Radyal fanlarda yanal kanatçık açısının fan karakteristiğine etkisinin incelenmesi

Havayı veya gazları bulunduğu konumdan istenen konuma ileten türbomakina olan fanlar, akışkanı iletim yönüne göre sınıflandırılmaktadır. Tünel ve otopark havalandırmalarında, duman tahliyesinde, güç santrallerinde, endüstriyel havalandırmada, iklimlendirme sistemlerinde ve daha birçok alanda yaygın olarak kullanılmakta olan fanlar, elektrik motoru ile tahrik edildikleri için tükettikleri enerjileri de kullanım alanları ile orantılı olarak oldukça yüksektir. Bu sebeple kullanım amacına göre tasarım değişiklikleri yapılarak enerjinin verimli kullanılması sağlanabilir. Genelde asıl görevleri akışkanı basınçlandırmak olan radyal fanların, bazı kullanım alanlarında, basınç artışı yerine hız artışı tercih edilebilmektedir. Bu durumda fan kanatçıklarına yanal açı verilmektedir. Yol süpürgesi, kaynak havalandırması ve kombi baca fanları gibi alanlarda kullanılmakta olan yanal kanatçık açılı fanlar akış performansına ilaveten, yatak kuvvetlerinin de azalmasına da katkı sağlamaktadır. Bu tip üzerine akademik çalışma eksikliği literatür araştırmasında tespit edilmiştir. Bu çalışmada, söz konusu yanal kanatçık açısının radyal fan performansına etkisi incelenmiştir. Deneysel ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri olarak çalışma iki kısımdan oluşmaktadır. Öncelikle, yanal kanatçık açısına sahip olmayan bir radyal fanın deneysel incelenmesi yapılarak, karakteristiği elde edilmiştir. Bu amaçla, AMCA 210 standardına uygun deney düzeneği kurulduktan sonra, standarda uygun ölçümler yapılmıştır. Bu ölçümler standartta yer alan düzeltici elemanı iptal edilerek bir kere daha yapılarak deneysel aşama tamamlanmıştır. İkinci aşamada ise, önce deneysel incelenen fanın modellemesi yapılmıştır. Bilgisayar destekli tasarım ile mevcut fan tasarımı tamamlanmıştır. Deney koşulları hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak tekrar edilerek, %5'den daha düşük hata payı ile deneysel sonuçlar elde edilmiştir. HAD analizlerinde, k-ω (omega) SST türbülans modeli ve SIMPLE çözüm metodu kullanılmıştır. Son aşamada ise, fan kanatçıklarına farklı yanal açılar verilerek bunun dışında özdeş olan yeni deney düzeneği katı modelleri elde edilmiştir ve aynı koşullarda HAD analizleri ile farklı yanal kanatçık açısına sahip fanların performansı incelenmiştir. Her iki yönde ve farklı açılarda incelenen yanal kanatçık açısına sahip fanlarda, tasarım ve imal edilebilirlik sınırları sebebiyle -25 dereceye kadar farklı açılarda yanal kanatçık açısına sahip fan çarkları tasarlanabilmiştir. Yanal kanatçık açısına sahip tüm radyal fanların, basınç anlamında karakteristiğinin tam radyal fanlardan daha verimsiz olduğu görülmüştür. Bu tip fanlarda akışkanın basıncının artırılması konusunda kayıp meydana geldiği fakat bu kayıp sayesinde akışkanın daha yüksek hızlara ulaşabildiği gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, yanal kanatçık açısına sahip radyal fanlarda en verimli açının negatif (saat yönünün tersi) yönde 20 derece olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Fanlar, Radyal Fan, Kanatçık Açısı ve Fan Karakteristiği