راهنمای تاسیسات مکانیکی- بخش اول

این مطلب برای دسترسی آسان مهندسین و پیمانکاران تاسیسات مکانیکی به اطلاعات لازم محاسباتی تهیه شده است. آشنایی با دانش زیربنایی در هر صنعتی نیاز اصلی دست اندرکاران آن صنعت است.

برای سفارش طراحی و مشاوره تاسیسات مکانیکی کارخانه و ساختمان های خود با ما تماس بگیرید.

تماس با ما

چیلر دستگاهی است که با استفاده از فرآیند تقطیر و تبخیر یک مبرد مانند (R134a) در حال گردش بین اجزای چیلر تراکمی (یا اجزای چیلر جذبی) ، حرارت را از یک قسمت دستگاه به قسمت دیگر در یک چرخه (سیکل) منتقل می کند.

کار چیلر این است که آب را برای سرمایش هوای ساختمان و یا مصارف صنعتی، سرد کند. آب سرد شده در چیلر با پمپ و از طریق لوله کشی به واحدهای توزیع کننده هوای سرد مانند فن کویل های تعبیه شده در داخل ساختمان یا دستگاه هواساز ارسال می شود. لوله های منتقل کننده آب سرد به خوبی عایق کاری می شوند تا دمای آب سرد حفظ گردد. علاوه بر سرمایش ساختمان ها، آب سرد می تواند در فرآیندهای صنعتی نیز به عنوان آب خنک کننده یک دستگاه مورد استفاده قرار بگیرد. آب سرد چیلر در مداری بسته جریان دارد. منظور از مدار بسته این است که آب درون لوله ها و کویل ها جریان پیدا کرده و راهی برای تبخیر آن وجود ندارد.

توضیح- R134a یک مبرد فاقد اتم کلر و از مبرد های غیر مخرب لایه ازون می باشد و در مقایسه با R-12 از ضریب هدایت حرارتی بهتر، گرمای نهان بیشتر و توانایی انتقال حرارت بالاتری برخوردار است؛ همچنین از نظر زیست محیطی مورد قبول می باشد.

محاسبات و فرمول های مورد نیاز یک مهندس تاسیسات مکانیکی در خصوص چیلر و اجزای آن شامل موارد زیر می باشد که در این مقاله به آن می پردازیم:

ابتدا به تشریح نکات عمومی در خصوص محاسبات و فرمول های مورد نیاز در اجزاء دخیل در یک شبکه سرمایشی (گرمایشی) با چیلر می پردازیم:

۱-  دبی آب در گردش کندانسور چیلر:

GPM=Q/5000
Q: Cooling load (Btu/hr)

۲-  دبی آب در گردش برج خنک کننده:

GPM=3 [GPM/TR]*TR
TR: Cooling load (Ref. Ton)

 ۳-  هد پمپ گردش آب کندانسور چیلر:

افت کلکتور + افت فن کویل + افت کندانسور+(l*1.5)=L
هد پمپ : (ft) L
طول مسیر رفت و برگشت از کندانسور چیلر به دورترین مصرف کننده : (ft) l
۵ft = افت کلکتور
۱۰ft = افت فن کویل
۲۵ft = افت کندانسور  (از کاتالوگ چیلر)

۴- هد پمپ گردش آب برج خنک کننده:

افت کلکتور +افت کندانسور +افت برج +اختلاف ارتفاع نازل ورودی و خروجی برج+(l*1.5)=L
(ft)هد پمپ : L
طول مسیر رفت و برگشت آب برج خنک کننده :l(ft)
۵ft = افت کلکتور
۲۵ft = افت کندانسور (از کاتالوگ چیلر)
۳۰ft = افت برج  (از کاتالوگ برج خنک کن)

۵-  فرمول محاسبه انتقال حرارت:

Q=UA(T_۲-T_۱)
Q واحد = (Btu/hr)
U واحد= (Btu/hr.ft^۲.o^F)
A واحد= (ft^۲)
(T_۲-T_۱)واحد = (o^F)

۶-  تبدیل واحدهای مهم:

تن تبرید (TR) = 12000 Btu/hr
Btu/hr / 4 = Kcal/hr
M^۳/hr * 4.4 = GPM
Gallons * 3.785 = Lit
CFM / 0.6 = M^۳/hr
HP * 0.735 = Kw
Btu/hr * 0.29287 = Watts

۷- محاسبه سطح مقطع دودکش:

A=0.02Q/√H برای سوخت مایع و گاز
A=0.04Q/√H برای سوخت جامد

که H (m) = h_۱ + ۰.۵ * h_۲  است.
(cm^۲)A : سطح مقطع دودکش
Q: (Kcal/hr) ظرفیت حرارتی دیگ

h_۱ : طول عمودی دودکش
h_۲ : طول افقی دودکش
H√  به معنای «رادیکالH » می‌باشد.

۸-  محاسبه ظرفیت منبع انبساط باز چیلر:

V(Lit) = TR / 4000
TR: Cooling load (Ref. Ton)

۹-  محاسبه قطر لوله انبساط چیلر:

d (mm) = 15 + 1.5 ?(TR/4000)
”¼Min (d) : 1

۱۰-  محاسبه ظرفیت منبع انبساط باز دیگ:

V (Lit) = (Kcal/hr * 1.5) / 1000

۱۱-  محاسبه قطر لوله‌های رفت و برگشت منبع انبساط باز دیگ:

(mm) = 15 + 1/5*√(Q/1000) قطر لوله رفت
(mm) = 15 + √(Q/1000) قطر لوله برگشت
Q (Kcal/hr)

۱۲-  محاسبه حجم منبع گازوئیل:

V (Lit) = GPH * 4 * N * n
GPH: مصرف گازوئیل مشعل‌ها
N: ساعات کارکرد مشعل در شبانه روز (معمولا ۲۰ ساعت)
n: تعداد روزهای ذخیره (معمولا ۴۵ روز)

۱۳-  مصرف بخار چیلرهای ابزورپشن معمولا ۱۸~۲۰ lb/hr به ازای هر تن تبرید با فشار ۲۰psi می‌باشد.

سایر فرمول های پرکاربرد در سیستم های حرارت مرکزی و تاسیسات مکانیکی ساختمان ها به شرح زیر است:

۱۴-  مصرف آب دیگ بخار:

GPM = 0.002 * lb/hr (بخار تولیدی دیگ)

۱۵- فرمول محاسبه ظرفیت حرارتی مبدل ها و منابع آبگرم:

Q=GPM*500*(T_۲-T_۱)
Q (Btu/hr): ظرفیت حرارتی
GPM: دبی آب گرم کننده یا گرم شونده در گردش
(oF) (-): اختلاف دمای آب ورودی و خروجی

۱۶-  فرمول محاسبه ظرفیت حرارتی کویل‌های هواساز:

Q=CFM*1.08*(T_۲-T_۱)
Q (Btu/hr): ظرفیت حرارتی
CFM: دبی هوای عبوری از سطح کویل
(oF) (T_۲-T_۱): اختلاف دمای هوای ورودی و خروجی

۱۷- محاسبه ظرفیت مبدل استخر و جکوزی:

برای استخر: Q(Kcal/hr) = [V(m^۳) / ۲۴ hr]*1000*(24°C-4°C)
برای جکوزی: Q(Kcal/hr) = [V(m^۳) / ۲۴ hr]*1000*(28°C-4°C)

۱۸- محاسبه ظرفیت فیلتر استخر و جکوزی :

GPM = [V(m^۳) / ۶ hr] * 4.4
V: حجم استخر یا جکوزی بر حسب متر مکعب می‌باشد

۱۹- هر افشانک آتش نشانی محوطه‌ای به مساحت ۱۲ مترمربع را پوشش می‌دهد.

۲۰- سیستم های بخار در تاسیسات مکانیکی:

Low pressure: 15 psig
Medium pressure: 60 psig
High pressure: 100~150 psig

۲۱- سرعت‌های مجاز:

Water: 1.5~3 m/s
Steam: 20 m/s
Air in:

pipe: 20 m/s-
duct (industrial): 1050 ft/min-
duct (non industrial): 900 ft/min-
return or exhaust ducts: 750 ft/min-
:Air passing:

trough coils: 500 ft/min-
from diffusers and supply grills: 300 ft/min-
from exhaust grills: 200 ft/min-

۲۲- مصرف گاز طبیعی و گازوئیل مشعل:

مصرف گازطبیعی (m^۳/hr) = Q(Kcal/hr) / 9500
مصرف گازوئیل (m^۳/hr) = Q(Kcal/hr) / 26000

۲۳- محاسبه سر انگشتی بار حرارتی ساختمان:

Q(Kcal/hr) = A(m^۲) . ۱۵۰

۲۴- محاسبه سر انگشتی بار برودتی ساختمان:

Q(TR) = A(m^۲) / ۲۵

۲۵- محاسبه سرانگشتی تعداد پره‌های شوفاژ فولادی:

N = Q(Kcal/hr) / 125 (OR)
N = Q(Btu/hr) / 500
و Q:  بار حرارتی فضای مورد نظر میباشد.

۲۶- محاسبه سرانگشتی تعداد پره‌های شوفاژ آلومینیومی:

n = N * 0.75
N: تعداد پره های شوفاژ فولادی میباشد که طبق بند ۲۵ محاسبه می‌گردد

۲۷- محاسبه سرانگشتی ظرفیت دیگ حرارت مرکزی:

Q(Kcal/hr) = [(L*W*H) * 36 * 4.8] * N / 4
که L*W*H : حجم فضای یک طبقه ساختمان میباشد.
و N : تعداد طبقات ساختمان میباشد.