FANS AND FAN PERFORMANCE TESTS

Transkript

1 FANS AN FAN ERFORMANCE TESTS Fas, blowers ad compressors are devices used to move compressible fluids (vapor ad gases) through a duct. Fas impart small pressure icrease to the fluid, blowers provides larger pressure icrease, while compressors impart very high pressure icrease. - Amaç, isteile debide (Q) havaı basıcıı isteile miktarda artırmaktır. Hava FAN FAN Q t - Vatilatör ve aspiratör de fadır İklimledirilmiş havayı ortama vermek içi kullaıla falara, vatilatör; kullaılmış havayı veya egzoz gazlarıı ortamda uzaklaştırmakta kullaıla falara, aspiratör deir. ME45 7

2 FAN KULLANIM ALANLARI İklimledirme uygulamaları - Biaları iklimledirilmesi ve havaladırılması - Tüelleri ve kapalı garajları havaladırılması Edüstriyel Uygulamalar - Çimeto saayi - emir çelik saayi - Tekstil saayi - Gıda saayi - Elektroik cihazları soğutulması -.. FAN ÇEŞİTLERİ Akış yöüe göre sııfladırma. Ekseel (Aksiyal) falar. Radyal (Satrifüj) falar 3. Karışık akışlı (Aksiyal-satrifüj) falar Kullaım yerie göre sııfladırma - Çatı tipi falar - ecere tipi falar - ME45 7

3 EKSENEL FANLAR - Akışka, fa ekseie paralel hareket eder - üşük basıç şartlarıda yüksek debi sağlar - Hafif, küçük boyutlu ve ucuzdur - Verimleri %75 civarıdadır. Kılavuz kaatlar kullaılarak verim %85 e çıkarılabilir. ME45 7 3

4 RAYAL (SANTRİFÜJ) FANLAR - Akışka, fa ekseie dik (radyal) yöde hareket eder - üşük debi koşullarıda, yüksek basıç sağlar - Edüstride ve klima satralleride yaygı kullaıla bir fa tipidir. ME45 7 4

5 SANTRİFÜJ (RAYAL) FAN TİLERİ. Radyal (dik) kaatlı (~ %65 verimli). Öe eğimli kaatlı (~ %63 verimli) 3. Geriye eğimli kaatlı (~ %8 verimli) 4. Aerodiamik kaatlı (~ %85 verimli) Radyal (dik) kaatlı Öe eğimli kaatlı Geriye eğimli kaatlı Aerodiamik kaatlı ME45 7 5

6 KARIŞIK AKIŞLI FANLAR - Akış, ekseel doğrultuyla derece açıyla yöledirilir. ME45 7 6

7 FAN TİLERİ VE KARAKTERİSTİKLERİ Fa Type Wheel Type Static ressure (iche water gage Wheel iameter (iche) Air Flow Rate (CFM) Breake Horse ower (bh) ropeller Axial irect rive ,000 /6-0 Tube Axial irect rive ,500-50,000 /3-5 Vae Axial irect rive ,00-50,000 /3-50 Cetrifugal Backward iclied ,000 /3-00 Cetrifugal Backward Iclied Airfoil , ,000 /3-500 ME45 7 7

8 FANLARIN ENERJİ TÜKETİMİNEKİ YERİ Falar çok yaygı kullaıla ve uzu süreli çalışa makielerdir. - Elektrik motorları, toplam eerjii %65 ii tüketir. Falar, bu eerjii %8 ii tüketir. - İgiltere de saayide kullaıla eerjii %40 ı elektrik motorları, buu % sii ise falar tüketir. (İgitere Fa Maufacturer Associatio) * Faları verimli kullaılmasıyla öemli miktarda eerji tasarrufu sağlaabilir. FAN SİSTEMLERİNE ENERJİ KAYBI Bir fa birçok elemada oluşur: - Hız kotrol üitesi, motor, kayış-kasak, yataklar, fa kaatları, hava kaalı, giriş çıkış yölediricileri, vb. Bu elemaları her biride, eerjii bir kısmı yararlı işe döüşmede kaybolur. ME45 7 8

9 FAN ENERJİ VERİMİ Kayıplarda dolayı değişik elemalar içi verim taımlaır:. Motor verimi = Elekt güç/mot mil gücü m. Tahrik sistemi verimi = Fa mil gücü/mot mil gücü tah 3. Fa verimi = Akışa kazadırıla güç/fa mil gücü / fa mil / fa Toplam verim = Akışkaa aktarıla güç/elkt güç t / m fa el tah m m Sistemi toplam verimi, fa tarafıda havaya verile gücü, sistemi çektiği elektriksel güce oraıa eşittir. mil / fa el ME45 7 9

10 FAN TEST SİSTEMİ - Fa test sistemlerii yapıları ve testleri yapılışı stadartlarla belirlemiştir. (ISO 508, AMCA Iteratioal) Ölçülecek eğerler. Statik basıç farkı. ebi 3. Güç 4. Gürültü seviyesi Bu her bir parametrei asıl ölçüleceği stadartlarda belirtilir. Basıç Ölçümü: Fa giriş ve çıkışıa bağlaa basıç ölçerlerle statik basıçlar ölçülür. Fadaki statik basıç farkı (artışı): =- ebi Ölçümü: Çıkış kaalıı (3) kesitide, itot tüpü ile hız dağılımı belirleir ve debi hesaplaır. Q=VA Toplam basıç farkı: t=+rv /g Akışkaa kazadırıla güç: ower from motor to fa: dw dt Q t Efficiecy of the fa ower imparted to fluid iput power to fa dw / dt Q dw a T dt dw dt T a / ME45 7 0

11 FAN ERFORMANS (TANIM) VE VERİM EĞRİLERİ - Fa imalatçısı tarafıda, sabit devir sayısıda farklı debiler içi yapıla testler ile her bir faı performas ve verim eğrileri oluşturulur. Q Fa performas eğrisi Q Fa verim eğrisi - Her faı optimum çalışma koşulları vardır. - Falar optimum debide düşük bir debide çalıştırıldığıda stall (akış ayrılması) olur ve salıımlı bir akış oluşur. - Fa imalatçıları ürettikleri her faı optimum çalışma koşullarıı ve bu koşullardaki verimii belirlemelidir ve kolay alaşılır bir şekilde yayılamalıdır. - Fa seçimi, optimum koşullar sağlaacak şekilde yapılmalıdır. ME45 7

12 OTİMUM FAN VERİMİ İYAGRAMI Fa imalatçıları, ürettikleri bütü faları performas testlerii gerçekleştirdikte sora, her bir faı e yüksek verimde (%80) çalıştığı Q ve t değerlerii belirleyip, aşağıdaki gibi bir diyagramı veya bezeri başka bir veriyi hazırlamalıdır. Volume flow rate ft 3 /mix000 Bu diyagramda, her bir faı optimum çalışma aralığı, fa verimii %80 ve üzeri olduğu aralık olarak alımıştır. Faı kullaılacağı sistem içi gerekli ola Q ve t belirleerek uygu fa, bu diyagram yardımıyla belirleebilir. ME45 7

13 ÖRNEK : FAN GÜCÜ VE VERİMİ HESABI Q= m 3 /h, Δ t =00 mmss, =000 d/d ola bir fada şebekede çekile akım 460 Amperdir (V=380 volt, cos Φ=0.85, motor verimi % 9 kabul edilsi). a) Fa gücüü (faı havaya kazadırdığı gücü), b) Fa verimii, c) evir sayısı frekas ivertörü ile 850 d/d ye düşürüldüğüde, faı verebileceği debi, basıç ve gücü hesaplayıız. Çözüm a) fa =Q(m 3 /h)xδ t (mmss)/(3600x0) =350000x00/(3600x0)=90 kw b) el =(3) / xi(amper)xv(volt)xcosφ/000 =.73x460x380x0.85/000=57 (kw) η t =( fa / el ) =(90/57) = 0.74=0.74x00=%74 η t =η fa η moto η tah η fa =η t /η motor =74/0.9=%8 (η tah =, direkt tahrik) aha hassas souç elde etmek içi fa torku, torkmetre yardımıyla ölçülebilir. ME45 7 3

14 C) Fa kauları kullaılarak, yei durumdaki değerler hesaplaabilir: Q =Q x( / ) 3 ( / ) = x( / ) ( / ) (ρ /ρ ) = x( / ) 5 ( / ) 3 (ρ /ρ ) Çaplar ve yoğuluk sabit kabul edilirse; Q =Q x( / )=350000x(850/000)=97500 m3/h = x( / ) =00x(850/000) =44 mmss = x( / ) 3 = 34x(850/000) 3 =43 kw ME45 7 4

15 SİSTEM (AVRANIŞ) EĞRİSİ - Geellikle, sistemdeki debii, basıç düşümü ile asıl değiştiğii bilimesi gerekir. - ebii, basıç düşümü ile değişimii göstere grafiğe sistem eğrisi deir. h t f V g fl h V K g Eşitliğide çıkış hızı ihmal edilir ve hız yerie V=4Q/r koulursa, 8 fl / h Q t f 4 g K r r hava su 000 eğişik debiler içi basıç kaybı hesaplaır ve grafiği çizilirse sistem eğrisi elde edilir. t (mmss) Q (m 3 /s) ME45 7 5

16 FAN SEÇİMİ Gerekli ola debi Q ve kaaldaki basıç düşümü t belirledikte sora, fa seçim diyagramıda veya tablolarda uygu fa seçilir. Volume flow rate ft 3 /mix000 Seçile faı gerçek performas değerleri, seçile faı performas eğrisi ile sistem eğrisii ayı grafik üzere çizilmesiyle elde edilir. t Fa performas eğrisi Sistem eğrisi Çalışma oktası Q ME45 7 6

17 ME FAN KANUNLARI - Fa kauları, boyut aalizi ile elde edilmiş ola bağıtılardır. - erformas verileri bilie bir faı, çalışma şartları değiştiğide, performas değerlerii ve bezer faları performasıı belirlemek içi kullaılabilir. ebi Basıç artışı Fa gücü Gürültü 3 Q Q r r 3 5 r r Log Log L L 3 3 Q Q H g H g ) / ( ) / ( dt dw dt dw r r

18 ÖRNEK: FAN SEÇİMİ ebisi 400 m 3 /dak ola hava akışı, iç çapı m ola bir kaalda bir ekseel fa ile sağlaacaktır. Kaalı toplam boyudaki statik basıç düşümü, Beroulli deklemi kullaılarak 3.8 cmss olarak belirlemiştir. Bu uygulama içi uygu faı belirleyiiz. Fa seçimi yapılabilmesi içi, debii ve kaaldaki toplam basıç düşümüü bilimesi gerekir. Q veriliyor, kaal içi t i hesaplaması gerekir. Q=400 m 3 /dak=4,000m 3 /h=4,30 ft 3 /mi t = (cmss)+r hava V /g (m hava) = (cmss)+(r hava V /g)x00/r su =4.4 cmss =.67 iss V=Q/A= (400/60) (m 3 /s)/( /4) =8.503 m/s iyagramda 4,30 ft 3 /mi debi ve.67 iss toplam basıç artışı içi NN veya OO falarıı uygu olduğu görülür. Fa gücü, fa = t xq/(3600x0) fa =4.4 (mmss)x4,000 (m 3 /h)/(3600x0)=.77 kw Fa verimi fa %80 kabul edilirse, mil gücü mil = fa / fa =.77/0.8=3.46 kw=3.46/0.745=4.65 H Volume flow rate ft 3 /mix000 ME45 7 8

19 ÖRNEK: EVİR SAYISI EĞİŞEN FANIN ERFORMANS ARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ Q= m 3 /h, Δ t =00 mmss, =000 d/d ola bir fada şebekede çekile akım 460 Amperdir (V=380 volt, cos Φ=0.85, motor verimi % 9 kabul edilsi). a) Fa gücüü (faı havaya kazadırdığı gücü), b) Fa verimii, c) evir sayısı frekas ivertörü ile 850 d/d ye düşürüldüğüde faı verebileceği debi, basıç ve gücü hesaplayıız. Çözüm a) fa =Q(m 3 /h)xδ t (mmss)/(3600x0) =350000x00/(3600x0)=90 kw b) el =(3) / xi(amper)xv(volt)xcosφ/000 =.73x460x380x0.85/000=57 (kw) η t =( fa / el )x00 =(90/57)x00= %74 (η tah =, direkt tahrik) η t =η fa η moto η tah η fa =ηt/η motor =74/0.9=%8 ME45 7 9

20 ME C) Fa kauları kullaılarak, yei durumdaki değerler hesaplaabilir: ebi Basıç Güç Çaplar ve yoğuluk sabit kabul edilirse; ebi Q =Q x( / )=350000x(850/000)=97500 m 3 /h Toplam basıç artışı = x( / ) =00x(850/000) =44 mmss Fa Gücü = x( / ) 3 = 34x(850/000) 3 =43 kw 3 Q Q r r 3 5 r r

21 ÖRNEK: FAN KANUNLARI YARIMIYLA FARKLI RAKIM VE SICAKLIKTAKİ (YOĞUNLUKTAKİ) GAZLAR İÇİN YÜK VE GÜÇ HESABI Falar, fa üreticisii performas testlerii yaptığı şartlarda farklı şartlarda kullaılabilir. Bu farklılık faı performasıa etki eder. Faı çalışma şartlarıdaki performas değerleri, fa kauları kullaılarak hesaplaabilir. Bir faı stadart şartlarda ( atm, 5 o C), 80,000 m 3 /h debi ve 50 mmss basıç artışı sağladığı biliiyor. Fa çapı ve devir sayısı sabit kalmak üzere, bu fa farklı şartlarda kullaılıyor. a) Faı stadart koşullarda çekeceği elektriksel gücü, b) eiz seviyeside, 00 o C sıcaklıktaki çalışma akışkaı içi sağlayacağı basıç artışıı ve çekeceği elektriksel gücü, c) 00 m rakımda, 00 o C sıcaklıktaki çalışma akışkaı içi sağlayacağı basıç artışıı ve çekeceği elektriksel gücü hesaplayıız. Fa toplam verimii h t =0.8 alıız. ME45 7

22 a) Faı stadart koşullarda çekeceği elektriksel gücü hesaplayıız Bu koşullardaki debi ve basıç artışı biliiyor. fa Q t kw fa fa t el t el kw b) eiz seviyeside, 00 o C sıcaklıktaki çalışma akışkaı içi sağlayacağı basıç artışıı ve çekeceği elektriksel gücü hesaplayıız Basıç artışı içi fa kauu, = ve = olduğuda, r r r r Yoğuluklar ideal gaz hal deklemi kullaılarak buluabilir. RT r 035 r. 6 RT 87 (5 73) kg/m 3 r RT (00 73) mmss fa 33. kw fa el 4. 4 t kw ME45 7

23 c) 00 m rakımda, 00 o C sıcaklıktaki çalışma akışkaı içi sağlayacağı basıç artışıı ve çekeceği elektriksel gücü hesaplayıız. Tabloda, 00 m yükseklikteki atmosfer basıcı =78,80 a olarak alıır. Bu yükseklikte, 00 o C sıcaklıkta yoğuluk, r Fa kauuda, fadaki basıç artışı Fa gücü kg/ RT 87 (00 73) r 0, mmss r.6 m 3 NOT: Fa gücü direkt olarak fa kauuda da buluabilir. Çekile elektriksel güç, t Q fa kw t fa el 5.84 fa el 3. 3 t 0.8 kw ME45 7 3

24 FANLARA ENERJİ TASARRUF YÖNTEMLERİ Falarda eerji tasarrufu üç aşamada gerçekleştirilebilir: ) İyi bir fa tasarımı ve imalatı, yüksek verimli motor, kayış-kasak sistemi kullaımı ) Uygu faı seçimi 3) İyi sistem tasarımı ve işletme ME45 7 4

25 ) İyi bir fa tasarımı ve imalatı, yüksek verimli motor, kayış-kasak sistemi kullaımı ile eerji tasarımı - Fa kaat profillerii uygu tasarımı ve airfoil kaat kullaımı faı verimii yüksek olmasıı sağlar - Hava kaçaklarıı ölemesi sürtümeleri azaltılması fa verimii artırır - Kayış-kasak, yatak kayıplarıı azaltılması verimi artırır ME45 7 5

26 . Uygu fa seçimi - Her faı yüksek verimlilikle çalıştığı basıç artış ve debi aralıkları sıırlıdır. - İhtiyaç duyula debi ve basıç artışı belirledikte sora, bu şartları, e yüksek verimle sağlayacak fa seçilmelidir. Q Q ME45 7 6

27 3. İyi sistem (kaal) tasarımı ve işletme a) Sistem, basıç kayıpları mümkü olduğu kadar az olacak şekilde tasarlamalı ve imal edilmeli - Kaal kesit alaı mümkü olduğu kadar büyük olmalı - Basıç kaybıı artıra ai kesit değişimleride, keski köşelerde, gereksiz döüşlerde kaçıılmalıdır. t h f V g fl h K V g b) Kapasite kotrolü Fa sistemleride kapasite kotrolü iki şekilde yapılabilir: ) Giriş ve çıkışa yerleştirile klapeler veya damperler ile - Ucuzdur - Sistem eğrisi değişir, debi ve fa gücü azalır ) Fa devri değiştirilerek - Bir frekas ivertör ile motor (fa) devri değiştirilir. - E verimli kapasite kotrol yötemidir. ME45 7 7