Calcolatore per il dimensionamento del serbatoio di espansione
Dimensiona serbatoi di espansione a sacca, a membrana o in acciaio semplice per sistemi idronici chiusi (acqua calda/refrigerata) utilizzando i principi di espansione termica e rapporto di pressione.
Aiuto alla progettazione preliminare
Parametri di input
Risultato
| Volume di acqua espansa, Ve | — |
| Rapporto di espansione dell'acqua, Ew = vh/vc -1 | — |
| Credito per l'espansione delle tubazioni, Ep | — |
| Pressione iniziale (assoluta), Pio, add | — |
| Pressione massima (assoluta), Pmassimo, ass | — |
| Fattore di accettazione (denominatore) | — |
Formula E Metodo
Rapporto di dimensionamento prevalente utilizzato per il tipo di serbatoio selezionato (derivato dall'equazione generale del serbatoio di espansione, ST Taylor, PE):
Dove il volume dell'acqua espansa è:
| Simbolo | Definizione | Base |
|---|---|---|
| Vt | Volume totale/accettato del serbatoio richiesto | gallone o L |
| Vs | Volume totale dell'acqua del sistema | gallone o L |
| Ve | Volume d'acqua espanso da Tc a Th | gallone o L |
| vh, vc | Volume specifico d'acqua a Th e Tc | dalla correlazione della densità, 0–200°C |
| Ew | Rapporto di dilatazione termica unitaria dell'acqua | senza dimensioni |
| Ep | Credito del rapporto di dilatazione termica dell'unità dalle tubazioni (opzionale) | senza dimensioni |
| Pio, Pmax | Pressioni iniziali/precarica e massime ammissibili | assoluto, stesse unità |
| Pun | Pressione atmosferica | assoluto |
Sequenza di calcolo
1. Converti T_c, T_h in una base assoluta comune e valuta v_c, v_h dalla tabella della densità dell'acqua. 2. E_w = v_h/v_c − 1; applicare il credito tubazione E_p = 3α(T_h − T_c) se selezionato. 3. V_e = V_s · (E_w − E_p). 4. Convertire P_i e P_max in pressione assoluta utilizzando P_a. 5. Applicare il denominatore per il tipo di serbatoio selezionato (ventilato / senza precarico / precaricato / con precarico standard di fabbrica). 6. V_t = V_e / denominatore.Presupposti E Limiti
Effetti inclusi
- Dilatazione termica dell'acqua tra la temperatura media minima e massima dell'impianto.
- Credito facoltativo per dilatazione termica delle tubazioni (Ep).
- Rapporto di pressione del serbatoio per custodie ventilate, non precaricate, correttamente precaricate e con precarico di fabbrica standard.
- Precarica di fabbrica standard della sacca/membrana di 12 psig (83 kPag) ove applicabile.
Effetti esclusi
- Percentuale di desorbimento dell'aria disciolta (~2% di Vs, secondo l'intera Eq. 1 modulo).
- Elevazione/NPSHR e dimensionamento del margine di ebollizione per acqua superiore a ~210°F (99°C).
- Serbatoio situato sotto/sopra l'aspirazione della pompa: controllare separatamente le interazioni statiche/testa della pompa.
- Il fattore di accettazione della vescica/membrana specifico del produttore viene ridotto.
Intervallo di input valido: temperature dell'acqua 0–200°C (32–392°F) per la correlazione della densità; il controllo incrociato ASME/UMC/IMC opzionale è valido solo per una temperatura operativa media di 77–110°C (170–230°F) e presuppone un serbatoio non precaricato.
Impostazioni predefinite delle condizioni di progettazione: pressione atmosferica 14,7 psia (101,325 kPa); tubazioni in acciaio α ≈ 12×10⁻⁶/°C.
Note di ingegneria
- Il caso "precaricato" governa quasi tutte le selezioni dei moderni serbatoi a membrana e a sacca: verificare che il serbatoio sia precaricato sul campo a Pio prima dell'avvio; la precarica standard di fabbrica è di 12 psig (83 kPag) e spesso viene lasciata non regolata.
- I modelli chiusi in acciaio ventilati e non precaricati sono progetti legacy, mostrati per riferimento e verifica di retrofit.
- I controlli del margine di ebollizione e dell'NPSHR (punti 3 e 4 della funzione del serbatoio di espansione) diventano rilevanti solo al di sopra della temperatura media dell'acqua di ~210°F (99°C) e non sono coperti da questa routine di dimensionamento.
- Metodo di riferimento: Steven T. Taylor, PE, Formule di dimensionamento del serbatoio di espansione, hvac-eng.com; Codice ASME per caldaie e recipienti a pressione, sezione VI (2015); Disposizioni relative ai vasi di espansione del Codice meccanico uniforme/internazionale.
Revisione: v1.0: versione iniziale.
