خانه تاسیسات تاسیسات حرارتی گرمایش توسط کویل ها و ژاکت های بخار

گرمایش توسط کویل ها و ژاکت های بخار

گرمایش توسط کویل ها و ژاکت های بخار یکی از روش های گرمایش  مخازن ذخیره می باشد و این روش یکی از روش ها  انتقال حرارت  به صورت غیر مستقیم از طریق سطوح انتقال حرارت است:

کویل های بخار مستغرق: این روش بسیار رایج است بدین ترتیب که کویل  بخار کاملا درون  سیال قرار گرفته و حرارت را انتقال می دهد.

ژاکت های بخار: بخار در داخل فضای حلقوی بین دیواره ظرف و ژاکت خارجی در حال گردش بوده و حرارت را از طریق دیواره های ظرف منتقل می کند.

ژاکت بخار

اندازه گذاری کویل بخار:

با در دست بودن انرژی لازم جهت گرمایش و در دست بودن  فشار  و دمای داخل کویل، سطح انتقال حرارت کویل با استفاده از معادله زیر قابل محاسبه است:

تعیین مقدار U

قبل از محاسبه سطح کویل، باید مقدار U را مشخص نمود. این پارامتر با خواص حرارتی و فیزیکی سیالات و تعداد زیادی از پارامترهای دیگر تغییر می کند.

در قسمتی از کویل که در مجاورت مایع گرم شونده است، اختلاف دمای نسبتا زیاد بین سطح کویل و سیال موجب می شود تا همرفت طبیعی به میزان کافی انجام شده و  ضریب انتقال حرارت  را افزایش دهد.

در قسمت درونی کویل یا قسمت بخار نیز تغییراتی ممکن است رخ دهد (به خصوص در کویل های طویل). در قسمت ورودی کویل، بخار دارای سرعت زیاد بوده و آبی وجود ندارد، ولی در فاصله دورتری از ورودی، سرعت بخار کاهش یافته و قسمتی از کویل پر از آب می شود. در کویل های بسیار طولانی، مانند مخازن دریایی یا مخازن بزرگ ذخیره، افت فشار در داخل کویل زیاد خواهد بود. به منظور تخمین دمای متوسط کویل جهت طراحی، مقدار فشاری در حدود ۷۵% فشار بخار ورودی در محاسبات منظور و حتی در مخازن بسیار عظیم این فشار در حدود ۴۰% فشار بخار ورودی نیز در نظر گرفته می شود.

جنس کویل نیز می تواند متغیر دیگری باشد، چرا که مواد مختلف ضرایب هدایتی متفاوتی را دارند. ولی به صورت کلی تغییر در جنس کویل در مقایسه با اثر مقاومتی لایه های مختلف ناچیز است. جدول ۱ ضرایب هدایت عمومی انتقال حرارت جهت کویل های بخارمستغرق و توصیه هایی جهت محاسبات و طراحی است. مقادیر U برای فشار بین ۲bar g الی ۶bar g از درون یابی استخراج شود.

جدول۱- انتقال حرارت از کویل های بخار مستغرق در آب

U(w/m2c)

ضریب عمومی انتقال حرارت
۵۵۰-۱۳۰۰اختلاف دمای متوسط بین بخار و آب در حدود ۳۰c
۱۰۰۰-۱۷۰۰اختلاف دمای متوسط بین بخار و آب در حدود ۶۰c
۱۳۰۰-۲۷۰۰اختلاف دمای متوسط بین بخار و آب در حدود ۱۰۰c
U(w/m2c)توصیه ها
۵۵۰با گردش طبیعی آب (<2bar g)         کویل های با فشار پایین
۱۱۰۰با گردش طبیعی آب (>6bar g)         کویل های با فشار بالا
۱۱۰۰با گردش اجباری آب (<2bar g)         کویل های با فشار پایین
۱۱۰۰با گردش اجباری آب (>6bar g)         کویل های با فشار بالا

جدول ۲- انتقال حرارت از کویل های مستغرق در سیالات مختلف

Cبخار فشار متوسط با هدایت طبیعی  (۲-۶ bar g)
۱۷۰               روغن سبک
۸۰-۱۱۰ روغن سنگین
۳۰-۶۰ چربی
 بخار فشار متوسط با هدایت اجباری  (۲-۶ bar g)
۵۰۰۲۰۰sec redwood at 38 Cروغن سبک
۳۴۰۱۰۰۰sec redwood at 38 Cروغن متوسط
۱۷۰۳,۵۰۰sec redwood at 38 Cروغن سنگین
۸۵۱۰,۰۰۰sec redwood at 38 CMolasses
۵۵۵۰,۰۰۰sec redwood at 38 Cچربی

دیده می شود که محاسبه این ضریب کاری دشوار است. میانه بالایی جدول جهت بخار تمیز و خشک جهت بخار با کیفیت نامناسب کویل های طویل و تخلیه کندانس ضعیف قابل اعتماد می باشد. در این جدول ضرایب اطمینان جهت اطمینان از اندازه گذاری مناسب کویل دیده شده است. در مورد سیالات دیگر به جز آب، ضرایب انتقال حرارت در اثر تغییر ویسکوزیته با تغییر دما به مراتب بیشتر تغییر خواهد کرد. با این حال مقادیر نشان داده شده در بالا راهنمای عمومی جهت چندین ماده پرمصرف قابل استفاده بوده و جدول ۳ نشان دهنده سطوح جانبی لوله ها در واحد متر طول است.

۱۰۰۸۰۶۵۵۰۴۰۳۲۲۵۲۰۱۵

Nominal bore(mm)

۰٫۳۵۸۰٫۲۷۹۰٫۲۳۹۰٫۱۸۹۰٫۱۵۲۰٫۱۳۴۰٫۱۰۶۰٫۰۸۵۰٫۰۶۷

Surface area (m2/m)

آرایش قرار گیری کویل ها

طراحی و چیدمان کویل های بخار به سیال گرم شونده ارتباط دارد. وقتی سیال از نوع خورنده است ورودی و خروجی های کویل باید از قسمت فوقانی بالای سطح مایع انجام گیرد. ایجاد سوراخ جهت نصب لوله ها از قسمت جانبی این منابع موجب ابجاد نقاط ضعف و احتمال نشتی در بدنه تانک خواهد شد. در این موارد جنس کویل نیز از مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد یا مس با روکش یا آلیاژهایی مثل تیتانیوم است. هنگامی که خطر  خوردگی وجود ندارد، از ورودی و خروجی های افقی استفاده می شود. ایجاد مسیر عمودی در خروجی کویل باعث جمع شدن آب در قسمتی از کویل می شود و متعاقبا احتمال ضربه چکش، صدا و نشتی در کویل وجود خواهد داشت. کویل های بخار معمولا دارای شیب منفی به طرف سطح افق هستند تا از تخلیه کامل کندانس جلوگیری به عمل آید. در نقاطی که ناگزیر به نصب عمودی لوله خروجی کویل هستیم، با استفاده از قطعه آب بندی در انتهای زیرین کویل و لوله نازک عمودی اقدام به تخلیه کندانس می شود.

قطعه تحتانی با جمع کردن مقدار کمی کندانس، آب بندی و پوشش مناسبی بوجود می آورد تا از قفل شدن بخار بین تله و ورودی کویل جلوگیری کند. بدون این آب بندی در صورت وجود بخار در کویل، بخار تا ورودی  تله بخار  پیش آمده و سپس تله بسته خواهد شد. بعد از مدت کمی، کندانس شروع به شکل گرفتن نموده و بخار موجود بین تله و قسمت زیرین رایزر گیر خواهد افتاد. تله بخار تا موقع کندانس شدن ستون بخار بسته می ماند، در حالی که کویل به مرور زمان در حال پر شدن از کندانس است.  پس از کندانس شدن ستون بخار، توده ای از آب از داخل تله بخار تخلیه می شود. به محض تخلیه قسمت افقی کویل و از دست رفتن آب بندی، بخار وارد رایزر عمودی شده و باعث بسته شدن تله بخار می گردد. در این حالت آب موجود در رایزر به سمت عقب بر می گردد. با نصب لوله باریک آب بندی تنها حجم کوچکی از بخار را در داخل خود جای می دهد و همچنین با جلوگیری از نفوذ حباب های بخار جریان پیوسته ای از تخلیه کندانس به وجود می آید.

در نهایت با شکسته شدن آب بندی، حجم کمتری از آب به داخل کویل بر خواهد گشت. ولی از آنجایی قطعه سیل طراحی شده به حجم کمتری از آب احتیاج دارد، سریعا آب بندی تشکیل و سیکل از سر گرفته می شود.

در مخازنی که اشیایی در داخل تانک فرو برده شوند، نصب کویل در زیر مخزن ممکن است باعث صدمه به کویل شود و در بعضی مخازن نیز که دارای رسوب و مواد معلق جامد هستند، ته نشین شدن مواد باعث پوسیده شدن کویل و جلوگیری از انتقال حرارت می شود.

کویل بخار با خروجی عمودی

کویل بخار با خروجی عمودی

در این مواقع از کویل های صفحه ای و یا موازی در کناره های جانبی تانک استفاده می شود نصب این چیدمان راحت تر و برداشتن کویل نیز سهل تر می باشد. چیدمان کویل ها باید یکنواخت و به نحوی باشد که حرارت به تمامی قسمت ها انتقال یابد. قطر کویل باید طوری انتخاب شود تا طول مناسب جهت توزیع حرارت به دست آید. یک لوله کوتاه با قطر بزرگ، توزیع کننده مناسبی جهت حرارت نیست. همچنین استفاده از طول زیاد باعث افت فشار داخل کویل، تفاوت دمای زیاد ورودی و خروجی کویل و احتمال افزایش دمای زیاد از حد در قسمت ورودی است.

کویل جانبی

کویل جانبی

شیر کنترل جهت کویل بخار

شیرهای کنترل ورودی می توانند یک یا دو عدد و به صورت موازی باشند. شیر کنترل منفرد که قادر به تامین بار زیاد سیستم در هنگام راه اندازی است، ممکن است جهت کنترل مناسب جریان هنگام کارکرد طبیعی سیستم بزرگ باشد. یک روش جایگزین استفاده از دو شیر کنترل می باشد:

  • شیر اول جهت کنترل دبی کمتر هنگام بهره برداری از سیستم استفاده می شود.
  • شیر دوم به منظور تامین اختلاف گذر بخار بین شیر اول و حداکثر جریان هنگام راه اندازی استفاده می شود.

پسندیدید؟

در خبرنامه ثبت نام کنید و اخبار جدید را در ایمیل خود دریافت کنید

نگران نباشید ما اسپم نیست

مدلسازی اطلاعات ساختمان

طراح و نظارت پروژه های تاسیسات مکانیکی به صورت BIM توسعه دهنده نرم افزار های آموزشی تاسیسات مکانیکی

دیدگاهتان را بنویسید

بررسی کنید

تعمیرات مشعل های گاز سوز

اشکالات عمده مشعل های گازی به چند مجموعه مختلف تقسیم می شوند. عدم روشن شدن مشعل ، روشن و خ…