Bilgiseller / Gemi makineleri ve enerji
Gemi havalandırma fanları: kararsız akış, kanal direnci ve fan–tesis eşleşmesi
Fan ve kanalın çalışma noktasını bulun; basınç ile elektrik gücünü birlikte yorumlayın, kararlı eğri hareketini aerodinamik stall ve sistem salınımından ayırın.
Bu sayfada
Havalandırma fanı etiket debisini kanaldan bağımsız vermez. Çalışma noktası, oluşturabildiği basınç ve bütün akış yolunun direnciyle belirlenir. Gemide filtreler, panjurlar, damperler, dirsekler ve değişen bölme koşulları bu noktayı kaydırabilir. Düşük debi daha yüksek direnç anlamına gelebilir; kararsız akış ve artan elektrik girdisi ise daha dikkatli yorum ister.
Tutarlı basınç ve debi temeli kullanın
Fan eğrisi belirtilen devir, yoğunluk ve düzende debi ile basıncı ilişkilendirir. Sistem eğrisi bağlı yolun basınç ihtiyacıdır. Varsayımlar geçerliyse kesişimleri sürekli çalışma noktasıdır. Aerovent fan eğrisi kılavuzu debi, basınç, güç ve verimin neden birlikte okunması gerektiğini gösterir.
Toplam ve statik basınç ayrılmalıdır. Toplam basınç hız basıncını içerir; kanal genişlemesi toplam basınç kaybederken statik basınç geri kazanabilir. Fan toplam basınç artışı ile ona uygun toplam verim, tutarlı güç temeli oluşturur. Statik basınç ölçümünü ilgisiz toplam verimle birleştirmek yanıltıcıdır. Basınç alma noktaları ve debi ölçüm yerleri belirtilmelidir.
Direnç değişimi kesişimi kaydırır
Sabit basınç farkı ihmal edilebilen, ağırlıklı türbülanslı basit yolda Δpsystem = kQ² yararlı yaklaşımdır. Q hacim debisi, k belirtilen yoğunlukta geometri ve kayıp etkilerini toplar. Damper kapanması veya filtre dolması etkin direnci artırabilir; kareli yaklaşım uygun değilse bileşenin gerçek karakteristiği kullanılmalıdır.
Gemi sisteminde başka fan, rüzgâr, baca etkisi veya bölme basınç kontrolünün dayattığı farklar da bulunabilir. Böyle durumda orijinden geçen eğri uygun olmayabilir. Branş debileri kendi basınç dengelerini sağlamalıdır; toplam fan debisinin doğru olması gereken her çıkışta yeterli havalandırmayı kanıtlamaz.
Sayısal örnek: iki varsayılan çalışma noktasını çözün
Basınç Pa, Q m³/s olmak üzere varsayımsal sabit devirli toplam basınç eğrisi Δpfan = 900 − 50Q² seçilsin. Bu yalnız seçilmiş düzgün dalı temsil eder; gerçek fanın tamamı veya stall sınırı değildir. A sisteminde Δpsystem = 50Q² olsun. Eğriler eşitlenince 900 = 100Q², dolayısıyla Q = 3,000 m³/s ve Δp = 450 Pa bulunur.
B sisteminde direnç katsayısı 100 Pa/(m³/s)² değerine, yani iki katına çıksın. 900 = 150Q² eşitliği Q = √6 = 2,449 m³/s ve Δp = 600 Pa verir. Debi %18,35 azalırken basınç artışı yükselir. Cebir başka bir sürekli nokta hesaplar; bu değişimin kararsızlık sınırını geçtiğini iddia etmez. O sınır için ölçülmüş üretici haritası gerekir.
Hava, şaft ve elektrik gücünü ayrı hesaplayın
Seçilen toplam basınç temelinde hava gücü Pair = QΔp olur. A için 3 × 450 = 1350 W’tır. Toplam fan verimi 0,60, motor verimi 0,90 alınsın; ayrı aktarım veya sürücü kaybı olmasın. Şaft gücü 1350/0,60 = 2250 W, elektrik girdisi 2250/0,90 = 2500 W bulunur.
B için hava gücü 2,44949 × 600 = 1469,69 W’tır. Bu noktada fan verimi 0,50’ye düşürülmüş varsayılsın; motor verimi 0,90 kalsın. Şaft gücü 2939,39 W, elektrik girdisi 3265,99 W olur. Debi düşerken elektrik girdisi %30,64 artar. Verim değişimi varsayımdır; yalnız dirençten türetilmez. Başka fanın güç eğrisi farklı eğilim gösterebilir; motor akımı evrensel debimetre değildir.
Stall ve sürj ilişkili fakat farklı davranışlardır
Uygun olmayan geliş açısında akış fan kanatlarından ayrılabilir ve aerodinamik yük azalabilir. Yerel veya dönen stall, kanat/rotor akış alanıyla ilgilidir. Fan basıncı, kanal debisi ve bağlı hacmi içeren daha büyük ölçekli salınım ise genellikle sürj denilen sistem kararsızlığıdır. Stall sürje katkı sağlayabilir; fakat her ses dalgalanması veya yerel ayrılma bütün sistemde ters akış kanıtı değildir.
Greenheck kanatlı eksenel fan kılavuzu stall bölgesini ve direnç arttığında kararsız çalışmanın riskini açıklar. Bulgular ilgili fan düzenine aittir. Bütün santrifüj, eksenel veya karma akışlı fanlara tek en düşük debi yüzdesi vermez. İstenen aralık boyunca üreticinin kararlı çalışma zarfında kalınmalıdır.
Eğri kesişimi tek başına dinamik kararlılık kanıtı değildir
Basit denge çizimi basınçların nerede eşitlendiğini gösterir; kanat ayrılmasını, kanal ataletini, sıkışabilirliği, kontrol gecikmesini veya çoklu fan etkileşimini içermez. Yükselen veya yatık bölümün şekli bile sistem karakteristiği ve dinamik modelle yorumlanmalıdır. Sayısal örnekteki düzgün azalan eğri stall bölgesini bilinçli olarak içermez.
Çok sınırlı tek durumlu modelde, artan debi dengeye döndürecek basınç dengesizliği üretmelidir: fan basıncı eksi sistem basıncının yerel eğimi negatif olmalıdır. Bu yerel, yarı sürekli ölçüttür; aerodinamik stall testi değildir. Bu yalın eğim kontrolü olumlu görünürken gerçek fan izin verilen çalışma zarfını aşabilir.
Giriş bozulması yalnız uzaktaki kanal kaybı değildir
Yakın dirsek, tıkalı giriş veya dönen yaklaşım akışı rotor girişini düzensiz yapabilir. Kurulum koşulları laboratuvar eğrisine göre elde edilen performansı düşürebilir. AMCA bunu giriş veya çıkıştaki sistem etkisi olarak açıklar. Genel bir düz kanal kaybı eklemek, fanın nasıl beslendiğini temsil etmeyebilir.
Eksiklik incelenirken gerçek giriş/çıkış düzeni, aksesuarlar, dönüş yönü, devir ve yoğunluk; filtre/damper koşullarıyla birlikte kaydedilir. Kötü kurulumu aşmak için devir artırmak, akış kalitesini düzeltmeden güç ve zorlanmayı yükseltebilir. Yangın/duman damperleri veya zorunlu makine dairesi havalandırması yakınındaki değişikliklerde onaylı sistem koşulları da korunmalıdır.
Devir değişimi ve paralel fanlar kendi kontrollerini ister
Aynı fan, yoğunluk ve karşılık gelen çalışma noktalarında yaklaşık benzerlikle Q devir n ile, basınç n² ile, şaft gücü n³ ile değişir. Ayrı %10 devir artışı örneği nominal 1,10, 1,21 ve 1,331 oranlarını verir. Bunlar yaklaşık sabit verimli benzerlik tahminidir; stall durumundaki fan veya sabit basınç farkı olan sistem için garanti değildir.
Paralel fanlar ancak birleşik karakteristik ve branşlar varsayılan paylaşımı destekliyorsa aynı basınçta debi toplar. Eşitsiz yüklenme, duran yoldan ters akış ve kontrol etkileşimi sonucu değiştirebilir. Yalnız bütün fanların çalıştığı tasarım noktasını onaylamak yerine gereken fan birleşimleri ve devir aralıkları kontrol edilmelidir. Motor, sürücü ve mekanik devir sınırları ayrıca geçerlidir.
Eşzamanlı debi, basınç ve güç bulgularıyla teşhis edin
Debi uygun kesit taraması veya kalibre istasyonda ölçülür; statik/toplam basınç doğru tanımlanır, devir, elektrik girdisi, yoğunluk ve salınım zamanı kaydedilir. Giriş bozulması tek nokta hızını temsil dışı bırakabilir. Yavaş ortalama da dönemsel kararsızlığı gizleyebilir; zaman geçmişi gerekebilir.
Gerçek koşul ilgili fan eğrisi ve sistem modeliyle karşılaştırılır. Ek dirençten doğan kararlı kayma, hasarlı/kirli rotor, kurulum sistem etkisi ve gerçekten kararsız nokta farklı açıklamalardır. Yararlı sonuç fanı bütün kurulum ve görev aralığıyla eşleştirmekten gelir; daha yüksek ses, akım veya basıncın daha fazla yararlı havalandırma olduğunu varsaymaktan değil.