The Performance of in-line duct fan depends on the design parameters of impeller and guide vane. such as sweep back angle of impeller, the number of blades, outlet blade angle, guide vane angle etc. In this experimental study total four kinds of impellers having different sweep back angles, $90...
The Performance of in-line duct fan depends on the design parameters of impeller and guide vane. such as sweep back angle of impeller, the number of blades, outlet blade angle, guide vane angle etc. In this experimental study total four kinds of impellers having different sweep back angles, $90^{\circ},\;72.5^{\circ},\;55^{\circ},\;37.5^{\circ}$ with 8 guide vanes, different the number of blades, 6ea, 8ea, 10ea, 12ea, different kinds of outlet blade angles, $30^{\circ},\;45^{\circ}.\;60^{\circ}$ and different kinds of guide vane angles, $15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ}$ were selected and their performance measured to investigate the effects of them. The results were non-dimensionalized to compare their performance.
The Performance of in-line duct fan depends on the design parameters of impeller and guide vane. such as sweep back angle of impeller, the number of blades, outlet blade angle, guide vane angle etc. In this experimental study total four kinds of impellers having different sweep back angles, $90^{\circ},\;72.5^{\circ},\;55^{\circ},\;37.5^{\circ}$ with 8 guide vanes, different the number of blades, 6ea, 8ea, 10ea, 12ea, different kinds of outlet blade angles, $30^{\circ},\;45^{\circ}.\;60^{\circ}$ and different kinds of guide vane angles, $15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ}$ were selected and their performance measured to investigate the effects of them. The results were non-dimensionalized to compare their performance.
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문제 정의
본 연구에서는 관류형 팬의 설계변수가 성능에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 설계변수에 변화를 준 관 류형팬에 대한 성능평가 및 비교실험을 수행했다. 이를 통하여 다음과 같은 사항을 알 수 있었다
본 연구에서는 관류형 팬의 성능에 영향을 주는 설계변수의 특성을 분석하기 위하여 관류형팬 임펠러 주 판의 뒤제침각 변화, 깃 수의 변화, 출구깃각의 변화 그리고 안내깃각 등을 변화 시켜 성능 특성 변화를 고찰하였다.
제안 방법
관류형 팬의 성능을 실험적으로 측정 분석하기 위하여 흡입구에서의 공기 유동을 원활하게 유지하기 위해서 벨마우스(bellmouth)를 장착하고 임펠러의 회전수를 유지시켜 각종 성능을 측정하였다. 최초 임펠러 회전수를 일정하게 고정시키고, 시험관로 끝에 장착되어 있는 드로틀의 개도를 조절하여 팬의 토출풍량을 조절하였고, 뒤제침각, 깃수, 출구깃각 및 안내깃각 변화에 따른 성능을 측정하기 위해 동일한 실험을 반복하였다.
관류형 팬의 성능을 측정하기 위해서 규정 전압 또는 정압보다 낮은 압력을 나타내는 공기량까지 측정하기 위해서 시험관로 끝에 장착되어 있는 드로틀의 개폐정도를 조절하여 공기량을 변화시켰다.
관류형팬 임펠러 주판의 뒤제침각(/\), 깃수(Zb) 그리고 출구깃각(&)그리고 안내깃각(Q)의 변화가 성능에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 Fig. 3과 같이 뒤 제침 각이 0°인 원심임펠러를 기본으로 하여, 주판의 뒤 제침 각을 17.5°, 35°, 52.5°로 변화시킨 관류형팬 임펠러 총 4종의 모형을 이용하여 안내깃수(Zg)를 8개로 고정 시 켜 이에 의한 성능 특성을 분석하였다.
소비전력량은 3상 灵0V용 소비전력 측정기는 BMI사 에서 제작된 3030A Power Profiler™을 사용하였다. 그리고 팬에 흡입되는 공기의 상태, 즉 공기의 비중량을 결정하기 위한 대기압 및 온도의 측정을 위하여 수은기압계와 수은 봉입 온도계를 사용하였다.
또한 Fig. 6과 같이 안내깃각을 15°, 30°, G로 변화를 주어 이에 의한 성능 특성을 분석하였다.
본 실험에서는 공기량을 측정하기 위하여 KSB 6311에 규정된 공기량 측정 방법 중 오리피스판을 이용하는 방법을 채택하였고 전 효율의 평가를 위해서는 시스템 전체에서 소비되는 에너지(W)를 측정하였다. 소비전력량은 3상 灵0V용 소비전력 측정기는 BMI사 에서 제작된 3030A Power Profiler™을 사용하였다.
본 연구에서는 한국공업규격 KSB 6311에서 규정한 바와 같은 관류형팬 사용 시 토출관과 흡입관 양쪽을 갖지 않는 경우로 제한하여 실험을 수행하였다.
관류형 팬의 성능을 실험적으로 측정 분석하기 위하여 흡입구에서의 공기 유동을 원활하게 유지하기 위해서 벨마우스(bellmouth)를 장착하고 임펠러의 회전수를 유지시켜 각종 성능을 측정하였다. 최초 임펠러 회전수를 일정하게 고정시키고, 시험관로 끝에 장착되어 있는 드로틀의 개도를 조절하여 팬의 토출풍량을 조절하였고, 뒤제침각, 깃수, 출구깃각 및 안내깃각 변화에 따른 성능을 측정하기 위해 동일한 실험을 반복하였다.
성능/효과
(1) 관류형 팬의 뒤제침각의 증가에 따라 최대 유량에 큰 변화가 있고 최대 효율 점을 유량이 큰 쪽으로 이동한다.
(2) 깃 수의 증가는 팬의 압력을 증가시키지만, 최대 효율 점에는 큰 영향을 주지 못 한다.
(3) 출구깃각의 증가는 최대 유량을 증가시키지만, 최대 효율의 경우 45°와 60°인 경우 동일한 유량 계수 의 위치에서 거의 동일한 최대 효율을 가진다.
(4) 안내깃각이 15°인 경우 안내깃각 30°와 45°인 경우보다 더 넓은 최대유량 범위를 보이며 최대효율 점을 유량이 높은 쪽으로 이동하게 한다.
출구 깃 각이 커짐에 따라 최대 유량은 증가한다. 또한 최대 효율 점의 경우 출구 깃 각이 30°인 경우 유량 계수 0.16 부근에서 위치했으며, 45°와 60°인 경우는 동일한 유량 계수 위치에서 거의 동일한 최대 효율을 가짐을 알 수 있었다. 즉, 출구 깃 각이 너무 작으면 오히려 최대 효율을 저하 시킬 수 있다.
또한, 임펠러 주판의 뒤 제 침 각이 증가함에 따라 Fig. 7에서 보는 바와 같이 전형적인 원심형, 혼류형, 축류 형 팬의 성능 특성 곡선을 보임을 알 수 있었다.
후속연구
본 연구를 통해 얻어진 결과는 동급의 관류형 핀 설계나 개조 작업 시에 유용한 자료로 활용될 수 있으리라 생각된다.
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