Įvadas į srauto kreipiamąsias mentes
Oro srauto valdymo srityje ortakių kampų dizainas vaidina pagrindinį vaidmenį vėdinimo, ŠVOK sistemų ir vėjo tunelių efektyvumui bei funkcionalumui. Kai oras priverčiamas daryti staigų posūkį, ko dažnai prireikia ortakių sistemose, jis susiduria su padidėjusiu hidrauliniu pasipriešinimu, o tai lemia didesnius slėgio nuostolius ir turbulenciją. Tai ne tik kenkia sistemos efektyvumui, nes reikalauja daugiau energijos oro srautui palaikyti, bet ir veikia ortakių sistemos konstrukcinį vientisumą dėl netolygaus slėgio, kurį sukelia turbulentiniai srautai.
Čia į pagalbą ateina srauto kreipiamosios mentės, dar žinomos kaip kampinės mentės arba posūkio mentės (1 pav.). Sukurtos montuoti kampuose, ortakio kampinės mentės leidžia orui įveikti posūkį su minimaliu pasipriešinimu, efektyviai sumažinant slėgio nuostolius ir sušvelninant turbulenciją be papildomos erdvės, kurios reikalauja sklandūs spindulio posūkiai. Dėl to srauto kreipiamosios mentės yra idealus sprendimas efektyviam oro srauto valdymui kompaktiškoje erdvėje.
1 pav. Tunnel Tech srauto kreipiamųjų menčių kampinės sekcijos mazgas
Didelio našumo kreipiamųjų menčių sekcijos, konkuruojančios su įprastais ŠVOK sprendimais.
Tradicinis sprendimas, padedantis įveikti minėtus žalingus padidėjusios turbulencijos, slėgio nuostolių ir triukšmo reiškinius staigiai išlenktame ortakyje, yra radialinių ortakių alkūnių projektavimas (2 pav. ir 4 pav., 2 atvejis). Šios alkūnės, nors ir efektyvios iš dalies sušvelninant turbulenciją, triukšmą ir slėgio nuostolius (kurie būdingi staigiam posūkiui, kaip matyti 4 pav., 1 atveju), turi savų problemų.
Keletas tradicinių vėdinimo ortakių sistemų su posūkiu, pagamintu iš sklandžiai išlenkto lakštinio metalo su lenktais srauto nukreipikliais, pateikta 2 pav. kairėje. Paveikslėlyje pavaizduoti keli standartinių variantų, dažnai naudojamų ŠVOK ortakiuose, pavyzdžiai, pvz., atitinkantys DW144 ortakių standartus.
Tokie ortakių sprendimai yra įprasti ir ekonomiški nedideliems pritaikymams civilinėje inžinerijoje, smulkiajame versle ir mažos galios ŠVOK sistemose, kur energijos kaina nėra reikšmingas veiksnys. Tačiau šis dizainas nėra geras sprendimas vidutinio ir didelio masto vėdinimo ir aušinimo sistemoms bei didelio pajėgumo elektros energijos gamybos, metalurgijos, turbomašinų, šilumokaičių, atliekinės šilumos atgavimo ir moderniose žaliosios bei atsinaujinančios energijos srityse, kur hidraulinis efektyvumas ir energijos taupymas yra būtini.
Tačiau nėra poreikio kaskart statyti nestandartinį ortakį, kai hidraulinio tinklo energijos suvartojimą reikia optimizuoti iki tobulumo. Tame pačiame 2 paveiksle dešinėje parodytas Tunnel Tech įstrižinės kreipiamųjų menčių sekcijos variantas, kuris yra energiškai efektyvus, pasižymi žemu triukšmu ir maža turbulencija, atitinka ŠVOK sistemų pramonės standartus, bet taip pat gali būti naudojamas didelio masto ir didelės galios pramoniniuose pritaikymuose. Didelio masto objekto, kuriame galima lengvai integruoti įstrižinę srauto kreipiamųjų menčių sekciją, pavyzdys parodytas 3 pav.
2 pav. Tradicinė vidutinio masto ŠVOK sklandi alkūnė su skirstomąja mente iš lakštinio metalo, DW144 standartas (kairėje), ir didelio našumo Tunnel Tech srauto kreipiamųjų menčių įstrižinis mazgas standartiniams ortakiams (dešinėje).
3 pav. Didelio masto Tunnel Tech ortakių posūkio sekcijos vėjo tuneliams, elektros energijos gamybai ir pramoniniam pritaikymui.
Srauto kreipiamųjų menčių dizainas slėgio kritimui, turbulencijai ir triukšmui mažinti
Skirtingų posūkio kampų dizainų palyginimui, slėgio kritimai (ΔP) ir CFD modeliuoti srauto modeliai pateikti žemiau esančiame 4 pav.. Kaip demonstracinis pavyzdys pasirinktas 20 m/s įėjimo oro srauto greitis ir 2×2 m kvadratinis ortakis. 20 m/s greičio diapazonas buvo pasirinktas demonstravimo tikslais, nes paprastai profesionalūs vertikalūs vėjo tuneliai, skirti skraidymui patalpose, didžiąją laiko dalį veikia režimais, kai srauto greitis posūkio sekcijoje svyruoja nuo 10 iki 30 m/s. CFD skaičiavimai buvo atlikti 1 standartinei atmosferai esant 20 C temperatūrai ir nulinei oro drėgmei su spūdžiomis dujomis ir adiabatine sienele, kurios šiurkštumas 250 µm. Buvo naudojamas tinklelis nuo 6 iki 10 mln. ląstelių vienam domenui. Įėjimo riboje buvo pritaikytas plokščias įėjimo profilis ir 2 % turbulencija. Turbulencija buvo apdorojama naudojant k-ε modelį.
Dėmesio! Atkreipkite dėmesį, kad 4 pav. pateiktos iliustracijos yra konkretūs pavyzdžiai, pateikti tik siekiant iliustruoti veikimo principus ir palyginti kelis posūkio kampinių sekcijų tipus. Šių atvejų negalima laikyti bendrais absoliučiai kiekvienam naudojimo atvejui. Kiekvienai realiai vėdinimo sistemai ar kitam hidrauliniam tinklui kiekviename skaičiavimo taške turi būti atsižvelgiama į specifinius hidraulinius parametrus, ortakio dydį ir formą, šiurkštumą ir konstrukcinius nelygumus, srauto nehomogeniškumą ir tikslius fizinius dujų parametrus. Tokį skaičiavimą konkrečiai sistemai galite užsisakyti susisiekę su mumis.
Aprašomi šie dizaino atvejai:
- Kampinė sekcija be kreipiamųjų menčių.
- Sklandžiai išlenkta kampinė sekcija (r = ½ ortakio aukščio) su radialiai lenktais srauto nukreipikliais. Slėgio kritimas taip pat priklauso nuo ortakio pertvarų skaičiaus ir geometrijos. Pateiktas pavyzdys su minimaliu optimalios formos oro srauto skirstomųjų plokščių skaičiumi.
- Paprastos radialiai išlenktos plonos plokštės (10-20 mm storio).
- Tipiškos neoptimizuotos artimiausių konkurentų srauto kreipiamosios mentės.
- Tunnel Tech srauto kreipiamosios mentės (TTE-TV) su optimizuotu profiliu.
Reikšmingiausia apvaliai išlenktų ortakių su nedideliu skaičiumi paprastų lenktų plokščių separatorių (arba visai be kreipiamųjų menčių) problema yra slėgio ir greičio pasiskirstymo modelis posūkio sekcijos išėjime (4 pav., 2 atvejis, žr. išėjimo skerspjūvį). Šis modelis rodo, kad greitis didės nuo išorinės sienelės link vidinės kiekviename srauto subdomene, o tai lems netolygų srautą, didelę turbulenciją ir triukšmą. Kuo mažesnis posūkio spindulys, tuo didesnė srauto atsiskyrimo, slėgio ir greičio lauko iškraipymo, triukšmo lygio ir slėgio kritimo vertės tikimybė.
Vienintelis būdas išspręsti šias problemas yra didelis tokios kampinės sekcijos kreivumo spindulys ir oro srauto kreipiamųjų menčių skaičiaus padidinimas. Čia iškyla antroji problema – padidėjusi erdvė, reikalinga tokiems posūkiams sutalpinti, ir kelių radialinių ortakio pertvarų, atitinkančių ortakio skerspjūvį, medžiagų kaina. Didelėse ortakių sistemose sklandžių spindulio posūkių įgyvendinimas gali lemti nepagrįstai dideles konstrukcijas, todėl šis metodas daugeliu atvejų yra nepraktiškas, ypač ten, kur erdvė yra ribota. Papildoma reikalinga erdvė parodyta punktyrinėmis linijomis žemiau esančiame 4 pav., 2 atveju. Kiekvieno posūkio aukštį ir plotį reikia padidinti mažiausiai ½ ortakio dydžio. Recirkuliaciniams vėjo tuneliams tai reiškia pastato matmenų padidėjimą keliais metrais kiekviena kryptimi, o tai lemia didesnes ortakių sistemos išlaidas ir didesnes kapitalo investicijas. Be to, kiekvienas srauto daliklis kainuos tiek pat, kiek ortakio sienelė.
4 pav. Kampinės sekcijos ortakių sistemoje - dizaino ir našumo palyginimas
Optimalus sprendimas vėjo tuneliams ir pramoniniam vėdinimui yra posūkio sekcijos kreipiamosios mentės su sparno profiliu, išdėstytos įstrižai, kaip pavaizduota 4 paveiksle, 3-5 atvejai.
Visi aukščiau pateikti CFD paveikslėliai atitinka ortakio kampinę sekciją su 2x2 m įėjimu esant 20 m/s oro srauto greičiui, kaip pavyzdys, labiausiai tinkantis skraidymo vėjo tunelyje ir mažo greičio ikigarsinių vėjo tunelių naudojimo atvejams.
4 paveikslo 3 atveju pavaizduota kampinė sekcija su paprastomis kreipiamosiomis mentėmis, pagamintomis iš plonų lenktų metalo lakštų. 4 pav. 4 atvejis yra geriausias kreipiamųjų menčių pavyzdys, kurį siūlo artimiausi TunnelTech konkurentai. Abiem atvejais stygos ilgis yra mažesnis, o aerodinaminis profilis neoptimizuotas, dėl to sekcijos išėjime atsiranda liekamasis srauto netolygumas, didesnis aerodinaminis pasipriešinimas ir ortakio triukšmas. Plonos mentės, pagamintos iš paprastų lenktų metalo lakštų, paprastai viršija leistinus triukšmo lygius net ir esant mažam oro greičiui, o variantas su storu ir trumpu profiliu bei mažu stygos ir storio santykiu taip pat turės mažesnį paviršiaus plotą, kas yra nepageidautina tais atvejais, kai šilumos perdavimui naudojamos aušinamos kreipiamosios mentės.
Apatinėje 4 paveikslo 5 atvejo dalyje pavaizduotas ortakio kampas, kuriame sumontuotos didelio našumo Tunnel Tech srauto kreipiamosios mentės (užsakant nurodykite šį p/n: TTE-TV-90). Kaip matyti iš skerspjūvių, tinkamai profiliuotų kreipiamųjų menčių atveju srautas yra tolygesnis, o tai lemia mažesnį slėgio kritimą ir žemą turbulenciją.
Išėjimo oro slėgio / greičio profilis taip pat yra daug geresnis Tunnel Tech kampinėse sekcijose su ilgos stygos mentėmis nei kitais atvejais. Tai lemia neprilygstamą Tunnel Tech aerodinaminę kokybę, kuri atsispindi daugybėje profesionalių parašiutininkų ir kitų klientų atsiliepimų.
Visi aukščiau aptarti duomenys, įskaitant stygos ilgį ir aušinimo parinktis, taip pat pateikiami <strong>1 lentelėje</strong>.
| Atvejis / Mentės tipas | ΔP (Pa) (*) | ξ (*) | Stygos ilgis (mm) | Aušinimas |
|---|---|---|---|---|
| 1. Be menčių, staigus posūkis | 114 | 0.47 | — | Ne |
| 2. Sklandžiai išlenkta kampinė sekcija | 41 | 0.17 | > 2000 | Ne |
| 3. Paprastos radialiai išlenktos plonos plokštės | 80 | 0.33 | 250–500 | Ne |
| 4. Artimiausių konkurentų kreipiamosios mentės | 88 | 0.37 | 280 | Taip |
| 5. Tunnel Tech optimizuotos kreipiamosios mentės | 57 | 0.24 | 500 | Taip |
Hidraulinių nuostolių koeficiento vertės greičio diapazonui iki 100 m/s ortakio posūkio sekcijai su TunnelTech ir konkurentų mentėmis, be jokių svyravimų dėl pradinių duomenų pasirinkimo, pateiktos 5 pav.
Daugiau informacijos apie hidraulinius nuostolius išilgai ortakio ilgio, vietinį pasipriešinimą ir bendrą hidraulinių nuostolių koeficientą pateikiama toliau.
5 pav. Tunnel Tech ir konkurentų posūkio sekcijų palyginimas. Darcy-Weisbach hidraulinių nuostolių koeficientas esant tai pačiai geometrijai ir pradinėms skaičiavimo sąlygoms.
Turbulencijos mažinimas patikimiems hidrauliniams ir konstrukcinės saugos skaičiavimams
6 pav. Tunnel Tech kampinių menčių sekcijos turbulencijos mastelis (m) esant 20 m/s
Sklandus ir nuspėjamas slėgio / greičio profilis yra ypač svarbus tose srityse, kur didelė turbulencija ar srauto atsiskyrimas yra nepriimtini, pavyzdžiui, eksperimentiniuose vėjo tuneliuose, skraidymo patalpose įrenginiuose ir didelės galios sistemose. Šie parazitiniai reiškiniai, taip pat slėgio pulsacijos, kurias sukelia srauto atsiskyrimas ir didelio masto turbulencija, taip pat nepriimtini įrenginiuose, kuriuose reikalaujama, kad nebūtų akustiškai sukeltų vibracijų, ir kur dėl ortakių konstrukcinio stabilumo reikalavimų neleidžiami jokie statinio slėgio nukrypimai. Be to, šie turbulentiniai srautai yra dažnas triukšmo šaltinis, dar labiau mažinantis bendrą sistemos našumą ir galutiniams vartotojams teikiamą komfortą.
Taip pat reikėtų atsižvelgti į tai, kad srauto netolygumai linkę toliau vystytis ir stiprėti, jei nenaudojami specialūs tiesintuvai, koriai, deturbulizacijos tinklai ar kiti oro srauto valdymo įtaisai [1-3]. Tiksliai dujų dinaminei analizei atlikti reikia apskaičiuoti kiekvieno kito ortakio elemento pasipriešinimą, atsižvelgiant į realų įėjimo slėgio / greičio profilį, kuris sukuriamas ankstesniame hidraulinio tinklo elemente. Ilgiems hidrauliniams tinklams dažnai neįmanoma atlikti visos sistemos CFD modeliavimo dėl didžiulių matmenų. Tokioje situacijoje naudojami apytiksliai pusiau empiriniai skaičiavimai, apimantys skysčių bedimensinius skaičius ir geometrijos kriterijus [4], arba programinė įranga, pagrįsta tokiais metodais. Be to, FEA modeliavimas ortakių konstrukciniam stabilumui nustatyti paprastai atliekamas taikant stabilų statinio slėgio lauką ortakio sienelėms. Taigi, dideli srauto netolygumai, besivystantys pasroviui, taip pat gali įnešti klaidų į saugai kritinius laikančiųjų konstrukcijų tyrimus.
Apytiksliai metodai paprastai nenagrinėja greičio profilio iškraipymo hidraulinio tinklo elemento įėjime ir geriausiu atveju atsižvelgia į tai, ar profilis yra susiformavęs, ar dar nesusiformavęs (tolygus), bei į ribinio sluoksnio parametrus. Vėjo tuneliuose ir pramoninėse vėdinimo sistemose kiekvienas srauto posūkis gali sukelti netolygumą ir stiprų srauto sukimąsi, o tai lemia neapibrėžtumą hidraulinio pasipriešinimo skaičiavimuose ilguose hidrauliniuose tinkluose. Todėl, kur įmanoma, reikėtų vengti didelių greičio profilio netolygumų atsiradimo.
6 pav. ir iš to, kas pademonstruota aukščiau, matyti, kad posūkio sekcijų su TunnelTech kreipiamosiomis mentėmis parametrai yra tokie, jog jos nesukuria papildomų srauto trikdžių, bet taip pat gali būti naudojamos slopinti sūkurius ir netolygumus pasroviui nuo posūkio sekcijos. Taigi, posūkio sekcija su TunnelTech mentėmis taip pat gali veikti kaip efektyvus srauto tiesintuvas, montuojamas po ašinio ventiliatoriaus, ortakio difuzoriaus, šilumokaičio, bandymo sekcijos, atsišakojimo ar įsijungimo į ortakį, ar bet kokio kito turbulenciją generuojančio objekto.
Vietinio pasipriešinimo koeficientas
Posūkio kampo vietinio pasipriešinimo charakteristikos gali būti apskaičiuojamos naudojant gerai žinomą Darcy-Weisbach lygtį:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Kur:
- ΔP – bendri slėgio nuostoliai (slėgio kritimas) Pa;
- ξ – vietinio pasipriešinimo (Darcy-Weisbach) koeficientas;
- ρ – skysčio (dujų) tankis (kg/m³);
- V – skysčio (dujų) greitis įėjimo skerspjūvyje (m/s).
Šie parametrai, lemiantys ortakio energijos efektyvumą, labai priklauso nuo srauto kreipiamųjų menčių dizaino.
Remiantis [4], bendras sudėtingo hidraulinio elemento pasipriešinimas gali būti pavaizduotas kaip ilgio trinties pasipriešinimo ξL ir vietinio pasipriešinimo ξ0 suma:
ξSUM = ξL + ξ0
Tiesiaeigiam ortakiui ilgio pasipriešinimas yra proporcingas ilgiui ir atvirkščiai proporcingas hidrauliniam skersmeniui, kas išreiškiama formule:
ξL = (L / D) · f
kur f yra Darcy trinties koeficientas.
Paprastos formos vamzdžių (t. y. apvalių, kvadratinių, šešiakampių) atveju f gali būti išreikštas netiesine priklausomybe tik nuo Reinoldso skaičiaus – žr. [4] šaltinio 2 skyrių arba https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Trinties koeficientas f paprastam apvaliam vamzdžiui (apvaliam ortakiui) lygiomis sienelėmis, su susiformavusiu stabilizuotu srauto profiliu įėjime ir turbulentiniam režimui (Reinoldso skaičiai Re > 4×103) gali būti apskaičiuojamas pagal formulę:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
Realiems ortakiams taip pat turi būti atsižvelgiama į šiurkštumą.
Žemiau esančiame 7 pav. pavaizduotas Darcy trinties koeficiento grafikas priklausomai nuo Reinoldso skaičiaus Re esant įvairiam santykiniam sienelės šiurkštumui, kurį pirmą kartą paskelbė Nikuradzė [5-8] šaltiniuose. Šis grafikas taip pat žinomas kaip Moody diagrama [9] arba Colebrook-White koreliacija [10-11]. Šiuolaikinį tyrimą lygiems vamzdžiams galima rasti [12] šaltinyje.
Ši diagrama rodo sudėtingą f(Re) priklausomybę apvaliam vamzdžiui, turinčiam skirtingą šiurkštumą. Kvadratiniams ir kitiems neapvaliems vamzdžiams diagrama bus sudėtingesnė. Taigi, būtina atsižvelgti į srauto režimus (Reinoldso skaičių), ortakio formą ir santykinį sienelės šiurkštumą.
7 pav. Moody (dar žinoma kaip Nikuradzės) diagrama, rodanti Darcy-Weissbach trinties koeficiento fD priklausomybę nuo Reinoldso skaičiaus Re esant įvairiam santykiniam šiurkštumui – Originali diagrama: S Beck ir R Collins, Šefildo universitetas, dalijamasi pagal CC BY-SA 4.0, wikimedia.org
Realių šiurkščių ortakių atveju vis dar galima pavaizduoti bendrą pasipriešinimą kaip ilgio pasipriešinimo ir vietinio pasipriešinimo sumą ξSUM = ξL + ξ0.
Toks sumos atvaizdavimas supaprastina ortakių parametrų tyrimą, nes vietinis pasipriešinimas ξ0 gali būti apskaičiuojamas supaprastintai elemento geometrijai – pavyzdžiui, periodinėje problemos formuluotėje su mažesniu skaičiavimo domenu arba 2D problemos versijoje. Atkreipkite dėmesį į didžiulį skaičiavimo domeno dydį pavyzdžiuose, parodytuose 4 pav., kur sekcijos aukštis yra 3 metrai, o ilgis – 18 metrų, ir tinklelio konvergencija pradeda tinkamai ryškėti esant didesniam nei 10 milijonų tinklelio elementų skaičiui. Problemos formuluotės variantas su periodinėmis arba 2D sąlygomis šiems atvejams galėtų turėti eilės tvarka mažesnį tinklelio elementų skaičių, o supaprastintas kiekvieno greičio taško skaičiavimas ΔP(v) grafikui užtruktų tik kelias minutes ar net sekundes, o ne valandas.
Taigi, padalijimas į dviejų pasipriešinimų sumą gali žymiai supaprastinti skaičiavimus – galima greitai nustatyti vietinį pasipriešinimą ξ0, o tada pridėti ilgio pasipriešinimą ξL. Pastarąjį galima greitai įvertinti iš žinomų lentelių arba pagal apytiksles formules, naudojant supaprastintas lygtis, pagrįstas bedimensiniais skaičiais ir ortakio geometrijos parametrais. Hidrauliniams ir ortakių tinklo elementams su staigiais srauto krypties pokyčiais (kampinės alkūnės, sklandūs posūkiai, posūkiai skirtingais kampais su kreipiamosiomis mentėmis ir be jų), panašus požiūris ir metodas pateikiamas išsamaus Hidraulinio pasipriešinimo žinyno [4] 6-1 ir 6-2 skyriuose.
Techninės specifikacijos
Išsamūs techniniai duomenys tiksliems inžineriniams ir našumo skaičiavimams.
Integruota aušinimo technologija
Revoliucionizuojant tunelių dizainą, mūsų srauto kreipiamosios mentės turi integruotus vidinius aušinimo skysčio kanalus – užtikrinančius puikų šilumos mainų efektyvumą nepakenkiant oro srauto kokybei.
- Didžiulė šilumos išsklaidymo talpa, keičiama nuo šimtų kilovatų iki dešimčių megavatų.
- Efektyvus šilumos valdymas be jokio neigiamo poveikio oro srauto turbulencijai ar srovės kokybei.
- Sukurta su šešiais integruotais vidiniais aušinimo kanalais vienoje mentėje maksimaliam šiluminiam efektyvumui
- Sklandus integravimas su standartinėmis pramoninėmis vandens aušinimo infrastruktūromis
Produkto akcentai
Tunnel Tech oro srauto kreipiamosios mentės (TTE-TV produktas) yra šios technologijos priešakyje, siūlydamos neprilygstamą efektyvumą valdant oro srautą. Mūsų produktai sukurti plačiam pritaikymo spektrui, nuo skraidymo patalpose įrenginių ir vėjo tunelių iki ŠVOK ir vėdinimo sistemų, įkūnijantys pažangiausią aerodinaminį dizainą ir energijos efektyvumą.
Srauto kreipiamųjų menčių sekcijos našumas ortakiuose
Tunnel Tech didelio našumo oro srauto kreipiamosios mentės nustato pramonės standartą galios ir aerodinaminiam efektyvumui. Mūsų energiją taupančios srauto kreipiamosios mentės suprojektuotos taip, kad sumažintų aerodinaminę trintį, užtikrinant sklandų oro srautą ir sumažinant energijos sąnaudas.
TunnelTech srauto kreipiamosios mentės pasižymi puikiomis ortakio vietinio pasipriešinimo charakteristikomis. Pasipriešinimo parametrai, apskaičiuoti naudojant Darcy-Weisbach lygtį, kaip aprašyta aukščiau, pateikiami šiuose paveiksluose (žr. 8 pav. žemiau) ir Srauto kreipiamųjų menčių duomenų lape.
Apskritai, tuo atveju, kai ortakio dydis nežinomas, vertės pateikiamos idealizuotam elementui su periodinėmis šoninėmis ribinėmis sąlygomis, neatsižvelgiant į papildomo sienelės pasipriešinimo išilgai ilgio, šiurkštumo ir kitų vietinių parametrų įtaką. 8 pav. pateiktos vertės idealizuotam posūkio kampo elementui su Tunnel Tech mentėmis, kuris buvo apskaičiuotas begalinės periodinės sekos aproksimacijoje iš 15 menčių bloko su periodinėmis ribinėmis sąlygomis.
8 pav. Tunnel Tech srauto kreipiamosios mentės vietinio pasipriešinimo koeficientas ir atitinkamas slėgio kritimas.
Jei ŠVOK ar kita hidraulinė sistema susideda iš ortakių, kurie iš esmės nekeičia srauto ploto skerspjūvio formos išilgai srauto kelio, apytiksliams skaičiavimams patogu įvertinti savitąją varžą ilgio vienetui (žinoma, vertinant visam greičio diapazonui):
KL = ξL / L = f / Dh
kur Dh yra ortakio hidraulinis skersmuo. KL vertę lengva nustatyti iš žinynų, kaip aptarta aukščiau. Taigi, padauginus tai iš ilgio ir pridėjus vietinio pasipriešinimo vertes ξ0, gautas iš duomenų lapų arba apskaičiuotas savarankiškai, galima greitai įvertinti bendrus slėgio nuostolius sistemoje.
ξSUM = KL · L + ξ0
Aukščiau pateiktuose iliustraciniuose pavyzdžiuose, parodytuose 4 pav., 2×2 metrų kvadratiniam ortakiui su skaičiavime naudotais dujų parametrais ir šiurkštumu, savitoji varža ilgio vienetui yra maždaug K<sub>L</sub> = ξ<sub>L</sub> / L ~ 2,1 Pa. Ši vertė taikoma vertinant kvadratinį ortakį neatsižvelgiant į posūkius, mentes ar kitą vidinę įrangą. Visam 21 metro ilgiui, kurį oro masė nukeliauja ortakiu, slėgio kritimas bus ~44 paskaliai. Pridėjus prie to 8 pav. parodytą vertę (11 Pa esant 20 m/s greičiui, paimtą pagal srauto kreipiamųjų menčių duomenų lapą (A.2.1 lentelė)), gaunamas bendras 55 Pa pasipriešinimas realiai 2×2 kvadratinio ortakio sekcijai su joje esančiomis kreipiamosiomis mentėmis. Ši vertė gerai sutampa su verte, parodyta 4 pav., 5 atveju.
Daugiau informacijos apie apytikslius būdus apskaičiuoti bet kokios formos ortakių pasipriešinimą nenaudojant CFD metodų galima lengvai rasti <a href="#references">[4]</a> arba panašioje literatūroje.
Dėmesio! Atkreipkite dėmesį, kad 4 pav. parodyti pavyzdžiai yra tik specialus atvejis, skirtas pademonstruoti kreipiamųjų menčių veikimą, ir negali būti naudojami savavališkam ortakiui įvertinti! 8 paveikslas taikomas platesniame kontekste, tačiau reikia atsižvelgti į specifinius kliento ortakio parametrus. Kiekvienai konkrečiai sistemai reikalinga išsami analizė, kurią galite užsisakyti iš Tunnel Tech. Norėdami gauti tikslų ortakio hidraulinio pasipriešinimo skaičiavimą ir ekspertinį jūsų vėdinimo ar vėjo tunelio įrangos energijos suvartojimo įvertinimą, prašome susisiekti su mumis.
Papildomą informaciją apie paslaugas bei MTEP taip pat galima rasti Technologijų puslapyje ir Paslaugų skiltyje.
Srauto kreipiamosios mentės pramoniniam aušinimui ir šildymui
Unikalūs tarp pramoninių ortakių kreipiamųjų menčių, mūsų produktai suteikia galimybę cirkuliuoti aušinimo skystį dideliu srautu, leidžiant efektyviai aušinti arba šildyti orą, kai jis praeina pro ortakį. Ši savybė atveria naujas šilumos reguliavimo galimybes naudojant patalpų klimato kontrolės mentes ir mažo pasipriešinimo ortakiuose integruotus šilumokaičius, suteikiant mūsų klientams universalius sprendimus jų oro srauto poreikiams.
Įvertintos naudojant HTCL (šilumos perdavimo koeficientas tiesiniam metrui) skaičiavimo metodą, kuris kiekybiškai įvertina šilumos srautą (vatais) vienam kreipiamosios mentės ilgio metrui kiekvienam logaritminio vidutinio temperatūrų skirtumo (ΔTLMTD) kelvinui tarp išorinio oro ir kampinės mentės aušinimo skysčio, mūsų kreipiamosios mentės suprojektuotos efektyviam šilumos išsklaidymui įvairiomis oro srauto sąlygomis, garantuojant stabilų našumą ir temperatūros reguliavimą.
Vandeniu aušinamų kreipiamųjų menčių šilumos perdavimo koeficiento parametrai pateikti 9 pav., tiek drėgnam, tiek sausam orui, kur ΔP [kPa] reiškia vandens slėgio skirtumą tarp įėjimo ir išėjimo mentės prievadų (mėlyna ir raudona 10 pav.).
10 pav. Srauto kreipiamųjų menčių aušinimo kanalai
9 pav. HTCL koeficientas. Sausas (RH=0%) ir drėgnas oras (RH=90% esant 30 °C) esant skirtingam aušinimo skysčio (vandens) slėgio skirtumui tarp įėjimo ir išėjimo aušinimo kanalo prievadų.
Srauto kreipiamosios mentės atliekinės šilumos rekuperacijai
Aušinamos kreipiamosios mentės su integruotais šilumokaitos kanalais siūlo universalų sprendimą atliekinės šilumos atgavimui įvairiose srityse. Integruotos į šilumokaitos sistemas, šios mentės gali surinkti perteklinę šiluminę energiją, kuri kitu atveju būtų prarasta, perduodamos ją į šilumos rekuperacijos sistemas ir taip žymiai padidindamos bendrą sistemos efektyvumą.
Praktikoje ši technologija gali būti naudojama daugelyje sričių. Pavyzdžiui, pramoniniuose procesuose aušinamos kreipiamosios mentės gali atgauti atliekinę šilumą iš išmetamųjų dujų ir nukreipti ją įeinantiems skysčiams ar orui pašildyti, taip sumažinant energijos suvartojimą. ŠVOK sistemose panašūs principai taikomi per tokius įrenginius kaip šilumos atgavimo ventiliatoriai (HRV) ir energijos atgavimo ventiliatoriai (ERV), kurie perduoda šilumą tarp išmetamojo ir įeinančio oro srautų. Šis procesas sumažina energiją, reikalingą įeinančiam orui šildyti ar vėsinti, todėl sutaupoma daug energijos.
Be to, aušinamos kreipiamosios mentės gali būti integruotos į sistemas, naudojamas elektros energijos gamybos ir atsinaujinančios energijos sektoriuose. Pavyzdžiui, kombinuotos šilumos ir elektros energijos gamybos (CHP) sistemose atliekinė šiluma iš elektros gamybos yra atgaunama ir naudojama šildymo tikslams, pagerinant bendrą sistemos efektyvumą. Geoterminės energijos sistemose šios mentės gali padėti valdyti iš žemės išgaunamą šiluminę energiją, optimizuojant šilumos perdavimo procesus.
Žaliosios ir atsinaujinančios energijos iniciatyvose atliekinės šilumos atgavimas vaidina lemiamą vaidmenį mažinant anglies pėdsaką ir didinant energetikos sistemų tvarumą. Šis požiūris atitinka taupiosios gamybos principus, gerinant išteklių naudojimo efektyvumą ir mažinant eksploatacines išlaidas per efektyvų šilumos valdymą. Be to, ESG projektuose tokių technologijų įtraukimas rodo įsipareigojimą kuo labiau sumažinti poveikį aplinkai ir optimizuoti išteklių naudojimą, atitinkant platesnius tvarumo tikslus.
Šilumos rekuperacija – susiję projektai
Tunnel Tech turi didelę patirtį įgyvendinant projektus, apimančius šilumokaitos ir ŠVOK sistemas, skirtas atliekinės šilumos rekuperacijai naudojant aušinamas kreipiamąsias mentes. Integruodama šias mentes į šilumokaitos įrenginius, suprojektuotus surinkti ir pakartotinai panaudoti šiluminę energiją, kuri kitu atveju būtų prarasta, Tunnel Tech įgalina efektyvesnį atliekinės šilumos atgavimą iš įvairių pramoninių ir komercinių procesų. Šis požiūris ne tik pagerina energijos efektyvumą, bet ir palaiko tvarumo tikslus, mažindamas energijos sąnaudas ir eksploatacines išlaidas.
Pritaikymas
Mūsų srauto kreipiamosios mentės naudojamos įvairiose pramonės šakose ir srityse
ŠVOK sistemos
| Komerciniai pastatai | Ortakių optimizavimas; Energijos efektyvumas; Eksploatacinių išlaidų mažinimas; Sveikatos ir saugos gerinimas efektyviai valdant oro kokybę ir temperatūrą; |
| Gyvenamieji kompleksai | Užtikrinkite patogią gyvenamąją aplinką su optimalia oro kokybe ir srautu; Sveikatos ir saugos gerinimas; |
| Duomenų centrai | Šilumos valdymo oro srauto mentės palaiko kritinius temperatūros ir drėgmės lygius, užtikrindamos serverių našumą ir ilgaamžiškumą; |
Civilinės inžinerijos vėdinimo sistemos
| Ligoninės ir sveikatos priežiūros įstaigos | Tyliai veikiančios srauto kreipiamosios mentės užtikrina gyvybiškai svarbią oro kokybės kontrolę, apsaugodamos pacientus ir personalą; Sveikatos ir saugos gerinimas efektyviai valdant oro kokybę ir temperatūrą |
| Švietimo įstaigos | Sukurkite palankią mokymosi aplinką pagerindami oro cirkuliaciją |
Aplinkos kontrolė
| Elektronikos, biotechnologijų, maisto technologijų ir kitos aukštųjų technologijų įstaigos / Švariosios patalpos | Reguliuokite temperatūrą ir drėgmę aukštųjų technologijų ir reikliose gamybose; Oro kondicionavimo kreipiamosios mentės palaiko griežtus oro srauto standartus gamybai ir tyrimams |
| Sporto arenos | Užtikrinkite komfortą ir saugumą tiek sportininkams, tiek žiūrovams |
Pramoninis ir specializuotas pritaikymas
| Tunelių statyba ir priežiūra | Pagerinkite oro kokybę ir saugumą darbuotojams tunelių aplinkoje; |
| Pramonės objektai | Ortakių optimizavimas; Energijos efektyvumas; Tvarus vystymasis; Eksploatacinių išlaidų mažinimas; |
| Liejyklos ir didelės apkrovos pramonės objektai | Energijos efektyvumas; Eksploatacinių išlaidų mažinimas; Atliekinės šilumos energijos rekuperacija; Dekarbonizacija ir ESG; Didelės apkrovos ŠVOK oro kanalai; Šilumos valdymas; |
| Jūrų inžinerija | Pagerinkite laivų ir povandeninių laivų vėdinimo sistemas, užtikrindami įgulos komfortą ir įrangos patikimumą; |
| Kasyba ir požeminė statyba | Užtikrinkite gyvybiškai svarbų vėdinimą kasyklose ir kitose požeminėse struktūrose, sumažindami pavojingų sąlygų riziką; |
Kiekviena iš šių sričių gauna didelę naudą iš pažangaus TunnelTech srauto kreipiamųjų menčių dizaino ir funkcionalumo, žyminčio didelį šuolį efektyvaus oro srauto valdymo srityje. Pasirinkę TunnelTech mažo pasipriešinimo oro kreipiamąsias mentes, klientai gali tikėtis ne tik pasiekti, bet ir viršyti savo sistemų našumo tikslus, tuo pačiu
- •sumažinant energijos sąnaudas * iki 30%
- •sumažinant triukšmą * 60%, palyginti su įprastais ortakiais.
* – eksperimentiniai rezultatai TT45 PRO vėjo tunelio geometrijai.
Dėl užklausų ir išsamesnės informacijos apie tai, kaip mūsų srauto kreipiamosios mentės gali būti pritaikytos specifiniams poreikiams, prašome susisiekti su mūsų komanda. Leiskite TunnelTech tapti jūsų partneriu siekiant optimalių oro srauto valdymo sprendimų.
Montavimas ir priežiūra
- •Matmenys ir specifikacijos
Prieš montuodami patikrinkite ortakio matmenis ir srauto kreipiamųjų menčių specifikacijas
- •Montavimo parinktys
Galimos prispaudžiamos, prisukamos ir privirinamos konfigūracijos
- •Krovinių tvarkymas
Laikykitės krovinių tvarkymo gairių saugiam transportavimui ir pozicionavimui
- •Žingsnis po žingsnio montavimas
Išsamios montavimo instrukcijos pateikiamos su kiekvienu produkto pristatymu
- •Patikrinimų grafikas
Reguliarūs vizualiniai patikrinimai siekiant užtikrinti menčių išlygiavimą ir konstrukcinį vientisumą
- •Valymo procedūros
Periodinis valymas siekiant pašalinti dulkių ir šiukšlių sankaupas ant menčių paviršių
- •Nusidėvėjimo stebėjimas
Stebėkite korozijos, erozijos ar mechaninių pažeidimų požymius
- •Trikčių šalinimo vadovas
Išspręskite dažnas problemas, tokias kaip vibracija, triukšmas ar sumažėjęs oro srauto efektyvumas
Dokumentacija
Techninė informacija apie Tunnel Tech vėjo tunelio kampinių sekcijų mazgus ir srauto kreipiamųjų menčių parametrus pateikiama išsamiame TTE-TSA ir TTE-TV produktų duomenų lape. Dokumentacijoje pateikiama informacija apie dizaino parinktis, vietinius pasipriešinimus horizontaliems ir vertikaliems 90 laipsnių srauto posūkio kampams, taip pat hidraulinius ir šilumos perdavimo parametrus aušinamoms kreipiamosioms mentėms.
Atsisiųsti TTE-TSA duomenų lapą (PDF)Šaltiniai ir susijusios publikacijos
Papildomą informaciją apie rotacinių menčių dizainą ir optimizavimą vėjo tuneliams, pramoniniams ortakiams, ŠVOK ortakiams ir oro srauto valdymo įrangai, ventiliatorių tiesintuvams ir kt. galima rasti žemiau esančiose nuorodose:
- 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.
Taip pat žiūrėkite:
- Moody diagrama: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
- Darcy-Weisbach: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
- Trinties koeficientas: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- Trinties nuostoliai: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss