피치각 조정형 송풍

Abstract

본 연구는 M사의 피치각 조정형 송풍-역풍 겸용 축류팬을 모델로 하여 수치해석을 통해 송풍운전시 피치각 36°와 역풍운전시 피치각 -26°의 내부유동을 비교 분석하여 역풍운전 피치각 -26°에서 효율 저하 원인을 분석하였다. 본 연구에 앞서 Chang은 본 연구모델을 KS B 6311의 표준화된 규격에 준하여 제작된 실험장치로 팬 성능시험을 수행하여 배연용으로 적당한 피치각을 -26°로 선정하였다. 그러나 피치각 -26°로 역풍운전을 할 경우 송풍운전에서보다 전압효율이 1/3 수준으로 저하되었다. 실험으로는 내부유동을 파악할 수 없기 때문에 그 원인을 자세히 파악할 수 없었다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 송풍운전과 역풍운전의 내부유동을 분석하여 효율 저하 원인을 파악하고자 하였다. 연구결과 송풍운전의 경우 효율 저하 원인은 고정익과 모터구간에서 임펠러에 의해 생긴 선회성분을 없애면서 발생한 에너지 소모, 하류구간에서 발생한 재순환에 의한 에너지 소모 그리고 벽마찰에 의한 전압강하로 판단되었다. 반면에 역풍운전의 경우 효율 저하 원인은 벽마찰에 의한 전압강하 외에 임펠러 날개 압력면에서 90˚이상 유동방향의 전환으로 발생한 에너지소모, 선회류 상태로 출구측으로 송출되면서 발생하는 에너지 소모 그리고 고정익의 압력면, 임펠러 날개끝단, 임펠러 커버구간 그리고 하류구간에서의 재순환 발생에 의한 에너지 소모에 의한 것으로 판단되었다. 또한 임펠러커버와 하류구간에서 전압계수변화가 각각 -3.24와 -1.66으로 이 두 구간에서 전압강하가 크게 발생하였다. 따라서 역풍운전시 효율 저하 주원인은 이 두 구간의 재순환으로 판단된다.; In this study, the numerical study has carried out to analyze the factors of the efficiency decrease at backward flow situation in an axial fan with adjustable blades. To consider an incompressible steady three-dimensional flow, the RANS equations and the RNG turbulence model are used as the governing equations. The analysis is carried out the pitch angle 36˚ on the forward flow and the pitch angle -26˚ on the backward flow. The numerical results show that the air flow rates of the pitch angle 36˚and -26˚ are respectively calculated to 285 CMM and 212 CMM. The results are similar to the experimental results carried out by Chang[1], and have made the maximum error of 10.6% when compared with the experimental results. The important reason of the fan efficiency decrease is that axial fan used for this study was designed to use for the forward flow. As the results, the pitch angle -26˚ has occurred the separation and recirculation around the impeller blade, impeller cover and stator.