لماذا شكل المضخة مهم
قياس المضخات: المساحة والطول والثقوب
كل مضخة HVAC هي أنبوب يقلب فيه الهواء المليء بالهواء من جهاز التهوية إلى الغرف التي تخدمها. قدرة تدفق الهواء للمضخة تعتمد على شيء واحد: شكل المساحة العمودية.
CFM = المساحة × السرعة: هذه المعادلة الأساسية. CFM هو متر مكعب من الهواء في الدقيقة. المساحة هي مقطع المضخة العمودي في قدم مربع. السرعة هي سرعة الهواء في قدم في الدقيقة.
ولكن المساحة ليست كل شيء. الطول للمضخة يحدد كمية السطح الذي يلمس به الهواء. طول أكبر يعني أكثر ثقوبًا، مما يعني زيادة الاحتكاك، مما يعني انخفاض الضغط، مما يعني أن المضخة يجب أن تعمل بجد.
مضخة دائرية قياس 12 بوصة لديها مساحة مقطع amount of 3.14159 x 6² = 113.1 بوصة مربع. طولها هو 3.14159 x 12 = 37.7 بوصة.
مضخة منحنية 14 "x 8" لديها مساحة مقدارها 14 x 8 = 112 بوصة مربع: تقريبًا. لكن طولها هو 2 (14 + 8) = 44 بوصة: 17% أكثر سطح ثقوب للمساحة التكافلية.
هذا يشرح لماذا المضخات الدائرية أكثر كفاءة. الدائرة لديها أقل نسبة طول إلى مساحة من أي شكل. في لغة HVAC: المضخات الدائرية تنتج خسائر في الاحتكاك أقل لكل CFM يتم إرساله.
حساب مساحة المضخة
تتطلب أنظمة التهوية المنزلية توصيل 400 CFM إلى غرفة نوم. سرعة التصميم هي 600 قدم في الدقيقة.
الضرب والانتشار والتفاعل Coanda
كيف يتحرك الهواء في غرفة
عندما يغادر الهواء المنصهر من الأنابيب، يدخل الغرفة من خلال التركيب أو المنفذ. الهندسة التي يتم بها حركة هذا الهواء تحدد ما إذا كانت الغرفة مريحة أم لديها مناطق ساخنة وباردة.
الضربة هي المسافة التي يتنقل بها الهواء من المنفذ قبل انخفاض سرعته أقل من 50 قدم في الدقيقة (قدم في الدقيقة). يحتاج المنفذ السقف في غرفة طولها 20 قدم إلى كفاءة ضربة كافية لوصول إلى الجدار الآخر.
التشعب هو عرض نمط الهواء. يخلق المنفذ الخطي للأنبوب نمطًا مستوًى وواسعًا. يخلق المنفذ الدوار للطابق نمطًا شعاعيًا.
التركيبات الموردة تنتج نماط الهواء المنقسم أو الشكل المثلثي: الهواء يضغط بشكل خارجي في شكل هندسي محدد.
التركيبات العائدة تنتج مناطق استقبال كروية: يتم جذب الهواء من جميع الاتجاهات بشكل متساوي. هذا هو السبب في أن التركيبات العائدة يمكن أن تتم في الغالب في أي مكان في الغرفة.
تأثير Coanda: يرغب الهواء المتحرك في اتباع السطح القريب. إذا تم إطلاق الهواء فوق السقف، سيبقى متصل به، ويمشي بعيدًا أكثر من الهواء المضروب في الفضاء المفتوح. هذا هو السبب في أن المنفذ المثبت على السقف يعمل بشكل جيد جدًا: يتبع الهواء السطح السقف، ويتحرك عبر الغرفة، ثم يسقط على الجدار الآخر. الهندسة لسقف الغرفة تصبح جزءًا من نظام توزيع الهواء.
فهم توزيع الهواء
غرفة مؤتمرات طولها 30 قدم مع منفذ تزويد الهواء مثبت على السقف من أحد الجوانب. يخرج الهواء المورد من المنفذ بسرعة 700 قدم في الدقيقة.
الأنابيب، والأنابيب، ومساحة السطح
انتقال الحرارة هو مشكلة المساحة السطحية
الأنبوب المتصفح في وحدة التكييف أو المكيف الحراري هو المكان الذي يتم نقل الحرارة فعلياً بين الهواء والمتفجر. معدل نقل الحرارة يعتمد على ثلاثة أشياء: الفرق في درجة الحرارة، والقدرة الحرارية للوصل، والمساحة السطحية.
لا يمكنك تغيير بسهولة الفرق في درجة الحرارة (وهي محددة بواسطة دورة المتفجر) أو القدرة الحرارية (الكبريت المعدني والалюمني هما مكونان رائعان)، لذا ي максимيز المهندسون في مجال التبريد والمكيف المساحة السطحية.
أنبوب المتصفح المكون من أنابيب الكبريت مع ألواح الألمنيوم الخفيفة المضغوطة عليها. الألواح رقيقة جدًا: عادةً ما تكون 0.006 إنشات سمكًا: مسطحة بفترات 8 إلى 20 أنبوب لكل إنش.
كلما زادت الألواح لكل إنش، زادت المساحة السطحية ونقل الحرارة. لكن هناك تجنبًا هندسيًا: كلما زادت الألواح، زادت أيضًا ضغط الهواء بينها، مما يقلل من تدفق الهواء.
بما أن الهواء يمر بسهولة عند 8 أنابيب لكل إنش، لكن المساحة السطحية محدودة. عند 20 أنبوب لكل إنش، تكون المساحة السطحية ضخمة، لكن المتصفح يقلل من تدفق الهواء. معظم أنظمة المنزل تستخدم 12-14 أنبوبًا لكل إنش كالنقطة المثالية.
هذا مشكلة هندسية خالية: كيف يمكنك تجميع أكبر مساحة سطحية في وحدة حجم معين بينما يظل هناك جزء كافٍ من القسم المفتوح لمرور الهواء؟
تبادل المساحة السطحية
A residential evaporator coil has fins spaced at 14 fins per inch. Each fin is 0.006 inches thick. The coil face is 20 inches wide & 18 inches tall.
خصائص الهواء كجغرافيا
مخطط الباركرومتك: خريطة هندسية لخصائص الهواء
مخطط الباركرومتك هو واحد من أهم الأدوات في مجال التبريد والمكيف. يبدو معقدًا، لكنه في الواقع هو مجرد تمثيل هندسي لخصائص الهواء.
الخط العمودي: درجة الحرارة المحيطة: ما يقرأه المتريومر العادي.
الخط الأفقي (الجانب الأيمن): نسبة الرطوبة: الكمية الفعلية من بخار الماء لكل كجم من الهواء الجاف (الجرامات من الرطوبة لكل كجم من الهواء الجاف).
خطوط المنحنيات المائلة: نسبة الرطوبة النسبية. منحنى التبلور 100% هو الخط الحائل: لا يمكن الهواء أن يحمل أكثر من رطوبة فوق هذا المنحنى. المنحنيات المنخفضة نسبياً تندفع تحتها.
كل نقطة على الرسم البياني تمثل حالة الهواء الفريدة. إذا كنت تعرف أي خاصية من الخاصيات (درجة الحرارة المحيطة، درجة الحرارة المبلورة، نسبة الرطوبة، نقطة العرق، الكمية الحرارية)، يمكنك تحديد النقطة الدقيقة وتعرف جميع الخاصيات الأخرى.
عمليات HVAC هي مسارات هندسية على هذا الرسم البياني:
- تسخين الحسّي (المجفف): حركة إلى اليمين على خط مستقيم: تزداد درجة الحرارة ونسبة الرطوبة تبقى ثابتة.
- تبريد الحسّي ( выше درجة الحرارة المبلورة): حركة إلى اليسار على خط مستقيم.
- تبريد وتصفية الرطوبة (معتاد مكيف الهواء): حركة إلى اليسار وحركة إلى الأسفل: تقل درجة الحرارة وتحول الرطوبة إلى بخار.
- تصفيف الهواء: حركة إلى الأعلى: إضافة الرطوبة بدرجة حرارة ثابتة.
- تبريد التبخير (مكيف المياه): حركة إلى اليسار والأعلى على خط وتربص ثابت: تقل درجة الحرارة لكن نسبة الرطوبة تزداد.
تتبع عملية HVAC
考虑 يوم صيفي: الهواء الخارجي هو 95 درجة فهرنهايت درجة حرارة المحيطة، 50% نسبة الرطوبة. ترغب في تثبيت هذا الهواء إلى 75 درجة فهرنهايت، 50% نسبة الرطوبة للراحة داخل المنزل.