नली का आकार क्यों महत्वपूर्ण है
नली का आकार: क्षेत्रफल, परिधि, & घर्षण
प्रत्येक HVAC नली एक ट्यूब है जो कंडीशनड वायु को वायु हैंडलर से उन कमरों तक ले जाती है जिन्हें वह सेवा देती है। एक नली की वायु प्रवाह क्षमता एक बात पर निर्भर करती है: अनुप्रस्थ-काट का क्षेत्रफल।
CFM = क्षेत्रफल x वेग: यह मौलिक समीकरण है। CFM प्रति मिनट घन फीट है। क्षेत्रफल नली के अनुप्रस्थ-काट का वर्ग फीट में है। वेग प्रति मिनट फीट में हवा की गति है।
लेकिन क्षेत्रफल पूरी कहानी नहीं है। नली की परिधि निर्धारित करती है कि हवा कितनी सतह के विरुद्ध रगड़ी होती है। अधिक परिधि का मतलब अधिक घर्षण है, जिसका मतलब अधिक दबाव ड्रॉप है, जिसका मतलब ब्लोअर को अधिक कठिन परिश्रम करना पड़ता है।
एक 12-इंच गोल नली का अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल pi x 6² = 113.1 वर्ग इंच है। इसकी परिधि pi x 12 = 37.7 इंच है।
एक 14" x 8" आयताकार नली का क्षेत्रफल 14 x 8 = 112 वर्ग इंच है: लगभग समान। लेकिन इसकी परिधि 2(14 + 8) = 44 इंच है: समान वायु प्रवाह क्षमता के लिए 17% अधिक घर्षण सतह।
यह बताता है कि गोल नलियां अधिक कुशल क्यों हैं। वृत्त किसी भी आकार की सबसे कम परिधि-से-क्षेत्रफल अनुपात रखता है। HVAC शब्दों में: गोल नलियां प्रति CFM वितरित कम घर्षण हानि पैदा करती हैं।
नली का क्षेत्रफल निकालना
एक आवासीय HVAC प्रणाली को एक बेडरूम में 400 CFM वितरित करने की आवश्यकता है। डिज़ाइन वेग 600 फीट प्रति मिनट है।
थ्रो, स्प्रेड, और कोंडा प्रभाव
कमरे के माध्यम से हवा कैसे चलती है
एक बार जब कंडीशनड हवा नली को छोड़ती है, तो वह एक रजिस्टर या डिफ्यूजर के माध्यम से कमरे में प्रवेश करती है। यह ज्यामिति कि वह हवा कैसे चलती है, निर्धारित करती है कि कमरा आरामदायक है या गर्म और ठंडे धब्बे हैं।
थ्रो डिफ्यूजर से वह दूरी है जो हवा 50 FPM (फीट प्रति मिनट) के नीचे अपनी गति गिरने से पहले यात्रा करती है। 20-फीट के कमरे में एक छत डिफ्यूजर को दूर की दीवार तक पहुंचने के लिए पर्याप्त थ्रो की आवश्यकता होती है।
स्प्रेड हवा के पैटर्न की चौड़ाई है। एक रैखिक स्लॉट डिफ्यूजर एक चपटा, चौड़ा पैटर्न बनाता है। एक गोल छत डिफ्यूजर एक रेडियल पैटर्न बनाता है।
आपूर्ति रजिस्टर शंक्वाकार या पंखे के आकार की हवा के पैटर्न बनाते हैं: हवा एक परिभाषित ज्यामितीय आकार में बाहर की ओर धकेली जाती है।
रिटर्न रजिस्टर गोलाकार चूषण क्षेत्र बनाते हैं: हवा सभी दिशाओं से समान रूप से खींची जाती है। इसीलिए रिटर्न रजिस्टर कमरे में लगभग कहीं भी रखे जा सकते हैं।
कोंडा प्रभाव: चलती हवा पास की सतहों का पालन करने के लिए प्रवृत्त होती है। छत के पार उड़ाई गई हवा इससे चिपक जाएगी, खुली जगह में उड़ाई गई हवा की तुलना में बहुत आगे यात्रा करेगी। यही कारण है कि छत पर लगे डिफ्यूजर इतनी अच्छी तरह काम करते हैं: हवा छत को गले लगाती है, कमरे के पार यात्रा करती है, फिर दूर की दीवार नीचे गिरती है। छत की ज्यामिति वायु वितरण प्रणाली का हिस्सा बन जाती है।
वायु वितरण को समझना
एक सम्मेलन कक्ष 30 फीट लंबा है जिसमें एक सिरे पर छत पर लगा एक डिफ्यूजर है। आपूर्ति हवा डिफ्यूजर से 700 FPM पर निकलती है।
फिन, ट्यूब, और सतह क्षेत्र
ताप स्थानांतरण एक सतह क्षेत्र समस्या है
एक एयर कंडीशनर या हीट पंप में इवैपोरेटर कुंडली वह जगह है जहां हवा और रेफ्रिजरेंट के बीच ताप वास्तव में स्थानांतरित होता है। ताप स्थानांतरण की दर तीन चीजों पर निर्भर करती है: तापमान अंतर, सामग्री की तापीय चालकता, & सतह क्षेत्र।
आप तापमान अंतर को आसानी से बदल नहीं सकते (यह रेफ्रिजरेंट चक्र द्वारा सेट किया जाता है) या चालकता (तांबा और एल्यूमीनियम पहले से ही उत्कृष्ट चालक हैं)। इसलिए HVAC इंजीनियर सतह क्षेत्र को अधिकतम करते हैं।
एक इवैपोरेटर कुंडली तांबे की ट्यूबों से बनी होती है जिसमें पतली एल्यूमीनियम फिन को दबाया जाता है। फिन पतली शीट होते हैं: आमतौर पर 0.006 इंच मोटे: 8 से 20 फिन प्रति इंच की दूरी पर।
अधिक फिन प्रति इंच = अधिक सतह क्षेत्र = अधिक ताप स्थानांतरण। लेकिन एक ज्यामितीय ट्रेडऑफ है: अधिक फिन का मतलब भी उनके बीच संकीर्ण वायु मार्ग है, जो हवा के प्रतिरोध को बढ़ाता है और वायु प्रवाह को कम करता है।
8 फिन प्रति इंच पर, वायु प्रवाह आसान है लेकिन सतह क्षेत्र सीमित है। 20 फिन प्रति इंच पर, सतह क्षेत्र बहुत बड़ा है लेकिन कुंडली वायु प्रवाह को रोकती है। अधिकांश आवासीय प्रणालियां 12-14 फिन प्रति इंच को甜 बिंदु के रूप में उपयोग करती हैं।
यह एक शुद्ध ज्यामिति समस्या है: आप एक दिए गए वॉल्यूम में अधिकतम सतह क्षेत्र को कैसे पैक करते हैं जबकि हवा के पास यात्रा करने के लिए पर्याप्त खुली क्रॉस-सेक्शन बनाए रखते हैं?
सतह क्षेत्र ट्रेडऑफ
एक आवासीय इवैपोरेटर कुंडली में 14 फिन प्रति इंच की दूरी है। प्रत्येक फिन 0.006 इंच मोटा है। कुंडली का चेहरा 20 इंच चौड़ा और 18 इंच लंबा है।
वायु गुणों के रूप में ज्यामिति
साइकोमेट्रिक चार्ट: वायु की ज्यामितीय मानचित्र
साइकोमेट्रिक चार्ट HVAC में सबसे महत्वपूर्ण उपकरणों में से एक है। यह जटिल दिखता है, लेकिन यह वास्तव में वायु गुणों का ज्यामितीय प्रतिनिधित्व है।
X-अक्ष: ड्राई-बल्ब तापमान: जो एक नियमित थर्मामीटर पढ़ता है।
Y-अक्ष (दाईं ओर): नमी अनुपात: ड्राई एयर के द्रव्यमान प्रति जल वाष्प का वास्तविक द्रव्यमान (ड्राई एयर के प्रति पाउंड नमी के दाने)।
वक्र रेखाएं: सापेक्षिक आर्द्रता। 100% RH वक्र संतृप्ति रेखा है: हवा इस वक्र से परे अधिक नमी नहीं रख सकती। निचली RH रेखाएं इसके नीचे चाप हैं।
चार्ट पर प्रत्येक बिंदु एक अद्वितीय वायु स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है। यदि आप कोई भी दो गुण जानते हैं (ड्राई-बल्ब तापमान, गीले-बल्ब तापमान, सापेक्षिक आर्द्रता, ओस बिंदु, एन्थैल्पी), आप सटीक बिंदु खोज सकते हैं और सभी अन्य गुण पढ़ सकते हैं।
HVAC प्रक्रियाएं इस चार्ट पर ज्यामितीय पथ हैं:
- संवेदनशील ताप (भट्टी): एक क्षैतिज रेखा के साथ दाईं ओर जाएं: तापमान बढ़ता है, नमी अनुपात स्थिर रहता है।
- संवेदनशील शीतलन (ओस बिंदु से ऊपर): एक क्षैतिज रेखा के साथ बाईं ओर जाएं।
- शीतलन और विनिर्जलीकरण (सामान्य A/C): बाईं ओर जाएं और नीचे: तापमान गिरता है और नमी संघनित होती है।
- आर्द्रीकरण: ऊपर जाएं: स्थिर तापमान पर नमी जोड़ना।
- वाष्पीकरणीय शीतलन (दलदली शीतक): एक स्थिर गीले-बल्ब रेखा के साथ बाईं ओर और ऊपर जाएं: तापमान गिरता है लेकिन आर्द्रता बढ़ती है।
HVAC प्रक्रियाओं का पता लगाना
गर्मी के दिन पर विचार करें: बाहरी हवा 95 डिग्री F ड्राई-बल्ब, 50% सापेक्षिक आर्द्रता है। आप इस हवा को घर के अंदर आराम के लिए 75 डिग्री F, 50% सापेक्षिक आर्द्रता तक कंडीशन करना चाहते हैं।