송풍기 상사법칙

상사법칙이란

송풍기 상사법칙은 같은 송풍기에서 회전수를 바꿀 때 성능이 정해진 비율로 변하는 관계다.

풍량은 회전수의 1승, 전압은 2승, 축동력은 3승에 비례한다.

이 세 가지 비례 관계가 이 법칙의 핵심이다.

세 관계식과 조건

그럼 관계식을 보자. 회전수비 N₂/N₁을 기준으로 세 값이 정해진다.

풍량은 회전수비의 1제곱에 비례한다.

전압은 회전수비의 2제곱, 축동력은 3제곱에 비례한다.

이 식은 같은 송풍기이고 밀도와 효율이 같을 때 성립한다.

밀도가 다르면 전압과 축동력에 밀도비를 곱해 보정한다.

계산 예 회전수 2배

회전수를 1000rpm에서 2000rpm으로 바꾸는 예를 보자.

회전수비는 2다. 풍량은 20에서 40 m³/min으로 2배가 된다.

전압은 회전수비의 제곱이므로 0.1MPa에서 0.4MPa, 4배가 된다.

축동력은 세제곱이므로 8배가 된다. 전압 0.4MPa는 압축성 보정이 필요하다.

헷갈리는 점과 시험 포인트

앞에서 푼 문제의 정답은 8배다. 축동력은 회전수의 3제곱으로 변한다.

흔한 실수는 지수를 섞는 것이다. 풍량은 1승, 압력은 2승, 동력은 3승이다.

전압은 송풍기가 공기에 준 전압 증가분이고, 정압은 전압에서 토출 동압을 뺀 값이다.

전압과 정압 중 무엇을 쓰는지 답안에 명시하고 단위도 통일한다.

상사법칙은 같은 송풍기, 같은 밀도, 같은 효율을 가정한다는 점을 기억한다.

댐퍼 제어와 회전수 제어

부분 부하에서 댐퍼와 회전수 제어를 비교해 보자.

정속 모터에 댐퍼만 쓰면 풍량 50%에서도 입력이 약 85%에 머문다.

인버터로 회전수를 낮추면 같은 풍량에서 입력이 약 20% 수준으로 줄어든다.

회전수 제어가 에너지 측면에서 유리하다.

회전수 제어는 인버터 설치 비용이 추가되지만 절감 효과가 크다.

정리

정리하자. 회전수가 바뀌면 풍량은 1승, 전압은 2승, 축동력은 3승으로 변한다.

계산은 회전수비, 풍량비, 압력비, 동력비 순서로 하고 단위를 마지막에 정리한다.

시험에서는 지수 혼동과 전압·정압 구분, 조건 설명을 특히 확인한다.