Eksenel çıkışlı radyal fan sistemi tasarımı

Abstract

Radyal fanlar hava veya gaz nakline gerek duyulan klima santralleri, havalandırma tesisatları vb. gibi pek çok yapıda kullanılmaktadır. Son zamanlarda radyal fanların performans artırımlarına yönelik pek çok çalışma yapılmakta ve fan kanatları üzerinde yapılan değişiklikler ile yüksek performanslı fanlar elde edilebileceği vurgulanmaktadır. Bilindiği üzere radyal fanlarda, akış fanın içerisine eksenel olarak girip 90° dönerek ve radyal olarak çıkmaktadır. Klima santrallerinde çoğunlukla çift emişli salyangozlu radyal vantilatörler ve salyangozsuz plug fanlar kullanılmaktadır. Plug fanlar, salyangozlu vantilatörlere göre daha düşük verimli olsa da sağladığı montaj kolaylığı ve yer tasarrufu üstünlüğü nedeniyle daha yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Plug fanlarda, rotorda basınçlandırılmış hava, çıkışta enerjisinin önemli bir kısmını yitirmekte ve hava hızındaki büyük değişim sistemin gürültü seviyesinin artması ile sonuçlanmaktadır. Birden fazla fanın dizilmesi ile oluşturulan fan demeti uygulamalarında, fanların birbirleriyle etkileşimini ortadan kaldırma amacıyla fanların aralarına belirli uzaklıklarda ayırıcı duvarlar yerleştirilmekte ve bu nedenle sistem boyutları büyümektedir. Rotor çıkışına bir eksenel yönlendirici yerleştirilmesiyle plug fanların bu dezavantajlarının ortadan kaldırılabileceği öngörülmektedir. Plug fan çıkışındaki akışın eksenel hale getirilmesi, klima santrallerindeki diğer ekipmanların (filtre, eşanjör, nemlendirme ünitesi vb.) performanslarını da arttıracaktır. Bu nedenle bu çalışma kapsamında radyal fanın hemen çıkışına konumlandırılan, akışı 90° döndürerek eksenel hale getiren bir yönlendirici bileşen tasarlanmış ve performansı hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri ile incelenmiştir. Ayrıca tasarlanan bu yönlendiricinin fan performansı üzerindeki etkisi de çalışılmıştır. Varılan sonuç yönlendiricinin sistemin debisini ve verimini arttırdığı yönündedir.

Centrifugal fans are used in the air conditioning plants, ventilation systems and etc to pressurize the air and gas. Recent studies have been shown that the blade shape (airfoil type instead of constant thickness type) has an important influence on the performance of radial fans. In air conditioning plants and ventilation systems, double suction fans with volute or plug fans are mostly used. Plug fans are preferred due to the easy installation and their relatively small size in spite of their low efficiency compare to the fans with volute. The kinetic energy of the pressurized air is lost at the exit of the fan resulting the increase of the noise level of the system. Moreover the swirling flow influences the performances of the other components of the system such as filters, heat exchanger etc.. In the case of plug fan array (fan wall) applications, the exit conditions might have an important influence on the fan performance due to the interaction between neighbouring fans. In order to prevent this interaction, each plug fan is placed in the bounded box resulting large plant size. The main purpose of the present study is to eliminate the above mentioned disadvantages of plug fans. In order to achieve high system performance together with high plug fan performance, a flow-director is placed at the exit of the rotor which converts the flow in axial direction. The influence of the flow-director on the fan performance is studied by using computational fluid dynamics (CFD) technique. It is concluded that the performance of the plug fan rotor is increased by the flow-director.