در تبدیل واحد دبی آب (Volumetric flow rate)، نرخ جریان حجمی آب یا دبی آب، مشخصه‌ای از سیال است و به مقدار سیالی می‌گویند که در واحد زمان از مقطع مشخص عبور می‌کند. دبی سیال با نماد Q نشان داده می‌شود که در سیستم استاندارد واحد آن متر مکعب در ساعت است، ولی در ایالات متحده از واحدهای گالن در دقیقه یا فوت مکعب در ثانیه استفاده می‌شود.
در محاسبات برج خنک کننده به مقدار سیال در گردش نیاز است، یک متر مکعب در ساعت برابر با تقریبا 4.4 گالن در دقیقه است. با استفاده از محاسبه‌گر میزان دبی شرکت کارا فناور اطلس پارسی، می‌توانید واحدهای دبی کولینگ تاور را به هم تبدیل نمایید.
تبدیل واحد دبی آب (تبدیل دبی آب)
در علم، مقدار دبی سیال با فرمول زیر قابل تعریف است.
به دلیل اینکه این پارامتر مشتق از زمان است، بنابراین یک کمیت اسکالر (عددی) است.
همچنین دبی سیال با فرمول زیر نیز تعریف می‌شود.
Q = v × A
V = سرعت سیال
A = سطح مقطع عبور سیال
Q = مقدار دبی بر واحد 2.5 m3/hr
فرمول بالا فقط برای سطح مقاطع صفحه‌ای و یکنواخت استفاده دارد، ولی در کاربرد واقعی سطوح، از فرمول زیر استفاده می‌شود.
حال سطح ما صاف یا منحنی به هر شکلی باشد، مقدار دبی به دست خواهد آمد. در تصویر زیر نحوه تغییر پروفیل سرعت در لایه مرزی را مشاهده می‌فرمایید.
دبی آب در لوله
دبی آب در لوله نیز همانند توضیح داده شده مقدار آبی است که از سطح مقطع مشخص لوله با سرعت مشخص عبور کرده و محاسبه آن همانند فرمول اعلام شده می‌باشد که برابر
Q = v × A
البته جهت محاسبه سریع دبی آب، فرمول زیر براساس قطر لوله و سرعت درون لوله آب در زیر اعلام می‌گردد.
Q = 1.82 × V × D²
در فرمول بالا پارامترها و واحد آنها به صورت زیر هستند.
V= سرعت درون لوله با واحد m/s
D= قطر لوله بر حسب اینچ
Q= دبی آب بر واحد m3/hr
به عنوان مثال مقدار دبی عبوری از لوله با اندازه 4 اینچ و سرعت 2.5 متر بر ثانیه برابر 72.8 m3/hr. است که به طریق زیر انجام می‌شود.
Q = 1.82 × (2.5 × (4)²) = 72.8 m³/hr
عوامل تاثیرگذار بر دبی آب برج خنک کننده
- اصطکاک
یکی از عواملی که بر دبی آب در برج خنک کننده تاثیر زیادی دارد، اصطکاک است. اصطکاک بخصوص در لوله‌ها باعث افت آب درون لوله می‌شود.
البته تعداد زانویی‌های لوله آب و ارتفاع لوله‌های مسیر تاثیر زیادی بر افت آب دارد که در نتیجه آن باید از پمپ با هد بیشتری استفاده کنیم.
- سرعت آب
سرعت آب تاثیر مستقیمی بر دبی آب دارد. این موضوع را باید در نظر گرفت که هر چه قدر سرعت آب بیشتر باشد دبی آب افزایش می‌یابد.
اما این افزایش سرعت آب، خصوصاً درون لوله‌های آب باعث افزایش افت فشار درون لوله شده و نیاز به پمپ با هد بیشتر را افزایش می‌دهد.
- سطح مقطع
سطح مقطع نیز همانند سرعت آب یکی از عوامل تاثیرگذار به صورت مستقیم بر افزایش دبی آب دارد. در خصوص سطح مقطع هر چقدر سطح مقطع لوله ی آب بزرگتر باشد افت فشار درون لوله کمتر شده و باعث کاهش سرعت آب هم می‌گردد که این موضوع یک عامل مهم در تعیین دبی آب است.
پس باید توجه نمود که سطح مقطع لوله باید به گونه‌ایی حساب شود که سرعت درون لوله بسیار کم نشود که آب وارد جریان آرام شود و خاصیت جریان درهم خود را از دست دهد.
- جنس لوله
جنس لوله یکی دیگر از عوامل تاثیرگذار در دبی آب در گردش است که هر چه قدر داخل لوله صاف‌تر باشد، افت فشار آب کمتر می‌شود و هر چه قدر داخل لوله ناصاف باشد، افت فشار آب بیشتر می‌شود.
البته باید این را در نظر گرفت در مواقعی که لوله در انتقال آب سرد یا داغ است، از عایق دور لوله استفاده شود تا آب درون لوله با محیط انتقال حرارت نداشته باشد.
- معادله پیوستگی
معادله پیوستگی یا معادله بقای جرم بیان می‌کند که اگر سیال تراکم ناپذیر باشد [یعنی چگالی آن یکسان و در مسیر حرکت تغییر نکند]، در این صورت مقدار جرم در یک زمان مشخص تغییر نخواهد کرد و می‌توان گفت که دبی سیال یکسان است.
Δm = ρA1V1Δt = ρA2V2Δt
Q1 = Q2 → A1V1 = A2V2
تغییر سرعت و سطح مقطع چه تغییری در دبی آب ایجاد می‌کند؟
در سیالات تراکم ناپذیر با تغییر سرعت یا سطح مقطع دبی آب تغییری نمی‌کند و در دو حالت ورودی یا خروجی آب دبی سیال برابر است. به عنوان مثال اگر سرعت درون یک لوله 4 اینچی برابر 2.5 متر بر ثانیه باشد و ناگهان سایز لوله تغییر کند و به 6 اینچ برسد، در این صورت سرعت آب درون لوله متناسب با تغییر سایز لوله تغییر یافته و کاهش پیدا می‌کند و برابر 1.11 متر بر ثانیه می‌شود.
این تغییر سرعت براساس فرمول های زیر محاسبه می‌شود.
Q1 = Q2 → A1 × V2 = A2 × V2
D1 = 4 inch
D2 = 6 inch
V1 = 2.5 m/s
A = π /4 × D
V2 = V1 × A1 / A2 = V1 × D1² / D2² = 2.5 × 16 / 36 = 1.11 m/s
حال فرض می‌کنیم که آب از سطح مقطع 8 inch با سرعت 2m/s وارد لوله ی 3inch می‌شود؛ بنابراین سرعت جریان آب زیاد شده و به مقدار 5.3m/s می‌رسد.
Q1 = Q2 → A1 × V2 = A2 × V2
D1 = 8 inch
D2 = 3 inch
V1 = 2 m/s
A = π / 4 × D
V2 = V1 × A1 / A2 = V1 × D1² / D2² = 2 × 64 / 9 = 14.22 m/s
فرمول‌های جریان و فشار
فیزیکدان و ریاضی دان سوئیسی به نام برنولی، اولین بار در سال 1726 پیشنهاد کرد: «در یک جریان، اگر سرعت کم باشد، فشار زیاد است. اگر سرعت زیاد باشد، فشار کم است»؛ ما آن را به نام «اصل برنولی» می‌نامیم.
نمودار اصل برنولی معمولاً به صورت زیر بیان می‌شود.
تصویر
P1 + ½ ρV1² + ρgh1 = C
معادله برنولی (Bernoulli’s principle)
پارامترهای معادله برنولی به صورت زیر قابل نمایش هستند:
p = فشار در یک نقطه از سیال است
v = سرعت جریان سیال در آن نقطه است
ρ = چگالی سیال است
g = شتاب گرانش است
h = ارتفاع نقطه است
C = یک عدد ثابت است
همچنین معادله برنولی را می‌توان آن را به صورت زیر نیز بیان کرد.
P1 + ½ ρV1² + ρgh1 = P2 + ½ ρV2² + ρgh2
برای استفاده از قانون برنولی، حالت‌های زیر را باید رعایت نمود.
- جریان حالت پایدار: در سیستم جریان، خواص سیال در هیچ نقطه‌ای با گذشت زمان تغییر نکند
- جریان تراکم ناپذیر: چگالی ثابت است
- جریان بدون اصطکاک: اثر اصطکاک ناچیز است
استفاده از نمودارها جهت به دست آوردن سایز لوله
نمودار به دست آوردن سایز لوله‌های آهنی جریان آب مدار بسته
نمودار به دست آوردن سایز مناسب لوله جهت جریان آب در لوله‌های مسی مدار بسته
نمودار محاسبه سایز لوله جهت جریان آب مدار باز در لوله‌های آهنی
نمودار محاسبه سایز لوله مسی مناسب جهت لوله کشی مدار باز
استاندارد سایز لوله‌های فلزی بر گرفته از Ashrae
استاندارد سایز لوله‌های مسی بر گرفته از Ashrae
سخن پایانی
تبدیل واحد دبی آب در برج خنک کننده، دارای اهمیت است و همان حجمی از آب در واحد زمان است که باید از دمایی گرم به دمای خنک‌تر برسد. برای محاسبه ظرفیت برج خنک کننده نیاز به دانستن مقدار دبی آب در گردش است.
سپس با استفاده از محاسبه گر تبدیل واحد دبی آب، می‌توانید واحدهای دبی را به هم تغییر دهید و با استفاده از نمودار “روش انتخاب برج خنک کننده“ مقدار ظرفیت کولینگ تاور را بدست آورده و محاسبه دقیق داشته باشید.
شرکت کارا فناور اطلس پارسی (بادران تهویه صنعت)
تلفن تماس: ۰۲۱۲۶۷۰۹۹۱۸ / ۰۲۱۲۶۷۰۹۳۶۸ / ۰۲۱۲۲۶۴۵۸۹۰ / ۰۲۱۲۶۶۰۲۷۷۶
تماس فوری / واتس اپ:۰۹۲۱۳۶۰۲۶۹۰
وب سایت رسمی:Badrantahvieh.net
ایمیل:badran.tahvieh@gmail.com
گروه تلگرام:Cooling tower
