Ievads par vadlāpstiņām
Gaisa plūsmas pārvaldībā kanālu stūru dizainam ir galvenā loma ventilācijas un HVAC sistēmu, kā arī vēja tuneļu efektivitātē un veiktspējā. Kad gaiss tiek spiests cauri asam pagriezienam, kas bieži vien ir neizbēgami gaisa kanālos, tas sastopas ar paaugstinātu hidraulisko pretestību, kas izraisa lielākus spiediena zudumus un turbulenci. Tas ne tikai samazina sistēmas efektivitāti, jo gaisa plūsmas uzturēšanai nepieciešams vairāk enerģijas, bet arī ietekmē gaisa kanālu strukturālo integritāti nevienmērīgo spiediena slodžu dēļ, ko rada turbulenta plūsma.
Šeit talkā nāk vadlāpstiņas, kas pazīstamas arī kā plūsmas vadlāpstiņas (1. attēls). Uzstādītas stūra iekšpusē, vadlāpstiņas virza gaisu caur pagriezienu ar minimālu pretestību, samazinot spiediena zudumus un turbulenci bez papildu telpas, kas nepieciešama vienmērīgam rādiusa līkumam. Tas padara vadlāpstiņas par ideālu risinājumu efektīvai gaisa plūsmas pārvaldībai kompaktā telpā.
1. att. TunnelTech vadlāpstiņu stūra sekcijas mezgls
Augstas veiktspējas vadlāpstiņu sekcijas kā alternatīva vispārīgiem HVAC risinājumiem.
Tradicionālais veids, kā samazināt asi izliekta kanāla turbulenci, spiediena zudumus un troksni, ir rādiusa līkums (2. attēls un 4. attēls, 2. gadījums). Lai gan rādiusa līkumi daļēji mazina turbulenci, troksni un spiediena zudumus, kas raksturīgi asam līkumam (skatīt 4. attēlu, 1. gadījumu), tie rada savas problēmas.
Vairāki parastie HVAC kanālu līkumi, kas izgatavoti no vienmērīgi izliekta lokšņu metāla ar liektām sadalītāja lāpstiņām, ir parādīti 2. attēlā pa kreisi. Tie ir tipiski standarta varianti, ko parasti izmanto HVAC gaisa kanālos, piemēram, atbilstoši DW144 gaisa kanālu standartam.
Šādi kanālu komponenti ir izplatīti un rentabli nelieliem pielietojumiem civilajā būvniecībā, mazos uzņēmumos un mazjaudas HVAC sistēmās, kur enerģijas izmaksas nav būtisks faktors. Tomēr šis dizains nav labs risinājums ventilācijas un dzesēšanas sistēmām vidēja un liela mēroga, lieljaudas pielietojumos – elektroenerģijas ražošanā, metalurģijā, turbomašīnās, siltummaiņos, atlikumsiltuma atgūšanā un modernā zaļajā un atjaunojamā enerģijā – kur hidrauliskā efektivitāte un enerģijas ietaupījumi ir obligāti.
Tomēr nav nepieciešams būvēt pielāgotu, nestandarta kanālu katru reizi, kad hidrauliskā tīkla enerģijas patēriņš ir pilnībā jāoptimizē. Tajā pašā 2. attēlā pa labi ir parādīts TunnelTech diagonālo vadlāpstiņu stūra sekcijas variants, kas ir energoefektīvs, ar zemu trokšņa līmeni un zemu turbulenci, atbilst nozares standartiem HVAC sistēmām, un to var izmantot arī liela mēroga, lieljaudas rūpnieciskos pielietojumos. Liela mēroga objekta piemērs, kurā var viegli integrēt diagonālo vadlāpstiņu sekciju, ir parādīts 3. attēlā.
2. att. Parasts vidēja mēroga HVAC gludais līkums ar lokšņu metāla sadalītāja lāpstiņu atbilstoši DW144 standartam (pa kreisi) un augstas veiktspējas TunnelTech diagonālo vadlāpstiņu mezgls standarta gaisa kanāliem (pa labi).
3. att. Liela mēroga TunnelTech gaisa kanālu vadlāpstiņu stūru sekcijas vēja tuneļiem, elektroenerģijas ražoššanai un rūpnieciskiem pielietojumiem.
Vadlāpstiņu dizains spiediena krituma, turbulences un trokšņa samazināšanai
Lai salīdzinātu dažādus pagrieziena stūru dizainus, spiediena kritumi (ΔP) un CFD simulētie plūsmas modeļi ir parādīti 4. attēlā zemāk. Kā demonstrācijas piemērs tika izvēlēts ieplūdes gaisa plūsmas ātrums 20 m/s un 2×2 m kvadrātveida kanāls. 20 m/s ātrums tika izvēlēts, jo profesionāla līmeņa vertikālie vēja tuneļi lidošanai telpās parasti lielāko daļu laika darbojas režīmos, kur plūsmas ātrums pagrieziena sekcijā ir no 10 līdz 30 m/s. CFD aprēķini tika veikti pie 1 standarta atmosfēras, 20 °C un nulles gaisa mitruma ar saspiežamu gāzi un adiabātisku sienu ar raupjumu 250 µm. Tika izmantots tīkls no 6 līdz 10 miljoniem šūnu katrā domēnā. Ieplūdes robežā tika piemērots plakans ieplūdes profils un 2% turbulence. Turbulence tika modelēta, izmantojot k-ε modeli.
Piezīme: 4. attēlā redzamās ilustrācijas ir specifiski piemēri, kas sniegti tikai, lai ilustrētu darbības principus un salīdzinātu dažus vadlāpstiņu stūru sekciju veidus. Tos nevar uztvert kā vispārīgus rezultātus katram lietošanas gadījumam. Katrai reālai ventilācijas sistēmai vai citam hidrauliskajam tīklam katrā aprēķina punktā ir jāņem vērā specifiskie hidrauliskie parametri, kanāla izmērs un forma, raupjums un strukturālie nelīdzenumi, plūsmas nevienmērības un precīzas gāzes fizikālās īpašības. Jūs var pasūtīt šādu aprēķinu konkrētai sistēmai, sazinoties ar mums.
Ir parādīti šādi dizaina gadījumi:
- Stūra sekcija bez vadlāpstiņām.
- Vienmērīgi izliekta stūra sekcija (r = ½ no kanāla augstuma) ar radiāli liektām sadalītāja lāpstiņām. Spiediena kritums ir atkarīgs arī no sadalītāju skaita un ģeometrijas. Piemērs parāda minimālu optimālas formas sadalītāja plākšņu skaitu.
- Vienkāršas radiāli liektas plānas plāksnes (10–20 mm biezas).
- Tipiskas neoptimizētas vadlāpstiņas no mūsu tuvākajiem konkurentiem.
- TunnelTech vadlāpstiņas (TTE-TV) ar optimizētu profilu.
Būtiskākā problēma ar izliektiem kanāliem, kuriem ir neliels skaits vienkāršu liektu plākšņu sadalītāju (vai vispār nav lāpstiņu), ir spiediena un ātruma sadalījums pagrieziena sekcijas izejā (4. attēls, 2. gadījums, skatīt izejas šķērsgriezumu). Ātrums palielinās no katra plūsmas apakškanāla ārējās sienas uz iekšējo sienu, radot nevienmērīgu plūsmu, spēcīgu turbulenci un troksni. Jo mazāks pagrieziena rādiuss, jo lielāks plūsmas atdalīšanās risks, spiediena un ātruma lauku kropļojumi, lielāks troksnis un augstāks spiediena kritums.
Vienīgais veids, kā pārvarēt šīs problēmas, ir liels liekuma rādiuss stūra sekcijai un lielāks sadalītāja lāpstiņu skaits. Tas rada otru problēmu – papildu telpu, kas nepieciešama šādu līkumu izvietošanai, un materiālu izmaksas vairākiem izliektiem sadalītājiem, kas pielāgoti kanāla šķērsgriezumam. Lielās gaisa kanālu sistēmās vienmērīga rādiusa līkumi var novest pie nepamatoti lielām konstrukcijām, padarot šo pieeju nepraktisku daudzos gadījumos, īpaši tur, kur telpa ir ierobežota. Nepieciešamā papildu telpa ir parādīta ar pārtrauktām līnijām 4. attēlā, 2. gadījumā zemāk. Katra pagrieziena augstums un platums jāpalielina par vismaz ½ no kanāla izmēra. Recirkulācijas vēja tuneļiem tas nozīmē ēkas izmēru palielināšanu par vairākiem metriem katrā virzienā, kas palielina gaisa kanālu izmaksas un kapitālieguldījumus. Turklāt katrs sadalītājs maksā tikpat, cik pati kanāla siena.
4. att. Stūru sekcijas gaisa kanālos – dizaina un veiktspējas salīdzinājums
Optimālais risinājums vēja tuneļiem un rūpnieciskajai ventilācijai ir aerodinamiska profila vadlāpstiņu diagonāla kaskāde, kā parādīts 4. attēlā, 3.–5. gadījumā.
Visi iepriekš minētie CFD attēli ir gaisa kanāla stūra sekcijai ar 2×2 m ieplūdi pie 20 m/s gaisa plūsmas ātruma, kā piemērs – gadījums, kas visvairāk atbilst lidošanai vēja tunelī un zema ātruma zemskaņas vēja tuneļiem.
4. attēla 3. gadījums parāda stūra sekciju ar vienkāršām lāpstiņām, kas izgatavotas no plānas liektas lokšņu metāla. 4. attēla 4. gadījums parāda labākās vadlāpstiņas, ko piedāvā TunnelTech tuvākie konkurenti. Abām ir īsāka horda un neoptimizēta aerodinamiskā forma, kā rezultātā sekcijas izejā parādās atlikusī plūsmas nevienmērība, augstāka aerodinamiskā pretestība un lielāks kanāla troksnis. Plānas lāpstiņas, kas izgatavotas no vienkārša liekta lokšņu metāla, parasti pārsniedz pieļaujamos trokšņa līmeņus pat pie zema gaisa ātruma, un biezam, īsam profilam ar zemu hordas un biezuma attiecību ir arī mazāks virsmas laukums, kas ir trūkums, ja dzesējamas vadlāpstiņas tiek izmantotas siltuma pārnesei.
4. attēla 5. gadījuma apakšējā daļa parāda gaisa kanāla stūri, kas aprīkots ar augstas veiktspējas TunnelTech vadlāpstiņām (lai pasūtītu, skatiet detaļas numuru TTE-TV-90). Kā rāda šķērsgriezumi, plūsma ir vienmērīgāka ar pareizi profilētām lāpstiņām, kas nozīmē zemāku spiediena kritumu un zemu turbulenci.
Izejas spiediena/ātruma profils ir arī daudz labāks TunnelTech stūru sekcijām, kas aprīkotas ar garas hordas lāpstiņām, nekā citos gadījumos. Rezultāts ir TunnelTech nepārspējamā aerodinamiskā kvalitāte, kas atspoguļojas daudzās profesionālu izpletņlēcēju un citu klientu atsauksmēs.
Visi iepriekš minētie dati, tostarp hordas garums un dzesēšanas iespējas, ir apkopoti arī 1. tabulā.
| Gadījums / Lāpstiņas tips | ΔP (Pa) (*) | ξ (*) | Hordas garums (mm) | Dzesēšana |
|---|---|---|---|---|
| 1. Nav lāpstiņu, ass pagrieziens | 114 | 0.47 | — | Nē |
| 2. Vienmērīgi izliekta stūra sekcija | 41 | 0.17 | > 2000 | Nē |
| 3. Vienkāršas radiāli liektas plānas plāksnes | 80 | 0.33 | 250–500 | Nē |
| 4. Tuvāko konkurentu vadlāpstiņas | 88 | 0.37 | 280 | Jā |
| 5. TunnelTech optimizētās vadlāpstiņas | 57 | 0.24 | 500 | Jā |
Hidraulisko zudumu koeficients kanāla pagrieziena sekcijai ar TunnelTech un konkurentu lāpstiņām ātruma diapazonā līdz 100 m/s, kas aprēķināts vienādai ģeometrijai un sākotnējiem apstākļiem, ir parādīts 5. attēlā.
Sīkāka informācija par hidrauliskajiem zudumiem visā kanāla garumā, lokālo pretestību un kopējo hidraulisko zudumu koeficientu ir sniegta zemāk.
5. att. TunnelTech un konkurentu pagrieziena sekciju salīdzinājums: Darsī-Veisbaha hidraulisko zudumu koeficients vienādai ģeometrijai un sākotnējiem aprēķina apstākļiem.
Turbulences mazināšana uzticamiem hidrauliskajiem un strukturālās drošības aprēķiniem
6. att. TunnelTech vadlāpstiņu stūra sekcija: turbulences skala (m) pie 20 m/s
Vienmērīgs, paredzams spiediena/ātruma profils ir īpaši svarīgs pielietojumos, kur augsta turbulence vai plūsmas atdalīšanās nav pieļaujama, piemēram, eksperimentālos vēja tuneļos, iekštelpu izpletņlēkšanas iekārtās un lieljaudas iekārtās. Šie parazītiskie efekti kopā ar spiediena pulsācijām, ko izraisa plūsmas atdalīšanās un liela mēroga turbulence, ir nepieņemami arī iekārtās, kurām jābūt brīvām no akustiski izraisītas vibrācijas un kur gaisa kanāla strukturālās stabilitātes dēļ nav pieļaujamas statiskā spiediena novirzes. Turklāt turbulenta plūsma ir izplatīts trokšņa avots, kas vēl vairāk pasliktina kopējo sistēmas veiktspēju un gala lietotāja komfortu.
Jāņem vērā arī tas, ka plūsmas nevienmērībām ir tendence pieaugt un pastiprināties plūsmas virzienā, ja vien netiek izmantoti plūsmas taisnotāji, šūnveida struktūras, turbulences sieti vai citas plūsmas kondicionēšanas ierīces [1-3]. Precīzai gāzes dinamikas analīzei nepieciešams aprēķināt katra nākamā kanāla elementa pretestību ar reālo ieplūdes spiediena/ātruma profilu, ko ģenerē iepriekšējais hidrauliskā tīkla elements. Gariem hidrauliskajiem tīkliem bieži vien nav iespējams veikt visas sistēmas CFD simulāciju tās milzīgā izmēra dēļ. Šādos gadījumos tiek izmantoti aptuveni daļēji empīriski aprēķini, kuru pamatā ir bezdimensiju plūsmas skaitļi un ģeometriskie kritēriji [4], vai programmatūra, kuras pamatā ir šādas metodes. Tāpat kanāla strukturālās stabilitātes FEA modelēšana parasti tiek veikta ar vienmērīgu statiskā spiediena lauku, kas pielikts kanāla sienām. Tāpēc nopietnas plūsmas nevienmērības, kas attīstās plūsmas virzienā, var radīt kļūdas arī nesošo konstrukciju drošībai kritiskās analīzēs.
Aptuvenās metodes parasti neaplūko ātruma profila kropļojumus hidrauliskā tīkla elementa ieplūdē; labākajā gadījumā tās ņem vērā to, vai profils ir pilnībā attīstīts vai vēl nav attīstīts (vienmērīgs), un robežslāņa parametrus. Vēja tuneļos un rūpnieciskajās ventilācijas sistēmās katrs plūsmas pagrieziens var izraisīt nevienmērību un spēcīgu virpuļošanu, kas rada nenoteiktību hidrauliskās pretestības aprēķinos gariem tīkliem. Tāpēc, kur vien iespējams, jāizvairās no lielām ātruma profila nevienmērībām.
6. attēls un iepriekš minētie rezultāti parāda, ka pagrieziena sekcijas ar TunnelTech vadlāpstiņām ne tikai nerada papildu plūsmas traucējumus, bet tās var izmantot arī, lai slāpētu virpuļošanu un nevienmērību aiz sekcijas. Tāpēc vadlāpstiņu stūra sekcija ar TunnelTech lāpstiņām var darboties arī kā efektīvs plūsmas taisnotājs, ja tā ir uzstādīta aiz aksiālā ventilatora, kanāla difuzora, siltummaiņa, testa sekcijas, kanāla atzara vai atzarošanās, vai jebkura cita turbulenci ģenerējoša elementa.
Lokālās pretestības koeficients
Pagrieziena stūra lokālo pretestību var aprēķināt, izmantojot labi zināmo Darsī-Veisbaha vienādojumu:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Kur:
- ΔP – kopējie spiediena zudumi (spiediena kritums) Pa;
- ξ – lokālās pretestības (Darsī-Veisbaha) koeficients;
- ρ – šķidruma/gāzes blīvums (kg/m³);
- V – šķidruma/gāzes ātrums ieplūdes šķērsgriezumā (m/s).
Šie parametri, kas nosaka gaisa kanāla energoefektivitāti, ir ļoti atkarīgi no vadlāpstiņu dizaina.
Saskaņā ar [4], sarežģīta hidrauliskā elementa kopējo pretestību var attēlot kā berzes pretestības visā tā garumā ξL un lokālās pretestības ξ0 summu:
ξSUM = ξL + ξ0
Taisnam gaisa kanālam garuma pretestība ir proporcionāla garumam un apgriezti proporcionāla hidrauliskajam diametram, ko izsaka formula:
ξL = (L / D) · f
kur f ir Darsī berzes koeficients.
Vienkāršas formas kanāliem (piemēram, apļveida, kvadrātveida, sešstūra), f var izteikt kā nelineāru funkciju tikai no Reinoldsa skaitļa – skatīt 2. nodaļu [4] vai https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Berzes koeficientu f vienkāršai apaļai caurulei (apļveida kanālam) ar gludām sienām, pilnībā attīstītu plūsmas profilu ieplūdē un turbulentu režīmu (Reinoldsa skaitļi Re > 4×103) var aprēķināt pēc formulas:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
Reāliem kanāliem ir jāņem vērā arī sienu raupjums.
7. attēlā zemāk ir parādīts Darsī berzes koeficienta grafiks atkarībā no Reinoldsa skaitļa Re dažādām relatīvā sienas raupjuma vērtībām, ko pirmo reizi publicēja Nikuradze [5-8]. Šis grafiks ir pazīstams arī kā Mūdija diagramma [9] vai Kolbruka-Vaita korelācija [10-11]. Jaunāks pētījums par gludām caurulēm atrodams [12].
Diagramma parāda sarežģīto atkarību f(Re) apaļai caurulei ar dažādām raupjuma vērtībām. Kvadrātveida un citiem neapaļiem kanāliem diagramma ir vēl sarežģītāka. Tāpēc ir jāņem vērā plūsmas režīms (Reinoldsa skaitlis), kanāla forma un relatīvais sienas raupjums.
7. att. Mūdija (jeb Nikuradzes) diagramma, kas parāda Darsī-Veisbaha berzes koeficientu fD atkarībā no Reinoldsa skaitļa Re dažādām relatīvā raupjuma vērtībām – Oriģinālā diagramma: S. Beck un R. Collins, Šefīldas Universitāte, kopīgota saskaņā ar CC BY-SA 4.0, wikimedia.org
Reāliem, raupjiem kanāliem joprojām ir iespējams attēlot kopējo pretestību kā garuma pretestības un lokālās pretestības summu ξSUM = ξL + ξ0.
Pretestības sadalīšana šajā summā vienkāršo kanāla parametru izpēti, jo lokālo pretestību ξ0 var aprēķināt vienkāršotai elementa ģeometrijai – piemēram, ar periodisku problēmas formulējumu mazākā aprēķinu domēnā vai 2D formulējumā. Ņemiet vērā aprēķinu domēna lielumu piemēros, kas parādīti 4. attēlā – sekcija ir 3 m augsta un 18 m gara, un atbilstoša tīkla konverģence sākas tikai virs 10 miljoniem tīkla elementu. Periodisks vai 2D formulējums tiem pašiem gadījumiem varētu izmantot par kārtu mazāk tīkla elementu, un vienkāršots katra ātruma punkta aprēķins uz ΔP(v) līknes aizņemtu minūtes vai pat sekundes, nevis stundas.
Tāpēc pretestības sadalīšana divos komponentos var ievērojami vienkāršot aprēķinus – lokālā pretestība ξ0 tiek noteikta ātri, un pēc tam tiek pievienota garuma pretestība ξL. Pēdējo var ātri novērtēt no publicētām tabulām vai ar aptuvenām formulām, kuru pamatā ir bezdimensiju skaitļi un kanāla ģeometrijas parametri. Hidrauliskajiem un kanālu tīkla elementiem ar krasām plūsmas virziena izmaiņām (leņķveida līkumi, gludi līkumi, dažādu leņķu līkumi ar un bez vadlāpstiņām) līdzīga pieeja un metode ir izklāstīta visaptverošās Hidrauliskās pretestības rokasgrāmatas [4] 6-1 un 6-2 nodaļā.
Tehniskās specifikācijas
Visaptveroši tehniskie dati precīzai inženierijai un veiktspējas aprēķiniem.
Integrēta dzesēšanas tehnoloģija
Revolucionizējot tuneļu dizainu, mūsu vadlāpstiņas ir aprīkotas ar integrētiem iekšējiem dzesēšanas šķidruma kanāliem — nodrošinot izcilu siltuma apmaiņas efektivitāti, neapdraudot gaisa plūsmas kvalitāti.
- Masīva siltuma izkliedes jauda, mērogojama no simtiem kilovatu līdz desmitiem megavatu.
- Efektīva termiskā pārvaldība ar nulles negatīvu ietekmi uz gaisa plūsmas turbulenci vai plūsmas kvalitāti.
- Izstrādāts ar sešiem integrētiem iekšējiem dzesēšanas kanāliem katrā lāpstiņā maksimālai termiskajai efektivitātei
- Nevainojama integrācija ar standarta industriālajām ūdens dzesēšanas infrastruktūrām
Produkta galvenās iezīmes
TunnelTech gaisa plūsmas vadlāpstiņas (produkts TTE-TV) ir šīs tehnoloģijas priekšgalā, piedāvājot nepārspējamu efektivitāti gaisa plūsmas pārvaldībā. Mūsu produkti ir izstrādāti plašam pielietojumu klāstam, sākot no iekštelpu izpletņlēkšanas iekārtām un vēja tuneļiem līdz HVAC un ventilācijas sistēmām, un iemieso aerodinamiskā dizaina un energoefektivitātes jaunākos sasniegumumus.
Vadlāpstiņu sekcijas veiktspēja gaisa kanālos
TunnelTech augstas veiktspējas vadlāpstiņas nosaka nozares standartu jaudas un aerodinamiskajai efektivitātei. Mūsu enerģiju taupošās vadlāpstiņas ir izstrādātas, lai samazinātu aerodinamiskos zudumus, nodrošinot vienmērīgu gaisa plūsmu un samazinot enerģijas patēriņu.
TunnelTech vadlāpstiņām ir lieliskas lokālās pretestības īpašības gaisa kanālos. Pretestības parametri, kas aprēķināti ar Darsī-Veisbaha vienādojumu kā aprakstīts iepriekš, ir parādīti zemāk esošajos attēlos (skatīt 8. attēlu) un Vadlāpstiņu datu lapā.
Kopumā, ja kanāla izmērs nav zināms, vērtības tiek dotas idealizētam elementam ar periodiskiem sānu robežnosacījumiem, neņemot vērā papildu sienas berzi visā garumā, raupjumu vai citus lokālos parametrus. 8. attēlā ir dotas vērtības idealizētam stūra elementam ar TunnelTech lāpstiņām, kas aprēķinātas 15 lāpstiņu grēdai ar periodiskiem robežnosacījumiem kā bezgalīgas periodiskas kaskādes tuvinājums.
8. att. TunnelTech vadlāpstiņa: lokālās pretestības koeficients un atbilstošais spiediena kritums.
Ja HVAC vai cita hidrauliskā sistēma sastāv no kanāliem, kuru plūsmas šķērsgriezums plūsmas ceļā parasti nemainās, aptuveniem aprēķiniem ir ērti novērtēt pretestību uz garuma vienību (kas, protams, jānovērtē visā ātruma diapazonā):
KL = ξL / L = f / Dh
kur Dh ir kanāla hidrauliskais diametrs. KL vērtību ir viegli noteikt no uzziņu grāmatām, kā apspriests iepriekš. Reizinot to ar garumu un pievienojot lokālās pretestības vērtības ξ0, kas ņemtas no datu lapām vai aprēķinātas neatkarīgi, iegūst ātru sistēmas kopējo spiediena zudumu novērtējumu.
ξSUM = KL · L + ξ0
Ilustratīvajiem piemēriem 4. attēlā – 2×2 m kvadrātveida kanālam ar aprēķinā izmantotajiem gāzes parametriem un raupjumu – pretestība uz garuma vienību ir aptuveni KL = ξL / L ~ 2,1 Pa. Šī vērtība attiecas uz vienkāršu kvadrātveida kanālu bez līkumiem, lāpstiņām vai cita iekšējā aprīkojuma. Pilnos 21 m, ko gaiss veic pa kanālu, tas dod spiediena kritumu ~44 Pa. Pievienojot vērtību no 8. attēla (11 Pa pie 20 m/s, ņemta no Vadlāpstiņu datu lapas, A.2.1. tabula), iegūst kopējo pretestību 55 Pa reālai 2×2 m kanāla sekcijai ar vadlāpstiņām. Šī vērtība labi saskan ar vērtību, kas parādīta 4. attēlā, 5. gadījumā.
Plašāku informāciju par aptuvenām metodēm jebkuras formas kanālu pretestības aprēķināšanai bez CFD var atrast [4] un līdzīgā literatūrā.
Piezīme: Piemēri 4. attēlā ir tikai īpašs gadījums, kas demonstrē, kā darbojas vadlāpstiņas, un tos nevar izmantot patvaļīga kanāla novērtēšanai. 8. attēls ir piemērojams plašāk, taču joprojām ir jāņem vērā klienta kanāla specifiskie parametri. Katrai sistēmai nepieciešama detalizēta analīze, ko varat pasūtīt no TunnelTech. Lai iegūtu precīzu kanāla hidrauliskās pretestības aprēķinu un ekspertu novērtējumu par jūsu ventilācijas vai vēja tuneļa iekārtu enerģijas patēriņu, lūdzu, sazinieties ar mums.
Papildu informāciju par mūsu pakalpojumiem un P&A var atrast Tehnoloģiju lapā un Pakalpojumu sadaļā.
Vadlāpstiņas rūpnieciskajai dzesēšanai un apsildei
Unikāli starp rūpniecisko gaisa kanālu vadlāpstiņām, mūsu produkti var cirkulēt dzesēšanas šķidrumu ar lielu plūsmas ātrumu, ļaujot gaisu efektīvi atdzesēt vai uzsildīt, tam plūstot caur kanālu. Tas paver jaunas iespējas termiskajā regulēšanā – iekštelpu klimata kontroles lāpstiņas un zemas pretestības kanālā iebūvēti siltummaiņi – sniedzot mūsu klientiem daudzpusīgus risinājumus viņu gaisa plūsmas vajadzībām.
Novērtētas, izmantojot HTCL (siltuma pārneses koeficients uz lineāro metru) metodi, kas kvantitatīvi nosaka siltuma plūsmu (vatos) uz vadlāpstiņas garuma metru uz kelvinu logaritmiskās vidējās temperatūras starpības (ΔTLMTD) starp ārējo gaisu un lāpstiņas dzesēšanas šķidrumu, mūsu vadlāpstiņas ir izstrādātas efektīvai siltuma pārnesei dažādos gaisa plūsmas apstākļos, garantējot stabilu veiktspēju un temperatūras regulēšanu.
Siltuma pārneses koeficienta parametri ar ūdeni dzesējamām vadlāpstiņām ir parādīti 9. attēlā gan sausam, gan mitram gaisam, kur ΔP [kPa] ir ūdens spiediena starpība starp lāpstiņas ieplūdes un izplūdes portiem (zils un sarkans 10. attēlā).
10. att. Vadlāpstiņu dzesēšanas kanāli
9. att. HTCL koeficients. Sauss (RH = 0%) un mitrs gaiss (RH = 90% pie 30 °C) pie dažādām dzesēšanas šķidruma (ūdens) spiediena starpībām starp ieplūdes un izplūdes dzesēšanas kanālu portiem.
Vadlāpstiņas atlikumsiltuma atgūšanai
Dzesējamas vadlāpstiņas ar integrētiem siltummaiņas kanāliem piedāvā daudzpusīgu risinājumu atlikumsiltuma atgūšanai dažādos pielietojumos. Integrētas siltummaiņas sistēmās, šīs lāpstiņas var uztvert lieko siltumenerģiju, kas citādi tiktu zaudēta, un nodot to siltuma atgūšanas sistēmām, ievērojami uzlabojot kopējo sistēmas efektivitāti.
Praksē šo tehnoloģiju var izmantot daudzās jomās. Piemēram, rūpnieciskajos procesos dzesējamas vadlāpstiņas var atgūt atlikumsiltumu no izplūdes gāzēm un izmantot to ienākošo šķidrumu vai gaisa priekšsildīšanai, samazinot enerģijas patēriņu. HVAC sistēmās šis pats princips tiek piemērots tādās ierīcēs kā siltuma atgūšanas ventilatori (HRV) un enerģijas atgūšanas ventilatori (ERV), kas pārnes siltumu starp izplūdes un pieplūdes gaisa plūsmām. Tas samazina enerģiju, kas nepieciešama ienākošā gaisa sildīšanai vai dzesēšanai, tādējādi radot ievērojamus enerģijas ietaupījumus.
Dzesējamas vadlāpstiņas var integrēt arī elektroenerģijas ražošanas un atjaunojamās enerģijas sistēmās. Piemēram, koģenerācijas (CHP) stacijās atlikumsiltums no elektroenerģijas ražošanas tiek atgūts un izmantots apkurei, uzlabojot sistēmas kopējo efektivitāti. Ģeotermālās enerģijas sistēmās šīs lāpstiņas var palīdzēt pārvaldīt no zemes iegūto siltumenerģiju, optimizējot siltuma pārneses procesus.
Zaļās un atjaunojamās enerģijas iniciatīvās atlikumsiltuma atgūšanai ir izšķiroša nozīme oglekļa pēdas samazināšanā un energosistēmu ilgtspējības uzlabošanā. Šī pieeja atbilst taupīgās ražošanas principiem, uzlabojot resursu efektivitāti un samazinot ekspluatācijas izmaksas, izmantojot efektīvu siltuma pārvaldību. Turklāt ESG projektos šādu tehnoloģiju ieviešana demonstrē apņemšanos samazināt ietekmi uz vidi un optimizēt resursu izmantošanu saskaņā ar plašākiem ilgtspējības mērķiem.
Siltuma atgūšana – Saistītie projekti
TunnelTech ir plaša pieredze siltummaiņas un HVAC projektu īstenošanā, kas paredzēti atlikumsiltuma atgūšanai ar dzesējamām vadlāpstiņām. Integrējot šīs lāpstiņas siltummaiņas sistēmās, kas izstrādātas, lai uztvertu un atkārtoti izmantotu siltumenerģiju, kas citādi tiktu zaudēta, TunnelTech padara iespējamu efektīvāku atlikumsiltuma atgūšanu no plaša rūpniecisko un komerciālo procesu klāsta. Tas ne tikai uzlabo energoefektivitāti, bet arī atbalsta ilgtspējības mērķus, samazinot enerģijas patēriņu un ekspluatācijas izmaksas.
Pielietojumi
Mūsu vadlāpstiņas kalpo plašam nozaru un pielietojumu klāstam
HVAC sistēmas
| Komerciālās ēkas | Gaisa kanālu optimizācija; energoefektivitāte; zemākas ekspluatācijas izmaksas; labāka veselība un drošība, pateicoties efektīvai gaisa kvalitātes un temperatūras kontrolei |
| Dzīvojamie kompleksi | Komfortabla dzīves vide ar optimālu gaisa kvalitāti un gaisa plūsmu; labāka veselība un drošība |
| Datu centri | Termiskās vadības vadlāpstiņas uztur kritisko temperatūras un mitruma līmeni, kas nepieciešams serveru veiktspējai un ilgmūžībai |
Civilās būvniecības ventilācijas sistēmas
| Slimnīcas un veselības aprūpes iestādes | Klusi strādājošas vadlāpstiņas nodrošina vitāli svarīgu gaisa kvalitātes kontroli, kas aizsargā pacientus un personālu; labāka veselība un drošība, pateicoties efektīvai gaisa kvalitātes un temperatūras kontrolei |
| Izglītības iestādes | Labāka mācību vide, pateicoties uzlabotai gaisa cirkulācijai |
Vides kontrole
| Elektronikas, biotehnoloģiju, pārtikas tehnoloģiju un citas augsto tehnoloģiju iestādes / Tīrās telpas | Temperatūras un mitruma kontrole augsto tehnoloģiju un prasīgai ražošanai; gaisa kondicionēšanas vadlāpstiņas uztur stingrus gaisa plūsmas standartus ražošanā un pētniecībā |
| Sporta arēnas | Komforts un drošība gan sportistiem, gan skatītājiem |
Rūpnieciskie un specializētie pielietojumi
| Tuneļu būvniecība un uzturēšana | Labāka gaisa kvalitāte un drošība darbiniekiem tuneļu vidē |
| Rūpniecības objekti | Gaisa kanālu optimizācija; energoefektivitāte; ilgtspējīga attīstība; zemākas ekspluatācijas izmaksas |
| Lietuves un lieljaudas rūpniecības objekti | Energoefektivitāte; zemākas ekspluatācijas izmaksas; atlikumsiltuma atgūšana; dekarbonizācija un ESG; lieljaudas HVAC gaisa kanāli; termiskā vadība |
| Jūras inženierija | Uzlabota ventilācija uz kuģiem un zemūdenēm apkalpes komfortam un iekārtu uzticamībai |
| Kalnrūpniecība un pazemes būvniecība | Būtiska ventilācija raktuvēm un citām pazemes būvēm, samazinot bīstamu apstākļu risku |
Katrs no šiem pielietojumiem ievērojami iegūst no TunnelTech vadlāpstiņu uzlabotā dizaina un funkcionalitātes, kas iezīmē soli uz priekšu efektīvā gaisa plūsmas pārvaldībā. Izvēloties TunnelTech zemas pretestības vadlāpstiņas, klienti var sagaidīt ne tikai savu sistēmas veiktspējas mērķu sasniegšanu, bet arī to pārsniegšanu, vienlaikus
- •samazinot enerģijas patēriņu* līdz pat 30%
- •samazinot troksni* par 60%, salīdzinot ar parastajiem gaisa kanāliem.
* Eksperimentālie rezultāti TT45 PRO vēja tuneļa ģeometrijai.
Lai uzzinātu vairāk par to, kā mūsu vadlāpstiņas var tikt pielāgotas jūsu īpašajām vajadzībām, lūdzu, sazinieties ar mūsu komandu. Ļaujiet TunnelTech kļūt par jūsu partneri optimālas gaisa plūsmas pārvaldības sasniegšanā.
Uzstādīšana un apkope
- •Izmēri un specifikācijas
Pirms uzstādīšanas pārbaudiet kanāla izmērus un vadlāpstiņu specifikācijas
- •Montāžas iespējas
Pieejamas piespiežamās, pieskrūvējamās un piemetināmās konfigurācijās
- •Kravas apstrāde
Ievērojiet kravas apstrādes vadlīnijas drošai transportēšanai un pozicionēšanai
- •Soli pa solim uzstādīšana
Detalizētas uzstādīšanas instrukcijas tiek nodrošinātas ar katru produkta piegādi
- •Pārbaužu grafiks
Regulāras vizuālas pārbaudes, lai nodrošinātu lāpstiņu izlīdzinājumu un strukturālo integritāti
- •Tīrīšanas procedūras
Periodiska tīrīšana, lai noņemtu putekļu un gružu uzkrāšanos uz lāpstiņu virsmām
- •Nolietojuma uzraudzība
Uzraugiet korozijas, erozijas vai mehānisku bojājumu pazīmes
- •Problēmu novēršanas rokasgrāmata
Risiniet izplatītas problēmas, piemēram, vibrāciju, troksni vai samazinātu gaisa plūsmas efektivitāti
Dokumentācija
Tehniskā informācija par TunnelTech vēja tuneļa stūru sekciju mezgliem un vadlāpstiņu parametriem ir pieejama visaptverošā datu lapā, kas aptver TTE-TSA un TTE-TV produktus. Dokumentācija ietver dizaina iespējas, lokālās pretestības horizontāliem un vertikāliem 90 grādu pagrieziena stūriem, kā arī hidrauliskos un siltuma pārneses parametrus dzesējamām vadlāpstiņām.
Lejupielādēt TTE-TSA datu lapu (PDF)Atsauces un saistītās publikācijas
Papildu informāciju par vadlāpstiņu dizainu un optimizāciju vēja tuneļiem, rūpnieciskajiem gaisa kanāliem, HVAC kanāliem un gaisa plūsmas pārvaldības iekārtām, ventilatoru plūsmas taisnotājiem utt. var atrast zemāk esošajās saitēs:
- 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. (Angļu tulkojums: Laws of flow in rough pipes). Tehniskais ziņojums, 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 (Angļu tulkojums). 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.
Skatīt arī:
- Mūdija diagramma: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
- Darsī-Veisbaha: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
- Berzes koeficients: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- Berzes zudumi: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss