송풍기(Blower)

Design/Process2014. 8. 13. 09:55




■  흡입 공기가 표준공기(20°C,비중 1.2 kg/m³)이외의 경우에                         송풍기의 정압, 축동력을 구하는 방법

20°C,비중 1.2 kg/m³의 공기를 대상으로 작성


1. 흡입공기가 20°C 이외의 경우
      Ps= ((273+t)/(273+20)) × Ps'         L'=((273+20)/(273+t')) × L

2. 비중이 다른 가스의 경우
      Ps=(1.2/r') × Ps'                            L'=(r'/1.2) × L

     Ps  선정도에 화산한 정압(mmAq) 
     Ps'      
사용상태의 정압(mmAq)
     L  
선정도에 있어서 전동기출력(Kw)

L'  사용상태의 전동기출력(Kw)
t'   
가스의 온도(°C)
r'   
가스의 비중(kg/m³)

 

열 시동, 냉 시동( Heat start, Cold start )

시동 시에 있어서 비중이 무거운 공기를 흡입할 경우 축동력의 부하가 크기 때문에 적당한 모터 출력을 결정해 둘 필요가 있습니다. 상기 1식에 의한 여유를 가진 모터 출력을 결정하십시오.



표준체적의 온도 환산

흡입 기체 온도나 압력이 변화하여도 송풍기의 흡입 풍량은 변화하지 않습니다. 단 송풍기의 사양 풍량이 기준상태 (온도 0 °C,절대압력이 760mmHg 건조 기체의 상태, NTP 또는 N 기호로 표시, N m³/min.)로 주어졌을 때 그 풍량은 실제로 사용되는 온도로 환산하여 선정


  : Q=Qn × (273+t)/273 × Pa/P

Q         흡입 풍량(m³/min)
Qn       
기준상태( 0 °C760mmHg)

  N m³/min.또는 m³/min.NTP
 

t    흡입온도(°C)
Pa   
표준대기압(10300mmAq)
P    
송풍기의 흡입 절대 압력 mmAq
  (
통상의 환기 용도에서는 Pa=P로 하여도 무방함)


 ■ 회전수의 변화와 송풍기 성능에 관하여

선정도에 있어서 상하로 격자가 있을 경우는 중간 회전수를 취하므로써 동력이 경감되며, 소음을 억제하고 가장 적절한 성능점을 선정하게 됩니다.

풍량은 회전수에 비례한다.     Q"=(N"/N') × Q'
정압은 회전수의 2승에 비례한다.   P"=(N"/N')² × P'
축동력은 회전수의 3승에 비례한다.  L"=(N"/N')³ × '

N'  최초의 회전수
N"  
변경후의 회전수
Q'  
최초의 풍량

Q"   변화된 풍량
L'    
최초의 축동력
L"    
변화후의 축동력

   

회전수와 축수

샤프트의 회전속도에 따라 축수의 종류는 정해져 있습니다.
1.
필로우(pillow)형 유니트(unit) - 저회전(DN 120000까지)
2.
구리스 윤활 볼베어링 - 중회전(DN 180000까지)
3.
오일 윤활 볼베어링 - 고속회전 (DN 180000까지)
참고 : DN : 축경 mm × 축회전수 rpm  , 상기 기준은 축하중을 고려치 않았으므로 축하중에 의하여 달라집니다.



소음과 거리 관계

송풍기에서 2m 떨어진 곳에서 70dB였다고 하면 4m떨어진 곳에서는 64dB로 됩니다. 8m떨어진 곳에서는 58dB로 됩니다. 이것은 "거리의 비율이 2배가 되면 6dB감음한다" 는 공식에 의하였습니다.



풍량 제어 방법

1. 토출 댐퍼(damper) - 가장 많이 보급되어 있는 방법입니다.
2.
흡입 댐퍼(damper) -써징 방식에는 유리합니다.
3.
스크류 댐퍼(Screw damper) - 주로 공기 조절용으로 사용됩니다. 댐퍼 형상이 유선형으로 무리가 없으며 압력손실이 적게 됩니다.
4.
베인 콘트롤 댐퍼( Vane control damper) -써징 방지,동력 경감에 유리합니다.
5.
무단 변속 회전수 제어 - 성능 곡선이 상사적으로 변화합니다.
6.
단계적 회전수 제어 - 극수 변화 모터, 기아식인 것이 있습니다.



송풍기 효율

송풍기 효율 = (풍량(m³/min) × 정압(mmAq)) / (6120× 축동력(Kw)) × 100%

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1) 개요

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고, 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다. 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실(Seal)의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다. 따라서, 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치

한다.


2)특성


가) 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다.

나) 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다.

다) 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고, 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것

이어야 한다.

라) 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다.


마) 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용(Water Hammer)을 일으킴이 없이 급속히

폐지(Close)되어야 한다.


바) 가동 중 모든 흐름 중에서 시트, 디스크, 힌지핀(Hinge Pin) 등 부품이 손상되는 일이 없어야

한다.

사) 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다.


아) 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여

야 하며 호칭경의 10배(최소 5배) 이상의 거리에 설치하여야 한다.


3) 체크밸브의 종류


가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암(Arm)과 로드핀(Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다.

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지, 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다.

그러나, 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀(Split Pin)이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나, 또는 디스

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며, 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나, 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다. 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 Close시에 높은 소음이

발생하거나 디스크의 체터링(Chattering)에 의해 소음이 발생할 수

있다. 이를 방지할 목적으로 Balance Weight형이 사용되기도 한

다. 가능한 수직배관(Vertical Line)에서는 사용하지 않은 것이 좋

다.



나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀(Rod Pin)에 의해서 디스크가 회전하면서

디스크가 몸통시트에 콘(Cone)형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지, 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여, 많이 사용되는 형태이다. 그러

나, 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다. 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며, 몸통시트와 콘(Cone)상태로

개폐가 이루어지므로 Close시에 소음이 적으며, 디스크의 체터링

현상이 현저하게 적다.




다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다. 또한,

다른 형에 비해 디스크의 체터링(Chattering)에 의해 소음이 발생

할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나, 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다. 또한, 수평배관(Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다. 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다.




a)몸통 형태에 따라서

a-1)T Type

a-2)Y Type

b)디스크 형태에 따라서

b-1)일반형(Plug, Flat Type 등)

b-2)구형(Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc



라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

Nut)가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다. 이 형

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다. 또한,

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다. 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다. 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다.









마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트(Soft Seat)의 저압에서 많

이 사용되고 있다. 주로 Wafer형으로 제작된다. 어느 위치로의 배

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고, 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다. 또한, 고압용의 제작

은 어렵다.



바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고, 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다.





사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며, 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다.






아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나, 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고, 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다. 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve, Nozzle Check Valve, Dual

Plate Check Valve 등이 있다.


4) 보조기능

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다. "예"로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구, 흡기관, 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고,인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다. 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것, 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다. 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다.


글로브밸브 (Globe valve)



구상의 몸통 내에 격벽이 있어 이 몸통 시트면에 대하여 디스크를 상하 운동을 시킴으로서 유량을

제어한다.


1) 특성

가) 게이트밸브에 이어 배관용에 널리 사용되는 밸브다.

나) 대부분의 조절 밸브에 대한 기본으로 고 압력에 강하며, 유량 조절용으로 사용한다.

다) 2개소 이상이 직각으로 굽어지므로 마찰 손실이 크다.

라) 디스크의 형상에 따라 다양한 유량 특성을 갖는다.


2) 구조


가) 몸통형태

a) T형 : 가장 많이 사용되는 형태로 디스크가 시-트 오리피스에 대하여 수직으로 운동하는 글로

브밸브로 유체의 흐름이 직각으로 꺽끼며 흐름에 따라 압력손실이 크며, 트림의 손상과 패킹의

마찰력이 크고, 큰 작동 토-크가 요구되며, 또 소음의 원인이 된다.

b) Y형 : 시트와 밸브대가 이루는 각도가 약 45도로 유체의 흐름이 원활하게 되므로, T형 밸브

의 결점인 압력손실을 경감시킨다. 고압 및 가혹한 서비스에 많이 사용된다.

c) Angle형 : 90도 꺾어지는 형태로 유체가 통과하며, T형과 비교하여 균형이 잡힌 유체를 얻을

수 있다. 이 형태는 장착하는데 엘보우(Elbow)와 치환 할 수도 있다. 배출 조건이 유체역학 및

침식(Erosion)의 점에서 유리하기 때문에 많은 고 기술의 제어밸브가 이 형태를 가지고 있다.








나) 디스크 형태

디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며, 주로 생산하는 Quick Open형의 디스크 형

태로는 아래와 같다.

a) Plug Type Disc : 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸

통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다. 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를

약간은 상이하나, 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기

도 한다.

b) Flat Type Disc : 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여

실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다.

c) Needle Type Disc : 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스

크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다.


d) Ball Type Disc : 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나, 디

스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다. 쐐기를 크게 하지 못하므로

플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며, 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다.


e) Cone Type Disc : 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다.