This study is concerned with effects of impeller blade thickness on performance of a turbo blower. This turbo blower is developed as an air supply system in 250 kW MCFC system. The turbo blower consists of an impeller, two vaneless diffusers, a vaned diffuser and a volute. The three dimensional, steady state numerical analysis is simultaneously conducted for the impeller, diffuser and volute to investigate the performance of total system. To consider the non-uniform condition in volute inlet due to volute tongue, full diffuser passages are included in the calculation. The results of numerical analysis are validated with experimental results of thin blade thickness. Total pressure ratio, efficiency, slip factor and blade loading are compared in two cases. The slip factor is different in two cases and the comparison of two cases shows a good performance in thin blade thickness in all aspects.
Some sized centrifugal compressor were designed and their performance measured to investigate the effects of exit blade thickness, width and back swept angle. The impeller of larger blade thickness shows low pressure ratio compared with that of smaller one. Backswept angle have also large effect on the efficiency. Measured values of slip factor are quite different from the estimated values of Wiesner-Busemann model and increase with the flow rate.
Some sized centrifugal compressors were designed and their performance measured to investigate the effects of exit blade thickness, width and back swept angle. The impeller of larger blade thickness shows low pressure ratio compared with that of smaller ones. Backswept angle also have a large effect on the efficiency. Measured values of slip factor are quite different from the estimated values of the Wiesner-Busemann model and an increase in the flow late.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제7권3호
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pp.86-93
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2014
This paper describes performance enhancement of a regenerative blower used for a 20 kW fuel cell system. Two design variables, bending angle of an impeller and blade thickness of an impeller tip, which are used to define an impeller shape, are introduced to enhance the blower performance. Internal flow of the regenerative blower has been analyzed with three-dimensional Navier-Stokes equations to obtain the blower performance. General analysis code, CFX, is introduced in the present work. SST turbulence model is employed to estimate the eddy viscosity. Throughout the numerical analysis, it is found that the thickness of impeller tip is effective to increase the blower efficiency in the present blower. Pressure is successfully increased up to 2.8% compared to the reference blower at the design flow condition. And efficiency is also enhanced up to 2.98 % compared to the reference one. It is noted that low velocity region disturbs to make strong recirculation flow inside the blade passages, thus increases local pressure loss. Detailed flow field inside the regenerative blower is also analyzed and compared.
Using basic shape and aerodynamic data for the designed impeller, basic structure analysis such as stress analysis and eigenvalue analysis was carried out. Also, we made the optimization program that was designed for optimum thickness within the adaptive stress limits. For the structural optimum theory, we used the BFGS(Broydon Fletcher Goldfarb Shanno) Method which is one of the searching methods. Through this program we managed optimization of the blade. For numerical simulation, we used the optimization program to compose Cyclic Module of NASTRAN and the Optimization Program which was implemented by C and fortran language.
원심압축기 운전 중에 발생하는 고주기 피로균열이나 공진 등은 임펠러 파손의 주된 원인이다. 이러한 파손을 회피하기 위해 공진영역 운전에서도 견딜 수 있는 충분한 강도의 임펠러를 설계하거나, 공진이 발생하지 않도록 임펠러를 튜닝 한다. 이러한 회피설계는 임펠러 내부유동 및 성능특성 변화를 야기하게 된다. 본 연구에서는 밀폐형 임펠러에 대해 블레이드 두께를 증가시킨 모델과 스켈럽을 적용한 모델에 대한 유동 및 성능특성을 파악하기 위해 전산해석을 수행하였다. 전산해석 결과, 블레이드 두께 증가 모델 경우는 기본모델 대비 압력계수가 0.5% 감소하였으며, 전효율은 0.1% 감소하였다. 스켈럽 적용모델은 압력계수가 0.4% 증가하였으며, 전효율은 1.6% 감소하였다.
This paper presents numerical study on the performance improvement of the sirocco fan in a range hood. The performance of sirocco fan means a higher flowrate, a higher static pressure and a lower required motor power in a fixed geometry constraint. Various impeller geometric parameters, such as blade profile, blade diameter, blade thickness profile and blade exit angle, were investigated by numerically and the results were compared with each other to know the effects on the performance. In this approach, the volute geometry were fixed with the original shape. The numerical results show that the blade profile with airfoil shape and small exit blade thickness increases the performance. The blade exit angle shows optimum angle within a varied range. The efficiency of the optimized exit angle was about $10\%$ higher than the base blade exit angle and the static pressure was about $28\%$ higher at the flow coefficient 0.22.
A design method of Sirocco fan is developed for constructing 3-D impeller and scroll geometries, and for predicting both the aerodynamic performance and the noise characteristics of the designed fan. The aerodynamic blading design of fan is conducted by blade angle, camber line determinations and airfoil thickness distribution, and then the scroll geometry of fan is designed by using logarithmic spiral. The aerodynamic performance of designed fan is predicted by the meanline analysis with flow blockage, slip and pressure loss correlations. Based on the predicted performance data, fan noise is predicted by two models for cutoff frequency and broadband noise sources. The present predictions for the performance and the noise level of actual fans are well agreed with measurement results.
HRP(high rate pond) which had kept the manufactured clay of 3cm-thickness as benthic clay in reactor and the 6 flat-blade turbine as impeller for agitation was named HRASP(high rate algae stabilization pond). And the experiment for treatment of artificial synthesis wastewater containing COD :300mg/$\ell$, NH$_3$-N : 300mg/$\ell$, T-P : 9mg/$\ell$ as nutrients was been performed successfully. This reactor was been operated under conditions : 24hrs.-irradiation and water temperature, $25^{\circ}C$ and pH 7 and agitation velocity, 15, 30, 45rpm and the effect of agitation velocity on algal bioaccumulation of nutrients was been studied with view point of fluid dynamics. The next followings could be obtained as results. 1. The agitation with a turbine impeller blade in HRASP makes clay particle indicate superior suspension effect by means of forming of excellent curl/shear flow in reactor. 2. The excessive suspension of clay particle which is created at 45rpm as rotation velocity of impeller blade of turbine disturbs the light penetration and algal photosynthesis reaction. 3. Efficiencies for removal of nutrients come out as COD : 93.9%~94.3%, ($NH_3-N + NO_3-N$) : 81.9%~99.0%, T-P : 46.8%~53.6%. 4. Kuo values of $K_1$for algal growth come out seperately as 15rpm : $1.876{\times}10^{-2}, 30rpm : 4.618{\times}10^{-3}$. 5. Kuo values of $K_2$for removal of N, P come out seperately as 15rpm : $8.403{\times}10^{-1}$ and $1.397{\times}10^{-1}$, 30rpm : $4.823{\times}10^{-1} and 2.052{\times}10^{-1}$. 6. It can be guessed easily that the excessive agitation can inhibit the algal and bacterial symbiotic reaction if it is considered that micro organism\` sense to preservation of life is relied on natural function of metabolism. Therefore the studies for this matter should be followed continuously.
Procedures and results of aerodynamic design of a centrifugal compressor are presented for development of a 40kW class turbogenerator gas turbine. Specification of higher level of total pressure ratio of 4 and total efficiency of $80\%$ requires advanced methods of design and analysis. In the meanline design/analysis, a method with conventional loss modeling and a method with the two-zone model are alternately used for more reliable prediction. In the impeller blade generation, a series of Bezier curve are combined to produce meridional contours and distributions of blade camber angle and blade thickness. Intermediate profiles of blades are repeatedly produced and changed to be finally fixed through quasi-three dimensional Euler flow analysis. Three dimensional compressible turbulent flow analysis is then performed for the impeller to be confirmed in the final step of design. Satisfactory results in the aerodynamic performance are obtained, which assures that there is no need of aerodynamic re-design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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