1. 송풍기의 용어정의 및 단위

가. 풍량(Q)

송풍기의 풍량이란 토출 측에서 요구되는 경우라도 흡입상태(표준상태)로 환산하는 것을 말한다.

이것은 풍량이 압력, 온도에 따라 변화가 심해 어떤 일정한 기준으로 되지 않기 때문이다.

단, 압력비가 1.03이하일 경우는 토출풍량을 흡입 풍량으로 봐도 지장이 없다.

단위는 ㎥/sec(CMS) , ㎥/min(CMM) , ㎥/Hr(CMH)

           ft³/sec(CFS), ft³/min(CFM), ft³/Hr(CFH)                         1㎥/min=35.3ft³/min

구분

온도[℃]

대기압[mmHg]

습도[%]

비중량[kg/㎥]

풍량표기

표준상태

(Standard Condition)

20

760

65

1.20

Q[1㎥/min]

기준 상태

(Normal Condition)

0

760

0

1.293

N[1㎥/min]




나. 정압(Ps=Static Pressure)

정압 Ps는 기체의 흐름에 평행인 물체의 표면에 기체가 수직으로 미치는 압력이고 그 표면에 수직 Hole을 통해 측정한다.

다. 동압(Pd=Dynamic Pressure=Velocity Pressure)

동압은 속도 에너지를 압력에너지로 환산한 값

송풍기의 동압은 50mmAq(약30m/s)를 넘지 않은 것이 바람직함

라. 전압(Pt=Total Pressure)

전압은 정압과 동압의 절대 압의 합이다.

Pt=Ps+Pd

단위는 mmAq(Aqua), mmWG, mmH₂O, mAq

mmHg, kg/㎠, kg/m², bar, pa

9.8Pa=1mmAq

kg/㎠=10000mmAq

1kg/m²=1mmAq

1mmHg=13.6mmAq

bar=10197mmAq

마. 수두(Head)m

송풍기의 흡입 구와 배출구 사이의 압축과정에서 임페라에 의하여 단위 중량의 기체에 기하여지는 가역적 일당량(kg,m/kg)을 말하며 물기둥 높이로 나타내고 이것을 수두(H)m라고 부른다.

※ 압력비 1.03(310mmAq) 이하일 때는 이론 수두식, 이상일 때는 단열 수두식을 적용

바. 비속도 혹은 비교회전도 (Ns)

비속도란 송풍기의 기하학적으로 닮은 송풍기를 생각해서 풍량 1㎥/min. 풍압을 head 1m 생기게 한 경우의 가상회전속도이고 송풍기의 크기는 관계없고 숭풍기의 형식(임페라의 형식)에 의해 변하는 값이다.

※ 양 흡입형의 경우 풍량을 Q/2로 함

※ 다단의 경우는 head를 H/단수로 함.

사. 공기의 성질

흡입상태의 공기 비중량은 다음 식으로 나타낸다.

아. FAN의 이론 소음

풍량과 전압으로부터 이론 소음을 추정할 때

자. 효율 및 동력

a)효율

Fan의 효율은 전압효율, 정압효율로 구분하는데 특별히 규정이 없는 한 전압 효율을 말한다.

Fan의 효율은 형식별로 보면 (Maker에 따라 차이가 있음)

기종

효율

기종

효율

Turbo Blower

40∼70%

Axial Flow Fan

40∼85%

Turbo Fan

60∼80%

Roof Ventilator

40∼50%

Air Foil Fan

70∼85%

Wall Ventilator

30∼50%

Sirocco Fan

40∼60%

Plate Fan

40∼70%

b)동력 계산

① 이론 공기 기동력(La)

② 축동력(Shaft Horsepower): (Ls)

③ 실제 사용 동력(Lk)

2. 송풍기의 분류

가. 배출압력에 의한 분류

일반적으로 송풍기는 압력에 따라 저압용 Fan과 고압용의 Blower로 구분한다.

송 풍 기

압 축 기

FAN

BLOWER

COMPRESSOR

1,000mmAq 미만

(0.1kg/㎠)

1,000∼10,000mmAq 미만

(0.1kg/㎠∼1.0kg/㎠ 미만)

1,000mmAq 이상

(1kg/㎠ 이상)

나. 날개(Blade)의 형상에 따른 분류

기체의 수송 및 압축작용을 하는 회전 날개의 형식에 따라 송풍기는 다음과 같이 구분한다.

a) 원심형

① Sirocco Fan(前曲形)

날개의 끝 부분이 회전방향으로 굽은 전곡형으로 동일용량에 대해서 다른 형식에 비해 회전수가
상당히 적고. 동일 용량에 대해서 송풍기가 크기가 적어, 특히 팬코일유닛(FCU)에 적합하며, 저속 덕트용 송풍기로 다익형 송풍기(Sirocco fan)라 한다. (압력 범위:10∼100mmAq)

 

② Air Foil Fan, Limit Load Fan (後曲形)

날개의 끝 부분이 회전방향의 뒤쪽으로 굽은 후 곡형으로 박판을 접어서 유선형으로 형성된 것이다. 고속회전이 가능하며 소음이 적다.

다익형은 풍량이 증가하면 축 동력이 급격히 증가하며 Over Load가 된다.

이를 보완한 것이 익형과 Limit Load이다. Limit load는 날개가 S자형이며 후곡형과 전곡형을 개량한 것이다(압력 범위: 25∼300mmAq)

 

③ Turbo Fan(後曲形)

Blade의 끝 부분이 회전방향의 뒤쪽으로 굽은 후 곡형으로 (a)와 같이 날개가 곡선으로 된 것과 (b)와 같이 직선으로 된 것이 있다. 후곡형은 효율이 높고 Non Over Load(풍량증가)에 따른 소요동력의 급상승이 없음)특성이 있으며, 고속에서도 비교적 정숙한 운전을 할 수 있는 것으로 Turbo Fan에 적용된다. (압력 범위: 50∼1000mmAq)

④ Plate, Radial Fan(방사형)

방사형의 날개로 (a)는 평판(平板)으로, (b)는 전곡(Forward)으로 되어 있다.

방사형은 Self Cleaning(자기청소)의 특성이 있다. 따라서, 분진의 누적이 심하고, 이로 인해 송풍기의 날개의 손상이 우려되는 공장용 송풍기에 적합하다. 그러나, 효율적이나 소음 면에서는 다른 송풍기에 비해 좋지 못하다.(압력 범위: 50∼500mmAq)

(b) 축류형

① Axial fan (軸流形)

축류 송풍기는 낮은 풍압에 많은 풍량을 송풍하는데 적합하며 프로펠러형의 브레이드가 기체를 축 방향으로 송풍한다.

(a)는 Propeller Fan(프로펠러 팬)으로 환기용, 유닛 히터용으로 많이 사용하며

(b)는 Tube Axial(튜브 축류팬)으로 管모양의 Housing(하우징)內에 송풍기가 들어 있다.

(c)는 (b)을 응용한 것으로 Cover를 이용하여 옥상 및 외부에 설치한다.

3. 송풍기의 특성

가. 특성곡선의 구성

각종 송풍기는 고유의 특성이 있다. 이러한 특성을 하나의 선도로 나타낸 것을 송풍기의 특성 곡선 이라 한다. 즉, 어떠한 송풍기의 특성을 나타내기 위하여 일정한 회전수에서 횡축을 풍량Q[㎥/min], 종 축을 압력(정압Ps, 전압 Pt)[mmAq], 효율[%], 소요동력L[kw]로 놓고 풍량에 따라 이들의 변화 과정을 나타낸 것을 말하며, 그림은 그 한 예이다.


그림에 의하면, 일정속도로 회전하는 송풍기의 풍량 조절 댐퍼를 열어서 송풍 량을 증가시키면 축 동력(실선)은 점차 급상승하고, 전압(1점 쇄선)과 정압(2점 쇄선)은 山形을 이루면서 강하한다. 여기서 전압과 정압의 차가 동압이다. 한편, 효율은 전압을 기준으로 하는 전압효율은 전압을 기준으로 하는 전압 효율(점선)과 정압을 기준으로 하는 정압효율(은선)이 있는데 포물선 형식으로 어느 한계까지 증가 후 감소한다.

따라서, 풍량이 어느 한계 이상이 되면 축 동력이 급증하고, 압력과 효율은 낮아지는 오버로드 현상이 있는 영역과, 정압곡선에서 左下向(좌하향) 곡선부분은 송풍기 동작이 불안정한 서징(Surging)현상이 있는 곳으로서 이두 영역에서의 운전 좋지 않다.

나. 서징(Surging)의 대책

a) 방충

필요풍량의 서징 범위 내에 있을 경우 송풍기의 토출풍량을 외부로 방출하여 서징 범위를 벗어나게 하는 방법으로 축 동력의 여분이 필요하며, 방풍 구의 소음을 방지할 필요가 있다.

b)바이패스

상기한 방풍이 비경제 혹은 위해로울 경우에 가스를 송풍기의 흡입 측에 되돌려 순환하는 방법이다. 이 경우 주의할 점은 압축 열로 고온이 된 가스를 그대로 흡입 측에 되돌리면 흡입가스의 온도가 더욱 상승되어 기계적으로 좋지 않을뿐더러 소요압력을 얻지 못할 수 있어 냉각 등의 충분한 조치가 뒤따라야 한다.

c)동익, 정익의 각도 변화, 흡입 베인 의 조정

동익, 정익, 흡입 베인 의 조정으로 압력곡선을 변화 시켜 서징 범위를 변화시킨다.

d)조임 변을 송풍기에 근접해서 설치하는 방법

토출 댐퍼를 송풍기에 근접하면 공기의 맥동을 감쇄시키는 방향에 작용하므로 서징의 범위 및 그 진폭이 작게 된다. 흡입 측에 댐퍼를 두면 날개차 입구의 압력저하에 의한 밀도의 감소에 의해 효과를 얻을 수 있다.

다. 송풍기의 법칙

송풍기의 운전 조건이나 차수가 달라졌을 때 송풍기의 성능을 예측할 수 있다.

※ 회전수 변화의 범위는 ±20% 이내이며 이상으로 변경하면 내부의 기류 혼란, 손실 등의 영향에 의해 비례관계가 무너지게 된다.

라. 저항곡선과 운전점

a)저항곡선

풍량을 보내기 위해서는 관로의 저항 (길이, 표면조도, 곡면상태 등) 장치 자체의 저항과 내부를 흐르는 기체의 속도로 결정된다.

b) 운전점

송풍기는 관료 계의 저항곡선(R), 송풍기의 특성곡선(P)의 교점(A)에 상당하는 풍량과 압력으로 운전된다. 이 교점(A)은 이 관로계의 운전점이라 한다. 이 운전점은 관로 저항과 송풍기의 기체가 흘러가려고 하는 힘의 균형을 이루는 점으로 저항치 또는 송풍기의 운전상태가 변하지 않는 한 이 점도 변하지 않는다.

마. 각종 공기량 제어방식의 비교

바. 직렬운전

압력을 좀 더 올리고 싶을 때 송풍기를 2대이상 직렬로 연결하여 운전하면 그 효과를 얻을 수 있다. 동일 특성의 송풍기를 그대로 운전하는 경우 아래의 그림과 같이 1대의 특성 a, b, c, d를 알면 2대의 특성a',b',c',d'를 얻을 수 있고 b'점은 b점의 2배의 압력이 되나 실제 운전시 압력은 2배로 되지 않는다. 그것은 관로 저항(R)이 2배로 되지 않기 때문에 1대의 운전점(c)에서 2대 운전점(c')에 상당하는 압력으로 되기 때문이다.

※ 저항곡선이 누우면 누울수록 (수평에 가까운 정도) 직렬효과는 적다.

※ 압력이 높은 송풍기를 직렬 운전시 1대째의 승압에 의해 2대째의 송풍기가 기계적 문제도 일어날 수 있으므로 주의하지 않으면 안 된다.

사. 병렬운전

필요풍량이 부족한 경우나 대수 제어 운전을 행하고 저하여 동일특성의 송풍기를 2대 이상 병렬로 연결하여 운전하는 경우는 직렬의 경우와 동일하게 a',b',c',d'를 얻을 수 있다.

이 경우도 특성곡선은 풍량을 2배하여 얻어지지만, 실제 2대 운전시의 작동 점은 c이기 때문에 2배의 풍량으로 되지 않는다.

※ 저항곡선이 있으면 서 있을수록 (수직에 가까운 정도) 병렬효과는 적다.

※ 특성이 크게 다른 송풍기를 병렬 운전하는 것은 운전이 불가능한 경우도 있으므로 피하는 편이 좋다.

 

 

3) 분진의 입자경이 작고 분진이 공기 중에 떠 있는 상태의 장소

 

 

대 양 풍 력 기 계

경기도 시흥시 정왕동 1382-5(시화공단 3마 406-3)