원심 송풍기와 압축기 원심 송풍기와 압축기의 개요 - 원심식 송풍기 (centrifugal blower) 는 통풍, 환기에 사용되는 압력이 낮은 것에서, 기체를 높은 압력으로 압축하는 것까지 여러가지가 있으며, 이것은 원심 통풍기, 원심 송풍기, 원 심 압축기의 3 가지로.

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1 원심 송풍기와 압축기 원심 송풍기와 압축기의 개요 - 원심식 송풍기 (centrifugal blower) 는 통풍, 환기에 사용되는 압력이 낮은 것에서, 기체를 높은 압력으로 압축하는 것까지 여러가지가 있으며, 이것은 원심 통풍기, 원심 송풍기, 원 심 압축기의 3 가지로 분류. - 풍량에 의해 편흡입형과 양흡입형으로 구분 - 원심식 송풍기 ( 압축기 ) 의 작동 원리는 원심펌프의 작동원리와 같다. - 회전차 (impeller) 가 회전하면 회전차 내에 있는 기체는 원심력에 의해 운동량이 커져 회 전차 밖으로 밀려난다. 회전차 밖으로 밀려난 기체는 나선형 몸체 (spiral casing) 의 내부를 지나 송출구로 흐르면서 속도 에너지가 압력에너지로 바뀐다. - 원심식 송풍기 ( 압축기 ) 는 축류식 송풍기 ( 압축기 ) 에 비해 한 압축단의 압력비가 크고, 송 풍량의 변화에 대한 압력 변화가 크지 않다. 또, 용적형 송풍기에 비해 송풍량 조절이 쉽 고, 내부에 기계적 마찰 부분이 없으므로 내부 윤활을 필요로 하지 않는다. - 기체는 액체에 비해 밀도가 작으므로 한 개의 회전차에 의한 압력상승이 그다지 크지 않 다. 따라서 압력 상승을 크게 하려면 여러개의 회전차를 사용하여야 한다.

2 (1) 저압 원심 송풍기 - 회전차의 모양에 따라 다익 송풍기 (multi vane fan), 래디얼 송풍기 (radial fan) 및 터보 송 풍기 (turbo fan) 으로 나뉜다 ( 그림 3.7). 다익 송풍기 : - sirroco fan 이라고도 한다. - 회전차 깃은 출구각이 90 도보다 큰 전향 깃 (forward curved vane) 인데, 깃의 폭이 넓고 반경 방향 길이가 짧다. 특징 1) 다른 원심 팬에 비하여 크기가 작다, 2) 저회전으로 사양을 만족시킬수 있다, 3) 설치 면적이 적어 기초가 용이하다. 4) 운전이 원활하고, 점검이 용이하다 성능 1) 풍압의 변동에 대하여 풍량의 변화가 크다. 2) 저항이 감소하여 풍량이 많아지면 효율 이 저하된다. 3) 설계풍압에 여유를 너무 많이 잡으면 실제 운전시 과부하가 걸린다 4) 풍량을 감소시켜 가면 운전상태가 불안정하게 된다. 용도 일반건물, 공장, 선박, 차륜등의 냉난방용, 환기장치용등

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4 래디얼 송풍기 - 그림 3.8 에 보이는 것과 같이 출구각이 90 도인 반경방향 깃 (radial vane) 을 갖는다. - 송출 풍압이 4kPa 미만인데 구조가 간단하고, 깃의 모양이 직선적이어서 원심력에 대한 강도가 크므로 고속회전에 적합 특징 1) 고온의 GAS 를 취급하는 곳에적합하다. 2) 부식성 GAS 를 취급하는 곳에 적합하다. 3) DUST 를 함유한 GAS 를 취급하는 곳에 적합하다. 4) 구조가 견고하고 취급이 용이 하다. 성능 1) 일정한 풍압에 광범위한 풍량변화를 필요로 할 때 적합하다 2) 저항의 변동에 대하 여 풍량의 변화가 크다. 3) 설계풍압에 여유를 과대하게 취하며 실제 운전시 전동기에 과부하가 걸릴 염려가 있어 DAMPER 로 조절해야 한다. 용도 시멘트공업, 제철공업, 화학공업용 공기수송장치등

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7 터보 송풍기 - 효율이 가장 좋은 회전차로 그림 3.9 에 나타낸 것처럼 출구각이 90 도보다 작은 후향 깃 (backward curved vane) 을 갖는다. 깃 수는 12~24 매정도이고, 송출 풍압은 4kPa 정도이다. 특징 1) 소 풍량 고풍압에 적합하다. 2) 효율이 높고 풍량의 변화에 대한 효율의 저하가 적다. 3) 보안 점검이 용이하다. 4) 구조가 견고하고 취급이 용이하다. 용도 각종 노의 송풍용 버너용, 공기수송용, 제철공장용, 각종화학공장용

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9 (2) 중압 원심 송풍기 - 중압용 원심 송풍기의 구조는 원심 펌프의 구조와 별 차이가 없다. - 회전차의 깃이 출구각이 20~70 o 인 후향 깃이고, 회전차와 몸체 사이에는 효과적으로 속 도에너지를 압력 에너지로 변환시키기 위해 디퓨저 (diffuser) 또는 안내 날개 (guide vane) 가 설치. - 중압용 원심 송풍기의 경우 한 개의 회전차에서의 송출 풍압은 20kPa 정도이고 입구보다 높은 송출 압력이 요구될 때는 다단으로 한다. - 보일러의 연소용 공기를 공급하는 강압 송풍기 (forced draft fan) 로 사용된다.

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11 원심 압축기 - 토출압력이 98kPa 정도 이상의 송풍기를 압축기라 부른다. - 압축기는 기체의 압축에 따른 온도상승이 커서 일량이 증대함과 동시에 기계부분이 열응력 ( 熱應力 ; thermal stress) 에 의하여 파손의 위험이 생긴다. 따라서 송풍기에 비해 耐壓構造의 것이 사용되고 케이싱에 물재킷 (water jacket) 를 설치 - 그러나 몸체의 물재킷을 흐르는 냉각수에 의한 냉각 효과는 그다지 크지 않으므로 송출 압 력이 200kPa 정도까지 밖에 사용되지 않는다. - 회전차는 송풍기의 회전차보다 깃의 폭이 좁고 반경 방향 길이가 길다. - 압축단이 한 단일뿐일 때는 전문 측판 (shroud) 이 없는 개방형 회전차를 사용하기도 한다. - 원심 압축기는 낸연 기관의 터보 과급기에 많이 사용된다.

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13 (1) 이론 헤드 원심 송풍기와 압축기의 이론 가정 - 회전차 (impeller) 는 두께가 얇은 무한히 많은 깃을 갖고 있다 - 기체와 깃 사이의 마찰 및 기체의 유동 저항은 없다. - 회전차의 깃 입구와 출구의 원주속도를 각각 u 1, u 2 - 기체의 유입 절대 속도와 유출 절대 속도를 각각 c 1, c 2 - 깃에 대한 기체의 상대 유입 속도와 상대 유출 속도를 각각 w 1, w 2 - 절대 속도와 원주 방향 사이의 각을 각각 - 깃에 대한 기체의 상대속도, 즉 깃의 경사 방향과 원주 방향 사이의 각을 각 각

14 - 회전차 내부를 흐르는 단위 질량의 기체가 회전차로부터 받은 에너지를 중력가속도로 나눈값 즉, 헤드 또는 양정 (head) H th - 첫번째 항은 원심력에 의한 정압의 증가분, 두번째 항은 동압 ( 속도 에너지 ) 의 증가분, 세번째 항은 깃을 통과하는 기체의 속도 변화에 의한 정압 증가분을 나타냄 - 기체가 깃을 따라 흐르는 시간은 아주 짧으므로 기체와 주위와의 열교환이 거의 없다고 하면,

15 - 실제 기체는 유동저항이 있으므로 기체에 전달된 에너지의 일부는 저항을 이기는 데 소비되 고, 손실 에너지는 열로 바뀌어 기체의 온도를 높이게 되므로 기체의 내부 에너지가 커진다. - 압축의 경우, 속도 에너지 ( 동압 ) 의 증가는 압력 에너지 ( 정압 ) 의 증가에 비해 무시할 수 있을 정도로 작으므로 단열효율을 라 하며, 다음과 같이 된다.

16 (2) 원심 송풍기 ( 압축기 ) 의 상사 법칙 압력계수 유량계수 축동력 계수 효율 - 송풍기 ( 압축기 ) 의 효율은 송출 기체의 동력과 축동 력의 비이므로 효율

17 원심 송풍기와 압축기의 특성 - 원심식 송풍기 ( 압축기 ) 의 특성은 원심 펌프의 경우와 같이 회전차의 회전수를 일정하게 유 지하면서 송출 풍량의 변화에 대한 송출 풍압, 소요 축동력 및 효율의 변화의 관계를 나타낸 다. 가 ) 다익송풍기의 특성곡선 - 낮은 송풍량 영역에서 송풍량 변화에 따른 압 력변화가 심하여 불안정 현상이 발생하기 쉽다. - 송풍량의 증가와 더불어 송풍기 구동 축동력 이 급격히 증가하므로 상용 범위 이상의 큰 풍 량이 흘러서 전동기에 과부하가 걸리지 않도록 주의 나 ) 래디얼 송풍기의 특성곡선 - 최고 효율점 부근에서 송풍량 변화에 따른 풍압 및 효율의 변화가 심함 - 풍압이 그다지 변화하지 않는 상태에서 송풍량 을 넓은 범위로 변화시켜야 하는 용도에는 부적 합

18 원심 송풍기와 압축기의 풍량조절 - 원심식 송풍기의 송출 풍량을 조절하는 방법은 송출구 또는 흡입구를 교축하여 조절하 는 방법, 흡입측 안내 날개의 의한 방법, 회전수 조절에 의한 방법