در این مقاله به بررسی نحوه طراحی کویل هواساز و انواع آن می پردازیم.
با توجه به توسعه تکنولوژی و ورود سیستم های مختلف سرمایش و گرمایش به صنعت تاسیسات و همچنین با توجه به محدودیت در تامین انرژی های مورد نیاز جهت این سیستم ها طراحان دستگاه ها به فکر تولید انتقال دهنده های سرمایش و گرمایش با تفکر و دیدگاه کاهش مصرف انرژی و بالا بردن راندمان می باشد.
بنابراین استفاده از هواساز جهت تامین نیازهای سرمایش و گرمایش در ساختمان ها و تهویه و صنایع یکی از مهمترین نگاه های آینده نگر و صرفه جویی گرانه در انرژی می باشد. در این بحث جهت بررسی کویل هواسازها و چگونگی طراحی و انتخاب به صرفه و با حداکثر مصرف بهینه انجام می گیرد. از جمله کویل مورد استفاده در هواسازها در انواع آب سرد، آب گرم و کویل DX و بخار و کویل الکتریکی می باشند. لذا شناخت و طراحی در تمام صنایع از جمله تاسیسات و نفت، گاز و پتروشیمی بسیار مفید و پرکاربرد است.
فین کویل هواساز و جنس آن
جهت بررسی دقیق کویل ها و طراحی آن ها باید اجزای آن را به خوبی شناخت مطابق با آن اجزای آن را طراحی کرد. از مهمترین اجزای تشکیل دهنده کویل ها برای هواسازها فین های آن می باشند. کویل های هواساز برای افزایش انتقال حرارت از فین ها استفاده می گردد که صفحات نازک و یکنواختی از فلز هستند که جنس آن به موارد زیر تقسیم می شوند.
فین کویل هواساز
آلومینیوم
از آلومینیوم در کویل های هواساز به دلیل ظاهر زیبا، ساخت آسان، چگالی پایین در صنایع مختلف استفاده می شود. هنگامی که آلومینیوم در معرض هوا قرار می گیرد، یک لایه پیوسته از اکسید آلومینیوم روی آن تشکیل می شود که این لایه در برابر خوردگی مقاوم است. آلومینیوم در برابر بیشتر اسید ها مقاوم است، ولی مقاومت آن در برابر قلیایی ها کمتر از اسید ها می باشد. انتقال حرارت آلومینیوم بسیار عالی و سه برابر فولاد است. چگالی آلومینیوم تقریبا یک سوم فولاد و مس می باشد. که مورد آن را به سبک ترین فلز رنگی جهان تبدیل کرده است.
بلوفین
فین های آبی رنگ از جنس آلومینیوم و مجهز به روکش آبی رنگ هستند که در مناطقی که هوای اسیدی و قلیایی دارند استفاده می شود و باعث مقاومت فلز آلومینیومی کویل هواساز در برابر خوردگی می گردد.
گلدفین
فین های طلایی رنگی از جنس آلومینیوم و مجهز به روکش طلایی رنگ هستند که در مناطقی که هوای آن ها اسیدی و قلیایی هستند، استفاده می گردد و مقاومت فلز آلومینیوم را در برابر خوردگی افزایش می دهد.
مس
مس جزو مهمترین فلزات غیر آهنی است. هدایت مس حدود دو برابر آلومینیوم و سی برابر فولاد و از جمله فلزات زنگ نزن است. از این رو مس برای کاربرهای که به انتقال حرارت سریع نیاز دارند،استفاده می شود. مس در مجاورت در برابر هوا و رطوبت از یک قشر نازک اکسید مس تشکیل می شود و از این رو مقاومت بسار خوبی در محیط های خورنده دارند.
ضخامت فین ها در انواع مختلف 100 میکرون، 120 میکرون و 150 میکرون که در ایران اکثر تولید کننده های ساخت کویل از فین به ضخامت 150 میکرون، معادل 0.15 میلی متر 0.06 اینچ استفاده می کنند. جهت ساخت فین از دستگاهی به نام فین پرس استفاده می کنند که در ابتدا ورقه های رول آلومینیوم را از یک روغن قابل تبخیر عبور می دهند و سپس از ورود به دستگاه در قسمت کنترلر آن برنامه تولید وارد می شود.
انواع فین
فین ها از نظر نوع ساخت به موارد زیر تقسیم می شود:
- فین با پره های صفحه ای تخت
- فین با پره هایی با امواج منظم سینوسی
- پره های مارپیچی
که ما در بیشتر طراحی ها و ساخت کویل هواساز از کویل ها با فین corrugated یا همان موجی استفاده می گردد. در دسته بندی کویل ها فین بر اینچ یا FPI معیار بسیار مهمی می باشد که به جنس کویل، سرعت و کاربری آن بستگی دارد.
مقدار فین بر اینچ
لوله های کویل هواساز
لوله های مورد استفاده از در کویل های هواساز از نظر جنس به شرح زیر تقسیم بندی می گردد.
مسی
موارد استفاده از مس در لوله مبدل ها بسیار زیاد است وتقریبا در تمامی لوله های سرمایش آبی، سرمایش و گرمایش و کوله های بخار فشار پایین مورد استفاده قرار می گیرد.
آلومینیوم
از لوله با جنس آلومینیوم معمولا در کویل سرد خانه کوچک مانند اواپراتور های یخچال ها و یا اواپراتورهای خودروهای سردخانه ای کوچک استفاده می گردد.
لوله مانیسمان فولادی
لوله ای فولادی بدون درز به آن دسته از لوله های فولادی گفته می شود که در تولید و ساخت آن ها هیچ گونه درزی به کار گرفته نشده است و معمولا در مبدل های کویل بخار فشار بالا استفاده می گردد.
در دسته بندی و آرایش لوله با یکدیگر بهترین آرایش مربعی و با زاویه 90 درجه و همچنین آرایش مثلثی با زاویه 60 درجه ساخته می شود که آرایش مثلثی با ایجاد جریان متلاطم و مخشوش، باعث افزایش انتقال حرارت می گردد.
آرایش مربعی و آرایش مثلثی
اجزای کویل هواساز
از دیگر اجزای کویل در شکل زیر نمایش داده شده است که با ترتیب شماره گذاری زیر معرفی می گردد.
اجزای کویل
- هدر یا کلکتور که لوله مسی بدون درز سنگین می باشد، که با درپوش های سنگین و با جوشکاری لوله های کویل هواساز را مهار می کند.
- لوله انشعاب ورودی به جهت ورود و خروج سیال
- جوشکاری کویل معمولا جوش نقره یا جوش برنج می باشد
- لوله مسی ها که در اندازه 3/8، 5/8 و 1/2 ساخته می شود.
- یقه فین یا COLLAR ارتفاع ان بسته به مقدار فین بر اینچ دارد وهرچه این عدد کمتر باشد باعث می شود یقه ارتقاع بالاتری داشته باشد.
- Tubesheet همان طور که از اسم آن مشخص است در اطراف فین ها و لوله ها ورق هایی از جنس گالوانیزه موجود است که وظیفه حفاظت از اجزای دیگر را به عهده دارد.
سایز لوله های کویل هواساز با توجه به کاربری در ضخامت های مختلف استفاده می گردد. در لوله های مسی با ضخامت های 0.016 و 0.025 اینچ و لوله مسی با ضخامت 0.020 و0.035 مورد استفاده قرار می گیرد.
ضخامت لوله مسی مورد استفاده در کویل های هواساز
یکی از دسته بندی های مرسوم در کویل های تعداد ردیف می باشد. ردیف تعداد هر دسته لوله در حالت افقی را دسته می گویند.
تعداد ردیف لوله در کویل هواساز
هر چه مقدار ردیف یک کویل بیشتر باشد باعث افزایش ظرفیت حرارتی کویل می شود و البته باعث افزایش افت فشار که باید در طراحی کویل مدنظر گرفته شود.
محاسبه کویل هواساز
حال جهت محاسبه یک کویل هواساز ابتدا باید مساحت کویل را در نظر گرفته شود. جهت محاسبه آن، باید مساحت قسمت فین را بدست آوریم. با ضرب طول در ارتفاع قسمت فین خورده را باید مد نظر بگیریم. پس از تعیین مساحت با ضرب در سرعت مقدار بدست آمده، مقدار هوادهی را بدست می آوریم.
مقدار هوادهی در کویل هواساز
مقدار سرعت مجاز بر روی کویل های هواساز بسته به جنس و مقدار فین بر اینچ متفاوت است در جداول زیر مربوط به استاندار کریر مقدار سرعت مجاز بروی کویل های آورد شده است. جریان هوا توسط فن هواساز ایجاد می شود.
مقادیر سرعت مجاز هوا بروی کویل هواساز
مدار بندی در کویل هواساز
Circuit یا مدار به تعداد انشعابی که از هدر کلکتور به اصلی کویل هواساز متصل می باشد را نام گذاری کردند. انواع مدار بندی کویل های به شرح ذیل تقسیم می شوند.
Circuit در کویل های هواساز
انواع مدار بندی کویل های به شرح ذیل تقسیم می شوند.
- Full circuit
- Half circuit
- Double circuit
- Quarter circuit
حال جهت بررسی این تقسیم بندی کویل های هواساز ابتدا از full circuit که رایج ترین آن می باشد شروع می کنیم.
full circuit
یکی از رایج ترین مداربندی مورد استفاده در کویل های سرمایش و گرمایش مداربندی full است. این کویل ها با تعداد ردیف زوج اجرا می شود. در این مداربندی تمامی لوله ها در ارتفاع وارد کلکتور رفت و برگشت می شود.
کویل هواساز full circuit
همان طور که مشاهده می کنید، در ویل دو ردیفه بالا یک ردیف لوله ورود برای ورود سیال و یک ردیف برای خروج سیال می باشد که لوله های به یک کلکتور و لوله خروجی به یک کلکتور متصل می شوند. همان طور که در این 4 ردیف مشاهده می کنید، ابتدا یک لوله برای ورود سیال، سپس در ردیف های 2 و 3 سیال در گردش را داریم که لوله کلکتور و لوله خروجی به یک کلکتور دیگر متصل می گردد. در مدار بندی full برای کویل های با تعداد ردیف فرد به دلیل قرار گرفتن کالکتور های ورودی و روجی در سمت مخالف، که معمولا آسایش در لوله کشی مسی با تعداد ردیف زوج طراحی می گردد.
Half circuit
یکی دیگر از انواع مداربندی مورد استفاده در کویل های سرمایی ، گرمایی و DX مدار بندی HALF است. این مدار بندی به دلیل آن که بار گرمایش و سرمایش آن به جهت نوع مدار بندی بیشتر از روش FULL است، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش ورودی به کویل هواساز و خروجی از کویل نصف تعداد لوله در ارتفاع مبدل است.
Half circuit برای کویل های هواساز
همان طور که در شکل بالا مشاهده می کنید در کویل 4 ردیفه بالا به روش half اجرا شده و تعداد ورودی ها و خروجی ها نصف تعداد تعداد لوله می باشد و در قسمت های خط چین اتصال U جوش شده است. پس همان گونه که مشاهده کردید half با توجه به گردش بیشتر سیال در کویل سیال زمان بیشتری برای انتقال حرارت با هوا دارد که این امر سبب می گردد بار حرارتی و برودتی افزایش یابد.
Double circuit
این نوع مدار بندی برای کویل سرمایشی و گرمایش هواساز ها کاربر دارد که نوع مدار بندی به شرح زیر است.
Double circuit کویل هواساز
همان طور که می دانید کویل 4 ردیفه دو عدد ورودی سیال دارد دو عدد خروجی سیال که باعث افزایش ظرفیت کویل می گردد.
Quarter circuit
این نوع مدار بندی یک چهارم نیز بوده و برای کویل های کندانسور و یا اواپراتور مورد استفاده قرار می گیرد و به شرح زیر است.
Quarter circuit کویل هواساز
همان طور که مشاهده می کنید این کویل 4 ردیفه دو عدد تغذیه در نظر گرفته شده است.
نرم افزار USA COIL
یکی از نرم افزار هایی که در طراحی کویل مورد استفاد قرار می گیرد نرم افزار USA COIL می باشد. پس از نصب نرم افزار منوی اصلی آن شامل چند زیر گروه از قبیل steam condenser water evaprator می باشد.
همان طور که مشاهده می کنید نرم افزار شامل دو ستون construction که جهت ویژگی های فیزیکی لوله و فین می باشد و قسمت entering conditions مربوط به ویژگی هاس سیال هوا و آب کویل هواساز میباشد. سپس با جهت خروجی نهایی calculate را فشرده و نرم افزار خروجی را به صورت PDF در اختیار قرار می دهد.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد
