هیدروسپریتور گرمایشی

روش کار هیدروسپریتور

سامانه دومداره، در طراحی های مدرن پایه آبی به منظور منطقه‌بندی، مورد استفاده قرار میگیرد.  در این سامانه‌ها از پمپ‌های مجزا برای هر منطقه حرارتی، چه در مدارهای اول و به‌ویژه در مدارهای دوم، استفاده می‌شود؛ لذا باتوجه‌به نحوه‌ی روشن و خاموش شدن پمپ‌ها احتمال به‌وجودآمدن حالت‌های مختلف گردش آب وجود دارد. حالت‌های احتمالی گردش آب در سامانه دومداره به سه حالت کلی قابل تقسیم‌بندی است:

1. دبی جریان در مدار اول و دوم با هم برابر

این حالت، به‌ندرت در سیستم‌های دومداره رخ می‌دهد. دو جریان بالا تمایلی به مواجه شدن با دو جریان پایین را نداشته و جریان‌ها کم اصطکاک‌ترین مسیر را انتخاب و طی می‌نمایند (تصویر 4). در این حالت نیازی به وجود سامانه دومداره نمی‌باشد.

تصویر 4

2. دبی جریان در مدار اول بیشتر از مدار دوم

همان گونه که در تصویر 5 مشاهده می‌شود، این حالت زمانی رخ می‌دهد که پمپ‌های مدار دوم خاموش شده و یا مدار دوم با کاهش جریان مواجه شده باشد. در این حالت، تمامی آب وارد شده از مدار دوم به هیدروسپریتور توسط مدار اول مکیده می‌شود. دبی اضافه‌تر از مدار دوم، توسط خود مدار اول تامین می‌گردد (تصویر 5).

تصویر 5

3. دبی جریان در مدار اول کمتر از مدار دوم

این حالت، سؤال‌برانگیزترین حالت بوده و بیشترین احتمال وقوع را دارد (تصویر 6). می‌توان از این حالت در طراحی سامانه‌هایی جهت کاهش دما (مانند گرمایش کفی و فن‌کوئل) در مدار دوم استفاده نمود. برای این کار، جریان در مدار دوم با دمای کمتر و حجم بیشتر در جریان می‌باشد.

حالت اصلی مورد بحث، برای مدارهای دوم با دمای بالا می‌باشد که یا دبی گردشی در مدار دوم همیشه بالاتر است و یا زمانی رخ می‌دهد که پمپ‌های مدار دوم تازه روشن شده و پمپ‌های مدار اول در حالت خودتنظیمی و خاموش هستند. با روشن شدن تجهیزات مدار دوم، آب سرد برگشتی از مدار دوم با تمام دبی به هیدروسپریتور وارد می‌شود؛ لذا مکش مدار اول به‌صورت صددرصد دبی خود را از برگشت تأمین کرده و تجهیزات در مدار اول نیز روشن شده و شروع به تولید گرمایش موردنیاز و تزریق آن به سامانه می‌کنند. بعد از گذشت چند دقیقه درصورتی‌که حجم گرمایشی تجهیزات در مدار اول متناسب با بارهای حرارتی در مدار دوم باشد بدون هیچ مشکل و به‌تدریج تجهیزات در مدار دوم به بار موردنیاز خود دست‌یافته و احتمالاً به خودتنظیمی می‌رسند و حتی برخی از تجهیزات خاموش شوند. در حقیقت با تزریق توان حرارتی کافی در کل سامانه، دمای سامانه بالا رفته و توان ذخیره شده راهی جز تخلیه از طریق تجهیزات گرمایشی ندارد.

تصویر 6

شکل هیدروسپریتور

تصویر 7-1، شکل هیدروسپریتور را نشان می‌دهد. در تصویر 7-2، نشان داده شده است که  در داخل هیدروسپریتور می‌توان از جداکننده ذرات ریز هوا در بالا و توری، جهت جداسازی ذرات معلق و ضایعات آب در پایین به‌صورت اختیاری استفاده نمود.

تصویر 7

ابعاد هیدروسپریتور

تصویر 8، ابعاد هیدروسپریتور را نشان داده است.

تصویر 8

A = قطر جداکننده آب.

B = فاصله داخلی بین دو لوله مدارهای اول و دوم.

C = ارتفاع جداکننده آب.

D = اندازه لوله مدار اول و یا دوم.

E = اندازه لوله مدار اول و یا دوم.

F = محل اتصال شیر هواگیر.

G = محل اتصال شیر تخلیه.

 H = اتصال اختیاری جهت نصب سنسور.

L = اتصال اختیاری جهت نصب فشار نما و دما نما.

M = جداکننده ذرات ریز هوا.

N = توری جداکننده ناخالصی و ضایعات آب.

مراحل طراحی هیدروسپریتور

1. محاسبه حداکثر جریان‌های ممکن در مدار اول و مدار دوم:

– حداکثر جریان مدار اول را محاسبه می‌کنیم. این مقدار از جمع دبی تمامی پمپ‌های موجود در مدار اول به دست می‌آید.

– حداکثر جریان مدار دوم را محاسبه می‌کنیم. این مقدار از جمع دبی تمامی پمپ‌های موجود در مدار دوم به دست می‌آید.

2. انتخاب اندازه لوله‌های بخش اول و دوم:

– اندازه لوله بخش اول باتوجه به حداکثر جریان به‌دست آمده در مرحله قبل محاسبه می‌گردد.

– اندازه لوله بخش دوم باتوجه به حداکثر جریان به‌دست ‌آمده در مرحله قبل محاسبه می‌گردد.

3. به‌دست‌آوردن دبی هیدروسپریتور (G):

– در میان حداکثر جریان‌های مدار اول و دوم، جریان با مقدار بالاتر به‌عنوان دبی هیدروسپریتور (G) انتخاب می‌شود.

4. انتخاب اندازه قطر هیدروسپریتور (A):

– لوله‌ای با حجم عبوری سیال (G) و با سرعت نیم فوت برثانیه تعیین قطر شود. این قطر همان قطر هیدروسپریتور (A) است. حداقل قطر هیدروسپریتور باید به‌دقت انتخاب شود تا امکان جداسازی هوا و ضایعات در آن امکان‌پذیر باشد. در صورت انتخاب قطر کم، سرعت سیال بالا رفته و امکان جداسازی هوا و ضایعات مختل می‌شود.

– هرچه قطر هیدروسپریتور بیشتر باشد ظرفیت ذخیره‌سازی آن نیز بیشتر شده و امکان جداسازی هوا و ضایعات نیز بیشتر می‌شود. ازاین‌رو انتخاب قطر بیشتر ایرادی نداشته ولی علاوه بر افزایش ارتفاع مخزن، باعث افزایش دیگر هزینه‌های ساخت، مانند: افزایش ضخامت مخزن خواهد شد.

5. فاصله میان دو لوله مدار اول و دو لوله مدار دوم (B):

– فاصله میان ورودی و خروجی هر مدار، باید حداقل به‌اندازه دوبرابر قطر هیدروسپریتور (A)، باشد. در این حالت مدار با قطر لوله‌ای بیشتر باید این فاصله را از هم داشته باشد؛ لذا در مدار دیگر لوله‌ها فاصله بیشتری از یکدیگر خواهند داشت.

6. انتخاب ارتفاع هیدروسپریتور (C):

– ارتفاع هیدروسپریتور (C) می‌تواند تقریباً دوبرابر B، انتخاب شود.

7. ضخامت بدنه:

– ضخامت بدنه هیدروسپریتور (و دیگر ضخامت‌ها) باتوجه‌به مشخصات مکانیکی جنس انتخابی جهت ساخت و نیز حداکثر فشار و دمای کار تعیین می‌گردد.

– ضخامت‌ها از نظر ایمنی بسیار مهم بوده و باید مطابق مقررات محلی و استاندارهای لازم و شرایط پروژه تعیین گردد.

8. دیگر ابعاد:

– اندازه‌های دیگر مانند F،G و نیز H باتوجه‌به شرایط پروژه و طرح، تعیین می‌گردند.

– L؛ اختیاری بوده و در صورت نیاز به نصب فشار نما، دما نما و یا دیگر تجهیزات قابل تعبیه هستند.

– در صورت نیاز به قرارگیری هیدروسپریتور بر روی زمین (با توجه شرایط پروژه) می‌توان تجهیزاتی را به‌صورت پایه اضافه نمود.

9. تجهیزات اختیاری:

– M؛ به‌عنوان جداکننده ذرات هوا می‌توان از توری با موادی که خاصیت مناسب جهت تجمع و جداسازی ذرات هوا را دارند انتخاب و در تجهیز قرارداد.

– N، به‌عنوان توری جداکننده ضایعات سیال و منتقل کننده به پایین مخزن، جهت تخلیه از طریق شیر تخلیه، می‌توان از توری با اندازه و جنس مناسب استفاده نمود.

– استفاده از توری جداکننده می‌تواند منجر به حذف دیگر شیرهای صافی در ادامه مسیر سیال شده و به گردش بهتر سیال در مناطق حرارتی کمک کند.

– در صورت قراردادن این تجهیز باید تدابیر لازم نسبت به چگونگی سرویس، تخلیه، نظافت و انجام نگهداری‌های لازم آن اندیشیده شود.

ابعاد پیشنهادی

تاسیسات سنگین میناگر؛ جدول شماره 1 را، به‌عنوان ابعاد پیشنهادی مناسب جهت شکل 8، پیشنهاد می‌کند.

جدول 1

نکات و مشکلات جاری در طراحی

حداقل قطر هیدروسپریتور:

در صورت چشم‌پوشی از دو کارکرد تخصصی هیدروسپریتور؛ یعنی جداسازی ضایعات و هوا، مانند تصویر 9، هیدروسپریتور می‌تواند قطری برابر با حداکثر اندازه بین مدار اول و دوم داشته باشد. این حالت مانند به‌کارگیری دو سه‌راهی متوالی می‌باشد. در صورت انتخاب قطر هیدروسپریتور کمتر از این میزان مانند تصویر 10، در حالت حداکثر جریان (Q) گردش سیال با اختلال مواجه خواهد شد.

تصویر 9

تصویر 10

جهت گردش اشتباه سیال:

جهت گردش سیال در سامانه دومداره بسیار مهم بوده و در صورت گردش اشتباه در سامانه انتقال حرارت نامناسب، مانند تصویر 11 را خواهیم داشت.

تصویر 11

اتصال مکش مدار دوم:

مکش در مدارهای دوم، باید فقط از طریق یک لوله به بدنه هیدروسپریتور انجام شود تا جریان‌های غیر مخلوط شده باعث مکش سیال با دماهای متفاوت در مدارهای دوم نگردد. در حالت سوم که جریان در مدارهای دوم بیشتر است؛ در صورت اتصال از طریق چند لوله باعث چند دمایی شدن سیال در مدارهای دوم می‌گردد (شکل 12).

تصویر 12

اتصال مکش مدار اول:

مکش مدارهای اول باید فقط از طریق یک لوله به بدنه هیدروسپریتور انجام شود، تا جریان‌های غیر مخلوط شده باعث مکش سیال با دماهای متفاوت در مدارهای اول نگردد. در حالت دوم که جریان در مدارهای اول بیشتر است؛ در صورت اتصال از طریق چند لوله باعث چند دمایی شدن سیال در مدارهای اول می‌گردد (شکل 13).

تصویر 13

تلفات اصطکاکی در هیدروسپریتور:

تلفات اصطکاکی در هیدروسپریتور به سه بخش مانند تصویر 14، قابل تقسیم‌بندی است. باید همواره مقاومت میان دو لوله بالا (R1) و نیز مقاومت میان دو لوله پایین (R2)، کمتر از مقاومت بالای هیدروسپریتور با پایین آن (R3)، باشد. در این حالت سیال همواره به ادامه جریان در مسیر با مقاومت کمتر ادامه داده و در صورت نیاز (با توان بیشتر که توسط پمپ‌ها در مدارهای اول و دوم ایجاد شده)، به تغییر مسیر و انتخاب مسیر با مقاومت بیشتر می‌پردازد. در شکل 15، نمونه‌ای از هیدروسپریتور با مقاومت میانی (R3)، کم دیده می‌شود که گردش سیال در آن به‌درستی صورت نمی‌پذیرد.

ادامه در دوره‌ی آموزشی مطالعه شود….