مصرف بخار در لوله ها و کویل های حرارتی، آنتالپی مجاور جدار لوله به هوای پیرامون منتقل شده و کندانسه تشکیل می گردد. در مواردی مثل خطوط اصلی انتقال بخار با استفاده از عایق کاری، مقدار انتقال حرارت کاهش یافته و در مواردی مثل کویل های بخار سعی در افزایش انتقال حرارت می شود.
در هر سیستم بخار، باید مقدار کندانس در لوله های حامل بخار محاسبه شود تا بتوان نسبت به اندازه گذاری تله های بخار مربوط اقدام نمود و یا بخار جبرانی را در طراحی در نظر گرفت. مقدار کندانس در زمان راه اندازی سیستم بیشتر از کندانس در زمان عملکرد طبیعی سیستم بوده و باید در محاسبه تله های بخار در خطوط انتقال، مبنا قرار گیرد.
طراحی و ساخت منبع کویل دار با استاندارد روز جهانی
مصرف بخار در لوله ها در حالت راه اندازی
در هنگام راه اندازی، میزان معینی از حرارت برای گرم کردن لوله ها مورد نیاز است و این موضوع تأثیر مستقیمی بر مصرف بخار دارد. زمان راه اندازی باید کافی بوده و به آرامی انجام شود تا ضمن رعایت ایمنی سیستم، از شدت تنش های حرارتی و مکانیکی در لوله ها کاسته شود.
بدین ترتیب نشتی های احتمالی کاهش یافته، هزینه های نگهداری کمتر شده و عمر مفید لوله ها افزایش می‌یابد. راه اندازی آرام با نصب یک شیر کنترل کوچک به صورت موازی با لوله اصلی توزیع بخار امکان‌پذیر است. انتخاب صحیح اندازه این شیر با توجه به زمان راه اندازی، علاوه بر کاهش تنش ها و افزایش ایمنی، مصرف بخار را نیز بهینه می کند.
احتساب زمان ۲۰ دقیقه ای به جای ۵ دقیقه، مصرف بخار لازم را تا ۷۵ درصد کاهش می دهد. در واقع، افزایش زمان گرم شدن تدریجی لوله ها باعث می شود انرژی با راندمان بالاتری منتقل شده و از هدر رفت بخار جلوگیری شود. مصرف بخار مورد نیاز تابعی از جرم و ظرفیت حرارتی لوله، دمای نهایی، آنتالپی تبخیر و زمان است.
مدیریت صحیح این عوامل نقش مهمی در کاهش مصرف بخار، افزایش بازده سیستم و کاهش هزینه های بهره برداری در شبکه های توزیع بخار دارد.
: آهنگ متوسط کندانس بخار kg/h
W: وزن کل لوله ها، فلنج ها، اتصالات، kg
Ts: دمای بخار C
Tamb: دمای محیط C
Cp: ظرفیت گرمایی ویژه لوله Kj/kg c
hfg: آنتالپی تبخیر بخار در فشار کاری Kj/kg
t: زمان راه اندازی و گرمایش min
| شیر راه اندازی سیستم بخار |
ظرفیت گرمایی ویژه در درجه حرارت300˚C (Kj/Kg c) | جنس لوله |
0.386 | Copper |
0.490 | Carbon steel |
0.443 | Chromium steel |
0.480 | AISI 302 stainless steel |
0.477 | AISI 304 stainless steel |
0.468 | AISI 316 stainless steel |
0.480 | AISI 347 stainless steel |
لوله های گرم کننده هوا
حرارت مخصوص و چگالی هوا با تغییر درجه حرارت تغییر می نماید ولی در کاربرد های HVAC و اکثر فرایند ها، ظرفیت حرارتی مخصوص هوا برابر 1.3 Kj/m3 C و چگالی آن برابر 1.3 Kg/m3 در نظر گرفته می شود.
هوای گرم در کاربرد های زیادی نظیر گرمایش فضا و یا عملیات صنعتی مورد نیاز است. بدین ترتیب از مجموعه ای از لوله و پره های حاوی بخار که در مسیر جریان هوا قرار می گیرند استفاده می شود. با عبور هوا از روی پره ها و لوله ها، حرارت بخار به هوا انتقال می یابد. نصب پره ها به کاهش اندازه و جرم تجهیزات و کاهش هزینه ها کمک نموده، آهنگ انتقال حرارت را افزایش می دهد.
| لوله پره دار |
به طور کل، گرم کننده های هوا به دو دسته یونیت هیتر و هواساز دسته بندی می شوند.
یونیت هیترها
یونیت هیترها در ابعاد کوچک ، شامل کویل های بخار و فن هوا می باشند و غالبا هوای داخل فضا را گردش می دهند. وزش هوا می تواند به صورت عمودی یا افقی باشد. ارتفاع نصب، دمای خروجی و مشخصات یونیت هیتر از کاتالوگ قابل برداشت است. یونیت هیترها غالبا دارای فن های با دور آرام یا تند هستند.
یونیت هیتر |
مصرف بخار در مبدل های حرارتی
مبدل حرارتی وسیله ای است که در آن گرما از سیالی به سیال دیگر منتقل می شود. به طور مثال هوارسان با کویل بخار که در آن انرژی بخار به هوا انتقال می یابد و یا دیگ بخار که انرژی سوخت به آب منتقل می شود نیز مبدل حرارتی می باشد.
ولی در عمل، لغت مبدل حرارتی به مبدل های حرارتی پوسته لوله ای یا صفحه ای که در آن از سیال گرم کننده ای نظیر بخار یا آب داغ جهت گرم نمودن سیال ثانویه ای مثل آب یا سیالات صنعتی استفاده می شود اتلاق می گردد. در صورت مشخص بودن قدرت و kw مبدل، مصرف بخار در لوله ها همانند هوارسان مشخص می شود. در اکثر موارد، اندازه مبدل ها و منابع، بزرگتر از مصرف واقعی می باشد. (به علت در نظر گرفتن ضرایب اطمینان و نیز استفاده از استاندارد و مشخص بودن مدل و اندازه تجهیزات)
| مبدل حرارتی پوسته لوله |
محاسبه مصرف بخار در کویل های حرارتی
با در دست داشتن اطلاعاتی مانند دبی و دما های ورود و خروج جریان ثانویه می توان مقدار حرارت لازم و در نتیجه مصرف بخار در لوله ها را تعیین نمود.
مثال:
یک مبدل حرارت با فشار بخار 2.8 barg کار می نماید. دمای ورود و خروج آب به ترتیب 71C و 82C و با گذر جریان 7.2 Kg/s می باشد.
Specific volume of dry saturated steam m3/kg | Enthalpy Kj/Kg | Saturation temperature | Pressure | ||
Steam hg | Evaporation hfg | Water hf | C | bar g | |
0.603 | 2725 | 2163 | 562 | 134 | 2 |
0.489 | 2735 | 2139 | 596 | 142 | 2.8 |
0.461 | 2738 | 2133 | 605 | 144 | 3 |
قسمت اول: محاسبه بار حرارتی
قسمت دوم: محاسبه بخار مصرفی
مقدار مضرف بخار در لوله ها با استفاده از بالانس حرارتی قسمت آب و بخار طبق معادله زیر قابل محاسبه است.
مصرف بخار Kg/s
hfg:آنتالپی تبخیر Kj/Kg
: آهنگ انتقال حرارت Kw
با در نظر گرفتن hfg=2139 Kj/Kg از جداول بخار، میزان بخار مصرفی در لوله برابر است با:
=332/2139=0.1552 Kg/s
آذر فرایند مجری سیستم های انرژی و تأسیسات صنعتی
دیدگاه های خود را راجب مطالب برای ما ارسال کنید.
