فرمول اندازه گیری مخزن انبساط

مخازن انبساط بخشی ضروری از تمام سیستم های هیدرونیک بسته برای کنترل حداقل و حداکثر فشار در سراسر سیستم هستند. مخازن انبساط در سیستم های هیدرونیک بسته ارائه می شوند تا (1) تغییرات در حجم آب سیستم را بپذیرند زیرا چگالی آب با دما تغییر می کند تا فشار سیستم کمتر از محدودیت های درجه بندی فشار تجهیزات و اجزای سیستم لوله کشی باشد. همچنین، (2) فشار گیج مثبت را در تمام قسمت های سیستم حفظ کنید تا از نشت هوا به سیستم جلوگیری شود. (3) فشار کافی را در تمام قسمت‌های سیستم برای جلوگیری از جوشش، از جمله کاویتاسیون در شیرهای کنترل و انقباضات مشابه، حفظ کنید. (4) سر مکش مثبت خالص مورد نیاز (NPSHR) را در مکش پمپ ها حفظ کنید.

دو نکته اخیر معمولاً فقط برای سیستم های آب گرم با دمای بالا (بیشتر از تقریباً 210 درجه فارنهایت [99 درجه سانتیگراد]) اعمال می شود. برای اکثر برنامه های HVAC، فقط دو نکته اول باید در نظر گرفته شود.

مخازن انبساط

سبک های تانک

چهار سبک اصلی مخازن انبساط وجود دارد:

مخازن فولادی دارای تهویه یا باز

از آنجایی که آنها تهویه می شوند، مخازن باز باید در بالاترین نقطه سیستم قرار گیرند. دمای آب نمی تواند بالاتر از 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتیگراد) باشد و تماس هوای آزاد/آب منجر به مهاجرت مداوم هوا به داخل سیستم می شود و باعث خوردگی می شود. بر این اساس، این طرح تقریباً دیگر استفاده نمی شود.

مخازن فولادی بسته

برخی از سازندگان آن را مخازن فولادی ساده یا مخازن فشاری نیز می نامند.

این همان سبک مخزن با تهویه است، اما با درپوش هواکش. این اجازه می دهد تا مخزن در هر نقطه از سیستم قرار گیرد و با دمای بالاتر کار کند. اما هنوز تماس هوا/آب را دارند که امکان خوردگی و گاهی از دست رفتن تدریجی هوا از مخزن را در حین جذب در آب فراهم می کند.

این نوع مخزن نیز باید بزرگتر از مخازن از پیش شارژ شده باشد، مگر اینکه قبل از اتصال به سیستم با حداقل فشار عملیاتی شارژ شود. بر این اساس، این طرح نیز تقریباً دیگر استفاده نمی شود.

مخازن دیافراگمی

این اولین طراحی از یک مخزن فشرده سازی بود که شامل یک مانع هوا/آب (یک غشای انعطاف پذیر برای حذف مهاجرت هوا) بود و برای شارژ اولیه (برای کاهش اندازه مخزن) طراحی شده بود. دیافراگم انعطاف پذیر معمولاً به کنار مخزن نزدیک وسط متصل می شود و قابل تعویض در میدان نیست. اگر دیافراگم پاره شد، مخزن باید تعویض شود.

مخازن مثانه

مخازن مثانه از مثانه ای شبیه بالون برای پذیرش آب منبسط شده استفاده می کنند. مثانه ها اغلب برای کل حجم مخزن اندازه می شوند که به آن مثانه «پذیرش کامل» می گویند تا در صورت غرقاب شدن مثانه از آسیب به مثانه جلوگیری شود. مثانه ها به طور کلی میدان قابل تعویض هستند. این در حال حاضر رایج ترین نوع مخزن انبساط تجاری بزرگ است.

فرمول های اندازه گیری

فرمول کلی برای اندازه مخزن، معادله 1 (با نام متغیرهای تنظیم شده برای مطابقت با موارد استفاده شده در این مقاله)، از اصول اولیه با فرض قوانین گاز کامل:

`V_(t)=(V_(s)(E_(w)-E_(p)))/((P_(s)T_(c))/(P_(i)T_(s))-(P_( s)T_(h))/(P_(حداکثر)T_(s))-E_(wt)[1-(P_(s)T_(c))/(P_(حداکثر)T_(s))]+E_ (t))-0.02V_(s)`

جایی که

آخرین عبارت (0.02 در مقابل) هوای اضافی ناشی از دفع از هوای محلول در آب را به حساب می‌آورد. این معادله را می توان ساده کرد معادله زیر با نادیده گرفتن عبارات کوچک و فرض اینکه دمای مخزن نزدیک به دمای پر شدن اولیه است (معمولاً یک فرض خوب، با فرض عدم عایق روی مخزن یا لوله کشی به آن، که یک روش معمول و توصیه می شود):

`V_(t)=(V_(s)[((v_(h))/(v_(c))-1)-3alpha(T_(h)-T_(c))])/((P_(s ))/(P_(i))-(P_(s))/(P_(حداکثر)))`

این معادله شامل اعتبار گسترش سیستم لوله کشی می باشد. این عبارت نیز نسبتاً کوچک است و با توجه به مواد مختلف در سیستم، تعیین ضرایب انبساط دشوار است، اما در معادله بالا گنجانده شده است زیرا در معادلات اندازه‌گیری کتاب ASHRAE گنجانده شده است. این اصطلاح در برخی، اما نه بیشتر، نرم افزارهای انتخاب سازندگان مخزن انبساط نیز گنجانده شده است. اکثر تولیدکنندگان به طور محافظه‌کارانه این عبارت را نادیده می‌گیرند، زیرا کوچک است و بزرگ‌تر از عباراتی نیست که قبلاً در معادله بالا نادیده گرفته شده‌اند. نادیده گرفتن این عبارت به معادله زیر منجر می شود:

`V_(t)=(((v_(h))/(v_(c))-1)V_(s))/((P_(s))/(P_(i))-(P_(s) )/(P_(حداکثر)))`

شمارنده حجم آب منبسط شده، V است_ه ، همانطور که از دمای حداقل به حداکثر گرم می شود، بنابراین می توان معادله را نوشت:

"V_(t)=(V_(e))/((P_(s))/(P_(i))-(P_(s))/(P_(حداکثر))"

جایی که:

`V_(e)=(v_(h)//v_(c)-1)V_(s)`

این معادله را می توان بر اساس سبک مخزن مورد استفاده ساده تر کرد.

مخزن تهویه شده

برای مخازن دارای تهویه، فشارها همه یکسان است و غالب به 1 محدود می شود، بنابراین اندازه مخزن به سادگی حجم آب منبسط شده است:

`V_(t)=V_(e)`

مخزن بسته (بدون شارژ قبلی)

برای مخازن فولادی ساده بدون هواکش، فشار شروع معمولاً فشار اتمسفر با مخزن خالی است (بدون شارژ اولیه). سپس مخزن به آب آرایشی متصل می شود، که با جابجایی هوا در سیستم، مخزن را تحت فشار قرار می دهد تا فشار پر شود و اساساً بخشی از حجم مخزن را هدر می دهد. بنابراین معادله اندازه:

"V_(l)=(V_(e))/((P_(a))/(P_(i))-(P_(a))/(P_(حداکثر))"

کجا، پ_آ = فشار اتمسفر

تانک از پیش شارژ شده

برای هر مخزنی که با فشار اولیه مورد نیاز از قبل شارژ می شود، از جمله مخازن دیافراگمی و مثانه که به درستی شارژ شده اند، همچنین شامل مخازن فولادی ساده در صورت پیش شارژ شدن، P_s برابر با P است_من بنابراین معادله اندازه کاهش می یابد:

"V_(t)=(V_(e))/(1-(P_(i))/(P_(حداکثر))"

توجه داشته باشید که این معادله فقط زمانی اعمال می شود که مخزن به مقدار P مورد نیاز از قبل شارژ شود_من . تانک ها در کارخانه با پیش شارژ استاندارد 12 psig (83 کیلو پاگ) شارژ می شوند.

مخزن بسته

برای فشارهای پیش شارژ مورد نظر بالاتر، یا می توان سفارش خاصی از کارخانه گرفت یا پیمانکار باید فشار را با هوای فشرده یا پمپ دستی افزایش دهد. اما نادیده گرفته شدن این موضوع غیر معمول نیست. این نظارت را می توان با تعیین اندازه مخزن با استفاده از معادله زیر (با فرض فشار اتمسفر در سطح دریا) جبران کرد:

`V_(t)=(V_(e))/((26.7)/(P_(i))-(26.7)/(P_(حداکثر)))`

(12 psig/26.7 psia [83 kPag/184 kPaa] پیش شارژ). این اندازه مخزن را در مقایسه با یک مخزن از قبل شارژ شده به درستی افزایش می دهد.

دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME کد-2015، بخش VI

ASME Boiler and Pressure Vessel Code-2015، بخش VI، شامل معادلات اندازه است (مانند UMC و IMC که معادلات را به کلمه استخراج می کنند)، همانطور که در معادله زیر نشان داده شده است، با متغیرهایی که برای مطابقت با موارد استفاده شده در این مقاله اصلاح شده اند:

`V_(t)=(V_(s)(0.00041T_(h)-0.0466))/((P_(a))/(P_(i))-(P_(a))/(P_(حداکثر)) )`

با مقایسه مخرج این معادله با معادله برای مخزن بسته (بدون شارژ قبلی)، این فرمول به وضوح برای اندازه گیری یک مخزن بدون شارژ است. اندازه یک مخزن از پیش شارژ شده را بیش از حد برآورد می کند. عدد برازش منحنی V است_ه ; حداقل دمای 65 درجه فارنهایت (18 درجه سانتیگراد) را در نظر می گیرد و تنها در محدوده دمای متوسط ​​عملیاتی حدود 170 درجه فارنهایت تا 230 درجه فارنهایت (77 درجه سانتیگراد تا 110 درجه سانتیگراد) دقیق است. بنابراین، این معادله را نمی توان برای آب گرم با دمای بسیار بالا (به عنوان مثال 350 درجه فارنهایت [177 درجه سانتیگراد])، آب کندانسور مدار بسته، یا سیستم های آب سرد استفاده کرد..

نویسنده: Steven T. Taylor، PE