ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
FAN SİSTEMİ EĞİTİM ÜNİTESİ
FAN
Döner bir pervane kanatları tarafından hava veya gazları hareket ettiren basit makinalardır.
Eksenel fan: Döner bir mil üzerine pervane kanatlarının sabit olarak yerleştirilmesinden
oluşmuştur. Endüstriyel Tesislerde, Soğutma veya havalandırma amaçlı, düşük basınç yüksek
debi ihtiyacı için kullanılırlar.
Santrifüj fan: Bir göbek etrafına yerleştirilmiş pervane kanatlarından oluşan tekerlekten
meydana gelmiştir. Endüstriyel Tesislerde, Yüksek Basınç Düşük Debi amaçlı olarak
kullanılırlar.
Karışık Akışlı fan: Görünüş olarak eksenel fana benzerler. ‘Yan Eksenel’ fan da denir.
Fan Tipi
Santrifüj fanlar
Eksenel fanlar
Karışık akışlı fanlar
Basınç
Yüksek basınç
Düşük basınç
Orta basınç
Debi
Düşük debi
Yüksek debi
Orta debi
Direnç
Boru hattı boyunca hava ile boru yüzeyi arasındaki sürtünmeden ve boru hattı boyunca
havanın hat eğimi ve kollarda oluşturduğu sürtünmelerden direnç oluşmaktadır.
Ayrıca hava hızının karesiyle orantılı direnç oluşmaktadır.
Havanın Yoğunluğu: Havanın birim hacmine düşen ağırlığıdır. y: 1.293 (kg/m3)
Havanın 00C’deki yoğunluğu
1
250 mm çapında
dairesel kesit
Emiş
Damperi
500 mm x 500 mm
kare kesit
Fan
Ünitesi
Hava
Girişi
Teorik Çalışma Formülleri
1. Pitot Tüpü Hava Hızı
2. Hava Debisi (QFN)
𝑄𝐹𝑁 = 𝑉𝑃 ∗ 𝐾𝑎𝑛𝑎𝑙 𝐾𝑒𝑠𝑖𝑡 𝐴𝑙𝑎𝑛𝚤
3. Fan Giriş Çıkış Basınç Farkı (H)
4. Teorik Güç
𝑄𝐹𝑁 × 𝐻
5. Toplam Verim
6. Spesifik Tüketim
2
7. İnventörlü Çalışmada Debi Hesabı
Qc =
Çalışma frekansı
×
Şebeke frekansı
QP
8. İnventörlü Çalışmada Güç Hesabı
Ç𝑎𝑙𝚤ş𝑚𝑎 𝐹𝑟𝑒𝑘𝑎𝑛𝑠𝚤 3
𝐿𝑐 = ( Ş𝑒𝑏𝑒𝑘𝑒 𝐹𝑟𝑒𝑘𝑎𝑛𝑠𝚤 ) × 𝐿
9. Borulardaki Basınç Kaybı
FAN ÜNİTESİ BİLGİ TOPLAMA FORMU
Çalışma Frekansı: 50 Hz
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Hesaplanan
Güç
Debi
Fan
Gücü
Verim
%
Spesifik
Tüketim
L
kW
Q
m3/s
Lt
kW
Ƞ
------
St
kW/( m3/s)
Değer
Çıkış Vanasının Açıklık Oranı % 50
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Hesaplanan
Güç
Debi
Fan
Gücü
Verim
%
Spesifik
Tüketim
L
kW
Q
m3/s
Lt
kW
Ƞ
------
St
kW/( m3/s)
Değer
Çıkış Vanasının Açıklık Oranı % 30
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Hesaplanan
Güç
Debi
Fan
Gücü
Verim
%
Spesifik
Tüketim
L
kW
Q
m3/s
Lt
kW
Ƞ
------
St
kW/( m3/s)
Değer
3
Emiş Vanasının Açıklık Oranı % 50
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Hesaplanan
Güç
Debi
Fan
Gücü
Verim
%
Spesifik
Tüketim
L
kW
Q
m3/s
Lt
kW
Ƞ
------
St
kW/( m3/s)
Değer
Frekans Kontrolü ile Çalışma 45 Hz
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Hesaplanan
Güç
Debi
Fan
Gücü
Verim
%
Spesifik
Tüketim
L
kW
Q
m3/s
Lt
kW
Ƞ
------
St
kW/( m3/s)
Değer
Frekans Kontrolü ile Çalışma 40 Hz
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Hesaplanan
Güç
Debi
Fan
Gücü
Verim
%
Spesifik
Tüketim
L
kW
Q
m3/s
Lt
kW
Ƞ
------
St
kW/( m3/s)
Değer
Frekans Kontrolü ile Çalışma 33 Hz
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Hesaplanan
Güç
Debi
Fan
Gücü
Verim
%
Spesifik
Tüketim
L
kW
Q
m3/s
Lt
kW
Ƞ
------
St
kW/( m3/s)
Değer
4
Frekans Kontrolü ile Çalışma H= 80 Pa
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Hesaplanan
Güç
Debi
Fan
Gücü
Verim
%
Spesifik
Tüketim
L
kW
Q
m3/s
Lt
kW
Ƞ
------
St
kW/( m3/s)
Değer
BORULARDA BASINÇ KAYBI İÇİN BİLGİ FORMU
250 mm boru hattı
Okunan Hesaplanan
Pitot
Tüpü
Akış Basınç
Basınç hızı Kaybı
Farkı
Vc
Hc
∆P
Sembol
m/s
kPa
Pa
Birim
400 mm boru hattı
Okunan Hesaplanan
Pitot
Tüpü
Akış Basınç
Basınç
hızı Kaybı
Farkı
Vc
Hc
∆P
m/s
kPa
Pa
150 mm boru hattı
Okunan
Hesaplanan
Pitot
Tüpü
Akış Basınç
Basınç
hızı Kaybı
Farkı
Vc
Hc
∆P
m/s
kPa
Pa
Değer
Eğitim - Etüt - Proje Fan Uygulama Ünitesi
Bir sanayi işletmesinde, pişirme fırınında ki baca gazı
fanında
enerjinin
duyulmuştur.
kullanımı
Fanın
debisi
hakkında
damper
etüde
gerek
kontrollü
olarak
yapılmaktadır. Piyasa talebinde azalma olmasından dolayı
fırının kapasite kullanımı düştüğü için fan debisinde ayarlama
yapılarak damper açıklığı %25 düşürülmüştür. Bu durumda
çalışan fanın verimi, birim tüketimlerinin hesaplanması
istenmektedir. Fan sisteminin özellikleri aşağıda verilmiştir.
Fanın yıllık çalışma saati 7200 saat kabul edilmiştir. Fan çıkış
basıncının 130 Pa'ın
altına düşmesi istenmemektedir.
Yukarıda verilen bilgilerle, ölçümlenen değerleri kullanarak
1. Emilen hava miktarını bulunuz.
2. 200’ lük hattan geçen hava miktarını hesaplayınız.
3. Fan verimini hesaplayınız.
4. Fan çıkış basıncı 130 Pa olursa debi ne olur?
5
Çıkış
Vanası
açıklık
oranı
%50
2
Normal
Çalışma,
50 Hz
1
3
Çıkış
Vanası
açıklık
oranı
%30
4
Emiş
Vanası
açıklık
oranı
%50
5
Frekans
Kontrolü
ile
çalışma
45 Hz
6
Frekans
Kontrolü
ile
çalışma
40 Hz
7
Frekans
Kontrolü
ile
çalışma
33 Hz
8
Frekans
Kontrolü
ile
çalışma
P=80 Pa
Fan
Basıncı
Elektrik
Gücü
Hava
debisi
Fan
gücü
Verim
Spesifik
Tüketim
kW
m3/sn
kW
%
kW/
(m3/s)
Kanal
Kesit
Alanı
Pitot
Tüpü
Basıncı
Deney
no
Pa
Pa
m
2
#
Tablo 1. Okunan ve Hesaplanan Değerler
Okunan
6
Hesaplanan
Tablo 2. Hesaplanan Verimlerin Grafik İle Gösterimi
Deneyde Föyünde Yapılacak İşlemler
-
Yapılan çeşitli ölçümlerde elde edilen değerlerden “hava debisi”, “fan gücü” ve “verim” i
hesaplanmalı.
-
Tablo ve grafikte yerlerine işlenip, yorumlanmalı.
7
NOTLAR:
8
Örnek Hesaplama:
Fan sistemi ile ilgili olarak 45 Hz frekans kontrolü ile yapılan çalıştırmada aşağıdaki ölçümler elde
edilmiştir. Pitot tüpü basınç farkı dairesel kesite sahip olan 250 mm çapında kanaldan ölçülmüştür.
Frekans Kontrolü ile Çalışma 45 Hz
Okunan
Pitot
Fan
Tüpü Ünitesi
Basınç Basınç
Farkı Farklı
∆P
H
Sembol
Pa
kPa
Birim
Değer
10
0.63
Güç
L
kW
0.7
Bununla ilgili olarak;
I.
Fan debisini
II.
Fan gücünü
III.
Fan verimini
hesaplayınız.
Çözüm:
Kanal içerisindeki hava hızı
2 ∗ 10
𝑉𝑃 = 1 ∗ √
= 3.93 𝑚/𝑠
1.293
Kanal içerisindeki hava debisi
𝑄𝐹𝑁 = 3.93 ∗ (𝜋 ∗
0.2502
) = 0.193 𝑚3 /𝑠
4
Fan Giriş Çıkış Basınç Farkı
H=0.63 kPa
Teorik Güç
𝐿𝑡 = 𝑄𝐹𝑁 ∗ 𝐻 = 0.193 ∗ 0.63 = 0.121 𝑘𝑊
Toplam Verim
𝑛𝑡 =
𝐿𝑡
0.121
∗ 100 =
∗ 100 = 17.37 %
𝐿
0.7
Spesifik Tüketim
𝐿
0.7
𝑚3
𝑆𝑡 =
=
= 3.62 𝑘𝑊/( )
𝑄𝐹𝑁 0.193
𝑠
9