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ces pages se veulent aussi exactes que
possible et vous sont proposées en toute bonne foi. Cependant leur
caractère très général fait qu'elles peuvent être inappropriée dans une
situation particulière. Aussi toute application, choix ou décision qui en
découlerait doit impérativement être validé par un
expert compétent.
Les ventilateurs hélicoïdaux
Sommaire de la page:
- Caractéristiques principales
- Extrapolation des caractéristiques
- Optimisation du fonctionnement
- Inclinaison variable des pales
- Autres méthodes d'ajustement du débit
- Jeu en bout de pales
- Récupérateur de pression dynamique
Aussi
nommés ventilateurs axiaux, ils véhiculent le gaz dans une direction
parallèle à l'axe de rotation de l'impulseur. Ils sont appréciés dans
les applications nécessitant de transférer de grands volumes d'air pour
vaincre une faible résistance (typiquement de 20 à 30 mmCE).
Dans les industries de procédé, on les trouve principalement dans les aéroréfrigérants, et les tours de réfrigération d'eau.
Les
fabricants de ventilateurs fornissent des courbes caractéristiques de
leur matériel. Ces courbes donnent généralement en fonction du débit
volumique:
Un ajustement précis de la capacité du ventilateur est possible en ajustant l'inclinaison des pales. Ceci peut être réalisé automatiquement au moyen d'un système d'actionneur semblable à celui des vannes de réglage.
Dans les industries de procédé, on les trouve principalement dans les aéroréfrigérants, et les tours de réfrigération d'eau.
Caractéristiques principales
Les ventilateurs hélicoïdaux sont principalement caractérisés par:Diamètre
Le débit d'air peut être ajusté, dans certaines limites, par l'orientation de pales entre 2 et 10° d'angle, et la vitesse de rotation. Au delà, on doit agir sur le diamètre du ventilateur pour augmenter le débit.Vitesse périphérique
La rotation entrainant, par la force centrifuge, des efforts sur les pales, elle doit être limitée. La force centrifuge dépend aussi du diamètre. A la vitesse de rotation on préfère la vitesse périphérique. Celle-ci sera généralement limitée à 70 m/s.Nombre de pales
Quand le diamètre augmente, la puissance transmise augmente également. Il est alors nécessaire d'augmenter le nombre de pales pour transférer la puissance requise.Voici des valeurs typiques de caractéristiques de ventilateurs pour aéroréfrigérants ou tours de réfrigération d'eau:
Diamètre | Nombre de pales | Puissance |
---|---|---|
6 - 10 ft 1,8 - 3 m | 4 | 7,5 - 15 HP 5,5 - 11 kW |
12 ft 3,6 m | 4 | 20 - 30 HP 15 - 22 kW |
14 ft 4,2 m | 4 | 30 - 60 HP 22 - 44 kW |
16-20 ft 4,8 - 6 m | 6 | 50 - 100 HP 37 - 75 kW |
24-30 ft 7 - 9 m | 8 | 100 - 250 HP 75 - 190 kW |
36-40 ft 11 - 12 m | 8 | 150 - 300 HP 110 - 225 kW |
Extrapolation des caractéristiques
- la pression de relevage (statique ou totale)
- la pression dynamique
- la puissance absorbée
- le rendement
- le niveau sonore
- différentes inclinaisons des pales
- une vitesse périphérique (souvent 60 m/s ou 12000ft/mn
- une masse volumique de gaz (souvent 1,2 kg/m3)
Les
conditions réelles d'utilisation étant généralement différentes des
conditions de validité des courbes, la vérification des performances du
ventilateur nécessiterade les extrapoler. Les corrections seront
principalement dues à la masse volumique du gaz et la vitesse de
rotation:
Masse volumique du gaz
La masse volumique du gaz peut être affectée par:- sa composition (humidité de l'air par exemple)
- sa pression et sa température (altitude pour l'air ambiant)
La puissance absorbée est le produit du débit volumique par la
pression
de relevage: Pa(W)
= Q(m3 ⁄ s)×Pt(Pa)
⁄ η
Pour un débit volumique donné, la puissance absorbée augmente avec la densité du gaz: Pa2
⁄ Pa1 = (ρ2
⁄ ρ1)
Vitesse de rotation
La vitesse de rotation est exprimée en vitesse périphérique sur les courbes caractéristiques, mais est exprimée en tour/mn dans l'usage courant.La pression totale de relevage du ventilateur augmente avec la vitesse de rotation élevée au carré: Pt2 ⁄ Pt1 = (N2 ⁄ N1)2
La puissance absorbée augmente avec la vitesse de rotation élevée au cube: Pa2 ⁄ Pa1 = (N2 ⁄ N1)3Optimisation du fonctionnement
Inclinaison variable des pales
Les ventilateurs axiaux sont principalement utilisés dans les industries de procédé pour transférer de l'air ambiant utilisé pour refroidir un fluide. Les débits d'air sont déterminés lors du dimensionnement pour répondre au besoin du procédé dans les conditions de température et d'humidité les plus défavorables. Mais souvent, particulièrement pendant la saison hivernale, les conditions ambiantes sont plus favorables, et le ventilateur est surdimensionné. La consommation énergétique associée est excessive.Un ajustement précis de la capacité du ventilateur est possible en ajustant l'inclinaison des pales. Ceci peut être réalisé automatiquement au moyen d'un système d'actionneur semblable à celui des vannes de réglage.
Autres méthodes d'ajustement du débit
Parmis les méthodes pour ajuster la capacité des ventilateurs et des équipement procédés associés, citons:- les moteurs à deux vitesses
- la variation de vitesse par variateur de fréquence électrique
- la variation de vitesse par entrainement hydraulique
Jeu en bout de pales
Un espace minimum doit être prévu entre le bout de la pale et l'anneau externe, afin d'éviter tout frottement. Mais cet espace laissera passer une fraction de l'air refoulé par le ventilateur, qui se trouvant à une pression supérieure tendra à retourner vers l'aspiration à plus basse pression. Les valeurs recommandées pour le jeu en bout de pale dépendent du diamètre du ventilateur:Diamètre du ventilateur | Jeu recommandé |
---|---|
3 - 9 ft | 6 - 12 mm |
9 - 11 ft | 6 - 15 mm |
11 - 16 | 6 - 18 mm |
18 - 40 | 12 - 25 mm |