Introduksjon til ledeskovler
Innen håndtering av luftstrøm spiller utformingen av kanalhjørner en nøkkelrolle for effektiviteten og funksjonaliteten til ventilasjon, HVAC-systemer og vindtunneler. Når luft tvinges til å gjøre en skarp sving, som ofte kreves i kanalsystemer, møter den økt hydraulisk motstand, noe som fører til høyere trykktap og turbulens. Dette kompromitterer ikke bare systemets effektivitet ved å kreve mer energi for å opprettholde luftstrømmen, men påvirker også den strukturelle integriteten til kanalsystemet på grunn av det ujevne trykket som utøves av turbulente strømninger.
Det er her ledeskovler, også kjent som hjørneskovler eller styreskovler, kommer inn i bildet (Fig. 1). Ledeskovler for kanalhjørner er designet for å installeres i hjørnene, og lar luften navigere svingen med minimal motstand, noe som effektivt reduserer trykktap og demper turbulens uten behov for den ekstra plassen som jevne radiusbøyer krever. Dette gjør ledeskovler til en ideell løsning for å håndtere luftstrøm effektivt på en kompakt plass.
Fig. 1. Tunnel Tech hjørneseksjon med ledeskovler
Høyytelses ledeskovlseksjoner som konkurrerer med generiske HVAC-løsninger.
Den tradisjonelle løsningen for å overvinne de nevnte skadelige fenomenene med økt turbulens, trykktap og støy i en bratt buet kanal er å designe radiale kanalalbuer (Fig. 2 og Fig. 4, tilfelle 2). Selv om disse albuene er effektive for å redusere noe turbulens, støy og trykktap (som er vanlig i en skarp sving som vist i Fig. 4, tilfelle 1), har de sine egne problemer.
Flere tradisjonelle ventilasjonskanaler med en sving laget av jevnt buet metallplate med bøyde strømningsrettere presenteres i Fig. 2 til venstre. Bildet representerer noen få eksempler på standardvarianter som vanligvis brukes i HVAC-kanaler, f.eks. i samsvar med DW144-kanalstandarder.
Slike kanalløsninger er vanlige og kostnadseffektive for små applikasjoner innen bygg og anlegg, små bedrifter og laveffekts HVAC-systemer der energikostnader ikke er en vesentlig faktor. Imidlertid er dette designet ikke en god løsning for ventilasjons- og kjølesystemer i mellomstor og stor skala, samt høykapasitets kraftproduksjon, metallurgi, turbomaskineri, varmevekslere, gjenvinning av spillvarme og moderne grønne og fornybare energiapplikasjoner der hydraulisk effektivitet og energibesparelser er et must.
Det er imidlertid ikke nødvendig å bygge en tilpasset, ikke-standard kanal hver gang energiforbruket til et hydraulisk nettverk må optimaliseres til perfeksjon. Den samme Figur 2 til høyre viser en variant av Tunnel Techs diagonale ledeskovlseksjon, som er energieffektiv, har lav støy og lav turbulens, samtidig som den oppfyller bransjestandarder for HVAC-systemer, men som også kan brukes i storskala og høyeffekts industrielle brukstilfeller. Et eksempel på et storskala anlegg der den diagonale ledeskovlseksjonen enkelt kan integreres, er vist i Fig. 3.
Fig. 2. Tradisjonell mellomstor HVAC jevn albue med strømningsdeler laget av metallplater, DW144-standard (til venstre), og høyytelses Tunnel Tech diagonal ledeskovlseksjon for standard luftkanaler (til høyre).
Fig. 3. Storskala Tunnel Tech hjørneseksjoner for luftkanaler for vindtunneler, kraftproduksjon og industrielle applikasjoner.
Ledeskovldesign for trykkfall, turbulens og støydemping
For sammenligning av ulike design av hjørneseksjoner, er trykkfallene (ΔP) og CFD-simulerte strømningsmønstre gitt i Fig. 4 nedenfor. En innløpshastighet på 20 m/s og en kvadratisk kanal på 2×2 m ble valgt som et demonstrasjonseksempel. Hastighetsområdet på 20 m/s ble valgt for demonstrasjonsformål, siden profesjonelle vertikale vindtunneler for innendørs fallskjermflyging normalt opererer mesteparten av tiden i moduser der strømningshastigheten i hjørneseksjonen varierer mellom 10 og 30 m/s. CFD-beregninger ble utført for 1 standard atmosfære ved 20 °C og null luftfuktighet med en kompressibel gass og en adiabatisk vegg med en ruhet på 250 µm. Et nettverk (mesh) på 6 til 10 millioner celler per domene ble brukt. Flat innløpsprofil og 2 % turbulens ble brukt ved innløpsgrensen. Turbulens ble behandlet ved bruk av k-ε-modellen.
NB! Vær oppmerksom på at illustrasjonene vist i Fig. 4 er spesifikke eksempler, presentert utelukkende for å illustrere driftsprinsippene og sammenligne noen få typer hjørneseksjoner. Disse tilfellene kan ikke tolkes som generelle for absolutt alle bruksområder. For ethvert reelt ventilasjonssystem eller annet hydraulisk nettverk må spesifikke hydrauliske parametere, kanalstørrelse og form, ruhet og strukturelle uregelmessigheter, strømningsinhomogeniteter og nøyaktige fysiske gassparametere tas i betraktning for hvert beregningspunkt. Du kan bestille en slik beregning for et spesifikt system ved å kontakte oss.
Følgende designtilfeller er beskrevet:
- Hjørneseksjon uten ledeskovler.
- Jevnt buet hjørneseksjon (r = ½ av kanalhøyden) med radialbøyde strømningsrettere. Trykkfallet avhenger også av antallet og geometrien til kanalavstandsstykkene. Eksempelet med et minimert antall optimalt formede strømningsdelere er vist.
- Enkle radialbøyde tynne plater (10-20 mm tykke).
- Typiske, ikke-optimaliserte ledeskovler fra de nærmeste konkurrentene.
- Tunnel Techs ledeskovler (TTE-TV) med en optimalisert profil.
Det mest betydelige problemet med rundbøyde kanaler med et lite antall enkle bøyde plateseparatorer (eller helt uten ledeskovler) er trykk- og hastighetsfordelingsmønsteret ved utløpet av hjørneseksjonen (Fig. 4, tilfelle 2, se utløpstverrsnittet). Dette mønsteret viser at hastigheten vil øke fra ytterveggen til innerveggen i hvert strømningsunderdomene, noe som fører til ujevn strømning, stor turbulens og støy. Jo mindre svingradiusen er, desto større er muligheten for strømningsavløsning, forvrengning av trykk- og hastighetsfeltet, støynivå og trykkfall.
Den eneste måten å overvinne disse problemene på er en stor krumningsradius for en slik hjørneseksjon og en økning i antall ledeskovler for luftstrømmen. Her kommer det andre problemet – den økte plassen som kreves for å romme slike svinger og materialkostnaden for flere radiale kanalavstandsstykker, dimensjonert etter kanalens tverrsnitt. I store kanalsystemer kan implementering av jevne radiusbøyer føre til urimelig store strukturer, noe som gjør denne tilnærmingen upraktisk i mange scenarier, spesielt der plass er mangelvare. Den ekstra plassen som trengs er vist med de stiplede linjene i Fig. 4, tilfelle 2 nedenfor. Man må øke høyden og bredden på hver sving med minimum ½ av kanalstørrelsen. For resirkulerende vindtunneler betyr dette en økning av bygningsdimensjonene med flere meter i hver retning, noe som fører til høyere kanalkostnader og høyere kapitalinvesteringer. I tillegg vil hver strømningsdeler koste det samme som kanalveggen.
Fig. 4. Hjørneseksjoner i et kanalsystem - sammenligning av design og ytelse
Den optimale løsningen for vindtunneler og industriell ventilasjon er ledeskovler med vingeprofil plassert langs diagonalen i hjørneseksjonen, som vist i Figur 4, tilfelle 3-5.
Alle CFD-bildene ovenfor tilsvarer en hjørneseksjon i en luftkanal med et 2x2 m innløp og en lufthastighet på 20 m/s, som et eksempel som er mest relevant for innendørs fallskjermflyging og subsoniske vindtunneler med lav hastighet.
Figur 4, tilfelle 3 viser en hjørneseksjon med enkle ledeskovler laget av tynne, bøyde metallplater. Fig. 4, tilfelle 4 er det beste eksempelet på ledeskovler tilgjengelig fra TunnelTechs nærmeste konkurrenter. Begge har en kortere kordelengde og en uoptimalisert vingeprofil, noe som resulterer i det som ser ut til å være gjenværende ujevnhet i strømningen ved seksjonens utløp, større aerodynamisk motstand og støy i luftkanalen. Tynne skovler laget av enkle bøyde metallplater overskrider vanligvis tillatte støynivåer selv ved lav lufthastighet, og et alternativ med en tykk og kort profil med lavt korde-til-tykkelse-forhold vil også ha et mindre overflateareal, noe som er uønsket i applikasjoner der kjølte ledeskovler brukes til varmeoverføring.
I den nedre delen av Figur 4, tilfelle 5, vises luftkanalhjørnet utstyrt med høyytelses Tunnel Tech ledeskovler (for bestilling, se følgende delenummer: TTE-TV-90). Som man kan se fra tverrsnittene, er strømningen mer jevn ved bruk av riktig profilerte ledeskovler, noe som fører til lavere trykkfall og lav turbulens.
Trykk- og hastighetsprofilen for utløpsluften er også mye bedre for Tunnel Techs hjørneseksjoner utstyrt med langkordede skovler enn i andre tilfeller. Dette resulterer i en uovertruffen aerodynamisk kvalitet fra Tunnel Tech, noe som gjenspeiles i en rekke anmeldelser fra profesjonelle fallskjermhoppere og andre kunder.
Alle dataene diskutert ovenfor, inkludert kordelengde og kjølealternativer, er også tilgjengelige i <strong>Tabell 1</strong>.
| Tilfelle / Skovltype | ΔP (Pa) (*) | ξ (*) | Kordelengde (mm) | Kjøling |
|---|---|---|---|---|
| 1. Ingen skovler, skarp sving | 114 | 0.47 | — | Nei |
| 2. Jevnt buet hjørneseksjon | 41 | 0.17 | > 2000 | Nei |
| 3. Enkle radialbøyde tynne plater | 80 | 0.33 | 250–500 | Nei |
| 4. Nærmeste konkurrenters ledeskovler | 88 | 0.37 | 280 | Ja |
| 5. Tunnel Tech optimaliserte ledeskovler | 57 | 0.24 | 500 | Ja |
Verdiene for den hydrauliske tapskoeffisienten for hastighetsområdet opp til 100 m/s for kanalhjørneseksjonen med TunnelTechs og konkurrentenes skovler, uten variasjon på grunn av valg av innledende data, er gitt i Fig. 5.
Flere detaljer om hydrauliske tap langs kanallengden, lokal motstand og total hydraulisk tapskoeffisient er gitt nedenfor.
Fig. 5. Sammenligning av hjørneseksjoner fra Tunnel Tech og konkurrenter. Darcy-Weisbach hydraulisk tapskoeffisient for samme geometri og innledende beregningsbetingelser.
Redusere turbulens for pålitelige hydrauliske og strukturelle sikkerhetsberegninger
Fig. 6. Tunnel Tech hjørneskovlseksjon turbulensskala (m) ved 20 m/s
En jevn og forutsigbar trykk-/hastighetsprofil er spesielt viktig for applikasjoner der høy turbulens eller strømningsavløsning ikke er akseptabelt, for eksempel eksperimentelle vindtunneler, anlegg for innendørs fallskjermflyging og høyeffektapplikasjoner. Disse parasittiske fenomenene, samt trykkpulsasjoner forårsaket av strømningsavløsning og storskala turbulens, er også uakseptable i installasjoner som krever fravær av akustisk induserte vibrasjoner og der statiske trykkavvik ikke er tillatt på grunn av krav til luftkanalens strukturelle stabilitet. I tillegg er disse turbulente strømningene en vanlig kilde til støy, noe som ytterligere forringer systemets generelle ytelse og komforten for sluttbrukerne.
Det bør også tas i betraktning at strømningsuregelmessigheter har en tendens til å utvikle seg og forsterkes ytterligere, hvis spesielle strømningsrettere, bikubestrukturer, deturbuliseringsnett eller andre enheter for håndtering av luftstrøm ikke brukes [1-3]. Presis gassdynamisk analyse krever at man beregner motstanden til hvert neste luftkanalelement ved å ta hensyn til den reelle innløpstrykk-/hastighetsprofilen, som genereres i det forrige elementet i det hydrauliske nettverket. For lange hydrauliske nettverk er det ofte umulig å utføre en CFD-simulering av hele systemet på grunn av de enorme dimensjonene. For en slik situasjon brukes omtrentlige semi-empiriske beregninger som involverer dimensjonsløse tall for væsker og geometrikriterier [4] eller programvare basert på slike metoder. I tillegg utføres FEA-modellering for å bestemme kanalens strukturelle stabilitet typisk med et stabilt statisk trykkfelt påført kanalveggene. Dermed kan alvorlige strømningsuregelmessigheter som utvikler seg nedstrøms også introdusere feil i sikkerhetskritiske undersøkelser av bærende strukturer.
Omtrentlige metoder håndterer vanligvis ikke forvrengningen av hastighetsprofilen ved innløpet til det hydrauliske nettverkselementet, og tar i beste fall hensyn til om profilen er utviklet eller ennå ikke utviklet (uniform), og grenselagsparameterne. I vindtunneler og industrielle ventilasjonssystemer kan hver strømningssving forårsake ujevnhet og sterk virvel, noe som fører til usikkerhet i beregninger av hydraulisk motstand i lange hydrauliske nettverk. Derfor bør man, der det er mulig, unngå at det oppstår store uregelmessigheter i hastighetsprofilen.
Det kan sees i Fig. 6 og fra det som er demonstrert ovenfor at parameterne for hjørneseksjoner med TunnelTech ledeskovler er slik at de ikke skaper ytterligere strømningsforstyrrelser, men også kan brukes til å dempe virvler og ujevnheter nedstrøms for hjørneseksjonen. Dermed kan hjørneseksjonen med TunnelTech-skovler også fungere som en effektiv strømningsretter, og installeres etter aksialviften, kanaldiffusoren, varmeveksleren, testseksjonen, forgrening eller innkobling i en kanal, eller ethvert annet turbulensgenererende objekt.
Lokal motstandskoeffisient
Hjørneseksjonens lokale motstandsegenskaper kan beregnes ved hjelp av den velkjente Darcy-Weisbach-ligningen:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Hvor:
- ΔP – totale trykktap (trykkfall) i Pa;
- ξ – lokal motstandskoeffisient (Darcy-Weisbach);
- ρ – væsketetthet (kg/m³);
- V – væskehastighet ved innløpstverrsnittet (m/s).
Disse parameterne, som bestemmer energieffektiviteten til luftkanalen, er sterkt avhengige av ledeskovlens design.
I henhold til [4] kan den totale motstanden til et komplekst hydraulisk element representeres som en sum av lengdefriksjonsmotstanden ξL og den lokale motstanden ξ0:
ξSUM = ξL + ξ0
For en rettlinjet luftkanal er lengdemotstanden proporsjonal med lengden og omvendt proporsjonal med den hydrauliske diameteren, noe som uttrykkes ved formelen:
ξL = (L / D) · f
hvor f er Darcy-friksjonsfaktoren.
For rør med enkle former (f.eks. sirkulære, kvadratiske, sekskantede), kan f uttrykkes ved en ikke-lineær avhengighet kun av Reynolds-tallet – se Kapittel 2 i [4] eller https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Friksjonsfaktoren f for et enkelt rundt rør (sirkulær kanal) med glatte vegger, med en utviklet stabilisert strømningsprofil ved innløpet og for turbulent regime (Reynolds-tall Re > 4×103) kan beregnes med formelen:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
For reelle kanaler må ruhet også tas i betraktning.
Fig. 7 nedenfor viser et plott av Darcy-friksjonsfaktoren mot Reynolds-tallet Re for ulik relativ veggruhet, først publisert av Nikuradse i [5-8]. Denne grafen er også kjent som Moodys diagram [9] eller Colebrook-White-korrelasjonen [10-11]. En moderne studie for glatte rør finnes i [12].
Dette diagrammet viser den komplekse avhengigheten til f(Re) for et rundt rør med ulik ruhet. For kvadratiske og andre ikke-sirkulære rør vil diagrammet være mer komplisert. Dermed må strømningsregimer (Reynolds-tall), kanalformen og relativ veggruhet tas i betraktning.
Fig. 7. Moodys (også kjent som Nikuradse) diagram, som viser Darcy-Weisbach-friksjonsfaktoren fD plottet mot Reynolds-tallet Re for ulik relativ ruhet – Originaldiagram: S Beck og R Collins, University of Sheffield, Delt under CC BY-SA 4.0, wikimedia.org
Når det gjelder reelle ru kanaler, er det fortsatt mulig å representere den totale motstanden som en sum ξSUM = ξL + ξ0 av lengdemotstanden og den lokale motstanden.
Denne representasjonen av summen forenkler studiet av kanalparametere, siden den lokale motstanden ξ0 kan beregnes for en forenklet elementgeometri – for eksempel i en periodisk formulering av problemet med et mindre beregningsdomene eller i en 2D-versjon av problemet. Legg merke til den enorme størrelsen på beregningsdomenet til eksemplene vist i Fig. 4, der seksjonen har en høyde på 3 og en lengde på 18 meter, og rutenettskonvergens (grid convergence) begynner å fremstå adekvat ved en størrelse på mer enn 10 millioner elementer. En variant av problemformuleringen med periodiske eller 2D-betingelser for disse tilfellene kunne hatt en størrelsesorden færre elementer, og den forenklede beregningen av hvert hastighetspunkt for ΔP(v)-grafen ville bare tatt noen minutter eller til og med sekunder i stedet for timer.
Dermed kan oppdeling i summen av to motstander forenkle beregningene betydelig – man kan raskt bestemme den lokale motstanden ξ0 og deretter kan lengdemotstanden ξL legges til. Sistnevnte kan raskt estimeres fra kjente tabeller eller ved omtrentlige formler ved bruk av forenklede ligninger basert på dimensjonsløse tall og luftkanalens geometriparametere. For hydrauliske elementer og kanalnettverkselementer med brå endringer i strømningsretningen (vinklede albuer, jevne bøyer, bøyer i forskjellige vinkler med og uten ledeskovler), presenteres en lignende tilnærming og metode i kapittel 6-1 og 6-2 i den omfattende Handbook of hydraulic resistance [4].
Tekniske spesifikasjoner
Omfattende tekniske data for presis prosjektering og ytelsesberegninger.
Integrert kjøleteknologi
Våre ledeskovler revolusjonerer tunneldesign og har integrerte interne kjølekanaler – noe som leverer overlegen varmevekslingseffektivitet uten å gå på bekostning av luftstrømskvaliteten.
- Massiv varmeavledningskapasitet, skalerbar fra hundrevis av kilowatt til titalls megawatt.
- Effektiv termisk styring med null negativ innvirkning på luftstrømsturbulens eller strømningskvalitet.
- Konstruert med seks integrerte interne kjølekanaler per skovl for maksimal termisk effektivitet
- Sømløs integrasjon med standard industrielle vannkjølingsinfrastrukturer
Produkthøydepunkter
Tunnel Techs ledeskovler for luftstrøm (TTE-TV-produktet) er i forkant av denne teknologien, og tilbyr enestående effektivitet innen håndtering av luftstrøm. Våre produkter er designet for et bredt spekter av applikasjoner, fra anlegg for innendørs fallskjermflyging og vindtunneler til HVAC- og ventilasjonssystemer, og legemliggjør det ypperste innen aerodynamisk design og energieffektivitet.
Ytelse for ledeskovlseksjoner i luftkanaler
Tunnel Techs høyytelses ledeskovler for luftstrøm setter bransjestandarden for kraft og aerodynamisk effektivitet. Våre energibesparende ledeskovler er konstruert for å minimere aerodynamisk friksjon, sikre jevn luftstrøm og redusere energiforbruket.
TunnelTechs ledeskovler har utmerkede egenskaper for lokal motstand i luftkanaler. Motstandsparametere, beregnet ved hjelp av Darcy-Weisbach-ligningen, som beskrevet ovenfor, presenteres i følgende figurer (se Fig. 8 nedenfor) og i databladet for ledeskovler.
Generelt, for tilfellet der kanalstørrelsen er ukjent, er det gitt verdier for et idealisert element med periodiske laterale grensebetingelser, uten å ta hensyn til bidraget fra ytterligere veggmotstand langs lengden, ruhet og påvirkningen fra andre lokale parametere. I Fig. 8 er verdiene for et idealisert hjørneelement med Tunnel Tech-skovler gitt, som ble beregnet i den uendelige periodiske sekvenstilnærmingen av en stabel med 15 blader med periodiske grensebetingelser.
Fig. 8. Tunnel Tech ledeskovl lokal motstandskoeffisient og tilsvarende trykkfall.
Hvis HVAC-systemet eller et annet hydraulisk system består av kanaler som generelt ikke endrer tverrsnittsformen på strømningsområdet langs strømningsbanen, er det praktisk å estimere motstanden per lengdeenhet for omtrentlige beregninger (som selvfølgelig skal estimeres for hele hastighetsområdet):
KL = ξL / L = f / Dh
hvor Dh er kanalens hydrauliske diameter. Verdien av KL er enkel å bestemme fra referansebøker, som diskutert ovenfor. Ved å multiplisere dette med lengden, og legge til lokale motstandsverdier ξ0 hentet fra datablader eller beregnet uavhengig, er det dermed mulig å raskt estimere det totale trykktapet i systemet.
ξSUM = KL · L + ξ0
De ovennevnte illustrative eksemplene vist i Fig. 4 av en 2×2 meter kvadratisk kanal med gassparametrene og ruheten brukt i beregningen har en motstand per lengdeenhet i størrelsesorden K<sub>L</sub> = ξ<sub>L</sub> / L ~ 2,1 Pa. Denne verdien gjelder ved evaluering av en kvadratisk kanal uten å ta hensyn til bøyer, skovler eller annet internt utstyr. For en full lengde på 21 meter som luftmassen beveger seg langs kanalen, vil dette gi et trykkfall på ~44 Pascal. Ved å legge til verdien vist i Fig. 8 (11 Pa for en hastighet på 20 m/s tatt i henhold til databladet for ledeskovler (Tabell A.2.1), gir dette en total motstand på 55 Pa for en reell 2×2 kvadratisk kanalseksjon med ledeskovler i den. Denne verdien stemmer godt overens med verdien vist i Fig. 4, tilfelle 5.
Mer informasjon om omtrentlige måter å beregne kanalmotstander av enhver form uten bruk av CFD-metoder kan enkelt finnes i <a href="#references">[4]</a> eller lignende litteratur.
NB! Vær oppmerksom på at eksemplene vist i Fig. 4 kun er et spesialtilfelle for å demonstrere driften av ledeskovlene og ikke kan brukes til å evaluere en vilkårlig kanal! Figur 8 er anvendelig i en bredere kontekst, men de spesifikke parameterne for kundens kanal må vurderes. Hvert spesifikke system trenger en detaljert analyse, som du kan bestille fra Tunnel Tech. For en nøyaktig beregning av kanalens hydrauliske motstand og en ekspertvurdering av energiforbruket til ditt ventilasjons- eller vindtunnelutstyr, vennligst kontakt oss.
Ytterligere informasjon om tjenester og FoU finnes også på Teknologi-siden og i Tjenester-seksjonen.
Ledeskovler for industriell kjøling og oppvarming
Unikt blant ledeskovler for industrielle luftkanaler, tilbyr våre produkter muligheten til å sirkulere kjølevæske med høy strømningshastighet, noe som muliggjør effektiv kjøling eller oppvarming av luften når den passerer gjennom kanalen. Denne funksjonen åpner for nye muligheter innen termisk regulering for bruk av skovler for innendørs klimakontroll og luftkanalintegrerte varmevekslere med lav motstand, og gir våre kunder allsidige løsninger for deres luftstrømsbehov.
Evaluert ved bruk av beregningsmetoden HTCL (varmeoverføringskoeffisient per lineær meter), som kvantifiserer varmefluksen (i Watt) per meter ledeskovllengde for hver Kelvin av logaritmisk gjennomsnittlig temperaturforskjell (ΔTLMTD) mellom den eksterne luften og hjørneskovlens kjølevæske, er våre ledeskovler konstruert for effektiv varmeavledning under ulike luftstrømsforhold, noe som garanterer stabil ytelse og temperaturregulering.
Parametere for varmeoverføringskoeffisient for de vannkjølte ledeskovlene presenteres i Fig. 9, både for våt og tørr luft, der ΔP [kPa] representerer vanntrykkforskjellen mellom innløps- og utløpsportene på skovlen (blått og rødt i Fig. 10).
Fig. 10. Kjølekanaler for ledeskovler
Fig. 9. HTCL-koeffisient. Tørr (RH=0 %) og fuktig luft (RH=90 % ved 30 °C) ved ulik trykkforskjell for kjølevæske (vann) mellom innløps- og utløpsporter for kjølekanalen.
Ledeskovler for gjenvinning av spillvarme
Kjølte ledeskovler med integrerte varmevekslingskanaler tilbyr en allsidig løsning for gjenvinning av spillvarme på tvers av en rekke applikasjoner. Når de integreres i varmevekslingssystemer, kan disse skovlene fange opp overflødig termisk energi som ellers ville gått tapt, og overføre den til varmegjenvinningssystemer, og dermed forbedre den generelle systemeffektiviteten betydelig.
I praktiske applikasjoner kan denne teknologien utnyttes på flere områder. For eksempel, i industrielle prosesser, kan kjølte ledeskovler gjenvinne spillvarme fra avgasser og omdirigere den for å forvarme innkommende væsker eller luft, og dermed redusere energiforbruket. I HVAC-systemer benyttes lignende prinsipper gjennom enheter som varmegjenvinningsventilatorer (HRV) og energigjenvinningsventilatorer (ERV), som overfører varme mellom avkast- og tilluftsstrømmer. Denne prosessen minimerer energien som kreves for å varme opp eller kjøle ned innkommende luft, noe som fører til betydelige energibesparelser.
I tillegg kan kjølte ledeskovler integreres i systemer som brukes innen kraftproduksjon og fornybar energi. For eksempel, i kraftvarmeverk (CHP), gjenvinnes spillvarme fra elektrisitetsproduksjon og brukes til oppvarmingsformål, noe som forbedrer systemets totale effektivitet. I geotermiske energisystemer kan disse skovlene bidra til å håndtere den termiske energien som utvinnes fra jorden, og optimalisere varmeoverføringsprosessene.
I grønne og fornybare energiinitiativer spiller gjenvinning av spillvarme en kritisk rolle i å redusere karbonavtrykk og forbedre bærekraften til energisystemer. Denne tilnærmingen er i tråd med prinsippene for slank produksjon (lean manufacturing) ved å forbedre ressurseffektiviteten og redusere driftskostnadene gjennom effektiv varmestyring. Videre, i ESG-prosjekter, demonstrerer inkorporering av slike teknologier en forpliktelse til å minimere miljøpåvirkningen og optimalisere ressursbruken, i tråd med bredere bærekraftsmål.
Varmegjenvinning – Relaterte prosjekter
Tunnel Tech har lang erfaring med å implementere prosjekter som involverer varmeveksling og HVAC-systemer designet for gjenvinning av spillvarme ved bruk av kjølte ledeskovler. Ved å integrere disse skovlene i varmevekslingsoppsett, konstruert for å fange opp og gjenbruke termisk energi som ellers ville gått tapt, muliggjør Tunnel Tech mer effektiv gjenvinning av spillvarme fra ulike industrielle og kommersielle prosesser. Denne tilnærmingen forbedrer ikke bare energieffektiviteten, men støtter også bærekraftsmål ved å redusere energiforbruk og driftskostnader.
Applikasjoner
Våre ledeskovler betjener et bredt spekter av bransjer og applikasjoner
HVAC-systemer
| Næringsbygg | Optimalisering av kanalsystemer; Energieffektivitet; Reduksjon av driftskostnader; Forbedring av helse og sikkerhet ved effektiv håndtering av luftkvalitet og temperatur; |
| Boligkomplekser | Sikre komfortable bomiljøer med optimal luftkvalitet og luftstrøm; Forbedring av helse og sikkerhet; |
| Datasentre | Ledeskovler for termisk styring opprettholder kritiske temperatur- og fuktighetsnivåer for serverytelse og levetid; |
Ventilasjonssystemer for bygg og anlegg
| Sykehus og helseinstitusjoner | Stillegående ledeskovler gir livsviktig luftkvalitetskontroll for å beskytte pasienter og ansatte; Forbedrer helse og sikkerhet ved å håndtere luftkvalitet og temperatur effektivt |
| Utdanningsinstitusjoner | Skap gunstige læringsmiljøer gjennom forbedret luftsirkulasjon |
Miljøkontroll
| Elektronikk, bioteknologi, næringsmiddelteknologi og andre høyteknologiske anlegg / Renrom | Reguler temperatur og fuktighet for høyteknologisk og krevende produksjon; Ledeskovler for klimaanlegg opprettholder strenge krav til luftstrøm for produksjon og forskning |
| Idrettsarenaer | Sikre komfort og sikkerhet for både idrettsutøvere og tilskuere |
Industrielle og spesialiserte applikasjoner
| Tunnelbygging og vedlikehold | Forbedre luftkvalitet og sikkerhet for arbeidere i tunnelmiljøer; |
| Industrianlegg | Optimalisering av kanalsystemer; Energieffektivitet; Bærekraftig utvikling; Reduksjon av driftskostnader; |
| Støperier og tungindustri | Energieffektivitet; Reduksjon av driftskostnader; Gjenvinning av spillvarme; Dekarbonisering og ESG; Kraftige HVAC-luftkanaler; Termisk styring; |
| Maritim teknikk | Forbedre ventilasjonssystemer på skip og ubåter for mannskapets komfort og utstyrets pålitelighet; |
| Gruvedrift og underjordisk konstruksjon | Sørge for avgjørende ventilasjon til gruver og andre underjordiske strukturer for å redusere risikoen for farlige forhold; |
Hver av disse applikasjonene drar betydelig nytte av den avanserte designen og funksjonaliteten til TunnelTechs ledeskovler, noe som markerer et stort fremskritt innen effektiv håndtering av luftstrøm. Ved å velge TunnelTechs ledeskovler med lav luftmotstand, kan kundene forvente å ikke bare nå, men overgå sine systemytelsesmål, samtidig som de
- •reduserer energiforbruket * med opptil 30 %
- •reduserer støyen * med 60 %, sammenlignet med konvensjonelle luftkanaler.
* – eksperimentelle resultater for TT45 PRO-vindtunnelgeometrien.
For forespørsler og flere detaljer om hvordan våre ledeskovler kan skreddersys for å passe spesifikke behov, vennligst kontakt teamet vårt. La TunnelTech være din partner for å oppnå optimale løsninger for håndtering av luftstrøm.
Installasjon og vedlikehold
- •Dimensjoner og spesifikasjoner
Bekreft kanaldimensjoner og spesifikasjoner for ledeskovler før installasjon
- •Monteringsalternativer
Tilgjengelig i klemme-, bolt- og sveisekonfigurasjoner
- •Lasthåndtering
Følg retningslinjene for lasthåndtering for sikker transport og posisjonering
- •Trinnvis installasjon
Detaljerte installasjonsinstruksjoner følger med hver produktleveranse
- •Inspeksjonsplan
Regelmessige visuelle inspeksjoner for å sikre skovlenes innretting og strukturelle integritet
- •Rengjøringsprosedyrer
Periodisk rengjøring for å fjerne støv og rusk som bygger seg opp på skovloverflatene
- •Overvåking av slitasje
Overvåk for tegn på korrosjon, erosjon eller mekanisk skade
- •Feilsøkingsveiledning
Håndter vanlige problemer som vibrasjon, støy eller redusert luftstrømseffektivitet
Dokumentasjon
Teknisk informasjon om Tunnel Techs hjørneseksjoner for vindtunneler og parametere for ledeskovler er tilgjengelig i et omfattende datablad for TTE-TSA- og TTE-TV-produktene. Dokumentasjonen inneholder informasjon om designalternativer, lokal motstand for horisontale og vertikale 90-graders hjørner, samt hydrauliske og varmeoverføringsparametere for kjølte ledeskovler.
Last ned TTE-TSA datablad (PDF)Referanser og relaterte publikasjoner
Ytterligere informasjon om design og optimalisering av roterende blader for vindtunneler, industrielle kanalsystemer, HVAC-kanaler og utstyr for håndtering av luftstrøm, strømningsrettere for vifter osv. finnes på lenkene nedenfor:
- 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.
Se også:
- Moodys diagram: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
- Darcy-Weisbach: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
- Friksjonsfaktor: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- Friksjonstap: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss