Yönlendirme Kanatçıklarına Giriş
Hava akışı yönetiminde kanal köşelerinin tasarımı, havalandırma ve HVAC sistemleri ile rüzgâr tünellerinin verimliliğinde ve performansında önemli bir rol oynar. Hava, hava kanallarında genellikle kaçınılmaz olduğu gibi keskin bir dönüşten geçmeye zorlandığında, daha yüksek basınç kayıplarına ve türbülansa yol açan artan hidrolik dirençle karşılaşır. Bu, hava akışını sürdürmek için daha fazla enerji gerektiğinden yalnızca sistem verimliliğini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda türbülanslı akışın uyguladığı düzensiz basınç yükleri yoluyla hava kanalının yapısal bütünlüğünü de etkiler.
İşte bu noktada, köşe kanatçıkları veya kılavuz kanatçıklar olarak da bilinen yönlendirme kanatçıkları devreye girer (Şekil 1). Köşenin içine monte edilen yönlendirme kanatçıkları, havayı minimum dirençle dönüş boyunca yönlendirerek, düzgün yarıçaplı bir kıvrımın gerektirdiği ek alana ihtiyaç duymadan basınç kayıplarını ve türbülansı azaltır. Bu, yönlendirme kanatçıklarını kompakt bir alanda hava akışını verimli bir şekilde yönetmek için ideal bir çözüm haline getirir.
Şekil 1. TunnelTech yönlendirme kanatçıklı köşe bölümü montajı
Genel HVAC çözümlerine alternatif olarak yüksek performanslı yönlendirme kanatçığı bölümleri.
Keskin kavisli bir kanalın türbülansını, basınç kaybını ve gürültüsünü azaltmanın geleneksel yolu yarıçaplı bir dirsektir (Şekil 2 ve Şekil 4, durum 2). Yarıçaplı dirsekler, keskin bir kıvrımın tipik özelliği olan türbülans, gürültü ve basınç kayıplarını kısmen hafifletse de (bkz. Şekil 4, durum 1), kendi sorunlarını da beraberinde getirirler.
Bükülmüş ayırıcı kanatçıklara sahip düzgün kavisli sacdan yapılmış birkaç geleneksel HVAC kanal kıvrımı soldaki Şekil 2'de gösterilmektedir. Bunlar, örneğin DW144 hava kanalı standardına uygun, HVAC hava kanallarında yaygın olarak kullanılan tipik standart varyantlardır.
Bu tür kanal bileşenleri, inşaat mühendisliğindeki küçük uygulamalar, küçük işletmeler ve enerji maliyetinin önemli bir faktör olmadığı düşük güçlü HVAC sistemleri için yaygın ve uygun maliyetlidir. Bununla birlikte bu tasarım, hidrolik verimliliğin ve enerji tasarrufunun bir zorunluluk olduğu orta ve büyük ölçekli, yüksek kapasiteli uygulamalardaki (güç üretimi, metalurji, turbo makineler, ısı eşanjörleri, atık ısı geri kazanımı ve modern yeşil ve yenilenebilir enerji) havalandırma ve soğutma sistemleri için iyi bir çözüm değildir.
Bununla birlikte, bir hidrolik ağın enerji tüketiminin tam olarak optimize edilmesi gerektiğinde her seferinde özel, standart dışı bir kanal inşa etmeye gerek yoktur. Aynı Şekil 2'nin sağ tarafında, enerji tasarruflu, düşük gürültülü ve düşük türbülanslı, HVAC sistemleri için endüstri standartlarını karşılayan ve aynı zamanda büyük ölçekli, yüksek güçlü endüstriyel uygulamalarda da kullanılabilen TunnelTech'in diyagonal yönlendirme kanatçıklı köşe bölümünün bir varyantı gösterilmektedir. Diyagonal yönlendirme kanatçığı bölümünün kolayca entegre edilebileceği büyük ölçekli bir tesis örneği Şekil 3'te gösterilmektedir.
Şekil 2. DW144 standardına uygun sac ayırıcı kanatçıklı geleneksel orta ölçekli HVAC düzgün dirseği (solda) ve standart hava kanalları için yüksek performanslı TunnelTech diyagonal yönlendirme kanatçığı montajı (sağda).
Şekil 3. Rüzgâr tünelleri, güç üretimi ve endüstriyel uygulamalar için büyük ölçekli TunnelTech hava kanalı yönlendirme kanatçıklı köşe bölümleri.
Basınç Düşümünü, Türbülansı ve Gürültüyü Azaltmak İçin Yönlendirme Kanatçığı Tasarımı
Farklı dönüş köşesi tasarımlarını karşılaştırmak için basınç düşümleri (ΔP) ve CFD simülasyonlu akış modelleri aşağıdaki Şekil 4'te verilmiştir. Gösterim örneği olarak 20 m/s giriş hava akışı hızı ve 2x2 m kare kanal seçilmiştir. 20 m/s hızının seçilmesinin nedeni, kapalı alan skydiving için profesyonel düzeydeki dikey rüzgâr tünellerinin normalde zamanın çoğunda dönüş bölümündeki akış hızının 10 ile 30 m/s arasında olduğu modlarda çalışmasıdır. CFD hesaplamaları 1 standart atmosfer, 20 °C ve sıfır hava neminde, sıkıştırılabilir bir gaz ve 250 µm pürüzlülüğe sahip adyabatik bir duvar ile gerçekleştirilmiştir. Etki alanı başına 6 ila 10 milyon hücrelik bir ağ kullanılmıştır. Giriş sınırında düz bir giriş profili ve %2 türbülans uygulanmıştır. Türbülans, k-ε modeli kullanılarak modellenmiştir.
Not: Şekil 4'teki çizimler, yalnızca çalışma prensiplerini göstermek ve birkaç tür yönlendirme kanatçıklı köşe bölümünü karşılaştırmak amacıyla sunulan özel örneklerdir. Her kullanım durumu için genel sonuçlar olarak kabul edilemezler. Her gerçek havalandırma sistemi veya diğer hidrolik ağlar için, her hesaplama noktasında spesifik hidrolik parametreler, kanal boyutu ve şekli, pürüzlülük ve yapısal düzensizlikler, akış düzensizlikleri ve kesin fiziksel gaz özellikleri dikkate alınmalıdır. Bizimle iletişime geçerek belirli bir sistem için böyle bir hesaplama sipariş edebilirsiniz.
Aşağıdaki tasarım durumları gösterilmektedir:
- Yönlendirme kanatçıkları olmayan köşe bölümü.
- Radyal olarak bükülmüş ayırıcı kanatçıklara sahip düzgün kavisli köşe bölümü (r = kanal yüksekliğinin ½'si). Basınç düşümü aynı zamanda ayırıcıların sayısına ve geometrisine de bağlıdır. Örnek, minimum sayıda optimum şekilli ayırıcı plakayı göstermektedir.
- Basit radyal kavisli ince plakalar (10-20 mm kalınlığında).
- En yakın rakiplerimizin tipik optimize edilmemiş yönlendirme kanatçıkları.
- Optimize edilmiş profile sahip TunnelTech yönlendirme kanatçıkları (TTE-TV).
Az sayıda basit bükülmüş plaka ayırıcıya sahip (veya hiç kanatçığı olmayan) kavisli kanallardaki en önemli sorun, dönüş bölümünün çıkışındaki basınç ve hız dağılımıdır (Şekil 4, durum 2, çıkış kesitine bakın). Hız, her bir akış alt kanalının dış duvarından iç duvarına doğru artarak düzensiz akış, şiddetli türbülans ve gürültü üretir. Dönüş yarıçapı ne kadar küçük olursa, akış ayrılması, basınç ve hız alanlarının bozulması, daha yüksek gürültü ve daha yüksek basınç düşümü riski o kadar büyük olur.
Bu sorunların üstesinden gelmenin tek yolu, köşe bölümü için büyük bir eğrilik yarıçapı ve daha fazla sayıda ayırıcı kanatçıktır. Bu da ikinci bir sorun yaratır: bu tür kıvrımları yerleştirmek için gereken ekstra alan ve kanal kesitine göre boyutlandırılmış birkaç kavisli ayırıcının malzeme maliyeti. Büyük kanal sistemlerinde, düzgün yarıçaplı kıvrımlar mantıksız derecede büyük yapılara yol açabilir ve bu yaklaşımı, özellikle alanın kısıtlı olduğu birçok durumda pratik olmaktan çıkarır. İhtiyaç duyulan ek alan aşağıdaki Şekil 4, durum 2'de kesik çizgilerle gösterilmiştir. Her dönüşün yüksekliği ve genişliği kanal boyutunun en az ½'si kadar artırılmalıdır. Kapalı devre rüzgâr tünelleri için bu, bina boyutlarının her yönde birkaç metre artırılması anlamına gelir ki bu da hava kanalı maliyetlerini ve sermaye yatırımını artırır. Ayrıca, her bir ayırıcının maliyeti kanal duvarının kendisi kadardır.
Şekil 4. Hava kanallarında köşe bölümleri – tasarım ve performans karşılaştırması
Rüzgâr tünelleri ve endüstriyel havalandırma için en uygun çözüm, Şekil 4, durum 3-5'te gösterildiği gibi kanat profilli yönlendirme kanatçıklarının diyagonal bir dizilimidir.
Yukarıdaki tüm CFD görüntüleri, örnek olarak 20 m/s hava akışı hızında 2x2 m girişli bir hava kanalı köşe bölümü içindir – bu durum, kapalı alan skydiving ve düşük hızlı ses altı rüzgâr tünelleri için en uygun olanıdır.
Şekil 4, durum 3, ince bükülmüş sacdan yapılmış basit kanatçıklara sahip bir köşe bölümünü göstermektedir. Şekil 4, durum 4, TunnelTech'in en yakın rakipleri tarafından sunulan en iyi yönlendirme kanatçıklarını göstermektedir. Her ikisi de daha kısa bir korda ve optimize edilmemiş bir kanat profiline sahiptir; bu da bölüm çıkışında kalıntı akış düzensizliğine, daha yüksek aerodinamik dirence ve daha fazla kanal gürültüsüne neden olur. Basit bükülmüş sacdan yapılmış ince kanatçıklar, düşük hava hızlarında bile genellikle izin verilen gürültü seviyelerini aşar ve düşük kord-kalınlık oranına sahip kalın, kısa bir profil aynı zamanda daha küçük bir yüzey alanına sahiptir; bu da soğutmalı yönlendirme kanatçıklarının ısı transferi için kullanıldığı durumlarda bir dezavantajdır.
Şekil 4, durum 5'in alt kısmı, yüksek performanslı TunnelTech yönlendirme kanatçıkları ile donatılmış bir hava kanalı köşesini göstermektedir (sipariş için TTE-TV-90 parça numarasına bakın). Kesitlerin gösterdiği gibi, uygun profilli kanatçıklarla akış daha düzgündür, bu da daha düşük basınç düşümü ve düşük türbülans anlamına gelir.
Uzun kordlu kanatçıklarla donatılmış TunnelTech köşe bölümleri için çıkış basıncı/hız profili de diğer durumlara göre çok daha iyidir. Sonuç, profesyonel paraşütçüler ve diğer müşteriler tarafından yapılan sayısız incelemeye yansıyan TunnelTech'in rakipsiz aerodinamik kalitesidir.
Kord uzunluğu ve soğutma seçenekleri dahil olmak üzere yukarıdaki tüm veriler Tablo 1'de de özetlenmiştir.
| Durum / Kanatçık tipi | ΔP (Pa) (*) | ξ (*) | Kord uzunluğu (mm) | Soğutma |
|---|---|---|---|---|
| 1. Kanatçık yok, keskin dönüş | 114 | 0.47 | — | Hayır |
| 2. Düzgün kavisli köşe bölümü | 41 | 0.17 | > 2000 | Hayır |
| 3. Basit radyal kavisli ince plakalar | 80 | 0.33 | 250–500 | Hayır |
| 4. En yakın rakiplerin yönlendirme kanatçıkları | 88 | 0.37 | 280 | Evet |
| 5. TunnelTech optimize edilmiş yönlendirme kanatçıkları | 57 | 0.24 | 500 | Evet |
Aynı geometri ve başlangıç koşulları için hesaplanan, 100 m/s'ye kadar olan hız aralığında TunnelTech ve rakiplerin kanatçıklarına sahip kanal dönüş bölümü için hidrolik kayıp katsayısı Şekil 5'te verilmiştir.
Kanal uzunluğu boyunca hidrolik kayıplar, yerel direnç ve toplam hidrolik kayıp katsayısı hakkında daha fazla ayrıntı aşağıda verilmiştir.
Şekil 5. TunnelTech ve rakip dönüş bölümlerinin karşılaştırması: Aynı geometri ve başlangıç hesaplama koşulları için Darcy-Weisbach hidrolik kayıp katsayısı.
Güvenilir Hidrolik ve Yapısal Güvenlik Hesaplamaları İçin Türbülansın Azaltılması
Şekil 6. TunnelTech yönlendirme kanatçıklı köşe bölümü: 20 m/s'de türbülans ölçeği (m)
Düzgün, öngörülebilir bir basınç/hız profili, deneysel rüzgâr tünelleri, kapalı alan skydiving tesisleri ve yüksek güçlü kurulumlar gibi yüksek türbülansın veya akış ayrılmasının kabul edilemez olduğu uygulamalarda özellikle önemlidir. Akış ayrılması ve büyük ölçekli türbülansın neden olduğu basınç dalgalanmalarıyla birlikte bu parazitik etkiler, akustik kaynaklı titreşimden arındırılmış olması gereken ve hava kanalı yapısal kararlılığı nedeniyle statik basınç sapmalarına izin verilmeyen kurulumlarda da kabul edilemez. Ayrıca, türbülanslı akış yaygın bir gürültü kaynağıdır ve genel sistem performansını ve son kullanıcı konforunu daha da düşürür.
Akış düzelticiler, petek yapılar, türbülans perdeleri veya diğer akış koşullandırma cihazları kullanılmadığı sürece akış düzensizliklerinin akış yönünde büyüme ve yoğunlaşma eğiliminde olduğu da unutulmamalıdır [1-3]. Doğru gaz dinamiği analizi, hidrolik ağın önceki elemanı tarafından oluşturulan gerçek giriş basıncı/hız profili ile birbirini izleyen her kanal elemanının direncinin hesaplanmasını gerektirir. Uzun hidrolik ağlar için, devasa boyutu nedeniyle tüm sistemin CFD simülasyonunu çalıştırmak genellikle imkansızdır. Bu gibi durumlarda, boyutsuz akış sayılarına ve geometrik kriterlere [4] dayalı yaklaşık yarı ampirik hesaplamalar veya bu tür yöntemlere dayalı yazılımlar kullanılır. Benzer şekilde, kanal yapısal kararlılığının FEA modellemesi tipik olarak kanal duvarlarına uygulanan sabit bir statik basınç alanı ile gerçekleştirilir. Bu nedenle, akış yönünde gelişen şiddetli akış düzensizlikleri, yük taşıyıcı yapıların güvenlik açısından kritik analizlerine de hata katabilir.
Yaklaşık yöntemler genellikle bir hidrolik ağ elemanının girişindeki hız profilinin bozulmasıyla ilgilenmez; en iyi ihtimalle profilin tam olarak gelişip gelişmediğini veya henüz gelişmemiş (tekdüze) olup olmadığını ve sınır tabakası parametrelerini hesaba katarlar. Rüzgâr tünellerinde ve endüstriyel havalandırma sistemlerinde, akışın her dönüşü düzensizliğe ve güçlü girdaplara neden olabilir, bu da uzun ağlar için hidrolik direnç hesaplamalarına belirsizlik katar. Bu nedenle, mümkün olan her yerde, büyük hız profili düzensizliklerinden kaçınılmalıdır.
Şekil 6 ve yukarıdaki sonuçlar, TunnelTech yönlendirme kanatçıklarına sahip dönüş bölümlerinin yalnızca ek akış bozukluğu yaratmamakla kalmayıp, aynı zamanda bölümün akış yönündeki girdapları ve düzensizlikleri sönümlemek için de kullanılabileceğini göstermektedir. Bu nedenle, TunnelTech kanatçıklarına sahip bir yönlendirme kanatçıklı köşe bölümü, eksenel bir fanın, kanal difüzörünün, ısı eşanjörünün, test bölümünün, kanal branşmanının veya ayrılmasının veya türbülans üreten diğer herhangi bir elemanın akış yönüne monte edildiğinde etkili bir akış doğrultucu olarak da işlev görebilir.
Yerel Direnç Katsayısı
Bir dönüş köşesinin yerel direnci, iyi bilinen Darcy-Weisbach denklemi kullanılarak hesaplanabilir:
ΔP = ξ · ρ · v² / 2
Burada:
- ΔP – Pa cinsinden toplam basınç kaybı (basınç düşümü);
- ξ – yerel direnç (Darcy-Weisbach) katsayısı;
- ρ – akışkan yoğunluğu (kg/m³);
- V – giriş kesitindeki akışkan hızı (m/s).
Hava kanalının enerji verimliliğini belirleyen bu parametreler, büyük ölçüde yönlendirme kanatçığı tasarımına bağlıdır.
[4]'e göre, karmaşık bir hidrolik elemanın toplam direnci, uzunluğu boyunca sürtünme direnci ξL ile yerel direncin ξ0 toplamı olarak ifade edilebilir:
ξSUM = ξL + ξ0
Düz bir hava kanalı için uzunluk direnci, formülle ifade edildiği gibi uzunlukla doğru ve hidrolik çapla ters orantılıdır:
ξL = (L / D) · f
burada f, Darcy sürtünme faktörüdür.
Basit şekilli kanallar için (örn. dairesel, kare, altıgen), f yalnızca Reynolds sayısının doğrusal olmayan bir fonksiyonu olarak ifade edilebilir – bkz. [4] içindeki Bölüm 2 veya https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
Pürüzsüz duvarlara, girişte tam gelişmiş bir akış profiline ve türbülanslı bir rejime (Reynolds sayıları Re > 4×103) sahip basit yuvarlak bir boru (dairesel kanal) için sürtünme faktörü f şu formülden hesaplanabilir:
f = 1 / (1.81 · lg(Re) – 1.64)²
Gerçek kanallar için duvar pürüzlülüğü de dikkate alınmalıdır.
Aşağıdaki Şekil 7, ilk olarak Nikuradse tarafından [5-8]'de yayınlanan, çeşitli bağıl duvar pürüzlülüğü değerleri için Reynolds sayısı Re'ye karşı Darcy sürtünme faktörünün bir grafiğini göstermektedir. Bu grafik aynı zamanda Moody diyagramı [9] veya Colebrook-White korelasyonu [10-11] olarak da bilinir. Pürüzsüz borularla ilgili daha yeni bir çalışma [12]'de bulunabilir.
Diyagram, farklı pürüzlülük değerlerine sahip yuvarlak bir boru için karmaşık f(Re) bağımlılığını göstermektedir. Kare ve dairesel olmayan diğer kanallar için diyagram daha da karmaşıktır. Bu nedenle akış rejimi (Reynolds sayısı), kanal şekli ve bağıl duvar pürüzlülüğünün tümü dikkate alınmalıdır.
Şekil 7. Çeşitli bağıl pürüzlülük değerleri için Reynolds sayısı Re'ye karşı çizilen Darcy-Weisbach sürtünme faktörü fD'yi gösteren Moody (diğer adıyla Nikuradse) diyagramı – Orijinal diyagram: S. Beck ve R. Collins, Sheffield Üniversitesi, CC BY-SA 4.0 altında paylaşılmıştır, wikimedia.org
Gerçek, pürüzlü kanallar için toplam direnci, uzunluk direnci ile yerel direncin toplamı ξSUM = ξL + ξ0 olarak ifade etmek hala mümkündür.
Direncin bu toplama bölünmesi, kanal parametrelerinin incelenmesini basitleştirir, çünkü yerel direnç ξ0 basitleştirilmiş bir eleman geometrisi için hesaplanabilir – örneğin, daha küçük bir hesaplama alanında problemin periyodik bir formülasyonuyla veya 2B bir formülasyonla. Şekil 4'te gösterilen örneklerdeki hesaplama alanının boyutuna dikkat edin – bölüm 3 m yüksekliğinde ve 18 m uzunluğundadır ve yeterli ağ yakınsaması ancak 10 milyon ağ elemanının üzerinde başlar. Aynı durumların periyodik veya 2B formülasyonu, bir büyüklük sırası daha az ağ elemanı kullanabilir ve ΔP(v) eğrisindeki her hız noktasının basitleştirilmiş hesaplaması saatler yerine dakikalar hatta saniyeler sürer.
Bu nedenle direncin iki bileşene ayrılması hesaplamaları büyük ölçüde basitleştirebilir – yerel direnç ξ0 hızlı bir şekilde belirlenir ve ardından uzunluk direnci ξL eklenir. İkincisi, yayınlanmış tablolardan veya boyutsuz sayılara ve kanal geometrisi parametrelerine dayalı yaklaşık formüllerle hızlı bir şekilde tahmin edilebilir. Akış yönünde ani değişiklikler olan hidrolik ve kanal ağı elemanları için (açılı dirsekler, düzgün kıvrımlar, yönlendirme kanatçıkları olan ve olmayan çeşitli açılardaki kıvrımlar), kapsamlı Hidrolik Direnç El Kitabı'nın [4] 6-1 ve 6-2. Bölümlerinde benzer bir yaklaşım ve yöntem sunulmaktadır.
Teknik Özellikler
Hassas mühendislik ve performans hesaplamaları için kapsamlı teknik veriler.
Entegre Soğutma Teknolojisi
Tünel tasarımında devrim yaratan yönlendirme kanatçıklarımız, hava akışı kalitesinden ödün vermeden üstün ısı değişim verimliliği sağlayan entegre dahili soğutma kanallarına sahiptir.
- Yüzlerce kilovattan onlarca megavata kadar ölçeklenebilir devasa ısı dağıtma kapasitesi.
- Hava akışı türbülansı veya akış kalitesi üzerinde sıfır olumsuz etki ile verimli termal yönetim.
- Maksimum termal verimlilik için kanat başına altı entegre dahili soğutma kanalı ile tasarlanmıştır
- Standart endüstriyel su soğutma altyapılarıyla sorunsuz entegrasyon
Üründe Öne Çıkanlar
TunnelTech'in hava akışı yönlendirme kanatçıkları (TTE-TV ürünü), hava akışı yönetiminde benzersiz bir verimlilik sunarak bu teknolojinin ön saflarında yer almaktadır. Ürünlerimiz, kapalı alan skydiving tesisleri ve rüzgâr tünellerinden HVAC ve havalandırma sistemlerine kadar çok çeşitli uygulamalar için tasarlanmıştır ve aerodinamik tasarım ile enerji verimliliğinin en ileri noktasını temsil eder.
Hava Kanallarında Yönlendirme Kanatçığı Bölümü Performansı
TunnelTech'in yüksek performanslı yönlendirme kanatçıkları, güç ve aerodinamik verimlilik için endüstri standardını belirler. Enerji tasarruflu yönlendirme kanatçıklarımız, aerodinamik kayıpları en aza indirecek, düzgün hava akışı sağlayacak ve enerji tüketimini azaltacak şekilde tasarlanmıştır.
TunnelTech yönlendirme kanatçıkları, hava kanallarında mükemmel yerel direnç özelliklerine sahiptir. Yukarıda açıklandığı gibi Darcy-Weisbach denklemi ile hesaplanan direnç parametreleri, aşağıdaki şekillerde (bkz. Şekil 8) ve Yönlendirme Kanatçığı Veri Sayfasında sunulmaktadır.
Genel olarak, kanal boyutunun bilinmediği durumlarda, uzunluk boyunca ek duvar sürtünmesi, pürüzlülük veya diğer yerel parametreler hesaba katılmadan, periyodik yanal sınır koşullarına sahip idealleştirilmiş bir eleman için değerler verilir. Şekil 8, sonsuz bir periyodik dizilimin bir yaklaşımı olarak periyodik sınır koşullarına sahip 15 kanatçıklı bir yığın için hesaplanan, TunnelTech kanatçıklarına sahip idealleştirilmiş bir köşe elemanı için değerleri verir.
Şekil 8. TunnelTech yönlendirme kanatçığı: yerel direnç katsayısı ve karşılık gelen basınç düşümü.
HVAC veya diğer hidrolik sistem, akış kesiti akış yolu boyunca genel olarak değişmeyen kanallardan oluşuyorsa, yaklaşık hesaplamalar için birim uzunluk başına direnci tahmin etmek uygundur (bu, elbette tüm hız aralığı boyunca tahmin edilmelidir):
KL = ξL / L = f / Dh
burada Dh kanalın hidrolik çapıdır. KL değerini yukarıda tartışıldığı gibi referans kitaplarından belirlemek kolaydır. Bunu uzunlukla çarpmak ve veri sayfalarından alınan veya bağımsız olarak hesaplanan yerel direnç değerlerini ξ0 eklemek, sistemdeki toplam basınç kaybının hızlı bir tahminini verir.
ξSUM = KL · L + ξ0
Şekil 4'teki açıklayıcı örnekler – hesaplamada kullanılan gaz parametreleri ve pürüzlülüğe sahip 2x2 m'lik kare bir kanal – KL = ξL / L ~ 2.1 Pa mertebesinde birim uzunluk başına dirence sahiptir. Bu değer, kıvrımları, kanatçıkları veya diğer iç ekipmanları olmayan düz bir kare kanal için geçerlidir. Havanın kanal boyunca kat ettiği tam 21 m boyunca, bu ~44 Pa'lık bir basınç düşümü sağlar. Şekil 8'deki değerin (Yönlendirme Kanatçığı Veri Sayfası, Tablo A.2.1'den alınan 20 m/s'de 11 Pa) eklenmesi, yönlendirme kanatçıklarına sahip gerçek bir 2x2 m kanal bölümü için 55 Pa'lık bir toplam direnç verir. Bu değer, Şekil 4, durum 5'te gösterilen değerle iyi bir uyum içindedir.
CFD olmadan herhangi bir şekildeki kanalların direncini hesaplamak için yaklaşık yöntemler hakkında daha fazla bilgi [4] ve benzeri literatürde bulunabilir.
Not: Şekil 4'teki örnekler, yalnızca yönlendirme kanatçıklarının nasıl çalıştığını gösteren özel bir durumdur ve rastgele bir kanalı değerlendirmek için kullanılamaz. Şekil 8 daha geniş çapta geçerlidir, ancak müşterinin kanalının spesifik parametreleri yine de dikkate alınmalıdır. Her sistem, TunnelTech'ten sipariş edebileceğiniz ayrıntılı bir analize ihtiyaç duyar. Kanal hidrolik direncinin doğru bir şekilde hesaplanması ve havalandırma veya rüzgâr tüneli ekipmanınızın enerji tüketiminin uzman bir değerlendirmesi için lütfen bizimle iletişime geçin.
Hizmetlerimiz ve Ar-Ge çalışmalarımız hakkında ek bilgileri Teknoloji sayfasında ve Hizmetler bölümünde bulabilirsiniz.
Endüstriyel Soğutma ve Isıtma İçin Yönlendirme Kanatçıkları
Endüstriyel hava kanalları için yönlendirme kanatçıkları arasında benzersiz olan ürünlerimiz, soğutucuyu yüksek bir akış hızında sirküle ederek havanın kanaldan geçerken verimli bir şekilde soğutulmasını veya ısıtılmasını sağlar. Bu, termal düzenlemede yeni olasılıkların önünü açar – iç mekan iklim kontrol kanatçıkları ve düşük dirençli kanal içi ısı eşanjörleri – müşterilerimize hava akışı ihtiyaçları için çok yönlü çözümler sunar.
Dış hava ile kanatçık soğutucusu arasındaki logaritmik ortalama sıcaklık farkının (ΔTLMTD) kelvini başına yönlendirme kanatçığı uzunluğunun metresi başına ısı akısını (watt cinsinden) ölçen HTCL (doğrusal metre başına ısı transfer katsayısı) yöntemi kullanılarak derecelendirilen yönlendirme kanatçıklarımız, çeşitli hava akışı koşullarında etkili ısı transferi için tasarlanmış olup istikrarlı performans ve sıcaklık düzenlemesini garanti eder.
Su soğutmalı yönlendirme kanatçıkları için ısı transfer katsayısı parametreleri, hem kuru hem de nemli hava için Şekil 9'da sunulmuştur; burada ΔP [kPa], giriş ve çıkış kanatçık portları (Şekil 10'da mavi ve kırmızı) arasındaki su basıncı farkıdır.
Şekil 10. Yönlendirme kanatçığı soğutma kanalları
Şekil 9. HTCL katsayısı. Giriş ve çıkış soğutma kanalı portları arasındaki farklı soğutucu (su) basınç farklarında kuru (RH = %0) ve nemli hava (30 °C'de RH = %90).
Atık Isı Geri Kazanımı İçin Yönlendirme Kanatçıkları
Entegre ısı değişim kanallarına sahip soğutmalı yönlendirme kanatçıkları, çeşitli uygulamalarda atık ısı geri kazanımı için çok yönlü bir çözüm sunar. Isı değişim sistemlerine entegre edilen bu kanatçıklar, aksi takdirde kaybolacak olan fazla termal enerjiyi yakalayabilir ve ısı geri kazanım sistemlerine aktararak genel sistem verimliliğini önemli ölçüde artırabilir.
Uygulamada bu teknoloji birçok alanda kullanılabilir. Örneğin endüstriyel süreçlerde, soğutmalı yönlendirme kanatçıkları egzoz gazlarından atık ısıyı geri kazanabilir ve bunu gelen sıvıları veya havayı önceden ısıtmak için kullanarak enerji tüketimini azaltabilir. HVAC sistemlerinde aynı prensip, egzoz ve besleme hava akışları arasında ısı transferi yapan ısı geri kazanımlı havalandırma cihazları (HRV'ler) ve enerji geri kazanımlı havalandırma cihazları (ERV'ler) gibi cihazlarda uygulanır. Bu, gelen havayı ısıtmak veya soğutmak için gereken enerjiyi en aza indirerek önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar.
Soğutmalı yönlendirme kanatçıkları, güç üretimi ve yenilenebilir enerji sistemlerine de entegre edilebilir. Örneğin kojenerasyon (CHP) tesislerinde, elektrik üretiminden kaynaklanan atık ısı geri kazanılır ve ısıtma için kullanılarak sistemin genel verimliliği artırılır. Jeotermal enerji sistemlerinde bu kanatçıklar, topraktan çıkarılan termal enerjinin yönetilmesine yardımcı olarak ısı transfer süreçlerini optimize edebilir.
Yeşil ve yenilenebilir enerji girişimlerinde, atık ısı geri kazanımı karbon ayak izlerini azaltmada ve enerji sistemlerinin sürdürülebilirliğini artırmada kritik bir rol oynar. Bu yaklaşım, yalın üretim ilkeleriyle uyumludur, kaynak verimliliğini artırır ve etkili ısı yönetimi yoluyla işletme maliyetlerini düşürür. Ayrıca ESG projelerinde bu tür teknolojilerin benimsenmesi, daha geniş sürdürülebilirlik hedefleri doğrultusunda çevresel etkiyi en aza indirme ve kaynak kullanımını optimize etme taahhüdünü gösterir.
Isı Geri Kazanımı – İlgili Projeler
TunnelTech, soğutmalı yönlendirme kanatçıkları ile atık ısı geri kazanımı için tasarlanmış ısı değişimi ve HVAC projeleri sunma konusunda kapsamlı bir deneyime sahiptir. TunnelTech, bu kanatçıkları aksi takdirde kaybolacak olan termal enerjiyi yakalamak ve yeniden kullanmak üzere tasarlanmış ısı değişim sistemlerine entegre ederek, çok çeşitli endüstriyel ve ticari süreçlerden atık ısının daha etkili bir şekilde geri kazanılmasını mümkün kılar. Bu sadece enerji verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda enerji tüketimini ve işletme maliyetlerini azaltarak sürdürülebilirlik hedeflerini de destekler.
Uygulamalar
Yönlendirme kanatçıklarımız çok çeşitli endüstrilere ve uygulamalara hizmet vermektedir
HVAC Sistemleri
| Ticari Binalar | Hava kanalı optimizasyonu; enerji verimliliği; daha düşük işletme maliyetleri; hava kalitesi ve sıcaklığın verimli kontrolü ile daha iyi sağlık ve güvenlik |
| Konut Kompleksleri | Optimum hava kalitesi ve hava akışı ile konforlu yaşam ortamları; daha iyi sağlık ve güvenlik |
| Veri Merkezleri | Termal yönetim yönlendirme kanatçıkları, sunucu performansı ve uzun ömürlülüğü için gereken kritik sıcaklık ve nem seviyelerini korur |
İnşaat Mühendisliği Havalandırma Sistemleri
| Hastaneler ve Sağlık Tesisleri | Sessiz çalışan yönlendirme kanatçıkları, hastaları ve personeli koruyan hayati hava kalitesi kontrolünü sağlar; hava kalitesi ve sıcaklığın verimli kontrolü ile daha iyi sağlık ve güvenlik |
| Eğitim Kurumları | Gelişmiş hava sirkülasyonu sayesinde daha iyi öğrenim ortamları |
Çevresel Kontrol
| Elektronik, Biyoteknoloji, Gıda Teknolojisi ve Diğer Yüksek Teknoloji Tesisleri / Temiz Odalar | Yüksek teknoloji ve zorlu üretim süreçleri için sıcaklık ve nem kontrolü; iklimlendirme yönlendirme kanatçıkları, üretim ve araştırma için katı hava akışı standartlarını korur |
| Spor Salonları ve Stadyumlar | Sporcular ve seyirciler için konfor ve güvenlik |
Endüstriyel ve Özel Uygulamalar
| Tünel İnşaatı ve Bakımı | Tünel ortamlarındaki çalışanlar için daha iyi hava kalitesi ve güvenlik |
| Endüstriyel Tesisler | Hava kanalı optimizasyonu; enerji verimliliği; sürdürülebilir gelişim; daha düşük işletme maliyetleri |
| Dökümhaneler ve Ağır Hizmet Tesisleri | Enerji verimliliği; daha düşük işletme maliyetleri; atık ısı geri kazanımı; dekarbonizasyon ve ESG; ağır hizmet tipi HVAC hava kanalları; termal yönetim |
| Gemi Mühendisliği | Mürettebat konforu ve ekipman güvenilirliği için gemilerde ve denizaltılarda iyileştirilmiş havalandırma |
| Madencilik ve Yeraltı İnşaatı | Tehlikeli durum riskini azaltan, madenler ve diğer yeraltı yapıları için temel havalandırma |
Bu uygulamaların her biri, verimli hava akışı yönetiminde ileriye doğru bir sıçrama olan TunnelTech yönlendirme kanatçıklarının gelişmiş tasarımı ve işlevselliğinden önemli ölçüde faydalanır. Müşteriler, TunnelTech'in düşük sürtünmeli yönlendirme kanatçıklarını seçerek sistem performans hedeflerini yalnızca karşılamayı değil, aynı zamanda aşmayı da bekleyebilirler; üstelik bunu yaparken
- •enerji tüketimini* %30'a kadar azaltır
- •gürültüyü* %60 oranında azaltır (geleneksel hava kanallarına kıyasla).
* TT45 PRO rüzgâr tüneli geometrisi için deneysel sonuçlar.
Talepleriniz ve yönlendirme kanatçıklarımızın özel ihtiyaçlarınıza nasıl uyarlanabileceği hakkında daha fazla bilgi için lütfen ekibimizle iletişime geçin. Optimum hava akışı yönetimine ulaşmada TunnelTech çözüm ortağınız olsun.
Kurulum ve Bakım
- •Boyutlar ve Özellikler
Kurulumdan önce kanal boyutlarını ve yönlendirme kanatçığı özelliklerini doğrulayın
- •Montaj Seçenekleri
Kelepçeli, cıvatalı ve kaynaklı konfigürasyonlarda mevcuttur
- •Yük Taşıma
Güvenli taşıma ve konumlandırma için yük taşıma yönergelerini izleyin
- •Adım Adım Kurulum
Her ürün teslimatıyla birlikte sağlanan ayrıntılı kurulum talimatları
- •Denetim Programı
Kanatçık hizalamasını ve yapısal bütünlüğü sağlamak için düzenli görsel denetimler
- •Temizlik Prosedürleri
Kanatçık yüzeylerinde biriken toz ve kalıntıları temizlemek için periyodik temizlik
- •Aşınma ve Yıpranma İzleme
Korozyon, aşınma veya mekanik hasar belirtilerini izleyin
- •Sorun Giderme Kılavuzu
Titreşim, gürültü veya düşük hava akışı verimliliği gibi yaygın sorunları giderin
Dokümantasyon
TunnelTech rüzgâr tüneli köşe bölümü montajları ve yönlendirme kanatçığı parametreleri hakkındaki teknik bilgiler, TTE-TSA ve TTE-TV ürünlerini kapsayan kapsamlı bir veri sayfasında mevcuttur. Dokümantasyon; tasarım seçeneklerini, yatay ve dikey 90 derecelik dönüş köşeleri için yerel dirençleri ve soğutmalı yönlendirme kanatçıkları için hidrolik ve ısı transferi parametrelerini içerir.
TTE-TSA Veri Sayfasını İndir (PDF)Referanslar ve İlgili Yayınlar
Rüzgâr tünelleri, endüstriyel hava kanalları, HVAC kanalları ve hava akışı yönetim ekipmanları, fan akış doğrultucuları vb. için yönlendirme kanatçıklarının tasarımı ve optimizasyonu hakkında ek bilgiler aşağıdaki bağlantılarda bulunabilir:
- 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.
Ayrıca bakınız:
- Moody diyagramı: en.wikipedia.org/wiki/Moody_chart
- Darcy-Weisbach: en.wikipedia.org/wiki/Darcy–Weisbach_equation
- Sürtünme faktörü: en.wikipedia.org/wiki/Fanning_friction_factor, en.wikipedia.org/wiki/Darcy_friction_factor_formulae
- Sürtünme kaybı: en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss