송풍기(Fan, Blower) 특성

송풍기(Fan, Blower) 의 특성곡선 및 저항곡선으로 부터 송풍기의 운전점을 확인하기 위한 방법을 공유하고자 한다.

 

 

 

송풍기(Fan, Blower) 특성

 

송풍기의 곡선은 특성을 나타내는 것이며 개개의 기종에 따라 다르게 나타난다. 또 동일 종류 중에서도 날개(Impeller)의 크기, 압력비 등에 의해서 그 특성이 다르게 나타난다.

 

 

특성곡선의 구성

각종 송풍기는 고유의 특성이 있습니다. 이러한 특성을 하나의 선도로 나타낸 것을 송풍기의 특성곡선이라 합니다. 즉, 어떠한 송풍기의 특성을 나타내기 위하여 일정한 회전수에서 횡축을 풍량 Q(㎥ /min) 종축을 압력(정압 Ps, 전압Pr)(mmAq), 효율(%), 소요동력 L(kw)로 놓고 풍량에따라 이들의 변화 과정을 다음 그림과 같이 나타낸 것을 말한다.

 

 <그림 1> 송풍기의 특성곡선(Source:https://aircombat82.tistory.com/entry/8)

 

그림에 의하면, 일정속도를 회전하는 송풍기의 풍량조절 댐퍼(DAMPER) 를 열어서 송풍량을 증가시키면 축동력(실선)은 점차 급상승하고, 전압(1점쇄선)과 정압(2점쇄선)은 산형을 이루면서 강하한다. 여기서 전압과 정압의 차가 동압이다. 한편 효율은 전압을 기준으로 하는 전압 효율(점선)과 정압을 기준으로 하는 정압효율(은선)이 있는데 포물선 형식으로 어느 한계까지 증가후 감소합니다.

따라서, 풍량이 어느 한계 이상이 되면 축동력이 급증하고 압력과 효율은 낮아지는 오버로드 현상이 있는 영역과, 정압곡선에서 재하향 곡선부분은 송풍기 동작이 불안정한 서어징(surging) 현상이 있는 곳으로서 이 두 영역에서의 운전은 좋지 않다.

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장치의 공기저항

닥트 또는 장치에 공기를 보내는 경우 공기저항을 받는다. 이 저항은 동적인 것과 정적인 것의 두가지가 있어서 풍속의 2승에 비례하여 변화하는 것을 동적저항(그림의 Ro) 이라 하고, 풍속에 관계 없이 일정한 것을 정적저항(그림의 Rs)이라 한다.

저항은 그림의 Ro만이나 Ro의 합계의 Rr 가운데의 어느쪽이 되는데 송풍기에는 보통 Ro의 경우가 많다.

 

A. 닥트계에 의한 것 - 마찰저항 - 곡관저항 - 분기, 합류저항 - 면적, 형상의 변화에 의한 저항 등
B. 장애물에 의한 것 - 담파 저항 - 에리미네-타의 저항 - 에어필타의 저항 - 히타 쿨러의 저항 - 계기류의 저항 등

 <그림 2> 풍량에 따른 공기저항(Source:https://aircombat82.tistory.com/entry/8)

 

 

장치저항곡선과 송풍기의 작동점

그림 3은 풍량을 800㎥ /min 유동하였을 때 60mmAq의 저항손실을 받을 송풍계통의 장치저항곡선을 표시한 것이다.

이 그림에서 지금 풍량을 의 400 ㎥ /min로 한 경우는 (400/800)^2 x 60 mmAq = 15 mmAq

또, 1,000 ㎥ /min을 유동하였을 때는  (1,000/800)^2 x 60 mmAq = 93.8 mmAq

로 되며 이와 똑같이 각 풍량에 대한 손실압력을 구한 값을 프롯트하여 곡선으로 이은 것을 개략장치저항곡선이라 한다.

 

이 장치저항곡선과 송풍기의 특성곡선과를 겹쳐 합한 것이 그림 4로 교점 A를 송풍기의 작동점이라 한다.

작동점이 실제의 계획과 아주 일치하면 문제가 없으나 실제로는 공사시행중에 있어서의 계획 변경, 기타에 의하여 실제의 손실압력과 계획시의 손실압력이 불균형이 되어 소정의 풍량을 얻지 못하는 경우가 가끔 있다.

 

<그림 3> 시스템 저항곡선(개략장치저항곡선)	<그림 4> 송풍기의 작동점(운전점)

 

Reference : https://aircombat82.tistory.com/