مصارف بخار در لوله ها و کویل های حرارتی

مصارف 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.

لوله های انتقال بخار

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.

مصرف بخار در حالت راه اندازی

در هنگام راه اندازی، میزان معینی از حرارت جهت گرم نمودن لوله ها مورد نیاز است. زمان راه اندازی باید کافی بوده و به آهستگی انجام شود تا ضمن رعایت ایمنی سیستم از شدت تنش های حرارتی و مکانیکی در لوله ها کاسته شود. بدین طریق نشتی های احتمالی کمتر شده و از هزینه های نگهداری نیز کاسته می شود و عمر لوله ها افزایش می یابد. راه اندازی آرام با نصب شیر کنترل کوچکی به صورت موازی با لوله اصلی توزیع بخار عملی است. اندازه شیر کنترل با توجه به زمان راه اندازی در محدوده مجاز باعث کاهش تنش ها، ایجاد ایمنی و کاهش بخار مورد نیاز می شود.

احتساب زمان 20 دقیقه ای به جای 5 دقیقه، مصرف بخار لازم را تا 75% کاهش می دهد. بخار مورد نیاز تابعی از جرم و ظرفیت حرارتی لوله، دما ی نهایی، آنتالپی تبخیر و زمان می باشد.

: 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 کاربردهای HVAC و اکثر فرایندها، 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 کاربردهای 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 آن 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

با در دست داشتن اطلاعاتی مانند دبی و دماهای ورود و خروج جریان ثانویه می توان مقدار حرارت لازم و در نتیجه مصرف بخار 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
Specific volume of dry saturated steam m3/kg	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