Õhukanalite pöördenurgad
Suure jõudlusega suunelabad tuuletunnelitele, HVAC-süsteemidele ja tööstuslikele rakendustele
Sissejuhatus suunelabadesse
Õhuvoolu juhtimise valdkonnas mängib kanalite nurkade disain võtmerolli ventilatsiooni, HVAC-süsteemide ja tuuletunnelite tõhususes ja funktsionaalsuses. Kui õhk on sunnitud tegema järsu pöörde, nagu sageli kanalisatsioonis nõutakse, kohtab see suurenenud hüdraulilist takistust, mis toob kaasa suuremad rõhukaod ja turbulentsi. See mitte ainult ei kahjusta süsteemi tõhusust, nõudes õhuvoolu säilitamiseks rohkem energiat, vaid mõjutab ka kanalisatsiooni konstruktsiooni terviklikkust turbulentsete voolude avaldatava ebaühtlase rõhu tõttu.
Siin tulevad mängu suunelabad (ingl k turning vanes), mida tuntakse ka kui nurgalabad või juhtlabad (Joonis 1). Kanalinurkadesse paigaldamiseks mõeldud suunelabad võimaldavad õhul läbida pöörde minimaalse takistusega, vähendades tõhusalt rõhukadusid ja leevendades turbulentsi ilma lisaruumita, mida nõuavad sujuvad raadiusega painded. See muudab suunelabad ideaalseks lahenduseks õhuvoolu tõhusaks juhtimiseks kompaktses ruumis.
Joonis 1. Tunnel Tech suunelabade nurgasektsiooni koost
Suure jõudlusega suunelabade sektsioonid, mis konkureerivad tavaliste HVAC-lahendustega.
Traditsiooniline lahendus mainitud kahjulike nähtuste – suurenenud turbulentsi, rõhukao ja müra – ületamiseks järsult kõveras kanalis on radiaalsete kanalipõlvede projekteerimine (Joonis 2 ja Joonis 4, juhtum 2). Need põlved, kuigi tõhusad turbulentsi, müra ja rõhukadude (mis on tavalised järsu pöörde puhul, nagu näha Joonisel 4, juhtum 1) mõningasel leevendamisel, omavad oma probleeme.
Mitmed traditsioonilised ventilatsioonikanalid sujuvalt kumera lehtmetallist pöördega ja painutatud voolusuunajatega on toodud Joonisel 2 vasakul. Pilt kujutab mõnda näidet standardsetest variantidest, mida tavaliselt kasutatakse HVAC-kanalites, nt vastavalt DW144 kanalisatsioonistandarditele.
Sellised kanalilahendused on levinud ja kulutõhusad väikeste rakenduste puhul ehitusinseneerias, väikeettevõtluses ja väikese võimsusega HVAC-süsteemides, kus energiakulu ei ole oluline tegur. Kuid see disain ei ole hea lahendus ventilatsiooni- ja jahutussüsteemidele keskmises ja suures mahus ning suure võimsusega elektritootmises, metallurgias, turbomasinates, soojusvahetites, heitsoojuse taaskasutamises ning kaasaegsetes rohelise ja taastuvenergia rakendustes, kus hüdrauliline tõhusus ja energiasääst on hädavajalikud.
Siiski pole vaja iga kord ehitada kohandatud ebastandardset kanalit, kui hüdraulilise võrgu energiatarbimist on vaja täiuslikkuseni optimeerida. Sama Joonis 2 paremal näitab TunnelTech diagonaalset suunelabade sektsiooni, mis on energiatõhus, madala müratasemega ja madala turbulentsiga, vastates samal ajal HVAC-süsteemide tööstusstandarditele, kuid mida saab kasutada ka suuremahulistes ja suure võimsusega tööstuslikes kasutusjuhtudes. Näide suuremahulisest rajatisest, kuhu diagonaalne suunelabade sektsioon on hõlpsasti integreeritav, on toodud Joonisel 3.
Joonis 2. Traditsiooniline keskmise suurusega HVAC sujuv põlv lehtmetallist jaoturiga, DW144 standard (vasakul), ja suure jõudlusega Tunnel Tech suunelabade diagonaalkoost standardsetele õhukanalitele (paremal).
Joonis 3. Suuremahulised Tunnel Tech õhukanali pöördesektsioonid tuuletunnelitele, elektritootmisele ja tööstuslikele rakendustele.
Suunelabade disain rõhulangu, turbulentsi ja müra vähendamiseks
Erinevate pöördenurkade disainide võrdlemiseks on rõhulangud (ΔP) ja CFD-simuleeritud voolumustrid toodud allpool Joonisel 4. Sissevoolu õhukiirus 20 m/s ja 2×2 m ruudukujuline kanal valiti demonstratiivseks näiteks. Kiirusvahemik 20 m/s valiti demonstreerimise eesmärgil, kuna tavaliselt töötavad professionaalsed vertikaalsed tuuletunnelid siseruumides langevarjuhüpeteks enamasti režiimides, kus voolukiirus pöörlevas sektsioonis varieerub vahemikus 10 kuni 30 m/s. CFD-arvutused tehti 1 standardatmosfääri juures temperatuuril 20 °C ja null õhuniiskusega kokkusurutava gaasiga ning adiabaatilise seinaga, mille karedus on 250 µm. Kasutati võrku suurusega 6 kuni 10 mln rakku domeeni kohta. Sisselaske piiril rakendati lamedat sisselaskeprofiili ja 2% turbulentsi. Turbulentsi käsitleti k-ε mudeli abil.
NB! Pange tähele, et joonisel 4 toodud illustratsioonid on konkreetsed näited, mis on esitatud ainult tööpõhimõtete illustreerimiseks ja mõne pöördenurga sektsiooni tüübi võrdlemiseks. Neid juhtumeid ei saa tõlgendada üldistena iga kasutusjuhtumi jaoks. Iga reaalse ventilatsioonisüsteemi või muu hüdraulilise võrgu puhul tuleb iga arvutuspunkti jaoks arvesse võtta konkreetseid hüdraulilisi parameetreid, kanali suurust ja kuju, karedust ja struktuurilisi ebakorrapärasusi, voolu ebaühtlusi ja täpseid füüsikalisi gaasiparameetreid. Saate tellida sellise arvutuse konkreetse süsteemi jaoks, võttes meiega ühendust.
Kirjeldatud on järgmised disainijuhtumid:
- Nurgasektsioon ilma juhtlabadeta.
- Sujuvalt kumer nurgasektsioon (r = ½ kanali kõrgusest) radiaalselt painutatud voolusuunajatega. Rõhulang sõltub ka kanali vahetükkide arvust ja geomeetriast. Näidatud on näide minimeeritud arvu optimaalse kujuga õhuvoolu jagajatega.
- Lihtsad radiaalselt painutatud õhukesed plaadid (10-20mm paksud).
- Lähimate konkurentide tüüpilised optimeerimata suunelabad.
- Tunnel Tech optimeeritud profiiliga suunelabad (TTE-TV).
Ümarate kanalipõlvede kõige olulisem probleem väikese arvu lihtsate painutatud plaat-eraldajatega (või ilma juhtlabadeta üldse) on rõhu ja kiiruse jaotusmuster pöördesektsiooni väljumisel (Joonis 4, juhtum 2, vaata väljalaske ristlõiget). See muster näitab, et kiirus suureneb iga voolu alamdomeeni välisseinast siseseinani, põhjustades ebaühtlast voolu, suurt turbulentsi ja müra. Mida väiksem on pöörderaadius, seda suurem on voolu eraldumise, rõhu ja kiiruse välja moonutuste, mürataseme ja rõhulangu väärtuse tõenäosus.
Ainus viis nende probleemide ületamiseks on sellise nurgasektsiooni suur pöörderaadius ja õhuvoolu juhtlabade arvu suurendamine. Siit tuleneb teine probleem – suurem ruumivajadus selliste põlvede mahutamiseks ja mitme radiaalse õhukanali vahetüki materjalikulu, mis on mõõdetud kanali ristlõike järgi. Suurtes kanalisüsteemides võib sujuvate raadiusega põlvede rakendamine viia ebamõistlikult suurte konstruktsioonideni, muutes selle lähenemisviisi paljudes stsenaariumides ebapraktiliseks, eriti seal, kus ruum on piiratud. Vajalik lisaruum on näidatud katkendlike joontega allpool Joonisel 4, juhtum 2. Iga pöörde kõrgust ja laiust tuleb suurendada vähemalt ½ kanali suuruse võrra. Recirkulatsiooniga tuuletunnelite puhul tähendab see hoone mõõtmete suurenemist mitme meetri võrra igas suunas, mis toob kaasa suuremad kanalisatsioonikulud ja suuremad kapitaliinvesteeringud. Lisaks maksab iga voolujagaja sama palju kui kanali sein.
Joonis 4. Kanalisatsiooni nurgasektsioonid - disaini ja jõudluse võrdlus
Optimaalne lahendus tuuletunnelitele ja tööstuslikule ventilatsioonile on tiibprofiiliga pöördesektsiooni labad, mis on paigutatud diagonaalselt, nagu kujutatud Joonisel 4, juhtumid 3-5.
Kõik ülaltoodud CFD-pildid vastavad õhukanali nurgasektsioonile, mille sisselaskeava on 2x2m ja õhuvoolu kiirus 20 m/s, mis on näitena kõige asjakohasem siseruumides langevarjuhüpete ja väikese kiirusega allahelikiirusega tuuletunnelite kasutusjuhtude puhul.
Joonis 4 juhtum 3 näitab nurgasektsiooni lihtsate juhtlabadega, mis on valmistatud õhukestest painutatud metalllehtedest. Joonis 4 juhtum 4 on parim näide TunnelTech lähimate konkurentide pakutavatest pöördelabadest. Mõlemal on väiksem kõõlu pikkus ja optimeerimata tiivaprofiil, mille tulemuseks on sektsiooni väljumisel nähtav voolu ebaühtlus, suurem aerodünaamiline takistus ja õhukanali müra. Lihtsatest painutatud metalllehtedest valmistatud õhukesed labad ületavad tavaliselt lubatud müratasemeid isegi väikese õhukiiruse korral ning paksu ja lühikese profiiliga variant, millel on väike kõõlu ja paksuse suhe, omab ka väiksemat pindala, mis on ebasoovitav rakendustes, kus soojusülekandeks kasutatakse jahutatud suunelabasid.
Joonise 4 juhtumi 5 alumises osas on näidatud õhukanali nurk, mis on varustatud suure jõudlusega Tunnel Tech suunelabadega (tellimiseks vaadake järgmist tootekoodi: TTE-TV-90). Nagu ristlõigetest näha, on vool ühtlasem korralikult profileeritud juhtlabade puhul, mis toob kaasa väiksema rõhulangu ja madala turbulentsi.
Väljuva õhu rõhu/kiiruse profiil on samuti palju parem Tunnel Tech nurgasektsioonide puhul, mis on varustatud pika kõõluga labadega, võrreldes teiste juhtumitega. Selle tulemuseks on ületamatu Tunnel Tech aerodünaamiline kvaliteet, mida kajastavad arvukad professionaalsete langevarjurite ja teiste klientide arvustused.
Kõik eespool arutatud andmed, sealhulgas kõõlu pikkus ja jahutusvõimalused, on saadaval ka <strong>Tabelis 1</strong>.
| Juhtum / Laba tüüp | ΔP (Pa) (*) | ξ (*) | Kõõlu pikkus (mm) | Jahutus |
|---|---|---|---|---|
| 1. Labadeta, järsk pööre | 114 | 0.47 | — | Ei |
| 2. Sujuvalt kumer nurgasektsioon | 41 | 0.17 | > 2000 | Ei |
| 3. Lihtsad radiaalselt painutatud õhukesed plaadid | 80 | 0.33 | 250–500 | Ei |
| 4. Lähimate konkurentide suunelabad | 88 | 0.37 | 280 | Jah |
| 5. Tunnel Tech optimeeritud suunelabad | 57 | 0.24 | 500 | Jah |
Hüdraulilise kao koefitsiendi väärtused kiirusvahemikus kuni 100 m/s kanali pöördesektsiooni jaoks TunnelTech ja konkurentide labadega, ilma algandmete valikust tulenevate variatsioonideta, on toodud Joonisel 5.
Täpsemad andmed hüdrauliliste kadude kohta kanali pikkuses, kohaliku takistuse ja kogu hüdraulilise kao koefitsiendi kohta on toodud allpool.
Joonis 5. Tunnel Tech ja konkurendi pöördesektsiooni võrdlus. Darcy-Weisbachi hüdraulilise kao koefitsient sama geomeetria ja algsete arvutustingimuste korral.
Turbulentsi leevendamine usaldusväärsete hüdraulika- ja konstruktsiooniohutuse arvutuste jaoks
Joonis 6. Tunnel Tech nurgalaba sektsiooni turbulentsi skaala (m) @ 20 m/s
Sujuv ja etteaimatav rõhu/kiiruse profiil on eriti oluline rakendustes, kus suur turbulents või voolu eraldumine ei ole vastuvõetav, näiteks eksperimentaalsed tuuletunnelid, siseruumides langevarjuhüpete rajatised ja suure võimsusega rakendused. Need parasiitnähtused, samuti voolu eraldumisest ja suuremahulisest turbulentsist põhjustatud rõhupulsatsioonid, on vastuvõetamatud ka paigaldistes, mis nõuavad akustiliselt indutseeritud vibratsiooni puudumist ja kus õhukanali konstruktsiooni stabiilsusnõuete tõttu ei ole lubatud staatilise rõhu kõrvalekalded. Lisaks on need turbulentsed voolud tavaline müraallikas, mis vähendab veelgi süsteemi üldist jõudlust ja lõppkasutajatele pakutavat mugavust.
Tuleb arvestada ka sellega, et voolu ebakorrapärasused kipuvad edasi arenema ja tugevnema, kui ei kasutata spetsiaalseid sirgendajaid, kärgstruktuure, deturbuliseerimisvõrke või muid õhuvoolu juhtimisseadmeid [1-3]. Täpne gaasidünaamiline analüüs nõuab iga järgmise õhukanali elemendi takistuse arvutamist, võttes arvesse reaalset sisselaske rõhu/kiiruse profiili, mis on tekkinud hüdraulilise võrgu eelmises elemendis. Pikkade hüdrauliliste võrkude puhul on sageli võimatu teostada kogu süsteemi CFD-simulatsiooni tohutute mõõtmete tõttu. Sellises olukorras kasutatakse ligikaudseid pool-empiirilisi arvutusi, mis hõlmavad vedeliku mõõtmeteta arve ja geomeetria kriteeriume [4], või sellistel meetoditel põhinevat tarkvara. Samuti tehakse FEA modelleerimine kanali konstruktsiooni stabiilsuse määramiseks tavaliselt stabiilse staatilise rõhu väljaga, mis rakendatakse kanali seintele. Seega võivad allavoolu arenevad tõsised voolu ebakorrapärasused põhjustada vigu ka kandekonstruktsioonide ohutuskriitilistes uuringutes.
Ligikaudsed meetodid ei käsitle tavaliselt kiirusprofiili moonutusi hüdraulilise võrgu elemendi sisselaskeavas ja võtavad parimal juhul arvesse, kas profiil on arenenud või veel arenemata (ühtlane), ning piirkihi parameetreid. Tuuletunnelites ja tööstuslikes ventilatsioonisüsteemides võib iga voolu pööre põhjustada ebaühtlust ja tugevat voolu pöörlemist (swirl), mis toob kaasa ebakindluse hüdraulilise takistuse arvutustes pikkades hüdraulilistes võrkudes. Seetõttu tuleks võimaluse korral vältida suurte kiirusprofiili ebakorrapärasuste tekkimist.
Nagu näha Jooniselt 6 ja ülaltoodust, on TunnelTech suunelabade pöördesektsioonide parameetrid sellised, et need ei tekita täiendavaid vooluhäireid, vaid neid saab kasutada ka pööriste ja ebaühtluse summutamiseks pöördesektsioonist allavoolu. Seega võib TunnelTech labadega pöördesektsioon toimida ka tõhusa voolusirgendajana, kui see on paigaldatud pärast aksiaalventilaatorit, kanali difuusorit, soojusvahetit, testsektsiooni, hargnemist või kanali sisselõiget või mis tahes muud turbulentsi tekitavat objekti.
Kohaliku takistuse koefitsient
Pöördenurga kohaliku takistuse omadusi saab arvutada tuntud Darcy-Weisbachi võrrandi abil:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Kus:
- ΔP – kogu rõhukadu (rõhulang) paskalites (Pa);
- ξ – kohaliku takistuse (Darcy-Weisbachi) koefitsient;
- ρ – vedeliku tihedus (kg/m³);
- V – vedeliku kiirus sisselaske ristlõikes (m/s).
Need parameetrid, mis määravad õhukanali energiatõhususe, sõltuvad suurel määral suunelabade disainist.
Vastavalt allikale [4] saab keeruka hüdraulilise elemendi kogutakistust esitada pikkuse hõrdetakistuse ξL ja kohaliku takistuse ξ0 summana:
ξSUM = ξL + ξ0
Sirgjoonelise õhukanali puhul on pikkustakistus võrdeline pikkusega ja pöördvõrdeline hüdraulilise läbimõõduga, mida väljendatakse valemiga:
ξL = (L / D) · f
kus f on Darcy hõrdetegur.
Lihtsa kujuga torude puhul (nt ring, ruut, kuusnurk) saab f väljendada mittelineaarse sõltuvusena ainult Reynoldsi arvust – vaata Peatükk 2 allikas [4] või https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Hõrdetegurit f lihtsa ümara toru (ringikujuline kanal) puhul siledate seintega, arenenud stabiliseeritud vooluprofiiliga sisselaskeavas ja turbulentse režiimi korral (Reynoldsi arvud Re > 4×103) saab arvutada valemiga:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
Reaalsete kanalite puhul tuleb arvesse võtta ka karedust.
Allpool toodud Joonis 7 näitab Darcy hõrdeteguri graafikut sõltuvalt Reynoldsi arvust Re erinevate suhteliste seinakareduste korral, mille esmakordselt avaldas Nikuradze allikates [5-8]. Seda graafikut tuntakse ka kui Moody diagrammi [9] või Colebrook-White'i korrelatsiooni [10-11]. Kaasaegseid uuringuid siledate torude kohta leiate allikast [12].
See diagramm näitab f(Re) keerulist sõltuvust erineva karedusega ümara toru puhul. Ruudukujuliste ja muude mitteringikujuliste torude puhul on diagramm keerulisem. Seega tuleb arvesse võtta voolurežiime (Reynoldsi arv), kanali kuju ja seina suhtelist karedust.
Joonis 7. Moody (tuntud ka kui Nikuradze) diagramm, mis näitab Darcy-Weissbachi hõrdetegurit fD sõltuvalt Reynoldsi arvust Re erinevate suhteliste kareduste korral – Algne diagramm: S Beck ja R Collins, Sheffieldi Ülikool, Jagatud litsentsi CC BY-SA 4.0 alusel, wikimedia.org
Reaalsete karedate kanalite puhul on siiski võimalik esitada kogutakistus pikkustakistuse ja kohaliku takistuse summana ξSUM = ξL + ξ0.
Selline summa esitus lihtsustab kanali parameetrite uurimist, kuna kohalikku takistust ξ0 saab arvutada lihtsustatud elemendi geomeetria jaoks – näiteks probleemi perioodilises püstituses väiksema arvutusdomeeniga või probleemi 2D-versioonis. Pange tähele Joonisel 4 näidatud näidete arvutusdomeeni tohutut suurust, kus sektsiooni kõrgus on 3 ja pikkus 18 meetrit ning võrgu konvergents hakkab adekvaatselt ilmnema suuruse juures üle 10 miljoni võrguelemendi. Probleemi püstituse variant perioodiliste või 2D tingimustega nende juhtumite jaoks võiks omada suurusjärgu võrra väiksemat võrguelementide arvu ja iga kiiruspunkti lihtsustatud arvutamine ΔP(v) graafiku jaoks võtaks tundide asemel vaid minuteid või isegi sekundeid.
Seega võib kahe takistuse summaks jagamine arvutusi oluliselt lihtsustada – saab kiiresti määrata kohaliku takistuse ξ0 ja seejärel lisada pikkustakistuse ξL. Viimast saab kiiresti hinnata teadaolevatest tabelitest või ligikaudsete valemite abil, kasutades lihtsustatud võrrandeid, mis põhinevad mõõtmeteta arvudel ja õhukanali geomeetria parameetritel. Hüdrauliliste ja kanalivõrgu elementide puhul, kus voolusuund muutub järsult (nurgelised põlved, sujuvad painded, painded erinevate nurkade all koos suunelabadega ja ilma), on sarnane lähenemisviis ja meetod esitatud peatükkides 6-1 ja 6-2 põhjalikus teoses Handbook of hydraulic resistance [4].
Toote esiletõstmine
Tunnel Tech õhuvoolu suunelabad (toode TTE-TV) on selle tehnoloogia esirinnas, pakkudes ületamatut tõhusust õhuvoolu juhtimisel. Meie tooted on loodud laia valiku rakenduste jaoks, alates siseruumides langevarjuhüpete rajatistest ja tuuletunnelitest kuni HVAC- ja ventilatsioonisüsteemideni, kehastades aerodünaamilise disaini ja energiatõhususe tipptaset.
Suunelabade sektsiooni jõudlus õhukanalites
Tunnel Tech suure jõudlusega õhuvoolu suunelabad seavad tööstusstandardi võimsuse ja aerodünaamilise tõhususe osas. Meie energiasäästlikud suunelabad on loodud aerodünaamilise hõõrdumise minimeerimiseks, tagades sujuva õhuvoolu ja vähendades energiatarbimist.
TunnelTech suunelabadel on suurepärased õhukanali kohaliku takistuse omadused. Takistusparameetrid, mis on arvutatud Darcy-Weisbachi võrrandi abil, nagu eespool kirjeldatud, on esitatud järgmistel joonistel (vaata Joonis 8 allpool) ja Suunelabade andmelehel.
Üldiselt, juhul kui kanali suurus on teadmata, on väärtused antud idealiseeritud elemendi jaoks, millel on perioodilised külgmised ääretingimused, võtmata arvesse täiendavat seinatakistust pikkuses, karedust ja muude kohalike parameetrite mõju. Joonisel 8 on toodud väärtused idealiseeritud pöördenurga elemendi jaoks Tunnel Tech labadega, mis arvutati 15 labaga virna lõpmatu perioodilise järjestuse lähenduses perioodiliste ääretingimustega.
Joonis 8. Tunnel Tech suunelaba kohaliku takistuse koefitsient ja vastav rõhulang.
Kui HVAC või muu hüdrauliline süsteem koosneb kanalitest, mis üldiselt ei muuda vooluala ristlõike kuju voolutee pikkuses, on ligikaudsete arvutuste jaoks mugav hinnata takistust pikkusühiku kohta (hinnata tuleb muidugi kogu kiirusvahemiku jaoks):
KL = ξL / L = f / Dh
kus Dh on kanali hüdrauliline läbimõõt. KL väärtust on lihtne määrata teatmeteostest, nagu eespool arutatud. Seega, korrutades selle pikkusega ja lisades andmelehtedelt saadud või iseseisvalt arvutatud kohaliku takistuse väärtused ξ0, on võimalik kiiresti hinnata süsteemi kogu rõhukadu.
ξSUM = KL · L + ξ0
Ülaltoodud illustreerivad näited joonisel 4, kus on 2×2 meetrine ruudukujuline kanal koos arvutuses kasutatud gaasiparameetrite ja karedusega, omavad takistust pikkusühiku kohta suurusjärgus K<sub>L</sub> = ξ<sub>L</sub> / L ~ 2,1 Pa. See väärtus kehtib ruudukujulise kanali hindamisel ilma põlvi, labasid või muid sisemisi seadmeid arvestamata. Täispikkus 21 meetrit, mille õhumass mööda kanalit läbib, annab rõhulanguks ~44 paskalit. Lisades sellele joonisel 8 näidatud väärtuse (11 Pa kiirusel 20 m/s, võetud vastavalt suunelabade andmelehele (Tabel A.2.1)), saame kogutakistuseks 55 Pa reaalse 2×2 ruudukujulise kanali sektsiooni jaoks, milles on pöördelabad. See väärtus on heas kooskõlas joonisel 4, juhtum 5 näidatud väärtusega.
Lisateavet mis tahes kujuga kanalite takistuste ligikaudsete arvutusviiside kohta ilma CFD-meetodeid kasutamata leiate hõlpsasti allikast <a href="#references">[4]</a> või sarnasest kirjandusest.
NB! Pange tähele, et joonisel 4 toodud näited on vaid erijuhtum pöördelabade töö demonstreerimiseks ja neid ei saa kasutada suvalise kanali hindamiseks! Joonis 8 on kohaldatav laiemas kontekstis, kuid arvesse tuleb võtta kliendi kanali konkreetseid parameetreid. Iga konkreetne süsteem vajab üksikasjalikku analüüsi, mille saate tellida Tunnel Techilt. Kanali hüdraulilise takistuse täpseks arvutamiseks ja teie ventilatsiooni- või tuuletunneliseadmete energiatarbimise eksperthinnanguks palun võtke meiega ühendust.
Lisateavet teenuste ning teadus- ja arendustegevuse kohta leiate ka Tehnoloogia lehelt ja Teenuste jaotisest.
Suunelabad tööstuslikuks jahutamiseks ja kütmiseks
Meie tooted on tööstuslike õhukanalite juhtlabade seas ainulaadsed, pakkudes võimalust tsirkuleerida jahutusvedelikku suure voolukiirusega, võimaldades õhu tõhusat jahutamist või soojendamist selle läbimisel kanalist. See funktsioon avab uusi võimalusi soojusregulatsioonis sisekliima juhtlabade ja madala takistusega õhukanalisse integreeritud soojusvahetite kasutamiseks, pakkudes meie klientidele mitmekülgseid lahendusi nende õhuvoolu vajadustele.
Hinnatud HTCL (soojusülekandetegur lineaarmeetri kohta) arvutusmeetodi abil, mis kvantifitseerib soojusvoo (vattides) suunelaba pikkuse meetri kohta iga Kelvini logaritmilise keskmise temperatuuride vahe (ΔTLMTD) kohta välisõhu ja nurgalaba jahutusvedeliku vahel, on meie juhtlabad loodud tõhusaks soojuse hajutamiseks erinevates õhuvoolu tingimustes, tagades stabiilse jõudluse ja temperatuuri reguleerimise.
Vesijahutusega suunelabade soojusülekandeteguri parameetrid on esitatud Joonisel 9, nii niiske kui ka kuiva õhu jaoks, kus ΔP [kPa] tähistab vee rõhuerinevust sisse- ja väljalaskeavade vahel (sinine ja punane Joonisel 10).
Joonis 10. Suunelaba jahutuskanalid
Joonis 9. HTCL koefitsient. Kuiv (RH=0%) ja niiske õhk (RH=90% temperatuuril 30 °C) erineva jahutusvedeliku (vesi) rõhuerinevuse korral sisse- ja väljalaskeavade vahel.
Suunelabad heitsoojuse rekuperatsiooniks
Integreeritud soojusvahetuskanalitega jahutatud suunelabad pakuvad mitmekülgset lahendust heitsoojuse taaskasutamiseks erinevates rakendustes. Integreerides need labad soojusvahetussüsteemidesse, suudavad need püüda liigset soojusenergiat, mis muidu läheks kaotsi, suunates selle soojuse rekuperatsioonisüsteemidesse, suurendades seeläbi oluliselt süsteemi üldist tõhusust.
Praktilistes rakendustes saab seda tehnoloogiat kasutada mitmes valdkonnas. Näiteks tööstusprotsessides saavad jahutatud suunelabad taaskasutada heitgaasidest pärinevat heitsoojust ja suunata selle sissetulevate vedelike või õhu eelsoojendamiseks, vähendades seeläbi energiatarbimist. HVAC-süsteemides kasutatakse sarnaseid põhimõtteid selliste seadmete kaudu nagu soojustagastusega ventilaatorid (HRV) ja energiatagastusega ventilaatorid (ERV), mis kannavad soojust üle väljatõmbe- ja sissepuhkeõhu voogude vahel. See protsess minimeerib sissetuleva õhu soojendamiseks või jahutamiseks vajalikku energiat, mis toob kaasa märkimisväärse energiasäästu.
Lisaks saab jahutatud suunelabasid integreerida elektritootmise ja taastuvenergia sektorites kasutatavatesse süsteemidesse. Näiteks koostootmisjaamades (CHP) taaskasutatakse elektritootmisest tekkiv heitsoojus kütmiseks, parandades süsteemi üldist tõhusust. Geotermilistes energiasüsteemides aitavad need labad hallata maapinnast ammutatud soojusenergiat, optimeerides soojusülekande protsesse.
Rohelise ja taastuvenergia algatustes mängib heitsoojuse taaskasutamine kriitilist rolli süsiniku jalajälje vähendamisel ja energiasüsteemide jätkusuutlikkuse suurendamisel. See lähenemisviis on kooskõlas säästliku tootmise põhimõtetega, parandades ressursitõhusust ja vähendades tegevuskulusid tõhusa soojusjuhtimise kaudu. Lisaks näitab selliste tehnoloogiate kaasamine ESG projektidesse pühendumust keskkonnamõju minimeerimisele ja ressursside kasutamise optimeerimisele, mis on kooskõlas laiemate jätkusuutlikkuse eesmärkidega.
Soojuse rekuperatsioon – seotud projektid
Tunnel Tech omab laialdast kogemust projektide elluviimisel, mis hõlmavad soojusvahetust ja HVAC-süsteeme, mis on loodud heitsoojuse taaskasutamiseks jahutatud suunelabade abil. Integreerides need labad soojusvahetussüsteemidesse, mis on loodud muidu kaotsi mineva soojusenergia püüdmiseks ja taaskasutamiseks, võimaldab Tunnel Tech tõhusamalt taaskasutada heitsoojust erinevatest tööstuslikest ja kaubanduslikest protsessidest. See lähenemisviis mitte ainult ei paranda energiatõhusust, vaid toetab ka jätkusuutlikkuse eesmärke, vähendades energiatarbimist ja tegevuskulusid.
Rakendused
Meie suunelabad teenindavad laia valikut tööstusharusid ja rakendusi
HVAC-süsteemid
| Ärihooned | Kanalisatsiooni optimeerimine; Energiatõhusus; Tegevuskulude vähendamine; Tervise ja ohutuse suurendamine õhukvaliteedi ja temperatuuri tõhusa haldamise kaudu; |
| Elamukompleksid | Tagage mugavad elukeskkonnad optimaalse õhukvaliteedi ja vooluga; Tervise ja ohutuse suurendamine; |
| Andmekeskused | Soojusjuhtimise õhuvoolu labad hoiavad serverite jõudluse ja pikaealisuse tagamiseks kriitilist temperatuuri ja niiskuse taset; |
Ehitusinseneeria ventilatsioonisüsteemid
| Haiglad ja tervishoiuasutused | Vaikse tööga suunelabad tagavad elutähtsa õhukvaliteedi kontrolli patsientide ja personali kaitsmiseks; Tervise ja ohutuse suurendamine õhukvaliteedi ja temperatuuri tõhusa haldamise kaudu |
| Haridusasutused | Looge soodsad õpikeskkonnad tänu paremale õhuringlusele |
Keskkonnakontroll
| Elektroonika, biotehnoloogia, toidutehnoloogia ja muud kõrgtehnoloogilised rajatised / puhasruumid | Reguleerige temperatuuri ja niiskust kõrgtehnoloogilise ja nõudliku tootmise jaoks; Õhukonditsioneeri juhtlabad säilitavad ranged õhuvoolu standardid tootmise ja teadustöö jaoks |
| Spordiareenid | Tagage mugavus ja ohutus nii sportlastele kui ka pealtvaatajatele |
Tööstuslikud ja erirakendused
| Tunnelite ehitus ja hooldus | Parandage õhukvaliteeti ja töötajate ohutust tunnelikeskkondades; |
| Tööstusrajatised | Kanalisatsiooni optimeerimine; Energiatõhusus; Säästev areng; Tegevuskulude vähendamine; |
| Valukojad ja rasketööstuse rajatised | Energiatõhusus; Tegevuskulude vähendamine; Heitsoojuse energia rekuperatsioon; Dekarboniseerimine ja ESG; Tugevdatud HVAC õhukanalid; Soojusjuhtimine; |
| Meretehnika | Täiustage laevade ja allveelaevade ventilatsioonisüsteeme meeskonna mugavuse ja seadmete töökindluse tagamiseks; |
| Kaevandamine ja maa-alune ehitus | Pakkuge kaevandusobjektidele ja muudele maa-alustele rajatistele üliolulist ventilatsiooni, vähendades ohtlike tingimuste riski; |
Kõik need rakendused saavad märkimisväärset kasu TunnelTech suunelabade täiustatud disainist ja funktsionaalsusest, tähistades hüpet tõhusa õhuvoolu juhtimise suunas. Valides TunnelTech madala takistusega õhujuhtlabad, võivad kliendid oodata mitte ainult oma süsteemi jõudluseesmärkide täitmist, vaid ka nende ületamist, samal ajal
- •vähendades energiatarbimist * kuni 30%
- •vähendades müra * 60% võrra, võrreldes tavaliste õhukanalitega.
* – eksperimentaalsed tulemused TT45Pro tuuletunneli geomeetria puhul.
Päringute ja lisateabe saamiseks selle kohta, kuidas meie suunelabasid saab kohandada vastavalt konkreetsetele vajadustele, palun võtke ühendust meie meeskonnaga. Laske TunnelTechil olla teie partner optimaalsete õhuvoolu juhtimise lahenduste saavutamisel.
Paigaldus ja hooldus
- •Mõõtmed ja spetsifikatsioonid
Kontrollige kanali mõõtmeid ja suunelabade spetsifikatsioone enne paigaldamist
- •Kinnitusvõimalused
Saadaval klamberkinnitusega, poltkinnitusega ja keevitatavate konfiguratsioonidena
- •Koorma käsitsemine
Järgige koorma käsitsemise juhiseid ohutuks transpordiks ja paigutamiseks
- •Samm-sammuline paigaldus
Üksikasjalikud paigaldusjuhised on kaasas iga tootetarnega
- •Ülevaatuse graafik
Regulaarsed visuaalsed kontrollid labade joonduse ja konstruktsiooni terviklikkuse tagamiseks
- •Puhastusprotseduurid
Perioodiline puhastamine tolmu ja prahi kogunemise eemaldamiseks labade pindadelt
- •Kulumise jälgimine
Jälgige korrosiooni, erosiooni või mehaaniliste kahjustuste märke
- •Veaotsingu juhend
Lahendage levinud probleeme, nagu vibratsioon, müra või vähenenud õhuvoolu tõhusus
Dokumentatsioon
Tehniline teave Tunnel Tech tuuletunneli nurgasektsiooni koostude ja suunelabade parameetrite kohta on saadaval põhjalikus andmelehes TTE-TSA ja TTE-TV toodete jaoks. Dokumentatsioon sisaldab teavet disainivõimaluste, horisontaalsete ja vertikaalsete 90-kraadiste voolupöördenurkade kohalike takistuste ning jahutatud suunelabade hüdrauliliste ja soojusülekande parameetrite kohta.
Laadi alla TTE-TSA andmeleht (PDF)Viited ja seotud publikatsioonid
Lisateavet tuuletunnelite, tööstuslike kanalite, HVAC-kanalite ja õhuvoolu juhtimisseadmete, ventilaatori sirgendajate jms pöörlevate labade disaini ja optimeerimise kohta leiate allolevatelt linkidelt:
- 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.
Vaata ka:
- Moody diagramm: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
- Darcy-Weisbach: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
- Hõrdetegur: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- Hõrdekadu: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss