Genleşme tankları, sistem genelinde hem minimum hem de maksimum basıncı kontrol etmek için tüm kapalı hidronik sistemlerin gerekli bir parçasıdır. Kapalı hidronik sistemlerde genleşme tankları, (1) sistem basınçlarını ekipman ve boru sistemi bileşen basınç derecelendirme limitlerinin altında tutmak için su yoğunluğu sıcaklıkla değiştikçe sistem su hacmindeki değişiklikleri kabul etmek için sağlanır. Ayrıca, (2) sisteme hava sızmasını önlemek için sistemin tüm parçalarında pozitif bir gösterge basıncı sağlayın. (3) Kontrol valflerindeki kavitasyon ve benzeri daralmalar dahil olmak üzere kaynamayı önlemek için sistemin tüm kısımlarında yeterli basıncı muhafaza edin. (4) Pompaların emilmesinde gereken net pozitif emme yüksekliğini (NPSHR) koruyun.
Son iki nokta genellikle yalnızca yüksek sıcaklıklı (yaklaşık 210°F [99°C]'den yüksek) sıcak su sistemleri için geçerlidir. Çoğu HVAC uygulaması için yalnızca ilk iki noktanın dikkate alınması gerekir.
Tank Stilleri
Dört temel genleşme tankı stili vardır:
Havalandırmalı veya açık çelik tanklar
Havalandırmalı oldukları için açık tanklar sistemin en yüksek noktasına yerleştirilmelidir. Su sıcaklığı 100°C'nin (212°F) üzerinde olamaz ve açık hava/su teması, sisteme sürekli hava göçüyle sonuçlanarak korozyona neden olur. Buna göre, bu tasarım artık neredeyse hiç kullanılmıyor.
Kapalı çelik tanklar
Bazı üreticiler tarafından düz çelik tanklar veya sıkıştırma tankları olarak da adlandırılır.
Bu, havalandırmalı tankla aynı tank stilidir, ancak havalandırma kapaklıdır. Bu, tankın sistemde herhangi bir yere yerleştirilmesine ve daha yüksek sıcaklıklarda çalışmasına izin verir. Ancak yine de korozyona ve bazen suya emilirken tanktan kademeli hava kaybına izin veren hava/su temasına sahiptirler.
Sisteme bağlanmadan önce minimum çalışma basıncına kadar önceden doldurulmadıkça, bu tarzdaki tanklar da önceden doldurulmuş tanklardan daha büyük olmalıdır. Buna göre bu tasarım da artık neredeyse hiç kullanılmıyor.
Diyafram tankları
Bu, bir hava/su bariyeri (hava geçişini ortadan kaldırmak için esnek bir zar) içeren ve önceden doldurulmak üzere tasarlanmış (tank boyutunu küçültmek için) bir sıkıştırma tankının ilk tasarımıydı. Esnek diyafram tipik olarak tankın yan tarafına, ortaya yakın bir yere takılır ve sahada değiştirilemez; diyafram kırılırsa, tank değiştirilmelidir.
Mesane tankları
Mesane tankları, genişleyen suyu kabul etmek için balon benzeri bir mesane kullanır. Mesaneler, suyla tıkanmaları durumunda mesanenin zarar görmesini önlemek için genellikle "tam kabul" mesanesi adı verilen tüm tank hacmi için boyutlandırılır. Keseler genellikle sahada değiştirilebilir. Bu, artık en yaygın büyük ticari genleşme tankı türüdür.
Boyutlandırma Formülleri
Tank boyutlandırma için genel formül, Denklem 1 (değişken adları bu makalede kullanılanlara uyacak şekilde ayarlanmıştır), mükemmel gaz yasalarını varsayan temel ilkelerden:
`V_(t)=(V_(s)(E_(w)-E_(p)))/((P_(s)T_(c))/(P_(i)T_(s))-(P_( s)T_(h))/(P_(max)T_(s))-E_(ağırlık)[1-(P_(s)T_(c))/(P_(maks)T_(s))]+E_ (t)-0.02V_(s)`Neresi
Vt = tank toplam hacmi
Vs = sistem hacmi
Ps = su depoya ilk girmeye başladığında başlangıç basıncı, mutlak
Pi = başlangıç (ön dolum) basıncı, mutlak
Pmaksimum = maksimum basınç, mutlak
Ew = sıcaklık artışı nedeniyle sistemdeki suyun birim genleşme oranı = (νh/νc-1)
vh = maksimum sıcaklıkta suyun özgül hacmi, Th.
vc = minimum sıcaklıkta suyun özgül hacmi, Tc .
Ep = sıcaklık artışı nedeniyle sistemdeki boruların ve diğer sistem bileşenlerinin birim genleşme oranı = 3α(Th-Tc )
α = derece başına boru tesisatı ve diğer sistem bileşenlerinin genleşme katsayısı
Th = sistemdeki maksimum ortalama su sıcaklığı, mutlak derece
Tc = sistemdeki minimum ortalama su sıcaklığı, mutlak derece
Ts = Doldurmadan önce depodaki başlangıç hava sıcaklığı, mutlak derece
Eağırlık = sıcaklık artışı nedeniyle tanktaki suyun birim genleşme oranı
Et = sıcaklık artışı nedeniyle genleşme deposunun birim genleşme oranı
Son terim (0.02 Vs ), sudaki çözünmüş havadan salınan ek havayı açıklar. Bu denklem şu şekilde basitleştirilebilir: Aşağıdaki denklem küçük terimleri göz ardı ederek ve tank sıcaklığının ilk dolum sıcaklığına yakın kaldığını varsayarak (genellikle iyi bir varsayım, tankta yalıtım veya ona giden boru tesisatı olmadığı varsayılır, bu yaygın ve önerilen bir uygulamadır):
`V_(t)=(V_(s)[((v_(h))/(v_(c))-1)-3alpha(T_(h)-T_(c))])/((P_(s) )/(P_(i))-(P_(s))/(P_(maks)))`Bu denklem, boru sisteminin genişletilmesi için krediyi içerir. Bu terim de nispeten küçüktür ve sistemdeki çeşitli malzemeler göz önüne alındığında genleşme katsayılarını belirlemek zordur, ancak ASHRAE El Kitabı boyutlandırma denklemlerinde yer aldığı için yukarıdaki Denklemde yer almaktadır. Bu terim, genleşme tankı üreticilerinin seçim yazılımlarının çoğunda olmasa da bazılarında da yer alır. Çoğu üretici, küçük olduğundan ve yukarıdaki Denklemde zaten göz ardı edilen terimlerden daha büyük olmadığı için bu terimi ihtiyatlı bir şekilde görmezden gelir. Bu terimi göz ardı etmek, aşağıdaki Denklemle sonuçlanır:
`V_(t)=(((v_(h))/(v_(c))-1)V_(s))/((P_(s))/(P_(i))-(P_(s) )/(P_(maks)))`Pay, genleşmiş suyun hacmidir, Ve , minimumdan maksimuma doğru ısındığı için denklem şu şekilde yazılabilir:
`V_(t)=(V_(e))/((P_(s))/(P_(i))-(P_(s))/(P_(maks)))`Nerede:
`V_(e)=(v_(h)//v_(c)-1)V_(s)`Denklem, kullanılan tankın stiline göre daha da basitleştirilebilir.
havalandırmalı tank
Havalandırmalı tanklar için, basınçların tümü aynıdır ve dominator 1 ile sınırlıdır, bu nedenle tank boyutu basitçe genleşen suyun hacmidir:
"V_(t)=V_(e)"Kapalı Tank (ön şarj yok)
Havalandırmasız düz çelik tanklar için, başlangıç basıncı tipik olarak tank boşken (ön dolum yok) atmosferik basınçtır. Tank daha sonra, sistemdeki havayı değiştirerek tankı doldurma basıncına basınçlandıran ve esas olarak tank hacminin bir kısmını boşa harcayan takviye suyuna bağlanır. Yani boyutlandırma denklemi:
`V_(l)=(V_(e))/((P_(a))/(P_(i))-(P_(a))/(P_(maks)))`nerede, Pa = atmosferik basınç
Ön Şarjlı Tank
Uygun şekilde doldurulmuş diyafram ve mesane tankları dahil olmak üzere, ancak önceden doldurulmuşsa kapalı düz çelik tanklar da dahil olmak üzere gerekli başlangıç basıncına kadar önceden doldurulmuş herhangi bir tank için, Ps P'ye eşittiri bu nedenle boyutlandırma denklemi şuna indirgenir:
`V_(t)=(V_(e))/(1-(P_(i))/(P_(maks)))`Bu denklemin yalnızca depo gerekli P'ye önceden şarj edildiğinde geçerli olduğuna dikkat edin.i . Tanklar, fabrikada 12 psig'lik (83 kPag) standart bir ön şarja göre şarj edilir.
Kapalı Tank
İstenilen daha yüksek ön dolum basınçları için fabrikadan özel sipariş verilebilir veya yüklenici basınçlı hava veya el pompası ile basıncı arttırmalıdır. Ancak bunun gözden kaçırılması alışılmadık bir durum değildir. Bu gözden kaçırma, aşağıdaki Denklem kullanılarak tankın boyutlandırılmasıyla telafi edilebilir (deniz seviyesinde atmosferik basınç varsayılarak):
`V_(t)=(V_(e))/((26.7)/(P_(i))-(26.7)/(P_(maks)))`(12 psig/26,7 psia [83 kPag/184 kPaa] ön şarj). Bu, uygun şekilde önceden doldurulmuş bir tanka kıyasla tank boyutunu artıracaktır.
ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodu-2015, Bölüm VI
ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodu-2015, Bölüm VI, aşağıdaki Denklemde gösterildiği gibi, bu makalede kullanılanlarla eşleşecek şekilde revize edilen değişkenlerle birlikte boyutlandırma denklemlerini (denklemleri kelimesi kelimesine çıkaran UMC ve IMC'de olduğu gibi) içerir:
`V_(t)=(V_(s)(0,00041T_(h)-0,0466))/((P_(a))/(P_(i))-(P_(a))/(P_(maks)) )`Bu Denklemin paydasını Kapalı Tank Denklemi ile karşılaştırarak (ön dolumsuz), bu formül açıkça ön dolumsuz bir tankın boyutlandırılması içindir; önceden doldurulmuş bir tankın boyutunu abartacaktır. Pay, V'ye uygun bir eğridire ; minimum sıcaklığın 65°F (18°C) olduğunu varsayar ve yalnızca yaklaşık 170°F ila 230°F (77°C ila 110°C) ortalama çalışma sıcaklığı aralığında doğrudur. Bu nedenle, bu denklem çok yüksek sıcaklıktaki sıcak su (örn. 350°F [177°C]), kapalı devre kondenser suyu veya soğutulmuş su sistemleri için kullanılamaz..
Yazar: Steven T. Taylor, PE
