فن بین‌ کانالی صنعتی: طراحی، کاربرد و انتخاب مناسب

در هر فرآیند صنعتی که با گازها، بخارات، گرما یا ذرات معلق سروکار دارد، تهویه مؤثر به عنوان بخشی حیاتی از سامانه کنترل محیط عمل می‌کند. فن‌ها در این سیستم، نقش انتقال هوا یا گاز به داخل یا خارج کانال‌ها را بر عهده دارند. «فن بین کانالی صنعتی» (Inline / In-duct Fan) یکی از انواع پرکاربرد است که در مسیر کانال نصب می‌شود و هوای عبوری را تقویت یا هدایت می‌کند.

در بسیاری از تاسیسات، محدودیت فضا یا الزامات طراحی موجب می‌شود که فضای کافی و مناسبی برای نصب فن وجود نداشته باشد ؛ در این شرایط، فن بین کانالی راهکاری بهینه به شمار می‌آید. استفاده از این فن‌ها در صنایع مانند نفت و گاز، پالایشگاه‌ها، تصفیه هوا، سیستم‌های تهویه مراکز داده، تونل‌ها و زیرساخت‌های شهری ، سیستم های تهویه دود پارکینگ رایج است.

فن بین کانالی چیست و چگونه کار می‌کند

فن بین کانالی صنعتی به نوعی از فن گفته می‌شود که در داخل مسیر کانال هوا (duct) نصب می‌شود و هوای عبوری را با انرژی مکانیکی تقویت می‌کند. یعنی فن به صورت خطی (inline) در مسیر جریان هوا یا در انتهای کانال قرار می‌گیرد.

در منابع انگلیسی، این نوع فن‌ها گاهی «inline duct fans» نامیده می‌شوند.

اصول عملکرد؛

وقتی هوا در یک کانال جریان دارد، در بخشی از مسیر ممکن است فشار آن کاهش یابد یا افت انرژی رخ دهد (مثلاً در زانوها، اتصالات، فیلترها یا مسیر طولانی). فن بین کانالی به عنوان یک تامین کننده افت فشار عمل می‌کند: یعنی هوای ورودی را می‌گیرد و با چرخش پروانه ضمن افزایش انرژی دینامیکی، آن را به فشار و سرعت بالاتری می‌رساند تا از موانع مسیر عبور کند تا به نقاط دورتر برسد.

بسته به طراحی، فن بین کانالی ممکن است از نوع محوری (axial)، گریز از مرکز (سانتریفوژ) (centrifugal) باشد.

1. فن محوری بین کانالی — جریان هوا موازی با محور چرخش می باشد، مناسب فشار پایین و دبی بالا.
2. فن گریز از مرکز بین کانالی — هوا پس از ورود به مرکز فن به اطراف پرتاب می‌شود، مناسب مسیرهای طولانی‌تر یا فشار متوسط.

مزیت اصلی این فن‌ها آن است که می‌توان آن‌ها را در دل مسیر کانال نصب کرد و نیازی به فضای اضافی بزرگ برای محفظه ندارند، ضمن آنکه افت فشار مسیر را جبران می‌کنند.

اجزای اصلی فن بین‌ کانالی صنعتی؛

برای درک دقیق‌تر طراحی چنین فن‌هایی، در ادامه اجزای مهم و نکات فنی آن‌ها را شرح می‌دهم:

1-پروانه (Impeller)

• جنس و طراحی تیغه‌ها (تیغه‌های خمیده، مستقیم، دارای پره هوافویل و غیره) تأثیر زیادی بر راندمان، افت فشار و امکان تجمع ذرات دارد.
• طراحی تیغه باید به گونه‌ای باشد که تلاطم و گردابه کم باشد و افت‌های انرژی کاهش یابد.

2-بدنه  (Housing)

• معمولاً به شکل لوله‌ای یا محفظه‌ای متناسب با مقطع کانال طراحی می‌شود.
• باید دارای نقاط دسترسی جهت بازرسی و نگهداری باشد.
• در مکان هایی که نیاز به عایق صوتی دارند، ممکن است بدنه دارای پوشش جاذب صوت (صداگیر) باشد.

3-موتور و درایو (Motor & Drive)

• موتورهای الکتریکی با کلاس حفاظتی مناسب در این فن‌ها معمول‌اند.
• درایو فرکانس متغیر (VFD) یا کنترل دور می‌تواند مصرف انرژی را در نقاط کاری مختلف بهینه کند.
• گاهی موتور داخل بدنه و گاهی موتور خارج از بدنه با کوپلینگ یا یاتاقان و تسمه استفاده می‌شود.

4-اتصالات ورودی و خروجی (Inlet / Outlet Transitions)

• فلنچ هایی برای اتصال به کانال با تغییر مقطع یا خم‌های لازم، طراحی می‌شوند.
• این فلنچ های یا تبدیل ها باید مطابق با استاندارد ساخته شود و اندازه های آن به گونه ایی طراحی گردد که باعث اغتشاش هوا یا کم کردن ظرفیت فن نگردد.

5-لوازم جانبی : دمپر، سنسورها، فیلترها و صداگیرها

1. دمپر (دریچه کنترل هوا) برای تنظیم جریان.
2. سنسورهای فشار، سرعت یا دما جهت یا منوکسید کربن
3. فیلتر فلزی جهت جلوگیری از ورود ذرات و فیلترهای G3, G4 و هپا و … که هر یک کاربردهای خاص خود را دارند.

توری جهت محافظت از ورود پرندگان و اشیاء بزرگتر.

4.صداگیرها جهت کاهش دسی بل صدای فن‌ها .

مزایای فن کانالی نسبت به فن محوری و سانتریفیوژ؛

در مقایسه با فن محوری یا سانتریفیوژ ، فن بین کانالی مزایایی دارد:

1. صرفه‌جویی در فضای نصب: چون فن در مسیر کانال قرار می‌گیرد، نیازی به فضای اختصاصی یا اضافی نیست.
2. کاهش افت فشار مسیر: با قرار دادن فن در نقاط خاص، فشار از دست رفته در بخش‌های طولانی یا پیچ‌دار کانال جبران می‌شود.
3. انعطاف‌پذیری در طراحی مسیر کانال: امکان نصب در مسیر مستقیم یا مسیرهایی با خم و انشعاب .
4. سهولت نگهداری و دسترسی: با طراحی مناسب بدنه، دسترسی برای بازرسی و تعمیر ساده‌تر است.
5. بهینه‌سازی انرژی: با استفاده از کنترل دور یا موتور مناسب، مصرف انرژی را می‌توان کاهش داد.
6. کاهش صدا و ارتعاش: چون فن در دل کانال قرار دارد، اغلب به کاهش صدا کمک می‌کند (البته طراحی باید دقیق باشد).

کاربردها در صنایع مختلف؛

فن بین‌ کانالی صنعتی در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. در این بخش به برخی نمونه‌ها و نکات خاص آن‌ها می‌پردازم:

1. صنعت نفت، گاز و پتروشیمی
2. تصفیه هوا و غبارگیری
3. صنعت الکترونیک، مراکز داده و اتاق تمیز
4. تونل‌ها، زیرساخت‌های حمل و نقل شهری
5. صنایع غذایی و دارویی
6. سیستم تهویه دود پارکینگ
7. صنایع شیشه و سیمان

هرکدام از این کاربردها ممکن است نیازهای ویژه‌ای مانند مقاومت در برابر خوردگی، دمای بالا، ترکیبات شیمیایی یا استانداردهای ضدانفجار (ATEX) داشته باشند.

نحوه نصب و نگهداری

برای عملکرد بهینه و طول عمر بیشتر فن بین کانالی، نصب و نگهداری مناسب حیاتی است:

1.محل نصب و تراز دقیق

• فن باید دقیقاً در مرکز مقطع کانال نصب شود تا جریان متقارن باشد.
• اگر فن به صورت افقی نصب شود، محور باید تراز باشد تا از بار جانبی بر روی بلبرینگ‌های موتور کاسته شود.

2.اتصالات

• استفاده از برزنت به اندازه مناسب در ورودی و خروجی به کاهش انتقال ارتعاش به کانال کمک می‌کند.
• جلوگیری از انتقال لرزش به ساختار کلی سازه.

3.تأمین دسترسی برای بازرسی

• بدنه فن باید دسترسی مناسب برای باز کردن درب‌ها جهت تمیزکاری یا بازبینی داشته باشد.
• مسیرهای بازرسی به داخل کانال در جای مناسب تعبیه شوند.

4.رویه بازرسی دوره‌ای

• هر شش ماه یکبار بررسی بلبرینگ، روانکاری ، تراز محور
• تمیزکاری تیغه‌ها از گرد و غبار
• بررسی وضعیت کوپلینگ، اتصالات و واشرها

5.کنترل عملکرد

• ثبت فشار ورودی و خروجی
• مانیتورینگ لرزش و دما
• در صورت استفاده از کنترل دور، بررسی منحنی عملکرد

6.نگهداری پیشگیرانه

• تعویض بلبرینگ‌ها پیش از خرابی
• بازرسی پوشش‌های محافظتی و ضدخوردگی
• اطمینان از جریان هوای ورودی بدون انسداد

با رعایت این نکات، طول عمر مفید فن افزایش می‌یابد و بهره‌وری سیستم حفظ خواهد شد.

نکات انتخاب فن مناسب؛

انتخاب صحیح فن بین‌کانالی صنعتی مستلزم آن است که معیارهای زیر بررسی شوند:

1.دبی (Flow) و فشار استاتیکی لازم

بر اساس نیاز سیستم، مقدار هوای مورد نیاز و افت مسیر باید محاسبه شود.

2.محدوده کاری و نقطه بهره‌برداری

• فن باید در نقطه‌ای از منحنی عملکرد کار کند که راندمان بالا باشد.
• اگر سیستم در کاربردهای متغیر کار کند، کنترل دور توصیه می‌شود.

3.طول و پیچیدگی مسیر کانال

• اگر مسیر طولانی یا دارای خم و شاخه باشد، فن گریز از مرکز یا میکس‌فلو ممکن است انتخاب بهتری باشد.

4.محدودیت صدا و ارتعاش

• اگر نویز یک معیار مهم باشد، بهتر است فن با ضریب صدا پایین و پوسته عایق صوتی انتخاب شود.
• ایجاد کسری در جریان (Flow Conditioning) در ورودی و خروجی کمک‌کننده است.

5.شرایط محیطی (دما، رطوبت، گازها، ذرات)

• در محیط‌های داغ یا دارای ذرات معلق زیاد، نیاز به تیغه مقاوم، پوسته ویژه و فیلتراسیون بیشتر است.
• در محیط‌های خورنده یا انفجاری، انتخاب مواد خاص یا گواهی ATEX اهمیت دارد.

6.توان موتور و نوع کنترل

• انتخاب موتور مناسب با توان کافی، کلاس حرارتی و روش خنک‌سازی (مثلاً TEFC) اهمیت دارد.
• امکان نصب درایو فرکانس متغیر (VFD) برای کنترل بهینه مصرف برق.

7.ملاحظات نگهداری و خدمات

• در دسترس بودن قطعات یدکی
• طراحی قابل سرویس
• شرایط تعمیر و نگهداری آسان

جمع‌بندی

فن بین‌ کانالی صنعتی یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های تهویه و پردازش هوا در صنایع مختلف است. توانایی نصب در مسیر کانال، کاهش نیاز به فضای جداگانه، انعطاف هنگام طراحی مسیر و امکان بهینه‌سازی انرژی از مزایای آن است. برای بهره‌برداری مؤثر از این فن‌ها، باید در طراحی، انتخاب، نصب و نگهداری آن‌ها دقت کرد.