종류별 기계 수차와 팬의 특징

종류별 기계 수차와 팬의 특징

종류별 기계 수차와 팬의 특징

유체 기계는 터보형 기계와 용적형 기계로 크게 나누어 볼 수 있습니다. 터보형 기계는 원동기에 직결되므로 전달손실이 적으며, 내부마찰이 없어 베어링, 축슬리브 외에 마모가 적은 편입니다. 마모가 적기 때문에 내구성이 더 좋다고 볼 수 있습니다. 고속으로 회전하므로 소형기계에 적절하며, 따라서 경량 한 편입니다. 터보형 기계는 순수하게 회전운동만을 하기 때문에 평형을 유지하여 안정적으로 사용이 가능합니다. 압력에 따라 유량이 변하며, 저양정 대유량을 특징으로 합니다. 용적형 기계를 사용하는 경우에는 큰 압력을 얻을 수 있습니다. 그래서 터보형보다 높은 효율을 가지며, 일정속도에서는 압력과 관계없이 일정유랑을 유지할 수 있습니다. 용적형기계는 소유량 고양정인 환경에서 적합하게 사용 가능합니다.

종류별 수차의 특징과 공통 특징

수차의 종류에는 펠톤수차, 프란시스수차, 카플란수차, 프로펠러수차가 있습니다. 각 수차는 조금씩 차이가 나는데, 이러한 특징들을 알아보도록 하겠습니다. 펠톤수차는 비속도가 낮아서 소유량 고 낙차인 환경에 적합합니다. 교체가 용이하기 때문에 유지보수가 편리합니다. 고 낙차에서 많이 쓰이므로 고성능 운전에 적합하며, 누수문제가 발생하지 않습니다. 부하변동에 의한 효유저하가 적다는 특징을 가집니다. 비속도가 10~16Ns 일 때 가장 효율이 좋습니다. 무구 속속도는 정격속도의 1.8~1.9배 정도이며 비속도와 무관하게 일정합니다. 프란시스수차는 다양한 곳에서 범용적으로 사용이 가능합니다. 왜냐하면 사용가능한 낙차범위가 넓기 때문입니다. 구조가 비교적 간단하며 저렴합니다. 펠톤수차에 비해서 고속소형이고, 회전차 날개수는 15~20개 정도입니다. 비속도가 180~300Ns일때 가장 효율이 좋습니다. 무구 속속도는 정격속도의 1.6~2.2배 정도입니다. 프로펠러수차는 비속도가 높아 저 낙차 대유량에 적합합니다. 날개를 분해할 수 있어 수송, 조립이 간편한 편이며, 구조가 간단하고 가격이 저렴한 편입니다. 450~500Ns 일 때 가장 효율이 좋습니다. 무구 속속도는 정격속도의 2.0~2.5배 정도이며 비속도에 반비례합니다. 카플란수차는 저낙차이면서 유량변화가 심한 곳에서 사용하기 적합합니다. 날개의 설치각도를 조절할 수 있어서 낙차나 부하의 변동에 대응이 가능하다는 특징이 있습니다. 무구 속속도는 정격속도의 2.0~3.0배 정도이며 비속도에 반비례합니다. 펠톤수차는 수차의 유량조절 하는데에 니들밸브를 사용하고, 프란시스, 프로펠러, 카플란수차는 안내날개를 사용합니다. 펠톤 수차는 200~1500m 크기를 가지며 8~30Ns의 비속도를 가집니다. 프란시스 수차는 25~550m 정도의 크기이고, 40~450Ns 비속도를 가집니다. 프로펠러수차는 5~80m 크기를 가지며 400~800Ns 비속도를 가집니다. 카플란수차는 5~80m 정도 크기이며, 400~800Ns 비속도를 가집니다. 수차는 공동적으로 공동현상이 발생합니다. 블레이드의 형상이 부적합하거나 수차비속도가 크거나, 부분부하 또는 과부하가 발생할 때 공동현상이 발생합니다. 수차에 공동현상이 발생하면 진동소음이 발생하고, 침식이 발생합니다. 또한 효율, 출력, 낙차가 저하되고, 무구 속 속도가 올라갑니다. 따라서 공동화현상을 방지하기 위해 비속도와 흡출고 높이를 적정화 시켜야 합니다. 또한 적정부하에서 운행해야 하며, 형상을 최적화할 필요가 있습니다. 또한 재료를 부분적으로 보강하거나 회전차 표면을 매끄럽게 만들어 공동화현상을 방지할 수 있습니다.

종류별 팬의 특징

팬은 원심식팬과 축류팬으로 크게 나눌 수 있습니다. 원심팬은 다시 다익팬, 레이디얼팬, 터보팬으로 나눌 수 있고, 축류팬은 프로펠러팬, 도풍관 축류팬, 고정날개 축류팬으로 나누어 볼 수 있습니다. 다익팬은 익현장이 짧으며 날개폭이 넓은데, 다른 팬보다 풍량이 많습니다. 대신 효율이 45~60% 정도로 낮은 편입니다. 하지만 소형제작에 좋아서 실험용으로 많이 쓰이는 팬입니다. 주로 환기통풍, 배기용으로 많은 쓰이는 팬의 형태입니다. 레이디얼팬은 날개가 회전축에 수직인 팬입니다. 효율은 다익팬보다 좋은 편이며, 날개수가 상대적으로 많습니다. 강도가 강하고, 고속회전이 가능합니다. 고속회전이 가능하기 때문에 터보냉동기용압축기 등으로 사용됩니다. 터보팬은 날개수는 적당하며, 효율은 60~80%로 좋은 편입니다. 성능이 안정화 되어 있기 때문에 대중화되어 있는 팬입니다. 축류팬은 진동이 적고 고속회전이 가능한 편입니다. 소형이므로 설치가 쉽고, 원심형에 비해 소음이 크고 설계정 이하에서 효율이 저하되는 특징을 가지고 있습니다. 이 중 프로펠러 팬은 도풍관이 없어 분속도가 남아 냉각탑용으로 많이 쓰입니다. 도풍관이 있는 축류팬은 구조가 복잡하며, 고정날개가 없어 회전방향으로 부는 유체의 흐름은 손실이 일어납니다. 고정날개가 있는 축류팬은 회전방향의 유체의 이동은 정압으로 회수가 가능하며, 공장화기용, 풍동용으로 많이 쓰입니다.