Въведение в направляващите лопатки
В управлението на въздушния поток дизайнът на ъглите на въздуховодите играе ключова роля за ефективността и производителността на вентилационните и ОВК системите и аеродинамичните тунели. Когато въздухът е принуден да премине през остър завой, което често е неизбежно във въздуховодите, той среща повишено хидравлично съпротивление, което води до по-високи загуби на налягане и турбулентност. Това не само намалява ефективността на системата, тъй като е необходима повече енергия за поддържане на въздушния поток, но също така засяга структурната цялост на въздуховодите чрез неравномерните натоварвания от налягане, упражнявани от турбулентния поток.
Тук се намесват направляващите лопатки (Фиг. 1). Инсталирани вътре в ъгъла, направляващите лопатки водят въздуха през завоя с минимално съпротивление, намалявайки загубите на налягане и турбулентността без допълнителното пространство, което изисква плавният радиусен завой. Това прави направляващите лопатки идеално решение за ефективно управление на въздушния поток в компактно пространство.
Фиг. 1. Сглобка на ъглова секция с направляващи лопатки TunnelTech
Високопроизводителни секции с направляващи лопатки като алтернатива на общите ОВК решения.
Традиционният начин за намаляване на турбулентността, загубата на налягане и шума на рязко извит въздуховод е радиусно коляно (Фиг. 2 и Фиг. 4, случай 2). Въпреки че радиусните колена частично смекчават турбулентността, шума и загубите на налягане, типични за остър завой (вижте Фиг. 4, случай 1), те носят свои собствени проблеми.
Няколко конвенционални ОВК завоя на въздуховоди, изработени от плавно извита ламарина с огънати разделителни лопатки, са показани на Фиг. 2 вляво. Това са типични стандартни варианти, често използвани в ОВК въздуховоди, напр. съвместими със стандарта за въздуховоди DW144.
Такива компоненти на въздуховоди са често срещани и рентабилни за малки приложения в гражданското строителство, малкия бизнес и ОВК системи с ниска мощност, където разходите за енергия не са съществен фактор. Този дизайн обаче не е добро решение за вентилационни и охладителни системи в средни и големи приложения с висок капацитет – производство на електроенергия, металургия, турбомашини, топлообменници, оползотворяване на отпадна топлина и съвременна зелена и възобновяема енергия – където хидравличната ефективност и енергостяването са задължителни.
Въпреки това няма нужда да се изгражда персонализиран, нестандартен въздуховод всеки път, когато консумацията на енергия на хидравличната мрежа трябва да бъде напълно оптимизирана. Същата Фигура 2, вдясно, показва вариант на диагонална ъглова секция с направляващи лопатки на TunnelTech, която е енергийно ефективна, с нисък шум и ниска турбулентност, отговаря на индустриалните стандарти за ОВК системи и може да се използва и в едромащабни индустриални приложения с висока мощност. Пример за едромащабно съоръжение, в което диагоналната секция с направляващи лопатки може лесно да бъде интегрирана, е показан на Фиг. 3.
Фиг. 2. Конвенционално средно голямо ОВК плавно коляно с разделителна лопатка от ламарина по стандарт DW144 (вляво) и високопроизводителна диагонална сглобка с направляващи лопатки TunnelTech за стандартни въздуховоди (вдясно).
Фиг. 3. Едромащабни ъглови секции с направляващи лопатки за въздуховоди TunnelTech за аеродинамични тунели, производство на електроенергия и индустриални приложения.
Дизайн на направляващите лопатки за намаляване на пада на налягане, турбулентността и шума
За да се сравнят различни дизайни на ъглови секции, падовете на налягане (ΔP) и CFD-симулираните модели на потока са дадени на Фиг. 4 по-долу. Като демонстрационен пример са избрани скорост на входящия въздушен поток от 20 m/s и квадратен въздуховод 2×2 m. Скоростта от 20 m/s е избрана, тъй като професионалните вертикални аеродинамични тунели за индор скайдайвинг обикновено работят през по-голямата част от времето в режими, при които скоростта на потока в ъгловата секция е между 10 и 30 m/s. CFD изчисленията са извършени при 1 стандартна атмосфера, 20 °C и нулева влажност на въздуха със свиваем газ и адиабатна стена с грапавост 250 µm. Използвана е мрежа от 6 до 10 милиона клетки за домейн. На входната граница са приложени плосък профил на входа и 2% турбулентност. Турбулентността е моделирана с помощта на k-ε модела.
Забележка: Илюстрациите на Фиг. 4 са специфични примери, представени единствено за илюстриране на принципите на работа и за сравнение на няколко вида ъглови секции с направляващи лопатки. Те не могат да се приемат като общи резултати за всеки случай на употреба. За всяка реална вентилационна система или друга хидравлична мрежа трябва да се вземат предвид специфичните хидравлични параметри, размерът и формата на въздуховода, грапавостта и структурните нередности, неравномерностите на потока и точните физични свойства на газа във всяка изчислителна точка. Можете да поръчате такова изчисление за конкретна система, като се свържете с нас.
Показани са следните варианти на дизайн:
- Ъглова секция без направляващи лопатки.
- Плавно извита ъглова секция (r = ½ от височината на въздуховода) с радиално огънати разделителни лопатки. Падът на налягането зависи и от броя и геометрията на разделителите. Примерът показва минимален брой оптимално оформени разделителни пластини.
- Обикновени радиално извити тънки пластини (с дебелина 10–20 mm).
- Типични неоптимизирани направляващи лопатки от нашите най-близки конкуренти.
- Направляващи лопатки TunnelTech (TTE-TV) с оптимизиран профил.
Най-значимият проблем при извитите въздуховоди, които имат малък брой обикновени разделители от огъната ламарина (или изобщо нямат лопатки), е разпределението на налягането и скоростта на изхода на ъгловата секция (Фиг. 4, случай 2, вижте изходното напречно сечение). Скоростта се увеличава от външната към вътрешната стена на всеки подканал на потока, създавайки неравномерен поток, силна турбулентност и шум. Колкото по-малък е радиусът на завоя, толкова по-голям е рискът от откъсване на потока, изкривяване на полетата на налягането и скоростта, по-висок шум и по-голям пад на налягане.
Единственият начин за преодоляване на тези проблеми е голям радиус на кривината за ъгловата секция и по-голям брой разделителни лопатки. Това създава втори проблем – допълнителното пространство, необходимо за поместване на такива завои, и разходите за материали за няколко извити разделителя, оразмерени спрямо напречното сечение на въздуховода. В големи системи от въздуховоди, плавните завои с голям радиус могат да доведат до неоправдано големи конструкции, което прави този подход непрактичен в много случаи, особено когато пространството е ограничено. Допълнителното необходимо пространство е показано с пунктирани линии на Фиг. 4, случай 2 по-долу. Височината и ширината на всеки завой трябва да бъдат увеличени с поне ½ от размера на въздуховода. За рециркулационните аеродинамични тунели това означава увеличаване на размерите на сградата с няколко метра във всяка посока, което повишава разходите за въздуховоди и капиталовите инвестиции. Освен това всеки разделител струва колкото самата стена на въздуховода.
Фиг. 4. Ъглови секции във въздуховоди – сравнение на дизайн и производителност
Оптималното решение за аеродинамични тунели и индустриална вентилация е диагонална каскада от направляващи лопатки с аеродинамичен профил, както е показано на Фигура 4, случаи 3–5.
Всички CFD изображения по-горе са за ъглова секция на въздуховод с вход 2×2 m при скорост на въздушния поток 20 m/s, като пример – случаят, който е най-подходящ за индор скайдайвинг и нискоскоростни дозвукови аеродинамични тунели.
Фигура 4, случай 3 показва ъглова секция с обикновени лопатки, изработени от тънка огъната ламарина. Фиг. 4, случай 4 показва най-добрите направляващи лопатки, предлагани от най-близките конкуренти на TunnelTech. И двете имат по-къса хорда и неоптимизирана аеродинамична форма, което води до видима остатъчна неравномерност на потока на изхода на секцията, по-високо аеродинамично съпротивление и повече шум във въздуховода. Тънките лопатки, изработени от обикновена огъната ламарина, обикновено надвишават допустимите нива на шум дори при ниска скорост на въздуха, а дебелият, къс профил с ниско съотношение хорда-към-дебелина също има по-малка повърхностна площ, което е недостатък, когато се използват охлаждани направляващи лопатки за топлообмен.
Долната част на Фигура 4, случай 5 показва ъгъл на въздуховод, оборудван с високопроизводителни направляващи лопатки TunnelTech (за поръчка, вижте партиден номер TTE-TV-90). Както показват напречните сечения, потокът е по-равномерен с правилно профилирани лопатки, което означава по-нисък пад на налягане и ниска турбулентност.
Профилът на налягането/скоростта на изхода също е много по-добър за ъгловите секции на TunnelTech, оборудвани с лопатки с дълга хорда, отколкото в другите случаи. Резултатът е ненадминатото аеродинамично качество на TunnelTech, както е отразено в многобройни отзиви от професионални скайдайвъри и други клиенти.
Всички горепосочени данни, включително дължината на хордата и опциите за охлаждане, също са обобщени в Таблица 1.
| 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. Обикновени 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 TunnelTech | 57 | 0.24 | 500 | Да |
Коефициентът на хидравлични загуби за ъгловата секция на въздуховода с лопатки на TunnelTech и на конкуренти в скоростния диапазон до 100 m/s, изчислен за една и съща геометрия и начални условия, е даден на Фиг. 5.
Повече подробности за хидравличните загуби по дължината на въздуховода, местното съпротивление и общия коефициент на хидравлични загуби са дадени по-долу.
Фиг. 5. Сравнение на ъглови секции на TunnelTech и конкуренти: коефициент на хидравлични загуби на Дарси-Вайсбах за една и съща геометрия и начални условия на изчисление.
Смекчаване на турбулентността за надеждни хидравлични и структурни изчисления за безопасност
Фиг. 6. Ъглова секция с направляващи лопатки TunnelTech: мащаб на турбулентността (m) при 20 m/s
Плавният, предвидим профил на налягането/скоростта е особено важен в приложения, където високата турбулентност или откъсването на потока са неприемливи, като например експериментални аеродинамични тунели, съоръжения за индор скайдайвинг и инсталации с висока мощност. Тези паразитни ефекти, заедно с пулсациите на налягането, причинени от откъсване на потока и мащабна турбулентност, също са неприемливи в инсталации, които трябва да бъдат свободни от акустично предизвикани вибрации и където не се допускат отклонения в статичното налягане поради съображения за структурната стабилност на въздуховода. Освен това турбулентният поток е често срещан източник на шум, което допълнително влошава цялостната производителност на системата и комфорта на крайния потребител.
Трябва също да се има предвид, че неравномерностите на потока са склонни да нарастват и да се засилват надолу по течението, освен ако не се използват изправители на потока, пчелни пити, турбулентни екрани или други устройства за кондициониране на потока [1-3]. Точният газодинамичен анализ изисква изчисляване на съпротивлението на всеки следващ елемент от въздуховода с реалния профил на налягането/скоростта на входа, генериран от предишния елемент на хидравличната мрежа. За дълги хидравлични мрежи често е невъзможно да се проведе CFD симулация на цялата система поради огромния ѝ размер. В такива случаи се използват приблизителни полуемпирични изчисления, базирани на безразмерни числа на потока и геометрични критерии [4], или софтуер, базиран на такива методи. По същия начин, FEA моделирането на структурната стабилност на въздуховода обикновено се извършва с постоянно статично поле на налягане, приложено към стените на въздуховода. Следователно сериозните неравномерности на потока, развиващи се надолу по течението, могат също да въведат грешка в критичните за безопасността анализи на носещите конструкции.
Приблизителните методи обикновено не се справят с изкривяването на профила на скоростта на входа на елемент от хидравличната мрежа; в най-добрия случай те отчитат дали профилът е напълно развит или все още не е развит (равномерен), както и параметрите на граничния слой. В аеродинамичните тунели и индустриалните вентилационни системи всяко завъртане на потока може да причини неравномерност и силно завихряне, което внася несигурност в изчисленията на хидравличното съпротивление за дълги мрежи. Следователно, където е възможно, трябва да се избягват големи неравномерности в профила на скоростта.
Фиг. 6 и резултатите по-горе показват, че ъгловите секции с направляващи лопатки TunnelTech не само не създават допълнителни смущения в потока, но могат да се използват и за потискане на завихрянето и неравномерността надолу по течението на секцията. Следователно ъглова секция с направляващи лопатки TunnelTech може да действа и като ефективен изправител на потока, когато е инсталирана след осов вентилатор, дифузор на въздуховод, топлообменник, изпитателна секция, разклонение на въздуховод или отклонение, или всеки друг елемент, генериращ турбулентност.
Коефициент на местно съпротивление
Местното съпротивление на ъглова секция може да се изчисли с помощта на добре известното уравнение на Дарси-Вайсбах:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Където:
- ΔP – обща загуба 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, зависят силно от дизайна на направляващите лопатки.
Според [4], общото съпротивление на сложен хидравличен елемент може да бъде представено като сума от съпротивлението на триене по неговата дължина ξL и местното съпротивление ξ0:
ξSUM = ξL + ξ0
За прав въздуховод съпротивлението по дължина е пропорционално на дължината и обратно пропорционално на хидравличния диаметър, както е изразено чрез формулата:
ξL = (L / D) · f
където f е коефициентът на триене на Дарси.
За въздуховоди с проста форма (напр. кръгли, квадратни, шестоъгълни), f може да се изрази като нелинейна функция само на числото на Рейнолдс – вижте Глава 2 в [4] или https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Коефициентът на триене f за обикновена кръгла тръба (кръгъл въздуховод) с гладки стени, напълно развит профил на потока на входа и 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 въздуховоди трябва да се вземе предвид и грапавостта на стените.
Фиг. 7 по-долу показва графика на коефициента на триене на Дарси спрямо числото на Рейнолдс Re за различни стойности на относителна грапавост на стената, публикувана за първи път от Никурадзе в [5-8]. Тази графика е известна също като диаграма на Муди [9] или корелация на Коулбрук-Уайт [10-11]. По-скорошно проучване на гладки тръби може да се намери в [12].
Диаграмата показва сложната зависимост f(Re) за кръгла тръба с различни стойности на грапавост. За квадратни и други некръгли въздуховоди диаграмата е още по-сложна. Следователно трябва да се вземат предвид режимът на потока (число на Рейнолдс), формата на въздуховода и относителната грапавост на стената.
Фиг. 7. Диаграма на Муди (известна още като Никурадзе), показваща коефициента на триене на Дарси-Вайсбах fD спрямо числото на Рейнолдс Re за различни стойности на относителна грапавост – Оригинална диаграма: S. Beck и R. Collins, University of Sheffield, споделена под CC BY-SA 4.0, wikimedia.org
За реални, грапави въздуховоди все още е възможно да се представи общото съпротивление като сума ξSUM = ξL + ξ0 от съпротивлението по дължина и местното съпротивление.
Разделянето на съпротивлението на тази сума опростява изследването на параметрите на въздуховода, тъй като местното съпротивление ξ0 може да се изчисли за опростена геометрия на елемента – например с периодична формулировка на проблема в по-малък изчислителен домейн или в 2D формулировка. Обърнете внимание на размера на изчислителния домейн в примерите, показани на Фиг. 4 – секцията е висока 3 m и дълга 18 m, а адекватната сходимост на мрежата започва едва над 10 милиона елемента на мрежата. Периодична или 2D формулировка на същите случаи би могла да използва с порядък по-малко елементи на мрежата, а опростеното изчисление на всяка точка на скоростта върху кривата ΔP(v) би отнело минути или дори секунди, вместо часове.
Следователно разделянето на съпротивлението на два компонента може значително да опрости изчисленията – местното съпротивление ξ0 се определя бързо, след което се добавя съпротивлението по дължина ξL. Последното може да бъде оценено бързо от публикувани таблици или чрез приблизителни формули, базирани на безразмерни числа и параметри на геометрията на въздуховода. За хидравлични елементи и елементи на въздуховодни мрежи с резки промени в посоката на потока (ъглови колена, плавни завои, завои с различни ъгли със и без направляващи лопатки), подобен подход и метод са представени в Глави 6-1 и 6-2 на изчерпателния Справочник по хидравлично съпротивление [4].
Технически спецификации
Изчерпателни технически данни за прецизно инженерство и изчисления на производителността.
Интегрирана технология за охлаждане
Революционизирайки дизайна на тунелите, нашите направляващи лопатки разполагат с интегрирани вътрешни канали за охлаждаща течност – осигуряващи превъзходна ефективност на топлообмена без компромис с качеството на въздушния поток.
- Масивен капацитет за разсейване на топлина, мащабируем от стотици киловати до десетки мегавати.
- Ефективен термичен мениджмънт с нулево отрицателно въздействие върху турбулентността на въздушния поток или качеството на струята.
- Проектирани с шест интегрирани вътрешни охлаждащи канала на лопатка за максимална термична ефективност
- Безпроблемна интеграция със стандартни индустриални инфраструктури за водно охлаждане
Акценти на продукта
Направляващите лопатки за въздушен поток на TunnelTech (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 индор скайдайвинг и аеродинамични тунели до ОВК и вентилационни системи, и въплъщават най-модерния аеродинамичен дизайн и енергийна ефективност.
Производителност на секцията с направляващи лопатки във въздуховоди
Високопроизводителните направляващи лопатки на TunnelTech задават индустриалния стандарт за мощност и аеродинамична ефективност. Нашите енергоспестяващи направляващи лопатки са проектирани да минимизират аеродинамичните загуби, осигурявайки плавен въздушен поток и намалявайки консумацията на енергия.
Направляващите лопатки TunnelTech имат отлични характеристики на местно съпротивление във въздуховодите. Параметрите на съпротивлението, изчислени с уравнението на Дарси-Вайсбах както е описано по-горе, са представени на фигурите по-долу (вижте Фиг. 8) и в Спецификацията на направляващите лопатки.
Като цяло, когато размерът на въздуховода е неизвестен, се дават стойности за идеализиран елемент с периодични странични гранични условия, без да се отчита допълнителното триене на стената по дължината, грапавостта или други местни параметри. Фиг. 8 дава стойностите за идеализиран ъглов елемент с лопатки TunnelTech, изчислени за пакет от 15 лопатки с периодични гранични условия като приближение на безкрайна периодична каскада.
Фиг. 8. Направляваща лопатка TunnelTech: коефициент на местно съпротивление и съответен пад на налягане.
Ако ОВК или друга хидравлична система се състои от въздуховоди, чието напречно сечение на потока като цяло не се променя по пътя на потока, за приблизителни изчисления е удобно да се оцени съпротивлението на единица дължина (което, разбира се, трябва да се оцени за целия диапазон на скоростта):
KL = ξL / L = f / Dh
където Dh е хидравличният диаметър на въздуховода. Стойността на KL е лесна за определяне от справочници, както бе обсъдено по-горе. Умножаването ѝ по дължината и добавянето на стойностите на местното съпротивление ξ0, взети от спецификации или изчислени независимо, дава бърза оценка на общата загуба на налягане в системата.
ξSUM = KL · L + ξ0
Илюстративните примери на Фиг. 4 – квадратен въздуховод 2×2 m с параметрите на газа и грапавостта, използвани в изчислението – имат съпротивление на единица дължина от порядъка на KL = ξL / L ~ 2.1 Pa. Тази стойност се отнася за обикновен квадратен въздуховод без завои, лопатки или друго вътрешно оборудване. За пълните 21 m, които въздухът изминава по въздуховода, това дава пад на налягане от ~44 Pa. Добавянето на стойността от Фиг. 8 (11 Pa при 20 m/s, взета от Спецификацията на направляващите лопатки, Таблица A.2.1) дава общо съпротивление от 55 Pa за реална секция на въздуховод 2×2 m с направляващи лопатки. Тази стойност е в добро съответствие със стойността, показана на Фиг. 4, случай 5.
Повече информация за приблизителните методи за изчисляване на съпротивлението на въздуховоди с всякаква форма без CFD може да се намери в [4] и подобна литература.
Забележка: Примерите на Фиг. 4 са само специален случай, демонстриращ как работят направляващите лопатки, и не могат да се използват за оценка на произволен въздуховод. Фигура 8 се прилага по-широко, но все пак трябва да се вземат предвид специфичните параметри на въздуховода на клиента. Всяка система се нуждае от подробен анализ, който можете да поръчате от TunnelTech. За точно изчисляване на хидравличното съпротивление на въздуховода и експертна оценка на консумацията на енергия на вашето вентилационно оборудване или аеродинамичен тунел, моля, свържете се с нас.
Допълнителна информация за нашите услуги и научноизследователска дейност можете да намерите на страницата Технологии и в раздела Услуги.
Направляващи лопатки за индустриално охлаждане и отопление
Уникални сред направляващите лопатки за индустриални въздуховоди, нашите продукти могат да циркулират охлаждаща течност с висок дебит, което позволява въздухът да се охлажда или нагрява ефективно, докато преминава през въздуховода. Това отваря нови възможности в термичното регулиране – лопатки за контрол на вътрешния климат и вътрешноканални топлообменници с ниско съпротивление – давайки на нашите клиенти гъвкави решения за техните нужди от въздушен поток.
Оценени чрез метода HTCL (коефициент на топлопреминаване на линеен метър), който количествено определя топлинния поток (във ватове) на метър дължина на направляващата лопатка за келвин логаритмична средна температурна разлика (ΔTLMTD) между външния въздух и охлаждащата течност в лопатката, нашите направляващи лопатки са проектирани за ефективен топлообмен при различни условия на въздушния поток, гарантирайки стабилна производителност и регулиране на температурата.
Параметрите на коефициента на топлопреминаване за охлажданите с вода направляващи лопатки са представени на Фиг. 9 както за сух, така и за влажен въздух, където ΔP [kPa] е разликата в налягането на водата между входните и изходните отвори на лопатката (синьо и червено на Фиг. 10).
Фиг. 10. Охладителни канали на направляваща лопатка
Фиг. 9. Коефициент HTCL. Сух (RH = 0%) и влажен въздух (RH = 90% при 30 °C) при различни разлики в налягането на охлаждащата течност (вода) между входните и изходните отвори на охладителния канал.
Направляващи лопатки за оползотворяване на отпадна топлина
Охлажданите направляващи лопатки с интегрирани топлообменни канали предлагат гъвкаво решение за оползотворяване на отпадна топлина в различни приложения. Интегрирани в топлообменни системи, тези лопатки могат да улавят излишната топлинна енергия, която иначе би била загубена, и да я прехвърлят към системи за оползотворяване на топлина, значително подобрявайки цялостната ефективност на системата.
На практика тази технология може да се използва в много области. В индустриалните процеси, например, охлажданите направляващи лопатки могат да оползотворяват отпадната топлина от отработените газове и да я използват за предварително загряване на входящите течности или въздух, намалявайки консумацията на енергия. В ОВК системите същият принцип се прилага в устройства като вентилатори с рекуперация на топлина (HRV) и вентилатори с рекуперация на енергия (ERV), които прехвърлят топлина между потоците на отработения и подавания въздух. Това свежда до минимум енергията, необходима за отопление или охлаждане на входящия въздух, което води до значителни икономии на енергия.
Охлажданите направляващи лопатки могат също да бъдат интегрирани в системи за производство на електроенергия и възобновяема енергия. В когенерационните централи (CHP), например, отпадната топлина от производството на електроенергия се оползотворява и използва за отопление, подобрявайки цялостната ефективност на системата. В геотермалните енергийни системи тези лопатки могат да помогнат за управлението на топлинната енергия, извлечена от земята, оптимизирайки процесите на топлообмен.
В инициативите за зелена и възобновяема енергия оползотворяването на отпадната топлина играе критична роля за намаляване на въглеродния отпечатък и подобряване на устойчивостта на енергийните системи. Подходът е в съответствие с принципите на икономичното производство (lean manufacturing), подобрявайки ресурсната ефективност и намалявайки оперативните разходи чрез ефективно управление на топлината. Освен това в ESG проектите приемането 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.
Оползотворяване на топлина – Свързани проекти
TunnelTech има богат опит в изпълнението на топлообменни и ОВК проекти, предназначени за оползотворяване на отпадна топлина с охлаждани направляващи лопатки. Чрез интегрирането на тези лопатки в топлообменни системи, проектирани да улавят и използват повторно топлинна енергия, която иначе би била загубена, TunnelTech прави възможно по-ефективното оползотворяване на отпадната топлина от широк спектър индустриални и търговски процеси. Това 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; по-ниски оперативни разходи; по-добро здраве и безопасност чрез ефективен контрол на качеството на въздуха и температурата |
| Жилищни комплекси | Комфортна жизнена среда с оптимално качество на въздуха и въздушен поток; по-добро здраве и безопасност |
| Центрове за данни | Направляващите лопатки за управление на топлината поддържат критичните нива на температура и влажност, необходими за производителността и дълготрайността на сървърите |
Вентилационни системи в гражданското строителство
| Болници и здравни заведения | Тихо работещите направляващи лопатки осигуряват жизненоважен контрол на качеството на въздуха, който предпазва пациентите и персонала; по-добро здраве и безопасност чрез ефективен контрол на качеството на въздуха и температурата |
| Образователни институции | По-добра учебна среда чрез подобрена циркулация на въздуха |
Контрол на околната среда
| Електроника, биотехнологии, хранителни технологии и други високотехнологични съоръжения / Чисти стаи | Контрол на температурата и влажността за високотехнологични и взискателни производства; климатичните направляващи лопатки поддържат строги стандарти за въздушния поток при производство и изследвания |
| Спортни арени | Комфорт и безопасност както за спортистите, така и за зрителите |
Индустриални и специализирани приложения
| Строителство и поддръжка на тунели | По-добро качество на въздуха и безопасност за работниците в тунелна среда |
| Индустриални съоръжения | Оптимизация на въздуховодите; енергийна ефективност; устойчиво развитие; по-ниски оперативни разходи |
| Леярни и тежкопромишлени съоръжения | Енергийна ефективност; по-ниски оперативни разходи; оползотворяване на отпадна топлина; декарбонизация и ESG; усилени ОВК въздуховоди; управление на топлината |
| Морско инженерство | Подобрена вентилация на кораби и подводници за комфорт на екипажа и надеждност на оборудването |
| Минно дело и подземно строителство | Жизненоважна вентилация за мини и други подземни съоръжения, намаляваща риска от опасни условия |
Всяко от тези приложения извлича значителни ползи от усъвършенствания дизайн и функционалност на направляващите лопатки на TunnelTech, които бележат 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 електроенергия* с до 30%
- •намаляване на шума* с 60%, в сравнение с конвенционалните въздуховоди.
* Експериментални резултати за геометрията на аеродинамичния тунел TT45 PRO.
За запитвания и повече подробности относно това как нашите направляващи лопатки могат да бъдат адаптирани към вашите специфични нужди, моля, свържете се с нашия екип. Нека TunnelTech бъде вашият партньор в постигането на оптимално управление на въздушния поток.
Монтаж и поддръжка
- •Размери и спецификации
Проверете размерите на въздуховода и спецификациите на направляващите лопатки преди монтаж
- •Опции за монтаж
Предлагат се в конфигурации със скоби, с болтове и за заваряване
- •Работа с товари
Следвайте указанията за работа с товари за безопасно транспортиране и позициониране
- •Монтаж стъпка по стъпка
Подробни инструкции за монтаж, предоставени с всяка доставка на продукт
- •График за инспекции
Редовни визуални проверки за гарантиране 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
Наблюдавайте за признаци на корозия, ерозия или механични повреди
- •Ръководство за отстраняване на неизправности
Отстраняване на често срещани проблеми като вибрации, шум или намалена ефективност на въздушния поток
Документация
Техническа информация за ъгловите секции на аеродинамичните тунели на TunnelTech и параметрите на направляващите лопатки е налична в изчерпателна спецификация, покриваща продуктите TTE-TSA и TTE-TV. Документацията включва опции за дизайн, местни съпротивления за хоризонтални и вертикални 90-градусови ъгли, както и хидравлични и топлообменни параметри за охлаждани направляващи лопатки.
Изтеглете спецификацията на TTE-TSA (PDF)Референции и свързани публикации
Допълнителна информация за дизайна и оптимизацията на направляващи лопатки за аеродинамични тунели, индустриални въздуховоди, ОВК въздуховоди и оборудване за управление на въздушния поток, изправители на потока за 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. (Английски превод: 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 (Английски превод). 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