Articol tehnologic

Colțuri de întoarcere a conductelor de aer

Soluții de palete directoare de înaltă performanță pentru tuneluri aerodinamice, sisteme HVAC și aplicații industriale

Prezentare generală Principii și eficiență Repere produs Aplicații Instalare Documentație Referințe

Introducere în paletele directoare

În domeniul gestionării fluxului de aer, proiectarea colțurilor conductelor joacă un rol cheie în eficiența și funcționalitatea ventilației, a sistemelor HVAC și a tunelurilor aerodinamice. Când aerul este forțat să facă o întoarcere bruscă, așa cum este adesea necesar în tubulatură, întâmpină o rezistență hidraulică crescută, ducând la pierderi de presiune mai mari și turbulență. Acest lucru nu numai că compromite eficiența sistemului prin solicitarea mai multă energie pentru a menține fluxul de aer, dar afectează și integritatea structurală a tubulaturii din cauza presiunilor inegale exercitate de fluxurile turbulente.

Aici intervin paletele directoare, cunoscute și sub numele de palete de colț sau palete de ghidare (Fig.1). Proiectate pentru a fi instalate în interiorul colțurilor, paletele de colț ale conductei permit aerului să navigheze întoarcerea cu rezistență minimă, reducând eficient pierderile de presiune și atenuând turbulența fără a fi nevoie de spațiul suplimentar pe care îl cer coturile cu rază lină. Acest lucru face ca paletele directoare să fie o soluție ideală pentru gestionarea eficientă a fluxului de aer într-un spațiu compact.

Fig.1. Ansamblu secțiune de colț cu palete directoare Tunnel Tech

Secțiuni de palete de ghidare de înaltă performanță care concurează cu soluțiile HVAC generice.

Soluția tradițională pentru a depăși fenomenele dăunătoare menționate de turbulență crescută, pierdere de presiune și zgomot într-o conductă curbată abrupt este proiectarea coturilor radiale ale conductei (Fig.2 și Fig.4, cazul 2). Aceste coturi, deși eficiente într-o oarecare atenuare a turbulenței, zgomotului și pierderilor de presiune (care sunt comune într-o curbă ascuțită, așa cum se vede în Fig.4, cazul 1), au propriul set de probleme.

Mai multe tubulaturi de ventilație tradiționale cu o întoarcere realizată din tablă curbată lin cu directori de flux îndoiți sunt prezentate în Fig.2 în stânga. Imaginea reprezintă câteva exemple de variante standard utilizate în mod obișnuit în conductele HVAC, de exemplu, conforme cu standardele de tubulatură DW144.

Astfel de soluții de conducte sunt comune și rentabile pentru aplicații mici în ingineria civilă, întreprinderi mici și sisteme HVAC de putere redusă, unde costul energiei nu este un factor semnificativ. Cu toate acestea, acest design nu este o soluție bună pentru sistemele de ventilație și răcire la scară medie și mare și pentru generarea de energie de mare capacitate, metalurgie, turbomașini, schimbătoare de căldură, recuperarea căldurii reziduale și aplicații moderne de energie verde și regenerabilă, unde eficiența hidraulică și economiile de energie sunt obligatorii.

Cu toate acestea, nu este nevoie să construiți o conductă personalizată non-standard de fiecare dată când consumul de energie al unei rețele hidraulice trebuie optimizat la perfecțiune. Aceeași Figura 2 în dreapta arată o variantă a secțiunii de ghidare diagonală Tunnel Tech, care este eficientă energetic, cu zgomot redus și turbulență scăzută, îndeplinind în același timp standardele industriei pentru sistemele HVAC, dar poate fi utilizată și în cazuri de utilizare industrială la scară largă și de mare putere. Un exemplu de facilitate la scară largă unde secțiunea diagonală cu palete directoare poate fi integrată cu ușurință este prezentat în Fig.3.

Cot neted HVAC tradițional la scară medie cu paletă despărțitoare din tablă, standard DW144 (în stânga) și ansamblu diagonal cu palete directoare Tunnel Tech de înaltă performanță pentru conducte de aer standard (în dreapta)

Fig.2. Cot neted HVAC tradițional la scară medie cu paletă despărțitoare din tablă, standard DW144 (în stânga) și ansamblu diagonal cu palete directoare Tunnel Tech de înaltă performanță pentru conducte de aer standard (în dreapta).

Secțiuni de întoarcere a conductelor de aer Tunnel Tech la scară largă pentru tuneluri aerodinamice, generare de energie și aplicații industriale

Fig.3. Secțiuni de întoarcere a conductelor de aer Tunnel Tech la scară largă pentru tuneluri aerodinamice, generare de energie și aplicații industriale.

Proiectarea paletelor directoare pentru căderea de presiune, turbulență și reducerea zgomotului

Pentru compararea diferitelor proiecte de colțuri de întoarcere, căderile de presiune (ΔP) și modelele de flux simulate CFD sunt prezentate în Fig.4 de mai jos. Viteza fluxului de aer la intrare de 20 m/s și conducta pătrată de 2×2 m au fost alese ca exemplu demonstrativ. Intervalul de viteză de 20 m/s a fost ales în scopuri demonstrative, deoarece în mod normal tunelurile aerodinamice verticale de nivel profesional pentru indoor skydiving funcționează de cele mai multe ori în moduri în care viteza fluxului în secțiunea rotativă variază între 10 și 30 m/s. Calculele CFD au fost efectuate pentru 1 atmosferă standard la 20 C și umiditate a aerului zero cu un gaz compresibil și un perete adiabatic cu o rugozitate de 250 µm. A fost utilizată o plasă de 6 până la 10 milioane de celule per domeniu. La limita de intrare au fost aplicate un profil de intrare plat și o turbulență de 2%. Turbulența a fost tratată folosind modelul k-ε.

NB! Vă rugăm să rețineți că ilustrațiile prezentate în Fig.4 sunt exemple particulare, prezentate exclusiv în scopul ilustrării principiilor de funcționare și comparării câtorva tipuri de secțiuni de colț rotative. Aceste cazuri nu pot fi interpretate ca fiind generale pentru absolut orice caz de utilizare. Pentru fiecare sistem de ventilație real sau altă rețea hidraulică, trebuie luați în considerare parametrii hidraulici specifici, dimensiunea și forma conductei, rugozitatea și neregularitățile structurale, neomogenitățile fluxului și parametrii fizici exacți ai gazului pentru fiecare punct de calcul. Puteți comanda un astfel de calcul pentru un sistem specific contactându-ne.

Sunt descrise următoarele cazuri de proiectare:

Secțiune de colț fără palete de ghidare.
Secțiune de colț curbată lin (r = ½ din înălțimea conductei) cu directori de flux curbați radial. Căderea de presiune depinde, de asemenea, de numărul și geometria distanțierelor conductei. Este prezentat exemplul cu un număr minimizat de plăci de separare a fluxului de aer cu formă optimă.
Plăci subțiri simple curbate radial (grosime 10-20mm).
Palete directoare tipice neoptimizate ale celor mai apropiați concurenți.
Palete directoare Tunnel Tech (TTE-TV) cu un profil optimizat.

Cea mai semnificativă problemă a conductelor curbate rotund cu un număr mic de separatoare simple din plăci îndoite (sau fără palete de ghidare deloc) este modelul de distribuție a presiunii și vitezei la ieșirea din secțiunea de întoarcere (Fig.4, cazul 2, vezi secțiunea transversală de ieșire). Acest model arată că viteza va crește de la peretele exterior la peretele interior al fiecărui subdomeniu de flux, ducând la un flux neuniform, turbulență mare și zgomot. Cu cât raza de întoarcere este mai mică, cu atât este mai mare posibilitatea de separare a fluxului, distorsiunea câmpului de presiune și viteză, nivelul de zgomot și valoarea căderii de presiune.

Singura modalitate de a depăși aceste probleme este o rază mare de curbură a unei astfel de secțiuni de colț și creșterea numărului de palete de ghidare a fluxului de aer. Aici apare a doua problemă – spațiul crescut necesar pentru a acomoda astfel de coturi și costul materialului pentru mai multe distanțiere radiale ale conductei de aer, dimensionate la secțiunea transversală a conductei. În sistemele mari de conducte, implementarea coturilor cu rază lină poate duce la structuri nerezonabil de mari, făcând această abordare nepractică în multe scenarii, în special acolo unde spațiul este limitat. Spațiul suplimentar necesar este indicat de liniile punctate în Fig.4, cazul 2 de mai jos. Trebuie crescută înălțimea și lățimea fiecărei întoarceri cu minimum ½ din dimensiunea conductei. Pentru tunelurile aerodinamice recirculante, aceasta înseamnă creșterea dimensiunilor clădirii cu câțiva metri în fiecare direcție, ceea ce duce la costuri mai mari ale tubulaturii și investiții de capital mai mari. În plus, fiecare divizor de flux va costa la fel ca peretele conductei.

Fig.4. Secțiuni de colț într-o tubulatură - comparație de proiectare și performanță

Soluția optimă pentru tunelurile aerodinamice și ventilația industrială sunt paletele directoare ale secțiunii de întoarcere cu un profil de aripă dispus pe diagonală, așa cum este descris în Figura 4, cazurile 3-5.

Toate imaginile CFD de mai sus corespund secțiunii de colț a conductei de aer cu o intrare de 2x2m la o viteză a fluxului de aer de 20 m/s, ca exemplu, cel mai relevant pentru cazurile de utilizare în indoor skydiving și tuneluri aerodinamice subsonice de viteză mică.

Figura 4 cazul 3 arată o secțiune de colț cu palete de ghidare simple realizate din foi metalice subțiri îndoite. Fig.4 cazul 4 este cel mai bun exemplu de palete rotative disponibile de la cei mai apropiați concurenți ai TunnelTech. Ambele au o lungime a corzii mai mică și o formă a profilului aerodinamic neoptimizată, rezultând în ceea ce pare a fi o neuniformitate reziduală a fluxului la ieșirea din secțiune, o rezistență aerodinamică mai mare și zgomot în conducta de aer. Paletele subțiri realizate din foi metalice simple îndoite depășesc de obicei nivelurile de zgomot permise chiar și la viteze mici ale aerului, iar o opțiune cu un profil gros și scurt, cu un raport coardă-grosime scăzut, va avea, de asemenea, o suprafață mai mică, ceea ce este nedorit în aplicațiile în care paletele directoare răcite sunt utilizate pentru transferul de căldură.

În partea inferioară a Figurii 4 cazul 5, este prezentat colțul conductei de aer echipat cu palete directoare Tunnel Tech de înaltă performanță (pentru comenzi consultați următorul p/n: TTE-TV-90). După cum se poate vedea din secțiunile transversale, fluxul este mai uniform în cazul paletelor de ghidare profilate corespunzător, ceea ce duce la o cădere de presiune mai mică și o turbulență redusă.

Profilul presiunii/vitezei aerului la ieșire este, de asemenea, mult mai bun pentru secțiunile de colț Tunnel Tech echipate cu palete cu coardă lungă decât în alte cazuri. Acest lucru are ca rezultat o calitate aerodinamică Tunnel Tech de neegalat, așa cum se reflectă în numeroase recenzii ale parașutiștilor profesioniști și ale altor clienți.

Toate datele discutate mai sus, inclusiv lungimea corzii și opțiunile de răcire, sunt disponibile și în Tabelul 1.

Tabelul 1. Parametri comparativi pentru cazurile 1-5 din Figura 4.

Caz / Tip paletă	ΔP (Pa) (*)	ξ (*)	Lungime coardă (mm)	Răcire
1. Fără palete, întoarcere bruscă	114	0.47	—	Nu
2. Secțiune de colț curbată lin	41	0.17	> 2000	Nu
3. Plăci subțiri simple curbate radial	80	0.33	250–500	Nu
4. Palete directoare ale celor mai apropiați concurenți	88	0.37	280	Da
5. Palete directoare optimizate Tunnel Tech	57	0.24	500	Da

Valorile coeficientului de pierdere hidraulică pentru intervalul de viteză de până la 100m/s pentru secțiunea de întoarcere a conductei cu palete TunnelTech și ale concurenților, fără variații datorate alegerii datelor inițiale, sunt prezentate în Fig.5.

Mai multe detalii despre pierderile hidraulice de-a lungul lungimii conductei, rezistența locală și coeficientul total de pierdere hidraulică sunt prezentate mai jos.

Comparație între secțiunea de întoarcere Tunnel Tech și cea a concurenței. Coeficientul de pierdere hidraulică Darcy-Weisbach pentru aceeași geometrie și condiții inițiale de calcul.

Fig.5. Comparație între secțiunea de întoarcere Tunnel Tech și cea a concurenței. Coeficientul de pierdere hidraulică Darcy-Weisbach pentru aceeași geometrie și condiții inițiale de calcul.

Atenuarea turbulenței pentru calcule fiabile de siguranță hidraulică și structurală

Fig.6. Scara turbulenței secțiunii de palete de colț Tunnel Tech (m) @ 20 m/s

Profilul neted și predictibil al presiunii/vitezei este deosebit de important pentru aplicațiile în care turbulența ridicată sau separarea fluxului nu sunt acceptabile, cum ar fi tunelurile aerodinamice experimentale, facilitățile de indoor skydiving și aplicațiile de mare putere. Aceste fenomene parazite, precum și pulsațiile de presiune cauzate de separarea fluxului și turbulența la scară largă, sunt de asemenea inacceptabile în instalațiile care necesită absența vibrațiilor induse acustic și unde orice abateri de presiune statică nu sunt permise din cauza cerințelor de stabilitate structurală a conductei de aer. În plus, aceste fluxuri turbulente sunt o sursă comună de zgomot, diminuând și mai mult performanța generală a sistemului și confortul oferit utilizatorilor finali.

Trebuie luat în considerare și faptul că neregularitățile fluxului tind să se dezvolte și să se intensifice în continuare, dacă nu sunt utilizate redresoare speciale, elemente fagure, plase de deturbulizare sau alte dispozitive de gestionare a fluxului de aer [1-3]. Analiza dinamică precisă a gazelor necesită calcularea rezistenței fiecărui element următor al conductei de aer, luând în considerare profilul real de presiune/viteză la intrare, care este generat în elementul anterior al rețelei hidraulice. Pentru rețelele hidraulice lungi, este adesea imposibil să se efectueze o simulare CFD a întregului sistem din cauza dimensiunilor uriașe. Pentru o astfel de situație, sunt utilizate calcule semi-empirice aproximative care implică numere adimensionale ale fluidului și criterii geometrice [4] sau software bazat pe astfel de metode. De asemenea, modelarea FEA pentru a determina stabilitatea structurală a conductei este efectuată de obicei cu un câmp de presiune statică stabil aplicat pereților conductei. Astfel, neregularitățile severe ale fluxului care se dezvoltă în aval pot introduce, de asemenea, erori în investigațiile critice pentru siguranță ale structurilor portante.

Metodele aproximative nu se ocupă de obicei de distorsiunea profilului de viteză la intrarea în elementul rețelei hidraulice și, în cel mai bun caz, iau în considerare dacă profilul este dezvoltat sau încă nedezvoltat (uniform) și parametrii stratului limită. În tunelurile aerodinamice și sistemele de ventilație industrială, fiecare întoarcere a fluxului poate cauza neuniformitate și o rotire puternică a fluxului, ceea ce duce la incertitudine în calculele rezistenței hidraulice în rețelele hidraulice lungi. Prin urmare, acolo unde este posibil, ar trebui evitată apariția unor neregularități mari ale profilului de viteză.

Se poate vedea în Fig.6 și din cele demonstrate mai sus că parametrii secțiunilor de întoarcere cu palete directoare TunnelTech sunt astfel încât nu creează perturbări suplimentare ale fluxului, dar pot fi utilizați și pentru a amortiza vârtejurile și neuniformitatea în aval de secțiunea de întoarcere. Astfel, secțiunea rotativă cu palete TunnelTech poate acționa și ca un redresor de flux eficient, fiind instalată după ventilatorul axial, difuzorul conductei, schimbătorul de căldură, secțiunea de testare, ramificarea sau racordarea într-o conductă sau orice alt obiect generator de turbulență.

Coeficientul de rezistență locală

Caracteristicile de rezistență locală ale colțului de întoarcere pot fi calculate folosind bine-cunoscuta ecuație Darcy-Weisbach:

ΔP = ξ · ρ · v² / 2

Unde:

ΔP – pierderile totale de presiune (căderea de presiune) în Pa;
ξ – coeficientul de rezistență locală (Darcy-Weisbach);
ρ – densitatea fluidului (kg/m³);
V – viteza fluidului la secțiunea transversală de intrare (m/s).

Acești parametri, care determină eficiența energetică a conductei de aer, sunt foarte dependenți de designul paletei directoare.

Conform [4], rezistența totală a unui element hidraulic complex poate fi reprezentată ca o sumă a rezistenței la frecare pe lungime ξ_L și a rezistenței locale ξ₀:

ξ_SUM = ξ_L + ξ₀

Pentru o conductă de aer rectilinie, rezistența pe lungime este proporțională cu lungimea și invers proporțională cu diametrul hidraulic, ceea ce este exprimat prin formula:

ξ_L = (L / D) · f

unde f este factorul de frecare Darcy.

În cazul țevilor cu formă simplă (adică cerc, pătrat, hexagonal), f poate fi exprimat printr-o dependență neliniară doar de numărul Reynolds – vezi Capitolul 2 în [4] sau https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation

Factorul de frecare f pentru o țeavă rotundă simplă (conductă circulară) cu pereți netezi, cu un profil de curgere stabilizat dezvoltat la intrare și pentru regim turbulent (numere Reynolds Re > 4×10³) poate fi calculat cu formula:

f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²

Pentru conductele reale, rugozitatea trebuie de asemenea luată în considerare.

Fig.7 de mai jos arată un grafic al factorului de frecare Darcy în funcție de numărul Reynolds Re pentru diverse rugozități relative ale peretelui, publicat pentru prima dată de Nikuradze în [5-8]. Acest grafic este cunoscut și sub numele de diagrama Moody [9] sau corelația Colebrook-White [10-11]. Studiul modern pentru țevi netede poate fi găsit în [12].

Această diagramă arată dependența complexă a f(Re) pentru o țeavă rotundă cu rugozitate diferită. Pentru țevile pătrate și alte forme non-circulare, diagrama va fi mai complicată. Astfel, regimurile de curgere (numărul Reynolds), forma conductei și rugozitatea relativă a peretelui trebuie luate în considerare.

Diagrama Moody (cunoscută și ca Nikuradze), arătând factorul de frecare Darcy-Weissbach fD reprezentat grafic în funcție de numărul Reynolds Re pentru diverse rugozități relative

Fig.7. Diagrama Moody (cunoscută și ca Nikuradze), arătând factorul de frecare Darcy–Weissbach f_D reprezentat grafic în funcție de numărul Reynolds Re pentru diverse rugozități relative – Diagrama originală: S Beck și R Collins, Universitatea din Sheffield, Distribuit sub CC BY-SA 4.0, wikimedia.org

În cazul conductelor reale rugoase, este totuși posibil să se reprezinte rezistența totală ca o sumă ξ_SUM = ξ_L + ξ₀ a rezistenței pe lungime și a rezistenței locale.

Această reprezentare a sumei simplifică studiul parametrilor conductei, deoarece rezistența locală ξ₀ poate fi calculată pentru o geometrie simplificată a elementului – de exemplu, într-o formulare periodică a problemei cu un domeniu de calcul mai mic sau într-o versiune 2D a problemei. Observați dimensiunea uriașă a domeniului de calcul al exemplelor prezentate în Fig.4, unde secțiunea are o înălțime de 3 și o lungime de 18 metri, iar convergența grilei începe să apară adecvat la o dimensiune de peste 10 milioane de elemente de plasă. O variantă a formulării problemei cu condiții periodice sau 2D pentru aceste cazuri ar putea avea un număr de elemente de plasă mai mic cu un ordin de mărime, iar calculul simplificat al fiecărui punct de viteză pentru graficul ΔP(v) ar dura doar câteva minute sau chiar secunde, mai degrabă decât ore.

Astfel, partiționarea în suma a două rezistențe poate simplifica semnificativ calculele – se poate determina rapid rezistența locală ξ₀ și apoi se poate adăuga rezistența pe lungime ξ_L. Aceasta din urmă poate fi estimată rapid din tabele cunoscute sau prin formule aproximative folosind ecuații simplificate bazate pe numere adimensionale și parametrii geometrici ai conductei de aer. Pentru elementele hidraulice și de rețea de conducte cu schimbări bruște în direcția fluxului (coturi unghiulare, coturi line, coturi la unghiuri diferite cu și fără palete directoare), o abordare și o metodă similară sunt prezentate în Capitolele 6-1 și 6-2 din cuprinzătorul Handbook of hydraulic resistance [4].

Repere produs

Paletele directoare pentru fluxul de aer Tunnel Tech (produsul TTE-TV) sunt în fruntea acestei tehnologii, oferind o eficiență de neegalat în gestionarea fluxului de aer. Produsele noastre sunt concepute pentru o gamă largă de aplicații, de la facilități de indoor skydiving și tuneluri aerodinamice până la sisteme HVAC și de ventilație, întruchipând avangarda designului aerodinamic și a eficienței energetice.

Performanța secțiunii de palete directoare în conductele de aer

Paletele de ghidare a fluxului de aer de înaltă performanță Tunnel Tech stabilesc standardul industriei pentru putere și eficiență aerodinamică. Paletele noastre directoare cu economisire de energie sunt proiectate pentru a minimiza frecarea aerodinamică, asigurând un flux de aer lin și reducând consumul de energie.

Paletele directoare TunnelTech au caracteristici excelente de rezistență locală a conductei de aer. Parametrii de rezistență, calculați folosind ecuația Darcy-Weisbach, așa cum este descris mai sus, sunt prezentați în figurile următoare (vezi Fig.8 de mai jos) și în Fișa Tehnică a Paletei Directoare.

În general, pentru cazul în care dimensiunea conductei este necunoscută, valorile sunt date pentru un element idealizat având condiții la limită laterale periodice, fără a lua în considerare contribuția adusă de rezistența suplimentară a peretelui de-a lungul lungimii, rugozitatea și influența altor parametri locali. În Fig.8 sunt date valorile pentru un element de colț rotativ idealizat cu palete Tunnel Tech, care a fost calculat în aproximarea secvenței periodice infinite a stivei de 15 lame cu condiții la limită periodice.

Fig.8. Coeficientul de rezistență locală al paletei directoare Tunnel Tech și căderea de presiune corespunzătoare.

Dacă sistemul HVAC sau alt sistem hidraulic constă din conducte care, în general, nu schimbă forma secțiunii transversale a zonei de curgere de-a lungul căii de curgere, este convenabil să se estimeze rezistivitatea pe unitatea de lungime pentru calcule aproximative (de estimat, desigur, pentru întregul interval de viteză):

K_L = ξ_L / L = f / D_h

unde D_h este diametrul hidraulic al conductei. Valoarea lui K_L este ușor de determinat din cărțile de referință, așa cum s-a discutat mai sus. Astfel, prin înmulțirea acesteia cu lungimea și adăugarea valorilor rezistenței locale ξ₀ obținute din fișele tehnice sau calculate independent, este posibil să se estimeze rapid pierderea totală de presiune în sistem.

ξ_SUM = K_L · L + ξ₀

Exemplele ilustrative de mai sus prezentate în Fig.4 ale unei conducte pătrate de 2×2 metri cu parametrii gazului și rugozitatea utilizate în calcul au o rezistivitate pe unitatea de lungime de ordinul KL = ξL / L ~ 2.1 Pa. Această valoare se aplică la evaluarea unei conducte pătrate fără a lua în considerare coturile, paletele sau alte echipamente interne. Pentru o lungime totală de 21 de metri pe care masa de aer o parcurge de-a lungul conductei, se va obține o cădere de presiune de ~44 Pascali. Adăugând la aceasta valoarea prezentată în Fig.8 (11 Pa pentru o viteză de 20 m/s luată conform Fișei Tehnice a Paletei Directoare (Tabelul A.2.1) rezultă o rezistență totală de 55 Pa pentru o secțiune reală de conductă pătrată de 2×2 cu palete rotative în ea. Această valoare este în bună concordanță cu valoarea prezentată în Fig. 4, cazul 5.

Mai multe informații despre modalitățile aproximative de calcul al rezistențelor conductelor de orice formă fără utilizarea metodelor CFD pot fi găsite cu ușurință în <a href="#references">[4]</a> sau literatură similară.

NB! Vă rugăm să rețineți că exemplele prezentate în Fig.4 sunt doar un caz special pentru a demonstra funcționarea paletelor rotative și nu pot fi utilizate pentru a evalua o conductă arbitrară! Figura 8 este aplicabilă într-un context mai larg, totuși, trebuie luați în considerare parametrii specifici ai conductei clientului. Fiecare sistem specific necesită o analiză detaliată, pe care o puteți comanda de la Tunnel Tech. Pentru un calcul precis al rezistenței hidraulice a conductei și o evaluare expertă a consumului de energie al echipamentului dumneavoastră de ventilație sau tunel aerodinamic, vă rugăm să ne contactați.

Informații suplimentare despre servicii și R&D pot fi găsite și pe pagina Tehnologie și în secțiunea Servicii.

Paletă directoare pentru răcire și încălzire industrială

Unice printre paletele de ghidare pentru conductele de aer industriale, produsele noastre oferă capacitatea de a circula agentul de răcire la un debit mare, permițând răcirea sau încălzirea eficientă a aerului pe măsură ce trece prin conductă. Această caracteristică deschide noi posibilități în reglarea termică pentru utilizarea paletelor de control al climatului interior și a schimbătoarelor de căldură integrate în conducta de aer cu rezistență scăzută, oferind clienților noștri soluții versatile pentru nevoile lor de flux de aer.

Evaluate folosind metoda de calcul HTC_L (Coeficient de Transfer Termic per metru Liniar), care cuantifică fluxul de căldură (în Wați) per metru de lungime a paletei directoare pentru fiecare Kelvin de diferență medie logaritmică de temperatură (ΔT_LMTD) între aerul extern și agentul de răcire al paletei de colț, paletele noastre de ghidare sunt proiectate pentru disiparea eficientă a căldurii în diverse condiții de flux de aer, garantând performanță stabilă și reglarea temperaturii.

Parametrii Coeficientului de Transfer Termic pentru paletele directoare răcite cu apă sunt prezentați în Fig.9, atât pentru aer umed, cât și pentru aer uscat, unde ΔP [kPa] reprezintă diferența de presiune a apei între porturile de intrare și ieșire ale paletei (albastru și roșu în Fig.10).

Fig.10. Canale de răcire ale paletei directoare

Fig.9. Coeficient HTC_L. Aer uscat (RH=0%) și umed (RH=90% la 30 °C) la diferite diferențe de presiune ale agentului de răcire (apă) între porturile canalului de răcire de intrare și ieșire.

Palete directoare pentru recuperarea căldurii reziduale

Paletele directoare răcite cu canale de schimb de căldură integrate oferă o soluție versatilă pentru recuperarea căldurii reziduale într-o varietate de aplicații. Atunci când sunt integrate în sisteme de schimb de căldură, aceste palete pot capta energia termică în exces care altfel s-ar pierde, transferând-o către sistemele de recuperare a căldurii, îmbunătățind astfel semnificativ eficiența generală a sistemului.

În aplicațiile practice, această tehnologie poate fi utilizată în mai multe domenii. De exemplu, în procesele industriale, paletele directoare răcite pot recupera căldura reziduală din gazele de eșapament și o pot redirecționa pentru a preîncălzi fluidele sau aerul care intră, reducând astfel consumul de energie. În sistemele HVAC, principii similare sunt utilizate prin dispozitive precum ventilatoarele cu recuperare de căldură (HRV) și ventilatoarele cu recuperare de energie (ERV), care transferă căldura între fluxurile de aer evacuat și cel de intrare. Acest proces minimizează energia necesară pentru încălzirea sau răcirea aerului care intră, ducând la economii substanțiale de energie.

În plus, paletele directoare răcite pot fi integrate în sistemele utilizate în sectoarele de generare a energiei și energiei regenerabile. De exemplu, în sistemele de cogenerare (CHP), căldura reziduală din generarea de electricitate este recuperată și utilizată în scopuri de încălzire, îmbunătățind eficiența generală a sistemului. În sistemele de energie geotermală, aceste palete pot ajuta la gestionarea energiei termice extrase din pământ, optimizând procesele de transfer de căldură.

În inițiativele de energie verde și regenerabilă, recuperarea căldurii reziduale joacă un rol critic în reducerea amprentei de carbon și îmbunătățirea sustenabilității sistemelor energetice. Această abordare se aliniază cu principiile de producție lean prin îmbunătățirea eficienței resurselor și reducerea costurilor operaționale printr-o gestionare eficientă a căldurii. Mai mult, în proiectele ESG, încorporarea unor astfel de tehnologii demonstrează angajamentul de a minimiza impactul asupra mediului și de a optimiza utilizarea resurselor, aliniindu-se cu obiectivele mai largi de sustenabilitate.

Recuperarea căldurii – Proiecte conexe

Tunnel Tech are o experiență vastă în implementarea proiectelor care implică schimbul de căldură și sisteme HVAC concepute pentru recuperarea căldurii reziduale folosind palete directoare răcite. Prin integrarea acestor palete în configurații de schimb de căldură, proiectate pentru a capta și reutiliza energia termică ce altfel s-ar pierde, Tunnel Tech permite o recuperare mai eficientă a căldurii reziduale din diverse procese industriale și comerciale. Această abordare nu numai că îmbunătățește eficiența energetică, dar sprijină și obiectivele de sustenabilitate prin reducerea consumului de energie și a costurilor operaționale.

Aplicații

Paletele noastre directoare deservesc o gamă largă de industrii și aplicații

Sisteme HVAC

Clădiri comerciale	Optimizarea tubulaturii; Eficiență energetică; Reducerea costurilor operaționale; Îmbunătățirea sănătății și siguranței prin gestionarea eficientă a calității și temperaturii aerului;
Complexuri rezidențiale	Asigurarea unor medii de viață confortabile cu o calitate și un flux optim al aerului; Îmbunătățirea sănătății și siguranței;
Centre de date	Paletele de gestionare termică a fluxului de aer mențin nivelurile critice de temperatură și umiditate pentru performanța și longevitatea serverelor;

Sisteme de ventilație pentru inginerie civilă

Spitale și unități sanitare	Paletele directoare cu funcționare silențioasă asigură controlul vital al calității aerului pentru a proteja pacienții și personalul; Îmbunătățirea sănătății și siguranței prin gestionarea eficientă a calității și temperaturii aerului
Instituții de învățământ	Creați medii de învățare propice prin circulația îmbunătățită a aerului

Controlul mediului

Electronică, Biotehnologie, Tehnologie alimentară și alte facilități Hi-tech / Camere curate	Reglarea temperaturii și umidității pentru producția de înaltă tehnologie și exigentă; Paletele de ghidare pentru aer condiționat mențin standarde stricte de flux de aer pentru producție și cercetare
Arene sportive	Asigurarea confortului și siguranței atât pentru sportivi, cât și pentru spectatori

Aplicații industriale și specializate

Construcția și întreținerea tunelurilor	Îmbunătățirea calității aerului și a siguranței pentru lucrătorii din mediile de tunel;
Facilități industriale	Optimizarea tubulaturii; Eficiență energetică; Dezvoltare durabilă; Reducerea costurilor operaționale;
Turnătorii și facilități industriale grele	Eficiență energetică; Reducerea costurilor operaționale; Recuperarea energiei din căldura reziduală; Decarbonizare și ESG; Conducte de aer HVAC heavy-duty; Management termic;
Inginerie marină	Îmbunătățirea sistemelor de ventilație pe nave și submarine pentru confortul echipajului și fiabilitatea echipamentelor;
Minerit și construcții subterane	Furnizarea ventilației cruciale pentru siturile miniere și alte structuri subterane, reducând riscul condițiilor periculoase;

Fiecare dintre aceste aplicații beneficiază semnificativ de designul avansat și funcționalitatea paletelor directoare TunnelTech, marcând un salt înainte în gestionarea eficientă a fluxului de aer. Alegând paletele de ghidare a aerului cu rezistență scăzută de la TunnelTech, clienții se pot aștepta nu doar să atingă, ci să depășească obiectivele de performanță ale sistemului lor, totul în timp ce

•reducând consumul de energie * cu până la 30%
•reducând zgomotul * cu 60%, comparativ cu conductele de aer convenționale.

* – rezultate experimentale pentru geometria tunelului aerodinamic TT45Pro.

Pentru întrebări și mai multe detalii despre modul în care paletele noastre directoare pot fi adaptate pentru a se potrivi nevoilor specifice, vă rugăm să contactați echipa noastră. Lăsați TunnelTech să fie partenerul dumneavoastră în realizarea soluțiilor optime de gestionare a fluxului de aer.

Instalare și întreținere

Ghid de instalare

•
Dimensiuni și specificații
Verificați dimensiunile conductei și specificațiile paletelor directoare înainte de instalare
•
Opțiuni de montare
Disponibil în configurații cu prindere prin cleme, șuruburi și sudură
•
Manipularea sarcinii
Urmați instrucțiunile de manipulare a sarcinii pentru transport și poziționare în siguranță
•
Instalare pas cu pas
Instrucțiuni detaliate de instalare furnizate cu fiecare livrare de produs

Sfaturi de întreținere

•
Program de inspecție
Inspecții vizuale regulate pentru a asigura alinierea paletelor și integritatea structurală
•
Proceduri de curățare
Curățare periodică pentru a îndepărta acumularea de praf și resturi de pe suprafețele paletelor
•
Monitorizarea uzurii
Monitorizați semnele de coroziune, eroziune sau deteriorare mecanică
•
Ghid de depanare
Abordați problemele comune, cum ar fi vibrațiile, zgomotul sau eficiența redusă a fluxului de aer

Documentație

Fișă tehnică produs TTE-TSA

Informațiile tehnice privind ansamblurile secțiunilor de colț ale tunelurilor aerodinamice Tunnel Tech și parametrii paletelor directoare sunt disponibile într-o fișă tehnică completă pentru produsele TTE-TSA și TTE-TV. Documentația conține informații despre opțiunile de proiectare, rezistențele locale pentru colțurile de întoarcere a fluxului la 90 de grade orizontale și verticale, precum și parametrii hidraulici și de transfer termic pentru paletele directoare răcite.

Descărcați fișa tehnică TTE-TSA (PDF)

Referințe și publicații conexe

Informații suplimentare despre proiectarea și optimizarea paletelor rotative pentru tuneluri aerodinamice, tubulaturi industriale, conducte HVAC și echipamente de gestionare a fluxului de aer, redresoare de ventilator etc. pot fi găsite la linkurile de mai jos:

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.

Vezi și:

Diagrama Moody: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
Darcy-Weisbach: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Factor de frecare: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
Pierdere prin frecare: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss