سیستم تک لوله ای بخار

سیستم های تک لوله ای که پیش از این مورد بحث قرار گرفت و میعانات را مستقیم به دیگ باز می گردانند، سیستم های بازگشت با جاذبه نامیده می شوند. زمانی که ارتفاع برای مشخص کردن بُعد “A” با توجه به حداقل تعیین شده اش ناکافی باشد، باید روش های مکانیکی برای بازگرداندن میعانات به کار گرفته شود. در این حالت، یک پمپ میعانات برای این منظور استفاده می شود. یک فاکتور مهم در اجرای سیستم های تک لوله، نصب منبع بخار و خطوط اصلی بازگشت خشک است. این خطوط باید حداقل یک اینچ در هر 20 فوت در جهت جریان میعانات بسته شوند. این مورد برای خطوط بازگشت مرطوب نیاز نیست. نمونه های زیر انواع سیستم های تک لوله را شرح می دهند.

سیستم جریان معکوس

این سیستم در شکل 7 نمایش داده شده است. میعانات در جهت عکس بخار در جریان می باشند. به همین خاطر، لوله اصلی باید به جهت بالا و دور از دیگ بخار حداقل یک اینچ در هر 10 فوت بسته شود.

لوله اصلی بخار باید یک سایز بزرگتر از لوله ای که برای دیگر سیستم های تک لوله استفاده می شود باشد. بُعد “A” باید ارتفاع مناسبی داشته باشد تا میعانات را همانطور که قبلا بحث شد به دیگ بازگرداند. استفاده از این نوع سیستم معمولا منحصر به سیستم های کوچک مسکونی می باشد.

سیستم جریان موازی

این همان سیستمی است که در فصل 1 مورد بررسی قرار گرفت. بخار و میعانات در مسیری یکسان در لوله های اصلی افقی بخار و لوله های بازگشت جریان دارند. شکل 8 این سیستم را با بازگشت مرطوب از انتهای لوله اصلی بخار و شکل 9 بازگشت خشک را از آن نقطه نشان می دهد. در هر دو حالت، بُعد “A” باید برای فراهم کردن جاذبه برای بازگشت میعانات کفایت کند. این سیستم در ساختمان های بزرگتر تک طبقه مورد استفاده قرار می گیرد.

سیستم جریان موازی با تغذیه رو به بالا

این نوع سیستم در ساختمان های چند طبقه نصب می شود. بخار از منبع اصلی در زیرزمین به سمت بالا توزیع می شود. این لوله اصلی از دیگ بخار به پایین زاویه می گیرد و انتهایش به لوله بازگشت مرطوب تخلیه می شود. شکل 10 را ببینید.

بخار توسط رایزرهای رو به بالا به رادیاتورها راه می یابد که میعانات را نیز تخلیه می کند. توجه شود که پاشنه هر رایزر به داخل لوله بازگشت مرطوب تخلیه می شود که منبع اصلی را از میعاناتی که در رایزر هست خالی می کند. اتصالات تغذیه رو به بالا به رادیاتورهای طبقه اول به طور مستقل تخلیه نمی شوند، بلکه میعانات خود را مستقیما به داخل منبع اصلی بخار تخلیه می کنند. این مایعات توسط اتصالات چکه ای در انتهای منبع اصلی به داخل لوله بازگشت مرطوب ریخته می شوند.

سیستم جریان موازی با تغذیه رو به پایین

زمانی که لوله اصلی توزیع در سیستم تک لوله در محلی بالاتر قرار دارد، مانند سقف یا فضای اتاق زیر شیروانی، این سیستم به عنوان تغذیه به پایین شناخته می شود. رایزرهای رو به پایین بخار و میعانات را در جهت یکسان حرکت می دهند، همانطور که در شکل 11 قابل مشاهده است.

برای اطمینان از تخلیه خوب میعانات، تمام رایزرهای رو به پایین باید در زیر منبع اصلی قرار داشته باشند. هواگیر لوله اصلی بهتر است در انتهای منبع اصلی یا روی رایزرهای رو به پایین در زیر طبقه اول به عنوان مکانی اختیاری نصب شوند. در صورت نصب روی رایزرها، این هواگیر ها باید طوری نصب شوند که  بُعد “A” برای جلوگیری از ورود آب به آنها کافی باشد. این هواگیر ها دارای شناورهایی هستند که در هنگام وارد شدن آب به آنها هواگیر را می بندند.

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 6 appeared first on تاسیسات نوین.

دیگ بخار

دیگ های بخار از فولاد یا چدن ساخته شده اند. مایع سنج مدرج برای مشاهده و بررسی سطح آب دیگ تعبیه شده است. یک شیر اطمینان از دیگ در برابر صدمه، زمانی که فشار بیش از حد رخ دهد محافظت می کند. مشعل توسط یک تنظیم گر فشار که تنظیم شده تا شیر ها را در فشار مشخصی باز کند عمل می کند. یک سوییچ قطع جریان آب که همراه کنترل مشعل در چرخه تعبیه شده، زمانی که سطح آب دیگ بخار به تنظیمات قطع جریان رسید، مشعل را خاموش می کند. 

دیگ های بخار فشار پایین، با حداکثر فشار کاری تا 15 psig ساخته می شوند و ظرفیت خروجی با واحد پوند بر ساعت یا کیلوگرم بر ساعت سنجیده می شود. دیگ های بزرگتر گاهی اوقات بر اساس اسب بخار رتبه بندی می شوند که هر 33475 BTUH معادل یک اسب بخار است. همچنین رایج است که دیگ های بخار را بر اساس میزان تشعشعی که تولید می کنند رتبه بندی کنند. تشعشع بخار بر مبنای فوت مربع میزان تشعشع (که به طور مخفف EDR می نامند) محاسبه می شود و هر 1 فوت مربع معادل 240 BTUH است.

کلکتور بخار 

دیگ ها بسته به اندازه شان، یک یا تعداد بیشتری خروجی دارند. لوله عمودی بخار از مسیر خروجی به لوله ای افقی به نام “کلکتور” متصل می شود. 

لوله اصلی بخار 

این لوله، بخار را از کلکتور اصلی به مصرف کننده هایی که در طول به آن متصلند و کندانس را نیز از آنها برمیگرداند. زمانی که جریان کندانس در لوله اصلی همانطور که در شکل نشان داده شده با جهت جریان بخار یکسان باشد، سیستم را سیستم جریان موازی می نامند.

لوله قائم 

لوله عمودی، بخار را از لوله اصلی به مصرف کننده ها هدایت می کند و رایزر نام دارد. در سیستم تک لوله ای همانطور که در شکل آورده شده است، لوله قائم کندانس را از مصرف کننده ها به لوله اصلی برگردانده و تخلیه می کند. در سیستم های تک لوله، لوله های افقی اتصال دهنده لوله اصلی به لوله قائم، باید تا محل مصرف کننده بالا بروند تا تخلیه را ممکن سازند.

مصرف کننده ها 

دسته بندی مصرف کننده ها در سیستم های بخار بسیار متنوع و بسته به نوع کاربری است.  این سیستم ها شامل کانوکتورها، رادیاتورهای چدنی، فین تیوب های (لوله های پره دار) دیواری، فن کویلها، هواسازها و … هستند. 

ساقه آشغال گیر

در جایی که لوله کشی هم بخار و هم کندانس را حمل می کند، اغلب مطلوب است که کندانس را در نقاط مختلف تخلیه نمود تا جریان بخار تسریع شود. کندانس توسط یک اتصال به نام دریپ یا ساقه آشغال گیر به خط برگشت هدایت می شود. برای مثال، در شکل 2، لوله اصلی بخار، به داخل لوله برگشت خشک هدایت شده و سپس به لوله برگشت مرطوب چکانیده می شود.

لوله برگشت خشک

برگشت خشک آن بخشی از لوله برگشت اصلی است که بالاتر از سطح آب دیگ بخار قرار گرفته است.

لوله برگشت تر

برگشت مرطوب آن بخشی از لوله برگشت اصلی است که پایین تر از سطح آب دیگ بخار قرار گرفته است. همیشه از آب مملو است و مانند لوله برگشت خشک، هوا یا بخار را حمل نمی کند.

ایرونت

بخار نمی تواند تا زمانی که هوا از سیستم تخلیه نشود گردش کرده و حرارت را انتقال دهد. ایرونت ها، که بعضی از آنها در شکل 5 تصویر شده اند باید بر روی هر مصرف کننده و انتهای هر لوله اصلی بخار نصب شده باشند.

شیرهای اصلی

لوله بخار تا مصرف کننده، توسط یک شیر اصلی کنترل می شود. هر رادیاتور باید با یک شیر اصلی زاویه دار از نوعی که در شکل 6 نشان داده شده مجهز گردد. اصطلاحاتی که در این بخش شرح داده شد، برای فهم سیستم های بخار ساده و تک لوله مورد نیاز هستند. این اصطلاحات به طور مفصل در بخش هایی که با انواع سیستم های دیگر سروکار دارند شرح داده خواهند شد.

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 5 appeared first on تاسیسات نوین.

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.