ترجمه : مهندس نیره شمشیری
ماخذ: ماهنامه اشری – دسامبر 2016
جدول 2. پارامترهای فیزیکی برای 10 نمونه
اعداد منفی سرعت هوا، جریان هوای برگشت/تخلیه را نشان می دهد.
فن از نوع رفت و برگشتی بود که با تسمه هدایت می شود و نیرومحرکه با فرکانس متغیر آن اجازه اصلاح سرعت فن و فشار کانال برای آزمایشات را می داد.
مقدار فشار صدا در موتورخانه در یک محل ثابت به فاصله 6 فوت (1.8 متر) دور از جریان پایین کانال اولین زانویی و بالای اتصال تی گرفته شد. آزمایشات لرزش نیز روی سطوح کانال و اسکرال فن مختلف انجام شد. اندازه گیری های لرزش در جدول 3 بیشترین مقدار لرزش گرفته شده در کنار و کف کانال بین تویت های اولین زانویی هستند. بررسی داده ها نشان می دهد مقدار دامنه فشار صدا در 31.5 هرتز باند اکتاو در زمان عبور جریان با عدد رینولدز 105×2.7 و 105×3.1 افزایش قابل توجهی داشت. افزایش دامنه لرزش ورق فلزی با افزایش دامنه غرش کانال مطابقت داشت.
نتیجه این بود که لرزش غیرخطی سطح کانال سبب غرش کانال در رزونانس کانال می شد.
به منظور مشاهده جریان هوای لایه مرزی آیرودینامیکی زانویی با استفاده از یک دستگاه نوری که یک طناب به انتهای آن وصل شده، آیرودینامیک نمونه 5 نیز با استفاده از یک صفحه پلاستیکی شفاف که به یک دریچه در سمت کانال متصل شده بود، اندازه گیری شد. با افزایش جریان هوای سیستم در نتیجه افزایش سرعت فن، ابعاد لایه مرزی جریان معکوس در زانویی از 3 اینچ (76 میلی متر) در سرعت اسمی کانال 648 فوت بر متر (3 متر بر ثانیه) تا 8 اینچ (203 میلی متر) در سرعت 1872 فوت بر متر (9 متر بر ثانیه) افزایش یافت. عمق عمودی لایه مرزی معکوس جریان در حدود 1 اینچ (25 میلی متر) باقی ماند.
شروع غرش کانال در سرعت کانال عکس جریان 1469 فوت بر متر (7 متر بر ثانیه) رخ داد. همچنین از حرکت طناب در یک مقطع عرضی کانال روشن شد که سرعت هوا در سرعت های جریان بالاتر از 1469 فوت بر متر (7 متر بر ثانیه) افزایش یافت.
1 . منبع پالس های مکرر فشار هوا در حفره کانال در فرکانس خاص مربوط به سرعت فن با سیستم های کانال/فن گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع رخ می دهد. نمونه هایی که لرزش کانال با آنالیز فرکانس اندازه گیری شد و همچنین نتایج نمونه 5 نشان می دهد غرش کانال تابع فرکانس عبوری از تیغه (تعداد تیغه های فن ضرب در سرعت فن) یا فرکانس تسمه نیست، بلکه فقط با سرعت فن (دور در دقیقه) ارتباط دارد. در نمونه های 2، 4، 5، 6 و 8 که در جدول 2 نشان داده شده، سرعت فن مساوی فرکانس لرزش کانال است. حذف فرکانس های تسمه و تیغه به عنوان نیروهای ورودی و با توجه به اینکه TAF برای کندکردن جریان هوای پیوسته عمل می کند پیشنهاد می کند حرکت جریان هوا در پالس ها در سرعت فن از میان TAF سبب نوسان شدید جریان کانال می شود. اگر فن به صورت یک پیستون متصل به یک سیستم کانال نیمه بسته دیده شود، غرش کانال مثل یک حفره بسته با دیواره های انعطاف پذیری است که می لرزد.
رزونانس کانال مطابقت دارند و سبب افزایش دامنه لرزش و در نتیجه غرش کانال می شود. این با منابع و مطالعات مختلف هماهنگ است.
همان طور که قبلاً گفته شد، یک پارامتر ریاضی جریان هوای آیرودینامیکی روی اجزای سطح صاف را پوشش می دهد.
این پارامتر عدد رینولدز جریان نام دارد، Re = Vd/v که V سرعت جریان هوای اسمی است. رینولدزهای اوسبورن نشان داده است جریان هوا روی یک صفحه مسطح در عدد رینولدز اسمی 3.5×105 از صفحه مسطح جدا می شود.
این ممکن است شبیه جریان هوا در یک کانال مسطح باشد که d ارتفاع یا عرض کانال و v سرعت جنبشی هوا است.
v برای هوای برگشت 70 درجه فارنهایت (21 درجه سانتی گراد)، 4- 1.6 × 10 و برای هوای رفت 55 درجه فارنهایت (13 درجه سانتی گراد) 4- 1.5 × 10 است.
در 10 مورد از نمونه های نشان داده شده در جدول 2 که پارامترهای عدد رینولدز موجود است، کانال های با عدد رینولدز بین 2.8 × 105 و 4.5 × 105 غرش کانال نشان دادند. این با عدد رینولدز اسمی 3.5 × 105 برای ناپایداری جریان هوا (جریان هوای آشفته) روی یک صفحه صاف هماهنگ بود. این داده ها پیشنهاد می کنند که عدد رینولدز پارامتری است که می تواند برای کمک به پیش بینی غرش کانال استفاده شود.
روش های عملی برای کاهش غرش کانال
اغلب، ساختمان ها ارتفاع کف تا کف کافی برای امکان طراحی مناسب کانال با نسبت صفحه خوب ندارند. در نتیجه، کانال کشی اولیه با نسبت صفحه بالا، ارتفاع کانال کم و بعد افقی مسطح بزرگ طراحی می شود که یک رابط کانال آئرودینامیکی ضعیف (TAF) دارد. این شرایط سبب غرش کانال می شود.
از آنجایی که غرش کانال در واقع لرزش کانال با فرکانس پایین است، تله های صدا و میرایی فعال در کانال در حذف لرزش کانال که سبب غرش کانال می شود مفید نیست.
با شروع فن های با سرعت متغیر، می توان سرعت فن را برای کنترل فن تنظیم کرد. با این وجود، تغییر سرعت فن لزوماً غرش کانال را کاهش نمی دهد. غرش نتیجه افت فشار TAF ، آئرودینامیک ها و سختی کانال نیز هست. در مورد 4، میزان غرش کانال در واقع زمانی افزایش می یابد که سرعت فن کاهش یابد. پیش بینی اینکه آیا غرش کانال رخ می دهد یا نه به دلیل تعامل متغیرهای مختلف مثل اندازه کانال و ساخت آن، آئرودینامیک TAF و ویژگی های فن پیچیده است. با این وجود، چندین راهکار عملی در طراحی به کنترل غرش کانال کمک می کند:
• از TAF نزدیک فن یا یک سری اتصال کانال در بخش های دورتر که سبب افت فشار بالا می شوند، اجتناب کنید.
بنابراین، کانال کشی در ورودی یا خروجی فن باید از نظر آئرودینامیکی صاف و بدون زانویی و اتصالات تی باشد. همان طور که در فصل 48 هندبوک کاربردهای HVAC اشری سال 2015 گفته شده، نزدیک فن های سانتریفیوژی آئرودینامیک های خوبی تعبیه کنید. مخصوصاً با قراردادن جهش های 45 درجه در پلنوم ها، از جهش های لبه مربع از پلنوم های هوای رفت خودداری کنید. جهش های لبه مربع سبب جدا شدن بیشتر جریان هوا در لایه مرزی می شود.
• از کانال کشی هوای رفت و برگشت RTU با چرخش مستقیم زیر RTU ها که شامل افت فشار بالا، تغییرات چشمگیر در مقطع عرضی و کانال بزرگ مسطح می شود، اجتناب کنید. از کانال های بیضوی مسطح یا مستطیل تک دیواره با نسبت های صفحه بزرگ اجتناب کنید. کانال های دو دیواره ای سختی بیشتری فراهم کرده و همان طور که بعداً گفته می شود مانع غرش کانال می شود.
• اطمینان حاصل کنید دریچه های بام برای کانال RTU در RTU با مواد با جرم سنگین درزبندی می شوند. اگر دریچه ها اطراف محل نفوذ کانال در سطح بام گذاشته شوند، لرزش پنل های RTU کف و کانال محل های تورفتگی غرش کانال تولید می کند غرش از دریچه های بام به فضاهای ساکنین عبور می کند.
• برای اجتناب از لرزش های رزونانسی کانال، اطمینان حاصل کنید برای مقاومت در برابر لرزش کانال، سختی کانال بزرگ نزدیک فن را بهبود بخشیده و با کانال فولادی گیج سنگین و تقویت روی مراکز بسته محکم می شود. تهیه کانال مستطیل سخت دو دیواره ای سختی کانال را بهبود می بخشد. تجربه طراحی های اخیر کانال کشی نشان داده است ساختار کانال دو دیواره ای غرش کانال را حذف می کند. کانال گرد نیز سخت بسیار بیشتری داشته و مانع غرش می شود، اما تجربه نشان داده است کانال گرد قبل از تبدیل به کانال مستطیل شکل باید 40 تا 50 فوت از فن فاصله داشته باشد. اگر تغییر نزدیک فن باشد، محل تغییر و کانال مستطیل شکل می تواند غرش تولید کند.
جایی که در شرایط بازسازی فضا محدود است، اطمینان حاصل کنید کانال سخت یا طبق فصل 48 هندبوک کاربردهای HVAC اشری سال 2015 محصور شده است. اضافه کردن دیواره خشک مستقیماً به دیواره کانال را سخت می کند تا فرکانس کانال را تغییر و دامنه غرش کانال را تا 7 تا 10 دسی بل در فرکانس های پایین کاهش دهد.
اطمینان حاصل کنید عایق کاری دیواره خشک با اتصال پیچ فلزی به کانال از ترکیب چسب درزبند استفاده نمی کند؛ چرا که این ماده در سیستم هوای رفتی که هوای 55 درجه فارنهایت و سردتر را تأمین می کند، سبب ایجاد شرایط رطوبت می شود. این حالت اجازه رشد قارچ ها را می دهد و با کانال های رفت عایق کاری شده، عایق خارجی می تواند با پوشاندن دیواره خشک مرطوب، رشد قارچ را تشدید کند.
سرعت فن (Hz=60/rpm) می تواند با فرکانس طبیعی تخمین زده شده سطوح کانال مسطح افقی و عمودی مقایسه شود. از آنجایی که لرزش کانال خطی است، خطاهایی در این محاسبات وجود خواهد داشت. در کل، اگر یک TAF موجود باشد، و سرعت فن در 10 هرتز فرکانس رزونانس کانال محاسبه شده باشد، احتمال لرزش کانال در نتیجه غرش آن وجود خواهد داشت. اصلاح ابعاد کانال برای یک نسبت صفحه کوچک تر برای بهبود سختی کانال با حذف TAF ، فاصله سخت کننده کوتاه تر و افزایش گیج کانال برای تغییر فرکانس طبیعی کانال می تواند به کاهش لرزش کانال کمک کند.
• عدد رینولدز جریان در چیدمان کانال کنار و کف نزدیک انشعاب های کانال اولیه در فن های هوای رفت یا برگشت می تواند به سادگی برای الزامات جریان هوای طراحی پیش بینی شده محاسبه شود تا ببینیم آیا احتمال جدا شدن جریان در بخش صاف کانال اصلی وجود دارد یا نه. اگر عدد رینولدز جریان در TAF برای بعد کانال افقی یا عمودی نزدیک 105×3.5 باشد، کانال ممکن است نیازمند اصلاحات در بُعد یا سختی بیشتر برای پیشگیری از غرش باشد.
