Utangulizi wa Mabawa ya Kuongoza Mtiririko
Katika uwanja wa usimamizi wa mtiririko wa hewa, muundo wa kona za mifereji una jukumu muhimu katika ufanisi na utendaji wa uingizaji hewa, mifumo ya HVAC, na mahandaki ya upepo. Wakati hewa inalazimishwa kufanya zamu kali, kama inavyohitajika mara nyingi katika mifereji, inakumbana na upinzani ulioongezeka wa haidroli, na kusababisha upotevu mkubwa wa shinikizo na msukosuko. Hii sio tu inahatarisha ufanisi wa mfumo kwa kudai nishati zaidi ili kudumisha mtiririko wa hewa lakini pia huathiri uadilifu wa kimuundo wa mifereji kutokana na shinikizo zisizo sawa zinazotolewa na mtiririko wa msukosuko.
Hapa ndipo mabawa ya kuongoza mtiririko, pia yanajulikana kama mabawa ya kona au mabawa ya kuongoza, yanapoingia (Kielelezo 1). Yameundwa kusanikishwa ndani ya kona, mabawa ya kona ya mfereji huruhusu hewa kupita kwenye zamu kwa upinzani mdogo, kupunguza kwa ufanisi upotevu wa shinikizo na kupunguza msukosuko bila hitaji la nafasi ya ziada ambayo mikunjo laini ya radius inadai. Hii inafanya mabawa ya kuongoza mtiririko kuwa suluhisho bora kwa kusimamia mtiririko wa hewa kwa ufanisi katika nafasi ndogo.
Kielelezo 1. Mkusanyiko wa sehemu ya kona ya bawa la kuongoza mtiririko la Tunnel Tech
Sehemu za mabawa ya kuongoza zenye utendaji wa juu zinazoshindana na suluhisho za kawaida za HVAC.
Suluhisho la jadi la kuondokana na matukio hatari yaliyotajwa ya kuongezeka kwa msukosuko, upotevu wa shinikizo na kelele katika mfereji uliopindwa sana ni kuunda viwiko vya mfereji wa mionzi (Kielelezo 2 na Kielelezo 4, kesi 2). Viwiko hivi, ingawa vinafaa katika kupunguza kiasi fulani cha msukosuko, kelele, na upotevu wa shinikizo (ambayo ni ya kawaida katika mkunjo mkali kama inavyoonekana katika Kielelezo 4, kesi 1), vina seti yao wenyewe ya matatizo.
Mifumo kadhaa ya jadi ya mifereji ya uingizaji hewa yenye zamu iliyotengenezwa kwa karatasi ya chuma iliyopindwa vizuri na waelekezaji wa mtiririko waliopindwa imewasilishwa katika Kielelezo 2 upande wa kushoto. Picha inawakilisha mifano michache ya anuwai za kawaida zinazotumiwa sana katika mifereji ya HVAC, k.m. zinazotii viwango vya mifereji ya DW144.
Suluhisho kama hizo za mifereji ni za kawaida na za gharama nafuu kwa matumizi madogo katika uhandisi wa kiraia, biashara ndogo na mifumo ya HVAC ya nguvu ndogo ambapo gharama ya nishati sio jambo muhimu. Hata hivyo, muundo huu sio suluhisho zuri kwa mifumo ya uingizaji hewa na kupoza katika kiwango cha kati na kikubwa na uzalishaji wa umeme wa uwezo mkubwa, madini, mashine za turbo, vibadilishaji joto, urejeshaji wa joto taka na matumizi ya kisasa ya nishati ya kijani na inayoweza kurejeshwa ambapo ufanisi wa haidroli na uokoaji wa nishati ni lazima.
Hata hivyo, hakuna haja ya kujenga mfereji maalum usio wa kawaida kila wakati matumizi ya nishati ya mtandao wa haidroli yanahitaji kuboreshwa hadi ukamilifu. Kielelezo 2 hicho hicho upande wa kulia kinaonyesha tofauti ya sehemu ya bawa la kuongoza la ulalo la Tunnel Tech, ambalo lina ufanisi wa nishati, kelele ndogo na msukosuko mdogo, huku likikidhi viwango vya sekta kwa mifumo ya HVAC, lakini pia linaweza kutumika katika matukio ya matumizi ya viwandani ya kiwango kikubwa na nguvu kubwa. Mfano wa kituo kikubwa ambapo sehemu ya bawa la kuongoza mtiririko la ulalo inaweza kuunganishwa kwa urahisi umeonyeshwa katika Kielelezo 3.
Kielelezo 2. Kiwiko laini cha HVAC cha kiwango cha kati cha jadi chenye bawa la kugawanya lililotengenezwa kwa karatasi ya chuma, kiwango cha DW144 (kushoto), na mkusanyiko wa ulalo wa bawa la kuongoza mtiririko la Tunnel Tech lenye utendaji wa juu kwa mifereji ya hewa ya kawaida (kulia).
Kielelezo 3. Sehemu za kugeuza mifereji ya hewa za Tunnel Tech za kiwango kikubwa kwa mahandaki ya upepo, uzalishaji wa umeme na matumizi ya viwandani.
Muundo wa Bawa la Kuongoza Mtiririko kwa Kushuka kwa Shinikizo, Msukosuko na Kupunguza Kelele
Kwa kulinganisha miundo tofauti ya kona za kugeuza, kushuka kwa shinikizo (ΔP) na mifumo ya mtiririko iliyoigwa na CFD imetolewa katika Kielelezo 4 hapa chini. Kasi ya mtiririko wa hewa inayoingia ya 20 m/s na mfereji wa mraba wa 2×2 m ilichaguliwa kama mfano wa kuonyesha. Masafa ya kasi ya 20 m/s yalichaguliwa kwa madhumuni ya maonyesho, kwani kwa kawaida mahandaki ya upepo ya wima ya kiwango cha kitaalamu kwa indoor skydiving hufanya kazi wakati mwingi katika njia, ambapo kasi ya mtiririko katika sehemu inayozunguka inatofautiana kati ya 10 na 30 m/s. Mahesabu ya CFD yalifanywa kwa angahewa 1 ya kawaida kwa 20 C na unyevu wa hewa sifuri na gesi inayoweza kubanwa na ukuta wa adiabati wenye ukali wa 250 µm. Wavu wa seli milioni 6 hadi 10 kwa kila kikoa ulitumiwa. Wasifu wa Ingizo bapa na msukosuko wa 2% ulitumika kwenye mpaka wa ingizo. Msukosuko ulishughulikiwa kwa kutumia modeli ya k-ε.
ZINGATIA! Tafadhali kumbuka kuwa vielelezo vilivyoonyeshwa katika Kielelezo 4 ni mifano maalum, iliyowasilishwa kwa madhumuni ya kuonyesha kanuni za uendeshaji na kulinganisha aina chache za sehemu za kona za kuzunguka. Kesi hizi haziwezi kufasiriwa kama za jumla kwa kila kesi ya matumizi. Kwa kila mfumo halisi wa uingizaji hewa au mtandao mwingine wa haidroli, vigezo maalum vya haidroli, ukubwa na umbo la mfereji, ukali na kasoro za kimuundo, ukosefu wa usawa wa mtiririko na vigezo halisi vya gesi ya kimwili lazima zizingatiwe kwa kila hatua ya hesabu. Unaweza kuagiza hesabu kama hiyo kwa mfumo maalum kwa kuwasiliana nasi.
Kesi zifuatazo za muundo zimeelezwa:
- Sehemu ya kona bila mabawa ya kuongoza.
- Sehemu ya kona iliyopindwa vizuri (r = ½ ya urefu wa mfereji) yenye waelekezaji wa mtiririko waliopindwa kwa mionzi. Kushuka kwa shinikizo pia kunategemea idadi na jiometri ya vitenganishi vya mfereji. Mfano wenye idadi iliyopunguzwa ya sahani za kugawanya mtiririko wa hewa zilizoundwa vizuri umeonyeshwa.
- Sahani nyembamba rahisi zilizopindwa kwa mionzi (unene wa 10-20mm).
- Mabawa ya kuongoza mtiririko ya kawaida ambayo hayajaboreshwa ya washindani wa karibu.
- Mabawa ya kuongoza mtiririko ya Tunnel Tech (TTE-TV) yenye wasifu ulioboreshwa.
Tatizo kubwa zaidi la mifereji iliyopindwa kwa mduara yenye idadi ndogo ya vitenganishi rahisi vya sahani zilizopindwa (au bila mabawa ya kuongoza kabisa) ni muundo wa usambazaji wa shinikizo na kasi kwenye njia ya kutokea ya sehemu ya kugeuza (Kielelezo 4, kesi 2, ona sehemu ya msalaba ya njia ya kutokea). Muundo huu unaonyesha kuwa kasi itaongezeka kutoka ukuta wa nje hadi ukuta wa ndani wa kila kikoa kidogo cha mtiririko, na kusababisha mtiririko usio sawa, msukosuko mkubwa na kelele. Kadiri radius ya kugeuka inavyokuwa ndogo, ndivyo uwezekano wa kutengana kwa mtiririko, upotoshaji wa uwanja wa shinikizo na kasi, kiwango cha kelele na thamani ya kushuka kwa shinikizo inavyokuwa kubwa.
Njia pekee ya kuondokana na masuala haya ni radius kubwa ya curvature ya sehemu kama hiyo ya kona na kuongezeka kwa idadi ya mabawa ya kuongoza mtiririko wa hewa. Hapa inakuja tatizo la pili - nafasi iliyoongezeka inayohitajika ili kubeba mikunjo kama hiyo na gharama ya nyenzo ya vitenganishi kadhaa vya mionzi vya mfereji wa hewa, vilivyopimwa kwa sehemu ya msalaba ya mfereji. Katika mifumo mikubwa ya mifereji, kutekeleza mikunjo laini ya radius kunaweza kusababisha miundo mikubwa isiyo na maana, na kufanya mbinu hii isiwe ya vitendo katika matukio mengi, hasa ambapo nafasi ni muhimu. Nafasi ya ziada inayohitajika inaonyeshwa na mistari iliyokatwa katika Kielelezo 4, kesi 2 hapa chini. Mtu lazima aongeze urefu na upana wa kila zamu kwa angalau ½ ya ukubwa wa mfereji. Kwa mahandaki ya upepo yanayorudisha hewa inamaanisha kuongezeka kwa vipimo vya jengo kwa mita kadhaa katika kila mwelekeo, ambayo husababisha gharama kubwa za mifereji na uwekezaji mkubwa wa mtaji. Kwa kuongezea, kila kigawanyaji cha mtiririko kitagharimu sawa na ukuta wa mfereji.
Kielelezo 4. Sehemu za kona katika mfereji - ulinganisho wa muundo na utendaji
Suluhisho bora kwa mahandaki ya upepo na uingizaji hewa wa viwandani ni mabawa ya kuzunguka ya sehemu ya kugeuza yenye umbo la bawa yaliyopangwa kando ya ulalo kama inavyoonyeshwa katika Kielelezo 4, kesi 3-5.
Picha zote za CFD hapo juu zinalingana na sehemu ya kona ya mfereji wa hewa yenye ingizo la 2x2m kwa kasi ya mtiririko wa hewa wa 20 m/s, kama mfano, unaofaa zaidi kwa matumizi ya indoor skydiving na mahandaki ya upepo ya kasi ya chini ya sauti.
Kielelezo 4 kesi 3 kinaonyesha sehemu ya kona yenye mabawa rahisi ya kuongoza yaliyotengenezwa kwa karatasi nyembamba za chuma zilizopindwa. Kielelezo 4 kesi 4 ni mfano bora wa mabawa ya kuzunguka yanayopatikana kutoka kwa washindani wa karibu wa TunnelTech. Yote yana urefu mdogo wa kodi (chord) na umbo la bawa ambalo halijaboreshwa, na kusababisha kile kinachoonekana kuwa ukosefu wa usawa wa mtiririko uliobaki kwenye njia ya kutokea ya sehemu, upinzani mkubwa wa aerodinamiki na kelele za mfereji wa hewa. Mabawa membamba yaliyotengenezwa kwa karatasi rahisi za chuma zilizopindwa kwa kawaida huzidi viwango vya kelele vinavyoruhusiwa hata kwa kasi ndogo ya hewa, na chaguo lenye wasifu mnene na mfupi lenye uwiano mdogo wa kodi kwa unene pia litakuwa na eneo dogo la uso, ambalo halifai katika matumizi ambapo mabawa ya kuongoza mtiririko yaliyopozwa hutumiwa kwa uhamishaji joto.
Katika sehemu ya chini ya Kielelezo 4 kesi 5, kona ya mfereji wa hewa iliyo na mabawa ya kuongoza mtiririko ya Tunnel Tech yenye utendaji wa juu (kwa kuagiza rejelea p/n ifuatayo: TTE-TV-90) imeonyeshwa. Kama inavyoonekana kutoka kwa sehemu za msalaba, mtiririko ni sawa zaidi katika kesi ya mabawa ya kuongoza yaliyoundwa vizuri, ambayo husababisha kushuka kwa shinikizo kidogo na msukosuko mdogo.
Wasifu wa shinikizo/kasi ya hewa inayotoka pia ni bora zaidi kwa sehemu za kona za Tunnel Tech zilizo na mabawa ya kodi ndefu kuliko katika kesi zingine. Hii inasababisha ubora wa aerodinamiki wa Tunnel Tech usio na kifani, kama inavyoonyeshwa katika hakiki nyingi na wataalamu wa skydiving na wateja wengine.
Data zote zilizojadiliwa hapo juu, ikiwa ni pamoja na urefu wa kodi na chaguzi za kupoza zinapatikana katika <strong>Jedwali 1</strong> pia.
| Kesi / Aina ya Bawa | ΔP (Pa) (*) | ξ (*) | Urefu wa kodi (mm) | Kupoza |
|---|---|---|---|---|
| 1. Hakuna mabawa, kugeuka kwa kasi | 114 | 0.47 | — | Hapana |
| 2. Sehemu ya kona iliyopindwa vizuri | 41 | 0.17 | > 2000 | Hapana |
| 3. Sahani nyembamba rahisi zilizopindwa kwa mionzi | 80 | 0.33 | 250–500 | Hapana |
| 4. Mabawa ya kuongoza mtiririko ya washindani wa karibu | 88 | 0.37 | 280 | Ndiyo |
| 5. Mabawa ya kuongoza mtiririko yaliyoboreshwa ya Tunnel Tech | 57 | 0.24 | 500 | Ndiyo |
Maadili ya mgawo wa upotevu wa haidroli kwa masafa ya kasi hadi 100 m/s kwa sehemu ya kugeuza ya mfereji yenye mabawa ya TunnelTech na washindani, bila tofauti kutokana na uchaguzi wa data ya awali, yametolewa katika Kielelezo 5.
Maelezo zaidi juu ya upotevu wa haidroli kando ya urefu wa mfereji, upinzani wa ndani na mgawo wa jumla wa upotevu wa haidroli yametolewa hapa chini.
Kielelezo 5. Ulinganisho wa sehemu ya kugeuza ya Tunnel Tech na mshindani. Mgawo wa upotevu wa haidroli wa Darcy-Weisbach kwa jiometri sawa na hali za awali za hesabu.
Kupunguza Msukosuko kwa Mahesabu ya Kuaminika ya Usalama wa Haidroli na Kimuundo
Kielelezo 6. Kiwango cha msukosuko cha sehemu ya bawa la kona la Tunnel Tech (m) @ 20 m/s
Wasifu laini na unaotabirika wa shinikizo/kasi ni muhimu sana kwa matumizi ambapo msukosuko mkubwa au kutengana kwa mtiririko hakukubaliki, kama vile mahandaki ya upepo ya majaribio, vifaa vya indoor skydiving, na matumizi ya nguvu kubwa. Matukio haya ya vimelea, pamoja na mapigo ya shinikizo yanayosababishwa na kutengana kwa mtiririko na msukosuko mkubwa, pia hayakubaliki katika mitambo inayohitaji kutokuwepo kwa mitikisiko inayosababishwa na sauti na ambapo kupotoka yoyote kwa shinikizo la tuli hakuruhusiwi kutokana na mahitaji ya utulivu wa kimuundo wa mfereji wa hewa. Zaidi ya hayo, mtiririko huu wa msukosuko ni chanzo cha kawaida cha kelele, na kupunguza zaidi utendaji wa jumla wa mfumo na faraja inayotolewa kwa watumiaji wa mwisho.
Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa kasoro za mtiririko huwa zinaendelea zaidi na kuongezeka, ikiwa vinyoosha maalum, asali, nyavu za kuondoa msukosuko au vifaa vingine vya usimamizi wa mtiririko wa hewa hazitumiwi [1-3]. Uchambuzi sahihi wa mienendo ya gesi unahitaji kuhesabu upinzani wa kila kipengele kinachofuata cha mfereji wa hewa kwa kuzingatia wasifu halisi wa shinikizo/kasi ya ingizo, ambayo inazalishwa katika kipengele kilichopita cha mtandao wa haidroli. Kwa mitandao mirefu ya haidroli mara nyingi haiwezekani kufanya uigaji wa CFD wa mfumo mzima kutokana na vipimo vikubwa. Kwa hali kama hiyo, mahesabu ya makadirio ya nusu-empirical yanayohusisha nambari zisizo na vipimo vya kiowevu na vigezo vya jiometri [4] au programu kulingana na mbinu kama hizo hutumiwa. Pia, uundaji wa FEA ili kuamua utulivu wa kimuundo wa mfereji kwa kawaida hufanywa na uwanja thabiti wa shinikizo la tuli unaotumika kwenye kuta za mfereji. Hivyo, kasoro kali za mtiririko zinazoendelea chini ya mkondo zinaweza pia kuanzisha kosa katika uchunguzi muhimu wa usalama wa miundo inayobeba mzigo.
Mbinu za makadirio kwa kawaida hazishughulikii upotoshaji wa wasifu wa kasi kwenye ingizo la kipengele cha mtandao wa haidroli, na kwa ubora huzingatia ikiwa wasifu umeendelezwa au haujaendelezwa (sawa), na vigezo vya tabaka la mpaka. Katika mahandaki ya upepo na mifumo ya uingizaji hewa ya viwandani, kila kugeuka kwa mtiririko kunaweza kusababisha ukosefu wa usawa na mzunguko mkali wa mtiririko, ambayo husababisha kutokuwa na uhakika katika mahesabu ya upinzani wa haidroli katika mitandao mirefu ya haidroli. Kwa hivyo, inapowezekana, mtu anapaswa kuepuka kuonekana kwa kasoro kubwa za wasifu wa kasi.
Inaweza kuonekana katika Kielelezo 6 na kutoka kwa yale yaliyoonyeshwa hapo juu kwamba vigezo vya sehemu za kugeuza zenye mabawa ya kuongoza mtiririko ya TunnelTech ni kwamba hazileti usumbufu wa ziada wa mtiririko lakini pia zinaweza kutumika kupunguza mizunguko na ukosefu wa usawa chini ya mkondo wa sehemu ya kugeuza. Hivyo, sehemu ya kuzunguka yenye mabawa ya TunnelTech inaweza pia kufanya kazi kama kinyoosha mtiririko bora, imewekwa baada ya feni ya mhimili, difyuzer ya mfereji, kibadilishaji joto, sehemu ya majaribio, matawi au kugonga kwenye mfereji, au kitu chochote kinachozalisha msukosuko.
Mgawo wa Upinzani wa Ndani
Sifa za upinzani wa ndani za kona ya kugeuza zinaweza kuhesabiwa kwa kutumia mlinganyo unaojulikana wa Darcy-Weisbach:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Ambapo:
- ΔP – jumla ya upotevu wa shinikizo (kushuka kwa shinikizo) katika Pa;
- ξ – mgawo wa upinzani wa ndani (Darcy-Weisbach);
- ρ – msongamano wa kiowevu (kg/m³);
- V – kasi ya kiowevu kwenye sehemu ya msalaba ya ingizo (m/s).
Vigezo hivi, ambavyo huamua ufanisi wa nishati ya mfereji wa hewa, vinategemea sana muundo wa bawa la kuongoza mtiririko.
Kulingana na [4] upinzani wa jumla wa kipengele changamano cha haidroli unaweza kuwakilishwa kama jumla ya upinzani wa msuguano wa urefu ξL na upinzani wa ndani ξ0:
ξSUM = ξL + ξ0
Kwa mfereji wa hewa ulionyooka upinzani wa urefu unalingana na urefu na unalingana kinyume na kipenyo cha haidroli, ambacho kinaonyeshwa na fomula:
ξL = (L / D) · f
ambapo f ni kipengele cha msuguano cha Darcy.
Katika kesi ya mabomba yenye umbo rahisi (k.m. duara, mraba, pembe sita), f inaweza kuelezwa na utegemezi usio wa mstari tu kwenye nambari ya Reynolds - ona Sura ya 2 katika [4] au https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Kipengele cha msuguano f kwa bomba rahisi la duara (mfereji wa duara) lenye kuta laini, lenye wasifu wa mtiririko ulioendelezwa na kuimarishwa kwenye ingizo na kwa utawala wa msukosuko (nambari za Reynolds Re > 4×103) kinaweza kuhesabiwa kwa fomula:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
Kwa mifereji halisi, ukali lazima pia uzingatiwe.
Kielelezo 7 hapa chini kinaonyesha njama ya kipengele cha msuguano cha Darcy dhidi ya nambari ya Reynolds Re kwa ukali mbalimbali wa ukuta wa jamaa, iliyochapishwa kwanza na Nikuradze katika [5-8]. Grafu hii pia inajulikana kama mchoro wa Moody [9] au uwiano wa Colebrook-White [10-11]. Utafiti wa kisasa wa mabomba laini unaweza kupatikana katika [12].
Mchoro huu unaonyesha utegemezi changamano wa f(Re) kwa bomba la duara lenye ukali tofauti. Kwa mabomba ya mraba na mengine yasiyo ya duara, mchoro utakuwa mgumu zaidi. Hivyo, tawala za mtiririko (nambari ya Reynolds), umbo la mfereji na ukali wa ukuta wa jamaa lazima zizingatiwe.
Kielelezo 7. Mchoro wa Moody (a.k.a. Nikuradze), unaoonyesha kipengele cha msuguano cha Darcy–Weissbach fD kilichopangwa dhidi ya nambari ya Reynolds Re kwa ukali mbalimbali wa jamaa – Mchoro wa asili: S Beck na R Collins, Chuo Kikuu cha Sheffield, Imeshirikiwa chini ya CC BY-SA 4.0, wikimedia.org
Katika kesi ya mifereji halisi yenye ukali, bado inawezekana kuwakilisha upinzani wa jumla kama jumla ξSUM = ξL + ξ0 ya upinzani wa urefu na upinzani wa ndani.
Uwakilishi huu wa jumla hurahisisha utafiti wa vigezo vya mfereji, kwani upinzani wa ndani ξ0 unaweza kuhesabiwa kwa jiometri ya kipengele kilichorahisishwa - kwa mfano, katika uundaji wa mara kwa mara wa tatizo na kikoa kidogo cha hesabu au katika toleo la 2D la tatizo. Kumbuka ukubwa mkubwa wa kikoa cha hesabu cha mifano iliyoonyeshwa katika Kielelezo 4, ambapo sehemu ina urefu wa 3 na urefu wa mita 18, na muunganiko wa gridi huanza kuonekana vya kutosha kwa ukubwa wa zaidi ya vipengele milioni 10 vya wavu. Tofauti ya uundaji wa tatizo na hali za mara kwa mara au za 2D kwa kesi hizi inaweza kuwa na idadi ndogo ya vipengele vya wavu, na hesabu iliyorahisishwa ya kila hatua ya kasi kwa grafu ya ΔP(v) itachukua dakika chache tu au hata sekunde badala ya masaa.
Hivyo, kugawanya katika jumla ya upinzani mbili kunaweza kurahisisha sana mahesabu - mtu anaweza kuamua haraka upinzani wa ndani ξ0 na kisha upinzani wa urefu ξL unaweza kuongezwa. Ya mwisho inaweza kukadiriwa haraka kutoka kwa majedwali yanayojulikana au kwa fomula za makadirio kwa kutumia milinganyo iliyorahisishwa kulingana na nambari zisizo na vipimo na vigezo vya jiometri ya mfereji wa hewa. Kwa vipengele vya mtandao wa haidroli na mfereji vilivyo na mabadiliko ya ghafla katika mwelekeo wa mtiririko, (viwiko vya pembe, mikunjo laini, mikunjo kwa pembe tofauti na bila mabawa ya kuongoza mtiririko), mbinu na njia sawa imewasilishwa katika Sura ya 6-1 na 6-2 katika Kitabu cha mwongozo cha upinzani wa haidroli [4] cha kina.
Maelezo ya Kiufundi
Data kamili ya kiufundi kwa uhandisi sahihi na mahesabu ya utendaji.
Teknolojia ya Kupoza Iliyojumuishwa
Ikibadilisha usanifu wa handaki, mabawa yetu ya kuongoza mtiririko yana njia za ndani za kupoza zilizojumuishwa—zikitoa ufanisi bora wa kubadilishana joto bila kuathiri ubora wa mtiririko wa hewa.
- Uwezo mkubwa wa kusambaza joto, unaoweza kupanda kutoka mamia ya kilowatts hadi makumi ya megawatts.
- Usimamizi bora wa joto na athari sifuri mbaya kwa msukosuko wa mtiririko wa hewa au ubora wa mtiririko.
- Imeundwa na njia sita za ndani za kupoza zilizojumuishwa kwa kila bawa kwa ufanisi wa juu wa joto
- Ujumuishaji usio na mshono na miundombinu ya kawaida ya kupoza maji ya viwanda
Vivutio vya Bidhaa
Mabawa ya kuongoza mtiririko wa hewa ya Tunnel Tech (bidhaa ya TTE-TV) yako mstari wa mbele katika teknolojia hii, yakitoa ufanisi usio na kifani katika usimamizi wa mtiririko wa hewa. Bidhaa zetu zimeundwa kwa matumizi mbalimbali, kuanzia vifaa vya indoor skydiving na mahandaki ya upepo hadi mifumo ya HVAC na uingizaji hewa, ikijumuisha muundo wa kisasa wa aerodinamiki na ufanisi wa nishati.
Utendaji wa Sehemu ya Bawa la Kuongoza Mtiririko katika Mifereji ya Hewa
Mabawa ya kuongoza mtiririko wa hewa yenye utendaji wa juu ya Tunnel Tech yanaweka kiwango cha sekta kwa nguvu na ufanisi wa aerodinamiki. Mabawa yetu ya kuongoza mtiririko yanayookoa nishati yameundwa ili kupunguza msuguano wa aerodinamiki, kuhakikisha mtiririko wa hewa laini na kupunguza matumizi ya nishati.
Mabawa ya kuongoza mtiririko ya TunnelTech yana sifa bora za upinzani wa ndani wa mfereji wa hewa. Vigezo vya upinzani, vilivyohesabiwa kwa kutumia mlinganyo wa Darcy-Weisbach, kama ilivyoelezwa hapo juu, vimewasilishwa katika vielelezo vifuatavyo (ona Kielelezo 8 hapa chini) na katika Karatasi ya Data ya Bawa la Kuongoza Mtiririko.
Kwa ujumla, kwa kesi ambapo ukubwa wa mfereji haujulikani, maadili yanatolewa kwa kipengele kilichoboreshwa kinachojumuisha hali za mpaka wa kando za mara kwa mara, bila kuzingatia mchango unaotolewa na upinzani wa ziada wa ukuta kando ya urefu, ukali na ushawishi wa vigezo vingine vya ndani. Katika Kielelezo 8 maadili ya kipengele cha kona cha kuzunguka kilichoboreshwa na mabawa ya Tunnel Tech yametolewa, ambayo yalihesabiwa katika makadirio ya mlolongo usio na mwisho wa mara kwa mara wa mrundikano wa vile 15 na hali za mpaka za mara kwa mara.
Kielelezo 8. Mgawo wa upinzani wa ndani wa bawa la kuongoza mtiririko la Tunnel Tech na kushuka kwa shinikizo linalolingana.
Ikiwa HVAC au mfumo mwingine wa haidroli unajumuisha mifereji ambayo kwa ujumla haibadilishi umbo la sehemu ya msalaba ya eneo la mtiririko kando ya njia ya mtiririko, ni rahisi kukadiria upinzani kwa urefu wa kitengo kwa mahesabu ya makadirio (kukadiriwa, bila shaka, kwa masafa yote ya kasi):
KL = ξL / L = f / Dh
ambapo Dh ni kipenyo cha haidroli cha mfereji. Thamani ya KL ni rahisi kuamua kutoka kwa vitabu vya kumbukumbu, kama ilivyojadiliwa hapo juu. Hivyo, kwa kuzidisha hii kwa urefu, na kuongeza maadili ya upinzani wa ndani ξ0 yaliyopatikana kutoka kwa karatasi za data au yaliyohesabiwa kwa kujitegemea, inawezekana kukadiria haraka jumla ya upotevu wa shinikizo katika mfumo.
ξSUM = KL · L + ξ0
Mifano ya kielelezo hapo juu iliyoonyeshwa katika Kielelezo 4 cha mfereji wa mraba wa mita 2×2 na vigezo vya gesi na ukali uliotumiwa katika hesabu ina upinzani kwa urefu wa kitengo cha utaratibu wa K<sub>L</sub> = ξ<sub>L</sub> / L ~ 2.1 Pa. Thamani hii inatumika wakati wa kutathmini mfereji wa mraba bila kuhesabu mikunjo, mabawa, au vifaa vingine vya ndani. Kwa urefu kamili wa mita 21 ambao wingi wa hewa husafiri kando ya mfereji utatoa kushuka kwa shinikizo la ~44 Pa. Kuongeza kwa hii thamani iliyoonyeshwa katika Kielelezo 8 (11 Pa kwa kasi ya 20 m/s iliyochukuliwa kulingana na Karatasi ya Data ya Bawa la Kuongoza Mtiririko (Jedwali A.2.1) inatoa upinzani wa jumla wa 55 Pa kwa sehemu halisi ya mfereji wa mraba 2×2 yenye mabawa ya kuzunguka ndani yake. Thamani hii inakubaliana vizuri na thamani iliyoonyeshwa katika Kielelezo 4, kesi 5.
Maelezo zaidi juu ya njia za makadirio za kuhesabu upinzani wa mfereji wa umbo lolote bila kutumia mbinu za CFD yanaweza kupatikana kwa urahisi <a href="#references">[4]</a> au fasihi sawa.
ZINGATIA! Tafadhali kumbuka kuwa mifano iliyoonyeshwa katika Kielelezo 4 ni kesi maalum tu ya kuonyesha uendeshaji wa mabawa ya kuzunguka na haiwezi kutumika kutathmini mfereji wa kiholela! Kielelezo 8 kinatumika katika muktadha mpana zaidi, hata hivyo, vigezo maalum vya mfereji wa mteja vinahitaji kuzingatiwa. Kila mfumo maalum unahitaji uchambuzi wa kina, ambao unaweza kuagiza kutoka Tunnel Tech. Kwa hesabu sahihi ya upinzani wa haidroli wa mfereji na tathmini ya kitaalamu ya matumizi ya nishati ya uingizaji hewa wako au vifaa vya handaki la upepo, tafadhali wasiliana nasi.
Maelezo ya ziada kuhusu huduma na R&D pia yanaweza kupatikana kwenye ukurasa wa Teknolojia na katika sehemu ya Huduma.
Bawa la Kuongoza Mtiririko kwa Kupoza na Kupasha Joto Viwandani
Kipekee kati ya mabawa ya kuongoza kwa mifereji ya hewa ya viwandani, bidhaa zetu hutoa uwezo wa kuzungusha kipozaji kwa kiwango cha juu cha mtiririko, kuruhusu kupoza au kupasha joto kwa ufanisi hewa inapopita kwenye mfereji. Kipengele hiki hufungua uwezekano mpya katika udhibiti wa joto kwa matumizi ya mabawa ya udhibiti wa hali ya hewa ya ndani na vibadilishaji joto vilivyounganishwa kwenye mfereji wa hewa vyenye upinzani mdogo, kuwapa wateja wetu suluhisho anuwai kwa mahitaji yao ya mtiririko wa hewa.
Ikitathminiwa kwa kutumia mbinu ya kukokotoa ya HTCL (Mgawo wa Uhamishaji Joto kwa mita ya Mstari), ambayo hupima mtiririko wa joto (katika Wati) kwa kila mita ya urefu wa bawa la kuongoza mtiririko kwa kila Kelvin ya tofauti ya wastani ya halijoto ya logarithmic (ΔTLMTD) kati ya hewa ya nje na kipozaji cha bawa la kona, mabawa yetu ya kuongoza yameundwa kwa uondoaji mzuri wa joto katika hali mbalimbali za mtiririko wa hewa, kuhakikisha utendaji thabiti na udhibiti wa halijoto.
Vigezo vya Mgawo wa Uhamishaji Joto kwa mabawa ya kuongoza mtiririko yaliyopozwa kwa maji yamewasilishwa katika Kielelezo 9, kwa hewa yenye unyevu na kavu, ambapo ΔP [kPa] inawakilisha tofauti ya shinikizo la maji kati ya bandari za ingizo na za kutokea za bawa (bluu na nyekundu katika Kielelezo 10).
Kielelezo 10. Njia za Kupoza za Bawa la Kuongoza Mtiririko
Kielelezo 9. Mgawo wa HTCL. Hewa kavu (RH=0%) na yenye unyevu (RH=90% kwa 30 °C) kwa tofauti tofauti ya shinikizo la kipozaji (maji) kati ya bandari za njia ya kipozaji za ingizo na za kutokea.
Mabawa ya Kuongoza Mtiririko kwa Urejeshaji wa Joto Taka
Mabawa ya kuongoza mtiririko yaliyopozwa yenye njia zilizounganishwa za ubadilishanaji wa joto hutoa suluhisho anuwai kwa urejeshaji wa joto taka katika matumizi mbalimbali. Yanapounganishwa katika mifumo ya ubadilishanaji wa joto, mabawa haya yanaweza kunasa nishati ya joto ya ziada ambayo vinginevyo ingepotea, na kuihamisha kwenye mifumo ya urejeshaji wa joto, na hivyo kuimarisha kwa kiasi kikubwa ufanisi wa jumla wa mfumo.
Katika matumizi ya vitendo, teknolojia hii inaweza kutumika katika maeneo mengi. Kwa mfano, katika michakato ya viwandani, mabawa ya kuongoza mtiririko yaliyopozwa yanaweza kurejesha joto taka kutoka kwa gesi za kutolea nje na kulielekeza ili kupasha joto viowevu au hewa inayoingia, na hivyo kupunguza matumizi ya nishati. Katika mifumo ya HVAC, kanuni sawa hutumiwa kupitia vifaa kama vile viingiza hewa vya kurejesha joto (HRVs) na viingiza hewa vya kurejesha nishati (ERVs), ambavyo huhamisha joto kati ya mikondo ya hewa ya kutolea nje na inayoingia. Utaratibu huu hupunguza nishati inayohitajika kupasha joto au kupoza hewa inayoingia, na kusababisha uokoaji mkubwa wa nishati.
Zaidi ya hayo, mabawa ya kuongoza mtiririko yaliyopozwa yanaweza kuunganishwa katika mifumo inayotumika katika uzalishaji wa umeme na sekta za nishati mbadala. Kwa mfano, katika mifumo ya pamoja ya joto na nguvu (CHP), joto taka kutoka kwa uzalishaji wa umeme hurejeshwa na kutumika kwa madhumuni ya kupasha joto, kuboresha ufanisi wa jumla wa mfumo. Katika mifumo ya nishati ya jotoardhi, mabawa haya yanaweza kusaidia kudhibiti nishati ya joto inayotolewa kutoka ardhini, kuboresha michakato ya uhamishaji joto.
Katika mipango ya nishati ya kijani na inayoweza kurejeshwa, urejeshaji wa joto taka una jukumu muhimu katika kupunguza nyayo za kaboni na kuimarisha uendelevu wa mifumo ya nishati. Mbinu hii inalingana na kanuni za utengenezaji konda kwa kuboresha ufanisi wa rasilimali na kupunguza gharama za uendeshaji kupitia usimamizi bora wa joto. Zaidi ya hayo, katika miradi ya ESG, kujumuisha teknolojia kama hizo kunaonyesha kujitolea kupunguza athari za mazingira na kuboresha matumizi ya rasilimali, kulingana na malengo mapana ya uendelevu.
Urejeshaji wa Joto - Miradi Inayohusiana
Tunnel Tech ina uzoefu mkubwa katika kutekeleza miradi inayohusisha ubadilishanaji wa joto na mifumo ya HVAC iliyoundwa kwa ajili ya urejeshaji wa joto taka kwa kutumia mabawa ya kuongoza mtiririko yaliyopozwa. Kwa kuunganisha mabawa haya katika mipangilio ya ubadilishanaji wa joto, iliyoundwa ili kunasa na kutumia tena nishati ya joto ambayo vinginevyo ingepotea, Tunnel Tech inawezesha urejeshaji mzuri zaidi wa joto taka kutoka kwa michakato mbalimbali ya viwanda na biashara. Mbinu hii sio tu inaboresha ufanisi wa nishati lakini pia inasaidia malengo ya uendelevu kwa kupunguza matumizi ya nishati na gharama za uendeshaji.
Matumizi
Mabawa yetu ya kuongoza mtiririko yanahudumia viwanda na matumizi mbalimbali
Mifumo ya HVAC
| Majengo ya Biashara | Uboreshaji wa mifereji ya hewa; Ufanisi wa nishati; Kupunguza gharama za uendeshaji; Kuboresha afya na usalama kwa kudhibiti kwa ufanisi ubora wa hewa na halijoto; |
| Makazi ya Watu | Hakikisha mazingira mazuri ya kuishi yenye ubora na mtiririko bora wa hewa; Kuboresha afya na usalama; |
| Vituo vya Data | Mabawa ya mtiririko wa hewa ya udhibiti wa joto hudumisha viwango muhimu vya halijoto na unyevunyevu kwa utendaji na maisha marefu ya seva; |
Mifumo ya Uingizaji Hewa ya Uhandisi wa Kiraia
| Hospitali na Vituo vya Huduma za Afya | Mabawa ya kuongoza mtiririko yanayofanya kazi kimya hutoa udhibiti muhimu wa ubora wa hewa ili kulinda wagonjwa na wafanyakazi; Kuboresha afya na usalama kwa kudhibiti kwa ufanisi ubora wa hewa na halijoto |
| Taasisi za Elimu | Tengeneza mazingira bora ya kujifunzia kupitia mzunguko ulioboreshwa wa hewa |
Udhibiti wa Mazingira
| Vifaa vya Kielektroniki, Teknolojia ya Viumbe, Teknolojia ya Chakula na Vifaa vingine vya Teknolojia ya Juu / Vyumba Safi | Dhibiti halijoto na unyevunyevu kwa uzalishaji wa teknolojia ya juu na unaohitaji umakini; Mabawa ya kuongoza hewa hudumisha viwango vikali vya mtiririko wa hewa kwa utengenezaji na utafiti |
| Viwanja vya Michezo | Hakikisha faraja na usalama kwa wanariadha na watazamaji pia |
Matumizi ya Viwandani na Maalum
| Ujenzi na Matengenezo ya Mahandaki | Boresha ubora wa hewa na usalama kwa wafanyakazi katika mazingira ya mahandaki; |
| Viwanda | Uboreshaji wa mifereji ya hewa; Ufanisi wa nishati; Maendeleo endelevu; Kupunguza gharama za uendeshaji; |
| Viwanda vya Kuyeyusha Vyuma na Vifaa vya Kazi Nzito | Ufanisi wa nishati; Kupunguza gharama za uendeshaji; Urejeshaji wa nishati ya joto taka; Uondoaji wa kaboni na ESG; Mifereji ya hewa ya HVAC ya kazi nzito; Udhibiti wa joto; |
| Uhandisi wa Majini | Boresha mifumo ya uingizaji hewa kwenye meli na nyambizi kwa faraja ya wafanyakazi na uaminifu wa vifaa; |
| Uchimbaji Madini na Ujenzi wa Chini ya Ardhi | Toa uingizaji hewa muhimu kwa maeneo ya migodi na miundo mingine ya chini ya ardhi kupunguza hatari ya mazingira hatari; |
Kila moja ya matumizi haya hunufaika kwa kiasi kikubwa kutokana na muundo wa hali ya juu na utendaji wa mabawa ya kuongoza mtiririko ya TunnelTech, ikiashiria hatua kubwa mbele katika usimamizi bora wa mtiririko wa hewa. Kwa kuchagua mabawa ya kuongoza hewa yenye upinzani mdogo ya TunnelTech, wateja wanaweza kutarajia sio tu kufikia bali kuzidi malengo ya utendaji wa mfumo wao, huku
- •kupunguza matumizi ya nishati * kwa hadi 30%
- •kupunguza kelele * kwa 60%, ikilinganishwa na mifereji ya hewa ya kawaida.
* – matokeo ya majaribio kwa muundo wa handaki la upepo la TT45 PRO.
Kwa maswali na maelezo zaidi kuhusu jinsi mabawa yetu ya kuongoza mtiririko yanavyoweza kubinafsishwa ili kukidhi mahitaji maalum, tafadhali wasiliana na timu yetu. Ruhusu TunnelTech iwe mshirika wako katika kufikia suluhisho bora za usimamizi wa mtiririko wa hewa.
Usakinishaji na Matengenezo
- •Vipimo na Maelezo
Thibitisha vipimo vya mfereji na vipimo vya bawa la kuongoza mtiririko kabla ya usakinishaji
- •Chaguzi za Kuweka
Inapatikana katika usanidi wa kubana, kufunga kwa boliti, na kuchomelea
- •Kushughulikia Mzigo
Fuata miongozo ya kushughulikia mzigo kwa usafiri salama na uwekaji
- •Usakinishaji wa Hatua kwa Hatua
Maagizo ya kina ya usakinishaji yanatolewa na kila uwasilishaji wa bidhaa
- •Ratiba ya Ukaguzi
Ukaguzi wa mara kwa mara wa kuona ili kuhakikisha mpangilio wa bawa na uadilifu wa kimuundo
- •Taratibu za Kusafisha
Kusafisha mara kwa mara ili kuondoa vumbi na uchafu uliokusanyika kwenye nyuso za mabawa
- •Ufuatiliaji wa Kuchakaa na Kuchanika
Fuatilia dalili za kutu, mmomonyoko, au uharibifu wa kimitambo
- •Mwongozo wa Utatuzi
Shughulikia masuala ya kawaida kama vile mtikisiko, kelele, au kupungua kwa ufanisi wa mtiririko wa hewa
Nyaraka
Maelezo ya kiufundi kuhusu miunganisho ya sehemu za kona za handaki la upepo la Tunnel Tech na vigezo vya mabawa ya kuongoza mtiririko yanapatikana katika karatasi ya data ya kina kwa bidhaa za TTE-TSA na TTE-TV. Nyaraka hizi zina maelezo kuhusu chaguzi za muundo, upinzani wa ndani kwa kona za kugeuza mtiririko wa digrii 90 kwa usawa na wima, pamoja na vigezo vya haidroli na uhamishaji joto kwa mabawa ya kuongoza mtiririko yaliyopozwa.
Pakua Karatasi ya Data ya TTE-TSA (PDF)Marejeleo na Machapisho Yanayohusiana
Maelezo ya ziada juu ya muundo na uboreshaji wa mabawa ya kuzunguka kwa mahandaki ya upepo, mifereji ya viwandani, mifereji ya HVAC na vifaa vya usimamizi wa mtiririko wa hewa, vinyoosha feni n.k. yanaweza kupatikana kwenye viungo hapa chini:
- Baals, D.D., na 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, na A. Pope. Low-Speed Wind Tunnel Testing. Wiley, 1999. books.google.rs
- Pope, A., na 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. (Tafsiri ya Kiingereza: Laws of flow in rough pipes). Ripoti ya kiufundi, NASA 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 (Tafsiri ya Kiingereza). 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, Gombo 11 Toleo 4, Februari 1939, kur. 133-156. doi.org/10.1680/ijoti.1939.13150
- Colebrook, C. F. (Februari 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. Gombo 12 Toleo 8, Oktoba 1939, kur. 393-422. doi:10.1680/ijoti.1939.14509.
- McKeon, Beverley J., Chris J. Swanson, Mark V. Zagarola, Russell James Donnelly, na 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, na Jose Mathew. “Fundamentals of Wind-Tunnel Design.” Katika 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. na McFarland, E.R. Wind tunnel turning vanes of modern design. 24th Aerospace Science Meeting. NASA Technical Memorandum, AIAA Paper 86-0044. Reno, Nevada, Januari 1986. semanticscholar.org
- Schirf, Collin. “Optimization of Expanding Turning Vanes by Bezier Curve Parameterization,” Master Dissertation, Chuo Kikuu cha Maryland, 2019. doi.org/10.13016/5x1x-gxhz
- Almeida, Odenir De, Frederico Carnevalli De Miranda, Olivio Ferreira Neto, na Fernanda Guimarães Saad. “Low Subsonic Wind Tunnel – Design and Construction.” Journal of Aerospace Technology and Management 10 (Februari 26, 2018). doi.org/10.5028/jatm.v10.716
- Modi, P. P., na 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, na 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 (Januari 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; kur. 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.
Ona pia:
- Mchoro wa Moody: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
- Darcy-Weisbach: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
- Kipengele cha msuguano: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- Upotevu wa msuguano: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss