송풍기
개념과 원리
송풍기는 공기에 압력을 가하여 덕트, 필터, 코일, 댐퍼 등의 저항을 이기고 필요한 풍량을 공급하는 장치입니다. 실기에서는 풍량·압력·동력·효율의 관계가 중요합니다.
공기의 압력은 정압, 동압(속도압), 전압으로 구분하며 기본 관계는 전압 = 정압 + 동압입니다.
송풍기 축동력은 공기에 전달해야 하는 유효동력을 효율로 나누어 구합니다. SI 단위에서 체적유량 Q(m³/s), 압력상승 ΔP(Pa), 송풍기 효율 η라면 P = QΔP/η입니다.
회전수를 변화시키는 동일 송풍기의 상사법칙에서는 조건이 동일할 때 풍량은 회전수에 비례하고, 압력은 회전수의 제곱, 동력은 회전수의 세제곱에 비례합니다.
따라서 회전수를 조금 높여도 동력 증가폭은 크게 나타날 수 있으므로 풍량만 보고 운전동력을 판단하면 안 됩니다.
그림·공식 정리
사용 압력에 따른 구분
| 구분 | 압력 범위 |
|---|---|
| 팬(Fan) | 0.01 MPa 미만 |
| 블로어(Blower) | 0.01 MPa 이상 0.1 MPa 미만 |
| 압축기 | 0.1 MPa 이상 |
송풍기 압력
송풍기 동력
상사법칙
| 항목 | 관계 |
|---|---|
| 풍량 | Q ∝ ND³ |
| 압력 | P ∝ N²D² |
| 동력 | L ∝ N³D⁵ |
문제에서 여유율이 주어지면 공기동력·축동력·소요동력에 반영한다.
풀이에 적용하기
송풍기의 풍량이 2.5 m³/s, 필요한 압력상승이 600 Pa, 효율이 75%라고 하겠습니다.
P = QΔP/η = 2.5×600÷0.75 = 2,000 W = 2.0 kW
또 동일한 송풍기의 회전수를 기존의 1.10배로 높인다면 상사법칙상 풍량은 1.10배, 압력은 1.10²=1.21배, 동력은 1.10³=1.331배가 됩니다.
헷갈리는 부분
① 전압과 정압을 같은 값으로 보지 마세요.
전압은 정압과 동압의 합입니다.
② 효율을 곱하지 말고 나누는 경우를 확인하세요.
요구 축동력은 공기에 전달되는 유효동력보다 커야 하므로 QΔP를 효율로 나눕니다.
③ % 효율은 소수로 바꾸세요.
75%는 계산식에 0.75를 사용합니다.
④ 회전수와 동력이 정비례한다고 생각하지 마세요.
동일 조건의 상사법칙에서 동력은 회전수의 세제곱에 비례합니다.