Eş Eksenli Kanal Tipi Radyal Vantilatör Tasarımı Ve Geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında başta havalandırma uygulamaları olmak üzere birçok değişik alanda kullanılmakta olan bir havalandırma cihazının tasarımı ve optimizasyonu üzerinde çalışılmıştır. Günümüzde fanların tasarımında elli yıl öncesinde de kullanılan hesaplama yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden en eski olanları; farklı kanat yapılarının performanslarının belirlenmesi için eksenel fanların tasarımında kullanılan kanat kesidi (airfoil) tasarım metodu ve radyal akım esasına göre çalışan fanların tasarımında kullanılan Euler Türbin Teorisi’dir. Bu yöntemlerin en önemli dezavantajı ise pratik uygulamalardaki değerlerin elde edilmesini imkânsız kılan basitleştirici kabullerin yapılıyor olmasıdır. Bu tez kapsamında yapılan çalışmada yukarıda özetlenen yöntemlerden bir bütün oluşturulmuştur. Bu amaçla ürünün mevcut durumunun değerlendirilmesi için bir CFD (sayısal akışkanlar dinamiği) programı olan Fluent ortamında analizler yapılmıştır. Bunu takiben sayısal analiz sonuçlarının doğruluğunun test edilmesi amacıyla mevcut ürünün performans ölçümlerinin yapılabileceği, TSE standartlarına uygun bir test düzeneği oluşturulmuştur. İki yöntemle elde edilen veriler ışığında bir boyutlu teorik hesaplama esasları kullanılarak yeni bir çark tasarlanmıştır. Ayrıca teorik hesaplamaların pratik kullanımını sağlamak amacıyla kullanıcı arayüzüne sahip bir fan tasarım programı geliştirilmiştir. Teorik hesaplamalarla elde edilen çark geometrisinin, ürünün performans ve verim karakteristikleri üzerindeki etkileri bilgisayar ortamında yapılan analizlerle incelenmiştir. Çalışmanın son aşamasında ürün içerisinde ve çıkışında akışın düzgünleştirilmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır.

In this study; several optimizing and designing attempts have been made on ventilation equipment which is widely used for air-conditioning purposes. Consecutive methods have been executed for this study. Nowadays one-dimensional theory which have been used for many years are still being used on fan design. Primal of these methods are the Airfoil Design method which provides evaluation of different blade designs of axial fans and the Euler Turbine Theory which is used for centrifugal fan design purposes. The most distinct disadvantage of these methods is the simplifying assumptions which prevent designer to obtain the values compatible with practical applications. In this thesis, a computer assisted study has been carried out to design and optimize an inline duct fan. First of all, numerical simulations have been performed using Fluent commercial code in order to evaluate the performance of the existing fan. Following this to verify the numerical data, a test rig has been built up according to appropriate standard. Finally, a new impeller has been designed using one dimensional theory. Additionally a computer program using Visual Basic language has been developed with a user interface in order to provide practical usage of theoretical calculations. The effects of the new impeller on the performance and efficiency characteristics of the product have been examined with the computational analysis performed Finally, several studies have been made on the geometry of air straightner in order to minimize rotational effects (flow) at the outlet.