Luftkanal-Drehungsecken

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Einführung in Wendeschaufeln

Im Bereich des Luftstrommanagements spielt das Design von Kanalwinkeln eine entscheidende Rolle für die Effizienz und Funktionalität von Belüftungs-, HVAC-Systemen und Windtunneln. Wenn Luft gezwungen wird, eine scharfe Kurve zu machen, wie es oft in Rohrleitungen erforderlich ist, trifft sie auf einen erhöhten hydraulischen Widerstand, was zu höheren Druckverlusten und Turbulenzen führt. Dies beeinträchtigt nicht nur die Effizienz des Systems, da mehr Energie aufgewendet werden muss, um den Luftstrom aufrechtzuerhalten, sondern wirkt sich auch auf die strukturelle Integrität der Rohrleitung aus, da die durch turbulente Strömungen ausgeübten ungleichmäßigen Drücke das System belasten.

Hier kommen Wendeschaufeln, auch bekannt als Eckschaufeln oder Leitschaufeln, ins Spiel (Abb.1). Entwickelt für die Installation in den Ecken, ermöglichen Kanalwendeschaufeln der Luft, die Kurve mit minimalem Widerstand zu überwinden, wodurch Druckverluste effektiv reduziert und Turbulenzen gemindert werden, ohne dass der zusätzliche Platzbedarf erforderlich ist, den sanfte Radiusbögen erfordern. Damit stellen Wendeschaufeln eine ideale Lösung dar, um den Luftstrom effizient in einem kompakten Raum zu steuern.

Hochleistungs-Leitschaufelsektionen im Wettbewerb mit allgemeinen HVAC-Lösungen.

Die herkömmliche Lösung zur Überwindung der genannten schädlichen Phänomene wie erhöhte Turbulenzen, Druckverlust und Lärm in einem steil gekrümmten Kanal besteht darin, radiale Kanalbögen zu entwerfen (Abb.2 und Abb.4, Fall 2). Diese Bögen, obwohl sie in gewissem Maße Turbulenzen, Lärm und Druckverluste (wie sie in einer scharfen Biegung wie in Abb.4, Fall 1 häufig auftreten) mindern, haben ihre eigenen Probleme.

Mehrere herkömmliche Lüftungskanäle mit einer Kurve aus sanft gebogenem Blech und gebogenen Strömungsleitern sind auf Abb.2 links dargestellt. Das Bild zeigt einige Beispiele für Standardvarianten, die häufig in HLK-Kanälen verwendet werden, z. B. konform mit den DW144-Kanalstandards.

Solche Kanalösungen sind in kleineren Anwendungen im Bauwesen, im Kleinunternehmen und in Niedrigenergie-HLK-Systemen, bei denen Energiekosten keine große Rolle spielen, gängig und kostengünstig. Diese Bauweise ist jedoch keine gute Lösung für Belüftungs- und Kühlsysteme im mittleren und großen Maßstab sowie für Hochleistungskraftwerke, Metallurgie, Turbomaschinen, Wärmetauscher, Abwärmerückgewinnung und moderne Anwendungen im Bereich grüne und erneuerbare Energien, bei denen hydraulische Effizienz und Energieeinsparung entscheidend sind.

Es ist jedoch nicht notwendig, jedes Mal einen maßgeschneiderten, nicht standardmäßigen Kanal zu bauen, wenn der Energieverbrauch eines hydraulischen Netzwerks bis zur Perfektion optimiert werden muss. Dieselbe Abb.2 rechts zeigt eine Variante des diagonalen Leitschaufelabschnitts von Tunnel Tech, der energieeffizient, geräuscharm und gering an Turbulenzen ist, den Industriestandards für HLK-Systeme entspricht und auch in großem Maßstab und für leistungsstarke industrielle Anwendungsfälle verwendet werden kann. Ein Beispiel für eine große Anlage, in der der diagonale Wendeschaufelabschnitt problemlos integriert werden kann, ist in Abb.3 dargestellt.

Kernprinzipien & Effizienz

Wendeschaufeldesign zur Verringerung von Druckabfall, Turbulenzen und Lärmemissionen.

Zum Vergleich verschiedener Wendeschaufeldesigns sind die Druckverluste (ΔP) und die CFD-simulierten Strömungsmuster in der Abb. 4 unten angegeben. Die Eintrittsluftgeschwindigkeit von 20 m/s und ein quadratischer Kanal von 2×2 m wurden als Demonstrationsbeispiel gewählt. Der Geschwindigkeitsbereich von 20 m/s wurde zu Demonstrationszwecken gewählt, da professionelle vertikale Windtunnel für Indoor-Skydiving normalerweise die meiste Zeit in Modi betrieben werden, bei denen die Strömungsgeschwindigkeit im rotierenden Abschnitt zwischen 10 und 30 m/s variiert. CFD-Berechnungen wurden für 1 Standardatmosphäre bei 20 °C und null Luftfeuchtigkeit mit einem kompressiblen Gas und einer adiabatischen Wand mit einer Rauigkeit von 250 µm durchgeführt. Das Gitter bestand aus 6 bis 10 Millionen Zellen pro Bereich. Ein flaches Einlassprofil und eine Turbulenz von 2 % wurden an der Einlassgrenze angewendet. Die Turbulenz wurde mit dem k-ε Modell behandelt.

Hinweis!
Bitte beachten Sie, dass die in Abbildung 4 gezeigten Darstellungen besondere Beispiele sind, die ausschließlich dazu dienen, die Funktionsprinzipien zu veranschaulichen und einige Arten von rotierenden Eckabschnitten zu vergleichen.

Diese Fälle können nicht als allgemein für jeden Anwendungsfall angesehen werden.
Für jedes reale Belüftungssystem oder andere hydraulische Netzwerke müssen spezifische hydraulische Parameter, Kanalgröße und -form, Rauheit und strukturelle Unregelmäßigkeiten, Strömungsinhomogenitäten und genaue physikalische Gasparameter für jeden Berechnungspunkt berücksichtigt werden.
Sie können eine solche Berechnung für ein spezifisches System anfordern, indem Sie uns kontaktieren.

Die folgenden Designfälle werden beschrieben:

Eckbereich ohne Führungsschaufeln.
Sanft gebogener Eckbereich (r = ½ der Kanalthöhe) mit radial gebogenen Strömungslenkern. Der Druckabfall hängt auch von der Anzahl und der Geometrie der Kanaldistanzstücke ab. Das Beispiel mit der minimierten Anzahl von optimal geformten Strömungsteilerplatten wird gezeigt.
Einfache, radial gebogene dünne Platten (10-20 mm dick).
Typische, nicht optimierte Wendeschaufeln der nächsten Mitbewerber.
Tunnel Tech’s Wendeschaufeln (TTE-TV) mit einem optimierten Profil.

Das größte Problem bei rund gebogenen Kanälen mit wenigen einfachen, gebogenen Platten-Scheidern (oder ganz ohne Führungsschaufeln) ist das Druck- und Geschwindigkeitsverteilungsmuster am Ausgang des Wendebereichs (Abbildung 4, Fall 2, siehe den Auslass-Querschnitt). Dieses Muster zeigt, dass die Geschwindigkeit von der äußeren Wand zur inneren Wand jedes Strömungsunterbereichs ansteigt, was zu einer ungleichmäßigen Strömung, starker Turbulenz und Geräuschen führt. Je kleiner der Biegeradius, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit der Strömungsabtrennung, Verzerrung des Druck- und Geschwindigkeitsfeldes, des Geräuschpegels und des Druckverlusts.

Die einzige Möglichkeit, diese Probleme zu überwinden, ist ein großer Krümmungsradius eines solchen Eckbereichs und eine Erhöhung der Anzahl der Luftstromführungsschaufeln. Hier kommt das zweite Problem – der zusätzliche Platzbedarf für die Unterbringung solcher Biegungen und die Materialkosten für mehrere radiale Luftkanal-Abstandshalter, die auf den Querschnitt des Kanals abgestimmt sind. In großen Kanalsystemen kann die Implementierung von sanften Radius-Biegungen zu unvernünftig großen Strukturen führen, was diesen Ansatz in vielen Szenarien unpraktisch macht, insbesondere dort, wo der Raum begrenzt ist. Der zusätzliche Platzbedarf wird durch die gestrichelten Linien in Abbildung 4, Fall 2 unten gezeigt. Man muss die Höhe und Breite jeder Biegung um mindestens ½ der Kanaldimension vergrößern. Für zirkulierende Windkanäle bedeutet dies eine Erhöhung der Gebäudeabmessungen um mehrere Meter in jede Richtung, was zu höheren Kanalbaukosten und höheren Investitionskosten führt. Darüber hinaus kostet jeder Strömungsteiler ebenso viel wie die Kanalwand.

Die optimale Lösung für Windkanäle und industrielle Belüftung sind Drehvanen im Wendebereich mit einem Flügelprofil, das entlang der Diagonale angeordnet ist, wie in Abbildung 4, Fälle 3-5 dargestellt.

Alle oben gezeigten CFD-Bilder entsprechen dem Luftkanal-Eckbereich mit einem 2x2m Einlass bei einer Luftgeschwindigkeit von 20 m/s als Beispiel, das am relevantesten für Indoor-Skydive-Anwendungen und Anwendungsfälle von Windkanälen im Unterschallbereich bei niedrigen Geschwindigkeiten ist.

Abbildung 4 Fall 3 zeigt einen Eckbereich mit einfachen Führungsschaufeln aus dünn gebogenen Metallblechen. Abbildung 4 Fall 4 ist das beste Beispiel für Drehvanen, die von TunnelTechs nächsten Mitbewerbern angeboten werden. Beide haben eine kleinere Chordialänge und eine nicht optimierte Profilform, was zu einer ungleichmäßigen Strömung am Abschnittsausgang, höherem aerodynamischen Widerstand und Luftkanalgeräuschen führt. Dünne Schaufeln aus einfach gebogenen Metallblechen überschreiten in der Regel bereits bei niedriger Luftgeschwindigkeit die zulässigen Geräuschpegel, und eine Option mit einem dicken und kurzen Profil mit einem niedrigen Verhältnis von Chord-zu-Dicke hat auch eine kleinere Oberfläche, was in Anwendungen, bei denen gekühlte Wendeschaufeln für den Wärmeaustausch verwendet werden, unerwünscht ist.

Im unteren Teil von Abbildung 4 Fall 5 ist der Luftkanal-Eckbereich mit hochleistungsfähigen Tunnel Tech Wendeschaufeln (für Bestellungen siehe die folgende Artikelnummer: TTE-TV-90) abgebildet. Wie aus den Querschnitten ersichtlich ist, ist die Strömung im Fall von richtig profilierten Führungsschaufeln gleichmäßiger, was zu geringeren Druckverlusten und niedrigerer Turbulenz führt.

Das Auslass-Luftdruck-/Geschwindigkeitsprofil ist ebenfalls deutlich besser bei den TunnelTech-Eckbereichen, die mit Langchord-Schaufeln ausgestattet sind, als in den anderen Fällen. Dies führt zu einer unerreichten aerodynamischen Qualität von TunnelTech, wie zahlreiche Bewertungen von professionellen Fallschirmspringern und anderen Kunden zeigen.

Alle oben genannten Daten, einschließlich der Chordlänge und Kühloptionen, sind ebenfalls in Tabelle 1 verfügbar.

Tabelle 1. Vergleichende Parameter für die Fälle 1–5 aus Abbildung 4.
Anwendung / Schaufeltyp	ΔP (Pa) (*)	ξ (*)	Sehnenlänge (mm)	Kühlung
Keine Schaufeln, scharfe Kurve	ΔP = 114	ξ = 0.47	–	KeineKühlung
Sanft gebogener Eckabschnitt	ΔP = 41	ξ = 0.17	> 2000	Keine Kühlung
Einfach radial gebogene dünne Platten. 10 mm dick	ΔP = 80	ξ = 0.33	250 – 500	Keine Kühlung
4. Wendeschaufeln der engsten Wettbewerber, kleine Sehne	ΔP = 88	ξ = 0.37	280	JA
5. Optimierte Wendeschaufeln von Tunnel Tech, große Sehnenlänge	ΔP = 57	ξ = 0.24	500	JA

(*) Die Werte gelten nur für das gezeigte Beispiel bei 20 m/s, einschließlich 18 m Kanal. Zu Demonstrationszwecken.

Die Werte des hydraulischen Verlustkoeffizienten für den Geschwindigkeitsbereich bis 100 m/s für den Kanaldrehbereich mit TunnelTech- und Wettbewerberschaufeln, ohne Variation aufgrund der Wahl der Ausgangsdaten, sind in Abb. 5 angegeben.

Weitere Details zu den hydraulischen Verlusten entlang der Kanalänge, dem lokalen Widerstand und dem gesamten hydraulischen Verlustkoeffizienten sind im Folgenden angegeben.

Reduzierung von Turbulenzen für zuverlässige hydraulische und strukturelle Sicherheitsberechnungen

Ein glatter und vorhersehbarer Druck-/Geschwindigkeitsverlauf ist besonders wichtig für Anwendungen, bei denen hohe Turbulenzen oder Strömungsabtrennungen nicht akzeptabel sind, wie z. B. in experimentellen Windtunneln, Indoor-Skydiving-Einrichtungen und Hochleistungsanwendungen. Diese parasitären Phänomene sowie Druckpulsationen, die durch Strömungsabtrennung und großskalige Turbulenzen verursacht werden, sind auch in Anlagen unzulässig, die die Abwesenheit akustisch induzierter Vibrationen erfordern und bei denen statische Druckabweichungen aufgrund der Anforderungen an die strukturelle Stabilität des Luftkanals nicht erlaubt sind. Zusätzlich sind diese turbulenten Strömungen eine häufige Quelle von Geräuschen, die die Gesamtleistung des Systems und den Komfort für die Endbenutzer weiter beeinträchtigen.

Es sollte auch berücksichtigt werden, dass sich Strömungsunregelmäßigkeiten weiterentwickeln und verstärken, wenn keine speziellen Strömungsglätter, Wabenstrukturen, Entwirbelungsnetze oder andere Luftstrommanagementgeräte verwendet werden [1-3]. Eine präzise gasdynamische Analyse erfordert die Berechnung des Widerstands jedes folgenden Luftkanalelements unter Berücksichtigung des realen Einlassdrucks-/Geschwindigkeitsprofils, das im vorherigen Element des hydraulischen Netzwerks erzeugt wird. Für lange hydraulische Netzwerke ist es oft unmöglich, eine CFD-Simulation des gesamten Systems aufgrund der enormen Dimensionen durchzuführen. Für eine solche Situation werden angenäherte semi-empirische Berechnungen unter Verwendung von dimensionslosen Fluidzahlen und Geometriekriterien [4] oder Software basierend auf solchen Methoden verwendet. Auch wird die FEA-Modellierung zur Bestimmung der strukturellen Stabilität des Kanals normalerweise mit einem stabilen statischen Druckfeld an den Kanalwänden durchgeführt. Daher können schwere Strömungsunregelmäßigkeiten, die sich stromabwärts entwickeln, auch Fehler in sicherheitskritische Untersuchungen von tragenden Strukturen einführen.

Annähernde Methoden berücksichtigen in der Regel nicht die Verzerrung des Geschwindigkeitsprofils am Einlass des hydraulischen Netzwerkelements und berücksichtigen bestenfalls, ob das Profil entwickelt oder gleichmäßig ist sowie die Randschichtparameter. In Windtunneln und industriellen Belüftungssystemen kann jede Strömungsdrehung eine solche Nichtuniformität verursachen, die einen starken Strömungsswirbel erzeugt, was zu Unsicherheiten bei den Berechnungen des hydraulischen Widerstands in solch langen hydraulischen Netzwerken führt. Daher ist es auf jeden Fall wichtig, darauf zu achten, dass die Bildung großer Unregelmäßigkeiten im Geschwindigkeitsprofil nach Möglichkeit vermieden wird.

Es ist in Abb. 6 zu erkennen und aus den oben dargestellten Informationen ersichtlich, dass die Parameter der Wendebereiche mit TunnelTech-Wendeschaufeln so gestaltet sind, dass sie keine zusätzlichen Strömungsstörungen erzeugen, sondern auch dazu verwendet werden können, Wirbel und Nichtuniformitäten stromabwärts des Wendebereichs zu dämpfen. Somit kann der Rotationsbereich mit TunnelTech-Wendeschaufeln auch als effektiver Strömungsglätter wirken und wird nach dem Axialventilator, dem Kanaldiffusor, dem Wärmetauscher, dem Testbereich, der Abzweigung oder dem Abzapfen in einen Kanal oder jedes andere turbulenzgenerierende Objekt installiert.

Lokaler Widerstandsbeiwert

Die örtlichen Widerstandseigenschaften der Wendebereiche können mit der bekannten Darcy-Weisbach-Gleichung berechnet werden:

[math] \Delta P = \xi \cdot \rho \cdot \frac{v^2}{2} [/math]

Wobei:
ΔP – Gesamtdruckverluste (Druckabfall) in Pa;
ξ – örtlicher Widerstandskoeffizient (Darcy-Weissbach-Koeffizient);
ρ – Fluiddichte (kg/m³);
V – Fluidgeschwindigkeit am Einlassquerschnitt (m/s).

Diese Parameter, die die Energieeffizienz des Luftkanals bestimmen, hängen stark vom Design der Wendeschaufeln ab.

Nach [4] kann der gesamte Widerstand eines komplexen hydraulischen Elements als Summe des Längenreibungswiderstands ξ_L und des örtlichen Widerstands ξ₀ dargestellt werden:

[math] \xi_{SUM} = \xi_{L} + \xi_{0} [/math]

Für einen geraden Luftkanal ist der Längenwiderstand proportional zur Länge und invers proportional zum hydraulischen Durchmesser, was durch die Formel ausgedrückt wird:

[math] \xi_{L} = \frac{L}{D} \cdot f [/math]

wobei f der Darcy-Reibungsfaktor ist.

Bei einfach geformten Rohren (z. B. rund, quadratisch, sechseckig) kann f nur durch eine nichtlineare Abhängigkeit des Reynolds-Zahl ausgedrückt werden – siehe Kapitel 2 in [4] oder https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation.

Der Reibungsfaktor f für ein einfaches Rundrohr (Kanal mit kreisförmigem Querschnitt) mit glatten Wänden, einem entwickelten stabilisierten Strömungsprofil am Einlass und im turbulenten Regime (Reynolds-Zahlen Re > 4*10³) kann durch die Formel berechnet werden:

[math] {\displaystyle f = {\textstyle \frac{1}{(1.81 \, \cdot \, \lg( \textit{Re} ) – 1.64)^2 } } }[/math]

Bei realen Kanälen muss auch die Rauigkeit berücksichtigt werden.

Abb. 7 unten zeigt ein Diagramm des Darcy-Reibungsfaktors in Abhängigkeit von der Reynolds-Zahl Re für verschiedene relative Wandrauigkeiten, erstmals veröffentlicht von Ninkuradze in [5-8]. Dieses Diagramm ist auch als Moodys Diagramm [9] oder Colebrook-White-Korrelation [10-11] bekannt. Moderne Studien für glatte Rohre sind in [12] zu finden.

Dieses Diagramm zeigt die komplexe Abhängigkeit von f(Re) für ein Rundrohr mit unterschiedlicher Rauigkeit. Für quadratische und andere nicht-runde Rohre wird das Diagramm komplizierter. Daher müssen Strömungsregime (Reynolds-Zahl), die Kanalform und die relative Wandrauigkeit berücksichtigt werden.

Im Fall von realen rauen Kanälen ist es weiterhin möglich, den gesamten Widerstand als Summe ξ_SUM = ξ_L + ξ₀ des Längenwiderstands und des örtlichen Widerstands darzustellen.

Diese Darstellung der Summe vereinfacht die Untersuchung der Kanalparameter, da der lokale Widerstand ξ₀ für eine vereinfachte Elementgeometrie berechnet werden kann – zum Beispiel in einer periodischen Formulierung des Problems mit einem kleineren Berechnungsbereich oder in einer 2D-Version des Problems. Beachten Sie die enorme Größe des Berechnungsbereichs der in Abb. 4 gezeigten Beispiele, bei denen der Abschnitt eine Höhe von 3 Metern und eine Länge von 18 Metern hat und die Netzkonvergenz erst bei einer Größe von mehr als 10 Millionen Netzpunkten ausreichend erkennbar wird. Eine Variante der Problemformulierung mit periodischen oder 2D-Bedingungen für diese Fälle könnte eine um Größenordnungen kleinere Anzahl von Netzpunkten haben, und die vereinfachte Berechnung jedes Geschwindigkeitspunkts für die ΔP(v)-Kurve würde nur wenige Minuten oder sogar Sekunden in Anspruch nehmen, anstatt Stunden.

Somit kann die Aufteilung in die Summe von zwei Widerständen die Berechnungen erheblich vereinfachen – der lokale Widerstand ξ₀ kann schnell bestimmt werden, und der Längenwiderstand ξ_L kann dann hinzugefügt werden. Letzterer kann schnell aus bekannten Tabellen oder durch approximative Formeln unter Verwendung vereinfachter Gleichungen basierend auf dimensionslosen Zahlen und Luftkanal-Geometrieparametern geschätzt werden. Für hydraulische und Kanalelemente mit abrupten Änderungen der Strömungsrichtung (abgewinkelte Armaturen, glatte Bögen, Bögen in verschiedenen Winkeln mit und ohne Wendeschaufeln) wird ein ähnlicher Ansatz und eine Methode in den Kapiteln 6-1 und 6-2 des umfassenden Handbuchs der hydraulischen Widerstände [4] vorgestellt.

Produkt-Highlights

Die Luftstrom-Wendeschaufeln von Tunnel Tech (TTE-TV Produkt) stehen an der Spitze dieser Technologie und bieten unvergleichliche Effizienz im Luftstrommanagement. Unsere Produkte sind für eine Vielzahl von Anwendungen konzipiert, von Indoor-Skydiving-Einrichtungen und Windtunneln bis hin zu HVAC- und Belüftungssystemen, und verkörpern die neueste Technologie im Bereich aerodynamisches Design und Energieeffizienz.

Leistung von Wendeschaufelsektionen in Luftkanälen

Die Hochleistungs-Luftstromführungswände von Tunnel Tech setzen den Branchenstandard für Leistung und aerodynamische Effizienz. Unsere energieeinsparenden Wendeschaufeln sind so konstruiert, dass sie aerodynamische Reibung minimieren, einen gleichmäßigen Luftstrom gewährleisten und den Energieverbrauch reduzieren.

Die Wendeschaufeln von TunnelTech weisen ausgezeichnete örtliche Widerstandseigenschaften für Luftkanäle auf. Die Widerstandswerte, die unter Verwendung der Darcy-Weisbach-Gleichung berechnet wurden, wie oben beschrieben, sind in den folgenden Abbildungen (siehe Abb. 8 unten) sowie im Datenblatt für Wendeschaufeln dargestellt.

Im Allgemeinen, wenn die Kanalgröße unbekannt ist, werden Werte für ein idealisiertes Element mit periodischen seitlichen Randbedingungen angegeben, ohne den Beitrag zusätzlicher Wandwiderstände entlang der Länge, Rauigkeit und den Einfluss anderer lokaler Parameter zu berücksichtigen. In Abb. 8 sind die Werte für ein idealisiertes Rotationswinkelelement mit Tunnel Tech-Wendeschaufeln angegeben, das unter der Annahme einer unendlichen periodischen Sequenz von 15 Schaufeln mit periodischen Randbedingungen berechnet wurde.

Wenn das HVAC- oder andere hydraulische System aus Kanälen besteht, die die Querschnittsform des Strömungsbereichs entlang des Strömungswegs im Allgemeinen nicht ändern, ist es praktisch, den Widerstand pro Längeneinheit für die ungefähren Berechnungen zu schätzen (dies sollte natürlich für den gesamten Geschwindigkeitsbereich geschätzt werden):

[math] K_{L} = {\displaystyle \frac{\xi_L}{L} } = {\displaystyle \frac{ \textbf{ f } }{D_h} }[/math] ,

wobei D_hder hydraulische Durchmesser des Kanals ist.

Der Wert von K_L lässt sich leicht aus Nachschlagewerken bestimmen, wie oben beschrieben. Indem man diesen Wert mit der Länge multipliziert und die Werte des lokalen Widerstands ξ₀, die aus Datenblättern entnommen oder selbst berechnet wurden, hinzufügt, kann der gesamte Druckverlust im System schnell geschätzt werden.

[math] \xi_{SUM} = K_L \cdot L + \xi_0 [/math] ,

Die oben gezeigten Beispielwerte in Abb. 4 für einen 2×2 Meter quadratischen Kanal mit den in der Berechnung verwendeten Gasparametern und der Rauigkeit haben einen Widerstand pro Längeneinheit der Größenordnung K_L = ξ_L/ L ~ 2,1 Pa. Dieser Wert gilt bei der Bewertung eines quadratischen Kanals ohne Berücksichtigung von Bögen, Schaufeln oder anderen internen Komponenten. Für eine Gesamtlänge von 21 Metern, die die Luftmasse entlang des Kanals zurücklegt, ergibt sich ein Druckabfall von ~44 Pascal. Hinzu kommt der in Abb. 8 gezeigte Wert (11 Pa für eine Geschwindigkeit von 20 m/s, der gemäß dem Datenblatt für Wendeschaufeln (Tabelle A.2.1) genommen wurde), was einen Gesamtwiderstand von 55 Pa für einen realen 2×2 Quadratkanalabschnitt mit rotierenden Schaufeln ergibt. Dieser Wert stimmt gut mit dem in Abb. 4, Fall 5 gezeigten Wert überein.

Weitere Informationen zu ungefähren Methoden zur Berechnung des Kanalwiderstands jeder Form ohne die Verwendung von CFD-Methoden können leicht in [4] oder ähnlicher Literatur gefunden werden.

NB! Bitte beachten Sie, dass die in Abb. 4 gezeigten Beispiele nur ein Sonderfall sind, um den Betrieb der Wendeschaufeln zu demonstrieren, und nicht zur Bewertung eines beliebigen Kanals verwendet werden können! Abb. 8 ist jedoch in einem breiteren Kontext anwendbar, wobei die spezifischen Parameter des Kanals des Kunden berücksichtigt werden müssen. Jedes spezifische System erfordert eine detaillierte Analyse, die Sie bei Tunnel Tech anfordern können. Für eine genaue Berechnung des hydraulischen Kanalwiderstands und eine fachliche Einschätzung des Energieverbrauchs Ihrer Belüftungs- oder Windtunnel-Ausrüstung, kontaktieren Sie uns.

Weitere Informationen zu Dienstleistungen und Forschung & Entwicklung finden Sie auch in den Dienstleistungen.

Wendeschaufel für industrielle Kühl- und Heizsysteme

Einzigartig unter den Leitwänden für industrielle Luftkanäle bieten unsere Produkte die Möglichkeit, Kühlmittel mit einer hohen Durchflussrate zu zirkulieren, wodurch eine effiziente Kühlung oder Erwärmung der Luft beim Durchströmen des Kanals ermöglicht wird. Dieses Merkmal eröffnet neue Möglichkeiten in der thermischen Regelung für den Einsatz von Innenraumklimasteuerungswänden und Luftkanal-integrierten Wärmetauschern mit niedrigem Widerstand, und bietet unseren Kunden vielseitige Lösungen für ihre Luftstrombedürfnisse.

Bewertet mit der HTC_L (Wärmeübertragungskoeffizient pro Linearlängeneinheit)-Berechnungsmethode, die den Wärmefluss (in Watt) pro Meter Wendeschaufellänge für jedes Kelvin des logarithmischen Mittelwerts der Temperaturdifferenz (ΔT_LMTD) zwischen der äußeren Luft und dem Kühlmittel der Eckenwand quantifiziert, sind unsere Leitwände für eine effektive Wärmeableitung bei verschiedenen Luftstrombedingungen ausgelegt, was eine stabile Leistung und Temperaturregelung garantiert.

Die Wärmeübertragungskoeffizienten-Parameter für die wassergekühlten Wendeschaufeln sind in Abb. 9 dargestellt, sowohl für feuchte als auch für trockene Luft, wobei ΔP [kPa] den Wasser-Druckunterschied zwischen dem Einlass- und Auslassport der Schaufeln (blau und rot in Abb. 10) dargestellt wird.

Wendeschaufeln für die Abwärmerückgewinnung

Gekühlte Wendeschaufeln mit integrierten Wärmeübertragungskanälen bieten eine vielseitige Lösung für die Abwärmerückgewinnung in verschiedenen Anwendungen. Wenn diese Schaufeln in Wärmeübertragungssysteme integriert werden, können sie überschüssige thermische Energie erfassen, die andernfalls verloren gehen würde, und sie an Wärme-Rückgewinnungssysteme übertragen, wodurch die Gesamtssystemeffizienz erheblich gesteigert wird.

In praktischen Anwendungen kann diese Technologie in verschiedenen Bereichen genutzt werden. So können in industriellen Prozessen gekühlte Wendeschaufeln Abwärme aus Abgasen zurückgewinnen und sie verwenden, um einströmende Flüssigkeiten oder Luft vorzuwärmen, wodurch der Energieverbrauch gesenkt wird. In HVAC-Systemen werden ähnliche Prinzipien durch Geräte wie Wärmerückgewinnungsventilatoren (HRVs) und Energiegewinnungsventilatoren (ERVs) angewendet, die Wärme zwischen Abgas- und Zuluftströmen übertragen. Dieser Prozess minimiert den Energiebedarf zum Heizen oder Kühlen der einströmenden Luft, was zu erheblichen Energieeinsparungen führt.

Zusätzlich können gekühlte Wendeschaufeln in Systeme integriert werden, die in der Stromerzeugung und im Bereich erneuerbare Energien verwendet werden. Zum Beispiel wird in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)-Systemen Abwärme aus der Stromerzeugung zurückgewonnen und zum Heizen verwendet, wodurch die Gesamteffizienz des Systems verbessert wird. In Geothermie-Systemen können diese Schaufeln helfen, die thermische Energie, die aus der Erde gewonnen wird, zu verwalten und die Wärmeübertragungsprozesse zu optimieren.

In grünen und erneuerbaren Energieinitiativen spielt die Abwärmerückgewinnung eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung des CO2-Fußabdrucks und der Verbesserung der Nachhaltigkeit von Energiesystemen. Dieser Ansatz stimmt mit den Prinzipien der schlanken Produktion überein, indem er die Ressourceneffizienz steigert und die Betriebskosten durch effektives Wärmemanagement senkt. Darüber hinaus zeigt die Integration solcher Technologien in ESG-Projekten das Engagement zur Minimierung der Umweltauswirkungen und zur Optimierung des Ressourceneinsatzes und trägt so zu umfassenderen Nachhaltigkeitszielen bei.

Wärmerückgewinnung – Verwandte Projekte

Tunnel Tech verfügt über umfassende Erfahrung in der Umsetzung von Projekten im Bereich Wärmeübertragung und HVAC-Systeme, die für die Abwärmerückgewinnung unter Verwendung gekühlter Wendeschaufeln konzipiert sind. Durch die Integration dieser Schaufeln in Wärmeübertragungssysteme, die darauf ausgelegt sind, thermische Energie zu erfassen und wiederzuverwenden, die andernfalls verloren gehen würde, ermöglicht Tunnel Tech eine effektivere Rückgewinnung von Abwärme aus verschiedenen industriellen und kommerziellen Prozessen. Dieser Ansatz verbessert nicht nur die Energieeffizienz, sondern unterstützt auch die Nachhaltigkeitsziele, indem er den Energieverbrauch und die Betriebskosten senkt.

Referenzen und verwandte Publikationen

Weitere Informationen zum Design und zur Optimierung von Rotorschaufeln für Windtunnel, industrielle Kanalsysteme, HVAC-Kanäle und Luftstrommanagement-Ausrüstungen, Ventilator-Geradlinigkeitssysteme usw. finden Sie unter den folgenden Links:

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Anwendungen

Die aerodynamisch optimierten Wendeschaufeln von Tunnel Tech bieten unvergleichliche Vielseitigkeit und Effizienz und sind für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, bei denen das Luftstrommanagement entscheidend ist. Unsere anpassbaren Luftleitwände sind so konzipiert, dass sie sich nahtlos in verschiedene Systeme integrieren, den Energieverbrauch reduzieren, Geräusche minimieren und die aerodynamische Leistung optimieren. Im Folgenden betrachten wir die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten unserer Wendeschaufeln und heben deren Vorteile in verschiedenen Branchen und Szenarien hervor.

Wind Tunnel

Indoor-Skydiving-Anlagen	Verbesserung des Flugerlebnisses durch reduzierte Turbulenzen und energieeffizienten Betrieb;
Luft- und Raumfahrttests	Präzise Steuerung des Luftstroms für genaue aerodynamische Tests;
Automobilindustrie	Aerodynamische Tests; Optimierung des Fahrzeugdesigns durch verbessertes Luftstrommanagement;

HVAC Systeme

Gewerbegebäude	Optimierung der Luftkanäle; Energieeffizienz; Senkung der Betriebskosten; Verbesserung von Gesundheit und Sicherheit durch effizientes Management der Luftqualität und Temperatur;
Wohnanlagen	Sicherung einer komfortablen Wohnumgebung mit optimaler Luftqualität und Luftzirkulation; Verbesserung von Gesundheit und Sicherheit;
Rechenzentren	Wärmemanagement-Luftleitschaufeln gewährleisten kritische Temperatur- und Feuchtigkeitsniveaus für Serverleistung und Langlebigkeit;

Lüftungssysteme für das Bauwesen

Krankenhäuser und Gesundheitseinrichtungen	Geräuscharme Wendeschaufeln bieten eine wichtige Kontrolle der Luftqualität zum Schutz von Patienten und Personal; Verbesserung von Gesundheit und Sicherheit durch effizientes Management der Luftqualität und Temperatur
Bildungseinrichtungen	Schaffung förderlicher Lernumgebungen durch verbesserte Luftzirkulation

Umweltkontrolle

Elektronik, Biotechnologie, Lebensmitteltechnologie und andere Hightech-Anlagen / Reinräume	Regulierung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit für Hightech- und anspruchsvolle Produktionen; Luftleitschaufeln der Klimaanlage gewährleisten strenge Luftstromstandards für Fertigung und Forschung
Sportarenen	Sicherung von Komfort und Sicherheit für Athleten und Zuschauer

Industrielle und spezialisierte Anwendungen

Tunnelbau und -wartung	Verbesserung der Luftqualität und Sicherheit für Arbeiter in Tunnelumgebungen;
Industrieanlagen	Optimierung der Luftkanäle; Energieeffizienz; Nachhaltige Entwicklung; Senkung der Betriebskosten;
Gießereien und Schwerindustrieanlagen	Energieeffizienz; Senkung der Betriebskosten; Rückgewinnung von Abwärmeenergie; Dekarbonisierung und ESG; Schwerlast-HVAC-Luftkanäle; Wärmemanagement;
Marine Engineering	Verbesserung der Belüftungssysteme auf Schiffen und U-Booten für den Komfort der Besatzung und die Zuverlässigkeit der Ausrüstung;
Bergbau und unterirdische Bauwerke	Bereitstellung entscheidender Belüftung für Bergbaustandorte und andere unterirdische Strukturen, um das Risiko gefährlicher Bedingungen zu verringern;

Jede dieser Anwendungen profitiert erheblich vom fortschrittlichen Design und der Funktionalität der Wendeschaufeln von TunnelTech, was einen Fortschritt im effizienten Luftstrommanagement darstellt. Durch die Wahl der strömungsgünstigen Luftleitschaufeln von TunnelTech können Kunden nicht nur ihre Systemleistungsziele erreichen, sondern sogar übertreffen, und dabei

den Energieverbrauch um bis zu 30 % reduzieren
die Lärmbelastung um 60 % senken im Vergleich zu herkömmlichen Luftkanälen.

* – experimentelle Ergebnisse für die TT45Pro-Windtunnelgeometrie.

Für Anfragen und weitere Details darüber, wie unsere Wendeschaufeln an spezifische Anforderungen angepasst werden können, wenden Sie sich bitte an unser Team. Lassen Sie TunnelTech Ihr Partner für optimale Lösungen im Luftstrommanagement sein.

Installation und Wartung

TunnelTech engagiert sich dafür, die Integration unserer präzisen Luftstromleitbleche in Ihre Systeme so reibungslos und effizient wie möglich zu gestalten. Unser Engagement für Exzellenz geht über Design und Fertigung hinaus und umfasst umfassende Unterstützung bei der Installation und Wartung unserer Produkte.

Installationshandbuch

Der Grundstein für eine erfolgreiche Installation ist unser detailliertes Datenblatt, das eine umfassende Anleitung zur Integration unserer Wendeschaufeln in verschiedene Strukturen bietet. Dieses Datenblatt wurde sorgfältig erstellt und enthält alle notwendigen Maße, Belastungskapazitäten, Montagemöglichkeiten und eine schrittweise Installationsanleitung, um eine perfekte Passform und optimale Leistung in jedem System zu gewährleisten.

Hauptmerkmale des Installationshandbuchs
Abmessungen und Spezifikationen	Präzise Maße und Spezifikationen für jedes Modell industrieller Lüftungsschaufeln, die an verschiedene Kanalgrößen und -konfigurationen angepasst sind.
Befestigungsoptionen	Verschiedene Montagemöglichkeiten, die den strukturellen Anforderungen Ihrer Anlage entsprechen, einschließlich Klemmbefestigung, Schraubbefestigung und Schweißbefestigung für unterschiedliche Baumaterialien.
Lastenhandhabung	Richtlinien zum Umgang mit aerodynamischen Lasten, die die strukturelle Integrität des Kanalsystems und der Wendeschaufeln unter verschiedenen Betriebsbedingungen sicherstellen.
Schritt-für-Schritt-Installation	Klare, leicht verständliche Anweisungen zur Installation von Wendeschaufeln, die den Prozess vereinfachen und Ausfallzeiten minimieren.

Wartungsempfehlungen

Um die unvergleichliche Effizienz und Langlebigkeit unserer Wendeschaufeln zu erhalten, stellen wir Ihnen eine Reihe von Wartungsempfehlungen zur Verfügung, die ihre optimale Leistung langfristig sicherstellen. Regelmäßige Wartung ist entscheidend, um potenzielle Probleme zu vermeiden und die Lebensdauer des Produkts zu verlängern.

Wartungstipps beinhalten
Inspektionsplan	Ein vorgeschlagener Zeitplan für Inspektionen, der sich auf Abnutzung, potenzielle Verstopfungen sowie Anzeichen von Korrosion oder Schäden konzentriert.
Reinigungsverfahren	Richtlinien zur Reinigung von Wendeschaufeln, einschließlich empfohlener Reinigungsmittel und Techniken, um ihre aerodynamischen Eigenschaften und Oberflächenintegrität zu erhalten
Überwachung von Abnutzung und Verschleiß	Ratschläge zur Überwachung kritischer Verschleißstellen, um eine frühzeitige Erkennung und Lösung von Problemen sicherzustellen.
Fehlerbehebungsleitfaden	Ein umfassender Fehlerbehebungsleitfaden zur schnellen Behebung häufiger Probleme und zur Vermeidung von Betriebsunterbrechungen

Support und Dienstleistungen

TunnelTech bietet allen unseren Kunden fortlaufenden Support und gewährleistet den Zugang zu unserem Expertenteam für Beratung bei Installation, Wartung oder Fehlerbehebung. Unser Engagement für Ihren Erfolg zeigt sich in unserer Bereitschaft, maßgeschneiderten Support und technische Unterstützung bereitzustellen, wann immer es erforderlich ist.

Durch die Befolgung unseres detaillierten Datenblatts und unserer Wartungsempfehlungen können Kunden sicher sein, dass ihre Wendeschaufeln mit maximaler Effizienz arbeiten, was über Jahre hinweg erhebliche Energieeinsparungen und eine verbesserte Systemleistung ermöglicht. Für weitere Informationen oder um eine Kopie unseres Installations- und Wartungsdatenblatts anzufordern, wenden Sie sich bitte an das Kundendienstteam von TunnelTech.

Vorteile

Die Wahl der Turbulenzreduktionsschaufeln von TunnelTech bedeutet, sich für eine Lösung zu entscheiden, die erhebliche Energieeinsparungen, Leistungssteigerung und die Vielseitigkeit zur Anwendung in einer Vielzahl von Systemen bietet. Unsere Wendeschaufeln sind ein Beweis für unser Engagement für Innovation, Effizienz und Nachhaltigkeit im Luftstrommanagement.

Produktdokumentation

Spezifikationstabelle

Die Spezifikationstabelle mit den wichtigsten technischen Eigenschaften der Wendeschaufeln und Eckkanalbaugruppen finden Sie hier:

Technisches Datenblatt der Tunnel Tech-Wendeschaufeln

Datenblatt

Tunnel Tech Wendeschaufeln – Datenblatt
	Technische Informationen zu Ecksektionen und Wendeschaufelparametern der Tunnel Tech-Windtunnel sind in einem umfassenden Datenblatt für die Produkte TTE-TSA und TTE-TV verfügbar. Die Dokumentation enthält Informationen zu Designoptionen, lokalen Widerständen für horizontale und vertikale 90-Grad-Wendungen sowie zu hydraulischen und Wärmeübertragungsparametern für die gekühlten Wendeschaufeln von Tunnel Tech. Download hier: Tunnel Tech Wendeschaufeln – TTE-TSA Datenblatt