தொழில்துறை வெளிப்புறக் காற்றோட்டத்தில் கலப்பு ஓட்ட விசிறி ஏன் பிரபலமாக உள்ளது?

கலப்பு பாய்வு விசிறி என்றால் என்ன? அடிப்படை காற்று இயக்கவியல் மற்றும் தொழில்துறை பொருத்தம்

கலப்பு வடிவமைப்பு: கலப்பு பாய்வு விசிறிகள் அசியல் மற்றும் மையவிலக்கு கொள்கைகளை எவ்வாறு இணைக்கின்றன?

கலப்பு பாய்வு விசிறிகள், தனிப்பயனாக வடிவமைக்கப்பட்ட இம்பெல்லர் பிளேடுகளைப் பயன்படுத்தி, அசியல் மற்றும் மையவிலக்கு காற்றுப் பாய்வு இரண்டின் அங்கங்களையும் இணைக்கின்றன. காற்று அசிஸின் வழியாக உள்ளே வரும்போது, அது ஆரைய திசையில் மீண்டும் திசை திருப்பப்படுகிறது, இதனால் சுருள் வடிவிலான இயக்கம் ஏற்படுகிறது. இதன் விளைவாக, வழக்கமான அசியல் விசிறிகளை விட சிறந்த ஸ்டேட்டிக் அழுத்தம் உருவாகிறது; இருப்பினும், மொத்தத்தில் நல்ல அளவு காற்று இயக்கத்தையும் இது உறுதிப்படுத்துகிறது. இவற்றின் முக்கிய நன்மைகளில் ஒன்று, பழைய மையவிலக்கு மாதிரிகளில் பொதுவாகக் காணப்படும் பெல்ட் இயக்கங்களை இவை தேவைப்படுத்தாது. 2023 ஆம் ஆண்டு ASHRAE கையேடு – HVAC பயன்பாடுகள் படி, இந்த வடிவமைப்பு பராமரிப்பு செலவுகளை 30% முதல் கிட்டத்தட்ட 50% வரை குறைக்க முடியும். மேலும், இவற்றின் சிறிய அளவிலான ஹவுசிங்குகள் பொதுவாக துரு எதிர்ப்புத் தன்மை கொண்ட பொருட்களால் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இந்த ஹவுசிங்குகளில் கவனமாக வடிவமைக்கப்பட்ட வளைவுகள் காற்று முரண்பாட்டை (turbulence) குறைக்கவும், இயக்கத்தின் போது ஆற்றல் இழப்பை குறைக்கவும் உதவுகின்றன.

இந்த சமன் ஏன் கடுமையான தொழில்துறை வளிமாற்றத்திற்கு கலப்பு ஓட்ட விசிறிகளை சிறந்தவையாக ஆக்குகிறது

ஆற்றலியல் சமரசம் தொழில்துறை அமைப்புகளுக்கு முக்கியமான நன்மைகளை வழங்குகிறது:

• அழுத்த விரிவாக்கம் : குழாய் வலையமைப்புகளில் 150–630 பாஸ்கல் ஸ்டேட்டிக் அழுத்தத்தைக் கையாளும்
• இடத்தின் செலுத்தம் : ஒப்பிடத்தக்க சென்ட்ரிஃபியூகல் அலகுகளை விட 40% சிறிய இடத்தை எடுக்கும்
• சுமை தகவமைப்பு : வடிகட்டி மூடிக்கொள்ளுதல் அல்லது குழாய் எதிர்ப்பு ஏற்பட்டாலும் நிலையான காற்றோட்டத்தை பராமரிக்கிறது

இந்த செயல்திறன் சுயவிவரம், இடக் கட்டுப்பாடுகள், கரிம வாயுக்கள் மற்றும் மாறும் வளிமாற்றத் தேவைகள் ஒன்றாக இருக்கும் வேதியியல் தொழிற்சாலைகள் மற்றும் உற்பத்தி வசதிகளில் கலப்பு ஓட்ட தொழில்நுட்பத்தை குறிப்பிடத்தக்க வகையில் திறமையாக ஆக்குகிறது. ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தின் மருந்து தொழிற்சாலை மறுசீரமைப்புகளில் உறுதிப்படுத்தப்பட்ட இவற்றின் அதிகரிக்கும் அமைப்பு அழுத்தத்தின் கீழ் காற்றோட்டத்தை பராமரிக்கும் திறன், உற்பத்தி உச்சகட்டங்களில் ஆபத்தான வாயுக்கள் சேர்வதைத் தடுக்கிறது.

உண்மை-உலக தொழில்துறை வளிமாற்றத்தில் கலப்பு ஓட்ட விசிறிகளின் முக்கிய நன்மைகள்

அசியல் விசிறிகளை விட அதிக ஸ்டேட்டிக் அழுத்தம்—சென்ட்ரிஃபியூகல் அளவு இடத்தை பயன்படுத்தாமல்

கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் (Mixed flow fans), தரமான அசியல் விசிறிகளை (standard axial fans) ஒப்பிடும்போது, ஸ்டேட்டிக் அழுத்தத்தை (static pressure) 30 முதல் 50 சதவீதம் வரை அதிகரிக்க முடியும், மேலும் அவை மிகக் குறைந்த இடத்தையே ஆக்கிரமிக்கின்றன. இது ஒவ்வொரு சதுர அடி இடமும் முக்கியமாக இருக்கும் தொழிற்சாலைகள் மற்றும் களஞ்சியங்களுக்கு மிகவும் முக்கியமானது. இவை எவ்வாறு சிறப்பாக செயல்படுகின்றன என்பதற்கான காரணம், அவற்றின் சிறப்பு இம்பெல்லர் (impeller) வடிவமைப்பில் உள்ளது — இது அசியல் விசிறிகளின் வேக பண்புகளையும், ரேடியல் விசிறிகளின் அழுத்த திறன்களையும் ஒன்றிணைக்கிறது. இதன் காரணமாக, பிற விசிறி வகைகளுக்கு சவாலாக இருக்கும் சிக்கலான குழாய் அமைப்புகள் (duct systems) வழியாகவும் காற்று திறம்பட இயங்க முடிகிறது. பாரம்பரிய சென்ட்ரிஃபியூகல் விசிறிகள் (centrifugal fans) பெரும் தரைப்பரப்பை தேவைப்படுத்துகின்றன, மேலும் பெரும்பாலும் முக்கியமான நிறுவல் பணிகளை தேவைப்படுத்துகின்றன; ஆனால் கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் (mixed flow units) எளிதில் ஏற்கனவே உள்ள குழாய்களில் (ducts) பொருத்தப்படுகின்றன. காற்றோட்டத்தை பாதுகாத்துக் கொள்ளும் போது இடத்தை சேமிக்க விரும்பும் தயாரிப்பு வசதிகளுக்கு, இந்த திறன் விகிதம் (efficiency ratio) ஒரு முக்கியமான மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது. 2022-இல் அமெரிக்க ஆற்றல் துறை (U.S. Department of Energy) வெளியிட்ட தொழில் அறிக்கைகளின்படி, சென்ட்ரிஃபியூகல் தொழில்நுட்பத்திலிருந்து கலப்பு ஓட்ட தொழில்நுட்பத்திற்கு மாறிய நிறுவனங்கள், தங்கள் இயந்திர அறைகளின் (mechanical room) அளவை சுமார் 40% வரை குறைத்துள்ளன, மேலும் தேவையான காற்று வெளியேற்ற செயல்திறனை (ventilation performance) அப்படியே பராமரித்துள்ளன.

மாறும் சுமைகளில் EC மோட்டார் ஒருங்கிணைப்புடன் ஆற்றல் திறன் மேம்பாடு

Greenheck-இன் 2023 ஆம் ஆண்டு கலப்பு ஓட்ட விசிறிகளின் செயல்திறன் தொடர்பான ஆய்வின்படி, EC (எலக்ட்ரானிக்கலியாக கம்யூட்டேட்) மோட்டார்களையும் கலப்பு ஓட்ட தொழில்நுட்பத்தையும் இணைப்பதன் மூலம், பழைய முறையிலான AC மின்சார விசிறிகளுடன் ஒப்பிடும்போது ஆற்றல் செலவுகளை அதிகபட்சம் 55% வரை குறைக்க முடியும். இந்த EC மோட்டார்களுக்கு ஒரு சிறப்பு அம்சம் உள்ளது: அவை தற்போதைய அமைப்பின் தேவைக்கேற்ப தங்களின் சுழற்சி வேகத்தை தானாகவே திருத்திக் கொள்கின்றன; எனவே, முழு சக்தியில் இயங்காத போது மின்சாரம் வீணாகாது. மேலும், இந்த ஸ்மார்ட் மோட்டார்களை, காற்றை மிகவும் திறம்பட இயக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்ட கலப்பு ஓட்ட இம்பெல்லர்களுடன் இணைத்தால், முழு அமைப்பும் உற்பத்தி சுழற்சிகள் முழுவதும் குறைந்த மின்சக்தியையே பயன்படுத்துகிறது. தினமும் நிறுத்தமின்றி இயங்கும் தொழிற்சாலைகள்? அவை தங்கள் வசதிகளில் வெப்பநிலை மற்றும் காற்றுத் தரத்தின் மீதான கட்டுப்பாட்டை இழக்காமல், ஒவ்வொரு ஆண்டும் மின்சார பில்களில் பத்தாயிரம் டாலர்களுக்கும் மேலான சேமிப்பை அடைய முடியும்.

சுருக்கிய இன்லைன் நிறுவல்: பழைய அமைப்புகளை மேம்படுத்தும் திட்டங்களில் இட வரம்புகளைத் தீர்ப்பது

கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் உருளை வடிவில் வருகின்றன, இதனால் அவை ஏற்கனவே உள்ள காற்று வழிகளில் (ductwork) சரியாக பொருத்தப்படுவது எளிதாகிறது; இது பழைய கட்டிடங்களில் காற்றோட்ட மேம்பாடுகளை மிகவும் எளிதாக்குகிறது. அசியல் விசிறிகளுக்கு நீண்ட, நேரான காற்று வழிகள் தேவைப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் சென்ட்ரிஃபியூகல் விசிறிகளுக்கு அவற்றைச் சுற்றிலும் கூடுதல் இடம் தேவைப்படுகிறது. ஆனால் இந்தப் புதிய விசிறிகள் ஏற்கனவே உள்ள காற்று வழிகளின் பகுதிகளுக்கு இடையே மிகக் குறைந்த இடத்தில் கூட எளிதாக பொருத்தப்படுகின்றன. கடந்த ஆண்டு ASHRAE-ன் தொழில்நுட்பக் குழு 5.12 நடத்திய ஒரு சர்வேயின்படி, இந்த அணுகுமுறை ஐந்தில் நான்கு பழைய கட்டிடங்களில் (retrofits) முக்கிய கட்டமைப்பு மாற்றங்களைத் தவிர்க்கிறது. வயதான தொழிற்சாலைகள் பொதுவாக இறுக்கமான இடங்களுடன் போராடுகின்றன. இந்த விசிறிகள் குறைந்த உயரமுள்ள மேற்தளங்கள் அல்லது மிகவும் நிரம்பிய இயந்திர அறைகளில் ஏற்படும் பிரச்சனைகளைத் தீர்க்கின்றன — அங்கு எளிதாக சுவாசிக்க வேண்டிய இடம் கூட இல்லை. மேலும், இவை மிகவும் இலேசானவை என்பதால், தொழிலாளர்கள் அவற்றை மேற்தளத்தில் தொங்கவிட அடித்தளத்தை வலுப்படுத்த வேண்டிய அவசியமே இல்லை.

கடுமையான சூழல்களில் கலப்பு ஓட்ட விசிறிகளின் நிரூபிக்கப்பட்ட செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மை

வேதியியல், உணவு மற்றும் மருந்து துறை வசதிகளுக்கான துரு எதிர்ப்பு கட்டுமானம்

கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் பல தொழில்துறை சூழ்நிலைகளில் காணப்படும் கடுமையான சூழ்நிலைகளைச் சமாளிக்க வடிவமைக்கப்பட்ட ஸ்டெயின்லெஸ் ஸ்டீல் கவர்கள் மற்றும் சிறப்பு கலப்பு மூலப்பொருள் பூச்சுகளுடன் வழங்கப்படுகின்றன. இவை கடுமையான வேதிப்பொருட்கள், தினசரி சுத்திகரிப்பின் காரணமாக அதிக ஈரப்பதம் மற்றும் பொதுவாக தரமான உபகரணங்களைச் சேதப்படுத்தும் அதிக அல்லது குறைந்த pH அளவுகள் போன்றவற்றைச் சமாளிக்கின்றன. இதன் விளைவு என்ன? மேற்பரப்புகளிலும், பொருட்களிலும் நுண்ணுயிரிகள் வளரும் வாய்ப்பு குறைவு, நேரத்துடன் பொருட்கள் சிதைவடைவது குறைவு, மேலும் சுத்தமான சூழ்நிலையை பராமரிக்க சிறந்த காற்றோட்டம். மருந்து தயாரிப்பு வசதிகளில் பராமரிப்பு குழுக்கள் பொதுவான விசிறிகளிலிருந்து இந்த பூசப்பட்ட விசிறிகளுக்கு மாறும்போது பராமரிப்பு செலவுகளில் தோராயமாக 40 சதவீதம் சேமிப்பு அடைகின்றனர். இறைச்சி செயலாக்க நிறுவனங்கள் இந்த துரு எதிர்ப்பு விசிறிகளை மலிவான மாற்று விசிறிகளுக்குப் பதிலாக பொருத்தும்போது அவற்றின் மாற்று அட்டவணை தோராயமாக இருமடங்கு நீட்டிக்கப்பட்டுள்ளது. ஏனெனில், இவை அமில ஆவிகளுக்கு தொடர்ந்து ஆட்படுவதையும், தினசரி குறிப்பிட்ட குறிப்பிட்ட சுத்திகரிப்பு முறைகளையும் தாங்க வேண்டும். மேலும், இவற்றின் இறுக்கமான முடிச்சுகள் தூசி மற்றும் பிற துகள்கள் உள்ளே புகாமல் தடுக்கின்றன, இது உணவு செயலாக்க நிறுவனங்கள் பாதுகாப்பு கட்டுப்பாட்டு புள்ளிகளுக்கான கண்டிப்பான HACCP தேவைகளை பூர்த்தி செய்வதற்கு உதவுகிறது.

சிக்கலான குழாய் வலையமைப்புகள் முழுவதும் நிலையான ஓட்ட விநியோகம்: ஐரோப்பிய யூனியன் தளங்களில் இருந்து மைதான செல்லுபடியாக்கம்

ஐரோப்பா முழுவதும் உள்ள பல்வேறு தயாரிப்பு தளங்களில் நடத்தப்பட்ட ஆய்வுகள், பல கிளைகள் மற்றும் பல செங்குத்து வளைவுகளைக் கொண்ட சிக்கலான குழாய் அமைப்புகளில் பொருத்தப்பட்டிருந்தாலும், கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் (mixed flow fans) காற்றோட்ட ஒழுங்குத்தன்மையை தோராயமாக ±3% என்ற அளவில் பராமரிக்கின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன. இந்த விசிறிகள், பின்னடைவு அழுத்தத்தை (backpressure) எதிர்கொண்டபோது தடைப்படும் (stall) நோக்கிய அசியல் (axial) விசிறிகள் போன்ற பிரச்சினைகளிலிருந்து பாதிக்கப்படுவதில்லை. மேலும், வடிப்பான்கள் (filters) அழுக்கடைந்தாலும் அல்லது சுமை நிலைகள் மாறினாலும், இவை தோராயமாக 85% ஆற்றல் மாற்ற திறனை (energy transfer efficiency) அடைகின்றன — இது தொழிலாளர்களுக்கு தூய்மையான காற்றை வழங்க வேண்டிய வாகன வண்ண அங்காடிகளில் (automotive paint shops) துர்நாற்ற வெளியேற்றத்தை (fume extraction) சரியாக பராமரிப்பதற்கு மிகவும் முக்கியமானது. உதாரணமாக, ஒரு வேதியியல் செயலாக்க வசதியை எடுத்துக்கொள்வோம்; அங்கு தொடர்ந்து ஏற்பட்டு வந்த சூடான புள்ளிகளின் (hot spot) பிரச்சினைகள், அவர்கள் பழைய 300 மீட்டர் நீளமுள்ள குழாய் அமைப்பை மேம்படுத்திய பின்னரே தீர்க்கப்பட்டன. இப்போது, இன்னும் 500 Pa ஸ்டேட்டிக் அழுத்தம் (static pressure) வரை அழுத்த ஏற்ற இறக்கங்கள் (pressure fluctuations) இருந்தாலும், காற்று ஓட்ட அளவு (CFM) மாறாமல் நிலையாகவே இருக்கிறது. இத்தகைய சிறந்த செயல்திறனுக்கான காரணம் என்ன? இது முழுவதும் இந்த விசிறிகளின் வடிவமைப்பில் தான் அடங்கியுள்ளது. இவற்றின் இம்பெலர்கள் (impellers), சிறப்பு ஆற்றலியல் (aerodynamic) அம்சங்களுடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, அவை பொதுவாக சிக்கலான, குழப்பமான வரும் காற்றை (chaotic incoming air) சீரான, நிலையான வெளியீடாக (smooth, steady output) மாற்றுகின்றன — இது பிற விசிறி வகைகளில் பிரச்சினையை ஏற்படுத்தும் தொந்தரவான அலைவுகளை (pulsations) தவிர்க்கிறது.

கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் மற்றும் மாற்று விருப்பங்கள்: தரவு-அடிப்படையிலான காற்றோட்டத் தேர்வு

தொழில்துறை காற்று வட்டப்புற வசதிகளுக்கான தேர்வுகள், பொதுவாக கலப்பு-ஓட்ட விசிறிகள் (mixed flow fans) மற்றும் அவற்றின் பாரம்பரிய மாற்று விசிறிகள்—அதாவது அசியல் (axial) அல்லது சென்ட்ரிபியூகல் (centrifugal) மாதிரிகள்—இடையே தேர்வு செய்வதைச் சுற்றியே அமைகின்றன. அசியல் விசிறிகள் பெரிய அளவு காற்று பரிமாணங்களை இயக்குவதற்கு மிகவும் ஏற்றவை; ஆனால் ஸ்டேட்டிக் அழுத்தம் (static pressure) தோராயமாக 300 பாஸ்கல் (Pa) வரை அடைந்தவுடன் அவற்றின் திறன் குறைந்து விடுகிறது. சென்ட்ரிபியூகல் விசிறிகள் மிக உயர்ந்த அழுத்தங்களைக் கையாள முடியும்; ஆனால் அவற்றை சரியாக நிறுவ போதுமான இடம் தேவைப்படுகிறது. இங்குதான் கலப்பு-ஓட்ட விசிறிகள் தன்னை நிரூபித்துக் கொள்கின்றன. இந்த விசிறிகள் 1,000 பாஸ்கலுக்கு மேற்பட்ட ஸ்டேட்டிக் அழுத்தங்களைக் கையாள முடியும், மேலும் அவை மிகச் சிறிய இடத்தில் பொருத்தக்கூடியவையாகவும் இருக்கின்றன—எனவே கிடைக்கும் இடம் மிகக் குறைவாக உள்ள பழைய கட்டிடங்களை மேம்படுத்தும்போது இவை மிகவும் ஏற்றவை. ஆற்றல் நுகர்வை ஆராய்வது இந்த முடிவை மேலும் ஒரு அடுக்கு சேர்க்கிறது. கடந்த ஆண்டு கிரீன்ஹெக் (Greenheck) நிறுவனம் விசிறிகளின் செயல்திறன் குறித்து மேற்கொண்ட ஆய்வுகளின்படி, இந்த கலப்பு-ஓட்ட விசிறிகள் முன்னோக்கி வளைந்த (forward curved) சென்ட்ரிபியூகல் விசிறிகளை விட சாதாரண இயக்க நிலைகளில் திறன் நுகர்வில் தோராயமாக பாதி மட்டுமே பயன்படுத்துகின்றன. எளிய வார்த்தைகளில் கூறுவதாயின், இவை இரண்டு உலகங்களின் சிறந்த அம்சங்களையும் இணைக்கின்றன: சென்ட்ரிபியூகல் அமைப்புகளின் அழுத்தம் கையாளும் திறனையும், அசியல் விசிறிகளின் இடம் சேமிக்கும் நன்மைகளையும். எனவே, கூடுதல் ஆற்றலை வீணாக்காமல் காற்றோட்ட சமநிலையை பராமரிக்க வேண்டிய குழாய் அமைப்புகளில் (ductwork setups) இவை மிகச் சிறப்பாகச் செயல்படுகின்றன.

கேள்விகளுக்கு பதில்கள் பகுதி

கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் என்றால் என்ன?

கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் என்பவை அசியல் (அச்சு) மற்றும் மையவிலக்கு ஓட்ட விசிறிகளின் இரண்டு பண்புகளையும் ஒன்றிணைத்த விசிறிகளாகும்; இவை சிறந்த ஸ்டேட்டிக் அழுத்தத்தையும், ஓட்ட திறனையும் வழங்குகின்றன.

கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் பொதுவாக எங்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன?

இவை வேதியியல் தொழிற்சாலைகள், உற்பத்தி வசதிகள் மற்றும் இட கட்டுப்பாடுகள், கரிம வாயுக்கள் மற்றும் மாறுபட்ட வெளியேற்ற தேவைகள் ஆகியவை ஒன்றிணைந்துள்ள பிற தொழில்முறை சூழல்களுக்கு ஏற்றவை.

அசல் மற்றும் மையவிலக்கு விசிறிகளுடன் ஒப்பிடும்போது கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் எவ்வாறு உள்ளன?

கலப்பு ஓட்ட விசிறிகள் அசியல் விசிறிகளை விட அதிக ஸ்டேட்டிக் அழுத்தத்தை உருவாக்குகின்றன, மேலும் மையவிலக்கு விசிறிகளை விட குறைந்த இடத்தில் பொருத்தக்கூடியவையாக உள்ளன; எனவே இவை வெளியேற்ற தேவைகளுக்கு மிகவும் துல்லியமான தேர்வாகும்.