｜離心風機性能設計技術與案例分析

摘要：本研究利用自行開發之風機設計軟體CFDC（Centrifugal Fan Design Code），並藉由商用流體力學計算軟體STAR-CD驗證設計流場現象，協助離心風機業者開發新產品，提高產品價值與競爭力。主要設計參數為葉輪直徑、葉片出入口角度、葉片厚度、葉片數與機殼寬度，並以比速度（Ns）作為設計參數依據。文中並以高壓風機為案例，經過設計與模擬驗證後，本高壓風機產品之效率為77.8%、風壓為864 mmAq、風量為80 CMM（m³/min）、軸動力14.9kW，超過國外大廠SHOWA相同規格之產品效率達到15.2%。

Abstract: We have investigated fan performance with the design software CFDC (Centrifugal Fan Design Code), developed by ITRI and validated flow field phenomenon with the computation fluid dynamics simulation software STAR-CD. The aim is to demonstrate the capability to assist fan manufacturers in developing new products and to increase product value and competitiveness. The primary design parameters are the impeller diameter, the blade inlet and outlet angle, the blade thickness, the blade number and the casing width. The specific speed (Ns) is used as the main design parameter to calculate fan performance and optimize these parameters. The final product’s efficiency is 77.8 %, the pressure is 864 mmAq, the flow is 80 CMM (m³/min), and the shaft power is 14.9 kW. The fan efficiency is higher than SHOWA by up to 15.2 % with the same product specification.

關鍵詞：葉輪、性能、機殼

Keywords：Impeller, Performance, Casing

前言
國內風機相關廠商絕多數為屬中小型企業體制，研發資源與技術均較為缺乏，多數仍憑藉實務經驗為導向，且產品開發均以國外仿製為主，導致技術層次難以突破，雖部分業者投入甚多的資金與時間，但其成效仍有大幅成長空間。本研究係針對馬達驅動之動力機械設備-離心風機，進行設計案例與設計最佳化之探討。期望可供相關人員之參考。

1.1 風機發展現況
風機屬為傳產業技術，然於國內業者多數產品開發方面均採經驗測試方式來進行效能改善，雖憑藉對產品研發的熱忱與關注，投入甚多的資金與時間，但礙於開發時程甚長且成效有限，造成國內產品能效與國外相較上仍有大幅成長空間，藉此形成部份產業產品長期受國外把持，本土業者望其項背，無法跨越技術門檻，而限縮業者的發展性。隨市場趨勢脈動，部份業者近年致力於節能技術的發展，積極朝向高效率、低耗能等綠能產品開發，尤其近期高壓風機為一新發展趨勢，市場需求日益倍增，如：發電廠、焚化爐及地鐵…等，故業者積極欲建立此研發技術，並發展國內自主之高值化產品。