فن دستگاهی است که برای ایجاد جریان هوا (یا گاز) و جابجایی آن در یک سیستم یا فضا به کار می‌رود. این کار با استفاده از پره‌های دوار انجام می‌شود که انرژی مکانیکی را به انرژی جنبشی سیال تبدیل می‌کنند. فن‌ها در طیف گسترده‌ای از کاربردها، از تهویه مطبوع ساختمان‌ها، خنک‌کاری تجهیزات صنعتی، فرآیندهای صنعتی (مانند خشک‌کن‌ها و کوره‌ها) تا سیستم‌های اگزوز و جابجایی هوا در معادن، نقش حیاتی ایفا می‌کنند.
انواع فن
•فن‌ها را می‌توان بر اساس نحوه حرکت هوا و طراحی پره‌ها به دو دسته اصلی تقسیم کرد:
•فن‌های محوری (Axial Fans): در این نوع، هوا موازی با محور چرخش پره‌ها حرکت می‌کند. این فن‌ها برای جابجایی حجم زیادی از هوا با فشار نسبتاً کم مناسب هستند.
•فن پروانه‌ای (Propeller Fans): ساده‌ترین و ارزان‌ترین نوع فن محوری، با پره‌های تخت یا کمی خمیده. برای جابجایی حجم بالای هوا در فشارهای بسیار کم (مانند فن‌های سقفی، اگزاست فن‌های حمام).
•فن تیوب‌اکسیال (Tubeaxial Fans): فن پروانه‌ای که درون یک داکت استوانه‌ای قرار گرفته است. کارایی و فشار بالاتری نسبت به فن پروانه‌ای ساده دارد. برای تهویه داکت‌ها و بوستر فن‌ها.
•فن وین‌اکسیال (Vaneaxial Fans): شبیه تیوب‌اکسیال، اما دارای پره‌های ثابت (Vanes) در پایین‌دست پروانه، که جریان چرخشی هوا را صاف کرده و راندمان را افزایش می‌دهد. برای کاربردهای صنعتی با فشار متوسط.
•فن‌های سانتریفیوژ (Centrifugal Fans / Radial Fans): در این نوع، هوا به صورت شعاعی (عمود بر محور چرخش) از مرکز فن به سمت محیط آن حرکت کرده و سپس با افزایش فشار از خروجی فن خارج می‌شود. این فن‌ها برای تولید فشار بالا و جابجایی حجم متوسط تا زیاد هوا مناسب هستند.
•پره‌های رو به جلو (Forward Curved Blades – FC): دارای تعداد زیادی پره کوچک که در جهت چرخش منحنی شده‌اند. برای حجم هوای زیاد و فشار کم تا متوسط، مناسب برای سیستم‌های تهویه مطبوع تجاری. نسبتاً آرام و با راندمان خوب در نقاط کاری طراحی شده.
•پره‌های رو به عقب (Backward Curved Blades – BC) / پره‌های مایل به عقب (Backward Inclined Blades – BI): پره‌های صاف یا منحنی که در خلاف جهت چرخش منحنی شده‌اند. راندمان بالا، خود تمیزشونده (کمتر مستعد گرفتگی)، برای حجم هوای متوسط و فشار بالا، مناسب برای کاربردهای صنعتی و هوای آلوده.
•پره‌های شعاعی (Radial Blades – R): پره‌های کاملاً صاف و شعاعی. مقاوم در برابر سایش و گرفتگی، مناسب برای هوای حاوی ذرات (مانند فن‌های مکنده مواد در صنایع چوب یا سیمان). راندمان پایین‌تر نسبت به BC/BI.
•فن‌های خاص:
•فن‌های جریان ترکیبی (Mixed Flow Fans): ترکیبی از ویژگی‌های فن‌های محوری و سانتریفیوژ، تولید فشار و حجم هوای متوسط.
•فن‌های دمنده (Blower Fans): گاهی اوقات به فن‌های سانتریفیوژ پرفشار اطلاق می‌شود.
قطعات اصلی و جنس آن‌ها
•اجزای اصلی یک فن (با توجه به نوع آن) عبارتند از:
•پروانه/ایمپلر (Impeller/Fan Wheel): بخش اصلی چرخان که جریان هوا را ایجاد می‌کند.
•جنس: فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، فولاد آلیاژی (برای مقاومت در برابر سایش یا خوردگی)، یا فایبرگلاس (FRP). انتخاب جنس به دما، خواص هوا (خورندگی، سایندگی) و الزامات مکانیکی بستگی دارد.
•هوزینگ/حلزونی (Housing/Casing/Scroll): محفظه فن که پروانه را در خود جای می‌دهد و جریان هوا را هدایت می‌کند. در فن‌های سانتریفیوژ معمولاً به شکل حلزونی است.
•جنس: فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، فایبرگلاس (FRP). گاهی اوقات دارای پوشش‌های مقاوم در برابر سایش یا خوردگی.
•شفت (Shaft): محوری که پروانه روی آن نصب شده و از موتور انرژی مکانیکی دریافت می‌کند.
•جنس: فولاد آلیاژی (مثلاً فولاد کربنی با آلیاژهای کروم/مولیبدن) برای استحکام و مقاومت در برابر خستگی.
•بلبرینگ‌ها/یاتاقان‌ها (Bearings): برای پشتیبانی از شفت و کاهش اصطکاک.
•جنس: مشابه توضیحات بیرینگ (یاتاقان) در بخش قبلی، معمولاً از فولاد کروم بالا برای بلبرینگ‌های غلتشی یا آلیاژهای بابیت/برنز برای یاتاقان‌های ساده.
•موتور (Motor): منبع انرژی مکانیکی برای چرخاندن شفت و پروانه.
•جنس: (همانند توضیحات الکتروموتور)، شامل سیم‌پیچ‌های مسی، هسته فولادی، بدنه چدنی/آلومینیومی.
•سیستم انتقال قدرت (Drive System): اتصال موتور به شفت فن. می‌تواند مستقیم (Direct Drive) یا با استفاده از تسمه و پولی (Belt Drive) باشد.
•اجزا: تسمه‌ها (لاستیک تقویت شده)، پولی‌ها (چدن یا فولاد).
•کوپلینگ (Coupling): در سیستم‌های مستقیم، برای اتصال شفت موتور و شفت فن.
•جنس: فلزات (چدن، فولاد) یا مواد پلیمری.
اصول طراحی فن
•طراحی فن‌ها یک علم تخصصی است که بر پایه اصول آیرودینامیک، مکانیک سیالات و مکانیک جامدات استوار است:
•دبی جریان (Flow Rate/Volume): حجم هوایی که فن باید جابجا کند (مثلاً m3/h یا CFM).
•فشار استاتیک (Static Pressure): مقاومتی که فن باید بر آن غلبه کند (مثلاً Pa یا in. W.G.). این شامل افت فشار در داکت‌ها، فیلترها و سایر اجزای سیستم است.
•راندمان (Efficiency): نسبت توان هوایی (Air Horsepower) به توان شفت (Shaft Horsepower). طراحی پره‌ها و هوزینگ برای به حداکثر رساندن راندمان و کاهش مصرف انرژی.
•نویز (Noise): طراحی برای به حداقل رساندن سطح صدای تولیدی، به ویژه در کاربردهای مسکونی یا تجاری.
•لرزش (Vibration): طراحی و ساخت با دقت بالا و بالانس دینامیکی پروانه برای کاهش لرزش و افزایش عمر بلبرینگ‌ها و خود فن.
•محدوده دمای عملیاتی: انتخاب مواد و بلبرینگ‌ها مناسب برای دمای هوای در حال جابجایی.
•خواص هوا (Air Properties): در نظر گرفتن چگالی، ویسکوزیته و خورندگی هوا، به خصوص در کاربردهای صنعتی با هوای آلوده.
•اقتصاد: بهینه‌سازی هزینه‌های اولیه (سرمایه‌گذاری) و هزینه‌های عملیاتی (انرژی و نگهداری).
•کدها و استانداردها: رعایت استانداردهای صنعتی و ملی (مانند AMCA) برای عملکرد، آزمایش و ایمنی.
ملاحظات تعمیرات و نگهداری
•نگهداری صحیح فن‌ها برای اطمینان از عملکرد کارآمد، ایمن و طولانی‌مدت آن‌ها بسیار مهم است:
•بازرسی‌های دوره‌ای:
•بازرسی بصری: بررسی پروانه‌ها (برای تجمع کثیفی، خوردگی، فرسایش، یا آسیب فیزیکی)، هوزینگ، شفت، بلبرینگ‌ها، تسمه‌ها و کوپلینگ‌ها.
•بررسی صدا و ارتعاش: پایش منظم صداهای غیرعادی (مثلاً جیغ، ساییدگی) و اندازه‌گیری سطح ارتعاشات. افزایش ارتعاشات می‌تواند نشانه‌ای از عدم بالانس، خرابی بلبرینگ یا عدم هم‌راستایی باشد.
•روان‌کاری بلبرینگ‌ها/یاتاقان‌ها:
•روان‌کاری منظم و با گریس یا روغن مناسب (طبق توصیه سازنده) برای کاهش اصطکاک و سایش.
•اجتناب از روان‌کاری بیش از حد یا کمبود که هر دو می‌توانند به بلبرینگ‌ها آسیب بزنند.
•پایش دمای بلبرینگ‌ها.
•تمیزکاری پروانه‌ها و هوزینگ:
•تجمع گرد و غبار، ذرات، یا مواد چسبنده روی پروانه‌ها می‌تواند باعث عدم بالانس، کاهش راندمان و افزایش مصرف انرژی شود. تمیزکاری منظم پروانه‌ها و داخل هوزینگ ضروری است.
•بررسی تسمه‌ها و پولی‌ها (در فن‌های تسمه محرک):
•بررسی کشش تسمه‌ها (Tension)، فرسودگی، ترک‌خوردگی یا آسیب.
•بررسی پولی‌ها برای هم‌راستایی و سایش. تعویض تسمه‌ها و پولی‌های فرسوده.
•هم‌راستایی (Alignment):
•در فن‌های مستقیم، اطمینان از هم‌راستایی دقیق شفت موتور و شفت فن. عدم هم‌راستایی باعث افزایش ارتعاشات، سایش بلبرینگ و آسیب به کوپلینگ می‌شود.
•بازرسی موتور:
•بررسی موتور فن (همانند ملاحظات نگهداری الکتروموتور) شامل بررسی اتصالات الکتریکی، سلامت عایق، و تهویه موتور.
•بررسی دمپرها و لوورها:
•اطمینان از عملکرد صحیح دمپرها (Dampers) و لوورها (Louvers) برای کنترل جریان هوا.
•ثبت سوابق:
•نگهداری دقیق سوابق بازرسی‌ها، تعمیرات، روان‌کاری و پارامترهای عملیاتی (فشار، دبی، دما، ارتعاشات) برای تحلیل روندها، پیش‌بینی مشکلات و برنامه‌ریزی نگهداری پیشگیرانه.
•با رعایت این نکات نگهداری، می‌توان عمر مفید فن‌ها را به طور قابل توجهی افزایش داد، مصرف انرژی را بهینه کرد و از خرابی‌های ناگهانی جلوگیری نمود.