A cross-flow fan is widely used on many industrial fields: mining industry, automobile and home appliances, etc. The design point of the cross-flow fan is generally based on the region within low static pressure and high flow rate. It relatively makes high dynamic pressure at low speed because a working fluid passes through an impeller blade twice. However, it has low static pressure efficiency between 30% and 40% because of relative high impact loss. Recently, in the air-conditioning systems, the operating behaviors at the off-design points are highly regarded to broaden the application area for various air-cooling loads. Especially, at the lower flow rate, there exists a rapid pressure head reduction, a noise increase and an irregular flow field against a rearguider as a scroll of centrifugal fan. Numerical analyses are carried out for investigating the flow characteristics in a cross-flow fan including the impeller, the rearguider and the stabilizer. Especially, various types of rearguiders are estimated by numerical and experimental methods to insure the stable operation in the region of lower flow rate. Numerical domains are discretized by hexahedral cells. Three-dimensional, unsteady governing equations are solved using FVM, PISO algorithm, sliding grid system and standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model. ASHRAE standard fan tester is also used to estimate the performance of the modeled crossflow fan.
The cross-flow turbine is one of the most famous and widely used hydraulic power systems for a long time. The cross-flow turbine is especially popular in many countries and remote regions where off-grided because of its many benefits such as low cost, high efficiency at low head, simple structure, and easy maintenance. However, most modern turbines, including the cross-flow turbine, are unsuitable for the ultra-low head situation, known as less than 3m water head or zero head with over 0.5m/s flow velocity. In this study, we demonstrated a 20kW class inverted-type cross-flow turbine's performance. First, we reevaluated our previous studies and introduced how to design the inverted-type cross-flow turbine. Secondly, we fabricated the 20kW class inverted-type cross-flow turbine for the performance test. And then, we designed a testbed and installed the turbine system in the demonstration facility. In the end, we compare the demonstration with its previous CFD results. The comparing result shows that both CFD and real model fitted on guide vane angle at 10 degrees. At the demonstration, we achieved 42% turbine efficiency at runner speed 125 RPM.
여름철이 무더운 대한민국에서는 냉방에 많은 전력을 소비한다. 이 경우 간접증발냉각을 동시에 적용하면 전기 사용을 줄일 수 있다. 본 연구에서는 플라스틱/종이 재질의 U형 직교대향류 간접증발소자를 개발하고 그 성능을 기존의 직교류소자와 비교하였다. 시료의 크기는 $500mm{\times}500mm{\times}1000mm$이었다. 직교대향류 소자의 간접증발효율은 직교류 소자의 간접증발효율보다 6~21% 크고 그 차이는 전방 풍속이 증가할수록 증가하였다. 이는 직교대향류 소자의 크기가 크고 (대향류의 2배) 직교 대향류의 유용도가 직교류의 유용도보다 크기 때문이다. 직교대향류 소자의 압력손실은 직교류 소자의 압력손실보다 2배 가량 컸다. 습채널의 압력손실도 건채널보다 51~66% 컸다. ${\epsilon}$-NTU 방식의 해석 모델은 실험 데이터를 ${\pm}10%$ 이내에서 예측하였다. 직교대향류 소자를 사용하였을 때 절약되는 전기에너지는 직교류 소자의 값보다 크고 그 차이는 풍속이 증가할수록 증가하였다. 하지만 직교대향류 소자의 크기가 직교류 소자에 비하여 2배 크므로 원가의 상승과 분무수 사용량의 증가가 예상된다.
Cross-Flow Fan(CFF) are widely used lot industrial equipments and household electric appliances. A design method for CFFs, however, has not been well established because of the complexity of the internal flow. Numerical analysis was performed by using STAR-CD. In this study present the internal flow of CFF, which has varies pin number, and their flowrate were compared
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제1권2호
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pp.9-16
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2000
For aerodynamic design of missile bodies of non-circular cross-section, the combination of the slender body theory and the cross-flow analogy can hardly be applied owing to the lack of experimental data. An alternative is to utilize the Euler solution in the design stage. For enhanced accuracy, however, an adequate viscous correction is necessary to the Euler solution. In this work, such a procedure is examined to compensate the viscous effect by utilizing the concept of proportionality factor in cross-flow analogy. Predictions of aerodynamic coefficients combining the Euler solution and the viscous correction via proportionality factor are made for a missile body of elliptic cross-section. Results indicate that the present approach can be adopted in designing missile bodies of non-circular cross-sections.
Internal and inlet flows of a cross-flow fan have been visualized using a particle image velocimetry(PIV) to analyze a relationship with a performance of a room air conditioner(RAC). A test model which has a geometric similarity with the real RAC has been manufactured for the experiment and the flow characteristics have been analyzed with various flow rates and inlet grill angles for the cross-flow fan. The experimental results using the PIV technique have been compared with the existing numerical results. Also, a location and movement of an eccentric vortex which can affect the performance and noise of the RAC has been investigated by the PIV with various flow rates and inlet grill angles.
Wei, Qingsheng;Chen, Zhenmu;Singh, Patrick Mark;Choi, Young-Do
한국유체기계학회 논문집
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제18권1호
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pp.11-19
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2015
Recently, the cross flow turbines attract more attention for their good performance over a large operating regime at off design point. This study employs a very low head cross flow turbine, which has open inlet duct and has barely been studied before, to investigate the performance of the cross flow turbine with air suction from the rear part of the runner. Unlike conventional cross flow turbines, a draft tube is attached to the outlet of runner to improve the turbine performance. Water level and pressure in the draft tube are monitored to investigate the influence of air suction. Torque at local blade passage of three parts of runner is examined in detail under the conditions of different air suction. Consequently, it is found that with proper air suction in the runner chamber, the water level in the draft tube gradually drops to Stage 2 of the runner and the efficiency of the turbine can be raised by 10%. Overall, the effect of air-layer on the performance of the turbine is considerable.
The cross flow turbine is economical because of its simple structure. For remote rural region, there are needs for a more simple structure and very low head cross flow turbines. However, in this kind of locations, the water from upstream always flows into the turbine with some other materials such as sand and pebble. These materials will be damage to the runner blade and shorten the turbine lifespan. Therefore, there is a need to develop a new type of cross flow turbine for the remote rural region where there is availability of abundant resources. The new design of the cross flow turbine has an inlet open duct, without guide vane and nozzle to simplify the structure. However, the turbine with inlet open duct and very low head shows relatively low efficiency. Therefore, the purpose of this study is to optimize the shape of the turbine inlet to improve the efficiency, and investigate the internal flow of a very low head cross flow turbine. There are two steps to optimize the turbine inlet shape. Firstly, by changing the turbine open angle along with changing the turbine inlet open duct bottom line (IODBL) location to investigate the internal flow. Secondly, keeping the turbine IODBL location at the maximum efficiency achieved at the first step, and changing the turbine IODBL angle to improve the performance. The result shows that there is a 7.4% of efficiency improvement by optimizing turbine IODBL location (open angle), and there is 0.3% of efficiency improvement by optimizing the turbine IODBL angle.
The cross-flow turbine is a key hydraulic power system that is widely due to low costs, high efficiency, and low maintenance. In particular, the cross-flow turbine considered as the most suitable turbine for low head situations as it is known to operate down to 5 m of water head. However, the conventional cross-flow turbine is unsuitable for ultra-low head situations with less than a 3 m water head. In this study, we propose an inverted-type cross-flow turbine to overcome the limitations of conventional cross-flow turbines under ultra-low head situations. First, we described the limitations of conventional turbines and suggested a new turbine for the ultra-low head circumstances. Second, we investigated the performance of the new turbine using CFD analysis. Results demonstrated the effects of the design parameters, such as number of blades and rotor diameter ratio, on the performance of the suggested turbine. As a result, we developed an inverted-type cross-flow turbine with up to 60% efficiency under low water head conditions.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권7호
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pp.902-909
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2012
This study is aimed to develop a new type of micro cross-flow hydro turbine which has very simple structure and relatively high efficiency. Micro eco cross-flow hydro turbine (ECFT) is proposed to apply in the ranges of very low and middle specific speeds in order to extend the operational range of the turbine. In order to not only obtain a basic data for a new design method of ECFT but also improve the turbine efficiency, experiments and CFD analysis on the performance and internal flow characteristics of the turbine model are conducted. According to the present study results, anti-recirculation block (ARB) and relatively wide turbine width with high flow rate improve the turbine efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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