Техническая статья

Поворотные углы воздуховодов

Высокоэффективные решения на основе поворотных лопаток для аэродинамических труб, систем ОВиК и промышленных применений

Обзор Принципы и эффективность Особенности продукта Применение Установка Документация Источники

Введение в поворотные лопатки

В сфере управления воздушным потоком конструкция угловых элементов воздуховодов играет ключевую роль в эффективности и функциональности вентиляции, систем ОВиК и аэродинамических труб. Когда воздух вынужден совершать резкий поворот, что часто требуется в системе воздуховодов, он сталкивается с повышенным гидравлическим сопротивлением, что приводит к большим потерям давления и турбулентности. Это не только снижает эффективность системы, требуя больше энергии для поддержания воздушного потока, но и влияет на структурную целостность воздуховодов из-за неравномерного давления, оказываемого турбулентными потоками.

Именно здесь в игру вступают поворотные лопатки, также известные как угловые лопатки или направляющие лопатки (Рис. 1). Спроектированные для установки внутри углов, угловые лопатки воздуховода позволяют воздуху проходить поворот с минимальным сопротивлением, эффективно снижая потери давления и смягчая турбулентность без необходимости в дополнительном пространстве, которого требуют плавные радиусные изгибы. Это делает поворотные лопатки идеальным решением для эффективного управления воздушным потоком в компактном пространстве.

Рис. 1. Сборка угловой секции с поворотными лопатками TunnelTech

Высокоэффективные секции с направляющими лопатками, конкурирующие с типовыми решениями для ОВиК.

Традиционным решением для преодоления упомянутых вредных явлений повышенной турбулентности, потери давления и шума в круто изогнутом канале является проектирование радиальных колен воздуховодов (Рис. 2 и Рис. 4, случай 2). Эти колена, хотя и эффективны в некотором смягчении турбулентности, шума и потерь давления (которые обычны при резком изгибе, как показано на Рис. 4, случай 1), имеют свой набор проблем.

Несколько традиционных систем вентиляционных каналов с поворотом, выполненным из плавно изогнутого листового металла с гнутыми направляющими потока, представлены на Рис. 2 слева. Изображение представляет несколько примеров стандартных вариантов, обычно используемых в воздуховодах ОВиК, например, соответствующих стандартам воздуховодов DW144.

Такие решения для воздуховодов распространены и экономически эффективны для небольших приложений в гражданском строительстве, малом бизнесе и маломощных системах ОВиК, где стоимость энергии не является существенным фактором. Однако эта конструкция не является хорошим решением для систем вентиляции и охлаждения среднего и крупного масштаба, а также для высокопроизводительной генерации электроэнергии, металлургии, турбомашиностроения, теплообменников, рекуперации отработанного тепла и современных приложений «зеленой» и возобновляемой энергетики, где гидравлическая эффективность и энергосбережение являются обязательными.

Однако нет необходимости каждый раз строить нестандартный воздуховод по индивидуальному заказу, когда энергопотребление гидравлической сети нужно довести до совершенства. Тот же Рисунок 2 справа показывает вариант секции с диагональными направляющими лопатками TunnelTech, которая является энергоэффективной, малошумной и с низкой турбулентностью, отвечая отраслевым стандартам для систем ОВиК, но также может использоваться в крупномасштабных и мощных промышленных случаях. Пример крупномасштабного объекта, где секция с диагональными поворотными лопатками может быть легко интегрирована, показан на Рис. 3.

Традиционное плавное колено для систем ОВиК среднего масштаба с разделительной лопаткой из листового металла, стандарт DW144 (слева), и высокоэффективная диагональная сборка поворотных лопаток TunnelTech для стандартных воздуховодов (справа)

Рис. 2. Традиционное плавное колено для систем ОВиК среднего масштаба с разделительной лопаткой из листового металла, стандарт DW144 (слева), и высокоэффективная диагональная сборка поворотных лопаток TunnelTech для стандартных воздуховодов (справа).

Крупномасштабные поворотные секции воздуховодов TunnelTech для аэродинамических труб, генерации электроэнергии и промышленного применения

Рис. 3. Крупномасштабные поворотные секции воздуховодов TunnelTech для аэродинамических труб, генерации электроэнергии и промышленного применения.

Конструкция поворотных лопаток для снижения перепада давления, турбулентности и шума

Для сравнения различных конструкций поворотных углов ниже на Рис. 4 приведены потери давления (ΔP) и смоделированные в CFD картины потока. В качестве демонстрационного примера были выбраны скорость входящего потока 20 м/с и квадратный воздуховод 2×2 м. Диапазон скоростей 20 м/с был выбран для демонстрации, так как обычно вертикальные аэродинамические трубы профессионального класса для индор-скайдайвинга большую часть времени работают в режимах, при которых скорость потока в поворотной секции варьируется от 10 до 30 м/с. CFD-расчеты проводились для 1 стандартной атмосферы при 20°C и нулевой влажности воздуха со сжимаемым газом и адиабатической стенкой с шероховатостью 250 мкм. Использовалась сетка от 6 до 10 млн ячеек на домен. На входной границе применялся плоский профиль входа и турбулентность 2%. Турбулентность обрабатывалась с использованием модели k-ε.

NB! Обратите внимание, что иллюстрации на Рис. 4 являются частными примерами, представленными исключительно для иллюстрации принципов работы и сравнения нескольких типов поворотных угловых секций. Эти случаи не могут толковаться как общие для абсолютно каждого случая использования. Для каждой реальной системы вентиляции или другой гидравлической сети необходимо учитывать конкретные гидравлические параметры, размер и форму воздуховода, шероховатость и структурные неровности, неоднородности потока и точные физические параметры газа для каждой расчетной точки. Вы можете заказать такой расчет для конкретной системы, связавшись с нами.

Описаны следующие варианты конструкции:

Угловая секция без направляющих лопаток.
Плавно изогнутая угловая секция (r = ½ высоты канала) с радиально изогнутыми направляющими потока. Перепад давления также зависит от количества и геометрии распорок канала. Показан пример с минимизированным количеством оптимально сформированных пластин-разделителей потока.
Простые радиально изогнутые тонкие пластины (толщиной 10-20 мм).
Типичные неоптимизированные поворотные лопатки ближайших конкурентов.
Поворотные лопатки TunnelTech (TTE-TV) с оптимизированным профилем.

Наиболее существенной проблемой плавно изогнутых каналов с малым количеством простых пластинчатых разделителей (или вообще без направляющих лопаток) является картина распределения давления и скорости на выходе из поворотной секции (Рис. 4, случай 2, см. выходное поперечное сечение). Эта картина показывает, что скорость будет увеличиваться от внешней стенки к внутренней стенке каждой подобласти потока, что приводит к неравномерному потоку, большой турбулентности и шуму. Чем меньше радиус поворота, тем выше вероятность отрыва потока, искажения поля давления и скорости, уровня шума и величины перепада давления.

Единственный способ преодолеть эти проблемы — большой радиус кривизны такой угловой секции и увеличение количества направляющих лопаток воздушного потока. Здесь возникает вторая проблема — увеличенное пространство, необходимое для размещения таких изгибов, и стоимость материала нескольких радиальных распорок воздуховода, подогнанных под поперечное сечение канала. В крупных системах воздуховодов реализация плавных радиусных изгибов может привести к неоправданно большим конструкциям, делая этот подход непрактичным во многих сценариях, особенно там, где пространство ограничено. Дополнительное необходимое пространство показано пунктирными линиями на Рис. 4, случай 2 ниже. Приходится увеличивать высоту и ширину каждого поворота минимум на ½ размера канала. Для рециркуляционных аэродинамических труб это означает увеличение размеров здания на несколько метров в каждом направлении, что ведет к более высоким затратам на воздуховоды и капитальным вложениям. Кроме того, каждый делитель потока будет стоить столько же, сколько стенка воздуховода.

Рис. 4. Угловые секции в системе воздуховодов — сравнение конструкции и производительности

Оптимальным решением для аэродинамических труб и промышленной вентиляции являются поворотные секции с профилированными лопатками, расположенными по диагонали, как показано на Рис. 4, случаи 3-5.

Все приведенные выше CFD-изображения соответствуют угловой секции воздуховода с входным сечением 2x2 м при скорости потока 20 м/с, что является наиболее актуальным примером для индор-скайдайвинга и низкоскоростных дозвуковых аэродинамических труб.

Рис. 4, случай 3 показывает угловую секцию с простыми направляющими лопатками из тонкого гнутого металла. Рис. 4, случай 4 — лучший пример поворотных лопаток, предлагаемых ближайшими конкурентами TunnelTech. Оба варианта имеют меньшую длину хорды и неоптимизированную форму профиля, что приводит к видимой неравномерности остаточного потока на выходе из секции, большему аэродинамическому сопротивлению и шуму в воздуховоде. Тонкие лопатки из простого гнутого металла обычно превышают допустимые уровни шума даже при низкой скорости воздуха, а вариант с толстым и коротким профилем с низким соотношением хорды к толщине также будет иметь меньшую площадь поверхности, что нежелательно в приложениях, где охлаждаемые поворотные лопатки используются для теплопередачи.

В нижней части Рис. 4, случай 5 показан угол воздуховода, оснащенный высокоэффективными поворотными лопатками TunnelTech (для заказа см. артикул: TTE-TV-90). Как видно из поперечных сечений, поток более равномерен в случае правильно профилированных направляющих лопаток, что приводит к меньшему перепаду давления и низкой турбулентности.

Профиль давления/скорости воздуха на выходе также значительно лучше для угловых секций TunnelTech, оснащенных лопатками с длинной хордой, чем в других случаях. Это обеспечивает непревзойденное аэродинамическое качество TunnelTech, что отражено в многочисленных отзывах профессиональных скайдайверов и других клиентов.

Все обсужденные выше данные, включая длину хорды и варианты охлаждения, также доступны в Таблице 1.

Таблица 1. Сравнительные параметры для случаев 1-5 Рисунка 4.

Случай / Тип лопатки	ΔP (Па) (*)	ξ (*)	Длина хорды (мм)	Охлаждение
1. Нет лопаток, резкий поворот	114	0.47	—	Нет
2. Плавно изогнутая угловая секция	41	0.17	> 2000	Нет
3. Простые радиально изогнутые тонкие пластины	80	0.33	250–500	Нет
4. Поворотные лопатки ближайших конкурентов	88	0.37	280	Да
5. Оптимизированные поворотные лопатки TunnelTech	57	0.24	500	Да

Значения коэффициента гидравлических потерь для диапазона скоростей до 100 м/с для поворотной секции воздуховода с лопатками TunnelTech и конкурентов, без вариаций из-за выбора исходных данных, приведены на Рис. 5.

Более подробная информация о гидравлических потерях по длине воздуховода, местном сопротивлении и общем коэффициенте гидравлических потерь приведена ниже.

Сравнение поворотной секции TunnelTech и конкурента. Коэффициент гидравлических потерь Дарси-Вейсбаха для одинаковой геометрии и начальных условий расчета.

Рис. 5. Сравнение поворотной секции TunnelTech и конкурента. Коэффициент гидравлических потерь Дарси-Вейсбаха для одинаковой геометрии и начальных условий расчета.

Снижение турбулентности для надежных гидравлических расчетов и расчетов конструктивной безопасности

Рис. 6. Масштаб турбулентности угловой секции с лопатками TunnelTech (м) при 20 м/с

Плавный и предсказуемый профиль давления/скорости особенно важен для приложений, где высокая турбулентность или отрыв потока неприемлемы, таких как экспериментальные аэродинамические трубы, комплексы для индор-скайдайвинга и мощные установки. Эти паразитные явления, а также пульсации давления, вызванные отрывом потока и крупномасштабной турбулентностью, также неприемлемы в установках, требующих отсутствия акустически индуцированных вибраций, и где любые отклонения статического давления недопустимы из-за требований к структурной устойчивости воздуховода. Кроме того, эти турбулентные потоки являются частым источником шума, что еще больше снижает общую производительность системы и комфорт для конечных пользователей.

Также следует учитывать, что неравномерности потока имеют тенденцию к дальнейшему развитию и усилению, если не используются специальные выпрямители, сотовые решетки, детурбулизирующие сетки или другие устройства управления воздушным потоком [1-3]. Точный газодинамический анализ требует расчета сопротивления каждого следующего элемента воздуховода с учетом реального профиля давления/скорости на входе, который формируется в предыдущем элементе гидравлической сети. Для длинных гидравлических сетей часто невозможно выполнить CFD-моделирование всей системы из-за огромных размеров. В такой ситуации используются приближенные полуэмпирические расчеты с использованием безразмерных чисел жидкости и геометрических критериев [4] или программное обеспечение, основанное на таких методах. Также FEA-моделирование для определения структурной устойчивости воздуховода обычно выполняется со стабильным полем статического давления, приложенным к стенкам воздуховода. Таким образом, сильные неравномерности потока, развивающиеся ниже по течению, также могут вносить ошибку в критически важные для безопасности исследования несущих конструкций.

Приближенные методы обычно не учитывают искажение профиля скорости на входе в элемент гидравлической сети и в лучшем случае учитывают, является ли профиль развитым или еще не развитым (равномерным), а также параметры пограничного слоя. В аэродинамических трубах и системах промышленной вентиляции каждый поворот потока может вызвать неравномерность и сильную закрутку потока, что приводит к неопределенности в расчетах гидравлического сопротивления в длинных гидравлических сетях. Поэтому, по возможности, следует избегать появления больших неравномерностей профиля скорости.

Как видно на Рис. 6 и из продемонстрированного выше, параметры поворотных секций с поворотными лопатками TunnelTech таковы, что они не создают дополнительных возмущений потока, но также могут использоваться для гашения завихрений и неравномерности ниже по течению от поворотной секции. Таким образом, поворотная секция с лопатками TunnelTech может также действовать как эффективный выпрямитель потока, если она установлена после осевого вентилятора, диффузора канала, теплообменника, испытательной секции, разветвления или врезки в канал, или любого другого объекта, генерирующего турбулентность.

Коэффициент местного сопротивления

Характеристики местного сопротивления поворотного угла можно рассчитать с помощью известного уравнения Дарси-Вейсбаха:

ΔP = ξ · ρ · v² / 2

Где:

ΔP – полные потери давления (перепад давления) в Па;
ξ – коэффициент местного сопротивления (Дарси-Вейсбаха);
ρ – плотность жидкости (кг/м³);
V – скорость жидкости во входном поперечном сечении (м/с).

Эти параметры, определяющие энергоэффективность воздуховода, сильно зависят от конструкции поворотных лопаток.

Согласно [4], полное сопротивление сложного гидравлического элемента можно представить как сумму сопротивления трения по длине ξ_L и местного сопротивления ξ₀:

ξ_SUM = ξ_L + ξ₀

Для прямолинейного воздуховода сопротивление по длине пропорционально длине и обратно пропорционально гидравлическому диаметру, что выражается формулой:

ξ_L = (L / D) · f

где f — коэффициент трения Дарси.

В случае труб простой формы (т.е. круглых, квадратных, шестиугольных), f может быть выражен нелинейной зависимостью только от числа Рейнольдса — см. Главу 2 в [4] или https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation

Коэффициент трения f для простой круглой трубы (круглый воздуховод) с гладкими стенками, с развитым стабилизированным профилем потока на входе и для турбулентного режима (числа Рейнольдса Re > 4×10³) можно рассчитать по формуле:

f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²

Для реальных воздуховодов также необходимо учитывать шероховатость.

Рис. 7 ниже показывает график зависимости коэффициента трения Дарси от числа Рейнольдса Re для различной относительной шероховатости стенок, впервые опубликованный Никурадзе в [5-8]. Этот график также известен как диаграмма Муди [9] или корреляция Колбрука-Уайта [10-11]. Современное исследование для гладких труб можно найти в [12].

Эта диаграмма показывает сложную зависимость f(Re) для круглой трубы с различной шероховатостью. Для квадратных и других некруглых труб диаграмма будет сложнее. Таким образом, необходимо учитывать режимы потока (число Рейнольдса), форму воздуховода и относительную шероховатость стенок.

Диаграмма Муди (также известная как Никурадзе), показывающая коэффициент трения Дарси-Вейсбаха fD в зависимости от числа Рейнольдса Re для различной относительной шероховатости

Рис. 7. Диаграмма Муди (также известная как Никурадзе), показывающая коэффициент трения Дарси-Вейсбаха f_D в зависимости от числа Рейнольдса Re для различной относительной шероховатости — Оригинальная диаграмма: С. Бек и Р. Коллинз, Университет Шеффилда, распространяется по лицензии CC BY-SA 4.0, wikimedia.org

В случае реальных шероховатых воздуховодов полное сопротивление все же можно представить как сумму ξ_SUM = ξ_L + ξ₀ сопротивления по длине и местного сопротивления.

Такое представление суммы упрощает изучение параметров воздуховода, так как местное сопротивление ξ₀ можно рассчитать для упрощенной геометрии элемента — например, в периодической постановке задачи с меньшей расчетной областью или в 2D-версии задачи. Обратите внимание на огромный размер расчетной области примеров, показанных на Рис. 4, где секция имеет высоту 3 и длину 18 метров, а сходимость сетки начинает адекватно проявляться при размере более 10 миллионов элементов сетки. Вариант постановки задачи с периодическими или 2D условиями для этих случаев мог бы иметь на порядок меньшее количество элементов сетки, и упрощенный расчет каждой точки скорости для графика ΔP(v) занял бы всего несколько минут или даже секунд, а не часы.

Таким образом, разделение на сумму двух сопротивлений может значительно упростить расчеты — можно быстро определить местное сопротивление ξ₀, а затем добавить сопротивление по длине ξ_L. Последнее можно быстро оценить по известным таблицам или по приближенным формулам, используя упрощенные уравнения, основанные на безразмерных числах и параметрах геометрии воздуховода. Для гидравлических элементов и элементов сети воздуховодов с резкими изменениями направления потока (угловые колена, плавные изгибы, изгибы под разными углами с поворотными лопатками и без них) аналогичный подход и метод представлены в Главах 6-1 и 6-2 в подробном Справочнике по гидравлическому сопротивлению [4].

Особенности продукта

Поворотные лопатки воздушного потока TunnelTech (продукт TTE-TV) находятся на переднем крае этой технологии, предлагая непревзойденную эффективность в управлении воздушным потоком. Наши продукты разработаны для широкого спектра применений, от комплексов для индор-скайдайвинга и аэродинамических труб до систем ОВиК и вентиляции, воплощая передовые достижения аэродинамического дизайна и энергоэффективности.

Характеристики секций с поворотными лопатками в воздуховодах

Высокоэффективные направляющие лопатки TunnelTech задают отраслевой стандарт мощности и аэродинамической эффективности. Наши энергосберегающие поворотные лопатки спроектированы для минимизации аэродинамического трения, обеспечивая плавный воздушный поток и снижая энергопотребление.

Поворотные лопатки TunnelTech обладают отличными характеристиками местного сопротивления воздуховода. Параметры сопротивления, рассчитанные с использованием уравнения Дарси-Вейсбаха, как описано выше, представлены на следующих рисунках (см. Рис. 8 ниже) и в Техническом паспорте поворотной лопатки.

В общем случае, когда размер воздуховода неизвестен, значения даются для идеализированного элемента с периодическими боковыми граничными условиями, без учета вклада дополнительного сопротивления стенок по длине, шероховатости и влияния других местных параметров. На Рис. 8 приведены значения для идеализированного поворотного углового элемента с лопатками TunnelTech, который был рассчитан в приближении бесконечной периодической последовательности из 15 лопаток с периодическими граничными условиями.

Рис. 8. Коэффициент местного сопротивления поворотной лопатки TunnelTech и соответствующий перепад давления.

Если система ОВиК или другая гидравлическая система состоит из каналов, которые в целом не меняют форму поперечного сечения потока вдоль пути потока, для приблизительных расчетов удобно оценивать удельное сопротивление на единицу длины (которое, конечно, должно оцениваться для всего диапазона скоростей):

K_L = ξ_L / L = f / D_h

где D_h — гидравлический диаметр воздуховода. Значение K_L легко определить из справочников, как обсуждалось выше. Таким образом, умножив это на длину и добавив значения местного сопротивления ξ₀, полученные из технических паспортов или рассчитанные независимо, можно быстро оценить общие потери давления в системе.

ξ_SUM = K_L · L + ξ₀

Приведенные выше иллюстративные примеры на Рис. 4 квадратного воздуховода 2×2 метра с параметрами газа и шероховатостью, использованными в расчете, имеют удельное сопротивление на единицу длины порядка KL = ξL / L ~ 2,1 Па. Это значение применяется при оценке квадратного воздуховода без учета изгибов, лопаток или другого внутреннего оборудования. Для полной длины 21 метр, которую воздушная масса проходит по каналу, перепад давления составит ~44 Паскаля. Добавление к этому значения, показанного на Рис. 8 (11 Па для скорости 20 м/с, взятого согласно Техническому паспорту поворотной лопатки (Таблица A.2.1)), дает общее сопротивление 55 Па для реальной секции квадратного воздуховода 2×2 с поворотными лопатками внутри. Это значение хорошо согласуется со значением, показанным на Рис. 4, случай 5.

Более подробную информацию о приближенных способах расчета сопротивления воздуховодов любой формы без использования методов CFD можно легко найти в <a href="#references">[4]</a> или аналогичной литературе.

NB! Обратите внимание, что примеры, показанные на Рис. 4, являются лишь частным случаем для демонстрации работы поворотных лопаток и не могут быть использованы для оценки произвольного воздуховода! Рисунок 8 применим в более широком контексте, однако необходимо учитывать конкретные параметры воздуховода клиента. Каждая конкретная система требует детального анализа, который вы можете заказать у TunnelTech. Для точного расчета гидравлического сопротивления воздуховода и экспертной оценки энергопотребления вашего вентиляционного оборудования или аэродинамической трубы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Дополнительную информацию об услугах и НИОКР также можно найти на странице Технологии и в разделе Услуги.

Поворотные лопатки для промышленного охлаждения и обогрева

Уникальная особенность наших продуктов среди направляющих лопаток для промышленных воздуховодов — возможность циркуляции хладагента с высокой скоростью потока, что позволяет эффективно охлаждать или нагревать воздух при его прохождении через канал. Эта функция открывает новые возможности в терморегуляции для использования лопаток климат-контроля внутри помещений и интегрированных в воздуховод теплообменников с низким сопротивлением, предоставляя нашим клиентам универсальные решения для их потребностей в воздушном потоке.

Оцениваемые с использованием метода расчета HTC_L (коэффициент теплопередачи на погонный метр), который количественно определяет тепловой поток (в Ваттах) на метр длины поворотной лопатки для каждого Кельвина среднелогарифмической разности температур (ΔT_LMTD) между наружным воздухом и хладагентом угловой лопатки, наши направляющие лопатки спроектированы для эффективного рассеивания тепла в различных условиях воздушного потока, гарантируя стабильную производительность и регулирование температуры.

Параметры коэффициента теплопередачи для охлаждаемых водой поворотных лопаток представлены на Рис. 9, как для влажного, так и для сухого воздуха, где ΔP [кПа] представляет собой разницу давления воды между входным и выходным портами лопатки (синий и красный на Рис. 10).

Рис. 10. Каналы охлаждения поворотной лопатки

Рис. 9. Коэффициент HTC_L. Сухой (RH=0%) и влажный воздух (RH=90% при 30 °C) при различной разнице давления хладагента (воды) между входным и выходным портами канала охлаждения.

Поворотные лопатки для рекуперации отработанного тепла

Охлаждаемые поворотные лопатки с интегрированными каналами теплообмена предлагают универсальное решение для рекуперации отработанного тепла в различных приложениях. При интеграции в системы теплообмена эти лопатки могут улавливать избыточную тепловую энергию, которая в противном случае была бы потеряна, передавая ее в системы рекуперации тепла, тем самым значительно повышая общую эффективность системы.

На практике эта технология может использоваться во многих областях. Например, в промышленных процессах охлаждаемые поворотные лопатки могут рекуперировать отработанное тепло из выхлопных газов и перенаправлять его на предварительный нагрев поступающих жидкостей или воздуха, тем самым снижая энергопотребление. В системах ОВиК аналогичные принципы применяются с помощью таких устройств, как вентиляторы с рекуперацией тепла (HRV) и вентиляторы с рекуперацией энергии (ERV), которые передают тепло между потоками вытяжного и приточного воздуха. Этот процесс минимизирует энергию, необходимую для нагрева или охлаждения поступающего воздуха, что приводит к существенной экономии энергии.

Кроме того, охлаждаемые поворотные лопатки могут быть интегрированы в системы, используемые в секторах генерации электроэнергии и возобновляемых источников энергии. Например, в когенерационных установках (ТЭЦ) отработанное тепло от генерации электроэнергии рекуперируется и используется для целей отопления, повышая общую эффективность системы. В геотермальных энергетических системах эти лопатки могут помочь управлять тепловой энергией, извлекаемой из земли, оптимизируя процессы теплопередачи.

В инициативах по «зеленой» и возобновляемой энергетике рекуперация отработанного тепла играет критическую роль в сокращении углеродного следа и повышении устойчивости энергетических систем. Этот подход согласуется с принципами бережливого производства за счет повышения эффективности использования ресурсов и снижения эксплуатационных расходов благодаря эффективному управлению теплом. Кроме того, в проектах ESG внедрение таких технологий демонстрирует приверженность минимизации воздействия на окружающую среду и оптимизации использования ресурсов, что соответствует более широким целям устойчивого развития.

Рекуперация тепла – Связанные проекты

TunnelTech имеет обширный опыт реализации проектов, включающих системы теплообмена и ОВиК, разработанные для рекуперации отработанного тепла с использованием охлаждаемых поворотных лопаток. Интегрируя эти лопатки в установки теплообмена, спроектированные для улавливания и перепрофилирования тепловой энергии, которая в противном случае была бы потеряна, TunnelTech обеспечивает более эффективную рекуперацию отработанного тепла из различных промышленных и коммерческих процессов. Этот подход не только повышает энергоэффективность, но и поддерживает цели устойчивого развития за счет снижения энергопотребления и эксплуатационных расходов.

Области применения

Наши поворотные лопатки используются в широком спектре отраслей и областей применения

Системы ОВиК

Коммерческие здания	Оптимизация воздуховодов; энергоэффективность; снижение эксплуатационных расходов; повышение уровня охраны здоровья и безопасности за счет эффективного управления качеством воздуха и температурой;
Жилые комплексы	Обеспечение комфортной жилой среды с оптимальным качеством воздуха и потоком; повышение уровня охраны здоровья и безопасности;
Центры обработки данных (ЦОД)	Лопатки для управления тепловым режимом поддерживают критические уровни температуры и влажности для производительности и долговечности серверов;

Системы вентиляции гражданских объектов

Больницы и медицинские учреждения

Бесшумные поворотные лопатки обеспечивают жизненно важный контроль качества воздуха для защиты пациентов и персонала; повышение уровня охраны здоровья и безопасности за счет эффективного управления качеством воздуха и температурой

Учебные заведения

Создание благоприятной среды для обучения за счет улучшения циркуляции воздуха

Экологический контроль

Электроника, биотехнологии, пищевая промышленность и чистые помещения

Регулирование температуры и влажности для высокотехнологичного и требовательного производства; лопатки для кондиционирования воздуха поддерживают строгие стандарты воздушного потока для производства и исследований

Спортивные арены

Обеспечение комфорта и безопасности как для спортсменов, так и для зрителей

Промышленное и специальное применение

Строительство и обслуживание туннелей	Улучшение качества воздуха и безопасности для рабочих в туннелях;
Промышленные объекты	Оптимизация воздуховодов; энергоэффективность; устойчивое развитие; снижение эксплуатационных расходов;
Литейные цеха и тяжелая промышленность	Энергоэффективность; снижение эксплуатационных расходов; рекуперация отработанного тепла; декарбонизация и ESG; сверхпрочные воздуховоды ОВиК; управление тепловым режимом;
Морская техника и судостроение	Улучшение систем вентиляции на судах и подводных лодках для комфорта экипажа и надежности оборудования;
Горнодобывающая промышленность и подземное строительство	Обеспечение критически важной вентиляции на объектах горнодобывающей промышленности и в других подземных сооружениях, снижающее риск возникновения опасных условий;

Каждое из этих применений получает значительные преимущества от передовой конструкции и функциональности поворотных лопаток TunnelTech, знаменуя собой скачок вперед в эффективном управлении воздушным потоком. Выбирая направляющие лопатки TunnelTech с низким сопротивлением, клиенты могут рассчитывать не только на достижение, но и на превышение целевых показателей производительности системы, при этом

•снижение энергопотребления * до 30%
•снижение шума * на 60%, по сравнению с традиционными воздуховодами.

* – экспериментальные результаты для геометрии аэродинамической трубы TT45Pro.

Для запросов и получения более подробной информации о том, как наши поворотные лопатки могут быть адаптированы под конкретные нужды, пожалуйста, свяжитесь с нашей командой. Пусть TunnelTech станет вашим партнером в создании оптимальных решений по управлению воздушным потоком.

Установка и обслуживание

Руководство по установке

•
Размеры и спецификации
Проверьте размеры воздуховода и спецификации поворотных лопаток перед установкой
•
Варианты монтажа
Доступны конфигурации с креплением на зажимах, болтах и сварке
•
Погрузочно-разгрузочные работы
Соблюдайте инструкции по обращению с грузами для безопасной транспортировки и позиционирования
•
Пошаговая установка
Подробные инструкции по установке предоставляются с каждым продуктом

Советы по обслуживанию

•
График осмотров
Регулярные визуальные осмотры для обеспечения выравнивания лопаток и структурной целостности
•
Процедуры очистки
Периодическая очистка для удаления пыли и мусора с поверхностей лопаток
•
Мониторинг износа
Мониторинг признаков коррозии, эрозии или механических повреждений
•
Руководство по устранению неполадок
Устранение распространенных проблем, таких как вибрация, шум или снижение эффективности воздушного потока

Документация

Технический паспорт продукта TTE-TSA

Техническая информация об узлах угловых секций аэродинамических труб TunnelTech и параметрах поворотных лопаток доступна в подробном техническом паспорте для продуктов TTE-TSA и TTE-TV. Документация содержит информацию о вариантах конструкции, местных сопротивлениях для горизонтальных и вертикальных поворотных углов потока на 90 градусов, а также гидравлические параметры и параметры теплопередачи для охлаждаемых поворотных лопаток.

Скачать технический паспорт TTE-TSA (PDF)

Ссылки и связанные публикации

Дополнительную информацию о проектировании и оптимизации поворотных лопаток для аэродинамических труб, промышленных воздуховодов, каналов ОВиК и оборудования для управления воздушным потоком, выпрямителей вентиляторов и т.д. можно найти по ссылкам ниже:

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.

См. также:

Диаграмма Муди: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
Дарси-Вейсбах: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Коэффициент трения: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
Потери на трение: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss