टर्निंग वेन्स का परिचय
वायु प्रवाह प्रबंधन में डक्ट कॉर्नर का डिज़ाइन वेंटिलेशन व HVAC सिस्टम और विंड टनल की दक्षता और प्रदर्शन में अहम भूमिका निभाता है। जब हवा को तीखे मोड़ से गुज़रना पड़ता है—जो डक्टवर्क में अक्सर अपरिहार्य होता है—तो उसे अधिक हाइड्रोलिक प्रतिरोध का सामना करना पड़ता है, जिससे दबाव हानि और टर्बुलेंस बढ़ते हैं। इससे न केवल सिस्टम की दक्षता घटती है, क्योंकि वायु प्रवाह बनाए रखने के लिए अधिक ऊर्जा चाहिए, बल्कि टर्बुलेंट प्रवाह के असमान दबाव भार से डक्टवर्क की संरचनात्मक अखंडता पर भी असर पड़ता है।
यहीं पर टर्निंग वेन्स काम आते हैं, जिन्हें कॉर्नर वेन्स या गाइड वेन्स भी कहा जाता है (चित्र 1)। कॉर्नर के अंदर लगे टर्निंग वेन्स न्यूनतम प्रतिरोध के साथ हवा को मोड़ से गुज़ारते हैं, जिससे दबाव हानि और टर्बुलेंस कम होते हैं—और इसके लिए वह अतिरिक्त जगह भी नहीं लगती, जो स्मूथ रेडियस बेंड के लिए ज़रूरी होती है। इसीलिए कॉम्पैक्ट जगह में वायु प्रवाह को कुशलता से प्रबंधित करने के लिए टर्निंग वेन्स आदर्श समाधान हैं।
चित्र 1. TunnelTech टर्निंग-वेन कॉर्नर सेक्शन असेंबली
सामान्य HVAC समाधानों के विकल्प के रूप में उच्च-प्रदर्शन वाले टर्निंग-वेन सेक्शन।
तीखे मोड़ वाले डक्ट के टर्बुलेंस, दबाव हानि और शोर को कम करने का पारंपरिक तरीका एक रेडियस एल्बो है (चित्र 2 और चित्र 4, केस 2)। जबकि रेडियस एल्बो आंशिक रूप से एक तीखे मोड़ (चित्र 4, केस 1 देखें) के विशिष्ट टर्बुलेंस, शोर और दबाव हानि को कम करते हैं, उनकी अपनी समस्याएँ भी हैं।
बेंट स्प्लिटर वेन्स के साथ सुचारू रूप से घुमावदार शीट मेटल से बने कई पारंपरिक HVAC डक्ट बेंड, चित्र 2 में बाईं ओर दिखाए गए हैं। ये विशिष्ट मानक रूप हैं जो आमतौर पर HVAC डक्टवर्क में उपयोग किए जाते हैं, उदाहरण के लिए DW144 डक्टवर्क मानक के अनुरूप।
ऐसे डक्ट घटक सिविल इंजीनियरिंग, छोटे व्यवसायों और कम-पावर वाले HVAC सिस्टम में छोटे अनुप्रयोगों के लिए सामान्य और लागत प्रभावी हैं जहाँ ऊर्जा लागत एक महत्वपूर्ण कारक नहीं है। हालाँकि, यह डिज़ाइन मध्यम और बड़े पैमाने पर, उच्च-क्षमता वाले अनुप्रयोगों - बिजली उत्पादन, धातु विज्ञान, टर्बोमशीनरी, हीट एक्सचेंजर, वेस्ट हीट रिकवरी और आधुनिक हरित और नवीकरणीय ऊर्जा - में वेंटिलेशन और कूलिंग सिस्टम के लिए एक अच्छा समाधान नहीं है जहाँ हाइड्रोलिक दक्षता और ऊर्जा की बचत आवश्यक है।
हालाँकि, हर बार जब किसी हाइड्रोलिक नेटवर्क की ऊर्जा खपत को पूरी तरह से अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है, तो कस्टम, गैर-मानक डक्ट बनाने की कोई आवश्यकता नहीं है। वही चित्र 2, दाईं ओर, TunnelTech के डायगोनल टर्निंग-वेन कॉर्नर सेक्शन का एक रूप दिखाता है, जो ऊर्जा-कुशल, कम-शोर और कम-टर्बुलेंस वाला है, HVAC सिस्टम के लिए उद्योग मानकों को पूरा करता है, और बड़े पैमाने पर, उच्च-पावर वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों में भी उपयोग किया जा सकता है। एक बड़े पैमाने की सुविधा का उदाहरण जिसमें डायगोनल टर्निंग-वेन सेक्शन को आसानी से एकीकृत किया जा सकता है, चित्र 3 में दिखाया गया है।
चित्र 2. DW144 मानक के अनुसार शीट-मेटल स्प्लिटर वेन वाला पारंपरिक मध्यम पैमाने का HVAC स्मूथ एल्बो (बाएँ), और मानक एयर डक्ट के लिए उच्च-प्रदर्शन वाली TunnelTech डायगोनल टर्निंग-वेन असेंबली (दाएँ)।
चित्र 3. विंड टनल, बिजली उत्पादन और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए बड़े पैमाने पर TunnelTech एयर-डक्ट टर्निंग-वेन कॉर्नर सेक्शन।
प्रेशर ड्रॉप, टर्बुलेंस और शोर को कम करने के लिए टर्निंग-वेन डिज़ाइन
विभिन्न टर्निंग-कॉर्नर डिज़ाइनों की तुलना करने के लिए, प्रेशर ड्रॉप (ΔP) और CFD-सिम्युलेटेड प्रवाह पैटर्न नीचे चित्र 4 में दिए गए हैं। प्रदर्शन के उदाहरण के रूप में 20 m/s का इनलेट वायु प्रवाह वेग और 2×2 m का वर्गाकार डक्ट चुना गया था। 20 m/s की गति इसलिए चुनी गई क्योंकि इनडोर स्काईडाइविंग के लिए पेशेवर-ग्रेड वर्टिकल विंड टनल सामान्यतः अधिकांश समय उन मोड में काम करते हैं जहाँ टर्निंग सेक्शन में प्रवाह वेग 10 और 30 m/s के बीच होता है। CFD गणना 1 मानक वायुमंडल, 20 °C और शून्य वायु आर्द्रता पर एक कम्प्रेसिबल गैस और 250 µm के खुरदरेपन वाली एडियाबेटिक दीवार के साथ की गई थी। प्रति डोमेन 6 से 10 मिलियन सेल के मेश का उपयोग किया गया था। इनलेट सीमा पर एक फ्लैट इनलेट प्रोफ़ाइल और 2% टर्बुलेंस लागू किया गया था। टर्बुलेंस को k-ε मॉडल का उपयोग करके मॉडल किया गया था।
नोट: चित्र 4 में दिए गए चित्रण विशिष्ट उदाहरण हैं, जिन्हें केवल संचालन सिद्धांतों को स्पष्ट करने और कुछ प्रकार के टर्निंग-वेन कॉर्नर सेक्शन की तुलना करने के लिए प्रस्तुत किया गया है। उन्हें हर उपयोग-स्थिति के लिए सामान्य परिणाम नहीं माना जा सकता। प्रत्येक वास्तविक वेंटिलेशन सिस्टम या अन्य हाइड्रोलिक नेटवर्क के लिए, विशिष्ट हाइड्रोलिक पैरामीटर, डक्ट का आकार और रूप, खुरदरापन और संरचनात्मक अनियमितताएँ, प्रवाह गैर-एकरूपताएँ और सटीक भौतिक गैस गुणों को प्रत्येक कम्प्यूटेशनल बिंदु पर ध्यान में रखा जाना चाहिए। आप हमसे संपर्क करके किसी विशिष्ट सिस्टम के लिए ऐसी गणना ऑर्डर कर सकते हैं।
निम्नलिखित डिज़ाइन केस दिखाए गए हैं:
- टर्निंग वेन्स के बिना कॉर्नर सेक्शन।
- रेडियली मुड़े हुए स्प्लिटर वेन्स के साथ सुचारू रूप से घुमावदार कॉर्नर सेक्शन (r = डक्ट की ऊँचाई का ½)। प्रेशर ड्रॉप स्प्लिटरों की संख्या और ज्यामिति पर भी निर्भर करता है। उदाहरण इष्टतम आकार की स्प्लिटर प्लेटों की न्यूनतम संख्या दिखाता है।
- साधारण रेडियली घुमावदार पतली प्लेटें (10–20 mm मोटी)।
- हमारे निकटतम प्रतिस्पर्धियों के सामान्य, गैर-अनुकूलित टर्निंग वेन्स।
- अनुकूलित प्रोफ़ाइल के साथ TunnelTech टर्निंग वेन्स (TTE-TV)।
कम संख्या में साधारण बेंट-प्लेट स्प्लिटर वाले (या बिना वेन के) घुमावदार डक्ट की सबसे बड़ी समस्या टर्निंग सेक्शन के निकास पर दबाव और वेग वितरण है (चित्र 4, केस 2, आउटलेट क्रॉस-सेक्शन देखें)। प्रत्येक प्रवाह उप-चैनल की बाहरी दीवार से भीतरी दीवार तक वेग बढ़ता है, जिससे गैर-एकसमान प्रवाह, गंभीर टर्बुलेंस और शोर उत्पन्न होता है। टर्न रेडियस जितना छोटा होगा, प्रवाह के अलग होने, दबाव और वेग क्षेत्रों के विरूपण, उच्च शोर और उच्च प्रेशर ड्रॉप का जोखिम उतना ही अधिक होगा।
इन समस्याओं को दूर करने का एकमात्र तरीका कॉर्नर सेक्शन के लिए बड़ी वक्रता त्रिज्या और स्प्लिटर वेन्स की अधिक संख्या है। यह एक दूसरी समस्या पैदा करता है - ऐसे मोड़ों को समायोजित करने के लिए आवश्यक अतिरिक्त स्थान और डक्ट क्रॉस-सेक्शन के आकार के कई घुमावदार स्प्लिटरों की सामग्री लागत। बड़े डक्ट सिस्टम में, स्मूथ रेडियस बेंड अनुचित रूप से बड़ी संरचनाओं को जन्म दे सकते हैं, जिससे यह दृष्टिकोण कई मामलों में अव्यावहारिक हो जाता है, खासकर जहाँ स्थान की कमी होती है। आवश्यक अतिरिक्त स्थान नीचे चित्र 4, केस 2 में डैश रेखाओं द्वारा दिखाया गया है। प्रत्येक मोड़ की ऊँचाई और चौड़ाई को डक्ट के आकार के कम से कम ½ जितना और बढ़ाया जाना चाहिए। रीसर्क्युलेटिंग विंड टनल के लिए इसका मतलब है कि भवन के आयामों को प्रत्येक दिशा में कई मीटर तक बढ़ाना, जिससे डक्टवर्क की लागत और पूंजी निवेश बढ़ जाता है। इसके अलावा, प्रत्येक स्प्लिटर की लागत डक्ट की दीवार के बराबर होती है।
चित्र 4. डक्टवर्क में कॉर्नर सेक्शन - डिज़ाइन और प्रदर्शन की तुलना
विंड टनल और औद्योगिक वेंटिलेशन के लिए इष्टतम समाधान एयरफ़ॉइल-प्रोफ़ाइल टर्निंग वेन्स का एक विकर्ण कैस्केड है, जैसा कि चित्र 4, केस 3–5 में दिखाया गया है।
ऊपर दिए गए सभी CFD चित्र 20 m/s वायु प्रवाह वेग पर 2×2 m इनलेट वाले एयर-डक्ट कॉर्नर सेक्शन के लिए एक उदाहरण के रूप में हैं – यह केस इनडोर स्काईडाइविंग और कम गति वाले सबसोनिक विंड टनल के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक है।
चित्र 4, केस 3 पतली मुड़ी हुई शीट मेटल से बने साधारण वेन्स वाले कॉर्नर सेक्शन को दिखाता है। चित्र 4, केस 4 TunnelTech के निकटतम प्रतिस्पर्धियों द्वारा पेश किए गए सर्वश्रेष्ठ टर्निंग वेन्स को दिखाता है। दोनों में छोटी कॉर्ड और गैर-अनुकूलित एयरफ़ॉइल आकार है, जिसके परिणामस्वरूप सेक्शन निकास पर अवशिष्ट प्रवाह गैर-एकरूपता, उच्च एरोडायनामिक प्रतिरोध और अधिक डक्ट शोर प्रतीत होता है। साधारण मुड़ी हुई शीट मेटल से बने पतले वेन्स आमतौर पर कम वायु वेग पर भी स्वीकार्य शोर स्तरों से अधिक होते हैं, और कम कॉर्ड-टू-थिकनेस अनुपात वाली मोटी, छोटी प्रोफ़ाइल में सतह का क्षेत्रफल भी कम होता है, जो एक कमी है जहाँ हीट ट्रांसफर के लिए कूल्ड टर्निंग वेन्स का उपयोग किया जाता है।
चित्र 4, केस 5 का निचला भाग उच्च-प्रदर्शन वाले TunnelTech टर्निंग वेन्स (ऑर्डर करने के लिए, पार्ट नंबर TTE-TV-90 देखें) के साथ फिट किए गए एयर-डक्ट कॉर्नर को दिखाता है। जैसा कि क्रॉस-सेक्शन दिखाते हैं, उचित रूप से प्रोफ़ाइल किए गए वेन्स के साथ प्रवाह अधिक एकसमान होता है, जिसका अर्थ है कम प्रेशर ड्रॉप और कम टर्बुलेंस।
लॉन्ग-कॉर्ड वेन्स के साथ फिट किए गए TunnelTech कॉर्नर सेक्शन के लिए आउटलेट प्रेशर/वेलोसिटी प्रोफ़ाइल भी अन्य मामलों की तुलना में बहुत बेहतर है। इसका परिणाम TunnelTech की बेजोड़ एरोडायनामिक गुणवत्ता है, जैसा कि पेशेवर स्काईडाइवर और अन्य ग्राहकों की कई समीक्षाओं में परिलक्षित होता है।
कॉर्ड की लंबाई और कूलिंग विकल्पों सहित उपरोक्त सभी डेटा को तालिका 1 में भी संक्षेपित किया गया है।
| केस / वेन का प्रकार | ΔP (Pa) (*) | ξ (*) | कॉर्ड की लंबाई (mm) | कूलिंग |
|---|---|---|---|---|
| 1. कोई वेन्स नहीं, तीखा मोड़ | 114 | 0.47 | — | नहीं |
| 2. सुचारू रूप से घुमावदार कॉर्नर सेक्शन | 41 | 0.17 | > 2000 | नहीं |
| 3. साधारण रेडियली घुमावदार पतली प्लेटें | 80 | 0.33 | 250–500 | नहीं |
| 4. निकटतम प्रतिस्पर्धियों के टर्निंग वेन्स | 88 | 0.37 | 280 | हाँ |
| 5. TunnelTech अनुकूलित टर्निंग वेन्स | 57 | 0.24 | 500 | हाँ |
TunnelTech और प्रतिस्पर्धियों के वेन्स के साथ डक्ट टर्निंग सेक्शन के लिए हाइड्रोलिक हानि गुणांक 100 m/s तक की गति सीमा पर, समान ज्यामिति और प्रारंभिक स्थितियों के लिए गणना की गई, चित्र 5 में दिया गया है।
डक्ट की लंबाई के साथ हाइड्रोलिक नुकसान, स्थानीय प्रतिरोध और कुल हाइड्रोलिक हानि गुणांक पर अधिक विवरण नीचे दिए गए हैं।
चित्र 5. TunnelTech और प्रतिस्पर्धी टर्निंग सेक्शन की तुलना: समान ज्यामिति और प्रारंभिक गणना स्थितियों के लिए डार्सी-वाइसबैक हाइड्रोलिक हानि गुणांक।
विश्वसनीय हाइड्रोलिक और संरचनात्मक सुरक्षा गणनाओं के लिए टर्बुलेंस को कम करना
चित्र 6. TunnelTech टर्निंग-वेन कॉर्नर सेक्शन: 20 m/s पर टर्बुलेंस स्केल (m)
एक सुचारू, पूर्वानुमेय दबाव/वेग प्रोफ़ाइल उन अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहाँ उच्च टर्बुलेंस या प्रवाह का अलग होना अस्वीकार्य है, जैसे कि प्रायोगिक विंड टनल, इनडोर स्काईडाइविंग सुविधाएँ और उच्च-पावर वाले इंस्टॉलेशन। ये अवांछित प्रभाव, प्रवाह के अलग होने और बड़े पैमाने पर टर्बुलेंस के कारण होने वाले दबाव स्पंदनों के साथ, उन इंस्टॉलेशन में भी अस्वीकार्य हैं जिन्हें ध्वनिक रूप से प्रेरित कंपन से मुक्त होना चाहिए और जहाँ एयर-डक्ट की संरचनात्मक स्थिरता के कारणों से किसी भी स्थिर दबाव विचलन की अनुमति नहीं है। इसके अलावा, टर्बुलेंट प्रवाह शोर का एक सामान्य स्रोत है, जो समग्र सिस्टम प्रदर्शन और अंतिम उपयोगकर्ता के आराम को और कम करता है।
यह भी ध्यान में रखा जाना चाहिए कि प्रवाह की अनियमितताएँ डाउनस्ट्रीम में बढ़ने और तीव्र होने की प्रवृत्ति रखती हैं जब तक कि फ्लो स्ट्रेटनर, हनीकॉम्ब, टर्बुलेंस स्क्रीन या अन्य फ्लो-कंडीशनिंग उपकरणों का उपयोग नहीं किया जाता है [1-3]। सटीक गैस-डायनामिक विश्लेषण के लिए हाइड्रोलिक नेटवर्क के पिछले तत्व द्वारा उत्पन्न वास्तविक इनलेट दबाव/वेग प्रोफ़ाइल के साथ प्रत्येक क्रमिक डक्ट तत्व के प्रतिरोध की गणना करने की आवश्यकता होती है। लंबे हाइड्रोलिक नेटवर्क के लिए अक्सर इसके विशाल आकार के कारण पूरे सिस्टम का CFD सिमुलेशन चलाना असंभव होता है। ऐसे मामलों में, आयामहीन प्रवाह संख्याओं और ज्यामितीय मानदंडों [4] पर आधारित अनुमानित अर्ध-अनुभवजन्य गणनाओं, या ऐसे तरीकों पर आधारित सॉफ़्टवेयर का उपयोग किया जाता है। इसी तरह, डक्ट संरचनात्मक स्थिरता का FEA मॉडलिंग आमतौर पर डक्ट की दीवारों पर लागू एक स्थिर स्थैतिक दबाव क्षेत्र के साथ किया जाता है। इसलिए डाउनस्ट्रीम में विकसित होने वाली गंभीर प्रवाह अनियमितताएँ लोड-बेयरिंग संरचनाओं के सुरक्षा-महत्वपूर्ण विश्लेषणों में त्रुटि भी ला सकती हैं।
अनुमानित विधियाँ आमतौर पर हाइड्रोलिक नेटवर्क तत्व के इनलेट पर वेग प्रोफ़ाइल के विरूपण से नहीं निपटती हैं; अधिक से अधिक वे यह ध्यान में रखती हैं कि प्रोफ़ाइल पूरी तरह विकसित है या अभी नहीं (एकसमान), और बाउंड्री-लेयर के मापदंड क्या हैं। विंड टनल और औद्योगिक वेंटिलेशन सिस्टम में, प्रवाह का प्रत्येक मोड़ गैर-एकरूपता और प्रबल घुमाव (स्विर्ल) पैदा कर सकता है, जो लंबे नेटवर्क के लिए हाइड्रोलिक प्रतिरोध गणनाओं में अनिश्चितता लाता है। इसलिए, जहाँ भी संभव हो, बड़ी वेग-प्रोफ़ाइल अनियमितताओं से बचा जाना चाहिए।
चित्र 6 और उपरोक्त परिणाम बताते हैं कि TunnelTech टर्निंग वेन्स वाले टर्निंग सेक्शन न केवल कोई अतिरिक्त प्रवाह गड़बड़ी पैदा नहीं करते, बल्कि सेक्शन के डाउनस्ट्रीम में घुमाव और गैर-एकरूपता को कम करने के लिए भी उपयोग किए जा सकते हैं। इसलिए TunnelTech वेन्स वाला एक टर्निंग-वेन कॉर्नर सेक्शन एक प्रभावी फ्लो स्ट्रेटनर के रूप में भी कार्य कर सकता है जब इसे एक एक्सियल फैन, डक्ट डिफ्यूज़र, हीट एक्सचेंजर, टेस्ट सेक्शन, डक्ट ब्रांच या टैप-ऑफ़, या किसी अन्य टर्बुलेंस-उत्पन्न करने वाले तत्व के डाउनस्ट्रीम में स्थापित किया जाता है।
स्थानीय प्रतिरोध गुणांक
एक टर्निंग कॉर्नर के स्थानीय प्रतिरोध की गणना प्रसिद्ध डार्सी-वाइसबैक समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
जहाँ:
- ΔP – Pa में कुल दबाव हानि (प्रेशर ड्रॉप);
- ξ – स्थानीय प्रतिरोध (डार्सी-वाइसबैक) गुणांक;
- ρ – द्रव घनत्व (kg/m³);
- V – इनलेट क्रॉस-सेक्शन पर द्रव वेग (m/s)।
ये पैरामीटर, जो एयर डक्ट की ऊर्जा दक्षता निर्धारित करते हैं, टर्निंग-वेन डिज़ाइन पर दृढ़ता से निर्भर करते हैं।
[4] के अनुसार, एक जटिल हाइड्रोलिक तत्व के कुल प्रतिरोध को इसकी लंबाई के साथ घर्षण प्रतिरोध ξL और स्थानीय प्रतिरोध ξ0 के योग के रूप में दर्शाया जा सकता है:
ξSUM = ξL + ξ0
एक सीधे एयर डक्ट के लिए लंबाई प्रतिरोध लंबाई के समानुपाती और हाइड्रोलिक व्यास के व्युत्क्रमानुपाती होता है, जैसा कि सूत्र द्वारा व्यक्त किया गया है:
ξL = (L / D) · f
जहाँ f डार्सी घर्षण गुणांक है।
सरल आकार के डक्ट (जैसे गोलाकार, वर्गाकार, षट्कोणीय) के लिए, f को अकेले रेनॉल्ड्स संख्या के गैर-रैखिक फलन के रूप में व्यक्त किया जा सकता है - [4] में अध्याय 2 या https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation देखें।
चिकनी दीवारों वाले एक साधारण गोल पाइप (गोलाकार डक्ट), इनलेट पर पूरी तरह से विकसित प्रवाह प्रोफ़ाइल और एक टर्बुलेंट रिजीम (रेनॉल्ड्स संख्या Re > 4×103) के लिए घर्षण गुणांक f की गणना इस सूत्र से की जा सकती है:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
वास्तविक डक्ट के लिए, दीवार के खुरदरेपन को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए।
नीचे चित्र 7 सापेक्ष दीवार-खुरदरेपन के विभिन्न मानों के लिए रेनॉल्ड्स संख्या Re के सापेक्ष डार्सी घर्षण गुणांक का एक प्लॉट दिखाता है, जिसे पहली बार निकुराडसे द्वारा [5-8] में प्रकाशित किया गया था। इस ग्राफ को मूडी आरेख [9] या कोलब्रुक-व्हाइट सहसंबंध [10-11] के रूप में भी जाना जाता है। चिकने पाइपों का एक अधिक हालिया अध्ययन [12] में पाया जा सकता है।
आरेख खुरदरेपन के विभिन्न मानों वाले गोल पाइप के लिए जटिल निर्भरता f(Re) को दर्शाता है। वर्गाकार और अन्य गैर-गोलाकार डक्ट के लिए आरेख और भी जटिल है। इसलिए प्रवाह रिजीम (रेनॉल्ड्स संख्या), डक्ट का आकार और सापेक्ष दीवार खुरदरापन सभी को ध्यान में रखा जाना चाहिए।
चित्र 7. मूडी (उर्फ निकुराडसे) आरेख जो सापेक्ष खुरदरेपन के विभिन्न मानों के लिए रेनॉल्ड्स संख्या Re के सापेक्ष प्लॉट किए गए डार्सी-वाइसबैक घर्षण गुणांक fD को दर्शाता है – मूल आरेख: S. Beck और R. Collins, शेफ़ील्ड विश्वविद्यालय, CC BY-SA 4.0 के तहत साझा किया गया, wikimedia.org
वास्तविक, खुरदरे डक्ट के लिए अभी भी कुल प्रतिरोध को लंबाई प्रतिरोध और स्थानीय प्रतिरोध के योग ξSUM = ξL + ξ0 के रूप में दर्शाना संभव है।
प्रतिरोध को इस योग में विभाजित करने से डक्ट मापदंडों का अध्ययन सरल हो जाता है, क्योंकि स्थानीय प्रतिरोध ξ0 की गणना एक सरलीकृत तत्व ज्यामिति के लिए की जा सकती है - उदाहरण के लिए, एक छोटे कम्प्यूटेशनल डोमेन पर समस्या के आवधिक सूत्रीकरण के साथ, या 2D सूत्रीकरण में। चित्र 4 में दिखाए गए उदाहरणों में कम्प्यूटेशनल डोमेन के आकार पर ध्यान दें - सेक्शन 3 m ऊँचा और 18 m लंबा है, और पर्याप्त ग्रिड अभिसरण केवल 10 मिलियन मेश तत्वों के ऊपर शुरू होता है। समान मामलों का एक आवधिक या 2D सूत्रीकरण लगभग दस गुना कम मेश तत्वों का उपयोग कर सकता है, और ΔP(v) वक्र पर प्रत्येक वेग बिंदु की सरलीकृत गणना में घंटों के बजाय मिनट या सेकंड लगेंगे।
इसलिए प्रतिरोध को दो घटकों में विभाजित करने से गणना बहुत सरल हो सकती है - स्थानीय प्रतिरोध ξ0 जल्दी निर्धारित किया जाता है, और फिर लंबाई प्रतिरोध ξL जोड़ा जाता है। बाद वाले का अनुमान प्रकाशित तालिकाओं से या आयामहीन संख्याओं और डक्ट ज्यामिति मापदंडों के आधार पर अनुमानित सूत्रों द्वारा जल्दी से लगाया जा सकता है। प्रवाह की दिशा में अचानक परिवर्तन वाले हाइड्रोलिक और डक्ट-नेटवर्क तत्वों (कोणीय एल्बो, चिकने मोड़, टर्निंग वेन्स के साथ और बिना विभिन्न कोणों के मोड़) के लिए, एक समान दृष्टिकोण और विधि व्यापक Handbook of Hydraulic Resistance [4] के अध्याय 6-1 और 6-2 में प्रस्तुत की गई है।
तकनीकी विनिर्देश
सटीक इंजीनियरिंग और प्रदर्शन गणना के लिए व्यापक तकनीकी डेटा।
एकीकृत कूलिंग तकनीक
टनल डिज़ाइन में क्रांति लाते हुए, हमारे टर्निंग वेन्स में एकीकृत आंतरिक कूलेंट चैनल हैं—जो वायु प्रवाह की गुणवत्ता से समझौता किए बिना बेहतर हीट एक्सचेंज दक्षता देते हैं।
- विशाल हीट डिसिपेशन क्षमता, जो सैकड़ों किलोवाट से लेकर दसियों मेगावाट तक स्केलेबल है।
- वायु प्रवाह की टर्बुलेंस या प्रवाह की गुणवत्ता पर शून्य प्रतिकूल प्रभाव के साथ कुशल थर्मल प्रबंधन।
- अधिकतम थर्मल दक्षता के लिए प्रति वेन छह एकीकृत आंतरिक कूलिंग चैनलों के साथ डिज़ाइन किया गया
- मानक औद्योगिक वॉटर-कूलिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर के साथ निर्बाध एकीकरण
उत्पाद की मुख्य विशेषताएँ
TunnelTech के वायु प्रवाह टर्निंग वेन्स (उत्पाद TTE-TV) इस तकनीक में सबसे आगे हैं, जो वायु प्रवाह प्रबंधन में अद्वितीय दक्षता प्रदान करते हैं। हमारे उत्पादों को इनडोर स्काईडाइविंग सुविधाओं और विंड टनल से लेकर HVAC और वेंटिलेशन सिस्टम तक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए डिज़ाइन किया गया है, और ये एरोडायनामिक डिज़ाइन तथा ऊर्जा दक्षता में अत्याधुनिक हैं।
एयर डक्ट में टर्निंग-वेन सेक्शन का प्रदर्शन
TunnelTech के उच्च-प्रदर्शन वाले टर्निंग वेन्स पावर और एरोडायनामिक दक्षता के लिए उद्योग मानक निर्धारित करते हैं। हमारे ऊर्जा-बचत टर्निंग वेन्स को एरोडायनामिक हानि को कम करने, सुचारू वायु प्रवाह सुनिश्चित करने और ऊर्जा खपत को कम करने के लिए इंजीनियर किया गया है।
TunnelTech टर्निंग वेन्स में एयर डक्ट में उत्कृष्ट स्थानीय प्रतिरोध विशेषताएँ हैं। डार्सी-वाइसबैक समीकरण के साथ गणना किए गए प्रतिरोध पैरामीटर जैसा कि ऊपर वर्णित है, नीचे दिए गए चित्रों (चित्र 8 देखें) और टर्निंग वेन डेटाशीट में प्रस्तुत किए गए हैं।
सामान्य तौर पर, जहाँ डक्ट का आकार अज्ञात होता है, वहाँ लंबाई के साथ अतिरिक्त दीवार घर्षण, खुरदरापन या अन्य स्थानीय मापदंडों का हिसाब किए बिना, आवधिक पार्श्व सीमा स्थितियों के साथ एक आदर्श तत्व के लिए मान दिए जाते हैं। चित्र 8 TunnelTech वेन्स के साथ एक आदर्श कॉर्नर तत्व के लिए मान देता है, जिसकी गणना एक अनंत आवधिक कैस्केड के सन्निकटन के रूप में आवधिक सीमा स्थितियों के साथ 15 वेन्स के स्टैक के लिए की जाती है।
चित्र 8. TunnelTech टर्निंग वेन: स्थानीय प्रतिरोध गुणांक और संबंधित प्रेशर ड्रॉप।
यदि HVAC या अन्य हाइड्रोलिक सिस्टम में ऐसे डक्ट होते हैं जिनका प्रवाह क्रॉस-सेक्शन आम तौर पर प्रवाह पथ के साथ नहीं बदलता है, तो अनुमानित गणनाओं के लिए प्रति इकाई लंबाई प्रतिरोध का अनुमान लगाना सुविधाजनक है (जिसका अनुमान निश्चित रूप से संपूर्ण वेग सीमा पर लगाया जाना चाहिए):
KL = ξL / L = f / Dh
जहाँ Dh डक्ट का हाइड्रोलिक व्यास है। KL का मान संदर्भ पुस्तकों से निर्धारित करना आसान है, जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है। इसे लंबाई से गुणा करने और डेटाशीट से लिए गए या स्वतंत्र रूप से गणना किए गए स्थानीय प्रतिरोध मानों ξ0 को जोड़ने से सिस्टम में कुल दबाव हानि का त्वरित अनुमान मिलता है।
ξSUM = KL · L + ξ0
चित्र 4 में उदाहरण के तौर पर दिए गए मामले - गणना में उपयोग किए गए गैस मापदंडों और खुरदरेपन के साथ एक 2×2 m वर्गाकार डक्ट - में प्रति इकाई लंबाई का प्रतिरोध KL = ξL / L ~ 2.1 Pa के क्रम का है। यह मान बिना मोड़, वेन्स या अन्य आंतरिक उपकरणों के एक सादे वर्गाकार डक्ट पर लागू होता है। डक्ट के साथ हवा द्वारा तय की जाने वाली पूरी 21 m की दूरी पर, यह ~44 Pa का प्रेशर ड्रॉप देता है। चित्र 8 से मान जोड़ने पर (20 m/s पर 11 Pa, टर्निंग वेन डेटाशीट, तालिका A.2.1 से लिया गया) टर्निंग वेन्स के साथ एक वास्तविक 2×2 m डक्ट सेक्शन के लिए 55 Pa का कुल प्रतिरोध मिलता है। यह मान चित्र 4, केस 5 में दिखाए गए मान से अच्छी तरह मेल खाता है।
CFD के बिना किसी भी आकार के डक्ट के प्रतिरोध की गणना करने के अनुमानित तरीकों पर अधिक जानकारी [4] और समान साहित्य में पाई जा सकती है।
नोट: चित्र 4 में दिए गए उदाहरण केवल एक विशेष मामला हैं जो यह प्रदर्शित करते हैं कि टर्निंग वेन्स कैसे काम करते हैं और इनका उपयोग किसी भी डक्ट का मूल्यांकन करने के लिए नहीं किया जा सकता है। चित्र 8 अधिक व्यापक रूप से लागू होता है, लेकिन ग्राहक के डक्ट के विशिष्ट मापदंडों पर अभी भी विचार किया जाना चाहिए। प्रत्येक सिस्टम को एक विस्तृत विश्लेषण की आवश्यकता होती है, जिसे आप TunnelTech से ऑर्डर कर सकते हैं। डक्ट हाइड्रोलिक प्रतिरोध की सटीक गणना और अपने वेंटिलेशन या विंड टनल उपकरणों की ऊर्जा खपत के विशेषज्ञ मूल्यांकन के लिए, कृपया हमसे संपर्क करें।
हमारी सेवाओं और R&D के बारे में अतिरिक्त जानकारी टेक्नोलॉजी पृष्ठ पर और सेवाएँ अनुभाग में पाई जा सकती है।
औद्योगिक कूलिंग और हीटिंग के लिए टर्निंग वेन्स
औद्योगिक एयर डक्ट के लिए टर्निंग वेन्स के बीच अद्वितीय, हमारे उत्पाद उच्च प्रवाह दर पर कूलेंट को प्रसारित कर सकते हैं, जिससे डक्ट से गुज़रते समय हवा को कुशलतापूर्वक ठंडा या गर्म किया जा सकता है। यह तापमान नियंत्रण में नई संभावनाएँ खोलता है - इनडोर क्लाइमेट-कंट्रोल वेन्स और कम-प्रतिरोध वाले इन-डक्ट हीट एक्सचेंजर - जिससे हमारे ग्राहकों को उनकी वायु प्रवाह ज़रूरतों के लिए बहुमुखी समाधान मिलते हैं।
HTCL (प्रति रैखिक मीटर हीट ट्रांसफर गुणांक) विधि का उपयोग करके रेट किए गए हमारे टर्निंग वेन्स — यह विधि बाहरी हवा और वेन कूलेंट के बीच लॉगरिदमिक औसत तापमान अंतर (ΔTLMTD) के प्रति केल्विन, टर्निंग-वेन लंबाई के प्रति मीटर हीट फ्लक्स (वाट में) को मापती है — वायु प्रवाह स्थितियों की एक श्रृंखला में प्रभावी हीट ट्रांसफर के लिए इंजीनियर किए गए हैं, जो स्थिर प्रदर्शन और तापमान नियंत्रण की गारंटी देते हैं।
वाटर-कूल्ड टर्निंग वेन्स के लिए हीट ट्रांसफर गुणांक पैरामीटर चित्र 9 में शुष्क और नम हवा दोनों के लिए प्रस्तुत किए गए हैं, जहाँ ΔP [kPa] इनलेट और आउटलेट वेन पोर्ट (चित्र 10 में नीला और लाल) के बीच पानी के दबाव का अंतर है।
चित्र 10. टर्निंग-वेन कूलिंग चैनल
चित्र 9. HTCL गुणांक। इनलेट और आउटलेट कूलेंट चैनल पोर्ट के बीच विभिन्न कूलेंट (पानी) दबाव अंतरों पर शुष्क (RH = 0%) और नम हवा (30 °C पर RH = 90%)।
वेस्ट हीट रिकवरी के लिए टर्निंग वेन्स
एकीकृत हीट-एक्सचेंज चैनलों के साथ कूल्ड टर्निंग वेन्स विभिन्न अनुप्रयोगों में वेस्ट हीट रिकवरी के लिए एक बहुमुखी समाधान प्रदान करते हैं। हीट-एक्सचेंज सिस्टम में एकीकृत, ये वेन्स अतिरिक्त थर्मल ऊर्जा को पकड़ सकते हैं जो अन्यथा खो जाएगी और इसे हीट रिकवरी सिस्टम में स्थानांतरित कर सकते हैं, जिससे समग्र सिस्टम दक्षता में काफ़ी सुधार होता है।
व्यवहार में, इस तकनीक का उपयोग कई क्षेत्रों में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, औद्योगिक प्रक्रियाओं में, कूल्ड टर्निंग वेन्स निकास गैसों से वेस्ट हीट को पुनर्प्राप्त कर सकते हैं और इसका उपयोग आने वाले तरल पदार्थों या हवा को पहले से गरम करने के लिए कर सकते हैं, जिससे ऊर्जा की खपत कम होती है। HVAC सिस्टम में, यही सिद्धांत हीट रिकवरी वेंटिलेटर (HRV) और एनर्जी रिकवरी वेंटिलेटर (ERV) जैसे उपकरणों में लागू किया जाता है, जो निकास और आपूर्ति वायु धाराओं के बीच ऊष्मा को स्थानांतरित करते हैं। यह आने वाली हवा को गर्म या ठंडा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा को कम करता है, जिससे उल्लेखनीय ऊर्जा बचत होती है।
कूल्ड टर्निंग वेन्स को बिजली उत्पादन और नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों में भी एकीकृत किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कंबाइंड हीट एंड पावर (CHP) संयंत्रों में, बिजली उत्पादन से वेस्ट हीट को पुनर्प्राप्त किया जाता है और हीटिंग के लिए उपयोग किया जाता है, जिससे सिस्टम की समग्र दक्षता में सुधार होता है। भूतापीय ऊर्जा प्रणालियों में, ये वेन्स जमीन से निकाली गई थर्मल ऊर्जा को प्रबंधित करने में मदद कर सकते हैं, जिससे हीट ट्रांसफर प्रक्रियाओं का अनुकूलन होता है।
हरित और नवीकरणीय ऊर्जा पहलों में, वेस्ट हीट रिकवरी कार्बन फुटप्रिंट को कम करने और ऊर्जा प्रणालियों के टिकाऊपन में सुधार करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह दृष्टिकोण लीन मैन्युफैक्चरिंग सिद्धांतों के अनुरूप है, जो संसाधन दक्षता में सुधार करता है और प्रभावी ऊष्मा प्रबंधन के माध्यम से परिचालन लागत को कम करता है। इसके अलावा, ESG परियोजनाओं में, ऐसी तकनीकों को अपनाना व्यापक सस्टेनेबिलिटी लक्ष्यों के अनुरूप पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने और संसाधन उपयोग को अनुकूलित करने की प्रतिबद्धता को दर्शाता है।
हीट रिकवरी - संबंधित प्रोजेक्ट
TunnelTech के पास कूल्ड टर्निंग वेन्स के साथ वेस्ट हीट रिकवरी के लिए डिज़ाइन किए गए हीट-एक्सचेंज और HVAC प्रोजेक्ट देने का व्यापक अनुभव है। इन वेन्स को हीट-एक्सचेंज सिस्टम में एकीकृत करके, जिन्हें ऐसी थर्मल ऊर्जा को पकड़ने और पुन: उपयोग करने के लिए इंजीनियर किया गया है जो अन्यथा खो जाएगी, TunnelTech औद्योगिक और वाणिज्यिक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला से वेस्ट हीट को अधिक प्रभावी ढंग से पुनर्प्राप्त करना संभव बनाता है। यह न केवल ऊर्जा दक्षता में सुधार करता है बल्कि ऊर्जा खपत और परिचालन लागत को कम करके सस्टेनेबिलिटी लक्ष्यों का भी समर्थन करता है।
अनुप्रयोग
हमारे टर्निंग वेन्स उद्योगों और अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में काम आते हैं
HVAC सिस्टम
| वाणिज्यिक भवन | डक्टवर्क अनुकूलन; ऊर्जा दक्षता; कम परिचालन लागत; वायु गुणवत्ता और तापमान के कुशल नियंत्रण के माध्यम से बेहतर स्वास्थ्य और सुरक्षा |
| आवासीय परिसर | इष्टतम वायु गुणवत्ता और वायु प्रवाह के साथ आरामदायक रहने का वातावरण; बेहतर स्वास्थ्य और सुरक्षा |
| डेटा सेंटर | थर्मल-मैनेजमेंट टर्निंग वेन्स सर्वर के प्रदर्शन और लंबी उम्र के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण तापमान और आर्द्रता के स्तर को बनाए रखते हैं |
सिविल इंजीनियरिंग वेंटिलेशन सिस्टम
| अस्पताल और स्वास्थ्य सेवा सुविधाएँ | शांत चलने वाले टर्निंग वेन्स महत्वपूर्ण वायु-गुणवत्ता नियंत्रण प्रदान करते हैं जो मरीजों और कर्मचारियों की रक्षा करता है; वायु गुणवत्ता और तापमान के कुशल नियंत्रण के माध्यम से बेहतर स्वास्थ्य और सुरक्षा |
| शैक्षणिक संस्थान | बेहतर वायु संचार के माध्यम से बेहतर सीखने का माहौल |
पर्यावरण नियंत्रण
| इलेक्ट्रॉनिक्स, बायोटेक, फूडटेक और अन्य हाई-टेक सुविधाएँ / क्लीन रूम | हाई-टेक और कठिन परिस्थितियों वाले उत्पादन के लिए तापमान और आर्द्रता नियंत्रण; एयर-कंडीशनिंग टर्निंग वेन्स विनिर्माण और अनुसंधान के लिए कड़े वायु प्रवाह मानकों को बनाए रखते हैं |
| स्पोर्ट्स एरीना | एथलीटों और दर्शकों दोनों के लिए आराम और सुरक्षा |
औद्योगिक और विशिष्ट अनुप्रयोग
| सुरंग निर्माण और रखरखाव | सुरंग के वातावरण में श्रमिकों के लिए बेहतर वायु गुणवत्ता और सुरक्षा |
| औद्योगिक सुविधाएँ | डक्टवर्क अनुकूलन; ऊर्जा दक्षता; सतत विकास; कम परिचालन लागत |
| फाउंड्री और हेवी-ड्यूटी सुविधाएँ | ऊर्जा दक्षता; कम परिचालन लागत; वेस्ट हीट रिकवरी; डीकार्बोनाइजेशन और ESG; हेवी-ड्यूटी HVAC एयर डक्ट; थर्मल मैनेजमेंट |
| मरीन इंजीनियरिंग | चालक दल के आराम और उपकरणों की विश्वसनीयता के लिए जहाजों और पनडुब्बियों पर बेहतर वेंटिलेशन |
| खनन और भूमिगत निर्माण | खदानों और अन्य भूमिगत संरचनाओं के लिए आवश्यक वेंटिलेशन, जिससे खतरनाक स्थितियों का जोखिम कम होता है |
इनमें से हर अनुप्रयोग को TunnelTech के टर्निंग वेन्स के उन्नत डिज़ाइन और कार्यक्षमता से काफ़ी लाभ मिलता है, जो कुशल वायु प्रवाह प्रबंधन में एक बड़ी छलांग है। TunnelTech के लो-ड्रैग टर्निंग वेन्स चुनकर ग्राहक अपने सिस्टम-प्रदर्शन लक्ष्यों को न केवल पूरा कर सकते हैं, बल्कि उनसे आगे भी जा सकते हैं—साथ ही:
- •ऊर्जा खपत* में 30% तक की कमी
- •शोर* में 60% की कमी — पारंपरिक एयर डक्ट की तुलना में।
* TT45 PRO विंड टनल ज्यामिति के लिए प्रायोगिक परिणाम।
पूछताछ और इस बारे में अधिक जानकारी के लिए कि हमारे टर्निंग वेन्स को आपकी विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार कैसे तैयार किया जा सकता है, कृपया हमारी टीम से संपर्क करें। इष्टतम वायु प्रवाह प्रबंधन प्राप्त करने में TunnelTech को अपना भागीदार बनने दें।
स्थापना और रखरखाव
- •आयाम और विनिर्देश
स्थापना से पहले डक्ट के आयामों और टर्निंग वेन विनिर्देशों को सत्यापित करें
- •माउंटिंग विकल्प
क्लैंप-ऑन, बोल्ट-ऑन और वेल्ड-ऑन कॉन्फ़िगरेशन में उपलब्ध है
- •लोड हैंडलिंग
सुरक्षित परिवहन और सही स्थान पर रखने के लिए लोड हैंडलिंग दिशानिर्देशों का पालन करें
- •चरण-दर-चरण स्थापना
प्रत्येक उत्पाद डिलीवरी के साथ विस्तृत स्थापना निर्देश प्रदान किए गए हैं
- •निरीक्षण शेड्यूल
वेन संरेखण और संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करने के लिए नियमित दृश्य निरीक्षण
- •सफाई प्रक्रियाएँ
वेन सतहों पर धूल और गंदगी के जमाव को हटाने के लिए आवधिक सफाई
- •टूट-फूट की निगरानी
जंग, क्षरण, या मैकेनिकल क्षति के संकेतों की निगरानी करें
- •समस्या निवारण गाइड
कंपन, शोर, या कम वायु प्रवाह दक्षता जैसी सामान्य समस्याओं का समाधान करें
दस्तावेज़ीकरण
TunnelTech विंड टनल कॉर्नर सेक्शन असेंबली और टर्निंग वेन मापदंडों पर तकनीकी जानकारी TTE-TSA और TTE-TV उत्पादों को कवर करने वाली एक व्यापक डेटाशीट में उपलब्ध है। दस्तावेज़ीकरण में डिज़ाइन विकल्प, क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर 90-डिग्री टर्निंग कॉर्नर के लिए स्थानीय प्रतिरोध, और कूल्ड टर्निंग वेन्स के लिए हाइड्रोलिक और हीट-ट्रांसफर पैरामीटर शामिल हैं।
TTE-TSA डेटाशीट डाउनलोड करें (PDF)संदर्भ और संबंधित प्रकाशन
विंड टनल, औद्योगिक डक्टवर्क, HVAC डक्ट और वायु प्रवाह प्रबंधन उपकरण, फैन फ्लो स्ट्रेटनर आदि के लिए टर्निंग वेन्स के डिज़ाइन और अनुकूलन पर अतिरिक्त जानकारी नीचे दिए गए लिंक पर पाई जा सकती है:
- 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
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यह भी देखें:
- मूडी चार्ट (Moody chart): en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
- डार्सी-वाइसबैक (Darcy–Weisbach): en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
- घर्षण गुणांक (Friction factor): en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- घर्षण हानि (Friction loss): en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss