冷却塔ファンの効率には慎重な分析が必要
こんにちは。Industrial Cooling Solutions, Inc. のブログへようこそ! これから参加される方は、産業用冷却塔ファンの効率レベルに影響を与える要因の詳細を説明する複数部構成のブログ シリーズの途中です。 前回の投稿をまだ読んでいない場合は、今すぐ読むことを強くお勧めします。 この 2 番目の投稿の情報は役立つと思われるかもしれませんが、最初の投稿で提示された重要なアイデアに基づいて構築されているため、投稿を順番に読んだ方がより意味が分かります。 小さな免責事項はこれで終わりましたので、今日の投稿では前回中断したところから継続し、冷却塔ファン システムの全体的な効率に影響を与えるいくつかの要因について説明します。 それぞれの要因は単独では小さいように見えますが、それらが組み合わさると冷却塔の効率が大幅に低下し、冷却塔が意図した用途に効果的に役に立たなくなる可能性があります。 詳細については、以下を読み続けてください。
システム効率の潜在的な損失は、いくつかの個別の領域で発生する可能性があります
冷却塔ファン アセンブリのシステム全体の効率に関しては、研究者もエンジニアも同様に考慮する必要がある 3 つの主要な領域があります。
1. 物理的特性の変化ではなく、ファンのシステム設計によって生じる損失。
2. 変動する環境特性によって引き起こされる損失。
3. 熱風の再循環によって生じる性能の損失。
潜在的な損失のこれら 3 つの主要領域のうち、簡単に修正できるのは 2 番目のカテゴリだけです。 以下に、冷却塔ファン システムの効率に影響を与える最初のカテゴリに関する詳細をリストします。
システム設計に起因する損失
冷却塔ファン システムの効率を低下させる可能性がある変数は、簡単に特定できる場合もありますが、ほとんどの場合はそうではありません。 システム全体の効率に大きな影響を与える要因の 1 つは、ファン ブレードの設計です。 産業用冷却塔に使用されている最新の軸流ファンは、ほとんどの場合、FRP 材料またはアルミニウムで作られています。 アルミニウム製ファンブレードはその性質上、常に均一なデザインですが、FRP ファンブレードはエンジニアが望むほぼあらゆる形状に成形できます。 どのタイプのファン ブレード材料が使用されるかに関係なく、ファン アセンブリの主な目的は、ファンの平面全体に均一な空気流を生成することです。 均一な空気の流れにより、最適な量の力が生成され、冷却塔に導入された熱が適切に放散されます。 ファン ブレードの設計が必要な量の気流を生成できるかどうかを判断するには、ファン ブレードに沿った任意の半径で行われる仕事がブレードの幅 (迎え角と接線速度の 2 乗) の関数になります。
ファンブレードの形状は効率に重要な役割を果たします
上記の情報を考慮すると、ファン ブレード上の点がファン アセンブリの先端からハブに向かって減少するにつれて、接線速度が急激に減少すると結論付けることができます。 これを補って均一な気流を生成するには、幅とともにブレードのねじれも大きくする必要があります。 これは、アルミニウム製のファン ブレードを扱う場合に問題になります。ブレードの幅を大きくできない場合、それを補うためにブレードのねじれを大きくする必要があるからです。 アルミニウムの弾性限界により、このねじれはファンブレードが破損する前に一定のレベルまでしか耐えることができません。 幸いなことに、FRP ファンブレードは一体成形されているため、そのような制限がなく、より理想的な形状を実現することができます。
ファン ブレードの設計、形状、ねじれの影響を受けるもう 1 つの要素は、ファンの動作点、つまりシステム抵抗線がファンの性能線と交わる点です。 素人の言葉で言うと。 動作点は、冷却塔の必要なシステム抵抗に対して必要な空気流を生成するブレード ピッチ角度です。 ファンの速度に応じて、単一のピッチ角のみがシステム設計の動作条件を満たすことができます。 これらすべてをまとめると、一定の制限内で冷却塔ファンの速度を調整して、必要なシステム抵抗を満たす最適なピッチ角を選択できます。
欠陥のある設計は欠陥のあるパフォーマンスにつながる
上記の 2 つの点を考慮すると、ファン ブレードの設計が不適切であること、およびファン システムの動作点の選択が不適切であることが、特定の冷却塔ファン システムの効率低下にどのように寄与するかが容易にわかります。 これら 2 つの要素は、一度設定されると修正するのが必ずしも最も簡単なわけではありません。つまり、最初のシステム設計が可能な限り効率的であることを確認することが、常にエンジニアと設計者の最大の利益となります。 これらの考慮事項が考慮されていない場合、問題を修正するために貴重な時間、エネルギー、資金を費やす必要があります。
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