Artikulo sa Teknolohiya

Mga Air Duct Turning Corner

High-performance na mga solusyon sa turning vane para sa mga wind tunnel, HVAC system, at mga aplikasyong industriyal

Pangkalahatang-ideyaPrinsipyo at EpisyensyaMga Highlight ng ProduktoMga AplikasyonPag-installDokumentasyonMga Sanggunian

Panimula sa mga Turning Vane

Sa larangan ng pamamahala ng airflow, ang disenyo ng mga sulok ng duct ay may mahalagang papel sa episyensya at paggana ng bentilasyon, mga HVAC system, at mga wind tunnel. Kapag ang hangin ay pwersahang pinilipit nang matalas, gaya ng madalas na kinakailangan sa ductwork, nakakaranas ito ng tumaas na hydraulic resistance, na humahantong sa mas mataas na pressure losses at turbulence. Hindi lamang nito kinokompromiso ang episyensya ng sistema sa pamamagitan ng pangangailangan ng mas maraming enerhiya upang mapanatili ang airflow kundi nakakaapekto rin sa integridad ng istruktura ng ductwork dahil sa hindi pantay na presyon na dulot ng turbulent flows.

Dito pumapasok ang turning vanes, na kilala rin bilang corner vanes o guide vanes (Fig.1). Idinisenyo upang mai-install sa loob ng mga sulok, ang mga duct corner vane ay nagbibigay-daan sa hangin na mag-navigate sa pagliko nang may minimal na resistance, epektibong binabawasan ang pressure losses at pinapagaan ang turbulence nang hindi nangangailangan ng karagdagang espasyo na hinihingi ng smooth radius-bends. Ginagawa nitong perpektong solusyon ang turning vanes para sa mahusay na pamamahala ng airflow sa isang compact na espasyo.

TunnelTech turning vane corner section assembly

Fig.1. TunnelTech turning vane corner section assembly

High-performance guidevane sections na nakikipagkumpitensya sa mga generic na solusyon sa HVAC.

Ang tradisyonal na solusyon upang malampasan ang mga nabanggit na nakakapinsalang phenomena ng tumaas na turbulence, pressure loss at ingay sa isang steeply curved duct ay ang pagdidisenyo ng radial duct elbows (Fig.2 at Fig.4, case 2). Ang mga elbow na ito, habang epektibo sa ilang pagpapagaan ng turbulence, ingay, at pressure losses (na karaniwan sa isang matalas na pagliko gaya ng makikita sa Fig.4, case 1), ay may sariling hanay ng mga problema.

Ang ilang tradisyonal na ventilation ductworks na may pagliko na gawa sa smoothly curved sheet metal na may bent flow directors ay ipinakita sa Fig.2 sa kaliwa. Ang larawan ay kumakatawan sa ilang halimbawa ng mga karaniwang variant na karaniwang ginagamit sa mga HVAC duct, e.g. sumusunod sa mga pamantayan ng DW144 ductwork.

Ang mga naturang solusyon sa duct ay karaniwan at matipid para sa maliliit na aplikasyon sa civil engineering, maliliit na negosyo at low-power HVAC systems kung saan ang gastos sa enerhiya ay hindi isang makabuluhang salik. Gayunpaman, ang disenyo na ito ay hindi magandang solusyon para sa mga sistema ng bentilasyon at pagpapalamig sa medium at large scale at high-capacity power generation, metallurgy, turbomachinery, heat exchangers, waste heat recovery at modernong berde at renewable energy applications kung saan ang hydraulic efficiency at pagtitipid sa enerhiya ay kinakailangan.

Gayunpaman, hindi na kailangang bumuo ng custom na non-standard duct sa tuwing kailangang i-optimize sa pagiging perpekto ang pagkonsumo ng enerhiya ng isang hydraulic network. Ang parehong Figure 2 sa kanan ay nagpapakita ng isang variant ng diagonal guiding vane section ng TunnelTech, na energy efficient, mababa ang ingay at mababa ang turbulence, habang natutugunan ang mga pamantayan ng industriya para sa mga HVAC system, ngunit maaari ring gamitin sa large-scale at high-power industrial use cases. Ang isang halimbawa ng large-scale facility kung saan ang diagonal turning vane section ay madaling maisama ay ipinapakita sa Fig.3.

Tradisyonal na medium-scale HVAC smooth elbow na may splitter vane na gawa sa sheet metal, pamantayang DW144 (sa kaliwa), at high performance TunnelTech turning vane diagonal assembly para sa mga karaniwang air duct (sa kanan)

Fig.2. Tradisyonal na medium-scale HVAC smooth elbow na may splitter vane na gawa sa sheet metal, pamantayang DW144 (sa kaliwa), at high performance TunnelTech turning vane diagonal assembly para sa mga karaniwang air duct (sa kanan).

Malakihang air duct turning sections ng TunnelTech para sa mga wind tunnel, power generation at mga aplikasyong industriyal

Fig.3. Malakihang air duct turning sections ng TunnelTech para sa mga wind tunnel, power generation at mga aplikasyong industriyal.

Disenyo ng Turning Vane para sa Pressure Drop, Turbulence at Pagbabawas ng Ingay

Para sa paghahambing ng iba't ibang disenyo ng turning corner, ang mga pressure drop (ΔP) at mga flow pattern na na-simulate sa CFD ay ibinigay sa Fig.4 sa ibaba. Ang inlet airflow velocity na 20 m/s at 2×2 m square duct ay pinili bilang demonstrational example. Ang speed range na 20 m/s ay pinili para sa layunin ng demonstrasyon, dahil karaniwang ang mga professional-grade vertical wind tunnel para sa indoor skydiving ay gumagana sa halos lahat ng oras sa mga mode, kung saan ang bilis ng daloy sa rotating section ay nag-iiba sa pagitan ng 10 at 30 m/s. Ang mga kalkulasyon ng CFD ay isinagawa para sa 1 standard atmosphere sa 20 C at zero air humidity gamit ang compressible gas at adiabatic wall na may roughness na 250 µm. Ginamit ang mesh na 6 hanggang 10 mln. cells bawat domain. Inilapat ang Flat Inlet profile at 2% turbulence sa inlet boundary. Ang turbulence ay trinato gamit ang k-ε model.

NB! Pakitandaan na ang mga ilustrasyong ipinakita sa Fig.4 ay mga partikular na halimbawa, na ipinakita lamang para sa layunin ng paglalarawan ng mga prinsipyo ng pagpapatakbo at paghahambing ng ilang uri ng rotary corner sections. Ang mga kasong ito ay hindi maaaring ituring na pangkalahatan para sa ganap na bawat use case. Para sa bawat totoong sistema ng bentilasyon o iba pang hydraulic network, ang mga partikular na hydraulic parameter, laki at hugis ng duct, roughness at mga iregularidad sa istruktura, flow inhomogeneities at eksaktong physical gas parameters ay dapat isaalang-alang para sa bawat computational point. Maaari kang mag-order ng naturang kalkulasyon para sa isang partikular na sistema sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa amin.

Inilalarawan ang mga sumusunod na kaso ng disenyo:

  1. Corner section na walang guiding vanes.
  2. Smoothly curved corner section (r = ½ ng taas ng duct) na may radial-bent flow directors. Ang pressure drop ay nakadepende rin sa bilang at sa geometry ng mga duct spacer. Ipinapakita ang halimbawa na may pinaliit na bilang ng mga optimally shaped airflow splitter plate.
  3. Mga simpleng radially curved thin plate (10-20mm ang kapal).
  4. Karaniwang hindi na-optimize na turning vanes ng mga pinakamalapit na kakumpitensya.
  5. Mga turning vane ng TunnelTech (TTE-TV) na may na-optimize na profile.

Ang pinakamahalagang problema ng mga round-curved duct na may maliit na bilang ng mga simpleng bent plate separator (o walang guiding vanes) ay ang pattern ng pamamahagi ng presyon at bilis sa labasan ng turning section (Fig.4, case 2, tingnan ang outlet cross-section). Ipinapakita ng pattern na ito na ang bilis ay tataas mula sa panlabas na pader patungo sa panloob na pader ng bawat flow subdomain, na humahantong sa hindi pantay na daloy, malaking turbulence at ingay. Habang lumiliit ang radius ng pagliko, mas malaki ang posibilidad ng flow separation, pagbaluktot ng pressure at velocity field, antas ng ingay at halaga ng pressure drop.

Ang tanging paraan upang malampasan ang mga isyung ito ay ang malaking curvature radius ng naturang corner section at pagtaas sa bilang ng airflow guiding vanes. Dito pumapasok ang pangalawang problema – ang tumaas na espasyong kinakailangan upang mapaunlakan ang mga naturang pagliko at ang gastos sa materyal ng ilang radial airduct spacer, na sukat sa duct cross-section. Sa malalaking duct system, ang pagpapatupad ng smooth radius-bends ay maaaring humantong sa hindi makatwirang malalaking istruktura, na ginagawang hindi praktikal ang pamamaraang ito sa maraming sitwasyon, lalo na kung saan limitado ang espasyo. Ang karagdagang espasyong kailangan ay ipinapakita ng mga dashed line sa Fig.4, case 2 sa ibaba. Dapat dagdagan ang taas at lapad ng bawat pagliko nang minimum na ½ ng laki ng duct. Para sa mga recirculating wind tunnel, nangangahulugan ito ng pagtaas ng mga sukat ng gusali nang ilang metro sa bawat direksyon, na humahantong sa mas mataas na gastos sa ductwork at mas mataas na capital investment. Bukod pa rito, ang bawat flow divider ay magkakahalaga ng kapareho ng duct wall.

Mga corner section sa isang ductwork - paghahambing ng disenyo at pagganap

Fig.4. Mga corner section sa isang ductwork - paghahambing ng disenyo at pagganap

Ang pinakamainam na solusyon para sa mga wind tunnel at bentilasyong industriyal ay ang mga turning section rotary vane na may wing profile na nakaayos sa diagonal tulad ng inilalarawan sa Figure 4, mga kaso 3-5.

Ang lahat ng CFD-picture sa itaas ay tumutugma sa airduct corner section na may 2x2m inlet sa 20 m/s na bilis ng airflow, bilang halimbawa, na pinaka-nauugnay sa mga use case ng indoor skydiving at low-speed subsonic wind tunnel.

Ipinapakita ng Figure 4 case 3 ang isang corner section na may mga simpleng guiding vane na gawa sa manipis na nakabaluktot na metal sheet. Ang Fig.4 case 4 ay ang pinakamahusay na halimbawa ng mga rotary vane na makukuha mula sa mga pinakamalapit na kakumpitensya ng TunnelTech. Parehong may mas maliit na haba ng chord at hindi na-optimize na hugis ng airfoil, na nagreresulta sa tila natitirang hindi pagkakapantay ng daloy sa labasan ng seksyon, mas malaking aerodynamic resistance at ingay ng air duct. Ang mga manipis na vane na gawa sa simpleng nakabaluktot na metal sheet ay karaniwang lumalampas sa mga pinahihintulutang antas ng ingay kahit sa mababang bilis ng hangin, at ang isang opsyon na may makapal at maikling profile na may mababang chord-to-thickness ratio ay magkakaroon din ng mas maliit na surface area, na hindi kanais-nais sa mga aplikasyon kung saan ginagamit ang mga cooled turning vane para sa heat transfer.

Sa ibabang bahagi ng Figure 4 case 5, ipinapakita ang airduct corner na nilagyan ng high-performance TunnelTech turning vanes (para sa pag-order sumangguni sa sumusunod na p/n: TTE-TV-90). Tulad ng makikita mula sa mga cross-section, ang daloy ay mas pantay sa kaso ng wastong pagka-profile na guide vanes, na humahantong sa mas mababang pressure drop at mababang turbulence.

Ang outlet air pressure/velocity profile ay mas mahusay din para sa mga corner section ng TunnelTech na nilagyan ng long-chord vanes kaysa sa ibang mga kaso. Nagreresulta ito sa walang kapantay na aerodynamic quality ng TunnelTech, gaya ng makikita sa maraming pagsusuri ng mga propesyonal na skydiver at iba pang mga customer.

Ang lahat ng tinalakay na data sa itaas, kabilang ang haba ng chord at mga opsyon sa pagpapalamig ay makukuha rin sa <strong>Table 1</strong>.

Table 1. Mga parameter ng paghahambing para sa mga kaso 1-5 ng Figure 4.
Kaso / Uri ng VaneΔP (Pa) (*)ξ (*)Haba ng Chord (mm)Pagpapalamig
1. Walang vanes, matalas na pagliko1140.47—Hindi
2. Smoothly curved corner section410.17> 2000Hindi
3. Mga simpleng radially-curved thin plate800.33250–500Hindi
4. Turning vanes ng mga pinakamalapit na kakumpitensya880.37280Oo
5. Na-optimize na turning vanes ng TunnelTech570.24500Oo

Ang mga halaga ng hydraulic loss coefficient para sa speed range na hanggang 100m/s para sa duct turn section na may mga vane ng TunnelTech at mga kakumpitensya, na walang pagkakaiba dahil sa pagpili ng paunang data, ay ibinigay sa Fig.5.

Ang higit pang mga detalye sa mga hydraulic loss sa kahabaan ng duct, local resistance at kabuuang hydraulic loss coefficient ay ibinigay sa ibaba.

Paghahambing ng turning section ng TunnelTech at kakumpitensya. Darcy-Weisbach Hydraulic loss coefficient para sa parehong geometry at mga paunang kondisyon ng pagkalkula.

Fig.5. Paghahambing ng turning section ng TunnelTech at kakumpitensya. Darcy-Weisbach Hydraulic loss coefficient para sa parehong geometry at mga paunang kondisyon ng pagkalkula.

Pagpapagaan ng Turbulence para sa Maaasahang Hydraulic at Structural Safety Calculations

TunnelTech corner vane section turbulence scale (m) @ 20 m/s

Fig.6. TunnelTech corner vane section turbulence scale (m) @ 20 m/s

Ang makinis at predictable na pressure/velocity profile ay lalong mahalaga para sa mga aplikasyon kung saan ang mataas na turbulence o flow separation ay hindi katanggap-tanggap, tulad ng mga experimental wind tunnel, pasilidad ng indoor skydiving, at high-power applications. Ang mga parasitic phenomena na ito, pati na rin ang mga pressure pulsation na dulot ng flow separation at large-scale turbulence, ay hindi rin katanggap-tanggap sa mga instalasyon na nangangailangan ng kawalan ng acoustically induced vibrations at kung saan ang anumang static pressure deviations ay hindi pinapayagan dahil sa mga kinakailangan sa katatagan ng istruktura ng air-duct. Bukod pa rito, ang mga turbulent flow na ito ay karaniwang pinagmumulan ng ingay, na lalong nakakabawas sa pangkalahatang pagganap ng sistema at kaginhawahang ibinibigay sa mga end-user.

Dapat ding isaalang-alang na ang mga iregularidad sa daloy ay may posibilidad na lalong umunlad at tumindi, kung ang mga espesyal na straightener, honeycomb, deturbulization net o iba pang airflow management device ay hindi ginagamit [1-3]. Ang tumpak na gas dynamic analysis ay nangangailangan na kalkulahin ang resistance ng bawat susunod na elemento ng airduct na isinasaalang-alang ang totoong inlet pressure/velocity profile, na nabuo sa nakaraang elemento ng hydraulic network. Para sa mahahabang hydraulic network, kadalasang imposibleng magsagawa ng CFD simulation ng buong sistema dahil sa napakalaking sukat. Para sa ganitong sitwasyon, ginagamit ang mga tinatayang semi-empirical calculation na kinasasangkutan ng fluid dimensionless numbers at geometry criteria [4] o software na nakabatay sa mga naturang pamamaraan. Gayundin, ang pagmomodelo ng FEA upang matukoy ang katatagan ng istruktura ng duct ay karaniwang isinasagawa gamit ang isang matatag na static pressure field na inilapat sa mga pader ng duct. Kaya, ang matitinding iregularidad sa daloy na nabubuo sa downstream ay maaari ring magpakilala ng error sa mga pagsisiyasat na kritikal sa kaligtasan ng mga load-bearing structure.

Ang mga tinatayang pamamaraan ay karaniwang hindi tumatalakay sa pagbaluktot ng velocity profile sa inlet patungo sa hydraulic network element, at sa pinakamainam ay isinasaalang-alang kung ang profile ay developed o not-yet-developed (uniform), at ang mga parameter ng boundary layer. Sa mga wind tunnel at sistema ng bentilasyong industriyal, ang bawat pagliko ng daloy ay maaaring magdulot ng non-uniformity at malakas na flow swirl, na humahantong sa kawalan ng katiyakan sa mga kalkulasyon ng hydraulic resistance sa mahahabang hydraulic network. Samakatuwid, kung saan posible, dapat iwasan ng isa ang paglitaw ng malalaking iregularidad sa velocity profile.

Makikita sa Fig.6 at mula sa ipinakita sa itaas na ang mga parameter ng turning sections na may mga turning vane ng TunnelTech ay hindi lumilikha ng karagdagang mga abala sa daloy ngunit maaari ring gamitin upang pahinain ang mga swirl at non-uniformity sa downstream ng turning section. Kaya, ang rotary section na may mga vane ng TunnelTech ay maaari ring kumilos bilang isang epektibong flow straightener, na naka-install pagkatapos ng axial fan, duct diffuser, heat exchanger, test section, pagsasanga o pag-tap sa isang duct, o anumang iba pang bagay na bumubuo ng turbulence.

Local Resistance Coefficient

Ang local resistance characteristics ng turning corner ay maaaring kalkulahin gamit ang kilalang Darcy-Weisbach equation:

ΔP = ξ · ρ · v² / 2

Kung saan:

  • ΔP – kabuuang pressure losses (pressure drop) sa Pa;
  • ξ – local resistance (Darcy-Weisbach) coefficient;
  • ρ – fluid density (kg/m³);
  • V – fluid velocity sa inlet cross-section (m/s).

Ang mga parameter na ito, na tumutukoy sa energy efficiency ng air duct, ay lubos na nakadepende sa disenyo ng turning vane.

Ayon sa [4] ang kabuuang resistance ng isang kumplikadong hydraulic element ay maaaring katawanin bilang kabuuan ng length friction resistance ξL at local resistance ξ0:

ξSUM = ξL + ξ0

Para sa isang rectilinear air duct, ang length resistance ay proporsyonal sa haba at inversely proportional sa hydraulic diameter, na ipinapahayag ng formula:

ξL = (L / D) · f

kung saan ang f ay ang Darcy friction factor.

Sa kaso ng mga simpleng hugis na tubo (i.e. bilog, parisukat, heksagonal), ang f ay maipapahayag sa pamamagitan ng nonlinear dependence lamang sa Reynolds number – tingnan ang Kabanata 2 sa [4] o https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation

Ang friction factor f para sa isang simpleng bilog na tubo (circle duct) na may makinis na pader, na may developed stabilized flow profile sa inlet at para sa turbulent regime (Reynolds numbers Re > 4×103) ay maaaring kalkulahin gamit ang formula:

f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²

Para sa mga totoong duct, dapat ding isaalang-alang ang roughness.

Ipinapakita ng Fig.7 sa ibaba ang plot ng Darcy friction factor laban sa Reynolds number Re para sa iba't ibang relative wall roughness, na unang inilathala ni Nikuradze sa [5-8]. Ang graph na ito ay kilala rin bilang Moody's diagram [9] o Colebrook-White correlation [10-11]. Ang modernong pag-aaral para sa mga makinis na tubo ay matatagpuan sa [12].

Ipinapakita ng diagram na ito ang kumplikadong dependence ng f(Re) para sa isang bilog na tubo na may iba't ibang roughness. Para sa parisukat at iba pang hindi bilog na tubo, magiging mas kumplikado ang diagram. Kaya, ang mga flow regime (Reynolds number), ang hugis ng duct at relative wall roughness ay dapat isaalang-alang.

Moody's (a.k.a. Nikuradze) diagram, na nagpapakita ng Darcy-Weissbach friction factor fD na naka-plot laban sa Reynolds number Re para sa iba't ibang relative roughness

Fig.7. Moody's (a.k.a. Nikuradze) diagram, na nagpapakita ng Darcy–Weissbach friction factor fD na naka-plot laban sa Reynolds number Re para sa iba't ibang relative roughness – Orihinal na diagram: S Beck at R Collins, University of Sheffield, Ibinahagi sa ilalim ng CC BY-SA 4.0, wikimedia.org

Sa kaso ng mga totoong rough duct, posible pa ring katawanin ang kabuuang resistance bilang kabuuan ξSUM = ξL + ξ0 ng length resistance at ng local resistance.

Ang representasyong ito ng kabuuan ay nagpapadali sa pag-aaral ng mga parameter ng duct, dahil ang local resistance ξ0 ay maaaring kalkulahin para sa isang pinasimpleng geometry ng elemento – halimbawa, sa isang periodic formulation ng problema na may mas maliit na calculation domain o sa isang 2D na bersyon ng problema. Pansinin ang napakalaking sukat ng computational domain ng mga halimbawang ipinakita sa Fig.4, kung saan ang seksyon ay may taas na 3 at haba na 18 metro, at ang grid convergence ay nagsisimulang lumitaw nang sapat sa sukat na higit sa 10 milyong mesh elements. Ang isang variant ng formulation ng problema na may periodic o 2D conditions para sa mga kasong ito ay maaaring magkaroon ng mas maliit na bilang ng mesh elements, at ang pinasimpleng kalkulasyon ng bawat velocity point para sa ΔP(v) graph ay aabutin lamang ng ilang minuto o kahit segundo sa halip na mga oras.

Kaya, ang paghahati sa kabuuan ng dalawang resistance ay maaaring makabuluhang magpasimple sa mga kalkulasyon – mabilis na matutukoy ng isa ang local resistance ξ0 at pagkatapos ay maaaring idagdag ang length resistance ξL. Ang huli ay maaaring mabilis na matantya mula sa mga kilalang talahanayan o sa pamamagitan ng mga tinatayang formula gamit ang mga pinasimpleng equation batay sa dimensionless numbers at mga parameter ng geometry ng airduct. Para sa mga elemento ng hydraulic at duct network na may biglaang pagbabago sa direksyon ng daloy, (angled elbows, smooth bends, bends sa iba't ibang anggulo na mayroon at walang turning vanes), ang katulad na diskarte at pamamaraan ay ipinakita sa mga Kabanata 6-1 at 6-2 sa komprehensibong Handbook of hydraulic resistance [4].

Mga Highlight ng Produkto

Ang mga air flow turning vane ng TunnelTech (produktong TTE-TV) ay nangunguna sa teknolohiyang ito, na nag-aalok ng walang kapantay na episyensya sa pamamahala ng airflow. Ang aming mga produkto ay idinisenyo para sa malawak na hanay ng mga aplikasyon, mula sa mga pasilidad ng indoor skydiving at wind tunnel hanggang sa mga HVAC at ventilation system, na sumasalamin sa pinakabago sa aerodynamic design at energy efficiency.

TunnelTech turning vane flange

Pagganap ng Turning Vane Section sa mga Air Duct

Ang mga high-performance airflow guiding vane ng TunnelTech ay nagtatakda ng pamantayan ng industriya para sa power at aerodynamic efficiency. Ang aming mga energy-saving turning vane ay ininhinyero upang bawasan ang aerodynamic friction, tinitiyak ang maayos na airflow at binabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya.

Ang mga turning vane ng TunnelTech ay may mahusay na air duct local resistance characteristics. Ang mga parameter ng resistance, na kinakalkula gamit ang Darcy-Weisbach equation, tulad ng inilarawan sa itaas, ay ipinakita sa mga sumusunod na figure (tingnan ang Fig.8 sa ibaba) at sa Turning Vane Datasheet.

Sa pangkalahatan, para sa kaso kung saan hindi alam ang laki ng duct, ang mga halaga ay ibinibigay para sa isang idealized element na nagtatampok ng periodic lateral boundary conditions, nang hindi isinasaalang-alang ang kontribusyon na ginawa ng karagdagang wall resistance sa kahabaan ng haba, roughness at impluwensya ng iba pang mga lokal na parameter. Sa Fig.8 ang mga halaga para sa isang idealized rotary corner element na may mga vane ng TunnelTech ay ibinigay, na kinakalkula sa infinite periodic sequence approximation ng 15 blade stack na may periodic boundary conditions.

Fig.8. TunnelTech turning vane Local resistance coefficient at kaukulang pressure drop.

Kung ang HVAC o iba pang hydraulic system ay binubuo ng mga duct na sa pangkalahatan ay hindi nagbabago ng cross-sectional shape ng flow area sa kahabaan ng flow path, maginhawang tantyahin ang resistivity bawat unit length para sa mga tinatayang kalkulasyon (upang matantya, siyempre, para sa buong velocity range):

KL = ξL / L = f / Dh

kung saan ang Dh ay isang duct hydraulic diameter. Ang halaga ng KL ay madaling matukoy mula sa mga reference book, tulad ng tinalakay sa itaas. Kaya, sa pamamagitan ng pagpaparami nito sa haba, at pagdaragdag ng mga halaga ng local resistance ξ0 na nakuha mula sa mga datasheet o kinakalkula nang independyente, posible na mabilis na matantya ang kabuuang pressure loss sa sistema.

ξSUM = KL · L + ξ0

Ang mga halimbawang naglalarawan sa itaas na ipinakita sa Fig.4 ng isang 2×2 metrong square duct na may mga parameter ng gas at roughness na ginamit sa kalkulasyon ay may resistivity bawat unit length sa pagkakasunud-sunod ng K<sub>L</sub> = ξ<sub>L</sub> / L ~ 2.1 Pa. Ang halagang ito ay nalalapat kapag sinusuri ang isang square duct nang hindi isinasaalang-alang ang mga pagliko, vane, o iba pang panloob na kagamitan. Para sa buong haba na 21 metro na nilalakbay ng air mass sa kahabaan ng duct ay magbibigay ng pressure drop na ~44 Pascals. Ang pagdaragdag dito ng halagang ipinakita sa Fig.8 (11 Pa para sa bilis na 20 m/s na kinuha ayon sa Turning Vane Datasheet (Table A.2.1) ay nagbibigay ng kabuuang resistance na 55 Pa para sa isang totoong 2×2 square duct section na may mga rotary vane sa loob nito. Ang halagang ito ay lubos na sumasang-ayon sa halagang ipinakita sa Fig. 4, case 5.

Ang higit pang impormasyon sa mga tinatayang paraan upang kalkulahin ang mga duct resistance ng anumang hugis nang hindi gumagamit ng mga pamamaraan ng CFD ay madaling matatagpuan sa <a href="#references">[4]</a> o katulad na literatura.

NB! Pakitandaan na ang mga halimbawang ipinakita sa Fig.4 ay isang espesyal na kaso lamang upang ipakita ang pagpapatakbo ng mga rotary vane at hindi maaaring gamitin upang suriin ang isang arbitrary duct! Ang Figure 8 ay naaangkop sa mas malawak na konteksto, gayunpaman, ang mga partikular na parameter ng duct ng kliyente ay kailangang isaalang-alang. Ang bawat partikular na sistema ay nangangailangan ng detalyadong pagsusuri, na maaari mong i-order mula sa TunnelTech. Para sa tumpak na kalkulasyon ng duct hydraulic resistance at ekspertong pagtatasa ng pagkonsumo ng enerhiya ng iyong bentilasyon o kagamitan sa wind tunnel, mangyaring makipag-ugnayan sa amin.

Ang karagdagang impormasyon tungkol sa mga serbisyo at R&D ay matatagpuan din sa pahina ng Teknolohiya at sa seksyong Mga Serbisyo.

Turning Vane para sa Industriyal na Pagpapalamig at Pag-iinit

Natatangi sa mga guiding vane para sa mga industriyal na air duct, ang aming mga produkto ay nag-aalok ng kakayahang mag-circulate ng coolant sa mataas na flow rate, na nagbibigay-daan para sa mahusay na pagpapalamig o pag-iinit ng hangin habang dumadaan ito sa duct. Ang tampok na ito ay nagbubukas ng mga bagong posibilidad sa thermal regulation para sa paggamit ng indoor climate control vanes at low-resistance air-duct-integrated heat exchangers, na nagbibigay sa aming mga kliyente ng maraming nalalamang solusyon para sa kanilang mga pangangailangan sa airflow.

Sinuri gamit ang paraan ng pagkalkula ng HTCL (Heat Transfer Coefficient per Linear meter), na sumusukat sa heat flux (sa Watts) bawat metro ng haba ng turning vane para sa bawat Kelvin ng logarithmic mean temperature difference (ΔTLMTD) sa pagitan ng panlabas na hangin at ng corner vane coolant, ang aming mga guiding vane ay ininhinyero para sa epektibong heat dissipation sa iba't ibang kondisyon ng airflow, na ginagarantiyahan ang matatag na pagganap at regulasyon ng temperatura.

Ang mga parameter ng Heat Transfer Coefficient para sa water-cooled turning vanes ay ipinakita sa Fig.9, pareho para sa basa at tuyong hangin, kung saan ang ΔP [kPa] ay kumakatawan sa pagkakaiba ng presyon ng tubig sa pagitan ng inlet at outlet vane ports (asul at pula sa Fig.10).

Fig.10. Turning Vane Cooling Channels

Fig.9. HTCL coefficient. Tuyo (RH=0%) at basang hangin (RH=90% sa 30 °C) sa iba't ibang coolant pressure difference (tubig) sa pagitan ng inlet at outlet coolant channel ports.

Mga Turning Vane para sa Waste Heat Recuperation

Ang mga cooled turning vane na may pinagsamang heat exchange channels ay nag-aalok ng maraming nalalamang solusyon para sa waste heat recovery sa iba't ibang aplikasyon. Kapag isinama sa mga heat exchange system, ang mga vane na ito ay maaaring makuha ang labis na thermal energy na kung hindi man ay mawawala, inililipat ito sa mga heat recuperation system, sa gayon ay makabuluhang pinapahusay ang pangkalahatang episyensya ng sistema.

Sa mga praktikal na aplikasyon, ang teknolohiyang ito ay maaaring magamit sa maraming lugar. Halimbawa, sa mga prosesong industriyal, ang mga cooled turning vane ay maaaring makuha ang waste heat mula sa mga exhaust gas at i-redirect ito upang painitin muna ang papasok na mga fluid o hangin, sa gayon ay binabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya. Sa mga HVAC system, ang mga katulad na prinsipyo ay ginagamit sa pamamagitan ng mga device tulad ng heat recovery ventilators (HRVs) at energy recovery ventilators (ERVs), na naglilipat ng init sa pagitan ng exhaust at papasok na air stream. Ang prosesong ito ay nagpapaliit sa enerhiyang kinakailangan upang painitin o palamigin ang papasok na hangin, na humahantong sa malaking pagtitipid sa enerhiya.

Bukod pa rito, ang mga cooled turning vane ay maaaring isama sa mga sistemang ginagamit sa power generation at renewable energy sectors. Halimbawa, sa mga combined heat and power (CHP) system, ang waste heat mula sa pagbuo ng kuryente ay nababawi at ginagamit para sa mga layunin ng pag-iinit, na nagpapabuti sa pangkalahatang episyensya ng sistema. Sa mga geothermal energy system, ang mga vane na ito ay makakatulong na pamahalaan ang thermal energy na nakuha mula sa lupa, na nag-o-optimize sa mga proseso ng heat transfer.

Sa mga inisyatiba ng berde at renewable energy, ang waste heat recovery ay gumaganap ng kritikal na papel sa pagbabawas ng carbon footprints at pagpapahusay ng sustainability ng mga sistema ng enerhiya. Ang pamamaraang ito ay umaayon sa mga prinsipyo ng lean manufacturing sa pamamagitan ng pagpapabuti ng resource efficiency at pagbabawas ng mga gastos sa pagpapatakbo sa pamamagitan ng epektibong pamamahala ng init. Higit pa rito, sa mga proyektong ESG, ang pagsasama ng mga naturang teknolohiya ay nagpapakita ng pangako sa pagliit ng epekto sa kapaligiran at pag-optimize ng paggamit ng mapagkukunan, na umaayon sa mas malawak na mga layunin ng sustainability.

Heat Recuperation – Mga Kaugnay na Proyekto

Ang TunnelTech ay may malawak na karanasan sa pagpapatupad ng mga proyekto na kinasasangkutan ng heat exchange at mga HVAC system na idinisenyo para sa waste heat recovery gamit ang mga cooled turning vane. Sa pamamagitan ng pagsasama ng mga vane na ito sa mga setup ng heat exchange, na ininhinyero upang makuha at muling gamitin ang thermal energy na kung hindi man ay mawawala, pinapagana ng TunnelTech ang mas epektibong pagbawi ng waste heat mula sa iba't ibang prosesong industriyal at komersyal. Ang pamamaraang ito ay hindi lamang nagpapabuti sa energy efficiency kundi sumusuporta rin sa mga layunin ng sustainability sa pamamagitan ng pagbabawas ng pagkonsumo ng enerhiya at mga gastos sa pagpapatakbo.

Mga Aplikasyon

Ang aming mga turning vane ay nagsisilbi sa malawak na hanay ng mga industriya at aplikasyon

Mga HVAC System

Mga Komersyal na GusaliPag-optimize ng ductwork; Episyensya sa enerhiya; Pagbabawas ng mga gastos sa pagpapatakbo; Pagpapahusay ng kalusugan at kaligtasan sa pamamagitan ng mahusay na pamamahala sa kalidad ng hangin at temperatura;
Mga Residential ComplexTiyakin ang komportableng kapaligiran ng pamumuhay na may pinakamainam na kalidad at daloy ng hangin; Pagpapahusay ng kalusugan at kaligtasan;
Mga Data CenterAng mga thermal management airflow vane ay nagpapanatili ng kritikal na antas ng temperatura at halumigmig para sa pagganap at mahabang buhay ng server;

Mga Sistema ng Bentilasyon sa Civil Engineering

Mga Ospital at Pasilidad ng Pangangalagang PangkalusuganAng mga turning vane na tahimik gumana ay nagbibigay ng mahalagang kontrol sa kalidad ng hangin upang protektahan ang mga pasyente at kawani; Pinapahusay ang kalusugan at kaligtasan sa pamamagitan ng mahusay na pamamahala sa kalidad ng hangin at temperatura
Mga Institusyong Pang-edukasyonLumikha ng kaaya-ayang kapaligiran sa pag-aaral sa pamamagitan ng pinabuting sirkulasyon ng hangin

Pagkontrol sa Kapaligiran

Electronics, Bio-tech, Food-tech at iba pang Hi-tech na Pasilidad / Clean RoomsI-regulate ang temperatura at halumigmig para sa high-tech at maselang produksyon; Ang mga air conditioning guiding vane ay nagpapanatili ng mahigpit na pamantayan ng airflow para sa pagmamanupaktura at pananaliksik
Mga Sporting ArenaTiyakin ang kaginhawahan at kaligtasan para sa mga atleta at manonood

Mga Aplikasyong Industriyal at Espesyal

Konstruksyon at Pagpapanatili ng TunelPabutihin ang kalidad ng hangin at kaligtasan para sa mga manggagawa sa mga kapaligiran ng tunel;
Mga Pasilidad na IndustriyalPag-optimize ng ductwork; Episyensya sa enerhiya; Likas-kayang pag-unlad; Pagbabawas ng mga gastos sa pagpapatakbo;
Mga Foundry at heavy-duty na pasilidadEpisyensya sa enerhiya; Pagbabawas ng mga gastos sa pagpapatakbo; Pagbawi ng enerhiya mula sa waste heat; Decarbonization at ESG; Heavy-duty HVAC air ducts; Thermal management;
Marine EngineeringPahusayin ang mga sistema ng bentilasyon sa mga barko at submarino para sa kaginhawahan ng tripulante at pagiging maaasahan ng kagamitan;
Pagmimina at Konstruksyon sa Ilalim ng LupaMagbigay ng mahalagang bentilasyon sa mga lugar ng pagmimina at iba pang istrukturang nasa ilalim ng lupa na binabawasan ang panganib ng mga mapanganib na kondisyon;

Ang bawat isa sa mga aplikasyong ito ay nakikinabang nang malaki mula sa advanced na disenyo at paggana ng mga turning vane ng TunnelTech, na nagmamarka ng isang hakbang pasulong sa mahusay na pamamahala ng airflow. Sa pagpili ng low-drag air guiding vanes ng TunnelTech, makakaasa ang mga kliyente na hindi lang matutugunan kundi malalampasan pa ang kanilang mga layunin sa pagganap ng sistema, habang

  • •binabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya * nang hanggang 30%
  • •binabawasan ang ingay * nang 60%, kumpara sa mga kumbensyonal na air duct.

* – mga eksperimental na resulta para sa geometry ng TT45 PRO wind tunnel.

Para sa mga katanungan at higit pang detalye kung paano maiaangkop ang aming mga turning vane sa mga partikular na pangangailangan, mangyaring makipag-ugnayan sa aming koponan. Hayaan ang TunnelTech na maging iyong kasosyo sa pagkamit ng pinakamainam na solusyon sa pamamahala ng airflow.

Pag-install at Maintenance

Gabay sa Pag-install
Gabay sa pag-install
  • •
    Mga Sukat at Pagtutukoy

    I-verify ang mga sukat ng duct at mga detalye ng turning vane bago i-install

  • •
    Mga Opsyon sa Pag-mount

    Available sa mga configuration na clamp-on, bolt-on, at weld-on

  • •
    Paghawak ng Load

    Sundin ang mga alituntunin sa paghawak ng load para sa ligtas na transportasyon at pagpoposisyon

  • •
    Hakbang-hakbang na Pag-install

    Detalyadong mga tagubilin sa pag-install na ibinigay kasama ng bawat paghahatid ng produkto

Mga Tip sa Maintenance
Detalye ng maintenance
  • •
    Iskedyul ng Inspeksyon

    Regular na visual inspection upang matiyak ang pagkakahanay ng vane at integridad ng istruktura

  • •
    Mga Pamamaraan sa Paglilinis

    Pana-panahong paglilinis upang alisin ang alikabok at naipon na dumi sa mga ibabaw ng vane

  • •
    Pagsubaybay sa Pagkasira

    Subaybayan para sa mga palatandaan ng kaagnasan, pagguho, o mekanikal na pinsala

  • •
    Gabay sa Pag-troubleshoot

    Tugunan ang mga karaniwang isyu tulad ng vibration, ingay, o nabawasang airflow efficiency

Dokumentasyon

TTE-TSA Product Datasheet

Ang teknikal na impormasyon sa mga wind tunnel corner section assembly at mga parameter ng turning vane ng TunnelTech ay makukuha sa isang komprehensibong datasheet para sa mga produktong TTE-TSA at TTE-TV. Ang dokumentasyon ay naglalaman ng impormasyon sa mga opsyon sa disenyo, local resistances para sa horizontal at vertical na 90-degree flow turning corners, pati na rin ang mga parameter ng hydraulic at heat transfer para sa mga cooled turning vane.

I-download ang TTE-TSA Datasheet (PDF)

Mga Sanggunian at Kaugnay na Publikasyon

Ang karagdagang impormasyon sa disenyo at pag-optimize ng mga rotary blade para sa mga wind tunnel, industrial ductworks, HVAC ducts at airflow management equipment, fan straighteners atbp. ay matatagpuan sa mga link sa ibaba:

  1. Baals, D.D., at W.R. Corliss. Wind Tunnels of NASA. NASA; SP-440. Scientific and Technical Information Branch, National Aeronautics and Space Administration, 1981. books.google.rs
  2. Barlow, J.B., W.H. Rae, at A. Pope. Low-Speed Wind Tunnel Testing. Wiley, 1999. books.google.rs
  3. Pope, A., at K.L. Goin. High Speed Wind Tunnel Testing. Wiley, 1965. books.google.rs
  4. Idelchik, I. E. “Handbook of Hydraulic Resistance, Revised and Augmented.” Begell House, 2008. begellhouse.com
  5. 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
  6. Nikuradse, J. (1931), Strömungswiderstand in rauhen Rohren. Z. angew. Math. Mech., 11: 409-411. doi.org/10.1002/zamm.19310110603
  7. Nikuradse, J. 1932. Laws of turbulent flow in smooth pipes (English translation). NASA TT F-10: 359 (1966).
  8. Nikuradse, J. 1930. Widerstandsgesetz und Geschwindigkeitsverteilung von turbulenten Wasserströmung in glatten und rauhen Rohren, Proc. 3rd Int. Cong. Appl. Mech., Stockholm, 239-248.
  9. Moody, L. F. 1944. Friction factors for pipe flow. Trans. ASME, 66, 671–684. doi.org/10.1115/1.4018140
  10. 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
  11. 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.
  12. McKeon, Beverley J., Chris J. Swanson, Mark V. Zagarola, Russell James Donnelly, at Alexander J. Smits. “Friction Factors for Smooth Pipe Flow.” Journal of Fluid Mechanics 511 (2004): 41–44. doi.org/10.1017/S0022112004009796
  13. 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
  14. Cattafesta, Louis, Chris Bahr, at Jose Mathew. “Fundamentals of Wind-Tunnel Design.” Sa Encyclopedia of Aerospace Engineering. John Wiley & Sons, Ltd, 2010. doi.org/10.1002/9780470686652.eae532
  15. 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
  16. Gelder, T.F., Moore, R.D., Sanz, J.M. at 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
  17. Schirf, Collin. “Optimization of Expanding Turning Vanes by Bezier Curve Parameterization,” Master Dissertation, University of Maryland, 2019. doi.org/10.13016/5x1x-gxhz
  18. Almeida, Odenir De, Frederico Carnevalli De Miranda, Olivio Ferreira Neto, at 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
  19. Modi, P. P., at 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
  20. Kotb, N. A. E., M. R. Mokhtarzadeh-Dehghan, at 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
  21. 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.
  22. Crawford, N.M.; Cunningham, G.Y. Prediction of Pressure Drop for Turbulent Fluid Flow in 90° Bends. Sage: London, UK, 2003; pp. 153–155.
  23. 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.

Tingnan din: