冷却塔送周装置について
Dr{lfling

Appc(r,c[TLISCoolingOf

Tower(気)技術第2課

中井Hiroshi

大谷Kazuyoshi

Air

drafting

apparatus

water

isbyducescribir】g

まえ

exposing

cooleddrafting

apparatus

severalmatters

decreaslr】gasis one

power

of
on

componentsof the importar)t
to a large
its surface
amountaof

large sized
relatively
mechanical‑draftfromthe selection of fan andfanstack

COnSumption

andnoize

tower

coolingdraftedof

coolingtheinThisair.

寛Nakai

由利Otaniwhichhotintro‑

paper

to∇ers,bydes‑

pointsofsuchviewabatement.

きが冷却塔を構成する主要な機能としては,温水と空気の接】I)Ih･(IdlarL
I:allSt;lClく

触による熱交換機能,充填層に多量の外気を供給する送風tFan
Speed

A/IoLol

rcd11Cel･
lloいvater

inlet

機能,温水を充填層に均一忙分散させる散水機能,水滴飛沫の飛散を防止する飛沫飛散防止機能等がある｡

Ⅰ′otlVe】･

今回はその内,送風機能について取り上げて紹介するものである｡まず,当社主力製品の中型以上の冷却塔においAil･Airて,その送風機能をつかさどる送風装置の一般的な機器構成は次の通りである｡(第1匡l参照)･ファン

Fnt･ファンスタック･減速機･伝動軸
C()]d water･電動機･送風機架台
本稿では,上記各機器の内,主要構成機器であるフ7ンout]e[

第1匿l冷却塔の構成Fig.

1Construction

towerof cooling

及びファンスタックの選定における冷却塔特有の留意点を主に紹介する｡

1.

1㈹0ファン

冷却塔忙使用されるファンとしては,軸流ファンが一般q)管的である｡(ち600400200

第2図は広義の空気機械としての送風機と圧縮機の適用

㍗

100

卓

範囲の概要を示したものである｡冷却塔に求められるファ6040.翌

CO111 preSSO 1‑20ン仕様は,低圧(5mmAq‑30mmAq)かつ大風量(中000m3/min)である｡この仕大型塔で1 000m3/min‑40様を満足させるには,軸流ファンが冷却塔用の送風機としReciprocating

106賀

//√

Rotary･上

Axial flow

2C OlllpreSSOrm1

芯a:て適していることが第2図からわかる｡

o.60A

1. 1

ファン選定時に考慮すべき事項
冷却塔用ファンの選定に当たっては,風量,静圧等の空Q)bD(;()0400&200bD

一般的な考慮事項は次の通りである｡･ファンの風量,静圧,全圧が使用条件忙適している

ifuga I
CelltI.
fan言'冒呂か｡￣1

2L16･ファンの許容回転数以下で選定されているか｡･起動,停止,休止等の運転時の操作を考慮した強度にNo.

3(1993/12)

10246102

2Ail̀ flow

･ファンの材質,耐腐食性が使用条件に適しているか｡

S7

Axial

flow fan

20･ファンの騒音が使用条件に適しているか｡

Vol･flowblo llrel･】)】o l＼･el･

0.1

力性能はもとより,騒音,腐食等の外部条件に十分な考慮を払って選定しなければならない｡

Axial

Centrifugal

O.12

第2図Fig･46103

2L16104[ぜ′/nlhll

送風機･圧縮機の適用範囲
2Selection

神鋼パンテツク技報of fan andcompressor53第1表
脊うているか○Table･ユ虎守,整備,補修,安全上の考慮はなされているか｡

フアンの比例法貝rJ

サ:l･ 2ファ.ンの選定

1?roportional

ここで注意すべき事項は次の通りである｡(1)ファン性能曲線は,個々のメーカーが独自に定めた基(D/DB)

8(D/DB)

2LB(D/DB)

5dBB

D＋70 loglODBQ】】

QPて,熱交換性能から要求される風量と,その空気の流れにより)1,‑バー,充填材,エl)ミネ‑クー,塔体などの各部浄で発生する圧力損失がある｡

PB‑LdB‑×

Air flolV
D:
Fan
Pover
consumption

Q:L:

for fanl‥慧ic
I Di,aaTie.terlRev,oaltTiiQnl D,eantsi諾ysolution

冷却塔用の軸流ファンを選定するに当たっては,ファン生能曲線を用いて行う｡その場合の必要な基本的諸元とし

law(n/nB)(1)(n/nB)2×(r/rB)x(n/nB) 3(r/rB)
n＋50 loglOnlB

diameter㍗: Airp:density

Static pressuredB:
Decibel

準ファンR.タックキの組み合わせにおいて作成されたものである｡(2)ファン性能曲線は,多くの場合,個々のメーか‑が■テvLて実測しストファン(例として5ftテス†ファン)た測定値を幾何学的相似則によって各ファンサイズに6160展開して作成されたものである｡参考として第1表に

55≡

送風機の比例法則と騒音法月Uを示す｡‑てコ【勺q)一例を示すと,風量Qは,ファン直径Dの3乗に比例し,ファン静庄Pは,ファン直径Dの2粟に比例

〝=50%

コ]

353()

45254()し,ファン軸動力Lは,ファン直径Dの5乗に比例す2り35ることを表している｡(3)ファン性能曲線に(よファン静圧基準のファン性能曲線

1530

10α‑5o50(第3国)とファジ全圧基準のフアン性能曲線(第4囲)があり使用ファンにより選定方法が異なる｡
上記を念頭紅おいて,選定することが重要であり,個々

第3国
Fig.

D納入塔で使用条件が異なれは選定忙反映する必要があ

100200Ail･ flow[m3/SeC]

フアン静圧基準の性能曲線
3Fanselection

on

curv臥based

static pressureる｡【. 2. 1風量Q)

>

22c

⊂)

冷却塔の熱交換性能に必要な風量がファンに要求されるAq)

18o○うミ,一般的忙ファン性能曲線は空気の標準状態を基準とし

̲【コQ)

A14o也
ゝ一ヒものであり,注意すべきは,その選定時の前提となったJ⊃

乾湿温度,空気密度,気圧等の状態量を確認し,ファン型

looh仁【136c2o式選定時に反映させることである｡

＼型生些坐

l. 2.

2 圧力損失冷却塔用のファンの所要静庄は,空気の流れに従い発生22⊂ri

軒る種々の圧力損失の合算である｡冷却塔における圧力損

0.518.呈q,)q)o･4畠

コ失としては,次のものが考えられる｡

Vq)n･ルーバー部忙発生する圧力損失

o.3邑

14.S2

c3o.2喜⊂)E‑･通水時の充填財部vL発生する圧力損失

50175･塔体の柱梁等に発生する圧力損失
第4図･ファンスタックに発生する圧力損失
上記圧力損失を的確VL算定し,ファンの必要静庄を決定軒る必要がある｡

Fig.

5図のようvLその断面形状を円形とすれは圧力損失係数を

i4250

275

300

flo､Ⅴ [CFM325350

.≡
⊂〕375

lOOO]

x

Fanselection

curvebasedon

total pressure
Drivebase

Fanstack%dAir‑‑‑‑→

すなわち,圧力損失係数∈は,

但し

225

o.1JO.0フアン仝圧基準の性能曲線
4一例として,減速機架台部に発生する圧力損失を取り上ずると,ファンスタック内にある送風装置架台の場合,罪∈ ‑oA

200
Air･減速機架台に発生する圧力損失欠のようにして求めることが出来る｡

6o2ウ･エリミネータ‑部に発生する圧力損失￣十‑Dx

第5図‑‑(‑ll:!T#7FT3(1‑2y/D)1,3S‑de,
F‑7FD2/4
Fig.

減速機架台部の圧力損失
5

神鋼パンテツク技報

Pressure

dropatdrivebase

Vol. 87No.

3 (1993/12)

Type

Shape

LoIVllOize

Super
1ow110ize

Fig.

PWLdB[A]

178

96.5

1.2D

△dB【A]

FanforcoolingJ⊂:】

帯148

89.5

I134

86,510L‑‑‑｢ドLrつ0.1D

⊇

0,1D

千千千

Rotl11d

Elliptical

韓⊂〕
⊂⊃F

千千早

冷却塔用フアン
6i.2D

r＋栄令令

Coll＼･entiollal

第6図

rPnl

tower

｢Sq tlareCo11ical

第8囲
Fig.

フアンスタックの入口形状
8hlet

bell configurations

綿喜T

1.0016D
D

1.0101D‑D.l
■laNl

葺e

0.1 DddI(⊃

2. 1ファンスタック選定時に考慮すべき事項⊂⊃u⊃

ファン性能曲線は,ファンメーカが基準として定めているファンスタック形状忙おける性能を示したものであり,

く=〉

0.1D
I

第7図
Fig.

その点を十分に考慮しなけれはならない｡第7国は,当社

フアンスタック形状例
70utlineof fanが採用しているファンの代表的なファンスタック形状を示

stack figures

したものであるが,これらからファンメ‑カ各社が標準として定めているファンスタック形状FL̲対する考え方がそれ
S/F

0.05

0.100.150.20r0.880.700.630.5

ぞれ異なることがわかる｡
2. 2

ファンスタックの選定
風量,静圧,動力等よりファンが選定されると;ファン直径に合ったファンスタックを選定する必要がある｡
ここでは円形断面について述べたが,同様VL‑種々の形状の抵抗体に対し,それぞれの圧力損失係数算定式があるのでそれらを用いて計算することができる｡
1. 2. 3 騒音
冷却塔の騒音は,水の落下音とファンの回転による風切音が支配的である｡
この内,詳細にファンの騒音を検討する場合￠こ,ファン一般にファンスタック出口径はファン回転面での内径と同径にする場合が多いo塔体の構造上からファン直径に制限がある場合や,ファン直径を大きくすると与えられた電動機の容量が不足する場合等は,速度回収型ファンスタッ
クを採用するのがよい｡いずれの場合も,吐出空気速度が余り低すぎると吐き出された空気が再度冷却塔の外気取り入れ口であるルーバーから吸引され再循環し,冷却塔性能のPWL値,各地点のSPL値,及びオクターブバンド別に悪影響を与えるので避けなけれはならない｡一般的にはの騒音値を予想することがある｡ここでファンのPWL値
は実験値をベ‑スとして幾何学的相似則にてファンサイズ

ファンスタック出口での吐出空気速度は7‑10m/secが適当である｡

ごとむこ展開されたものであるので,ファン選定時に必要と2.

なる各地点のS
PL値の算定には,十分に実績デ‑タを加味する必要がある｡

る｡

メ‑カによって異なるが,一例として第6図にファン形式VLよるPWL値を示す｡標準ファンに比べ,低騒音ファ状によって圧力損失値が異なるため,適切忙その値を算定

ンでほ5‑10dB(A),超低騒音ファンでは10‑15dB(A)の範囲の減音効果を期待することができる｡

し,フアン選定時の必要静圧値に反映する必要がある｡
圧力損失的むこは, ELLIPTICAL塾が最も圧力損失が少2.

ファンスタック

また,同時に回転するファンに対する安全対策設備としての役割もある.
Vol. 87No.

8(1998/12)

圧力損失を発生させる部位として入り口形状が考えられ第8園は,代表的な入り口形状を示したもので,その形なく,次にROUND塾,ファンスタックは,ファンに入る空気の流れ及び吐出される空気の流れを整え,ファンの性能を十分忙引き出すことを主目的として設置されるo

2. 1入り口形状

CONICAL塾,SQ口ARE型の川頁となる｡
2.

2. 2

出口形状

空気流のファンスタック通過紅よる圧力損失と,吐出空気流の速度エネ/レギ‑が損失となり動力の増加が起こる｡

神鋼パンテツク技報

55

⊂⊂

団田山

Stalldard typeβ≧ 60o･岩こ:

L3〇U‑:壁Velocity

30o'J?
LI)〇20D

読こ/つ12o.V7ol･eCOVel･),t)i)C

第9囲

当社のファンスタックFig･. 90urtypical

1.2

1,6Diametel･

fan stack72?I,,

1.8

ディフユ‑ザの圧力損失係数

Fig.

Pressurell2.()

2.2

ratio

第11囲

loss coefficientof diffuser

7() '//',

65%

17o｢60%55%

古i.4

領i爺

50%

4lL+

3I

汐Q;
4O%

/

c=Mt‑i‑‑ fcjN

ディフユ‑ザの形状

Fig.

Diffuser12+%/.'))()

/

第12園

configuration

般的には動力回収率と圧力損失との折り合いより7度のテ0指

14

1.8

2.2

2.6

3.0ーパーが冷却塔用7ァンスタックに適しているo.
第12図は,ディフユ‑ザ形状の一例を示したものである

D2/Dl
第10図
Fig.

が,ファン型式とディフユーザ形状の組み合わせケこよってディフユーザの静庄回復率10

Static pressure

recoverywith

ディフユーザ効率が決まるので適切なファンとディフユー

diffuserザの組み合わせを決めることができる｡
むファンスタックの出口形状としては標準型と速度回収型

すぴ

本稿では,冷却塔の送風性能に最も大きな影響を与えるに大別される｡
第9図に,当社の標準型,及び速度回収型フ7ンスタッ

ファンとファンスタックむこついて,基本的事項の紹介を行

クの一例を示す｡
速度回収型は標準型の出口に円錐形に延長したディフユ

ったが,送風性能の向上を目指し,各要素別に改善改良を進めており,今後随時紹介していきたいと考えている｡

ーザを取り付けたものである｡これはファン回転面に対し出口面での面積の増加により空気速度が減少し速度エネル〔参考文献〕
1)安達動ほか:空気機械,共立出版,緒論

ギーの損失を押さえ消費動力を節約するものである｡
第10国はディフユ‑ザによる静圧回復率を,第11国はデイフユーザKL.よる圧力損失係数を示したものであるが,56‑652)生井武文:送風機と圧縮機,朝倉書店p.
Madison,R.
D.
&Graham,B.,
tl.
P.
A.
I.
3)
4 ) CTI
1993 TechnicalPaper Ntlmber
TP93‑03

神鋼パンテツク技報

Vol.

87 No.

C. Jam 1958

3(1993/12)