Axial and mixed flow design fan

The two most common types of fans are the axial flow and mixed flow designs. Figure 1 and 2 show an axial exhaust fan and an axial tube fan, respectively. These electric motor driven fans are avialable in both belt and direct drive with propeller diameters ranging from 12 to 60 in. Flow rate capacities vary from 1,000 to 77,000 cfm (cubic feet per minute), and static pressures go up to 1.5 in. of water.

Figure 1 Axial exhaust fan

Figure 2 Axial tube fan

Typical applications include spray booths, exhaust hoods, duct installation, removal of corrosive fumes and nonabrasive dust, and general factory ventilation. Figure 3 show a mixed flow design fan that combines the lightweight, inline features of the axial design with the added benefits of static pressure capability up to 8 in. of water and lower noise levels.

Figure 3 mixed flow fan

Centrifugal blowers : Introduction

A centrifugal blowers that functions similarlity to a centrifugal pump is shown in figure 1. Air enters the center opening in the housing in an axial direction, then the blades of the rotating impeller forces the air radially outward, resulting in an increase in kinetic energy. As the high velocity air enters the volute shaped portion of hte housing, some of the kinetic energy is converted into pressure energy for provideing the increased pressure necessary to deliver air to the external system. Figure 1b shows the impeller, which contains eight flat-shaped, radial blades. This particular design can handle flow rates up to 3600 cfm and static pressure up to 20 in. of water.

Figure 1 Centrifugal blower (Courtesy of American Fan Co. Fairfield Ohio)

What is the compressors ?

A compressors is a machine that compresses air or another type of gas from a low inlet pressure (usually atmospheric) to a higher desired pressure level to meet system requirement by providing a mean to reduce the volume of the gas. Compressors are either positive displacement unit (reciprocating piston, rotary screw , or rotary vane types) or dynamic (axial flow with rotating blades mounted on a rotor or centrifugal with blades mounted on a rotating impeller). We will provide detailed information in the next article.

การวิเคราะห์โครงสร้าง(Structure Analysis)

มีคำถามที่ถูกโพสต์ใน facebook งานเรื่องของโครงสร้างและเหล็กโครงสร้าง โดยได้แสดงรูปร่างโครงสร้างที่ประกอบด้วยเหล็กโครงสร้างดังภาพที่ 1 คำถามมีอยู่ว่า หากเสาด้านขวารับแรงได้น้อยลงเนื่องจากเกิดความเสียหาย และหากวิศวกรมีเหล็กโครงสร้างสำหรับทำค้ำยัน 1 เส้น ท่านจะเลือกค้ำยันเสาต้นไหนระหว่าง แบบที่ 1 หรือ แบบที่ 2 ซึ่งก็ได้รับคำตอบจากวิศวกรมากมายในการแสดงความคิดเห็นในสำหรับทั้งสองรูปแบบ หากเป็นท่านผู้อ่านท่านจะเลือกค้ำยันแบบไหนและเพราะเหตุใด

ภาพที่ 1 โครงสร้างที่พบปัญหา

เราจะใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยในการวิเคราะห์และเลือกใช้เอลิเมนต์ ชนิด Beam Element 

สมมุติให้เหล็กโครงสร้างเป็นเหล็ก Wide Flange และเมื่อพิจารณาจากทิศทางและตำแหน่งที่โหลดกระทำ เราจะพบว่า หากไม่มีค้ำยัน คานจะมีโมเมนต์ดัดสูงสุดบริเวณที่โหลดกระทำ และเสาทั้งสองต้นจะรับแรงและโมเมนต์ดัดเท่าๆกัน ทำให้ความเค้นที่กระจายบนเสามีลักษณะสมมาตร ดังแสดงในภาพที่ 2

ภาพที่ 2 Von Mises Stress บนโครงสร้าง (สีแดงแสดงบริเวณที่มีความเค้นสูง สีน้ำเงินแสดงบริเวณที่มีความเค้นต่ำ)

เมื่อมีการเพิ่มค้ำยันตามแบบที่ 1 และ 2 ความเค้นบนโครงสร้างแสดงได้ดังภาพที่ 3 และ 4

แบบที่ 1 

แบบที่ 2

จากความเค้นที่เกิดขึ้นกับเสาในแบบที่ 1 และ แบบที่ 2 คงจะเห็นแล้วว่า เราควรจะค้ำยันเสาด้านขวาครับ เนื่องจากจะช่วยลดโมเมนต์ที่กระทำกับเสาได้มากแม้ว่าจะมีแรงในแนวแกนเพิ่มขึ้นบ้าง ดังตารางแรงปฎิกิริยาของเสาทั้ง 3 กรณีครับ  (โหลดที่กระทำเท่ากับ 10,000 N)

แบบไม่มีค้ำยัน

แรงในดิ่ง       เสาด้านซ้าย      5,000 N                              เสาด้านขวา      5,000 N 

แรงในราบ     เสาด้านซ้าย      2,183.2 N                           เสาด้านขวา      -2,183.2 N 

โมเมนต์ดัด   เสาด้านซ้าย      -1.92 kN-m                           เสาด้านขวา      1.92 kN-m

ค้ำยันแบบที่ 1

แรงในดิ่ง       เสาด้านซ้าย      5,586.91 N                         เสาด้านขวา      4,413.09 N 

แรงในราบ     เสาด้านซ้าย      2,879.48 N                           เสาด้านขวา     -2,879.48 N 

โมเมนต์ดัด   เสาด้านซ้าย      -0.84 kN-m                           เสาด้านขวา      3.78 kN-m 

ค้ำยันแบบที่ 2

แรงในดิ่ง       เสาด้านซ้าย      4,409.54 N                         เสาด้านขวา      5,590.46 N 

แรงในราบ     เสาด้านซ้าย      2,881.34 N                           เสาด้านขวา     -2,881.34 N 

โมเมนต์ดัด   เสาด้านซ้าย      -3.78 kN-m                           เสาด้านขวา      0.83 kN-m 

ใน FB ที่คุยกันในเรื่องนี้ มีท่านหนึ่งให้ความเห็นแบบง่ายๆไว้ว่า หากท่านมีเสาค้ำยันอันหนึ่ง ท่านจะเลือกค้ำยันเสาที่แข็งแรงหรือเสาที่อ่อนแอ 

จากตัวอย่างการวิเคราะห์ปัญหาการออกแบบโครงสร้างท่านจะเห็นว่าระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สามารถเป็นเครื่องมือช่วยให้ท่านวิเคราะห์ปัญหาได้อย่างรวดเร็ว แต่อย่างไรก็ตาม ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการคำนวณก็ยังเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิศวกรครับ