سیستم تک لوله ای

بخار و کندانس باید از طریق لوله ای مشترک به مصرف کننده وارد و خارج شوند. در نتیجه شیر باید در پایین مصرف کننده نصب شود و سایز بزرگی داشته باشد که هر دو جریان را بپذیرد. شیر را نمی توان کیپ کرد چرا که جلوی تخلیه میعانات را می گیرد. یا باید کاملا باز یا بسته باشد.

یک نوع رایج شیر برای سیستم های تک لوله در شکل زیر نشان داده شده است. این یک شیر زاویه دار است. شیرهای مستقیم را نمی توان برای سیستم های تک لوله استفاده کرد، زیرا اجازه جریان مناسب دو طرفه بخار و میعانات را نمی دهند. ساقه شیر نشان داده شده از نوع پکینگ است. این شیرها در نوع پکلِس هم تهیه شده که با یک دمنده یا دیافراگم بسته می شوند (مبحث اجزای سیستم بخار).

سیستم های دو لوله ای

شیرهای مصرف کننده برای سیستم های دو لوله ای می توانند زاویه دار یا مستقیم باشند. این شیرها در دو نوع تعدیل کننده و شیر ساده قطع و وصل موجودند.

شکل زیر یک نوع پکلس که برای هر دو سیستم تک و دو لوله کاربرد دارد را نشان می دهد. این نوع بطور خاص در سیستم های بازگشت خلأ مطلوب است، از آنجایی که هیچ امکانی برای نشت هوا از استِم وجود ندارد. این شیر از یک مسدود کننده دیافراگمی استفاده می کند. شیر نمایش داده شده در شکل 22 می تواند در سیستم های دو لوله ای نیز به کار رود.

شیرهای هواگیری

این شیرها که برای حذف هوا از سیستم های یک لوله ای به کار می رود، به دو نوع کلی طبقه بندی می شود.

شیر هواگیری مصرف کننده

این شیرها برای ظرفیت های مختلف تخلیه هوا موجود است و در انواع خاصی بسته به اینکه در سیستم های بدون خلأ بکار می روند یا نه تهیه میشوند.

برای سیستم های بدون خلأ، شیر از نوع “باز” است. هواگیر های تخلیه آنها به سمت هوای آزاد است مگر اینکه آب یا بخار به بدنه آنها وارد شود که در آن صورت هواگیر بسته خواهد شد. یک نوع هواگیر باز در شکل زیر نشان داده شده است. این هواگیر به همان شکلی که هواگیر انتهای لوله اصلی که در بخش 2 شرح داده شد عمل می کند. این هواگیر ها با درجات تخلیه قابل تنظیم یا غیر قابل تنظیم تهیه می شوند. دریچه شکل زیر از نوع قابل تنظیم است (مبحث اجزای سیستم بخار).

سیستم های تک لوله بزرگ اغلب در شروع با نرخ ناموزونی حرارت دهی می کنند. رادیاتورهای نزدیک به منبع هوا را تخلیه کرده و به سرعت حرارت دهی می کنند، در حالی که رادیاتورهای دورتر آخر از همه تخلیه و حرارت دهی می کنند. اگر از هواگیر های قابل تنظیم استفاده شود، می توان درجه تخلیه رادیاتورهای اول را پایین تر از رادیاتورهای انتهایی قرار داد که نتیجه آن توزیع بهتر حرارت است. سیستم های کوچک که در آنها این مشکل وجود ندارد، می توانند از هواگیر های با خروجی هوای غیر قابل تنظیم استفاده کنند.

سیستم های نوع خلأ نیاز به هواگیر هایی دارند که اگر مصرف کننده تحت خلأ باشد اجازه ورود هوا را نمی دهند. این سیستم ها اساسا مانند نوع بدون خلأ هستند اما با یک استثناء؛ یک شیر یکطرفه در خروجی هواگیر دارند. شکل زیر یک هواگیر از این نوع را نشان می دهد.

هواگیر شکل بالا از نوع قابل تنظیم است. هر یک از شش درجه هواگیری با چرخاندن دیسکی که هواگیر های تخلیه با آن در ارتباطند قابل اجراست تا جایی که هواگیر خواسته شده روی ورودی هواگیر را بپوشاند. شیر یکطرفه در هواگیر هواگیر در صورت ایجاد خلأ در رادیاتور آن را می بندد. این کار جلوی ورود هوا را می گیرد. این هواگیر ها بدون ویژگی تنظیم هواگیری نیز قابل تهیه هستند (مبحث اجزای سیستم بخار).

شیر هواگیر انتهای لوله اصلی

تفاوت عمده بین این بخش و هواگیر های مصرف کننده در نرخ تخلیه هواست. هواگیر انتهای لوله اصلی نرخ تخلیه بسیار بیشتری نسبت به هواگیرهای رادیاتور دارند. هواگیر های انتهای لوله اصلی هم برای عملیات هوای باز و هم با خلأ تهیه می شوند و تفاوت در شیر یکطرفه است که در هواگیر خلأ بکار می رود. اجزای یک هواگیر نوع باز در شکل های قبلی و نوع خلأ در شکل زیر نشان داده شده است. این هواگیر از یک دمنده برای بستن هواگیر روی ورودی بخار بهره می برد اما در بقیه موارد عملکردش مشابه هواگیر نوع باز است.

تله های ترموستاتیک

این تله ها رایج ترین نوع مورد استفاده در سیستم های حرارت با بخار دو لوله ای هستند. قاعده عملکرد این نوع تله در بخش 2 شرح داده شد و دو نوع آن در شکل 17 نمایش داده شده است. دمایی که در آن تله ترموستاتیک باز می شود متغیر است اما همیشه باید درجه دمایی زیر دمای اشباع برای فشار بخار موجود باشد. این تله ها علاوه بر نصب روی رادیاتورها، به عنوان تله های تخلیه و برای تخلیه کندانس از واحدهای حرارتی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

استفاده از یک لوله خنک کننده بین قطعات بخش تخلیه و تله ترموستاتیک ضرورت دارد. طول مناسبی از لوله برای خنک کردن کافی کندانس نیاز است تا باز کردن تله و تخلیه کندانس انجام شود. تله های ترموستاتیک در مدل های زاویه دار، مستقیم، چرخان و عمودی موجود است و هم در حالت خلاء و هم با فشار بالای بخار کاربرد دارد.

تله های شناور

این تله ها برای تخلیه کندانس در نقاطی که وجود هوا مشکلی ایجاد نمی کند بکار می رود. مشابه تله شناور و ترموستاتیک (F” & “T”) عمل میکنند با این تفاوت که عنصر ترموستاتیک را ندارند. برای مثال، اگر کاور تله شناور و ترموستاتیک در شکل 15 برداشته شود و کاوری ساده جایگزین آن شود، نتیجه تله ای شناور خواهد بود. تخلیه از تله شناور ادامه دار خواهد بود زیرا شناور مایل به بستن پین یا سوپاپ (شیر) در قسمت نشیمنگاه است. در بعضی موارد، یک هواگیر ترموستاتیک در یک خط فرعی نزدیک ورودی و خروجی بدنه سوپاپ برای هواگیری نصب می شود (مبحث اجزای سیستم بخار).

تله های شناور و ترموستاتیک

این تله ویژگی های هر دو نوع تله ای که مورد بحث قرار گرفت را در خود دارد. عملکرد سوپاپ در بخش 2 شرح داده شد. از آنجایی که تخلیه کندانس از تله های شناور و شناور ترموستاتیک به طور کامل بستگی به عملکرد شناور دارد، نیازی به لوله خنک کننده در این سیستم نیست.

تله های شناور و ترموستاتیک بطور گسترده برای تخلیه انتهای لوله های اصلی بخار، پاشنه رایزرهای بخار تغذیه به بالا و کف رایزرهای بخار تغذیه به پایین بکار می روند. این تله ها همچنین انتخابی فوق العاده برای تخلیه کندانس از واحدهای حرارتی، تهویه ها و کویل ها که بخشی از سیستم های کنترل هوا می باشند هستند.

تله های سطلی معکوس

این نوع تله قادر به کنترل کندانس در هر دمایی تا دمای اشباع بسته به فشار بخار در ورودی تله می باشد. این تله برای موارد تجاری با محدوده فشار متوسط تا بالا کاربرد دارد. از جمله کاربردهای معمول می توان به پاکسازی خطوط توزیع بخار از کندانس و تخلیه مبدل های حرارتی، واحدهای حرارتی، کتری بخار صنعتی و … می باشد. شکل زیر اصول عملکرد را نشان می دهد. سطل بخاطر حفره هواگیر در قسمت بالایی اش می افتد. با وجود سطل در این وضعیت، درگاه تخلیه سوپاپ باز است و هوا و میعاناتی که به تله وارد می شود را تخلیه می کند. هوا در مسیرش به سمت تله از هواگیر داخل سطل عبور می کند (مبحث اجزای سیستم بخار).

هنگامی که کندانس تخلیه شوند، بخار وارد سطل می شود. بخار سطل را پر می کند که باعث بالا رفتن آن و بستن درگاه تخلیه تله می شود. تله مجدد هنگامی که کندانس وارد شوند و بخار داخل سطل را متراکم کنند باز می شود. سطل اکنون شناور شده و بالا می رود، درگاه تخلیه سوپاپ را می بندد. کندانس اضافی که به بدنه تله وارد می شوند، حال بخار داخل سطل را متراکم می کنند، که باعث افتادن سطل و تخلیه کندانس می شود. سطل به همین روال بالا رفته و می افتد و کندانس را پس از انباشته شدن تخلیه می نماید. از آنجایی که درگاه تخلیه تله سطلی در هنگام چرخه تخلیه کاملا باز است، ظرفیت آن برای اندازه درگاه مورد نظر نسبت به تله های شناور که تخلیه شان را متعادل می کنند بیشتر است.

تله های سطلی قائم

این تله ها، سطلی قائم دارند که در شکل زیر نشان داده شده است. سطل با ورود کندانس به بدنه سوپاپ شناور می شود و درگاه تخلیه را می بندد. با ادامه ورود میعانات، سطل در بالای شناور سرریز می کند و باعث افتادن آن می شود. سپس کندانس لوله تخلیه را بالا برده و از طریق خروجی خارج می شوند. هوای بالای تله از طریق حفره تخلیه در لوله تخلیه خارج می شود. سطل شناوری خود را هنگامی که کندانس تخلیه شوند به دست آورده و بالا می رود و درگاه تخلیه را می بندد. این چرخه تا زمانی که کندانس وارد تله شود ادامه می یابد. تله های سطلی معکوس نیاز به آماده سازی ندارند زیرا بطور خودکار به محض ورود کندانس به تله، سطل درگاه تخلیه را بالا برده و می بندد (مبحث اجزای سیستم بخار).

دسترسی به آموزش جامع طراحی و محاسبات سیستمهای بخار

• منبع:
  • کتاب اشری (FUNDAMENTAL)
  • کتاب اشری (سیستم ها)
  • مقالات شرکت B&G

The post محاسبات بخار در تاسیسات 8 appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.

مقدمات گرمایش با بخار

دیگ بخار تولید بخار می کند که از طریق سیستم های لوله کشی مناسب به واحدهای گرمایشی انتقال می یابد. سیستم های لوله کشی متعددی مورد استفاده قرار می گیرد که ساده ترین آنها سیستم تک لوله ای است که در شکل 1 نشان داده شده است. این سیستم برای تشریح اصول مرتبط با عملیات سیستم های گرمایش با بخار به کار می رود.

عملکرد سیستم در سیستم تک لوله ای بخار

قبل از قرار گرفتن در چرخه عملیات، سیستم تا خط آب دیگ بخار با آب پر شده است. این سطح آب تا پیش از اینکه دیگ بخار شروع به تولید بخار کند، در دیگ و مقطع عمودی خط برگشت یکسان خواهد بود. فضای بخار دیگ و سیستم با هوا پر می شود و هوای اضافی پس از حرارت دهی آب دیگ بخار خارج می شود. این هوا با جریان بخار ورودی به داخل رادیاتورها تداخل دارد. شیرهای هواکش ترموستاتیک در هر رادیاتور و انتهای منبع اصلی قرار می گیرند تا اجازه دهند هوا توسط بخاری که سیستم را پر می کند پاکسازی شود. این شیرها معمولا با رسیدن بخار داغ به آنها باز و بسته می شوند.

بخار وارد رادیاتورها می شود و درحین دادن حرارت خود به فضاهایی که آنها نصب شده اند، میعان می شود. این میعانات توسط همان لوله ای که بخار را به رادیاتورها می رساند به منبع اصلی باز می گردد. در سیستمی که شرح داده شد، بخار و میعانات انباشته شده در جهت یکسانی به سمت منبع اصلی و انتهایش فرو می ریزند. در آنجا به داخل مقطع عمودی خط برگشت اصلی تخلیه می شوند.

نقطه ای که بالاترین فشار را در سیستم بخار دارد داخل دیگ بخار است، جایی که بخار تولید می شود. فشار در رادیاتورهای سیستم با میعان بخار داخل آنها رو به کاهش می رود. همین تفاوت فشار است که باعث می شود بخار از دیگ به رادیاتورها جریان یابد. بخار در داخل سیستم با سرعتی وابسته به تفاوت فشار موجود بین دیگ بخار و انتهای لوله های بخار جریان می یابد. این تفاوت فشار موجود برای غلبه بر اصطکاک بخار جریان یافته در لوله به کار می رود و به آن افت فشار سیستم گویند. میعانات جاری در لوله بازگشت به سمت دیگ نیز با افت فشار لوله مواجه می شوند و برای انتقال این مایعات نیاز به انرژی وجود دارد.

انرژی مورد نیاز برای غلبه بر این افت فشارها از طریق فشار بخار تولید شده توسط دیگ بخار فراهم می شود. میزان فشار درون فضای بخار نسبت به میزان آن در انتهای لوله های بخار به مقداری معادل افت فشار کل سیستم بیشتر خواهد بود. با رجوع به شکل 1 می توان مشاهده کرد که این موضوع چگونه روی سطوح آب مربوطه در دیگ بخار و در مقطع عمود لوله بازگشت سیستم اثر می گذارد. فشار بالاتر در دیگ باعث می شود آب در این لوله بالا برود، که در معرض فشار پایین تر موجود در انتهای سیستم قرار خواهد گرفت. ستون آب تا زمانی که وزنش تفاوت فشار موجود بین این دو نقطه جبران را جبران کند بالا می رود.

آنطور که شکل نشان می دهد، هدی که توسط ارتفاع این ستون بوجود می آید شامل افت فشار سیستم بخار و هد استاتیکی که نیاز به غلبه بر افت فشار داخل خط بازگشت میعانات دارد است. روش های استانداردی در طراحی سیستم بخار پایه گذاری شده که مقدارهای عملی مشخصی برای افت فشار سیستم معین کرده است. این روش ها باعث می شوند همانطور که در شکل سیستم قابل مشاهده است مقدارهای حداقلی برای بُعد “A” مقرر شود. این بُعد نشان دهنده ارتفاع انتهای منبع اصلی بخار در بالای خط آب دیگ بخار است.

این ارتفاع شامل افت فشار کل سیستم بعلاوه یک ضریب ایمنی برای اطمینان از اینکه سرریز شدن در منبع اصلی اتفاق نخواهد افتاد است. برای سیستم های کوچکی که اتلاف حرارت کمتر از 100000 BTUH (یکای انگلیسی حرارت) دارند، اندازه لوله کشی بر اساس یک هشتم psi افت فشار برای لوله های بخار و میعانات است. ارتفاع بُعد “A” به شکل زیر محاسبه می شود:

افت فشار سیستم (psi 1/8) = 3.5 اینچ آب

هد استاتیکی (1/8 psi) = 3.5 اینچ آب

ضریب اطمینان (دو برابر هد استاتیکی) = 7 اینچ آب

———————————————

ارتفاع کل   =   14 اینچ آب

برای سیستم های با این اندازه، متداول است که حداقل فاصله برای بُعد “A” را کمتر از 18 اینچ در نظر نگیریم. برای سیستم های با اتلاف حرارت بیش از 100000 BTUH، اگر اندازه لوله بخار برای افت فشار به میزان یک دوم psi و لوله بازگشت برای 4 اینچ ستون آب طراحی شده باشد آنگاه محاسبه بُعد “A” به شکل زیر است:

افت فشار سیستم (یک دوم psi)= 14 اینچ آب

هد استاتیکی  = 4 اینچ آب

ضریب اطمینان (دو برابر هد استاتیکی) = 8 اینچ آب

———————————————

ارتفاع کل    =   26 اینچ آب

روش استاندارد برای سیستمی بر پایه افت فشار یک دوم psi، این است که حداقل اندازه برای بُعد “A” را کمتر از 28 اینچ در نظر نگیریم.

دسترسی به آموزش جامع طراحی و محاسبات سیستمهای بخار

• منبع:
  • کتاب اشری (FUNDAMENTAL)
  • کتاب اشری (سیستم ها)
  • مقالات شرکت B&G

The post محاسبات بخار در تاسیسات 4 appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.