محاسبه حجم منبع انبساط

در زیر به آموزش گام به گام محاسبه حجم منبع انبساط می پردازیم.

روش محاسبه حجم منبع انبساط

1. نخست حجم آب درون خطوط لوله کشی را بصورت حدودی بر مبنای سایز لوله های استفاده شده در لوله کشی محاسبه نمایید. با استفاده از جدول شماره ۱

2. دمای آب ورودی به دیگ را مشخص نمایید (دمای محیط می تواند معیار مناسبی باشد)

3. دمای خروجی آب گرم در دیگ را مشخص نمایید. (عمدتاً این دما در محدوده 60 الی 85 درجه سانتیگراد خواهد بود.)

4. به جدول تعیین ضریب انبساط حجمی آب- جدول شماره ۲- رجوع نموده در محور افقی دمای آب ورودی و در محور عمودی دمای نهایی دیگ را انتخاب نمایید و سپس عدد ضریب انبساط حجمی را بخوانید.

5. حجم محاسبه شده در ردیف 1 را در ضریب خوانده شده در ردیف 4 ضرب نموده و حاصل را 2 برابر کنید. حاصل حجم منبع انبساط خواهد بود.

جدول شماره ۱ – حجم آبگیر لوله ها در سایزهای مختلف

جدول شماره 2- ضریب انبساط حجمی آب

محاسبه حجم منبع انبساط

محاسبه حجم منبع انبساط به نوع منبع انبساط (باز یا بسته) و پارامترهای مختلفی مانند ظرفیت حرارتی دیگ، ضریب انبساط حجمی آب، ارتفاع منبع انبساط و … بستگی دارد.

در اینجا به روش‌های محاسبه حجم منبع انبساط برای هر دو نوع منبع انبساط (باز و بسته) می‌پردازیم:

محاسبه حجم منبع انبساط باز

منبع انبساط باز وظیفه پاسخگویی به انبساط و انقباض آب،تامین فشار و تامین آب جبرانی سیستم است.

حجم منبع انبساط باز حدود 3 درصد آب درون سیستم است و می توان در مناطق معتدل به ازای هر 1000 کیلوکالری بر ساعت ظرفیت حرارتی دیگ ،یک لیتر حجم منبع انبساط باز در نظر گرفت.

حجم تقریبی آب درون تجهیزات سیستم های گرمایشی به صورت زیر است:

رادیاتورهای فولادی و چدنی معمولا 5 لیتر به ازای هر متر مربع سطح حرارتی آنها، فن کویل ها 4 لیتر به ازای هر cfm 100 ظرفیت هوادهی،دیگ های چدنی پره ای یک تا دو لیتر به ازای هر 100 kcal/hr ظرفیت حرارتی دیگ، دیگ های فولادی 1 تا 4 لیتر به ازای هر 1000kcal/hr ظرفیت حرارتی دیگ، منبع آبگرم دو جداره یا کویلی 1 تا 2 لیتر به ازای ظرفیت منبع آبگرم.

1. محاسبه حجم منبع انبساط باز:

• روش سرانگشتی:

حجم منبع انبساط باز را می‌توان با تقسیم ظرفیت حرارتی دیگ بر عدد 6400 (برای سیستم‌های آبگرم) و یا 4000 (برای سیستم‌های بخار) محاسبه کرد.

حجم منبع انبساط (لیتر) = ظرفیت حرارتی دیگ (BTU/HR) / 6400 (برای آبگرم) یا 4000 (برای بخار)

• روش دقیق:

برای محاسبه دقیق‌تر حجم منبع انبساط باز، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:

حجم منبع انبساط (لیتر) = (ظرفیت حرارتی دیگ (BTU/HR) * ضریب انبساط حجمی آب * ارتفاع منبع انبساط (فوت)) / (1000 * 62.4 * 144)

در این فرمول:

• ظرفیت حرارتی دیگ: بر حسب BTU/HR
• ضریب انبساط حجمی آب: بر حسب °F^-1
• ارتفاع منبع انبساط: بر حسب فوت
• 1000: تبدیل لیتر به مترمکعب
• 62.4: تبدیل BTU به پوند فوت بر ثانیه
• 144: تبدیل فوت مربع به اینچ مربع

منبع انبساط بسته

این منبع در سیستم های گرمایش با دمای آب زیاد (بیش از دمای جوش آب در فشار جو) و نیز در مواردی که به علت محدودیت ارتفاع موتورخانه یا هر دلیل دیگری از منبع انبساط باز استفاده نشود، به کار می رود.

این منبع که می تواند در هر جای ساختمان قرار گیرد، با هوای آزاد ارتباط ندارد و فشار سیستم توسط بالشتک هوا، بخار یا یک گاز بی اثر مانند ازت (نیتروژن) که نیمی از حجم منبع را اشغال می کند تأمین می گردد.

2. محاسبه حجم منبع انبساط بسته:

• روش سرانگشتی:

حجم منبع انبساط بسته را می‌توان با ضرب ظرفیت حرارتی دیگ در ضریب 0.0015 محاسبه کرد.

حجم منبع انبساط (لیتر) = ظرفیت حرارتی دیگ (BTU/HR) * 0.0015

• روش دقیق:

برای محاسبه دقیق‌تر حجم منبع انبساط بسته، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:

حجم منبع انبساط (لیتر) = (ظرفیت حرارتی دیگ (BTU/HR) * (ضریب انبساط حجمی آب * حداکثر دمای آب * (1 – فشار اولیه منبع / فشار نهایی منبع))) / (1000 * 62.4 * 144)

در این فرمول:

• ظرفیت حرارتی دیگ: بر حسب BTU/HR
• ضریب انبساط حجمی آب: بر حسب °F^-1
• حداکثر دمای آب: بر حسب °F
• فشار اولیه منبع: بر حسب psig
• فشار نهایی منبع: بر حسب psig
• 1000: تبدیل لیتر به مترمکعب
• 62.4: تبدیل BTU به پوند فوت بر ثانیه
• 144: تبدیل فوت مربع به اینچ مربع

موقع طراحی موتورخانه موارد متعددی باید در نظر گرفته شود که با توجه شرایط منطقه و ساختمان تعیین می شوند. یکی از گزینه های مورد بحث بین مهندسین طراح، منابع انبساط می باشد که نظر های متفاوتی در مورد آن وجود دارد. تعداد منابع انبساط و نحوه اتصال آنها به سیستم از دلایل ایجاد تنوع در طراحی موتورخانه‌های حرارت مركزی می باشد.

انواع منبع انبساط
1- منبع انبساط باز که با هوای آزاد ارتباط دارد و بالاتر از همه تجهیزات سیستم نصب می گردد.

2- منبع انبساط بسته که به هوای آزاد راه ندارد و معمولاً در موتور‌خانه نصب می‌گردد.
معمولا در سیستم های حرارت مركزی که فشار كم دارند و دمای حداكثر 180F می باشد از منابع انبساط باز استفاده می‌شود اما در سیستم‌های حرارت مرکزی با آبگرم شبکه لوله‌کشی منبع انبساط از نوع بسته است . این نوع از منابع انبساط در سیستم های گرمایش با دمای زیاد و در مواردیکه بدلیل محدودیت فضا و ارتفاع، استفاده از منبع انبساط باز میسر نمی باشد بکار گرفته می شوند.

بدلیل اینکه هر منبع انبساط به طور مستقیم و بدون نصب شیر به دیگ آب‌گرم وصل می شود برای آنكه بتوان در مواقع سرویس براحتی هركدام از دیگها را بدون آنكه كل سیستم از كار بیفتد از مدار خارج کرد ، بهتر است برای هر دیگ یك منبع انبساط مجزا در نظر گرفته شود.

از نظر تئوری مخزن انبساط را می‌توان فقط با یك لوله به سیستم مرتبط نمود ولی بخاطر اینکه آب منبع در سیركولاسیون جریان داشته باشد و از یخ زدن منابع و لوله‌های ارتباطی جلوگیری شود، بهتر است لوله رفت و برگشت آب از منابع بصورت جداگانه تعبیه شود.

لوله رفت در خروجی دیگ و روی لوله آن و قبل از شیر قطع و وصل و لوله برگشت به خط مكش پمپ وصل می شود. اتصال منبع انبساط به خط مكش پمپ باعث می شود كه سمت مكش تحت فشار اتمسفر قرار بگیرد و باعث جلوگیری از نفوذ هوا به داخل سیستم شود

از مشكلات مهم در منابع انبساط ، سرریز شدن یك یا چند منبع می‌باشد.

دلایل احتمالی سرریز شدن منابع انبساط عبارتند از :

1- مبدل های حرارتی تامین آب گرم مصرفی ( منبع دو جداره یا كویل منابع كویلدار) سوراخ شوند. این مبدل ها باعث جریان پیوسته آب به داخل سیستم گرمایی و سرریز آب در منبع انبساط باز می‌شود.
2- خرابی شناور آب ورودی به منبع انبساط.
3- كوچك بودن منبع انبساط و افزایش بیش از اندازه دمای آب دیگ.
4- بزرگ بودن هد و دبی پمپ انتخابی نسبت به هد و دبی مورد نیاز سیستم.

اگر فشار جریان در هیچ جای شبكه معلوم نباشد، سیستم از نظر سیالاتی نامعین بوده و فشار در همه نقاط شبكه هم نامشخص می‌باشد، با استفاده از منبع انبساط، فشار شبكه در نقطه اتصال منبع مشخص می شود ودر ادامه سیستم نیز تعیین می گردد.

به همین دلیل اگر از دو منبع انبساط جداگانه جهت هر دیگ در یك سیستم استفاده شود، قیود سیالاتی سیستم بیش از اندازه بوده و جریان سیال در شبكه قابل پیش بینی نمی باشد. این امر باعث می‌شود در صورت مشابه نبودن شرایط دیگ‌ها و یا مسیر لوله‌كشی منابع انبساط سطح آب یكی از منابع افزایش یافته و آب سرریز می کند و آب اضافی به دیگ دیگر وارد می شود.

به همین دلیل پیشنهاد می‌شود اگر بیش از یك منبع انبساط باز برای یك سیستم بسته استفاده می‌گردد، منابع انبساط از سطوح پایینی به وسیله یك لوله و شیر ارتباطی به هم وصل می‌شوند تا طبق قانون ظروف مرتبط نقش یك منبع یكپارچه را برای سیستم ایفا كنند.