Sissejuhatus suunelabadesse
Õhuvoolu haldamise valdkonnas mängib kanalinurkade disain võtmerolli ventilatsiooni, HVAC-süsteemide ja tuuletunnelite tõhususes ja funktsionaalsuses. Kui õhk on sunnitud tegema järsu pöörde, nagu õhukanalites sageli nõutakse, puutub see kokku suurenenud hüdraulilise takistusega, mis toob kaasa suuremad rõhukaod ja turbulentsi. See mitte ainult ei ohusta süsteemi tõhusust, nõudes õhuvoolu säilitamiseks rohkem energiat, vaid mõjutab ka õhukanalite struktuurset terviklikkust turbulentsete voolude avaldatava ebaühtlase rõhu tõttu.
Siin tulevad mängu suunelabad, tuntud ka kui nurgalabad või juhtlabad (joonis 1). Nurkadesse paigaldamiseks mõeldud kanali nurgalabad võimaldavad õhul läbida pöörde minimaalse takistusega, vähendades tõhusalt rõhukadusid ja leevendades turbulentsi, ilma et oleks vaja lisaruumi, mida sujuvad raadiuspainded nõuavad. See muudab suunelabad ideaalseks lahenduseks õhuvoolu tõhusaks haldamiseks kompaktses ruumis.
Joonis 1. Tunnel Tech suunelaba nurgasektsiooni koost
Suure jõudlusega juhtlaba sektsioonid, mis konkureerivad üldiste HVAC-lahendustega.
Traditsiooniline lahendus mainitud kahjulike nähtuste – suurenenud turbulentsi, rõhukao ja müra – ületamiseks järsult kumeras kanalis on radiaalsete kanalipõlvede projekteerimine (joonis 2 ja joonis 4, juhtum 2). Need põlved, kuigi tõhusad turbulentsi, müra ja rõhukadude teataval leevendamisel (mis on levinud järsus paindes, nagu on näha joonisel 4, juhtum 1), omavad omaette probleeme.
Mitmed traditsioonilised ventilatsioonikanalid, mille pööre on tehtud sujuvalt kumerast lehtmetallist koos painutatud voolusuunajatega, on esitatud joonisel 2 vasakul. Pilt esindab mõningaid näiteid standardvariantidest, mida tavaliselt kasutatakse HVAC-kanalites, nt vastavalt DW144 õhukanalite standarditele.
Sellised kanalilahendused on levinud ja kulutõhusad väikeste rakenduste puhul tsiviilehituses, väikeettevõtetes ja väikese võimsusega HVAC-süsteemides, kus energiakulu ei ole oluline tegur. Kuid see disain ei ole hea lahendus ventilatsiooni- ja jahutussüsteemidele keskmise ja suure ulatusega ning suure võimsusega elektritootmises, metallurgias, turbomasinates, soojusvahetites, heitsoojuse taaskasutamises ning kaasaegsetes rohelise ja taastuvenergia rakendustes, kus hüdrauliline tõhusus ja energiasääst on hädavajalikud.
Siiski ei ole vaja ehitada kohandatud mittestandardset kanalit iga kord, kui hüdraulilise võrgu energiatarbimist on vaja täiuslikkuseni optimeerida. Sama joonis 2 paremal näitab Tunnel Techi diagonaalse juhtlaba sektsiooni varianti, mis on energiatõhus, madala mürataseme ja madala turbulentsiga, vastates samal ajal HVAC-süsteemide tööstusstandarditele, kuid mida saab kasutada ka suuremahulistes ja suure võimsusega tööstuslikes kasutusjuhtudes. Näide suuremahulisest rajatisest, kuhu diagonaalset suunelaba sektsiooni saab hõlpsasti integreerida, on näidatud joonisel 3.
Joonis 2. Traditsiooniline keskmise suurusega HVAC sujuv põlv lehtmetallist jaotuslabaga, DW144 standard (vasakul), ja suure jõudlusega Tunnel Tech suunelaba diagonaalkoost standardsete õhukanalite jaoks (paremal).
Joonis 3. Suuremahulised Tunnel Techi õhukanali pöördesektsioonid tuuletunnelite, elektritootmise ja t ööstuslike rakenduste jaoks.
Suunelaba disain rõhukao, turbulentsi ja müra vähendamiseks
Erinevate pöördenurkade disainide võrdlemiseks on allpool joonisel 4 toodud rõhukaod (ΔP) ja CFD-simuleeritud voolumustrid. Näitena valiti sisselaske õhuvoolu kiirus 20 m/s ja 2×2 m ruudukujuline kanal. Kiirusvahemik 20 m/s valiti demonstreerimise eesmärgil, kuna tavaliselt töötavad professionaalsed vertikaalsed tuuletunnelid siseruumides langevarjuhüpete jaoks enamiku ajast režiimides, kus voolukiirus pöörlevas sektsioonis varieerub vahemikus 10 kuni 30 m/s. CFD-arvutused tehti 1 standardatmosfääri juures 20 °C ja null õhuniiskusega kokkusurutava gaasi ja adiabaatilise seinaga, mille karedus on 250 µm. Kasutati võrku 6 kuni 10 miljonit lahtrit domeeni kohta. Sisselaske piiril rakendati lamedat sisselaskeprofiili ja 2% turbulentsi. Turbulentsi käsitleti k-ε mudeli abil.
NB! Pange tähele, et joonisel 4 näidatud illustratsioonid on konkreetsed näited, mis on esitatud üksnes tööpõhimõtete illustreerimiseks ja mõne pöördenurga sektsiooni tüübi võrdlemiseks. Neid juhtumeid ei saa tõlgendada üldisena absoluutselt iga kasutusjuhu puhul. Iga tegeliku ventilatsioonisüsteemi või muu hüdraulilise võrgu puhul tuleb iga arvutuspunkti jaoks arvesse võtta spetsiifilisi hüdraulilisi parameetreid, kanali suurust ja kuju, karedust ja struktuurseid ebakorrapärasusi, voolu ebahomogeensusi ja täpseid füüsikalisi gaasiparameetreid. Sellise arvutuse konkreetse süsteemi jaoks saate tellida, võttes meiega ühendust.
Kirjeldatud on järgmisi disainijuhtumeid:
- Nurgasektsioon ilma juhtlabadeta.
- Sujuvalt kumer nurgasektsioon (r = ½ kanali kõrgusest) radiaalselt painutatud voolusuunajatega. Rõhukadu sõltub ka kanali vahetükkide arvust ja geomeetriast. Näidatud on optimaalse kujuga õhuvoolu jaotusplaatide minimeeritud arvuga näide.
- Lihtsad radiaalselt kumerad õhukesed plaadid (10-20 mm paksused).
- Lähimate konkurentide tüüpilised optimeerimata suunelabad.
- Tunnel Techi optimeeritud profiiliga suunelabad (TTE-TV).
Ümarate kumerate kanalite, millel on väike arv lihtsaid painutatud plaadieraldajaid (või millel puuduvad juhtlabad üldse), kõige olulisem probleem on rõhu ja kiiruse jaotusmuster pöördesektsiooni väljapääsul (joonis 4, juhtum 2, vaadake väljalaske ristlõiget). See muster näitab, et kiirus suureneb iga voolu alamdomeeni välisseinast siseseinani, mis toob kaasa ebaühtlase voolu, suure turbulentsi ja müra. Mida väiksem on pöörderaadius, seda suurem on voolu eraldumise, rõhu ja kiirusvälja moonutuste, mürataseme ja rõhukao väärtuse võimalus.
Ainus viis nende probleemide ületamiseks on sellise nurgasektsiooni suur kõverusraadius ja õhuvoolu juhtlabade arvu suurendamine. Siin tekib teine probleem – suurenenud ruum, mis on vajalik selliste painde mahutamiseks, ja mitme radiaalse õhukanali vahetüki materjalikulu, mis on kohandatud kanali ristlõikele. Suurtes kanalisüsteemides võib sujuvate raadiuspainde rakendamine viia ebamõistlikult suurte struktuurideni, muutes selle lähenemisviisi paljudes stsenaariumides ebapraktiliseks, eriti seal, kus ruum on piiratud. Vajalik lisaruum on näidatud katkendjoontega allpool joonisel 4, juhtum 2. Iga pöörde kõrgust ja laiust tuleb suurendada vähemalt ½ kanali suuruse võrra. Suletud ringlusega tuuletunnelite puhul tähendab see hoone mõõtmete suurenemist mitme meetri võrra igas suunas, mis toob kaasa suuremad õhukanalite kulud ja suuremad kapitaliinvesteeringud. Lisaks maksab iga voolujagaja sama palju kui kanali sein.
Joonis 4. Nurgasektsioonid õhukanalisüsteemis - disaini ja jõudluse võrdlus
Optimaalne lahendus tuuletunnelite ja tööstusliku ventilatsiooni jaoks on tiivaprofiiliga suunelabad, mis on paigutatud piki diagonaali, nagu on näidatud joonisel 4, juhtumid 3-5.
Kõik ülaltoodud CFD-pildid vastavad 2x2 m sisselaskega õhukanali nurgasektsioonile õhuvoolu kiirusel 20 m/s, mis on näiteks kõige asjakohasem siseruumides langevarjuhüpete ja madala 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 suunelabadest, mis on saadaval TunnelTechi lähimatelt konkurentidelt. Mõlemal on väiksem kõõlu pikkus ja optimeerimata tiivaprofiili kuju, mille tulemuseks on sektsiooni väljapääsul jääkvoolu ebaühtlus, suurem aerodünaamiline takistus ja õhukanali müra. Lihtsatest painutatud metalllehtedest valmistatud õhukesed labad ületavad tavaliselt lubatud müratasemeid isegi madalal õhukiirusel ning paksu ja lühikese profiiliga variant, millel on madal kõõlu ja paksuse suhe, omab ka väiksemat pindala, mis on ebasoovitav rakendustes, kus soojusülekandeks kasutatakse jahutusega 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 õigesti profileeritud juhtlabade korral ühtlasem, mis toob kaasa väiksema rõhukao ja madala turbulentsi.
Väljuva õhu rõhu/kiiruse profiil on pika kõõluga labadega varustatud Tunnel Techi nurgasektsioonide puhul samuti palju parem kui muudel juhtudel. Selle tulemuseks on Tunnel Techi ületamatu aerodünaamiline kvaliteet, mis kajastub professionaalsete langevarjurite ja teiste klientide arvukates arvustustes.
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. Labad puuduvad, järsk pööre | 114 | 0.47 | — | Ei |
| 2. Sujuvalt kumer nurgasektsioon | 41 | 0.17 | > 2000 | Ei |
| 3. Lihtsad radiaalselt kumerad õhukesed plaadid | 80 | 0.33 | 250–500 | Ei |
| 4. Lähimate konkurentide suunelabad | 88 | 0.37 | 280 | Jah |
| 5. Tunnel Techi optimeeritud suunelabad | 57 | 0.24 | 500 | Jah |
Hüdraulilise kao koefitsiendi väärtused kiirusvahemikus kuni 100 m/s kanali pöördesektsiooni jaoks TunnelTechi ja konkurentide labadega, ilma algandmete valikust tingitud variatsioonideta, on toodud joonisel 5.
Lisateavet hüdrauliliste kadude kohta piki kanali pikkust, kohaliku takistuse ja kogu hüdraulilise kao koefitsiendi kohta on toodud allpool.
Joonis 5. Tunnel Techi ja konkurendi pöördesektsiooni võrdlus. Darcy-Weisbachi hüdraulilise kao koefitsient sama geomeetria ja algsete arvutustingimuste korral.
Turbulentsi leevendamine usaldusväärsete hüdrauliliste ja struktuursete ohutusarvutuste jaoks
Joonis 6. Tunnel Techi nurgalaba sektsiooni turbulentsi skaala (m) @ 20 m/s
Sujuv ja prognoositav rõhu/kiiruse profiil on eriti oluline rakendustes, kus kõrge turbulents või voolu eraldumine ei ole vastuvõetavad, 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 vibratsioonide puudumist ja kus staatilise rõhu kõrvalekalded ei ole õhukanali struktuurse stabiilsuse nõuete tõttu lubatud. Lisaks on need turbulentsed voolud levinud müraallikaks, mis halvendab veelgi süsteemi üldist jõudlust ja lõppkasutajatele pakutavat mugavust.
Samuti tuleks arvestada, et voolu ebakorrapärasused kipuvad edasi arenema ja intensiivistuma, kui ei kasutata spetsiaalseid sirgendajaid, kärgstruktuure, deturbulisatsioonivõrke või muid õhuvoolu haldamise seadmeid [1-3]. Täpne gaasidünaamiline analüüs nõuab iga järgmise õhukanali elemendi takistuse arvutamist, võttes arvesse tegelikku sisselaske rõhu/kiiruse profiili, mis genereeritakse hüdraulilise võrgu eelmises elemendis. Pikkade hüdrauliliste võrkude puhul on tohutute mõõtmete tõttu sageli võimatu teostada kogu süsteemi CFD-simulatsiooni. Sellises olukorras kasutatakse ligikaudseid pool-empiirilisi arvutusi, mis hõlmavad vedeliku dimensioonita arve ja geomeetria kriteeriume [4], või sellistel meetoditel põhinevat tarkvara. Samuti tehakse kanali struktuurse stabiilsuse määramiseks FEA-modelleerimist tavaliselt kanali seintele rakendatud stabiilse staatilise rõhuväljaga. Seega võivad allavoolu arenevad tõsised voolu ebakorrapärasused tuua vigu ka kandekonstruktsioonide ohutuskriitilistesse uuringutesse.
Ligikaudsed meetodid ei tegele tavaliselt kiirusprofiili moonutustega hüdraulilise võrgu elemendi sisselaskel ning võtavad parimal juhul arvesse, kas profiil on välja arenenud või veel välja arendamata (ühtlane), ja piirkihi parameetreid. Tuuletunnelites ja tööstuslikes ventilatsioonisüsteemides võib iga voolu pööre põhjustada ebaühtlust ja tugevat voolu keerist, mis toob kaasa ebakindluse hüdraulilise takistuse arvutustes pikkades hüdraulilistes võrkudes. Seetõttu tuleks võimaluse korral vältida suurte kiirusprofiili ebakorrapärasuste ilmnemist.
Jooniselt 6 ja eespool demonstreeritust on näha, et TunnelTechi suunelabadega pöördesektsioonide parameetrid on sellised, et need ei tekita täiendavaid vooluhäireid, vaid neid saab kasutada ka keeriste ja ebaühtluse summutamiseks pöördesektsioonist allavoolu. Seega võib TunnelTechi labadega pöördesektsioon toimida ka tõhusa voolu sirgendajana, mis on paigaldatud pärast aksiaalventilaatorit, kanali difuusorit, soojusvahetit, testsektsiooni, kanali hargnemist või ühendamist või mis tahes muud turbulentsi tekitavat objekti.
Kohaliku takistuse koefitsient
Pöördenurga kohaliku takistuse karakteristikuid saab arvutada tuntud Darcy-Weisbachi võrrandi abil:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Kus:
- ΔP – kogu rõhukadu (rõhulang) Pa-des;
- ξ – kohaliku takistuse (Darcy-Weisbach) koefitsient;
- ρ – vedeliku tihedus (kg/m³);
- V – vedeliku kiirus sisselaske ristlõikes (m/s).
Need parameetrid, mis määravad õhukanali energiatõhususe, sõltuvad suuresti suunelaba disainist.
Vastavalt allikale [4] saab keeruka hüdraulilise elemendi kogutakistust esitada pikkuse hõõrdetakistuse 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 hõõrdetegur.
Lihtsa kujuga torude (nt ring, ruut, kuusnurk) puhul saab f väljendada mittelineaarse sõltuvusega ainult Reynoldsi arvust – vt peatükk 2 allikas [4] või https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Hõõrdetegurit f siledate seintega lihtsa ümmarguse toru (ringikujuline kanal) puhul, millel on sisselaskel väljaarenenud stabiliseeritud vooluprofiil ja turbulentne režiim (Reynoldsi arvud Re > 4×103), saab arvutada valemiga:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
Tõeliste kanalite puhul tuleb arvesse võtta ka karedust.
Allpool olev joonis 7 näitab Darcy hõõrdeteguri graafikut Reynoldsi arvu Re suhtes erineva suhtelise seinakareduse korral, mille esmakordselt avaldas Nikuradze allikates [5-8]. See graafik on tuntud ka kui Moody diagramm [9] või Colebrook-White'i korrelatsioon [10-11]. Kaasaegne uuring siledate torude kohta on leitav allikast [12].
See diagramm näitab f(Re) keerulist sõltuvust erineva karedusega ümmarguse toru puhul. Ruudukujuliste ja muude mitteümmarguste torude puhul on diagramm keerulisem. Seega tuleb arvesse võtta voolurežiime (Reynoldsi arv), kanali kuju ja suhtelist seinakaredust.
Joonis 7. Moody (ehk Nikuradze) diagramm, mis näitab Darcy-Weissbachi hõõrdetegurit fD graafikuna Reynoldsi arvu Re suhtes erineva suhtelise kareduse korral – Originaaldiagramm: S Beck ja R Collins, Sheffieldi Ülikool, jagatud litsentsi CC BY-SA 4.0 alusel, wikimedia.org
Tõeliste karedate kanalite puhul on siiski võimalik esitada kogutakistus pikkustakistuse ja kohaliku takistuse summana ξSUM = ξL + ξ0.
See summa esitus lihtsustab kanaliparameetrite uurimist, kuna kohalikku takistust ξ0 saab arvutada lihtsustatud elemendi geomeetria jaoks – näiteks probleemi perioodilises sõnastuses 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 enam kui 10 miljoni võrguelemendi suuruse juures. Nende juhtumite perioodiliste või 2D-tingimustega probleemi sõnastuse variandil võiks olla suurusjärgu võrra väiksem arv võrguelemente ja iga kiiruspunkti lihtsustatud arvutus 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 teadaolevate tabelite või ligikaudsete valemite abil, kasutades lihtsustatud võrrandeid, mis põhinevad dimensioonita arvudel ja õhukanali geomeetria parameetritel. Hüdrauliliste ja kanalivõrgu elementide puhul, millel on järsud voolusuuna muutused (nurga all olevad põlved, sujuvad painded, erineva nurga all olevad painded koos suunelabadega ja ilma), on sarnane lähenemisviis ja meetod esitatud põhjaliku hüdraulilise takistuse käsiraamatu [4] peatükkides 6-1 ja 6-2.
Tehnilised andmed
Põhjalikud tehnilised andmed täpseks projekteerimiseks ja jõudluse arvutamiseks.
Integreeritud jahutustehnoloogia
Revolutsioneerides tunneli disaini, sisaldavad meie suunelabad integreeritud sisemisi jahutusvedeliku kanaleid – pakkudes suurepärast soojusvahetuse efektiivsust ilma õhuvoolu kvaliteeti kahjustamata.
- Massiivne soojuse hajutamise võimekus, skaleeritav sadadest kilovattidest kümnete megavattideni.
- Efektiivne soojusjuhtimine ilma negatiivse mõjuta õhuvoolu turbulentsile või voolu kvaliteedile.
- Projekteeritud kuue integreeritud sisemise jahutuskanaliga laba kohta maksimaalse termilise efektiivsuse tagamiseks
- Sujuv integreerimine standardsete tööstuslike vesijahutuse infrastruktuuridega
Toote esiletõstmised
Tunnel Techi õhuvoolu suunelabad (TTE-TV toode) on selle tehnoloogia esirinnas, pakkudes enneolematut tõhusust õhuvoolu haldamisel. Meie tooted on mõeldud paljudele rakendustele, alates siseruumides langevarjuhüpete rajatistest ja tuuletunnelitest kuni HVAC- ja ventilatsioonisüsteemideni, kehastades aerodünaamilise disaini ja energiatõhususe tipptasemel.
Suunelaba sektsiooni jõudlus õhukanalites
Tunnel Techi suure jõudlusega õhuvoolu juhtlabad seavad tööstusharu standardi võimsuse ja aerodünaamilise tõhususe osas. Meie energiasäästlikud suunelabad on konstrueeritud aerodünaamilise hõõrdumise minimeerimiseks, tagades sujuva õhuvoolu ja vähendades energiatarbimist.
TunnelTechi suunelabad on suurepäraste õhukanali kohaliku takistuse omadustega. Takistuse parameetrid, mis on arvutatud Darcy-Weisbachi võrrandi abil, nagu eespool kirjeldatud, on esitatud järgmistel joonistel (vt joonis 8 allpool) ja suunelaba andmelehel.
Üldiselt, juhul kui kanali suurus on teadmata, on väärtused antud idealiseeritud elemendi jaoks, millel on perioodilised külgmised piirtingimused, võtmata arvesse täiendava seinatakistuse panust piki pikkust, karedust ja muude kohalike parameetrite mõju. Joonisel 8 on toodud väärtused idealiseeritud pöördenurga elemendi jaoks Tunnel Techi labadega, mis arvutati 15 labaga pinu lõpmatu perioodilise jada lähenduses perioodiliste piirtingimustega.
Joonis 8. Tunnel Tech suunelaba kohaliku takistuse koefitsient ja vastav rõhukadu.
Kui HVAC või muu hüdrauliline süsteem koosneb kanalitest, mis üldiselt ei muuda vooluala ristlõike kuju piki vooluteed, on ligikaudsete arvutuste tegemiseks mugav hinnata takistust pikkusühiku kohta (mida tuleb muidugi hinnata 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
Eespool joonisel 4 näidatud illustreerivatel näidetel 2×2 meetri suurusest ruudukujulisest kanalist koos arvutuses kasutatud gaasiparameetrite ja karedusega on takistus pikkusühiku kohta suurusjärgus K<sub>L</sub> = ξ<sub>L</sub> / L ~ 2,1 Pa. See väärtus kehtib ruudukujulise kanali hindamisel, arvestamata paindeid, labasid või muid sisemisi seadmeid. Täispikkus 21 meetrit, mille õhumass piki kanalit läbib, annab rõhukaoks ~44 paskalit. Lisades sellele joonisel 8 näidatud väärtuse (11 Pa kiirusel 20 m/s, mis on võetud vastavalt suunelaba andmelehele (tabel A.2.1)), saame kogutakistuseks 55 Pa tegeliku 2×2 ruudukujulise kanali sektsiooni puhul, milles on pöördlaba. See väärtus on heas kooskõlas joonisel 4, juhtum 5 näidatud väärtusega.
Lisateavet mis tahes kujuga kanalite takistuste ligikaudsete arvutusviiside kohta ilma CFD-meetodeid kasutamata on lihtne leida allikast <a href="#references">[4]</a> või sarnasest kirjandusest.
NB! Pange tähele, et joonisel 4 näidatud näited on vaid erijuhtum pöördlabade töö demonstreerimiseks ja neid ei saa kasutada suvalise kanali hindamiseks! Joonis 8 on rakendatav laiemas kontekstis, kuid arvestada tuleb kliendi kanali spetsiifilisi 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 lehelt Tehnoloogia ja jaotisest Teenused.
Suunelaba tööstuslikuks jahutamiseks ja soojendamiseks
Tööstuslike õhukanalite juhtlabade seas ainulaadsena pakuvad meie tooted 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.
Hinnatuna HTCL (soojusülekandetegur lineaarmeetri kohta) arvutusmeetodi abil, mis kvantifitseerib soojusvoo (vattides) suunelaba pikkuse meetri kohta iga logaritmilise keskmise temperatuurierinevuse (ΔTLMTD) Kelvini kohta välisõhu ja nurgalaba jahutusvedeliku vahel, on meie juhtlabad konstrueeritud 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 puhul, kus ΔP [kPa] tähistab veesurve erinevust sisselaske- ja väljalaskelaba portide 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 juures sisselaske- ja väljalaske jahutuskanali portide vahel.
Suunelabad heitsoojuse taaskasutamiseks
Jahutusega suunelabad integreeritud soojusvahetuskanalitega pakuvad mitmekülgset lahendust heitsoojuse taaskasutamiseks mitmesugustes rakendustes. Soojusvahetussüsteemidesse integreerituna suudavad need labad püüda liigset soojusenergiat, mis muidu kaotsi läheks, kandes selle üle soojuse taaskasutussüsteemidesse, suurendades seeläbi oluliselt süsteemi üldist tõhusust.
Praktilistes rakendustes saab seda tehnoloogiat kasutada mitmes valdkonnas. Näiteks tööstusprotsessides saavad jahutusega suunelabad taaskasutada heitgaasidest saadavat 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 sissetuleva õhu voolude vahel. See protsess minimeerib sissetuleva õhu soojendamiseks või jahutamiseks vajalikku energiat, mis toob kaasa märkimisväärse energiasäästu.
Lisaks saab jahutusega suunelabasid integreerida süsteemidesse, mida kasutatakse elektritootmises ja taastuvenergia sektorites. Näiteks koostootmisjaamades (CHP) taaskasutatakse elektritootmisest tekkiv heitsoojus ja kasutatakse seda kütteks, parandades süsteemi üldist tõhusust. Geotermilistes energiasüsteemides saavad need labad aidata 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 ressursikasutuse optimeerimisele, olles kooskõlas laiemate jätkusuutlikkuse eesmärkidega.
Soojuse taaskasutamine – seotud projektid
Tunnel Techil on laialdased kogemused soojusvahetuse ja HVAC-süsteemide projektide elluviimisel, mis on kavandatud heitsoojuse taaskasutamiseks jahutusega suunelabade abil. Integreerides need labad soojusvahetussüsteemidesse, mis on konstrueeritud püüdma ja taaskasutama soojusenergiat, mis muidu kaotsi läheks, 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 paljusid tööstusharusid ja rakendusi
HVAC-süsteemid
| Ärihooned | Õhukanalite optimeerimine; energiatõhusus; tegevuskulude vähendamine; tervise ja ohutuse parandamine õhukvaliteedi ja temperatuuri tõhusa haldamise kaudu; |
| Elamukompleksid | Tagage mugav elukeskkond optimaalse õhukvaliteedi ja -vooluga; tervise ja ohutuse parandamine; |
| Andmekeskused | Soojusjuhtimise suunelabad hoiavad serverite jõudluse ja eluea tagamiseks kriitilisi temperatuuri- ja niiskustasemeid; |
Tsiviilehituse ventilatsioonisüsteemid
| Haiglad ja tervishoiuasutused | Vaikselt töötavad suunelabad tagavad elutähtsa õhukvaliteedi kontrolli patsientide ja personali kaitsmiseks; tervise ja ohutuse parandamine õhukvaliteedi ja temperatuuri tõhusa haldamise kaudu |
| Haridusasutused | Looge parema õhuringluse abil soodsad õpikeskkonnad |
Keskkonnakontroll
| Elektroonika, biotehnoloogia, toidutehnoloogia ja muud kõrgtehnoloogilised rajatised / puhasruumid | Reguleerige temperatuuri ja niiskust kõrgtehnoloogilise ja nõudliku tootmise jaoks; kliimaseadmete juhtlabad hoiavad tootmise ja teadustöö jaoks rangeid õhuvoolu standardeid |
| Spordiareenid | Tagage mugavus ja ohutus nii sportlastele kui ka pealtvaatajatele |
Tööstuslikud ja erirakendused
| Tunnelite ehitus ja hooldus | Parandage õhukvaliteeti ja ohutust tunnelikeskkonnas töötavate inimeste jaoks; |
| Tööstusrajatised | Õhukanalite optimeerimine; energiatõhusus; säästev areng; tegevuskulude vähendamine; |
| Valukojad ja rasketööstusrajatised | Energiatõhusus; tegevuskulude vähendamine; heitsoojuse energia taaskasutamine; dekarboniseerimine ja ESG; suure koormusega HVAC õhukanalid; soojusjuhtimine; |
| Laevaehitus | Täiustage laevade ja allveelaevade ventilatsioonisüsteeme meeskonna mugavuse ja seadmete töökindluse tagamiseks; |
| Kaevandamine ja maa-alune ehitus | Pakkuge elutähtsat ventilatsiooni kaevandustele ja muudele maa-alustele rajatistele, vähendades ohtlike tingimuste riski; |
Igaüks neist rakendustest saab märkimisväärselt kasu TunnelTechi suunelabade täiustatud disainist ja funktsionaalsusest, tähistades hüpet edasi tõhusas õhuvoolu haldamises. Valides TunnelTechi madala takistusega juhtlabad, võivad kliendid oodata mitte ainult oma süsteemi jõudluseesmärkide saavutamist, vaid ka nende ületamist, samal ajal
- •vähendades energiatarbimist * kuni 30%
- •vähendades müra * 60%, 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 haldamise lahenduste saavutamisel.
Paigaldus ja hooldus
- •Mõõtmed ja spetsifikatsioonid
Enne paigaldamist kontrollige kanali mõõtmeid ja suunelaba spetsifikatsioone
- •Kinnitusvõimalused
Saadaval klamber-, polt- ja keevituskinnitusega konfiguratsioonides
- •Koorma käsitsemine
Järgige koorma käsitsemise juhiseid ohutuks transportimiseks ja positsioneerimiseks
- •Samm-sammuline paigaldus
Üksikasjalikud paigaldusjuhised on kaasas iga toote tarnega
- •Kontrolli ajakava
Regulaarsed visuaalsed kontrollid labade joonduse ja struktuurse 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 nurgasektsioonide koostude ja suunelabade parameetrite kohta on saadaval TTE-TSA ja TTE-TV toodete põhjalikus andmelehes. Dokumentatsioon sisaldab teavet disainivõimaluste, horisontaalsete ja vertikaalsete 90-kraadiste voolu pööravate nurkade kohalike takistuste ning jahutusega suunelabade hüdrauliliste ja soojusülekande parameetrite kohta.
Laadi alla TTE-TSA andmeleht (PDF)Viited ja seotud väljaanded
Lisateavet pöördlabade disaini ja optimeerimise kohta tuuletunnelite, tööstuslike õhukanalite, HVAC-kanalite ja õhuvoolu haldamise seadmete, ventilaatorite sirgendajate jms jaoks leiate allolevatelt linkidelt:
- Baals, D.D., ja 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, ja A. Pope. Low-Speed Wind Tunnel Testing. Wiley, 1999. books.google.rs
- Pope, A., ja 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. (Ingliskeelne tõlge: Laws of flow in rough pipes). Tehniline aruanne, 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 (Ingliskeelne tõlge). 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, veebruar 1939, lk 133-156. doi.org/10.1680/ijoti.1939.13150
- Colebrook, C. F. (veebruar 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, oktoober 1939, lk 393-422. doi:10.1680/ijoti.1939.14509.
- McKeon, Beverley J., Chris J. Swanson, Mark V. Zagarola, Russell James Donnelly, ja 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, ja Jose Mathew. “Fundamentals of Wind-Tunnel Design.” Raamatus 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. ja McFarland, E.R. Wind tunnel turning vanes of modern design. 24th Aerospace Science Meeting. NASA Technical Memorandum, AIAA Paper 86-0044. Reno, Nevada, jaanuar 1986. semanticscholar.org
- Schirf, Collin. “Optimization of Expanding Turning Vanes by Bezier Curve Parameterization,” Magistritöö, Marylandi Ülikool, 2019. doi.org/10.13016/5x1x-gxhz
- Almeida, Odenir De, Frederico Carnevalli De Miranda, Olivio Ferreira Neto, ja Fernanda Guimarães Saad. “Low Subsonic Wind Tunnel – Design and Construction.” Journal of Aerospace Technology and Management 10 (26. veebruar 2018). doi.org/10.5028/jatm.v10.716
- Modi, P. P., ja S. Jayanti. “Pressure Losses and Flow Maldistribution in Ducts with Sharp Bends.” Chemical Engineering Research and Design 82, nr 3 (2004): 321–31. doi.org/10.1205/026387604322870435
- Kotb, N. A. E., M. R. Mokhtarzadeh-Dehghan, ja 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, nr 1 (jaanuar 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; lk 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
- Hõõrdetegur: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- Hõõrdekadu: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss