팬의 급증, 정지 및 불안정: 계약업체의 미스터리

그림 1(7페이지)은 이상적인 시스템의 흐름을 보여줍니다. 그림 2 ~ 5(8 및 10페이지)는 흐름의 시간 변화에 대한 다양한 조건을 보여줍니다.

유량 측정에 관련된 사람들은 이상적인 유량 조건이 일반적이지 않다는 것을 알고 있습니다. 유량 측정의 각 지점은 일반적으로 정확한 판독값을 얻기 위해 10초 이상의 시간 평균을 냅니다. 짧은 기간 동안 10%의 유량 및 압력 판독값 변화가 비교적 일반적입니다.

그러나 팬을 잘못 선택하거나 적용하면 이보다 훨씬 더 큰 변형이 발생할 수 있습니다. 상황이 너무 심각해져서 팬을 통과하는 흐름이 분당 여러 번 정방향과 역방향(유입구에서 나가는 흐름) 사이를 진동할 수 있습니다(그림 4 참조).

유량과 압력의 변화로 인해 유량 측정이 더욱 어려워질 뿐만 아니라 다양한 문제가 발생할 수 있습니다.

불안정한 흐름의 원인을 이해하는 것은 이러한 문제를 피하는 데 도움이 될 수 있습니다. 일부 원인은 복잡하기 때문에 연구자들은 어느 정도 관심을 보였습니다.

정확한 원인이 무엇인지에 대한 결론에는 통일된 합의가 이루어지지 않았습니다. 그러나 그들의 연구를 통해 우리는 정상적으로 작동하는 경향이 있는 조건을 배우고 그렇지 않은 조건을 피할 수 있습니다.

이러한 방향(및 상대 속도) 변경으로 인해 팬이 압력을 생성할 수 있습니다. 공격 각도가 너무 심해지면 공기가 더 이상 블레이드 표면을 균일하게 따르지 않습니다.

편향량과 생성되는 압력은 증가를 멈추고 일반적으로 감소합니다. 이를 정지 지점이라고 합니다.

팬에서 블레이드는 일반적으로 일정한 속도로 회전합니다. 따라서 공격 각도를 변경하려면 팬이 부착된 시스템을 변경해야 합니다. 입구를 통과하는 유속이 높을수록 받음각이 증가합니다. 유량이 낮을수록 감소합니다.

따라서 팬이 정지 상태에서 작동하는 경우 CFM이 너무 낮기 때문입니다. 특정 시스템에서 이는 너무 큰 팬을 선택했기 때문에 발생합니다(팬의 풍속이 너무 낮아짐).

일부 팬에서는 공격 각도가 블레이드의 전체 너비에 걸쳐 균일하지 않습니다. 일반적으로 이러한 팬은 가장 효율적인 팬은 아니지만 블레이드의 일부만 특정 유량에서 정지하기 때문에 정지의 심각도가 더 낮은 경우가 많습니다.

어떤 사람들은 방사형 블레이드 원심 팬이 항상 정지 상태에 있다고 말합니다. 블레이드의 방향 속도와 접근하는 공기의 방향 속도 사이의 일치가 좋지 않기 때문입니다. 이것은 본질적으로 사실입니다. 그러나 이러한 유형의 팬은 내부 손실이 정지에 의해 지배되고 이 지점에서 압력이 떨어지기 때문에 매우 낮은 유량에서 심각한 시간 변화 흐름을 가질 수 있습니다.

정지 지점이나 그 근처에서 작동하는 팬은 일반적으로 소음이 심하게 증가합니다. 일부 팬에서는 임펠러가 단단한 물체에 의해 충격을 받는 것처럼 들리는 소리가 납니다(해머링). 순수 실속은 임의의 주파수를 갖는 경향이 있지만, 순수 주파수가 생성되는 특별한 경우가 있습니다. 이에 대해서는 나중에 논의하겠습니다.

실속에 있는 팬의 흐름에는 시간에 따라 변하는 특성이 있습니다. 그러나 이는 일반적으로 주요 우려 사항이 아닙니다. 생성되는 소음 증가는 문제가 될 수 있지만 이 역시 처리될 수 있습니다.

실속 상태에서 작동하는 팬에 대한 주요 우려 사항은 기계적 손상 가능성입니다. 비행기를 울퉁불퉁하게 타본 사람들은 공기역학적 충격이 얼마나 심각한지 느낄 수 있습니다.

실속 상태에서 계속 작동하는 팬은 구조적 금속 피로를 견딜 수 있습니다. 이는 길고 가느다란 블레이드 또는 판금으로 제작된 블레이드를 가진 축류 팬의 경우 특히 그렇습니다.

원심 팬은 손상될 가능성이 적습니다. 상대적으로 높은 압력을 위해 설계되었지만 매우 낮은 압력(1인치 sp 미만)에서 작동하는 원심 팬은 수년 동안 손상 없이 지속적으로 작동하는 것으로 알려져 있습니다.

팬이 실속 상태에서 작동하는 데에는 또 다른 단점이 있습니다. 이는 팬의 효율이 최적 수준보다 낮다는 것을 의미합니다. 크기가 작은 팬은 비용이 적게 들고 운영 비용도 낮습니다. 또한 더 큰 팬보다 오래 지속될 가능성이 높습니다.