Konzolni ventilatori pokreću vazduh pomoću pokreta, slično ručnim ventilatorima. Komercijalno dostupni, kombinovani su sa piezoelektričnim savijačem, koji obezbeđuje njihovu pokretačku snagu. Ovi ventilatori su niske buke, male snage i imaju mali protok. Imaju korisnu nišu za povećanje hlađenja elektronike iznad one prirodne konvekcije, bez potrebe za visokim protokom.
Razvio sam dizajn konzolnog ventilatora sa više od 100 puta povećanom zapreminskom brzinom protoka, i pokazao sam da može biti konkurentan aksijalnim ventilatorima u brzini protoka i nivou buke. Verujem da bi ovo poboljšanje moglo otvoriti mogućnosti za šire usvajanje konzolnih ventilatora u pokretnim aplikacijama za vazduh i hlađenje.
Tipičan piezoelektrični ventilator je prikazan na slici 1. Sastoji se od polimerne lopatice ventilatora i piezoelektričnog savijača. Kada savijač vibrira na rezonantnoj frekvenciji lopatice ventilatora, vrh ventilatora se pomera sa otklonom od nekoliko centimetara i tako pomera vazduh. Pošto nema ulaza ili izlaza za ventilator, kretanjem vazduha dominiraju recirkulacijski vrtlozi. Međutim, postoji određeni neto zamah koji se daje vazduhu, dakle skroman neto protok vazduha.
Dizajn koji sam razvio prikazan je na slici 2. U sredini platforme su tri lopatice ventilatora od nerđajućeg čelika obojene žuto radi jasnoće. Svaka lopatica ventilatora je 15 k 14 cm. Sistem pokreću dva prilagođena linearna motora povezana sa oba kraja vibracione grede, koja je zauzvrat povezana sa osnovom tri lopatice ventilatora. Ventilatori rade na 20 Hz, što je frekvencija ispod one koju čuje ljudski sluh. Ovo ograničava zvučni zvuk samo na turbulentno treperenje vazduha koji se kreće pored lopatica.
Veliko povećanje brzine protoka može se pripisati kombinovanim efektima nekoliko faktora. Linearni motori su znatno snažniji od piezoelektričnih savijača, lopatice ventilatora su veće, lopatice ventilatora su napravljene od opružnog čelika, više ventilatora je kombinovano u nizove, a strateško postavljanje omotača smanjuje vrtloge.
Moj rad, objavljen u Results in Engineering, pokazuje da maksimalna brzina vrha ventilatora zavisi od čvrstoće materijala (tačnije, granice izdržljivosti), Jangovog modula i gustine. Opružni čelik ima izuzetno visoku granicu izdržljivosti, tako da je brzina ventilatora veća od polimernih lopatica ventilatora.
Korišćenje više od jednog ventilatora u nizu je takođe važno za postizanje visokog protoka. Moj rad pokazuje da su potrebna najmanje dva ventilatora da bi se kapsulirao kvadar vazduha, koji se ubrzava napred, dok se ventilatori ljuljaju levo-desno. Ovo se može videti u pratećem usporenom video snimku. Zasluge: Rezultati u inženjerstvu (2023). DOI: 10.1016/j.rineng.2023.101602
Strateško postavljanje omotača doprinosi velikom protoku smanjenjem recirkulacijskih vrtloga. Postavljanjem poklopca na gornju i donju ivicu lopatica, sprečava se da vazduh cirkuliše sa strane visokog ka niskom pritisku ventilatora. Takođe, postavljanje poklopca levo i desno od nizova ventilatora sprečava povratne tokove i stvara dobro definisanu ulaznu oblast.
Velika većina komercijalnih ventilatora može se klasifikovati kao aksijalni, centrifugalni, mešoviti ili poprečni ventilatori. Najnoviji dodatak ovoj listi bio je ventilator sa poprečnim protokom, izmišljen 1893. Svaki od ovih tipova ventilatora ima svoje prednosti i pronašao je aplikacije koje koriste ove prednosti. Ovaj dizajn konzolnog ventilatora sa uporedivim protokom sa aksijalnim ventilatorom mogao bi naći podjednako korisne primene.
Dve njegove jedinstvene prednosti su eliminacija bilo kakve nosive ili trljajuće površine, a zbog nedostatka rotacije, ima slobodu da kreira različite proporcije pravougaonika ulaza ventilatora. Rad predstavljen u radu nema zaštitu intelektualne svojine, pa je stoga slobodan za dalje eksperimentisanje.
Ova priča je deo Science Ks Dialog, gde istraživači mogu izvesti nalaze iz svojih objavljenih istraživačkih članaka. Posetite ovu stranicu za informacije o ScienceX dijalogu i kako da učestvujete.
