محاسبه ظرفیت اواپراتور، طراحی و اختلاف دمای آن

اواپراتور ها وظیفه خنک نمودن آب سرد را بر عهده دارند که غالبا برای تامین تهویه مطبوع ساختمان ها استفاده می شود. مقدار سرمایی که آنها تولید می کنند متفاوت است و مهم است به همین علت دانستن نحوه محاسبه ظرفیت اواپراتور بسیار مهم است.

نحوه محاسبه ظرفیت اواپراتور

در نتیجه برای محاسبه و یافتن فرمول آن بدین صورت عمل می کنیم. فرمول نرخ بهره برداری از ظرفیت، خروجی واقعی تقسیم بر خروجی بالقوه است. به عنوان مثال، فرض کنید که یک کسب و کار مانند مثال بالا ظرفیت تولید 1600 ویجت در روز را دارد، اما فقط 1400 ویجت تولید می کند. نرخ بهره برداری از ظرفیت 1400 بر 1600 یا 87.5 درصد است.

ابتدا برای انجام این محاسبه باید چند نکته را بدانیم.

• سرعت جریان حجمی آب در اواپراتور
• دمای ورودی و خروجی آب سرد

سپس باید خواص آب را برای موارد زیر جستجو کنیم.

• چگالی آب در دمای متوسط (دمای ورودی + دمای خروجی)/2
• ظرفیت حرارتی ویژه آب سرد در دمای متوسط (دمای ورودی + دمای خروجی)/2

نحوه محاسبه آن را بر اساس این ویژگی ها می توان در کتابچه های راهنمای دستگاه نیز مشاهده کرد.

یا اجازه دهید نحوه محاسبه ظرفیت اواپراتور را بررسی کنیم. ابتدا نحوه محاسبه بر حسب واحدهای متریک و سپس امپریال را بررسی خواهیم کرد.

محاسبات طراحی اواپراتور

برای محاسبات طراحی Evaporator جریان آب را در نظر می گیریم. سرعت جریان آب سرد شده به داخل آن 0.0995m3/s، دمای ورودی 12 درجه سانتیگراد و دمای خروجی درجه سانتیگراد است. این به این معنی است که دمای متوسط 9 درجه سانتیگراد است، بنابراین ما خواص آب در این دما را برای یافتن چگالی 999.78 کیلوگرم بر متر مکعب و ظرفیت گرمایی ویژه 4.19 کیلو ژول بر کیلوگرم بر کلوین جستجو می‌کنیم.

با استفاده از معادله انرژی Q = ṁ x Cp x ΔT می توانیم ظرفیت اواپراتور را به راحتی محاسبه کنیم.

مطالعه بیشتر: نحوه محاسبه ظرفیت چیلر (اسمی و واقعی) با فرمول

حال اجازه دهید نحوه محاسبه ظرفیت آن را با یک مثال عددی بررسی کنیم.

نحوه محاسبه ظرفیت BTU اواپراتور

برای محاسبه اندازه Evaporator، کافی است طول را در عرض اتاق یا منطقه ای که قرار است خنک شود ضرب کنید. سپس به عنوان یک عدد عملی، کل آن را در 25 BTU ضرب کنید.

این کار امکان خنک سازی کافی را فراهم می کند، خواه یک روز بارانی، مرطوب باشد یا یک روز گرم، آفتابی و خشک. برای مثال فرض کنید اتاق 12 فوت عرض در 15 فوت طول دارد، در این صورت لازم است آن را با ظرفیت مناسب برای این اتاق را انتخاب نمائید.

فرمول محاسبه BTU به چه صورت می باشد؟

به عنوان مثال، یک اتاق 300 فوت مربعی معمولاً به 7000 BTU برای حفظ دمای راحت نیاز دارد، در حالی که یک اتاق 1000 فوت مربعی به 18000 BTU نیاز دارد.

یک فرمول ساده برای تعیین نیازهای گرمایشی شما مانند زیر است:

(تغییر دمای مطلوب) x (فوت مکعب فضا) x. 133 = BTU مورد نیاز در ساعت

مطالعه بیشتر: فرمول راندمان مبدل حرارتی و نحوه محاسبه آن

تاثیر فاصله فن در محاسبه ظرفیت اواپراتور

یکی از عناصر کلیدی برای انتخاب آن برای یخچال ها که باید به آن توجه شود و آن را در نظر بگیرید فاصله فن می باشد. پارامتر فن رابطه مستقیمی با میزان رطوبت موجود در محیط دارد و با افزایش میزان رطوبت محیط فاصله فن بیشتری هم به کار می رود. لذا به طور کلی باید به گونه ای فاصله فن را انتخاب نمائیم که بتوانیم برفک تولید شده در هر ۸ ساعت کار در Evaporator را به گونه ای که نه به فن فشار آید و نه آسیبی برسد محاسبه نمائیم.

غالبا در سالن ها و محیط هایی با دمای بیشتر از صفر از اواپراتورهای گالوانیزه ای استفاده می کنیم و فاصله فن را چیزی در حدود 10mm در نظر می گیریم و از طرف دیگر در سالن هایی با دمای زیر دمای انجماد آن با فاصله فن 12 mm به کار می روند که در آن تونل های انجماد اواپراتو دارای فاصله فن ترکیبی 12 تا 15mm می باشد.

یکی از عناصر کلیدی در محاسبه ظرفیت اواپراتور تعیین شرایط کاری از پیش تعیین شده می باشد. غالبا هر شرکت تولید کننده ای با دقت شرایط کاری را برای تعیین اختلاف دمای موجود در Evaporator با دمای محیط که از جمله اصلی ترین پارامترها در انتخاب ظرفیت آن برای محیط و همین طور به منظور پیشگیری از آسیب به اواپراتور و انتخاب دستگاه مناسب است.

نکته

نکته مهمی که در محاسبه ظرفیت اواپراتور حائز اهمیت است این است که در ابتدا باید بار برودتی محاسبه گردد و پس از آن کمپرسور متناسب را انتخاب نمائیم و بعد با در نظر گرفتن توان کمپرسور و نه برودتی ظرفیت مربوطه را محاسبه نمائیم.

محاسبه اختلاف دمای اواپراتور

سرعت جریان آب سرد به داخل اواپراتور 12649ft3/h بر ساعت و دمای ورودی آب سرد 53.6 درجه فارنهایت F و دمای خروجی 42.8 درجه فارنهایت F است. میانگین دما 48.2*F است، بنابراین باید خواص آب را در این دما محاسبه کنیم.

منظور از محاسبه اختلاف دمای Evaporator یافتن اختلاف دمای آن و دمای موجود در سطح محیط است.

وب سایت خوب زیادی برای محاسبه اختلاف دمای اواپراتور وجود دارند، اگرچه ما باید واحدها را به امپریال تبدیل کنیم، بنابراین از ظرفیت گرمایی و چگالی آب ویژه استفاده خواهیم کرد.

این به ما ظرفیت گرمایی ویژه 1.0007643BTU/lb.F و چگالی 62.414lb/Ft3 را می دهد.

با استفاده از معادله انرژی Q = ṁ x Cp x ΔT می توانیم ظرفیت خنک کننده را محاسبه کنیم.

Q = (16649FT3/h x 62.414lb/ft3) x 1.0007643BTU/lb.F x (53.6F – 42.8F)

به ما ظرفیت خنک کننده 8533364BTU/h می دهد. محاسبات کامل را در زیر ببینید.

Q = (999.78kg/m3 x 0.0995m3/s) x 4.19kJ/kg/K x ((12*c+273.15K) – (6*c+273.15K))

ما 273.15K به سلسیوس اضافه می کنیم تا آن را به واحد کلوین تبدیل کنیم. ظرفیت گرمایی ویژه (Cp) با واحد کیلوژول بر کیلوگرم بر کلوین اندازه گیری می شود.

این پاسخ نهایی Q = 2500 کیلووات خنک کننده را به ما می دهد.