विस्तार टैंक आकार सूत्र

Expansion tanks are a necessary part of all closed hydronic systems to control both minimum and maximum pressure throughout the system. Expansion tanks are provided in closed hydronic systems to (1) accept changes in system water volume as water density changes with temperature to keep system pressures below equipment and piping system component pressure rating limits. Also, (2) maintain a positive gauge pressure in all parts of the system to prevent air from leaking into the system. (3) Maintain sufficient pressures in all parts of the system to prevent boiling, including cavitation at control valves and similar constrictions. (4) Maintain net positive suction head required (NPSHR) at the suction of pumps.

The latter two points generally apply only to high temperature (greater than approximately 210°F [99°C]) hot water systems. For most HVAC applications, only the first two points need to be considered.

विस्तार टैंक

टैंक शैलियाँ

विस्तार टैंक की चार मूल शैलियाँ हैं:

हवादार या खुले स्टील टैंक

Since they are vented, open tanks must be located at the highest point of the system. Water temperature cannot be above 212°F (100°C), and the open air/water contact results in a constant migration of air into the system, causing corrosion. Accordingly, this design is almost never used anymore.

बंद स्टील टैंक

कुछ निर्माताओं द्वारा इसे सादा स्टील टैंक या संपीड़न टैंक भी कहा जाता है।

यह वेंटेड टैंक की तरह ही टैंक शैली है, लेकिन वेंट पर ढक्कन लगा हुआ है। यह टैंक को सिस्टम में कहीं भी स्थित होने और उच्च तापमान के साथ काम करने की अनुमति देता है। लेकिन उनमें अभी भी हवा/पानी का संपर्क है जो संक्षारण की अनुमति देता है, और कभी-कभी पानी में अवशोषित होने के कारण टैंक से धीरे-धीरे हवा का नुकसान होता है।

जब तक सिस्टम से कनेक्शन से पहले न्यूनतम ऑपरेटिंग दबाव तक प्रीचार्ज नहीं किया जाता, टैंक की यह शैली भी प्रीचार्ज्ड टैंक से बड़ी होनी चाहिए। तदनुसार, इस डिज़ाइन का भी अब लगभग कभी उपयोग नहीं किया जाता है।

डायाफ्राम टैंक

This was the first design of a compression tank that included an air/water barrier (a flexible membrane, to eliminate air migration) and that was designed to be precharged (to reduce tank size). The flexible diaphragm typically is attached to the side of the tank near the middle and is not field replaceable; if the diaphragm ruptures, the tank must be replaced.

मूत्राशय टैंक

मूत्राशय टैंक विस्तारित पानी को स्वीकार करने के लिए गुब्बारे जैसे मूत्राशय का उपयोग करते हैं। मूत्राशय का आकार अक्सर पूरे टैंक की मात्रा के अनुसार किया जाता है, जिसे "पूर्ण स्वीकृति" मूत्राशय कहा जाता है, ताकि मूत्राशय में पानी भर जाने की स्थिति में उसे होने वाले नुकसान से बचाया जा सके। मूत्राशय आम तौर पर बदले जाने योग्य क्षेत्र होते हैं। यह अब बड़े वाणिज्यिक विस्तार टैंक का सबसे आम प्रकार है।

आकार निर्धारण सूत्र

The general formula for tank sizing, Equation 1 (with variable names adjusted to match those used in this article), from basic principles assuming perfect gas laws:

$$V_t = frac{V_s(E_w – E_p)}{(P_s T_c / P_i T_s) – (P_s T_h / P_{max} T_s) – E_{wt}[1 – (P_s T_c / P_{max} T_s)] + E_t} – 0.02 V_s$$

कहाँ

The last term (0.02 Vs ) accounts for additional air from desorption from dissolved air in the water. This equation can be simplified to नीचे समीकरण by ignoring small terms and assuming tank temperature stays close to the initial fill temperature (typically a good assumption, assuming no insulation on the tank or piping to it, which is a common, and recommended, practice):

$$V_t = frac{V_sleft(frac{v_h}{v_c} – 1 – 3alpha(T_h – T_c)right)}{frac{P_s}{P_i} – frac{P_s}{P_{max}}}$$

इस समीकरण में पाइपिंग प्रणाली के विस्तार का श्रेय भी शामिल है। यह शब्द भी अपेक्षाकृत छोटा है और सिस्टम में विभिन्न सामग्रियों को देखते हुए विस्तार गुणांक निर्धारित करना कठिन है, लेकिन यह उपरोक्त समीकरण में शामिल है क्योंकि यह ASHRAE हैंडबुक साइज़िंग समीकरणों में शामिल है। यह शब्द कुछ, लेकिन अधिकांश नहीं, विस्तार टैंक निर्माताओं के चयन सॉफ़्टवेयर में भी शामिल है। अधिकांश निर्माता रूढ़िवादी रूप से इस शब्द को नजरअंदाज करते हैं क्योंकि यह छोटा है और उपरोक्त समीकरण में पहले से ही नजरअंदाज किए गए शब्दों से बड़ा नहीं है। इस शब्द को अनदेखा करने से निम्नलिखित समीकरण उत्पन्न होता है:

$$V_t = frac{(((v_h/v_c) – 1) V_s)}{(P_s/P_i) – (P_s/P_{max})}$$

अंश विस्तारित जल का आयतन है, V_इ , चूंकि यह न्यूनतम से अधिकतम तापमान तक गर्म होता है, इसलिए समीकरण लिखा जा सकता है:

$$V_t = frac{V_e}{frac{P_s}{P_i} – frac{P_s}{P_{max}}}$$

कहाँ:

$$V_e = (v_h/v_c – 1) V_s$$

प्रयुक्त टैंक की शैली के आधार पर समीकरण को और अधिक सरल बनाया जा सकता है।

हवादार टैंक

वेंटेड टैंकों के लिए, दबाव सभी समान होते हैं और डोमिनेटर 1 तक सीमित होता है, इसलिए टैंक का आकार केवल विस्तारित पानी की मात्रा है:

$$V_t = V_e$$

Closed Tank (no precharge)

For unvented plain steel tanks, the starting pressure is typically atmospheric pressure with the tank empty (no precharge). The tank is then connected to the makeup water, which pressurizes the tank to the fill pressure by displacing air in the system, essentially wasting part of the tank volume. So the sizing equation is:

$$V_l = frac{V_e}{frac{P_a}{P_i} – frac{P_a}{P_{max}}}$$

कहां, पी_ए = वायुमंडलीय दबाव

प्रीचार्ज्ड टैंक

किसी भी टैंक के लिए जो आवश्यक प्रारंभिक दबाव पर प्रीचार्ज किया गया है, जिसमें उचित रूप से चार्ज किए गए डायाफ्राम और ब्लैडर टैंक शामिल हैं, लेकिन प्रीचार्ज होने पर बंद सादे स्टील टैंक भी शामिल हैं, पी_रों P के बराबर है_मैं इसलिए आकार का समीकरण कम हो जाता है:

$$V_t = frac{V_e}{1 – frac{P_i}{P_{max}}}$$

ध्यान दें कि यह समीकरण केवल तभी लागू होता है जब टैंक को आवश्यक P पर प्रीचार्ज किया जाता है_मैं . Tanks are factory charged to a standard precharge of 12 psig (83 kPag).

बंद टैंक

For higher desired precharge pressures, either a special order can be made from the factory or the contractor must increase the pressure with compressed air or a hand pump. But it is not uncommon for this to be overlooked. This oversight can be compensated for by sizing the tank using Equation below (assuming atmospheric pressure at sea level):

$$V_t = frac{V_e}{frac{26.7}{P_i} – frac{26.7}{P_{max}}}$$

(12 psig/26.7 psia [83 kPag/184 kPaa] precharge). This will increase the tank size vs. a properly precharged tank.

एएसएमई बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड-2015, खंड VI

ASME Boiler and Pressure Vessel Code-2015, Section VI, includes sizing equations (as do the UMC and IMC, which extract the equations verbatim), as shown in Equation below, with variables revised to match those used in this article:

$$V_t = frac{V_s(0.00041T_h – 0.0466)}{frac{P_a}{P_i} – frac{P_a}{P_{max}}}$$

Comparing the denominator of this Equation to Equation for Closed Tank (no precharge), this formula is clearly for sizing a nonprecharged tank; it will overestimate the size of a precharged tank. The numerator is a curve fit of V_इ ; it assumes a minimum temperature of 65°F (18°C) and is only accurate in the range of about 170°F to 230°F (77°C to 110°C) average operating temperature. Therefore, this equation cannot be used for very high temperature hot water (e.g. 350°F [177°C]), closed-circuit condenser water, or chilled water systems.

लेखक: स्टीवन टी. टेलर, पीई

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