Farklı parametrelere sahı̇p gerı̇ye eğı̇k kanatlı radyal fanın deney tasarımı yöntemı̇ ile verı̇mlı̇lı̇k analı̇zi
Efficiency analysis of radial fan with back curved blade with different parameters by experiment design method
Yazar: EDA DEMİRBAĞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FUAT KOSANOĞLU
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Deney tasarımı = Experimental design

Özet:
Günümüzde fan kullanım alanları oldukça artmaktadır. Kapalı ortamlarda çalışma süresinin ve harcanan sürenin artması ile birlikte fanların çalışma performansı önem kazanmaktadır. Fanlardaki verimsizlikler giderildikçe, kapalı ortamlarda oluşan yaşam kalitesi artmış ve maliyetler düşmüş olacaktır. Fanların yüksek oranda elektrik tükettiği bir gerçektir. Fan sistemlerinde enerjinin verimli kullanımı, fan sistemlerini oluşturan ana bileşenlerin değiştirilmesi veya revize edilmesi ile sağlanabilir. Bu ana bileşenler pervane, salyangoz gövde ve elektrik motorundan oluşmaktadır.
Bu tez çalışmasında kapalı alanlarda kullanılan ve kirli havanın emilmesini sağlayan geriye eğik kanatlı, salyangoz gövdeli ve 1.1 kW- 3000 rpm elektrik motorlu bir sistem üzerinde tasarım ve optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmaların güvenirliği için Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılmıştır.
Geriye eğik kanatlı radyal fanların uygulama alanı oldukça geniştir. Yüksek basınç ve debilerde çalışmasından dolayı tercih edilir. Fakat aşırı yüklenmelerde basınç ve verimin düşmeye başladığı performans karakteristiklerinde görülmektedir. Tez çalışmasında elektrik motoru ve salyangoz gövde sabit kalmakta, pervanenin geometrik özellikleri üzerinde istenilen değişiklikler yapılmıştır. Verimlilik analizi için 3 faktör ve 4 seviye belirlenmiştir. Faktörler sırası ile kanat sayısı(6 adet- 8 adet- 9 adet- 10 adet), kanat genişliği(35 mm-50  mm-65 mm-85 mm) ve voltaj değeri(%20-%40-%60-%80) olmaktadır. Bütün faktörler 4 seviyeden oluşmaktadır. Minitab programı üzerinde Taguchi deney tasarımı yöntemi ile deney kombinasyonları oluşturulmuştur. Ortogonal dizi L16(4)3 olarak elde edilmiş, 16 adet farklı deney kombinasyonlarının test edilmesi için pervaneler ve deney düzeneği hazırlanmıştır. 
Fanların genel olarak verimlilik ölçütü olarak debi değerleri bizlere bilgi vermektedir. Bu yüzden debi değerleri salyangoz fana giren veya çıkan hava akış hızından elde edilmektedir. Bu çalışmamızda verimlilik optimizasyonu için kullanılan değer hava giriş hızı olarak belirlenmiştir. Bütün deney kombinasyonlarında anemometre cihazı ile ölçümler gerçekleştirilmiş ve Minitab programı üzerine kayıt edilmiştir. S/N analizi için 'en büyük en iyidir' yaklaşımı kullanılarak analizler elde edilmiştir. 
Analiz sonuçlarından elde edilen, seçilen faktörlerin verimlilik üzerindeki önem sırası voltaj değeri(%), kanat genişliği(mm) ve kanat sayısı olarak sıralanmaktadır. En optimum seçeneğin elektrik motor gücünün %80 voltaj değerinde çalıştırılması, kanat genişliğinin 65 mm olması ve kanat sayısının 9 adet olması durumu olduğu görülmektedir. Radyal fanlı sistemlerde optimum sonucun verim tasarrufu sağlayacağı belirlenmiştir. Literatürdeki çalışmalar incelendiğinde geriye eğik kanatlı radyal fanlarda fan kanat sayısı, en önemlisi kanat genişliği ve güç değişiminin fan verimine etkisini inceleyen bir araştırmaya rastlanmadığı tespit edilmiştir. Bu çalışmanın konusunun daha önce araştırılmadığı ve çalışma sonuçlarının katkı sağlayacağı öngörülmektedir.

Abstract:
Today, the usage areas of fans are increasing considerably. With the increase in working and time spent in closed environments, the working performance of the fans is important. As the performance of the fans improves, the quality of life in indoor environments will increase and costs will decrease by eliminating inefficiencies. It is a fact that fans consume a lot of electricity. The efficient use of energy in fan systems can be achieved by changing or revising the main components that make up the fan systems. These main components consist of propeller, volute body and electric motor.
In this thesis, design and optimization studies were carried out on a system with backward curved blades, volute body and 1.1 kW- 3000 rpm electric motor, which is used in closed areas and provides vacuuming of polluted air. Taguchi experimental design method is used for the reliability of these studies.
Radial fans with backward curved blades have a wide range of applications. It is preferred because it works at high pressure and flow rates. However, it is seen in the performance characteristics that the pressure and efficiency start to decrease in overloads. In the thesis study, the electric motor and the volute body remain constant and the desired changes have been made on the geometric properties of the propeller. 3 factors and 4 levels were determined for efficiency analysis. The factors are the number of blades (6 pieces - 8 pieces - 9 pieces - 10 pieces), blade width (35 mm - 50 mm - 65 mm - 85 mm) and voltage value (20%-40%-60%-80%) is happening. All factors consist of 4 levels. Experiment combinations were created with the Taguchi experimental design method on the Minitab program. The orthogonal array was obtained as L16(4)3, and the propellers and experimental setup were prepared to test 16 different experimental combinations. 
Flow rates give us information as a general efficiency measure of fans. Therefore, the flow rate values are obtained from the air flow rate entering or leaving the volute fan. In this study, the value used for efficiency optimization was determined as the air inlet velocity. Measurements were made with anemometer device in all experimental combinations and recorded on the Minitab program. For S/N analysis, analyzes were obtained using the 'biggest is best' approach.
The order of importance of the selected factors on efficiency, obtained from the analysis results, is listed as voltage value (%), blade width (mm) and number of blades. It is seen that the most optimal option is to operate the electric motor power at 80% voltage, the blade width is 65 mm and the number of blades is 9 pieces. It has been determined that the optimum result will save efficiency in radial fan systems. When the studies in the literature are examined, it has been determined that there is no research that examines the effect of fan blade number, most importantly blade width and power change on fan efficiency in backward curved blade radial fans. It is foreseen that the subject of this study has not been researched before, and the results of the study will contribute