덕트히터 및 유니트에어히터의 FAN설계기준

A. FAN의 용어 및 단위  

1. 풍량[ Q]:

       FAN의 풍량이란 토출측에서 요구되는 경우라도 흡입상태(표준상태)로 환산하는 것을
      말합니다.
      이것은 풍량이 압력, 온도에 따라 변화가 심해 어떤 일정한 기준으로 되지 않기 때문 입
      니다.
      단, 압력비가 1.03이하일 경우에는 토출풍량을 흡입풍량으로 봐도 지장이 없습니다.

      단위는 ㎥ /sec (CMS) , ㎥ /min (CMM) , ㎥ /Hr(CMH) , ft³/sec(CFS) , ft³/min (CFM) , ft³/Hr
      (CFH), ( 1 ㎥ /min = 3.53 ft³/min )

      단, 기준상태 ( 0℃,760mmHg )로 표시된 경우에 표준상태 ( 20℃,760 mmHg, 65% 습도)
      로 환산하는 식은 다음과 같습니다.

                         273 + t           10332
    Q  =  QN  X  -------  X  -----------
                          273         10332 + P1

 Q : 표준상태의 흡입풍량 ( ㎥ /min )
 QN : 기준상태의 흡입풍량 ( N ㎥ /min )
 t : 흡입 Gas 온도( ℃ )
 P₁: 흡입풍량( mmAq )

2. 정압 [Ps=Static Pressure]

      기체의 흐름과 평행인 물체 표면에 기체가 수직으로 미는 압력이고 그 표면의 수직 Hole
      을 통해 측정합니다.

3. 동압 [Pd=Dymamic Pressure = Velocity Pressure]

     속도에너지를 압력에너지로 환산한 값으로서 FAN의 동압은 50mmAq (약 30m/s)를 넘지
     않는 것이 바람직함니다. 전압은 정압과 동압의 절대압의 합입니다.
 

V : Velocity(m/s)
r : Specific weight (kg/㎥)
g : Acc Velocity (m/s²)

4. 전압 [Pt=Total Pressure]

    전압은 정압과 동압의 절대압의 합입니다. 즉 Pt = Ps + Pt

   단위는 mmAq(Aqure), mmWG, mmH₂O,mAq,kg/cm², kg/m², Pa,Kapa(1Pa=9.8mmAq)
   1kg/cm²=10,000times(mmAq, kg/m²,mmH₂O)
   1mmAq = 1 kg/m²
   10mAq = 1  kg/cm² 

5. 수두(Head) :

      FAN의 흡입구와 배출구 사이의 압축과정에서 임페라에 의하여 단위 중량당 기체에 하여
     지는 가역적 일당량(kg.m/kg)를 말하며 기체의 기둥의 높이로 나타내고 이것을 수두(H)m
     라고 부릅니다.

   * 압력비 1.03(310mmAq) 이하일 때는 이론수두식, 이상일 때는 단열 수두식을 적용합니다.

H: Head (m)
Pt: 전압(kg/m²)
r :비중량 (kg/m³)
k :비열비 ( 공기=1.4)
P1 : 흡입 절대압력( kg/m²)
P2 : 토출 절대압력  ( kg/m²)

6. 비속도 혹은 비교회전도 : [Ns]

      FAN의 기하학적으로 닮은 송풍기를 생각해서 풍량 1 ㎥ /min , 풍압을 Head 1m 생기게 한
     경우의 가상회전속도이고 송풍기의 크기에 관계없이 송풍기의 형식에 의해 변하는 값입니
     다.

N : 송풍기의 회전속도 (R.P.M)
Q : 풍량 (㎥ /min or ㎥ /sec)
H: Head( m )

7. 공기의 성질

     흡입상태의 공기비중량은 다음식으로 나타냅니다.

: 관계습도nbs(%)
Ps : 포화수증기 압력
P1 : 흡입압력 (mmAq)
t℃ : 흡입온도

8.  효율

       Fan의 효율은 전압효율, 정압효율로 구분하며 특별한 규정이 없는 한 전압효율을 말합니다.
       현재 국내 Fan Maker의 대부분은 전압 및 정압효율을 구분하여 사용하지 않고 있습니다.
       Fan의 효율은 형식별로 보면 (Maker에 따라 차이가 있습니다.)

     상기 효율점은 일반적인 FAN의 선정에 적용되며 특별한 경우는 제작업체에 문의하십시오.

9. 동력계산

B. FAN의 설계기준

1)  FAN의 법칙 ---- FAN의 운전조건이나 치수가 달라졌을 때 FAN의 성능을 예측할 수 있다.

 

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

* 압력비가 1.1이상일 경우 압력대신에 헤드를 이용한다.

* 양흡입식은 편흡입식에 비해 압력 및 회전수는 같고 풍량 및 축동력만 약 1.75배 증가한다.

2) 가스의 비중량이 다른 경우 ----- 취급가스의 비중량이 시험공기의 비중량과 다른 경우는
     시험결과를 다음식에 의해 환산한다.

3) 회전수에 따른 성능변화 --- FAN의 규정회전수 N0 이외의 회전수 N1으로 시험한 경우는
    그  결과를 다음식에 의해 환산한다.
 

예 )어떤 FAN이 규정회전수 1000r.p.m에 대하여 800r.p.m로 운전하고, 풍량 42m3/min, 정압
      20mmAq, 축동력 0.3Kw라고 하는 결과를 얻는다. 규정회전수로 환산하면 각각 어떻게 되는가.

[풀이]Q₀ = (n₀ / n₁) × Q₁  = (1000/800) × 42 = 52.5m³/min&

P₀ = (n₀ / n₁)² ×P₁ = (1000 / 800)² × 20 = 31.3mmAq

L₀ = (n₀ / n₁)³ × L₁ = (1000 / 800)³ × 0.3 = 0.568 kw

4) 온도에 따른 성능변화 ---- 취급가스에 온도 t₀ 가 t₁ 으로 변한 경우의 성능변화는 다음식
    에  의해 계산한다.

     Q₁ = Q₀ P₁ =  ( 273+t₀ / 273+t₁ ) × P₀L₁ = ( 273+t₀ / 273+t₁ ) × L₀

    이 TECHNICAL DATA에 기재된 성능곡선은 모두 표준상태(온도 20℃, 절대압력 760mmAq,
    상대온도 65%의 공기)로 표시되어 있다.

   예) 취급가스가 온도 100℃에서, 그때의 압력이 100mmAq, 축동력이 5Kw이다. 이것을 20℃의
        상온으로 운전하면 그때의 성능은.
 

    압력  P₀ = (273+100 / 273+20) × 100 = 127.3 mmAq

    축동력  L₀ = ( 273+100 / 273+20 ) × 5 = 6.37Kw,    Q₀ = Q₁ 이 된다.