Abstract
The blower erosion phenomenon was investigated to develop a long-life blower with a volume flow rate of 10,000 ㎥/min with the required total pressure efficiency of 83% or more. The blower performance and blower erosion were predicted through numerical analysis by computational fluid dynamics(CFD). The conditions used for numerical analysis were an air volume of 16,200 ㎥/min, a rotation speed of 893 rpm, and a temperature of 330℃. The specific gravity, particle size, and amount of the dust was 3.15, 90 ㎛~212 ㎛, and is 265 kg/min, respectively. To examine the effects of a dust deflector on erosion, erosion analysis was performed by comparing the models with and without a dust deflector. Numerical analysis showed that when the dust deflector is installed, the average tended to decrease by 167% in the impeller and 133% in the boss. CFD using the Finne's model for erosion revealed a parallel restitution coefficient of 1 and a perpendicular restitution coefficient of 0.1. The blower performance of case 5 was 691.7 mmAq, and the efficiency was 83.3% when the rotation speed and the air volume flow rate were 880 rpm and 16,200 ㎥/min, respectively.
본 연구는 요구되는 전압효율이 83% 이상인 풍량 10,000 ㎥/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 ㎥/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 ㎥/min일 경우, 전압 691.7 mmAq와 전압효율 83.3%로 나타났다.