در این مقاله نحوه محاسبه و طراحی کویل هوارسان یا مبدل حرارتی هواساز برای تبادل انرژی میان دو سیال اب و هوا را مورد بررسی قرار می‌دهیم. به هنگام محاسبه و طراحی کویل هوارسان مهمترین عوامل سطح ویژه، قطر، تعداد ردیف کوئل و تعداد و سطح فین ها بایستی به طور دقیق درنظر گرفته شود. برای افزودن آشفته کننده های جریان بایستی فاکتور متریال لوله و فین به همراه ضخامت آنها به طور دقیق محاسبه شود. علاوه برای برای اضاف نمودن بخش توربولاتور به کویل هوارسان در نظر گرفتن نوع هدر و جنس آن اهمیت بسزایی دارد.
اندازه گیری و محاسبه سرعت سیالات در کویل هوارسان
سرعت حرکت آب در کوئل وابسته به نوع طراحی است. درواقع ساختار اصلی کویل هوارسان سرعت بهینه آّب را تعیین می‌کند. سرعت خطی بهینه برابر با 3 الی 4 fps میباشد. در طراحی سیستم تهویه مطبوع ، تعیین بار حرارتی یک فضای مطبوع اولین مرحله مهم است. و هنگامی که مشخص شد ، گام بعدی بعدی محاسبه منبع هوای مورد نیاز و تعیین اندازه سیم پیچ خنک کننده بر اساس آن است. یک بار کویل خنک کننده به اشتباه تخمین زده شده تأثیر شدیدی بر کارایی کل سیستم تهویه مطبوع خواهد داشت. در این مقاله قصد دارم نحوه تعیین اندازه سیم پیچ خنک کننده را با یک مثال ساده توضیح دهم.
محاسبه اندازه کویل هوارسان خنک کننده – مثال مورد:
فضایی را که شرطی می شود در نظر بگیرید داشتن زیر بارهای گرما ، شرایط فضای باز در تابستان و شرایط راحتی مانند زیر است
افزایش گرمای محسوس تابستان: 10 کیلووات.
افزایش حرارت نهفته: 3 کیلو وات.
طراحی داخلی تهویه هوا: 20 درجه سانتیگراد ، 50٪ ساکن.
طراحی خارجی تابستان هوا: 28 درجه سانتیگراد ، 50٪ ساکن.
حداقل میزان هوای موجود در فضای باز 325 لیتر در ثانیه است. (تغییر در هر نوع اتاق – فضای دفتر ، سالن اجتماعات ، لابی و غیره)
دمای قابل قبول تأمین در تابستان: 14 درجه سانتیگراد.
مرحله 1:
حجم و دمای هوا را تأمین کنید – با توجه به مورد خنک کننده
گرمای معقول توسط:
Qs = m cp Δt
10 = متر x 1.026 × (20-14)
m = 1،626 kg / s
Qs = بار معقول
cp = ظرفیت حرارتی خاص هوا در kJ / kg K
Δt = دیفرانسیل دما بین تأمین هوا و هوای اتاق
m = سرعت جریان جرم هوا در کیلوگرم بر ثانیه
سود نهفته توسط:
Ql = m hfg Δg
3 = 2426 × 1.626 × Δg
Δg = (گرم – گرم) = 0.000753 کیلوگرم بر کیلوگرم
Ql = بار حرارتی نهفته
m = سرعت جریان جرم هوا در کیلوگرم بر ثانیه
hfg = گرمای نهان تبخیر در kJ / kg
Δg = دیفرانسیل محتوای رطوبت بین هوای تأمین کننده و هوای اتاق ، یعنی (گرم – گرم)
از داده های روان سنجی ، مقدار رطوبت فضا gr 0.00738 kg / kg است. محتوای رطوبت هوا gs توسط:
گرم = 0.00738 – 0.000753 = 0.00663 کیلوگرم بر کیلوگرم
بنابراین شرایط تأمین تابستان 1.626 کیلوگرم بر ثانیه در دمای 14 درجه سانتیگراد و میزان 0.00663 کیلوگرم بر کیلوگرم است.
حجم مرطوب در این شرایط 0.8218 متر مکعب در کیلوگرم است ، بنابراین سرعت جریان مورد نیاز:
V = m x v = 1.626 × 0.8218 = 1.336 متر مکعب در ثانیه
گام 2:
با در نظر گرفتن حداقل نیاز هوای بیرونی 325 لیتر در ثانیه ، این مقدار 25٪ هوای فضای باز و 75٪ گردش مجدد را می دهد.
ظرفیت سیم پیچ – اکنون می توان شرایط مخلوطی پیدا کرد و اندازه سیم پیچ خنک کننده را در نظر گرفت.
m x tm = (mr × tr) + (mo × to)
1.626 × tm = (0.75 × 1.626 × 20) + (0.25 × 1.626 × 28)
tm = 22ºC
m x gm = (mr × gr) + (mo × go)
1.626 × گرم = (0.75 × 1.626 × 0.00738) + (0.25 × 1.626 × 0.01210)
گرم = 0.00856 کیلوگرم بر کیلوگرم
مرحله 3
Q = m Δh = (ha – hm)
از داده های روان سنجی ، با استفاده از t و g
آنتالپی در شرایط مخلوط 43.88 کیلوژول بر کیلوگرم است
آنتالپی در شرایط عرضه 30.83 کیلوژول بر کیلوگرم است
Qc = 1.626 × (43.88 – 30.83)
= 21.22 کیلووات
سیم پیچ خنک کننده TR محاسبه شده: 6TR
سرعت جریان جرم متوسط خنک کننده – دبی مورد نیاز جرم آب سرد را برای سیم پیچ گرم کننده آب به هوا محاسبه کنید.
فرض کنید دمای آب خنک شده جریان و برگشت آن 6 و 12 درجه سانتیگراد باشد
Qc = w cp Δt
جایی که Δt = (tf – tr)
21.22 = w x 4.2 × 6
w = 0.84 kg / s = میزان جریان آب خنک کننده از طریق سیم پیچ
فرضیات:
• سود فن و کانال نادیده گرفته شده است
• عوامل تماس با سیم پیچ در این مثال ساده گنجانده نشده است
• نقطه شبنم دستگاه) سیم پیچ نیز در نظر گرفته نشده است.
(هوای واقعی در برابر استاندارد هوای CFM)
“عملکرد واحد شما در محاسبه کویل هواساز صحیح نیست.” چرا؟
“زیرا وقتی بار سیم پیچ را از شرایط اعلام شده محاسبه می کنم ، ظرفیت نمایش داده شده را نمی گیرم”
پاسخ: هنگام محاسبه ظرفیت کل ، از Qt = 4.5 * cfm * (h1 – h2) استفاده نکنید
از آنجا که 4.5 برای هوای استاندارد به شرح زیر مشتق شده است: ma = cfm * تراکم * 60 که در آن چگالی هوای استاندارد = .075 lba / ft³
در 100 DB و 78 WB ، W = .015601 lbw / lba
h = ha + Whg = cpa * T + W * (1061 + .444 * T) Btu / lba
h1 = .24 * 100 + .015601 * (1061 + .444 * 100) = 41.25 Btu / lba
با 57.50 DB و 57.30 WB ، W = .0099622 lbw / lba
h2 = .24 * 57.50 + .0099622 * (1061 + .444 * 57.50) = 24.62 Btu / lba
اگر از این معادله استفاده کنید ، موارد زیر را بدست خواهید آورد:
Qt = 4.5 * 15000 * (41.25 – 24.62) = 1،122،525 Btu / ساعت یا خطای قابل درک 8.3
برنامه های کویل از شرایط واقعی استفاده می کنند:
در 100 DB و 78 WB ، W = .015601 lbw / lba ، Density = .06914 ft³ / lba
h1 = 41.25 Btu / lba از بالا
با 57.50 DB و 57.30 WB ، W = .0099622 lbw / lba
h2 = 24.62 Btu / lba بالاتر
ma = CFM * تراکم * 60 = 15000 * .06914 * 60 = 62،226 پوند در ساعت
Qt = ma * (h [1] – h [2]) = 62226 * (41.25 – 24.62) = 1،034،818 Btu / h
هنگام محاسبه ظرفیت معقول ، از Qs = 1.1 CFM * (T1-T2) استفاده نکنید:
زیرا 1.1 از هوای استاندارد به شرح زیر مشتق شده است:
ma * Cpm = SCFM * DensityStd * (Cpa + W * Cpw)
ma * Cpm = SCFM * .075 * 60 * (.24 + .0093 * .444) = 1.1 * SCFM
اگر از این معادله استفاده کنید ، موارد زیر را بدست خواهید آورد:
Qs = 1.1 * 15000 * (100-57.50) = 701،250 Btu / ساعت
برنامه های کویل از شرایط واقعی استفاده می کنند:
در 100 DB و 78 WB ، W = .015601 lbw / lba ، Density = .06914 ft³ / lba
با 57.50 DB و 57.30 WB ، W = .0099622 lbw / lba
ma = CFM * تراکم * 60 = 15000 * .06914 * 60 = 62226 پوند در ساعت
Cpm = (Cpa + W * Cpw) Btu / (lba – F)
Qs = ma * Cpm * (T [1] – T [2])
Qs = 622226 * (. 24 + .015601 * .444) * (100-57.5) = 652،988 Btu / ساعت
کل بار نهان از طریق محاسبه می شود:
QL = Qt – Qs
استفاده از استاندارد QL = 1،034،818 – 701،250 = 333،568 Btu / ساعت
استفاده از هوای واقعی: QL = 1،034،818 – 652،988 = 381،830 Btu / ساعت
موارد بالا محاسبه سطح کویل را نشان می دهد.
همین معادلات برای ارتفاع اعمال می شوند ، اما چگالی واقعی باید شامل DB ، WB و PB = ارتفاع PB باشد. ارتفاع PB از معادله زیر محاسبه می شود: PB = 14.696 * (1 – ALTITUDE * 6.8753E-6) ^ 5.2559
برای دستیابی به اطلاعات تکمیلی در خصوص محاسبه و طراحی کویل هواساز می‌توانید با کارشناسان شرکت کویل dx تماس حاصل نمایید.
محاسبه و طراحی کویل هوارسان
