송풍기
송풍기(送風機, Air blower)는 공기의 유동을 일으키는 기계장치를 말한다.
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개요[편집]
송풍기는 기체를 이동시키는 기기이다. 구조는 유동을 일으키는 날개차(impeller), 날개차로 들어가고 나오는 유동을 안내하는 케이싱(casing)으로 이루어진다. 송풍기의 분류 방법은 여러 가지가 있다. 가장 일반적인 방법은 날개차를 통과하는 유동의 특성에 의한 분류이며, 그것은 축류형 송풍기(Axial-flow fan), 반경류형 송풍기(Radial-flow fan), 혼합류형 송풍기(Mixed-flow fan)로 나눈다.[1] 송풍기는 압력의 대소에 따라 팬(fan)과 블로어(blower)로 나누어진다. 팬으로서의 압력의 한계는 1000mmAq이고, 블로어의 범위는 1mAq~1kg/cm2(10mAq)이다.[2] 다시 말해 흡입구와 토출구의 압력비가 1.1 미만인 것을 팬이라고 하고, 압력비가 1.1 이상 2.0 미만인 것을 블로어라고 통상적으로 분류하며, 이를 통칭하여 송풍기라고 한다.[3]
원리[편집]
원심 송풍기의 작동 원리는 공기 압축 과정이 일반적으로 여러 작동 임펠러를 통해 원심력의 작용으로 수행된다는 점을 제외하면 원심 팬의 작동 원리와 유사하다. 송풍기에는 고속 회전 로터가 있다. 로터의 블레이드는 공기를 고속으로 움직이게 한다. 원심력은 공기가 인벌류트를 따라 팬 출구로 인벌류트 모양의 케이싱에서 흐르게 한다. 또, 고속 기류에는 일정한 풍압이 있다. 신선한 공기가 캐비닛 중앙에서 유입되어 보충된다. 단일 단계 고속 원심 팬의 작동 원리는 다음과 같다. 원동기는 샤프트를 통해 고속으로 회전하도록 임펠러를 구동하고, 공기 흐름은 입구 축에서 고속 회전 임펠러로 들어가고 방사형 흐름이 된다. 가속된 다음, 디퓨저 캐비티에 들어가 흐름 방향을 변경하고 감속한다. 이 감속 효과는 고속 회전 기류의 운동 에너지를 압력에너지(위치에너지)로 변환하여 팬의 출구가 안정적인 압력을 유지하도록 한다. 이론상 원심 송풍기의 압력-유량 특성곡선은 직선이지만, 팬 내부의 마찰저항 등의 손실로 인해 실제 압력과 유량특성곡선은 유속이 증가함에 따라 완만하게 감소하고 이에 상응하는 원심 팬 전력 - 유량이 증가함에 따라 유량 곡선이 상승한다. 팬이 일정한 속도로 작동할 때 팬의 작동점은 압력 흐름 특성 곡선을 따라 이동한다. 작동 중 팬의 작동 지점은 자체 성능뿐만 아니라 시스템의 특성에 따라 달라지는데, 파이프 네트워크의 저항이 증가하면 파이프라인 성능 곡선이 더 가파르게 된다. 팬 조정의 기본 원리는 팬 자체의 성능 곡선이나 외부 파이프 네트워크의 특성 곡선을 변경하여 필요한 작업 조건을 얻는 것이다.[4]
분류[편집]
축류 송풍기[편집]
축류송풍기는 공기의 유동이 날개차의 회전축과 평행 방향으로 발생하는 송풍기이다. 이 경우, 날개차 입구와 출구의 유동 방향이 모두 회전축과 일치한다. 프로펠러형 송풍기, 즉 보통의 가정용 선풍기가 여기에 속한다. 축류팬은 풍압 10 mmAq 이상 150mmAq 이하에서 다량의 공기 또는 가스를 취급하는 데 적합한 팬이어서 효율이 높다. 특히, 가변 날개는 높은 효율을 광범위하게 가질 수 있으므로 대풍량의 풍량 제어일 경우 동력비의 점에서 유리한 팬이다. 축류형 송풍기는 가해 준 에너지가 주로 유체의 속도를 증가시키는 데 사용되며, 따라서 유량은 많이 필요하나 압력은 그리 필요하지 않은 곳에 사용된다. 반경류형 송풍기는 원심력에 의한 압력 증가가 주된 목적이며 따라서 유량보다는 압력이 필요한 곳에 많이 사용된다.[1] 축류 송풍기는 회전차를 둘러싼 도풍관(duck)의 유무와 구조에 따라 프로펠러 팬(Propeller Fan), 도풍관붙이 축류 팬(Tube Axial Fan), 정익붙이 축류 팬(Vane Axial Fan)으로 분류된다.
- 프로펠러 팬(Propeller Fan) : 도풍관이 없는 송풍기로, 회전차 뒤쪽에 회전 방향으로 바람의 분속도가 남는다. 낮은 압력 하에서 많은 공기량을 이송할 때 많이 사용된다. 실내 환기용 및 냉각탑 등에서의 사용이 좋은 예이다.
- 도풍관붙이 축류 팬(Tube Axial Fan): 도풍관이 있으며 뒤쪽에 분속도가 남지 않는다.
- 정익붙이 축류 팬(Vane Axial Fan): 도풍관에 정익이 고정되어 있다. 이 정익에 의해 회전 방향의 흐름은 정압으로 회수되고 효율은 그만큼 높아진다.[2]
원심 송풍기[편집]
원심 송풍기는 케이싱 안에 장치된 회전차의 회전에 의해 기체에 주어진 원심력을 이용하여 기체를 압송하는 기계이다. 보통 날개차 입구 유동은 회전축 방향이나 출구 유동은 회전축의 직각 방향이 되도록 나선형의 케이싱을 사용하는 경우와 날개차 입구 유동과 출구 유동이 둘 다 회전축 방향이 되도록 튜브형 케이싱을 사용하는 경우로 크게 구별된다.[1] 흡입구로 들어온 공기는 흡입쪽 댐퍼, 흡입통을 지나 회전차의 축 방향으로 흡입된다. 회전차에 의하여 원심력을 받은 공기는 회전차의 바깥둘레로부터 와류실로 들어가서 와류실을 돌면서 감속되어, 속도 에너지를 압력 에너지로 변환받아 송출구를 통하여 유출된다. 회전차가 끼어 있는 축은 베어링으로 지지되고, 축 끝의 커플링을 지나 모터와 연결된 구조를 가지고 있다. 원심 송풍기는 깃 경사에 따라 다음과 같이 분류될 수 있다.
- 다익 팬(Multiblade Fan) : 날개가 회전차의 회전 방향으로 기울어져 있고, 익현 길이가 짧으며, 깃의 폭이 넓은 깃이 다수 부착되어 있는 것이 특징이다. 처음으로 판매한 회사에서 시로코 팬(Sirocco Fan)이라고 이름 붙여 이 이름으로도 잘 알려져 있다. 시로코팬은 풍압 150mmAq 이하의 저압에서 다량의 공기 또는 가스를 취급하는데 가장 적합한 팬으로 공기의 유동상태가 매우 원활하고 불쾌한 소음, 진동이 없으며 운전이 극히 정숙한 팬이다. 같은 원주속도가 다른 팬과 비교하면 풍량이 가장 크고 다량의 기체를 취급할 수 있다는 것이 특징이다. 또한 타 원심식 송풍기와 비교하여 동일 용량에 대한 크기가 가장 작아서 설치 면적이 작다. 보일러용 압입 통풍기, 광산용 주 팬 시멘트 쿨러 냉각용, 각종 로, 가마의 송풍용, 이젝터 송풍용, 덕트량이 적은 배풍용에 사용된다.
- 레이디얼 팬(Radial Fan) : 날개가 회전차의 회전축에 수직이며, 다익 팬에 비해 익현 길이가 길고 날개 폭이 짧다. 깃수는 다른 팬들 중에서 가장 적고 구조는 조금 크지만 다익 팬보다 효율이 좋다.
- 터보 팬(Turbo Fan) : 풍압 100 mmAq 이상 250mmAq 이하에서 다량의 공기 또는 가스를 취급하는 데 가장 적합한 팬이다. 형태는 시로코팬과 거의 비슷하나, 임펠라의 형상이 전혀 다르다. 날개가 회전차의 회전 방향의 뒤쪽으로 기울어져 있다. 날개 수는 다익 팬과 레이디얼 팬의 중간 정도이며, 그 구조는 원심 송풍기 중에 가장 크며 효율도 가장 높고 내구성도 좋고 적용범위가 넓으며 사용하기 쉽다. 임펠라는 유체역학적으로나 강도적으로 무리가 없으므로 고속운전이 가능하며, 팬의 효율이 좋으므로 시로코팬의 분야와 다른 영역을 차지하며 많이 사용되고 있는 팬이다. 각종 집진장치, 배연탈류 장치, 중유보일러, 철강용 평로, 전로·전기로 등의 배기용, 시멘트COOLER배기용, 요업용 등 450℃까지의 고온가스의 순환용, 유인용으로 사용되어진다.
- 한정부하 팬(Limit Loaded Fan) : 날개가 S자의 형상을 가지고 있으며 케이싱 흡입구에 프로펠러형 안내 깃이 고정되어 있는 송풍기로 설계점 이상의 풍량에서도 축동력이 증가하지 않는다.
- 익형 팬(Airfoil Fan) : 날개의 형상이 익형인 송풍기이며, 풍량이 설계점 이상으로 증가해도 축동력은 증가하지 않는다. 값이 비싸지만 효율도 좋고 소음도 작다. 보일러 유인 통풍기, 집진장치, 유인 배풍기, 공장 환기 공조용으로 사용된다.[2]
혼합류 송풍기[편집]
혼합류 송풍기는 날개차 내에서 축 방향과 반경 방향의 유동이 같이 존재하는 경우로 유량과 압력의 증가가 동시에 요구될 때 사용된다. 이외에 날개차의 회전에 의하지 않는 새로운 방식의 송풍기들이 특수 목적에 사용되기도 하는데, 압전 소자를 이용하여 모터가 필요없는 송풍기가 사용되기도 한다. 송풍기는 그 응용 대상과 작동 특성에 따라 적절히 선택되어야 하는데, 공업적으로는 공기조화시스템, 각종 흡·배기시스템 등에 주로 사용된다. 그 크기도 컴퓨터용 냉각팬 등 소형으로부터 대형 공업용 송풍기에 이르기까지 다양하다.[1]
관리법[편집]
- 송풍기는 인접 장소의 화재로부터 영향을 받지 않도록 유지할 것
- 송풍기는 옥내의 화재감지기의 동작에 따라 작동하도록 유지할 것
- 송풍기와 연결되는 캔버스가 손상이 있는 경우 내열성이 있는 것으로 교체할 것
- 빗물 등이 침입되지 않는 구조로 하고 이로 인하여 가동에 지장이 없을 것
- 구동부는 유효한 안전망 등으로 보호되도록 할 것
- 송풍기 용량은 적정한 것으로 설치되어 있을 것
- 송풍기의 배출측에는 풍량 및 풍향을 측정할 수 있는 유효한 조치를 할 것
- 송풍기 등이 외부에 노출된 곳에는 부식이 발생하지 않도록 방식도장 등의 조치를 할 것
- 구동부 베어링은 그리스가 충분하게 충진되어 있을 것
- 운전 전류는 정격전류 이하에서 운전되고 있을 것
- 벨트는 늘어지거나 손상이 없을 것
- 팬 및 모터의 이상 소음 및 진동이 없을 것
- 전기배선은 빗물에 의한 영향이 없도록 조치되고 손상이 없을 것[5]
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈송풍기〉, 《네이버 지식백과》
- 〈송풍기〉, 《네이버 지식백과》
- rokmc9378, 〈송풍기의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2017-03-26
- sp8260, 〈송풍기의 종류 및 특징〉, 《네이버 블로그》, 2013-08-07
- 〈송풍기의 작동 원리〉, 《화하오모터》, 2021-04-11
같이 보기[편집]
