Hệ số chọn bình giãn nở 6% với hệ điều hòa chiller có chính xác không?

Bình giãn nở là thiết bị rất cần thiết cho hệ thống làm lạnh điều hòa chiller. Nhiệm vụ bình giãn nở tạo ra vùng thể tích dự trữ nhằm điều hòa ảnh hưởng do giãn nở vì nhiệt của nước trong đường ống gây ra. Nếu không có bình giãn nở thì hệ thống chiller có thể gặp nguy hiểm vì đây là hệ thống tuần hoàn kín.

3 loại bình giãn nở

- Bình giãn nở hở (Open Tanks)

- Bình giãn nở kín (Closed Compression Tanks)

- Bình giãn nở có màng giãn nở (Diaphragm Tanks)

Sơ đồ nguyên lý bình giãn nở trọng hệ thống lạnh chiller water

Hệ số chọn bình giãn nở =6% thể tích lượng nước chưa trong hệ thống 

Việc tính chọn bình giãn nở phụ thuộc vào thể tích chất lỏng có trong đường ống và độ biến thiên nhiệt độ khi hệ thống hoạt động. Khi nhiệt độ tăng, thể tích chất lỏng tăng lên. Dựa trên công thức giãn nở thể tích của nước, ta sẽ kiểm chứng về hệ số chọn bình giãn nở cho hệ thống chiller.

Công thức tính thể tích giãn nở của nước

V_gn = (v1 / v0) – 1                                                                 (1)

V_gn – thể tích giãn nở của nước (gallon, liter)
v₁ - thể tích riêng của nước tại nhiệt độ cao (ft3/lb, m3/kg)
v₀ - thể tích riêng của nước tại nhiệt độ thấp (ft3/lb, m3/kg)

Tính chọn bình giãn nở loại hở

V_H = k V_w [(v₁ / v₀) – 1]                                                         (2)

V_H = Thể tích bình giãn nở hở (gallon, liter)
k = hệ số an toàn ( thường chọn 2)
V_w = Thể tích nước trong hệ thống (gallon, liter)
trong đó [(v1 / v0) – 1] = V_gn

Tính chọn bình giãn nở loại kín

V_k = k V_w [(v₁ / v₀) – 1] / [ ( p_a / p₀ ) – ( p_a / p₁ ) ]                (3)

Trong đó:

p_a = áp suất khí quyển – 14.7 (psia)
p₀ = áp lực hệ thống lúc đầu – cold pressure (psia)
p₁ = áp lực hệ thống lúc hoạt động – hot pressure (psia)

Và:

Nhiệt độ ban đầu 50 độ F (10ºC)
Áp lực ban đầu 10 psig
Áp lực tối đa khi hoạt động 30 psig

Tính chọn bình giãn nở có màng giãn nở

V_mgn = k V_w [ (v₁ / v₀) – 1 ] / [ 1 – ( p₀ / p₁ ) ]                    (4)

Nhiệt độ ban đầu 50 độ F (10ºC)
Áp lực ban đầu 10 psig
áÁp lực tối đa khi hoạt động 30 psig
Hệ số an toàn 2 ( có thể chấp nhận hệ số 0,5)

Ví dụ: Tính chọn bình giản nở loại hở
Tính thể tích tối thiểu của 1 tank giản nở cho hệ thống với 5000 lít nước gia nhiệt từ 20ºC đến nhiệt độ 80ºC. Vậy ∆t=60ºC

V_H = 2 x 5000 x [( (0.00103069 m³/kg/ (0.00100197 m³/kg) ) – 1]= 287 (m3)

- Kết quả V_gn = [( (0.00103069 m³/kg/ (0.00100197 m³/kg) ) – 1] = 0.0286

- Quy đổi 287 (lit) = 5.8 % của 5000 m3 vậy hệ số 6% trong các tài liệu công bố khá chính xác và có thể sử dụng trong tính toán. Như vậy chúng ta có thể hoàn toàn sử dụng hệ số 6% để chọn đúng bình giãn nở cho hệ thống làm lạnh, điều hòa, nước nóng.