Hoe Effectieve Simulatie en Experimenten de Prestaties van Ronde Afzuigkappen Verbeteren

In de studie van stromingsscheiding en de invloed van verschillende turbulentiemodellen en rekentechnieken, speelt de keuze van het model een cruciale rol in het verkrijgen van betrouwbare en representatieve resultaten. Het onderzoek naar de prestaties van ronde afzuigkappen richt zich op het begrijpen van de interacties tussen luchtstromen, turbulentie en geometrie van de kappen zelf. De eerste stap in deze studie is het bepalen van de dynamische druk in de duct, die een belangrijke factor is voor het berekenen van drukverliezen als gevolg van wrijving. De basisdruk wordt hierbij aangenomen als nul, terwijl de einddruk van de duct wordt gemeten aan de KL-grens. De drukverliezen door wrijving kunnen berekend worden met de formule ΔP = R·l, waarbij R de specifieke drukverliezen zijn, bepaald door numerieke verwerking van het totale drukveld in de duct.

De experimentele opstelling, zoals beschreven in sectie 2.3.1, toont een ronde afzuigkap die verbonden is met het systeem. Het testgebied omvatte een meetopstelling met een telescoopsonde die langs de verticale as van de buis kon worden verschoven. Met behulp van een koord met markeringen, werden de meetpunten langs de as bepaald, waarbij de coördinaten van snelheidmetingen in de stroming werden geregistreerd. Dit experiment leverde een gedetailleerd overzicht van de axiale en radiale snelheidscomponenten voor verschillende lengtes en flenshellingshoeken van de afzuigkap. De resultaten werden geanalyseerd met behulp van Pearson's correlatiecoëfficiënt, die een hoge betrouwbaarheid tussen de experimentele en numerieke gegevens aangaf (r = 0,91).

In figuur 4.6 worden de grafische vergelijkingen van de berekende en experimentele snelheidsprofielen weergegeven, zowel voor de axiale als de radiale snelheidscomponenten. De numerieke resultaten, verkregen via de Fluent-software, kwamen zeer dicht in de buurt van de experimentele data en waren consistent met de bevindingen van de Discrete Vortex Method (DVM). Het verschil tussen de numerieke en experimentele resultaten wordt vooral zichtbaar in de scheidingszone van de stroming, waar de afzuigkapgrens invloed heeft op de vorming van wervelstromen.

De scheidingszone die optreedt bij de scherpe rand van de afzuigkap is een belangrijk aspect van de numerieke simulaties en experimenten. De DVM gaf de meest representatieve grens van deze scheidingszone, terwijl de CFD-aanpak van Fluent een kleinere zone voorspelde dan de werkelijke experimentele bevindingen. Dit toont de beperkingen van de gebruikte rekentechnieken bij het simuleren van de daadwerkelijke stromingsscheiding.

Naast de eerder genoemde aspecten van de simulaties en experimenten is het belangrijk te begrijpen dat de nauwkeurigheid van de resultaten afhankelijk is van de resolutie van het rekenrooster en de gebruikte turbulentiemodellen. Het is essentieel om een goed gebalanceerde mesh te kiezen die voldoende verfijning biedt zonder dat de rekentijd onrealistisch wordt verlengd. De keuze van het turbulentiemodel heeft ook invloed op de algehele betrouwbaarheid van de simulaties, vooral bij het simuleren van complexe stromingen zoals die in de buurt van afzuigkappen. De RSM in combinatie met de EWT-methoden heeft zich als effectief bewezen, maar de keuze van andere modellen kan leiden tot variërende resultaten die meer of minder nauwkeurig zijn.

Hoe de vorm van afzuigkappen de effectiviteit van stofverwijdering beïnvloedt: Impact op de werkplekventilatie

Bij het ontwerpen van dergelijke systemen kan de vorm van de afzuigkap een cruciale rol spelen. Het veranderen van de randen van de kap kan bijvoorbeeld de luchtstroom aanzienlijk beïnvloeden, zoals te zien is in figuren die de stroomlijnen van een gevormde versus een ongevormde afzuigkap tonen. Het verschil tussen deze twee is met name te zien op het punt waar de luchtstroom de kap binnentreedt. Zonder vorming zal de luchtstroom vernauwen, wat leidt tot een verstoring van de snelheid van de lucht, vooral dicht bij de opening van de kap. Dit heeft een merkbare invloed op de snelheid van de luchtstroom in de directe omgeving van de kapinlaat, zoals geïllustreerd in de figuren waarin de snelheidscomponenten van de gevormde en ongevormde kappen worden vergeleken.

Naast de invloed van de vorm van de afzuigkap kan de toepassing van specifieke ventilatietechnieken bijdragen aan een aanzienlijke verbetering van de werkomstandigheden. Het gebruik van een gevormde afzuigkap kan bijvoorbeeld de geluidsproductie verminderen en herhaalde uitstoot van fijnstof uit de afzuigkap voorkomen door het elimineren van wervelzones. Dit zorgt voor een lagere drukval in de kap en verhoogt tegelijkertijd de efficiëntie van het stofvangen. Bovendien kan de vorming van de kap de luchtstroom zo optimaliseren dat de stofdeeltjes efficiënt worden verwijderd zonder negatieve bijeffecten zoals turbulentie die de afzuiging zou kunnen verstoren.

Een ander belangrijk aspect is het effect van vluchtige stoffen, zoals fenol en formaldehyde, die vrijkomen tijdens behandelingen zoals het lakken van nagels. Het verhogen van de efficiëntie van de lokale ventilatie kan helpen deze schadelijke stoffen sneller uit de werkruimte te verwijderen en de gezondheid van de werknemers te beschermen. Dit benadrukt de noodzaak om werkplekken zoals nagelstudio's uit te rusten met goed ontworpen lokale afzuigsystemen die niet alleen stof, maar ook chemische verontreinigingen kunnen verwijderen.

Er zijn ook andere aspecten van de lokale afzuiging die moeten worden overwogen bij het ontwerp. De drukval door het systeem moet minimaal zijn om te voorkomen dat de ventilator onterecht veel energie verbruikt. Het is belangrijk dat de afzuiging niet alleen de luchtstroom optimaliseert, maar ook rekening houdt met de energie-efficiëntie van het systeem, wat vooral van belang is in commerciële omgevingen waar het energieverbruik van het ventilatiesysteem een significant onderdeel kan uitmaken van de operationele kosten.