Ъглови секции на въздуховоди
Високоефективни решения за направляващи лопатки за аеродинамични тунели, ОВК системи и индустриални приложения
Въведение в направляващите лопатки
В сферата на управлението на въздушния поток, дизайнът на ъглите на каналите играе ключова роля за ефективността и функционалността на вентилацията, ОВК системите и аеродинамичните тунели. Когато въздухът е принуден да направи остър завой, както често се изисква във въздуховодните системи, той среща повишено хидравлично съпротивление, което води до по-високи загуби на налягане и турбулентност. Това не само компрометира ефективността на системата, като изисква повече енергия за поддържане на въздушния поток, но също така влияе върху структурната цялост на въздуховода поради неравномерното налягане, упражнявано от турбулентните потоци.
Тук влизат в игра направляващите лопатки, известни още като ъглови лопатки или водещи лопатки (Фиг.1). Проектирани да бъдат инсталирани в ъглите, ъгловите лопатки на канала позволяват на въздуха да премине завоя с минимално съпротивление, ефективно намалявайки загубите на налягане и смекчавайки турбулентността без необходимост от допълнително пространство, което изискват плавните радиусни завои. Това прави направляващите лопатки идеално решение за ефективно управление на въздушния поток в компактно пространство.
Фиг.1. Сглобка на ъглова секция с направляващи лопатки Tunnel Tech
Високоефективни секции с направляващи лопатки, конкуриращи генеричните ОВК решения.
Традиционното решение за преодоляване на споменатите вредни явления на повишена турбулентност, загуба на налягане и шум в стръмно извит канал е проектирането на радиални колена на въздуховодите (Фиг.2 и Фиг.4, случай 2). Тези колена, макар и ефективни за известно смекчаване на турбулентността, шума и загубите на налягане (които са често срещани при остър завой, както се вижда на Фиг.4, случай 1), имат свой собствен набор от проблеми.
Няколко традиционни вентилационни въздуховодни системи със завой, направен от плавно извита ламарина с огънати насочващи потока елементи, са представени на Фиг.2 вляво. Снимката представлява няколко примера за стандартни варианти, често използвани в ОВК канали, напр. съвместими със стандартите за въздуховоди DW144.
Такива решения за канали са често срещани и рентабилни за малки приложения в гражданското строителство, малкия бизнес и ОВК системи с ниска мощност, където цената на енергията не е значителен фактор. Този дизайн обаче не е добро решение за вентилационни и охладителни системи в среден и голям мащаб и с голям капацитет за производство на електроенергия, металургия, турбомаш ини, топлообменници, рекуперация на отпадна топлина и съвременни приложения за зелена и възобновяема енергия, където хидравличната ефективност и икономията на енергия са задължителни.
Въпреки това, няма нужда да се изгражда персонализиран нестандартен канал всеки път, когато консумацията на енергия на хидравлична мрежа трябва да бъде оптимизирана до съвършенство. Същата Фигура 2 вдясно показва вариант на диагонална секция с направляващи лопатки на Tunnel Tech, която е енергийно ефективна, с нисък шум и ниска турбулентност, като същевременно отговаря на индустриалните стандарти за ОВК системи, но също така може да се използва в мащабни и мощни индустриални случаи на употреба. Пример за мащабно съоръжение, където диагоналната секция с направляващи лопатки може лесно да бъде интегрирана, е показан на Фиг.3.
Фиг.2. Традиционно средномащабно ОВК гладко коляно с разделителна лопатка от ламарина, стандарт DW144 (вляво), и високоефективна диагонална сглобка с направляващи лопатки Tunnel Tech за стандартни въздуховоди (вдясно).
Фиг.3. Големи ъглови секции за завъртане на въздуховоди Tunnel Tech за аеродинамични тунели, производство на електроенергия и индустриални приложения.
Проектиране на направляващи лопатки за пад на налягане, турбулентност и намаляване на шума
За сравнение на различни дизайни на ъглови завои, падовете на налягане (ΔP) и CFD-симулираните модели на потока са дадени на Фиг.4 по-долу. Входящата скорост на въздушния поток от 20 m/s и квадратен въздуховод 2×2 m бяха избрани като демонстрационен пример. Диапазонът на скоростта от 20 m/s беше избран за демонстрационни цели, тъй като обикновено вертикалните аеродинамични тунели от професионален клас за indoor skydiving работят през повечето време в режими, при които скоростта на потока във въртящата се секция варира между 10 и 30 m/s. CFD изчисленията бяха извършени за 1 стандартна атмосфера при 20 C и нулева влажност на въздуха със свиваем газ и адиабатна стена с грапавост 250 µm. Използвана е мрежа от 6 до 10 млн. клетки на домейн. На входната граница бяха приложени плосък входен профил и 2% турбулентност. Турбулентността беше третирана с използване на k-ε модел.
NB! Моля, имайте предвид, че илюстрациите, показани на Фиг.4, са конкретни примери, представени единствено с цел илюстриране на принципите на работа и сравняване на няколко типа въртящи се ъглови секции. Тези случаи не могат да се тълкуват като общи за абсолютно всеки случай на употреба. За всяка реална вентилационна система или друга хидравлична мрежа трябва да се вземат предвид специфичните хидравлични параметри, размер и форма на канала, грапавост и структурни неравности, нееднородности на потока и точни физически параметри на газа за всяка изчислителна точка. Можете да поръчате такова изчисление за конкретна система, като се свържете с нас.
Описани са следните случаи на дизайн:
- Ъглова секция без направляващи лопатки.
- Плавно извита ъглова секция (r = ½ от височината на канала) с радиално огънати насочващи потока елементи. Падът на налягане зависи също от броя и геометрията на разделителите на канала. Показан е примерът с минимизиран брой оптимално оформени разделителни пластини на въздушния поток.
- Прости радиално извити тънки пластини (10-20mm дебелина).
- Типични неоптимизирани направляващи лопатки на най-близките конкуренти.
- Направляващи лопатки на Tunnel Tech (TTE-TV) с оптимизиран профил.
Най-значимият проблем на кръгло извитите канали с малък брой прости огънати пластинчати сепаратори (или без направляващи лопатки изобщо) е моделът на разпределение на налягането и скоростта на изхода на ъгловата секция (Фиг.4, случай 2, вижте изходното напречно сечение). Този модел показва, че скоростта ще се увеличи от външната стена към вътрешната стена на всеки поддомейн на потока, което води до неравномер ен поток, голяма турбулентност и шум. Колкото по-малък е радиусът на завоя, толкова по-голяма е вероятността за откъсване на потока, изкривяване на полето на налягането и скоростта, нивото на шума и стойността на пада на налягане.
Единственият начин да се преодолеят тези проблеми е голям радиус на кривината на такава ъглова секция и увеличаване на броя на направляващите въздушния поток лопатки. Тук идва вторият проблем – увеличеното пространство, необходимо за поместване на такива завои, и цената на материала за няколко радиални разделителя на въздуховода, оразмерени спрямо напречното сечение на канала. При големи канални системи, прилагането на плавни радиусни завои може да доведе до неразумно големи конструкции, което прави този подход непрактичен в много сценарии, особено там, където пространството е ограничено. Допълнителното необходимо пространство е показано с пунктирани линии на Фиг.4, случай 2 по-долу. Трябва да се увеличи височината и ширината на всеки завой с минимум ½ от размера на канала. За рециркулационни аеродинамични тунели това означава увеличаване на размерите на сградата с няколко метра във всяка посока, което води до по-високи разходи за въздуховоди и по-високи капиталови инвестиции. Освен това, всеки разделител на потока ще струва колкото стената на канала.
Фиг.4. Ъглови секции във въздуховодна система - сравнение на дизайна и производителността
Оптималното решение за аеродинамични тунели и индустриална вентилация са въртящите се лопатки в ъгловата секция с профил на крило, разположени по диагонала, както е показано на Фигура 4, случаи 3-5.
Всички CFD изображения по-горе съответстват на ъглова секция на въздуховод с вход 2x2m при скорост на въздушния поток 20 m/s, като пример, най-релевантен за случаите на употреба при indoor skydiving и дозвукови аеродинамични тунели с ниска скорост.
Фигура 4 случай 3 показва ъглова секция с прости направляващи лопатки, изработени от тънки огънати метални листове. Фиг.4 случай 4 е най-добрият пример за въртящи се лопатки, предлагани от най-близките конкуренти на TunnelTech. И двете имат по-малка дължина на хордата и неоптимизирана форма на аеродинамичния профил, което води до видима нееднородност на остатъчния поток на изхода на секцията, по-голямо аеродинамично съпротивление и шум във въздуховода. Тънките лопатки, направени от прости огънати метални листове, обикновено надвишават допустимите нива на шум дори при ниска скорост на въздуха, а вариант с дебел и къс профил с ниско съотношение хорда-дебелина също ще има по-малка повърхностна площ, което е нежелателно при приложения, където се използват охлаждани направляващи лопатки за топлообмен.
В долната част на Фигура 4 случай 5 е показан ъгълът на въздуховода, оборудван с високоефективни направляващи лопатки Tunnel Tech (за поръчка вижте следния p/n: TTE-TV-90). Както се вижда от напречните сечения, потокът е по-равномерен в случая на правилно профилирани направляващи лопатки, което води до по-малък пад на налягане и ниска турбулентност.
Профилът на налягането/скоростта на изходящия въздух също е много по-добър за ъгловите секции на Tunnel Tech, оборудвани с лопатки с дълга хорда, отколкото в другите случаи. Това води до ненадминато аеродинамично качество на Tunnel Tech, както е отразено в многобройни отзиви от професионални скайдайвъри и други клиенти.
Всички обсъдени по-горе данни, включително дължината на хордата и опциите за охлаждане, са налични също и в <strong>Таблица 1</strong>.
| Случай / Тип лопатка | ΔP (Pa) (*) | ξ (*) | Дължина на хордата (mm) | Охлаждане |
|---|---|---|---|---|
| 1. Без лопатки, остър завой | 114 | 0.47 | — | Не |
| 2. Плавно извита ъглова секция | 41 | 0.17 | > 2000 | Не |
| 3. Прости радиално извити тънки пластини | 80 | 0.33 | 250–500 | Не |
| 4. Направляващи лопатки на най-близките конкуренти | 88 | 0.37 | 280 | Да |
| 5. Оптимизирани направляващи лопатки на Tunnel Tech | 57 | 0.24 | 500 | Да |
Стойностите на коефициента на хидравлични загуби за скоростен диапазон до 100m/s за ъгловата секция на канала с лопатки на TunnelTech и конкуренти, без вариация поради избора на начални данни, са дадени на Фиг.5.
Повече подробности за хидравличните загуби по дължината на канала, местното съпротивление и общия коефициент на хидравлични загуби са дадени по-долу.
Фиг.5. Сравнение на ъглова секция на Tunnel Tech и конкурент. Коефициент на хидравлични загуби на Дарси-Вайсбах за същата геометрия и начални условия на изчисление.
Смекчаване на турбулентността за надеждни изчисления на хидравличната и структ урната безопасност
Фиг.6. Мащаб на турбулентността в ъглова секция с лопатки на Tunnel Tech (m) при 20 m/s
Плавният и предвидим профил на налягането/скоростта е особено важен за приложения, където високата турбулентност или откъсването на потока не са приемливи, като експериментални аеродинамични тунели, съоръжения за indoor skydiving и приложения с висока мощност. Тези паразитни явления, както и пулсациите на налягането, причинени от откъсване на потока и едромащабна турбулентност, също са неприемливи в инсталации, които изискват отсъствие на акустично индуцирани вибрации и където не се допускат отклонения в статичното налягане поради изисквания за структурна стабилност на въздуховода. Освен това, тези турбулентни потоци са често срещан източник на шум, което допълнително влошава цялостната производителност на системата и комфорта, предоставен на крайните потребители.
Трябва също да се има предвид, че нередностите в потока са склонни да се развиват и засилват допълнително, ако не се използват специални изправители, пчелни пити, детурбулизиращи мрежи или други устройства за управление на въздушния поток [1-3]. Прецизният газодинамичен анализ изисква да се изчисли съпротивлението на всеки следващ елемент на въздуховода, като се вземе предвид реалният профил на налягането/скоростта на входа, който се генерира в предишния елемент на хидравличната мрежа. За дълги хидравлични мрежи често е невъзможно да се извърши CFD симулация на цялата система поради огромните размери. За такава ситуация се използват приблизителни полуемпирични изчисления, включващи безразмерни числа на флуида и геометрични критерии [4] или софтуер, базиран на такива методи. Също така, FEA моделирането за определяне на структурната стабилност на канала обикновено се извършва със стабилно поле на статично налягане, приложено към стените на канала. Така тежките нередности в потока, развиващи се надолу по течението, могат също да въведат грешка в критичните за безопасността изследвания на носещите конструкции.
Приблизителните методи обикновено не се занимават с изкривяването на профила на скоростта на входа на елемента на хидравличната мрежа и в най-добрия случай вземат предвид дали профилът е развит или все още неразвит (равномерен), както и параметрите на граничния слой. В аеродинамичните тунели и индустриалните вентилационни системи всеки завой на потока може да причини нееднородност и силно завихряне на потока, което води до несигурност в изчисленията на хидравличното съпротивление в дълги хидравлични мрежи. Следователно, където е възможно, трябва да се избягва появата на големи нередности в профила на скоростта.
Може да се види на Фиг.6 и от демонстрираното по-горе, че параметрите на ъгловите секции с направляващи лопатки TunnelTech са такива, че те не създават допълнителни смущения в потока, но могат да се използват и за затихване на завихряния и нееднородност надолу по течението след ъгловата секция. Така въртящата се секция с лопатки TunnelTech може да действа и като ефективен изправител на потока, ако е инсталирана след аксиалния вентилатор, дифузора на канала, топлообменника, тестовата секция, разклонението или входа в канал, или всеки друг обект, генериращ турбулентност.
Коефициент на местно съпротивление
Характеристиките на местното съпротивление на ъгловия завой могат да бъдат изчислени с помощта на добре известното уравнение на Дарси-Вайсбах:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Където:
- ΔP – пълни загуби на налягане (пад на налягане) в Pa;
- ξ – коефициент на местно съпротивление (Дарси-Вайсбах);
- ρ – плътност на флуида (kg/m³);
- V – скорост на флуида във входното напречно сечение (m/s).
Тези параметри, които определят енергийната ефективност на въздуховода, са силно зависими от дизайна на направляващите лопатки.
Според [4] пълното съпротивление на сложен хидравличен елемент може да бъде представено като сума от съпротивлението на триене по дължина ξL и местното съпротивление ξ0:
ξSUM = ξL + ξ0
За праволинеен въздуховод съпротивлението по дължина е пропорционално на дължината и обратно пропорционално на хидравличния диаметър, което се изразява с формулата:
ξL = (L / D) · f
където f е коефициентът на триене на Дарси.
В случай на тръби с проста форма (т.е. кръг, квадрат, шестоъгълник), f може да бъде изразен чрез нелинейна зависимост само от числото на Рейнолдс – вижте Глава 2 в [4] или https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Коефициентът на триене f за проста кръгла тръба (кръгъл канал) с гладки стени, с развит стабилизиран профил на потока на входа и за турбулентен режим (числа на Рейнолдс Re > 4×103) може да се изчисли по формулата:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
За реални канали трябва да се вземе предвид и грапавостта.
Фиг.7 по-долу показва графика на коефициента на триене на Дарси спрямо числото на Рейнолдс Re за различна относителна грапавост на стената, публикувана за първи път от Никурадзе в [5-8]. Тази графика е известна още като диаграма на Муди [9] или корелация на Колбрук-Уайт [10-11]. Съвременно проучване за гладки тръби може да се намери в [12].
Тази диаграма показва сложната зависимост на f(Re) за кръгла тръба с различна грапавост. За квадратни и други некръгли тръби диаграмата ще бъде по-сложна. Следова телно трябва да се вземат предвид режимите на потока (число на Рейнолдс), формата на канала и относителната грапавост на стената.
Фиг.7. Диаграма на Муди (известна още като Никурадзе), показваща коефициента на триене на Дарси-Вайсбах fD, начертан спрямо числото на Рейнолдс Re за различна относителна грапавост – Оригинална диаграма: S Beck и R Collins, University of Sheffield, Споделено под CC BY-SA 4.0, wikimedia.org
В случай на реални грапави канали, все още е възможно да се представи пълното съпротивление като сума ξSUM = ξL + ξ0 от съпротивлението по дължина и местното съпротивление.
Тoва представяне на сумата опростява изследването на параметрите на канала, тъй като местното съпротивление ξ0 може да се изчисли за опростена геометрия на елемента – например, в периодична формулировка на задачата с по-малък изчислителен домейн или в 2D версия на задачата. Обърнете внимание на огромния размер на изчислителния домейн на примерите, показани на Фиг.4, където секцията има височина 3 и дължина 18 метра, а сходимостта на мрежата започва да се проявява адекватно при размер от над 10 милиона мрежови елемента. Вариант на формулировката на задачата с периодични или 2D условия за тези случаи би могъл да има с порядък по-малък брой мрежови елементи, а опростеното изчисление на всяка точка на скоростта за графиката ΔP(v) би отнело само няколко минути или дори секунди, вместо часове.
Така разделянето на сумата от две съпротивления може значително да опрости изчисленията – може бързо да се определи местното съпротивление ξ0 и след това да се добави съпротивлението по дължина ξL. Последното може бързо да се оцени от известни таблици или чрез приблизителни формули, използващи опростени уравнения, базирани на безразмерни числа и геометрични параметри на въздуховода. За хидравлични и канални мрежови елементи с резки промени в посоката на потока (ъглови колена, плавни завои, завои под различни ъгли със и без направляващи лопатки), подобен подход и метод е представен в Глави 6-1 и 6-2 в изчерпателния Наръчник по хидравлично съпротивление [4].
Акценти на продукта
Направляващите лопатки за въздушен поток на Tunnel Tech (продукт TTE-TV) са в челните редици на тази технология, предлагайки несравнима ефективност в управлението на въздушния поток. Нашите продукти са проектирани за широк спектър от приложения, от съоръжения за indoor skydiving и аеродинамични тунели до ОВК и вентилационни системи, въплъщавайки най-новото в аеродинамичния дизайн и енергийната ефективност.
Производителност на секция с направляващи лопатки във въздуховоди
Високоефективните направляващи лопатки за въздушен поток на Tunnel Tech задават индустриалния стандарт за мощност и аеродинамична ефективност. Нашите енергоспес тяващи направляващи лопатки са проектирани да минимизират аеродинамичното триене, осигурявайки плавен въздушен поток и намалявайки консумацията на енергия.
Направляващите лопатки на TunnelTech имат отлични характеристики на местно съпротивление във въздуховода. Параметрите на съпротивление, изчислени с помощта на уравнението на Дарси-Вайсбах, както е описано по-горе, са представени на следващите фигури (вижте Фиг.8 по-долу) и в Спецификацията на направляващите лопатки.
Като цяло, за случая, когато размерът на канала е неизвестен, се дават стойности за идеализиран елемент с периодични странични гранични условия, без да се взема предвид приносът, направен от допълнителното съпротивление на стената по дължината, грапавостта и влиянието на други местни параметри. На Фиг.8 са дадени стойностите за идеализиран въртящ се ъглов елемент с лопатки Tunnel Tech, който е изчислен в приближение на безкрайна периодична последователност от 15 лоп атки с периодични гранични условия.
Фиг.8. Коефициент на местно съпротивление и съответен пад на налягане на направляваща лопатка Tunnel Tech.
Ако ОВК или друга хидравлична система се състои от канали, които като цяло не променят формата на напречното сечение на зоната на потока по пътя на потока, е удобно да се оцени специфичното съпротивление на единица дължина за приблизителни изчисления (което трябва да се оцени, разбира се, за целия диапазон на скоростта):
KL = ξL / L = f / Dh
където Dh е хидравличен диаметър на канала. Стойността на KL е лесна за определяне от справочници, както беше обсъдено по-горе. Така, като се умножи това по дължината и се добавят стойностите на местното съпротивление ξ0, получени от спецификации или изчислени независимо, е възможно бързо да се оцени пълната загуба на налягане в системата.
ξSUM = KL · L + ξ0
Горните илюстративни примери, показани на Фиг.4, на квадратен канал 2×2 метра с параметрите на газа и грапавостта, използвани в изчислението, имат съпротивление на единица дължина от порядъка на K<sub>L</sub> = ξ<sub>L</sub> / L ~ 2.1 Pa. Тази стойност се прилага при оценка на квадратен канал, без да се отчитат завои, лопатки или друго вътрешно оборудване. За пълна дължина от 21 метра, която въздушната маса изминава по канала, ще се получи пад на налягане от ~44 Паскала. Добавянето към това на стойността, показана на Фиг.8 (11 Pa за скорост от 20 m/s, взета според Спецификацията на направляващите лопатки (Таблица A.2.1), дава пълно съпротивление от 55 Pa за реална секция на квадратен канал 2×2 с въртящи се лопатки в нея. Тази стойност е в добро съответствие със стойността, показана на Фиг. 4, случай 5.
Повече информация за приблизителни начини за изчисляване на съпротивленията на канали с всякаква форма без използване на CFD методи може лесно да бъде намерена в <a href="#references">[4]</a> или подобна литература.
NB! Моля, имайте предвид, че примерите, показани на Фиг.4, са само частен случай за демонстриране на работата на въртящите се лопатки и не могат да се използват за оценка на произволен канал! Фигура 8 е приложима в по-широк контекст, но трябва да се вземат предвид специфичните параметри на канала на клиента. Всяка конкретна система се нуждае от подробен анализ, който можете да поръчате от Tunnel Tech. За точно изчисление на хидравличното съпротивление на канала и експертна оценка на енергийната консумация на вашето вентилационно оборудване или аеродинамичен тунел, моля свържете се с нас.
Допълнителна информация за услугите и R&D може да бъде намерена и на страницата Технологии и в раздел Услуг и.
Направляващи лопатки за индустриално охлаждане и отопление
Уникални сред направляващите лопатки за индустриални въздуховоди, нашите продукти предлагат възможност за циркулация на охладител с висок дебит, позволявайки ефективно охлаждане или отопление на въздуха, докато преминава през канала. Тази функция отваря нови възможности в термичното регулиране за използването на лопатки за контрол на вътрешния климат и топлообменници с ниско съпротивление, интегрирани във въздуховода, предоставяйки на нашите клиенти гъвкави решения за техните нужди от въздушен поток.
Оценени чрез метода за изчисление HTCL (Коефициент на топлопреминаване на линеен метър), който определя топлинния поток (във Ватове) на метър дължина на направляващата лопатка за всеки Келвин средна логаритмична температурна разлика (ΔTLMTD) между външния въздух и охладителя в ъгловата лопатка, нашите направляващи лопатки са проектирани за ефективно разсейване на топлината при различни условия на въздушния поток, гарантирайки стабилна работа и регулиране на температурата.
Параметрите на коефициента на топлопреминаване за охлажданите с вода направляващи лопатки са представени на Фиг.9, както за влажен, така и за сух въздух, където ΔP [kPa] представлява разликата в налягането на водата между входните и изходните портове на лопатката (синьо и червено на Фиг.10).
Фиг.10. Канали за охлаждане на направляващи лопатки
Фиг.9. Коефициент HTCL. Сух (RH=0%) и влажен въздух (RH=90% при 30 °C) при различна разлика в налягането на охладителя (вода) между входните и изходните портове на канала за охладител.
Направляващи лопатки за рекуперация на отпадна топлина
Охлажданите направляващи лопатки с интегрирани канали за топлообмен предлагат гъвкаво решение за рекуперация на отпадна топлина в различни приложения. Когато са интегрирани в топлообменни системи, тези лопатки могат да улавят излишната топлинна енергия, която иначе би била загубена, прехвърляйки я към системи за рекуперация на топлина, като по този начин значително повишават общата ефективност на системата.
В практическите приложения тази технология може да се използва в множество области. Например, в индустриалните процеси, охлажданите направляващи лопатки могат да възстановяват отпадна топлина от отработени газове и да я пренасочват за предварително загряване на входящи флуиди или въздух, като по този начин намаляват консумацията на енергия. В ОВК системите се използват подобни принципи чрез устройства като вентилатори за рекуперация на топлина (HRV) и вентилатори за рекуперация на енергия (ERV), които прехвърлят топлина между потоците на отработения и входящия въздух. Този процес минимизира енергията, необходима за отопление или охлаждане на входящия въздух, което води до значителни икономии на енергия.
Освен това, охлажданите направляващи лопатки могат да бъдат интегрирани в системи, използвани в секторите за производство на електроенергия и възобновяема енергия. Например, в системи за комбинирано производство на топлина и електроенергия (CHP), отпадната топлина от производството на електроенергия се възстановява и използва за отоплителни цели, подобрявайки общата ефективност на системата. В геотермалните енергийни системи тези лопатки могат да помогнат за управление на топлинната енергия, извлечена от земята, оптимизирайки процесите на топлопреминаване.
В инициативите за зелена и възобновяема енергия, рекуперацията на отпадна топлина играе критична роля за намаляване на въглеродния отпечатък и повишаване на устойчивостта на енергийните системи. Този подход съответства на принципите на икономичното производство чрез подобряване на ефективността на ресурсите и намаляване на оперативните разходи чрез ефективно управление на топлината. Освен това, в ESG проекти, включването на такива технологии демонстрира ангажимент за минимизиране на въздействието върху околната среда и оптимизиране на използването на ресурсите, в съответствие с по-широките цели за устойчивост.
Рекуперация на топлина – Свързани проекти
Tunnel Tech има богат опит в изпълнението на проекти, включващи топлообмен и ОВК системи, проектирани за рекуперация на отпадна топлина с помощта на охлаждани направляващи лопатки. Чрез интегрирането на тези лопатки в топлообменни конфигурации, проектирани да улавят и пренасочват топлинна енергия, която иначе би била загубена, Tunnel Tech позволява по-ефективно възстановя ване на отпадна топлина от различни индустриални и търговски процеси. Този подход не само подобрява енергийната ефективност, но и подкрепя целите за устойчивост чрез намаляване на консумацията на енергия и оперативните разходи.
Приложения
Нашите направляващи лопатки обслужват широк спектър от индустрии и приложения
ОВК системи
| Търговски сгради | Оптимизация на въздуховодите; Енергийна ефективност; Намаляване на оперативните разходи; Подобряване на здравето и безопасността чрез ефективно управление на качеството на въздуха и температурата; |
| Жилищни комплекси | Осигуряване на комфортна жилищна сре да с оптимално качество и поток на въздуха; Подобряване на здравето и безопасността; |
| Центрове за данни | Лопатките за управление на топлинния поток поддържат критични нива на температура и влажност за производителността и дълготрайността на сървърите; |
Вентилационни системи за гражданското строителство
| Болници и здравни заведения | Направляващите лопатки с тиха работа осигуряват жизненоважен контрол на качеството на въздуха за защита на пациентите и персонала; Подобряване на здравето и безопасността чрез ефективно управление на качеството на въздуха и температурата |
| Образователни институции | Създаване на благоприятна учебна среда чрез подобрена циркулация на въздуха |
Контрол на околната среда
| Електроника, биотехнологии, хранителни технологии и други високотехнологични съоръжения / Чисти помещения | Регулиране на температурата и влажността за високотехнологични и взискателни производства; Климатичните направляващи лопатки поддържат строги стандарти за въздушния поток за производство и изследвания |
| Спортни арени | Осигуряване на комфорт и безопасност както за спортистите, така и за зрителите |
Индустриални и специализирани приложения
| Строителство и поддръжка на тунели | Подобряване на качеството на въздуха и безопасността за работниците в тунелна среда; |
| Индустриални съоръжения | Оптимизация на въздуховодите; Енергийна ефективност; Устойчиво развитие; Намаляване на оперативните разходи; |
| Леярни и тежкопромишлени съоръжения | Енергийна ефективност; Намаляване на оперативните разходи; Рекуперация на отпадна топлинна енергия; Декарбонизация и ESG; Тежкопромишлени ОВК въздуховоди; Управление на топлината; |
| Морско инженерство | Подобряване на вентилационните системи на кораби и подводници за комфорт на екипажа и надеждност на оборудването; |
| Минно дело и подземно строителство | Осигуряване на критична вентилация за минни обекти и други подземни структури, намалявайки риска от опасни условия; |
Всяко от тези приложения се възползва значително от усъвършенствания дизайн и функционалност на направляващите лопатки на TunnelTech, отбелязвайки скок напред в ефективното управление на въздушния поток. Избирайки направляващите лопатки с ниско съпротивление на TunnelTech, клиентите могат да очакват не само да постигнат, но и да надминат целите си за производителност на системата, като същевременно
- •намаляване на консумацията на енергия * с до 30%
- •намаляване на шума * с 60%, в сравнение с конвенционалните въздуховоди.
* – експериментални резултати за геометрията на аеродинамичен тунел TT45Pro.
За запитвания и повече подробности относно това как нашите направляващи лопатки могат да бъдат адаптирани към специфични нужди, моля свържете се с нашия екип. Нека TunnelTech бъде вашият партньор в постигането на оптимални решения за управление на въздушния поток.
Монтаж и поддръжка
- •Размери и спецификации
Проверете размерите на канала и спецификациите на направляващите лопатки преди монтажа
- •Опции за монтаж
Предлага се в конфигурации със скоби, болтове и заваряване
- •Работа с товари
Следвайте указанията за работа с товари за безопасно транспортиране и позициониране
- •Инструкции за монтаж стъпка по стъпка
Подробни инструкции за монтаж, предоставени с всяка доставка на продукт
- •График за инспекция
Редовни визуални инспекции за осигуряване на подравняването на лопатките и структурната цялост
- •Процедури за почистване
Периодично почистване за отстраняване на натрупвания от прах и отломки по повърхностите на лопатките
- •Мониторинг на износването
Следете за признаци на корозия, ерозия или механични повреди
- •Ръководство за отстраняване на неизправности
Решаване на често срещани проблеми като вибрации, шум или намалена ефективност на въздушния поток
Документация
Техническа информация за ъгловите секции на аеродинамичните тунели Tunnel Tech и параметрите на направляващите лопатки е налична в изчерпателна спецификация за продуктите TTE-TSA и TTE-TV. Документацията съдържа информация за опциите за дизайн, местните съпротивления за хоризонтални и вертикални 90-градусови завои на потока, както и хидравлични и топлообменни параметри за охлаждани направляващи лопатки.
Изтегляне на TTE-TSA спецификация (PDF)Източници и свързани публикации
Допълнителна информация за дизайна и оптимизацията на въртящи се лопатки за аеродинамични тунели, индустриални въздуховодни системи, ОВК канали и оборудване за управление на въздушния поток, изправители на вентилатори и др. може да бъде намерена на връзките по-долу:
- Baals, D.D., and W.R. Corliss. Wind Tunnels of NASA. NASA; SP-440. Scientific and Technical Information Branch, National Aeronautics and Space Administration, 1981. books.google.rs
- Barlow, J.B., W.H. Rae, and A. Pope. Low-Speed Wind Tunnel Testing. Wiley, 1999. books.google.rs
- Pope, A., and K.L. Goin. High Speed Wind Tunnel Testing. Wiley, 1965. books.google.rs
- Idelchik, I. E. “Handbook of Hydraulic Resistance, Revised and Augmented.” Begell House, 2008. begellhouse.com
- Nikuradse, J. 1933. Strömungsgesetz in rauhen Rohren, VDI Forschungshefte 361. (English translation: Laws of flow in rough pipes). Technical report, NACA Technical Memorandum 1292. National Advisory Commission for Aeronautics (1950), Washington, DC. ntrs.nasa.gov
- Nikuradse, J. (1931), Strömungswiderstand in rauhen Rohren. Z. angew. Math. Mech., 11: 409-411. doi.org/10.1002/zamm.19310110603
- Nikuradse, J. 1932. Laws of turbulent flow in smooth pipes (English translation). NASA TT F-10: 359 (1966).
- Nikuradse, J. 1930. Widerstandsgesetz und Geschwindigkeitsverteilung von turbulenten Wasserströmung in glatten und rauhen Rohren, Proc. 3rd Int. Cong. Appl. Mech., Stockholm, 239-248.
- Moody, L. F. 1944. Friction factors for pipe flow. Trans. ASME, 66, 671–684. doi.org/10.1115/1.4018140
- Colebrook, C. (1939). Turbulent Flow in Pipes, with Particular Reference to the Transition Region between the Smooth and Rough Pipe Laws. Journal of the Institution of Civil Engineers, Volume 11 Issue 4, February 1939, pp. 133-156. doi.org/10.1680/ijoti.1939.13150
- Colebrook, C. F. (February 1939). “Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region between smooth and rough pipe laws”. Journal of the Institution of Civil Engineers. London. Volume 12 Issue 8, October 1939, pp. 393-422. doi:10.1680/ijoti.1939.14509.
- McKeon, Beverley J., Chris J. Swanson, Mark V. Zagarola, Russell James Donnelly, and Alexander J. Smits. “Friction Factors for Smooth Pipe Flow.” Journal of Fluid Mechanics 511 (2004): 41–44. doi.org/10.1017/S0022112004009796
- Mehta R.D., Bradshaw P. Design rules for small low speed wind tunnels. The Aeronautical Journal. 1979;83(827):443-453. doi.org/10.1017/S0001924000031985
- Cattafesta, Louis, Chris Bahr, and Jose Mathew. “Fundamentals of Wind-Tunnel Design.” In Encyclopedia of Aerospace Engineering. John Wiley & Sons, Ltd, 2010. doi.org/10.1002/9780470686652.eae532
- Hurtado, J.P.; Villegas, B.; Pérez, S.; Acuña, E. Optimization Study of Guide Vanes for the Intake Fan-Duct Connection Using CFD. Processes 2021, 9, 1555. doi.org/10.3390/pr9091555 mdpi.com
- Gelder, T.F., Moore, R.D., Sanz, J.M. and McFarland, E.R. Wind tunnel turning vanes of modern design. 24th Aerospace Science Meeting. NASA Technical Memorandum, AIAA Paper 86-0044. Reno, Nevada, January 1986. semanticscholar.org
- Schirf, Collin. “Optimization of Expanding Turning Vanes by Bezier Curve Parameterization,” Master Dissertation, University of Maryland, 2019. doi.org/10.13016/5x1x-gxhz
- Almeida, Odenir De, Frederico Carnevalli De Miranda, Olivio Ferreira Neto, and Fernanda Guimarães Saad. “Low Subsonic Wind Tunnel – Design and Construction.” Journal of Aerospace Technology and Management 10 (February 26, 2018). doi.org/10.5028/jatm.v10.716
- Modi, P. P., and S. Jayanti. “Pressure Losses and Flow Maldistribution in Ducts with Sharp Bends.” Chemical Engineering Research and Design 82, no. 3 (2004): 321–31. doi.org/10.1205/026387604322870435
- Kotb, N. A. E., M. R. Mokhtarzadeh-Dehghan, and A. J. Ward-Smith. “A Numerical Study of Laminar and Turbulent Flows in a Two-dimensional Bend with or without a Guide Vane.” International Journal for Numerical Methods in Engineering 26, no. 1 (January 1988): 245–62. doi.org/10.1002/nme.1620260117
- Sahlin, A.; Johansson, A.V. Design of guide vanes for minimizing the pressure loss in sharp bends. Fluids A Fluid Dyn. 1991, 3, 1934–1940.
- Crawford, N.M.; Cunningham, G.Y. Prediction of Pressure Drop for Turbulent Fluid Flow in 90° Bends. Sage: London, UK, 2003; pp. 153–155.
- Kumar, S.; Nandi, N. Change in Flow Separation and Velocity Distribution Due to Effect of Guide Vane Installed in a 90° Pipe Bend. Mech. Eng. 2017, 21, 353–361.
Вижте също:
- Диаграма на Муди: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
- Дарси-Вайсбах: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
- Коефициент на триене: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- Загуба от триене: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss