Research Article
BibTex RIS Cite

Design of Test Set Up According to Amca 210-16 Standard for Performance Analysis of Fans and Investigation of the Effect of Different Blade Angles on Fan Performance

Year 2022, Volume: 10 Issue: 4, 2165 - 2177, 25.10.2022
https://doi.org/10.29130/dubited.1166558

Abstract

In this study, a test set up was designed in accordance with ANSI/AMCA 210-16 standard to determine the performance curves of axial and radial fans used in a wide variety of today’s related fields. To validate the data of test setup, the catalog performance values of the AXI800 model axial fan at 30o and 35o blade angles manufactured in Konya were compared with the experimental results. It was seen that the experimental and the catalog performance data were quite compatible, and then the experiments were repeated for the blade angles of the same fan at 25o, 40o, 45o and 50o. With the results obtained in the study, it was determined that the accuracy of the test setup, which was designed and installed according to the ANSI/AMCA 210-16 standard, was ensured and it was suitable for testing purposes. In addition, according to the experimental results repeated for other blade angles, it has been observed that the fan used at high blade angles is not efficient since the rate of increase
in the pressure range as the blade angle increases is less than the rate of increase in electrical power.

References

  • [1] P. Waide and C. Brunner, “Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems,” Working Paper, International Energy Agency, France, 2011.
  • [2] N. Elliot and S. Nadel, “Realizing Energy Efficiency Opportunities in Industrial Fan and Pump Systems,” Report Number A304, USA, 2003.
  • [3] F. Bleier, Fan Handbook Selection, Application and Design, First Edition, USA, McGraw Hill, 1997. [4] X. Zhu, W. Lin and Z. Du, “Experimental and Numerical Investigation of the Flow Field in the Tip Region of an Axial Ventilation Fan,” ASME. J. Fluids Engineering, vol. 127, no. 2, 299–307. 2004. https://doi.org/10.1115/1.1881654
  • [5] L. Cho, B. Cha and J. Cho, “Experimental Study on the Three-Dimensional Unsteady Flow Characteristics of the Counter-Rotating Axial Flow Fan” Journal of Fluid Science and Technology, vol. 4, 200-209, 2009.
  • [6] Y. Li, J. Liu, H. Ouyang and Z. Du, “Internal flow Mechanism and Experimental Research of Low-Pressure Axial fan with Forward-Skewed Blades,” Journal of Hydrodynamics, Ser. B, vol. 20, no. 3, 299–305, 2008. https://doi.org/10.1016/S1001-6058(08)60061-X
  • [7] L. Chunxi, W. S. Ling and J. Yakui, “The performance of a centrifugal fan with enlarged impeller,” Energy Conversion and Management, vol. 52, 2902–2910, 2011. doi:10.1016/j.enconman.2011.02.026
  • [8] K., Munisamy, R. Govindasamy and S. Thangaraju, “Experimental and Numerical Investigation onto 1250 mm Axial Fan,” Applied Mechanics and Materials, vol. 225, 91-96, 2012. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.225.91
  • [9] S.C. Lin and M.L. Tsai, “An integrated performance analysis for a backward-inclined centrifugal fan,” Computers & Fluids, vol. 56, 24–38, 2012. https://doi:10.1016/j.compfluid.2011.11.009
  • [10] S. Zhang, “Experimental study on performance of contra-rotating axial flow fan,” Int J Coal Sci Technol, vol. 2, 232–236, 2015. https://doi.org/10.1007/s40789-015-0073-2,
  • [11] Y-T. Leen and H-C. Lim, “Performance assessment of various fan ribs inside a centrifugal blower,” Energy, vol. 94, 609-622, 2016. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2015.11.007
  • [12] S. Burgmann, T. Fischer, M. Rudersdorf and A. Roos, “Development of a centrifugal fan with increased part-load efficiency for fuel cell applications,” Renewable Energy, vol. 116, 815-826, 2018. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.09.075
  • [13] A. Azem, P. Mathis, F. Stute, M. Hoffmann, D. Müller and G. Hetzel, “Efficiency increase of free running centrifugal fans through a pressure regain unit used in an air handling unit,” Energy & Buildings, vol. 165, 321–327, 2018.
  • [14] S. Castegnaro, M. Masi, and A. Lazzaretto, “Design and Testing of an ISO 5801 Inlet Chamber Test Rig and Related Issues with the Standard,” in FAN 2018 - International Conference on Fan Noise, Aerodynamics, Applications & Systems, Darmstadt , Almanya, April 2018.
  • [15] T. B. Güven, A. H. Altun and S.Doğan, “An experimental test set-up with the ANSI / AMCA 210-16 standard for performance analysis of axial fans,” International Journal of Aeronautics and Astronautics, vol. 2, no. 1, 9-13, 2021.
  • [16] ANSI/AMCA Standard 210-16, Laboratory Methods of Testing Fans for Certified Aerodynamic Performance Rating, ASHRAE Standard 51-16, USA, 2016.
  • [17] S.J. Kline and F.A. McClintock, Describing uncertainties in single sample experiments, Mech. Eng., vol. 75, 385–392, 1953.
  • [18] B. Eck, Design and operation of centrifugal, axial-flow, and cross flow fan, First ed., Germany, Pergamon Press Ltd., 1973.
  • [19] Anonim, (2022, 08, 24). Kataloglar (Kayıtes). [Çevrimiçi]. Erişim: http://www.kayites.com/assets/upload/folder/publish/normal/kayites_202232515387568.pdf

Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması

Year 2022, Volume: 10 Issue: 4, 2165 - 2177, 25.10.2022
https://doi.org/10.29130/dubited.1166558

Abstract

Bu çalışmada günümüzde çok çeşitli ve geniş alanlarda kullanılan hem eksenel hem de radyal fanların performans eğrilerini belirlemek için ANSI/AMCA 210-16 standardına uygun olarak bir test düzeneği tasarlanmış ve kurulmuştur. Bu test düzeneğinin doğruluğunu sağlamak amacıyla Konya’da bulunan fan üreticisi bir firmada üretilen AXI800 model eksenel fanın bilinen 30o ve 35o kanat açılarındaki katalog performans değerleri ile deneysel sonuçları kıyaslanmıştır. Kıyaslama sonucunda deneysel veriler ile katalog performans verilerinin oldukça uyumlu olduğu görülmesinden sonra aynı fanın bilinmeyen 25o, 40o, 45o ve 50o kanat açılarındaki performans eğrileri için deneyler tekrarlanmıştır. Çalışmada elde edilen sonuçlar ile öncelikle ANSI/AMCA 210-16 standardına göre tasarlanan ve kurulumu yapılan test düzeneğinin doğruluğunun sağlandığı ve test amaçlı kullanımının uygun olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanında, diğer kanat açıları için de tekrarlanan deneysel sonuçlara göre, kanat açısı arttıkça basınç aralığındaki artış oranının elektriksel güç artış oranına göre daha az olduğundan yüksek kanat açılarında kullanılan fanın verimli olmadığı görülmüştür.

References

  • [1] P. Waide and C. Brunner, “Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems,” Working Paper, International Energy Agency, France, 2011.
  • [2] N. Elliot and S. Nadel, “Realizing Energy Efficiency Opportunities in Industrial Fan and Pump Systems,” Report Number A304, USA, 2003.
  • [3] F. Bleier, Fan Handbook Selection, Application and Design, First Edition, USA, McGraw Hill, 1997. [4] X. Zhu, W. Lin and Z. Du, “Experimental and Numerical Investigation of the Flow Field in the Tip Region of an Axial Ventilation Fan,” ASME. J. Fluids Engineering, vol. 127, no. 2, 299–307. 2004. https://doi.org/10.1115/1.1881654
  • [5] L. Cho, B. Cha and J. Cho, “Experimental Study on the Three-Dimensional Unsteady Flow Characteristics of the Counter-Rotating Axial Flow Fan” Journal of Fluid Science and Technology, vol. 4, 200-209, 2009.
  • [6] Y. Li, J. Liu, H. Ouyang and Z. Du, “Internal flow Mechanism and Experimental Research of Low-Pressure Axial fan with Forward-Skewed Blades,” Journal of Hydrodynamics, Ser. B, vol. 20, no. 3, 299–305, 2008. https://doi.org/10.1016/S1001-6058(08)60061-X
  • [7] L. Chunxi, W. S. Ling and J. Yakui, “The performance of a centrifugal fan with enlarged impeller,” Energy Conversion and Management, vol. 52, 2902–2910, 2011. doi:10.1016/j.enconman.2011.02.026
  • [8] K., Munisamy, R. Govindasamy and S. Thangaraju, “Experimental and Numerical Investigation onto 1250 mm Axial Fan,” Applied Mechanics and Materials, vol. 225, 91-96, 2012. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.225.91
  • [9] S.C. Lin and M.L. Tsai, “An integrated performance analysis for a backward-inclined centrifugal fan,” Computers & Fluids, vol. 56, 24–38, 2012. https://doi:10.1016/j.compfluid.2011.11.009
  • [10] S. Zhang, “Experimental study on performance of contra-rotating axial flow fan,” Int J Coal Sci Technol, vol. 2, 232–236, 2015. https://doi.org/10.1007/s40789-015-0073-2,
  • [11] Y-T. Leen and H-C. Lim, “Performance assessment of various fan ribs inside a centrifugal blower,” Energy, vol. 94, 609-622, 2016. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2015.11.007
  • [12] S. Burgmann, T. Fischer, M. Rudersdorf and A. Roos, “Development of a centrifugal fan with increased part-load efficiency for fuel cell applications,” Renewable Energy, vol. 116, 815-826, 2018. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.09.075
  • [13] A. Azem, P. Mathis, F. Stute, M. Hoffmann, D. Müller and G. Hetzel, “Efficiency increase of free running centrifugal fans through a pressure regain unit used in an air handling unit,” Energy & Buildings, vol. 165, 321–327, 2018.
  • [14] S. Castegnaro, M. Masi, and A. Lazzaretto, “Design and Testing of an ISO 5801 Inlet Chamber Test Rig and Related Issues with the Standard,” in FAN 2018 - International Conference on Fan Noise, Aerodynamics, Applications & Systems, Darmstadt , Almanya, April 2018.
  • [15] T. B. Güven, A. H. Altun and S.Doğan, “An experimental test set-up with the ANSI / AMCA 210-16 standard for performance analysis of axial fans,” International Journal of Aeronautics and Astronautics, vol. 2, no. 1, 9-13, 2021.
  • [16] ANSI/AMCA Standard 210-16, Laboratory Methods of Testing Fans for Certified Aerodynamic Performance Rating, ASHRAE Standard 51-16, USA, 2016.
  • [17] S.J. Kline and F.A. McClintock, Describing uncertainties in single sample experiments, Mech. Eng., vol. 75, 385–392, 1953.
  • [18] B. Eck, Design and operation of centrifugal, axial-flow, and cross flow fan, First ed., Germany, Pergamon Press Ltd., 1973.
  • [19] Anonim, (2022, 08, 24). Kataloglar (Kayıtes). [Çevrimiçi]. Erişim: http://www.kayites.com/assets/upload/folder/publish/normal/kayites_202232515387568.pdf
There are 18 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Articles
Authors

Aziz Hakan Altun 0000-0002-1546-1104

Publication Date October 25, 2022
Published in Issue Year 2022 Volume: 10 Issue: 4

Cite

APA Altun, A. H. (2022). Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması. Düzce Üniversitesi Bilim Ve Teknoloji Dergisi, 10(4), 2165-2177. https://doi.org/10.29130/dubited.1166558
AMA Altun AH. Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması. DUBİTED. October 2022;10(4):2165-2177. doi:10.29130/dubited.1166558
Chicago Altun, Aziz Hakan. “Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı Ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması”. Düzce Üniversitesi Bilim Ve Teknoloji Dergisi 10, no. 4 (October 2022): 2165-77. https://doi.org/10.29130/dubited.1166558.
EndNote Altun AH (October 1, 2022) Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 10 4 2165–2177.
IEEE A. H. Altun, “Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması”, DUBİTED, vol. 10, no. 4, pp. 2165–2177, 2022, doi: 10.29130/dubited.1166558.
ISNAD Altun, Aziz Hakan. “Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı Ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması”. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 10/4 (October 2022), 2165-2177. https://doi.org/10.29130/dubited.1166558.
JAMA Altun AH. Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması. DUBİTED. 2022;10:2165–2177.
MLA Altun, Aziz Hakan. “Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı Ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması”. Düzce Üniversitesi Bilim Ve Teknoloji Dergisi, vol. 10, no. 4, 2022, pp. 2165-77, doi:10.29130/dubited.1166558.
Vancouver Altun AH. Fanların Performans Analizi İçin Amca 210-16 Standardına Göre Test Düzeneği Tasarımı ve Farklı Kanat Açıların Fan Performansına Etkisinin Araştırılması. DUBİTED. 2022;10(4):2165-77.