Fanlar Hakkında Genel Bilgiler ve Fan Kanunları

FANLAR HAKKINDA GENEL BİLGİLER VE FAN KANUNLARI

 

Fan ve Kullanım Alanları

 

Bir basınç farkı oluşturarak havanın akışını sağlayan cihazlara fan denir. Fanin hareketli parçası olan kanatlar hava üzerinde iş yapar ve ona statik ve kinetik enerji kazandırır. Havaya kazandırılan bu statik ve kinetik enerjilerin birbirine oranı, fanin özelliklerine bağlıdır.

Fanlar; pompalar gibi, fakat pompalardan farklı olarak sıvı yerine havanın veya gazın basınçlandırılarak aktarılmasını sağlayan ekipmanlardır. Fanlar endüstriyel işlemlerin gereği olan hava veya gaz emme ve basma fonksiyonlarının yanı sıra konutların, işyerlerinin ve özellikle toplu yaşam alanlarının havalandırılmasında kullanılan en önemli ekipmanlardandır.

Blower ve kompresörler de fanlar gibi havanın basınçlandırılarak aktarılmasını sağlayan ekipmanlardır. Fakat fanlar daha yüksek debilerde ancak daha düşük basınçlarda hava aktarabilirken blower ve kompresörler çok yüksek basınç değerlerine ulaşabilmektedirler.

Fanların kullandığı enerji esas olarak aşağıdaki iki unsurun toplamını yenmek için gerekmektedir.

1. Hava veya gazin içinden geçeceği kanal, dirsek, filtre, eşanjör gibi ekipmanlarda uğrayacağı basınç kayıplarının toplamını yenebilecek statik basınç (H_s).

2.Hava veya gazın tüm yollardan ve işlemlerden geçtikten sonra aktarılacağı ortamda yayılması için ihtiyaç duyacağı hız basıncı (H_v)

Fanın yaptığı iş yukarıda belirtilen basınçlar için gereken toplam fark basınç ile aktardığı havanın hacminin çarpımına eşittir.

Yani W = V*Δp

Burada V = aktarılan havanın hacmi

Δp  = H_s + H_v  = toplam fark basıncı

Uygulamalarda genellikle iki tip fan kullanılır. Bunlar;

1.Eksenel (Aksial) akışlı fanlar.

2.Radyal fanlar.

 

 

 

EKSENEL FANLAR

 

Eksenel fanlar hava akışının fan döner eksenine paralel olarak aktığı fanlardır. Bunlar ancak akışa karşı direncin çok küçük olduğu ortamlarda kullanılabilir. Bu fanlar daha çok havayı dışarıdan alıp içeriye aktarma gibi ortam içi havalandırma işlerinde kullanılırlar. Havanın yönünü fan kanatlarının şekli ve dönüş istikameti belirler. Bu tip fanlarda hava motorun olduğu kısımdan emilerek diğer taraftan atılır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RADYAL FANLAR

 

Bu fanlarda da pompalardaki gibi döner bir çark ve o çarkın içinde bulunduğu helezonik bir yuva bulunmaktadır. Hava veya gaz eksene paralel olarak merkezden girer, basınçlandırılarak çark çevresine teğet olarak kanallara aktarılır ve üfleme ağzından dışarıya atılır. Bu fanlar daha çok endüstriyel tesislerde kanal uygulamalarının olduğu toz toplama, havalandırma ve soğutma sistemlerinde kullanılan en temel ekipmanlarıdır.

 

 

 

 

 

 

 

 

İLERİ DÖNÜK KAVISLI KANATLI RADYAL FANLAR

 

Bu fanlarda kanat sayısı diğer tipteki pervanelere göre fazladır. Düşük ve orta basınçlı fanlar için kullanışlıdır. Bu fanlar kullanılırken sabit çalışma noktalar için kullanılır. Değişen devir ve basınç değerleri için motor güçleri hızla artar. Hava dışında aşındırıcı metaryeller için uygun değildir. Pervane kanatları birbirine çok yakın olduğundan yağlı ve tozlu ortamlarda kolayca kirlenirler ve zarar görürler.

 

 

 

 

 

 

GERİYE DÖNÜK KAVISLIKANATLI RADYAL FANLAR

 

Bu fanlarda kullanılan pervane kanat sayılan azdır. Darbelerden ve ters havalardan fazla etkilenmedikleri için motorun aşırı zorlanması gibi bir durum ortaya çıkmaz. Yüksek debi ve basınç için devir sayısını çok arttırmak gerekir. Bu yüzden sağlam bir yapıda olmaları gerekir.

 

 

 

 

 

ELEKTRİK MOTORU

 

Elektrik motorları elektrik enerjisini mekanik dönme enerjisine çeviren manikalardır.

 

 

 

 

STATOR

 

Motorun sabit olan kısmıdır. Üzerinde çeşitli bobin grupları sarılıdır.

 

 

 

MOTOR KAPAĞI

 

Statorun takıldığı ve rotor yataklarının bulunduğu alüminyum kapaktır.

 

 

 

 

 

ROTOR

 

Motorun mil üzerine sabitlenmiş dönen parçasıdır. İki tipte olur, statorun içerisinde dönen en çok kullanılan tip (internal), harici olarak statorun dışında dönen (external) tipte olan rotorlar.

 

 

RULMANLAR

 

Rotorun üzerinde mil yardıyla yataklandığı kayma sürtünmesini bilyaları yardımıyla minimuma düşürdüğü makine parçasıdır. Semente edilmiş su verilmiş çok sert çelik parçalardan oluşur. Fanlarda özel yağları sayesinde 40 C le + 150°C arasında çalışabilirler. Kulanım Şartlarına göre ömürleri 15.000 ile 20.000 saat arası değişir. Pervane kanatlar üzerinde biriken toz ve yağlar titreşim ve balansa neden olur ve bundan en kısa sürede rulman etkilenerek sıkışıp motorun yanmasına neden olurlar.

 

TEMEL KAVRAMLAR

 

Fan Debisi (Q):

 

Fanın birim zamanda transfer ettiği hava miktardır. Yaygın olarak m³ / saat veya C.F.M. birimleriyle ifade edilir. 1 C.F.M. = 1,7 m³ / saat

 

Maksimum fan debisi; fanin atış hattı boyunca önünde herhangi bir engel olmaksızın serbest hava akışı sağladığı andaki debisidir. Teknik spesifikasyonlar da verilmiş olan maksimum fan debisi bu durumdaki hali ifade eder.

 

Fan Basıncı (P):

 

Fanin kapalı bir hacim (hava kanalları gibi) içerisinden havayı transferi sırasında, birim alan için havanın maruz kaldığı ve akışa ters yönde etki eden kuvvettir. Fan karakteristik eğirişlerinde Pa ve mmSS (su sütunu) olarak ifade edilir. 1 Pa = 1 N/m² 9,8 Pa 1 mmSS

 

Statik Basınç: (P_s)

 

Hava akışının olduğu kanalda, kanalın iç duvarlarındaki sürtünme kuvveti ve kanal içine yerleştirilmiş ekipmanların (damper, susturucu, filtre, menfez gibi) akışı engelleyici yönde etkilerinden kaynaklı birim alan üzerine etki eden kuvvetlerdir.

 

Dinamik Basınç: (P_s):

 

Hava akış hızından kaynaklı birim alan üzerine etki eden kuvvettir.

 

Toplam Basınç (P_t):

 

Statik ve dinamik basınçların toplamıdır. P_T = P_S + P_D

 

 

 

FAN KANUNLARI:

 

Fanin basıncı, debisi, hızı ve gücü arasında bazı bağıntılar vardır. Kısaca bunlara "FAN KANUNLARI' denir. Bu bağıntılardan ilk 3'ü aşağıdaki gibidir.

 

 

1. Fan debisi fan dönüş devir sayısı ile doğru orantılıdır.

 

 

2- Basınç fan dönüş devir sayısının karesiyle doğru orantılıdır.

 

 

3- Güç, fan dönüş devir sayısının küpüyle doğru orantılıdır.

 

 

ÖRNEK PROBLEM:

 

Radyal bir fanin karakteristik eğrisi üzerinde 1 konumundaki debisi 3000 m/h, toplam basıncı 8 mmSS ve fan devri 900 rpm'dir. Aynı fanin 1400 rpm'e çıkartılarak 2 konumuna getirilmiştir. Fanin 2 konumundaki toplam basıncı, debisi ve gücü ne olmalıdır. İlk durumdaki gücü 1 hp'dir.

 

 

SES SEVİYESİ

 

Fanlar çalışma esnasında titreşimden kaynaklı etrafa ses dalgaları yayarlar. Yayılan bu ses dalgaları fandan uzaklaştıkça mesafeye bağlı olarak azalır.

 

Ses Gücü (Lw) : Ses kaynağı tarafından birim zamanda yayılan enerji miktardır.

 

Ses Basıncı (LD): İşitisel (algılanan) ses gücünün büyüklüğüdür. Kaynağa olan mesafeye bağlı olarak değişir.

 

Ses kaynağına olan uzaklığa bağlı olarak sesteki azalma miktarları aşağıdaki gibidir.