کویل های گرمایش هوا

کویل گرمایش هوا:

از این کویل ها برای گرم کردن جریان جابجایی اجباری( forced convection)  هوا استفاده می شود. سطح کویل می تواند از یک ردیف، و یا چند ردیف کویل که در داخل یک مجموعه (bank) قرار دارند تشکیل گردد. کویل های که در این یادداشت مطالعه خواهد شد فقط کویل هایی هستند که در آنها برای تامین گرمایش به منظور آسایش افراد (comfort) و با تهویه مطبوع، از آب گرم کننده (hot water) یا بخار استفاده می شود.

طرح و ساختمان کویل:
(coil construction and design)

کویل های با سطوح گسترده در کویل های با سطوح گسترده( extended surface coil) دو سطح انتقال حرارت وجود دارد: اولیه (primary) و ثانویه (Secondary). سطح اولیه، همان سطح لوله هاست که با الگوی تکراری در جهت جریان هوا چیده شده اند. سطح ثانویه پره ها یا (fins) عبارتنداز: صفحات نازک فلزی ای که به صور یکنواخت و با فاصله در روی سطح اولیه قرار می گیرند، و یا نوارهای مارپیچی (sprial) هستند که با فاصله یکنواخت در اطراف سطح اولیه پیچیده شده اند. برای یک انتقال حرارت خوب، لازم است که سطوح ثانویه با سطوح اولیه کاملا اتصال داشته باشند. اتصال این سطوح باید دائمی و پایدار باشد تا از تداوم عملکرد
مشخص شده برای کویل اطمینان حاصل شود. پره هایی که غالبا برای کویل های گرمایش استفاده می شوند عبارتند از: پره های صفحه ای تخت (flat plate fins)، پرههای صفحه ای با شکل های خاص (specially shaped plate fins) و پره های مارپیچی با نواری .

اتصال بین پره و لوله را می توان به روش های گوناگونی انجام داد. معمولا این اتصال با منبسط کردن لوله ها در درون سوراخی که در روی پرهها برای عبور لوله ها در نظر گرفته شده است به وجود می آید. سوراخهایی که برای عبور لوله ها در روی پره ها در نظر گرفته شده اند غالبا دارای یقه) (fin collar هستند. این یقه ها (collar) علاوه بر اینکه سطح تماس حرارتی بین پره و لوله را تشکیل می دهند، موجب می گردند تا فاصله بین پره ها در روی لوله ها یکنواخت باشد.

پره های مارپیچی یا پره های نواری (ribbon fins)، تحت کشش بر روی لوله ها پیچیده می شوند. به علاوه، می توان از یک آلیاژ با نقطه ذوب پایین به عنوان لحیم) برای ایجاد اتصال بین پره و لوله استفاده کرد. برخی از انواع پره های مارپیچی در داخل شیارهای کم عمق موجود در روی سطح خارجی لوله ها نصب می شوند. گاهی اوقات جنس لوله ها و پرهها را یکسان در نظر می گیرند.

مس و آلومینیوم موادی هستند که غالبا برای ساخت کویل های دارای سطوح گسترده (extended surface) استفاده می شوند. در مواردی که نیروهای خورنده ممکن است از داخل و یا خارج به کویل حمله کنند، لوله ها را از جنس فولاد و با آلیاژهای گوناگون مس می سازند. در کاربردهایی که فشار آنها کم است (low pressure) اغلب از لوله های مسی همراه با پره های آلومینیومی استفاده می گردد. کویل های بخار کم فشار برای کار در فشارهای 150 تا psia 200 طراحی می گردند. در فشارهای بالاتر، لوله ها را از جنس برنج قرمز (red brass) یاکوپرونیکل (cupronickel) انتخاب می کنند.

کویل های بخار
(steam coils)

کویل های بخار را می توان به گروه های زیر تقسیم کرد:
•    کویل های اصلی بخار (basic steam)
•     کویل های توزیع کننده بخار (steam distributing)
•    روبرو و کنارگذر (face and bypass)

لوله های به کار رفته در کویل های اصلی بخار عموما ساده (plain) و در سمت عبور هوا دارای پره هستند. تغذیه بخار از یک انتها صورت میگیرد و لوله ها به سمت برگشت کندانسیت که در انتهای دیگر لوله است، شیب دارند. هنگامی که جریان هوا افقی است، لوله ها می توانند افقی یا قائم باشند. در کویل هایی که لوله ها افقی هستند برای سهولت تخلیه کندانسیت، لوله ها را شیب دار در نظر میگیرند. برای یکنواختی توزیع بخار در تمام

لوله ها، باید در انتخاب قطر هدر (header) دقت کرد و در ورود به لوله از اریفیس (orifice) با صفحات توزیع کننده (distribution plate) استفاده نمود.

در کویل های توزیع بخار (steam distributing) ممکن است لوله ها  سوراخ دار (perforated) باشند به گونه ای که بخار از تمام طول لوله توزیع شود. سوراخ های بخار به گونه ای هستند که به تخلیه کندانسیت کمک و بخار را در سر تا سر لوله توزیع کنند. در یک طرح دیگر، لوله ها فاقد سوراخ های توزیع کننده هستند ولی انتهای آنها باز است. خطوط بخار و کندانسیت می تواند به یک سمت و یا به دو سمت کویل متصل شود. در کویل های بلند می توان تغذیه بخار را به هر دو انتها و برگشت کندانسیت را فقط به یک انتها متصل کرد.

در کویل های بخار روبروگذر و کنارگذر face and bypass steam) (coils، مقدار هوایی که از روی قسمت کویل (coil section) یا قسمت کنارگذر (bypass section) می گذرد، توسط دمپرهای روبروگذر و کنارگذر که با اهرم بندی به یکدیگر متصل شده اند (linked) کنترل می گردد. در اینگونه کویل ها معمولا لوله ها به شکل قائم قرار میگیرند.

برای اطمینان از صحت عملکرد کویل های گرمایش با بخار، باید کندانسیت و هوا یا گازهای غیرقابل تقطیر را حذف کرد. در روی بالاترین نقطه لوله کشی و در هدر (header) ورود بخار، شیر هواگیری نصب کنید. اعم از اینکه جریان هوا به صورت افقی یا عمودی باشد، لوله های پره دار باید به سمتی که در آن کندانسیت جمع آوری می شود شیب داشته باشند.

برای حفاظت کویل در برابر یخ زدن وقتی کندانسیت به طور کامل تخلیه نشده باشد، باید در طراحی لوله کشی، کنترلها، و عایق سازی دقت خاصی صورت گیرد. هنگامی که درجه حرارت هوای ورودی کمتر از °F32 است، خط تغذیه بخار به کویل نباید دارای شیر تنظیم جریان باشد. کویل هایی که در جریان هوا به صورت سری نصب می شوند و اندازه کویل به گونه ای است که در هر مرحله (و با توجه به درجه حرارت هوای ورودی) یک کویل یا کاملا باز و یا کاملا بسته است، در معرض خطر یخ زدن هستند. در شرایط بار جزئی ( part – load ) درحالی که جریان کامل بخار از درون کویل میگذرد، هوا از کنار کویل خواهد گذشت (bypassed). در سیستم کنارگذر وقتی دمپرهای روبروگذر اندکی بسته هستند، نباید فواره پرسرعت highvelocity jets با درجه حرارت پایین به سطح کویل برخورد کند.

منبع:

کارگشا، سامانه جامع صنعت ساختمان

کتاب تاسیسات مکانیکی مهندس کاشانی حصار

مطالب مرتبط:

سیستم های گاز رسانی (قسمت اول)

چیلر های توربوکر (بدون روغن)

محاسبات بویلر چگالشی ( قسمت اول)

مرگ خاموش را جدی بگیریم !