Utjecaj konstrukcije priključne kutije vrtložnog difuzora na uniformnost radijalnog zračnog mlaza

Uniformity of the radial air jet issuing from the ceiling vortex diffuser with side entry plenum box was investigated experimentally. Two different cases of diffuser plenum box design were used: plenum box with perforated plate and plenum box without perforated plate. Air jet velocities were measured under isothermal conditions circumferentially around a diffuser. It was found that the jets in both cases were radially asymmetric. A simple method of quantifying radial asymmetry of the jet was proposed and used to compare two cases. Analysis showed that the jet issuing from the diffuser with plenum box that has a perforated plate is somewhat more symmetric.Mjerenjem brzine zraka istraživana je asimetrija istrujavanja zračnog mlaza iz vrtložnog difuzora s priključnom kutijom i horizontalnim priključkom. Mjerenja su vršena dvjema različitim konstrukcijama priključne kutije: priključna kutija sa perforiranim limom za umirenje i priključna kutija bez lima za umirenje. Brzine mlaza su mjerene u uvjetima izotermnog istrujavanja, kružno oko difuzora. Istraživanje je pokazalo da su mlazovi u oba slučaja bili radijalno asimetrični. Jednostavna metoda za kvantificiranje radijalne asimetrije mlaza je predložena i upotrebljena za usporedbu dvaju slučajeva. Analiza je pokazala da je mlaz koji istrujava iz difuzora s priključnom kutijom sa perforiranim limom za umirenje nešto simetričniji

Razvoj matematičkog modela za ocjenu toplinske ugodnosti u spojenom mlazu

Spojeni mlaz je fenomen turbulentnog strujanja koji u sustavima ventilacije nastaje meñusobnom interakcijom dvaju nasuprotnih zračnih mlazova iz susjednih istrujnih otvora te mu je, iako predstavlja važan čimbenik toplinske ugodnosti u zoni boravka, u dosadašnjim istraživanjima u ventilaciji posvećeno vrlo malo pozornosti. Cilj istraživanja je temeljem teorije samosličnosti strujanja u razvijenoj zoni turbulentnog mlaza razviti bezdimenzijski matematički model koji bi omogućio procjenu brzine i intenziteta turbulencije zraka kao veličina o kojima ovisi osjećaj propuha u zoni spojenog mlaza, a koji bi u primjeni bio znatno jeftiniji i jednostavniji od složenih CFD proračuna koji još uvijek ne daju pouzdane rezultate kod ovakvih strujanja. Razvoj modela temelji se na eksperimentalnim mjerenjima brzine i intenziteta turbulencije CTA anemometrom te na teorijskoj analizi strujanja uz primjenu analitičkih i jednostavnih numeričkih metoda. Obzirom na oskudna istraživanja vrtložnog ventilacijskog difuzora za proizvodnju mlaza, odabran je vrtložni radijalni stropni difuzor. Mjerenja su vršena u zoni izotermnog priljubljenog stropnog radijalnog mlaza i u zoni izotermnog spojenog mlaza koji nastaje interakcijom te koji se takoñer, na temelju dokaza drugih autora, smatra radijalnim mlazom te se opisuje modelom strujanja slobodnog radijalnog mlaza usmjerenog prema zoni boravka. \Nalaženje rješenja osrednjenog strujanja radijalnog mlaza, kao unaprjeñenje dosadašnjih rješenja, temelji se na pretpostavci o razdiobi brzine u glavnom smjeru strujanja u obliku Gaussove funkcije, te uzimajući u obzir da turbulentna viskoznost u zoni mlaza nije konstantna. S obzirom da eksperimentalni rezultati govore da spojeni mlaz ima više nego dvostruko veći koeficijent širenja od klasičnog radijalnog mlaza, provedena je analiza primjenjivosti Prandtlovih pretpostavki graničnog sloja te su rješenja osrednjenog strujanja donesena uz primjenu i bez primjene pojednostavljenja graničnog sloja. Uz primjenu ovih pretpostavki došlo se do analitičkog rješenja za razdiobu turbulentne viskoznosti, srednje brzine i turbulentnog naprezanja dok je bez primjene ovih pretpostavki bilo potrebno primijeniti jednostavne numeričke metode. Kinetička energija turbulencije odnosno intenzitet turbulencije dobiven je numeričkim rješenjem transportne jednadžbe kinetičke energije turbulencije pri čemu su, kao modeli turbulencije, korištena rješenja \Navier-Stokesove jednadžbe odnosno turbulentne viskoznosti dobivene uz i bez primjene pretpostavki graničnog sloja. Usporedba razvijenog modela s eksperimentalnim rezultatima govori o dobrom slaganju rezultata srednje brzine, turbulentnog naprezanja i kinetičke energije turbulencije u usporedbi s rezultatima klasičnog mlaza drugih autora. Slaganje teorijskog modela s eksperimentalnim rezultatima intenziteta turbulencije u spojenom mlazu je bolje u slučaju bez primjene pretpostavki graničnog sloja nego u slučaju primjene ovih pretpostavki

NUMERICAL ANALYSIS OF HYDRONIC HEATING HIDRAULIC SYSTEM

Projektiranje sustava toplovodnog grijanja u zgradama vrši se u većini slučajeva dimenzioniranjem prema projektnim vanjskim uvjetima kada su potrebe zgrade za toplinom najveće. Dimenzioniranjem sustava grijanja na ovaj način definira se samo projektno pogonsko stanje, dok se pogonska stanja sustava u djelomičnom opterećenju rijetko analiziraju u praksi naročito kada se govori u hidrauličkom dijelu sustava i njegovom hidrauličkom balansu. Ovdje je prikazana metodologija numeričke analize hidrauličkog sustava Hardy Cross metodom, kojom se mogu izračunati ključni parametri u bilo kojem pogonskom stanju. Rezultati su prikazani za jednostavni ne balansirani sustav centralnog grijanja, te se mogu vidjeti protoci vode, radne točke sustava pri različitim načinima regulacije pumpe i potrošnja snage pumpe. Rezultati simulacije mogu naročito pomoći pri planiranju hidrauličkog balansiranja sustava i pred podešenju balansnih ventila.In most cases, the design of the central hydronic heating system in buildings is done by dimensioning system components according to the design external conditions when the heat demand is greatest. By designing the heating system in this way, only the design operating state of the system is defined, while the operating states of the system under partial load are rarely analyzed in practice, especially hydraulic part of the system and its hydraulic balance. The methodology of numerical analysis of the hydraulic system by the Hardy Cross method, which can calculate the key parameters of the hydraulic system in any operating state, is presented here. The results of the numerical calculation are shown for a simple unbalanced central heating system, and water flows, system operating points for different modes of pump regulation, pump power consumption can be seen. The simulation results can especially help in planning of hydraulic balancing of the system and presetting the balancing valves

Development of the mathematical model for evaluation of the thermal comfort in the merged jet

Spojeni mlaz je fenomen turbulentnog strujanja koji u sustavima ventilacije nastaje meñusobnom interakcijom dvaju nasuprotnih zračnih mlazova iz susjednih istrujnih otvora te mu je, iako predstavlja važan čimbenik toplinske ugodnosti u zoni boravka, u dosadašnjim istraživanjima u ventilaciji posvećeno vrlo malo pozornosti. Cilj istraživanja je temeljem teorije samosličnosti strujanja u razvijenoj zoni turbulentnog mlaza razviti bezdimenzijski matematički model koji bi omogućio procjenu brzine i intenziteta turbulencije zraka kao veličina o kojima ovisi osjećaj propuha u zoni spojenog mlaza, a koji bi u primjeni bio znatno jeftiniji i jednostavniji od složenih CFD proračuna koji još uvijek ne daju pouzdane rezultate kod ovakvih strujanja. Razvoj modela temelji se na eksperimentalnim mjerenjima brzine i intenziteta turbulencije CTA anemometrom te na teorijskoj analizi strujanja uz primjenu analitičkih i jednostavnih numeričkih metoda. Obzirom na oskudna istraživanja vrtložnog ventilacijskog difuzora za proizvodnju mlaza, odabran je vrtložni radijalni stropni difuzor. Mjerenja su vršena u zoni izotermnog priljubljenog stropnog radijalnog mlaza i u zoni izotermnog spojenog mlaza koji nastaje interakcijom te koji se takoñer, na temelju dokaza drugih autora, smatra radijalnim mlazom te se opisuje modelom strujanja slobodnog radijalnog mlaza usmjerenog prema zoni boravka. \Nalaženje rješenja osrednjenog strujanja radijalnog mlaza, kao unaprjeñenje dosadašnjih rješenja, temelji se na pretpostavci o razdiobi brzine u glavnom smjeru strujanja u obliku Gaussove funkcije, te uzimajući u obzir da turbulentna viskoznost u zoni mlaza nije konstantna. S obzirom da eksperimentalni rezultati govore da spojeni mlaz ima više nego dvostruko veći koeficijent širenja od klasičnog radijalnog mlaza, provedena je analiza primjenjivosti Prandtlovih pretpostavki graničnog sloja te su rješenja osrednjenog strujanja donesena uz primjenu i bez primjene pojednostavljenja graničnog sloja. Uz primjenu ovih pretpostavki došlo se do analitičkog rješenja za razdiobu turbulentne viskoznosti, srednje brzine i turbulentnog naprezanja dok je bez primjene ovih pretpostavki bilo potrebno primijeniti jednostavne numeričke metode. Kinetička energija turbulencije odnosno intenzitet turbulencije dobiven je numeričkim rješenjem transportne jednadžbe kinetičke energije turbulencije pri čemu su, kao modeli turbulencije, korištena rješenja \Navier-Stokesove jednadžbe odnosno turbulentne viskoznosti dobivene uz i bez primjene pretpostavki graničnog sloja. Usporedba razvijenog modela s eksperimentalnim rezultatima govori o dobrom slaganju rezultata srednje brzine, turbulentnog naprezanja i kinetičke energije turbulencije u usporedbi s rezultatima klasičnog mlaza drugih autora. Slaganje teorijskog modela s eksperimentalnim rezultatima intenziteta turbulencije u spojenom mlazu je bolje u slučaju bez primjene pretpostavki graničnog sloja nego u slučaju primjene ovih pretpostavki.Merged jet is a turbulent flow phenomenon which is formed by interaction of two opposed air jets from adjacent ventilation diffusers. Regarding its significant influence on thermal comfort conditions in occupied spaces it received very little attention in former studies. The research in this work aims at developing non-dimensional mathematical model for the assessment of air velocity and turbulence intensity as the parameters of sensation of draught in merged jet. This model is intended to be cheaper and simpler than more complex CFD calculations that still do not provide good results for this kind of flow. Development of the model is based on CTA (constant temperature anemometry) measurements of velocity (speed) and turbulence intensity and on theoretical analysis of the flow using analytical and simple numerical methods. Regarding limited research on vortex diffusers found in literature ceiling vortex ventilation diffuser is used for the production of the jet. Measurements are performed in the zone of isothermal attached ceiling radial jet and in the zone of isothermal merged jet that is formed by the interaction of ceiling jets. Merged jet is considered to be a free radial jet flowing towards the occupied zone. Integral solution for the mean flow profiles of the turbulent radial jet, as the improvement of former solutions, is found with the assumption of Gaussian functional form for the streamwise velocity distribution and the assumption of non-constant turbulent viscosity distribution in the zone of the jet. As the experimental data shows that coefficient of spread for the merged jet is more than twice higher than the coefficient for the classical free radial jet the analysis of applicability of Prandtl shear flow approximations is performed and solutions of the mean flow were derived with and without these approximations. Using these approximations enables derivation of algebraic equations for turbulent viscosity, mean velocity and turbulent shear stress. Solutions without these approximations are numerical and demand use of simple numerical methods. Turbulence kinetic energy and turbulence intensity are obtained by numerical solution of transport equation for turbulent kinetic energy by using solutions of Navier-Stokes equation, that are turbulence viscosity solutions with and without shear flow approximations, as the turbulence models. Agreement of mean velocity, turbulent shear stress and turbulent kinetic energy data of the developed theoretical model with the experimental data of classical jet found in literature is good. Agreement of the developed theoretical model with experimental data for mean velocity of the merged jet is good and agreement with experimental data for turbulence intensity is better in the case of not using approximations of shear flow than in the case of using them

Simulacija strujanja zraka u sobi ventiliranoj vrtložnim stropnim difuzorima

Koristeći CFD softverski paket Airpak Fluent dobiven je zračni mlaz vrtložnog stropnog difuzora. Na određenim udaljenostima od središta difuzora uspoređeni su profili brzina mlaza dobiveni CFD simulacijom s profilima brzina zračnog mlaza dobivenim eksperimentalnim mjerenjima. Svrha usporedbe profila brzina bila je provjeriti mogućnost dobivanja rezultata provođenjem CFD simulacije usporedivih s laboratorijskim mjerenjima. Također je prikazana simulacija strujanja zraka u zoni boravka sobe za prezentacije te se na određenim lokacijama proveo proračun parametra PD, kojim se izražava postotak nezadovoljnih osoba uslijed pojave propuha. Pri tome su svi za to potrebni podaci dobiveni provođenjem simulacije, uključujući i standardnu devijaciju brzine. Rubni uvjeti istrujavanja zraka modelirani su momentum metodom, pri čemu su korišteni eksperimentalni rezultati mjerenja brzine u mlazu vrtložnog stropnog difuzora dobiveni u laboratoriju tvrtke Klimaoprema d.d. Usporedba je pokazala kako su profili brzine mlaza dobiveni simulacijom sličniji eksperimentalno dobivenim profilima na udaljenostima bliže središtu difuzora. Na većim udaljenostima od središta difuzora razlike se očituju u položaju makismalne brzine u profilu mlaza. Kod simulacijom dobivenog mlaza maksimalna je brzina u profilu udaljenija od stropa te su brzine niže u odnosu na brzine u profilu eksperimentalno dobivenog mlaza. Ovaj je rad prikaz istraživanja u sklopu završnog rada sveučilišnog preddiplomskog studija na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu te je za tu potrebu korišten licencirani softver Airpak Fluent ver. 3.0.16