공기흐름 변경으로 임펠러의 수명연장과 전력비 절감을 위한 송풍기 개발을 위한 수치해석

Abstract

본 연구는 요구되는 전압효율이 83% 이상인 풍량 10,000 m3/min급의 장수명 송풍기를 개발하기 위하여 송풍기 침식 현상을 조사하고, 수치해석을 통하여 송풍기 성능과 송풍기 침식을 예측하였다. 송풍기 해석에 주로 많이 사용되는 검증된 상용코드인 ANSYS CFX 13.0을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석에 사용된 조건은 풍량 16,200 m3/min, 회전수 893 rpm, 온도 330 ℃이다. 분진의 비중은 3.15이고, 입도는 90㎛~212㎛이며, 양은 265kg/min으로 하였다. 송풍기로 유입되는 분진으로 인한 송풍기의 침식현상을 정확히 해석하기 위하여 수직복원계수의 변화에 따른 침식 현상을 실제 침식현상과 비교하였다. Finne 모델을 적용하여 수치해석을 수행한 결과 평형복원계수는 1, 수직복원계수는 0.1인 경우가 실제 침식현상과 유사하게 나타났다. Duct deflector가 침식에 관하여 미치는 영향을 살펴보기 위하여 Duct deflector가 있는 모델과 없는 모델을 비교하여 침식해석을 수행하였다. 수치해석의 결과, Duct deflector를 설치한 경우 Impeller에서 평균 167% 감소하고, Boss에서는 평균 133% 증가하는 경향으로 나타났다. Dust deflector의 길이에 따라 총 5가지 모델을 생성하고, 이에 대하여 침식 수치해석을 수행하였으며, 길이가 가장 긴 Case 5가 침식성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. Case 5의 송풍기 성능은 회전수 880 rpm, 풍량 16,200 m3/min일 경우, 전압 691.7 mmAq와 전압효율 83.3%로 나타났다.