie.

Para jest substancją znajdującą się w fazie gazowej, która może ulec kondensacji.

Gaz pozostaje w fazie gazowej w danych warunkach.

Pył składa się natomiast z cząstek stałych.

Rozróżnienie rodzaju medium jest ważne podczas doboru wentylatora, filtracji oraz materiałów konstrukcyjnych.

Gdzie występują aerozole przemysłowe?

Aerozole mogą powstawać w wielu procesach produkcyjnych.

Obróbka metali

Podczas toczenia, frezowania, wiercenia czy szlifowania może powstawać mgła związana z olejami i cieczami chłodząco-smarującymi.

W przypadku nowoczesnych obrabiarek CNC intensywność powstawania aerozolu może być znaczna, szczególnie przy wysokich prędkościach obrotowych i dużej ilości stosowanego chłodziwa.

Obróbka CNC

W instalacjach obsługujących obrabiarki CNC często stosuje się odciągi mgły olejowej.

Typowy układ może obejmować:

obrabiarkę → punkt odciągowy → filtr mgły olejowej → wentylator → wyrzut powietrza

Dokładna konfiguracja zależy od zastosowanego urządzenia filtracyjnego i technologii procesu.

Lakierowanie i natrysk

Procesy natryskowe mogą powodować powstawanie drobnych kropli farb, lakierów, powłok i innych substancji.

W takich zastosowaniach szczególnie istotny jest odpowiedni dobór filtracji oraz materiałów odpornych na działanie transportowanego medium.

Przemysł chemiczny

Aerozole mogą powstawać podczas:

• Rozpylania cieczy
• Mieszania
• Dozowania
• Reakcji chemicznych
• Procesów technologicznych wykorzystujących agresywne substancje

W tym przypadku szczególnie ważne są właściwości chemiczne medium.

Przemysł spożywczy i farmaceutyczny

W określonych procesach technologicznych również mogą powstawać aerozole i drobne krople cieczy. Wymagania dotyczące konstrukcji instalacji zależą od charakterystyki procesu, stosowanych substancji i wymagań higienicznych.

Jaki wentylator do aerozoli przemysłowych?

Nie istnieje jeden uniwersalny wentylator odpowiedni do każdego rodzaju aerozolu.

Wybór zależy przede wszystkim od wymaganej wydajności, sprężu i właściwości transportowanego medium.

Wentylator promieniowy

Wentylatory promieniowe są często stosowane w przemysłowych instalacjach odciągowych, ponieważ mogą zapewniać odpowiedni spręż przy wymaganym przepływie.

Są szczególnie przydatne w instalacjach, w których występują:

• Długie kanały
• Liczne kolana
• Filtry
• Separatory
• Tłumiki
• Inne elementy powodujące straty ciśnienia

Wentylator chemoodporny

Jeżeli aerozol zawiera substancje agresywne chemicznie, konieczne może być zastosowanie wentylatora wykonanego z materiałów odpornych na działanie danego medium.

Nie wystarczy jednak sama informacja, że aerozol jest „chemiczny”. Należy znać jego skład, stężenie, temperaturę oraz wilgotność.

Wentylator odporny na wilgoć i kondensację

Aerozole ciekłe mogą osadzać się na elementach instalacji, a w określonych warunkach dochodzić również do kondensacji.

Dlatego w niektórych zastosowaniach trzeba uwzględnić odporność materiałów na wilgoć oraz możliwość odprowadzania skroplonej cieczy.

Wentylator do mgły olejowej

Wentylatory mogą stanowić element instalacji odciągających mgłę olejową z obrabiarek CNC i innych urządzeń technologicznych.

W tym przypadku szczególnie ważne jest właściwe połączenie wentylatora z urządzeniem filtracyjnym przeznaczonym do separacji aerozolu olejowego.

Jak dobrać wentylator do aerozoli?

Dobór wentylatora powinien uwzględniać znacznie więcej parametrów niż tylko przepływ powietrza.

Rodzaj aerozolu

Najpierw należy określić, jaka ciecz znajduje się w strumieniu powietrza.

Może to być między innymi:

• Olej
• Emulsja
• Chłodziwo
• Farba
• Lakier
• Substancja chemiczna
• Inna ciecz technologiczna

Skład chemiczny

W przypadku substancji agresywnych chemicznie trzeba określić ich wpływ na materiały konstrukcyjne wentylatora.

Wielkość kropli

Rozmiar kropli wpływa na zachowanie aerozolu w instalacji i skuteczność jego separacji.

Stężenie aerozolu

Im większa ilość cieczy transportowana w strumieniu powietrza, tym większe znaczenie ma odpowiednia konstrukcja wentylatora i filtracja.

Temperatura

Temperatura medium może wpływać zarówno na dobór materiałów, jak i możliwość kondensacji.

Wilgotność

Wysoka wilgotność i obecność cieczy mogą zwiększać ryzyko korozji.

Możliwość kondensacji

Jeżeli część aerozolu może wykraplać się w instalacji, należy uwzględnić sposób odprowadzania cieczy.

Wymagana wydajność

Wentylator musi zapewnić odpowiedni przepływ powietrza dla punktów odciągowych.

Wymagany spręż

Należy uwzględnić wszystkie straty ciśnienia w kanałach, filtrach i separatorach.

Sposób filtracji

Rodzaj zastosowanego filtra ma bezpośredni wpływ na opory instalacji i wymagania wobec wentylatora.

Zagrożenie wybuchem

Jeżeli aerozol zawiera substancje palne, konieczna może być dodatkowa analiza zagrożenia i odpowiedni dobór urządzeń.

Wydajność wentylatora do odciągu aerozoli

Wydajność wentylatora należy określić na podstawie rzeczywistych wymagań instalacji.

W przypadku prostego układu zależność pomiędzy przepływem, prędkością i przekrojem można przedstawić wzorem:

Q = v × A × 3600

gdzie:

• Q - strumień objętości powietrza [m³/h]
• v - prędkość powietrza [m/s]
• A - pole przekroju [m²]

W praktyce dobór wydajności dla odciągu aerozoli powinien uwzględniać również sposób emisji zanieczyszczenia, konstrukcję maszyny oraz położenie punktu odciągowego.

Jeżeli odciąg znajduje się zbyt daleko od źródła aerozolu lub punkt odbioru jest nieodpowiednio zaprojektowany, sama zwiększona wydajność wentylatora nie musi zapewnić skutecznego przechwytywania zanieczyszczenia.

Spręż wentylatora do aerozoli

Wentylator musi pokonać opory całej instalacji.

Na wymagany spręż wpływają między innymi:

• Długość kanałów
• Średnica przewodów
• Kolana
• Trójniki
• Przewody elastyczne
• Przepustnice
• Filtry aerozolowe
• Separatory
• Odkraplacze
• Tłumiki
• Wyrzutnie

Szczególnie istotny może być opór filtra. Wraz z jego zabrudzeniem opory przepływu mogą się zmieniać, dlatego warunki pracy wentylatora należy analizować dla rzeczywistego zakresu pracy instalacji.

Wentylator powinien być dobrany do punktu pracy, czyli wymaganej kombinacji wydajności i sprężu, a nie wyłącznie do maksymalnego przepływu katalogowego.

Wentylator do mgły olejowej

Mgła olejowa jest jednym z najczęściej spotykanych rodzajów aerozoli przemysłowych.

Powstaje między innymi podczas:

• Toczenia
• Frezowania
• Wiercenia
• Szlifowania
• Pracy obrabiarek CNC
• Rozpylania olejów i emulsji

Drobne krople oleju mogą długo utrzymywać się w powietrzu i być transportowane przez instalację odciągową.

Dlatego system powinien być zaprojektowany tak, aby skutecznie przechwytywać aerozol oraz oddzielać go od powietrza.

Wentylator do mgły olejowej z obrabiarek CNC

W przypadku obrabiarek CNC często stosuje się lokalny odciąg podłączony do urządzenia filtrującego.

Przykładowa konfiguracja:

obrabiarka CNC → odciąg → filtr mgły olejowej → wentylator → wyrzut

W zależności od rodzaju filtra wentylator może znajdować się w innym miejscu układu.

Dobierając urządzenie, należy uwzględnić między innymi wydajność wymaganą przez obrabiarkę, opór filtra oraz właściwości stosowanego oleju lub emulsji.

Wentylator do aerozoli olejowych a filtracja

Wentylator nie jest urządzeniem służącym do skutecznego oddzielania aerozolu od powietrza.

Jego zadaniem jest przede wszystkim zapewnienie odpowiedniego przepływu.

Za separację aerozolu odpowiada odpowiednio dobrany system filtracyjny.

W zależności od zastosowania mogą być stosowane:

• Separatory kropli
• Filtry koalescencyjne
• Filtry przeznaczone do mgły olejowej
• Układy wielostopniowe
• Urządzenia umożliwiające odzysk oleju

W przypadku mgły olejowej filtr może umożliwiać również odzyskiwanie oddzielonej cieczy i jej odprowadzanie do odpowiedniego zbiornika.

Dlaczego filtracja wpływa na dobór wentylatora?

Każdy filtr powoduje określony spadek ciśnienia.

Jeżeli filtr jest zabrudzony, jego opór może dodatkowo wzrosnąć.

Dlatego podczas doboru wentylatora trzeba uwzględnić nie tylko nominalny opór filtra, ale również rzeczywiste warunki jego eksploatacji.

Wentylator przed czy za filtrem aerozolowym?

Położenie wentylatora względem filtra zależy od konkretnego rozwiązania technologicznego.

Wentylator za filtrem

W układzie:

źródło aerozolu → filtr → wentylator → wyrzut

wentylator pracuje po stronie oczyszczonego powietrza.

Może to ograniczyć kontakt wirnika z cieczą i zanieczyszczeniami.

Jest to szczególnie korzystne, jeżeli zastosowany filtr skutecznie oddziela aerozol przed wentylatorem.

Wentylator przed filtrem

W układzie:

źródło aerozolu → wentylator → filtr → wyrzut

wentylator transportuje zapylone lub zawierające aerozol powietrze.

W takim przypadku należy szczególnie dokładnie uwzględnić:

• Odporność materiałów
• Możliwość osadzania cieczy
• Korozję
• Kondensację
• Możliwość powstawania niewyważenia wirnika

Nie można więc wskazać jednego rozwiązania jako uniwersalnie najlepszego.

Kondensacja aerozolu w wentylatorze

Jednym z problemów związanych z transportem aerozoli ciekłych jest możliwość ich osadzania i kondensacji.

Drobne krople mogą odkładać się na:

• Łopatkach wirnika
• Obudowie
• Kanałach
• Kolanach
• Filtrach
• Separatorach

Jeżeli ciecz gromadzi się nierównomiernie na wirniku, może dojść do jego niewyważenia.

Może to powodować:

• Zwiększenie drgań
• Hałas
• Przyspieszone zużycie łożysk
• Pogorszenie stanu technicznego wentylatora

Dlatego w instalacjach, w których istnieje możliwość wykraplania cieczy, należy przewidzieć odpowiedni sposób jej odprowadzania.

Z czego powinien być wykonany wentylator do aerozoli?

Materiał wykonania powinien być dopasowany do transportowanego medium.

Stal węglowa

Może być stosowana w mniej agresywnych warunkach, jeżeli właściwości transportowanego medium nie powodują nadmiernego ryzyka korozji.

Stal nierdzewna

Może być korzystnym rozwiązaniem w przypadku:

• Wilgotnego powietrza
• Kondensacji
• Obecności określonych substancji chemicznych
• Wymagań dotyczących odporności korozyjnej

Materiały chemoodporne

W przypadku agresywnych aerozoli konieczne może być zastosowanie materiałów o odpowiedniej odporności chemicznej.

Nie należy jednak dobierać materiału wyłącznie na podstawie nazwy substancji. Ważne są również jej stężenie, temperatura i warunki kontaktu z materiałem konstrukcyjnym.

Wentylator do aerozoli agresywnych chemicznie

Jeżeli aerozol zawiera substancje chemiczne, należy przeanalizować ich wpływ na wszystkie elementy mające kontakt z medium.

Pod uwagę należy wziąć:

• Skład chemiczny
• pH
• Stężenie
• Temperaturę
• Wilgotność
• Możliwość kondensacji
• Czas kontaktu medium z powierzchnią

W takich instalacjach nie wystarczy dobrać wentylatora wyłącznie pod względem parametrów aerodynamicznych.

Równie ważna jest odporność chemiczna wirnika, obudowy i pozostałych elementów mających kontakt z transportowanym medium.

W zależności od zastosowania może być właściwe zastosowanie wentylatora chemoodpornego.

Wentylator do aerozoli a ATEX

Niektóre aerozole mogą zawierać substancje palne. W określonych warunkach mogą więc wystąpić zagrożenia związane z powstaniem atmosfery wybuchowej.

Dotyczy to między innymi niektórych:

• Mgieł olejowych
• Cieczy palnych
• Substancji chemicznych

Nie oznacza to jednak, że każdy aerozol automatycznie wymaga wentylatora ATEX.

Konieczne jest przeanalizowanie konkretnego procesu i właściwości medium, a także możliwości powstania atmosfery wybuchowej oraz klasyfikacji stref.

W przypadku występowania takiego zagrożenia dobór wentylatora powinien uwzględniać odpowiednie wymagania przeciwwybuchowe.

Istotne mogą być również:

• Uziemienie instalacji
• Odprowadzanie ładunków elektrostatycznych
• Temperatura powierzchni
• Konstrukcja wirnika
• Silnik
• Pozostałe elementy instalacji

Konstrukcja wentylatora do aerozoli

W przypadku aerozoli istotne są nie tylko parametry przepływowe wentylatora, ale również szczegóły jego konstrukcji.

Wirnik

Wirnik może mieć kontakt z kroplami cieczy, dlatego trzeba uwzględnić:

• Możliwość osadzania medium
• Odporność na korozję
• Ryzyko niewyważenia
• Łatwość czyszczenia

Obudowa

Obudowa powinna być odporna na działanie transportowanego medium.

W przypadku cieczy mogącej się wykraplać istotne może być również zapewnienie możliwości odprowadzenia kondensatu.

Uszczelnienia

Uszczelnienia powinny być odpowiednio dobrane do temperatury oraz właściwości transportowanego medium.

Łożyska

Należy ograniczyć możliwość kontaktu łożysk z wilgocią i agresywnym medium.

Napęd

Silnik powinien być dobrany do rzeczywistego punktu pracy wentylatora. W zależności od zastosowania może być również potrzebna regulacja wydajności.

Najczęstsze błędy przy doborze wentylatora do aerozoli

Dobór wyłącznie na podstawie wydajności

Wentylator musi zapewniać odpowiedni przepływ przy wymaganym sprężu.

Pomijanie właściwości cieczy

Olej, emulsja i agresywna substancja chemiczna mogą wymagać zupełnie innych materiałów konstrukcyjnych.

Nieuwzględnienie kondensacji

Jeżeli ciecz może wykraplać się w instalacji, trzeba przewidzieć sposób jej odprowadzania.

Brak odpowiedniej filtracji

Wentylator nie powinien zastępować urządzenia przeznaczonego do separacji aerozolu.

Nieuwzględnienie wzrostu oporu filtra

Zabrudzenie filtra może zmieniać warunki pracy całego układu.

Umieszczenie niewłaściwego wentylatora po stronie brudnej

Jeżeli przez wentylator przepływa aerozol, urządzenie musi być dostosowane do właściwości transportowanego medium.

Ignorowanie korozji

Wilgotne i chemicznie agresywne aerozole mogą powodować przyspieszone zużycie elementów.

Brak analizy zagrożenia wybuchem

W przypadku palnych aerozoli konieczne jest przeanalizowanie ryzyka powstania atmosfery wybuchowej.

Jak dobrać wentylator do aerozoli - krok po kroku?

Prawidłowy dobór można przeprowadzić według następującej kolejności:

• Określ rodzaj aerozolu
• Określ skład cieczy
• Ustal temperaturę i wilgotność
• Określ stężenie aerozolu
• Określ wymaganą wydajność powietrza
• Wyznacz straty ciśnienia w kanałach
• Uwzględnij filtr lub separator aerozolu
• Określ wymagany spręż wentylatora
• Sprawdź możliwość kondensacji
• Dobierz materiały konstrukcyjne
• Przeanalizuj możliwość wystąpienia atmosfery wybuchowej
• Dobierz wentylator do rzeczywistego punktu pracy

Takie podejście pozwala uniknąć sytuacji, w której wentylator ma odpowiednią wydajność katalogową, ale nie jest przystosowany do warunków, w jakich ma pracować.

Jak obliczyć moc wentylatora do aerozoli?

Podstawową zależność można przedstawić wzorem:

P = Q × Δp / η

gdzie:

• P - moc [W]
• Q - przepływ powietrza [m³/s]
• Δp - wymagany spręż [Pa]
• η - sprawność układu

Moc zależy więc od ilości transportowanego powietrza, oporów instalacji i sprawności wentylatora.

Przy doborze silnika należy uwzględnić rzeczywisty punkt pracy oraz charakterystykę konkretnego urządzenia.

Wentylatory do aerozoli przemysłowych Mastervent

Mastervent oferuje rozwiązania stosowane w przemysłowych instalacjach wentylacyjnych i odciągowych, w których wymagany jest odpowiedni dobór wentylatora do rodzaju transportowanego medium.

W przypadku aerozoli dobór może uwzględniać:

• Rodzaj aerozolu
• Mgłę olejową
• Właściwości chemiczne medium
• Temperaturę
• Możliwość kondensacji
• Wymaganą wydajność
• Wymagany spręż
• Zastosowany filtr lub separator
• Wymagania dotyczące materiałów konstrukcyjnych
• Warunki bezpieczeństwa

Wentylator może być elementem kompletnego systemu obejmującego punkt odciągowy, przewody, urządzenie filtracyjne, separator, układ odprowadzania kondensatu oraz wyrzutnię.

Podsumowanie

Wentylator do aerozoli przemysłowych powinien być dobierany z uwzględnieniem zarówno parametrów aerodynamicznych, jak i właściwości transportowanego medium.

Najważniejsze są:

rodzaj aerozolu → skład cieczy → stężenie → temperatura → możliwość kondensacji → właściwości korozyjne → filtracja → wydajność → spręż → konstrukcja wentylatora.

Szczególnej uwagi wymagają instalacje do mgły olejowej, aerozoli chemicznych oraz innych mediów, które mogą powodować korozję lub osadzanie cieczy na elementach wentylatora.

Prawidłowo dobrany wentylator powinien zapewniać wymagany przepływ przy rzeczywistych oporach instalacji, a jego konstrukcja i materiały powinny być dostosowane do warunków pracy.

W przypadku aerozoli wentylator należy więc traktować jako element całego systemu obejmującego punkt odciągowy, przewody, separator lub filtr oraz wyrzut powietrza. Dopiero analiza wszystkich tych elementów pozwala dobrać urządzenie, które będzie pracowało skutecznie, stabilnie i bezpiecznie.