شرح طريقة حساب وتصميم إنخفاض الضغط Head lose في الانابيب الباردة و الساخنة

بسم الله الرحمن الرحيم

شرح طريقة حساب وتصميم إنخفاض الضغط head lose في الانابيب

السلام عليكم و رحمة الله و بركاته :

فيما يلي شرح طريقة حساب إنخفاض الضغط head lose في دارات الانابيب للتكييف والتدفئة
حسب كتاب :
IHVE

حسب ما رأيت فان الطريقة المشروحة مثالية عند وضع التصميم من البداية أي الطريقة التي يتبعها الاستشاري.


الشرح مأخوذ من مشروع تخرجي :

سأضع بالمرفقات:
** جدول يلخص الخطوات ولكن يجب قراءة الشرح حتى يتم استيعاب الجدول
***مثال عن حساب انابيب المياة الباردة و الساخنة المعزولة و فاقد الضاغط فيها
**** ملف اكسل للقيام بالحسابات الاولية لاختيار الاقطار حسب انخفاض ضغط يتم تعيينه من قبل المصمم .
***** نسخة وورد عن الشرح .
--+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+--


1- التدفئة :


أولاً :
اختيار المشعات وتوزيعها:

تتكون المشعات من أجزاء متشابهة تضاف إلى بعضها البعض من أجل الحصول على سطح التسخين المناسب وتسمى بالمشعات ذات المقاطع والأصابع , وهي سهلة النقل والفك والتركيب, وهي من أكثر الأنواع المستخدمة في حالة التدفئة بالماء الساخن أو البخار. وتصنع هذه المشعات من الحديد الصب أو الألمنيوم أو من الفولاذ بمقاييس متعددة , وتبث هذه المشعات النسبة الكبرى من حرارتها بطريقة تيارات الحمل.
من المفضل تركيب هذه المشعات تحت النوافذ أو في الأمكنة ذات درجة الحرارة الأقل.
وبذلك يتم التغلب على تأثير تيارات الهواء البارد المتسرب من خارج الغرفة.
تعطي الشركات الصانعة للمشعات نشرات فنية لمواصفات هذه المشعات , حيث تحوي هذه النشرات على نماذج للمشعات ذات مقاييس مختلفة مع البث الحراري من كل مقطع وذلك عند فرق درجة حرارة محددة ,كما توضح هذه النشرات سعة المقطع الواحد من الماء ووزن المقطع الواحد.
كما يركب رف فوق المشع الحراري لضمان توزيع أفضل للتيارات الحرارية في الغرفة بحيث يكون إرتفاعه من 10 سم إلى 15 سم , ويفيد الرف أيضاً بمنع إتساخ الجدار بالغبار الذي يحرقه المشع ثم يترسب على الجدار فوق المشع .

طريقة حساب عدد المقاطع:
بعد أن حسبنا الحمل الحراري الكلي للغرفة نقسم الحمل على البث الحراري للمقطع الواحد فينتج لدينا عدد المقاطع لكل غرفة التي تشكل المشع للغرفة.

ويختلف البث الحراري للمقطع حسب المعدن و الشركة المصنعة و حجم المقطع ( مساحة البث الحراري ) .

-----------------------------------------------------------------------------------------


ثانياً :

حساب أقطار الأنابيب والمضخة اللازمة:

يتم حساب أقطار الأنابيب على مرحلتين :
1. الحسابات الأولية.
2. الحسابات النهائية.

سنعتمد في هذه الحسابات على الطريقة المذكورة في المرجع العلمي IHVE
( THE INSTITUTION OF HEATINGAND VENTILATING ENGINEERS)
وسنستخدم في الحسابات الجداول التي يتضمنها هذا الكتاب .
(( إن الجداول المستخدمة سوف توضع بعد الشرح النظري و الحسابات ))

أولاً : حسابات المرحلة الأولية :
لإجراء عملية الحساب هذه نقوم بداية ً بتوزيع المشعات في الغرف وذلك لتغطية الضياع الحراري لكل غرفة وذلك عن طريق اختيار عدد المقاطع المناسبة التي تغطي الحمل الحراري لكل غرفة. ويتم وضع هذه المشعات عادة ً تحت النوافذ أو الأمكنة ذات درجة الحرارة الأقل .

يتم وصل هذه المشعات بواسطة الأنابيب التي تنقل الماء الساخن من المرجل إليها . وحيث إنَ عملية تمرير الأنابيب ضمن البناء تحتاج إلى الخبرة العملية التي تراعى الشروط التالية :
 اختيار أماكن مناسبة لمرور الصواعد والنوازل بحيث لا تشوه منظر البناء .
 تمرير الأنابيب ضمن الغرف بشكل لا يشوه منظر الغرف .

بعد ذلك نقوم برسم منظور نحدد عليه :
• أرقام الأنابيب .
• الحمل الحراري لكل مشع .
• أطوال الأنابيب .

خطوات الحساب:
نفرض أنَ البث الحراري من الأنابيب الغير معزولة يساوي إلى 20% والمعزولة 5% من الحمل الحراري للأجسام المشعة الطبقة على الأنابيب وبالتالي فإنَ الحمل الحراري المطبق على الأنبوب يساوي إلى الحمل الحراري للمشعات المطبقة على الأنبوب + البث الحراري الفروض لكل أنبوب .
نحسب التدفق الأولي لوسيط التسخين في كل أنبوب من العلاقة :

M = Q / C*Δt [kg/s

حيث :

Q w : الحمل الحراري الكلي المطبق على الأنبوب .

C J/kg.C : الحرارة النوعية للماء = 4180 .
Δt C : فرق درجة الحرارة بين خط التغذية وخط الرجوع الى المرجل وهو في الحسابات الأولية ثابت ويمكن اعتباره يساوي 20 درجة مئوية .

وبما أن إنخفاض الضغط في الشبكة (ضاغط المضخة التي سنختارها ) بشكل عام يجب أن يتراوح بين 100 إلى 300 pa/m وبحيث إن زاد عن ذلك يجب تكبير أقطار الأنابيب و تركيب صمامات عليها نختار انخفاض ضغط مناسب إبتدائي للحساب وبشكل شبه وسطي ( 140 [pa/m] ) .

من جداول الـ IHVE C4.11 من عمود التدفق وسطر انخفاض الضغط نوجد أقطار الأنابيب .
بعد معرفة القطر نوجد البث الحراري لواحدة الطول لكل أنبوب من الجداول (C3.14 ) و (C3.20 ) وذلك بعد معرفة فرق درجة الحرارة بين السطح للأنبوب والوسط أي :
( 80-20= 60 درجة سيليزية)

أخيراً نوجد البث الحراري الكلي من الأنبوب المعتبر.


ثانياً : حسابات المرحلة النهائية :

1. بعد معرفة البث الحراري الحقيقي لكل أنبوب نضيفه الى الحمل الحراري للمشعات على هذا الأنبوب .
2. من معرفة الحمل الحراري الحقيقي على كل أنبوب نحسب التدفقات الحقيقية بطريقة نسب الأحمال .
3. من معرفة التدفق المحسوب من المرحلة النهائية والقطر المحسوب في المرحلة الأولية نوجد انخفاض الضغط لكل أنبوب من الدارة الأبعد بحيث لا يكون أعلى من انخفاض الضغط المسموح به Pa/m ( (200-300.
4. نوجد القطر المكافئle .
5. نوجد من الجداول المقاومات المحلية للأنابيب وذلك للوصلات والأكواع والصمامات والمراجل والجسم المشع وغيرها وذلك للدارة الأبعد .
6. نحسب ضياع الضغط لكل أنبوب ذاهب في الدارة الأبعد بالعلاقة :

Δpl * ( le .ζ + l ) = Δp

حيث :
Δpl Pa/m : انخفاض الضغط لكل متر طولي .
ζ : عامل الضياع الضغطي.
Le : الطول المكافئ.
L [m : طول الأنبوب الذاهب.

ثمَ نجمع ضياعات الضغط لكل الأنابيب الذاهبة وضربها ب (2) عندها نحصل على ضياعات الضغط للذاهب والراجع للدارة الأبعد.

* إن ضياعات الضغط الناتجة هي الضاغط المطلوب للمضخة المستخدمة للتغلب على مقاومة إنخفاض ضغط شبكة التدفئة ولدفع الماء وتحريكه إلى أبعد نقطة في الدارة .
**أما التدفق الكلي فيحسب بجمع التدفقات اللازمة لكل دارة تتغذى من المجمع .
من الضاغط و التدفق يتم إختيار المضخة اللازم استخدامها للشبكة .


أمَا الاستطاعة الكهربائية اللازمة للمضخة تحسب من العلاقة التالية :

Np = m . H / ρ . η [watt

حيث :
M [kg/s : تدفق الماء.
H [pa : ضاغط المضخة.
ρ [kg/m³ : كثافة الماء.
η : مردود المضخة. ( كتاب التدفئة والتكييف للدكتور مروان شرباتي ) .

1- التكييف :

التكييف باستخدام وحدات الوشائع المروحية
FAN COILs


المشروع عبارة عن تكييف الطابقين الثاني و الثالث باستخدام الفانكويل , والتي تتألف من غطاء خارجي يحوي في داخله على مبادل حراري , مروحة هوائية , مصفاة للهواء , ويمكن أن تركب الوحدة في الجدار أو في السقف أو على الأرض .
وقسم هذا الأسلوب إلى :
• فانكويل مع تهوية طبيعية وطرد هواء طبيعي :
حيث تستخدم وحدة الفانكويل هواء معاد بنسبة 100% , ويؤمن الهواء الجديد عن طريق التهوية الطبيعية وبوجود مروحة سحب صغيرة تؤمن ضغطاً سالباً داخل المكان المكيف .
• فانكويل مع فتحة في الجدار :
تركب وحدة الفانكويل قرب الجدار وتوصل مع الهواء الخارجي بواسطة فتحة تحوي على صمام هوائي لتأمين الهواء حسب الحاجة .
• فانكويل مع فتحة للتهوية :
يتم تأمين الهواء الجديد بواسطة وحدة تهوية مركزية ومجاري هواء تصل إلى المكان المكيف . ( وهي الطريقة المعتمدة في المشروع ) .

توزيع شبكة أنابيب الماء للفانكويلات :
إنَ الماء الساخن والبارد سوف يذهب إلى الوحدة عبر الأنابيب . إنَ عملية تصميم وتنظيم وترتيب الأنابيب تحدد جودة الأداء , سهولة الإدارة والتحكم بالنظام , والتكاليف التأسيسية للمشروع .




الجزء الخاص بالمشروع :

إن النظام المعتمد في المشروع هو نظام TWO PIPEs) ) :
إن هذه الطريقة لها أقل كلفة تأسيسية وبالتالي الفائدة الاقتصادية عالية , حيث يتم في هذه الطريقة تزويد الفانكويل إماَ بالماء الساخن أو البارد عبر نفس الأنبوب .
إنَ وحدة الفانكويل هذه لها وشيعة واحدة , وبالتالي فإنَ هذه الو شيعة تعمل إماَ على الساخن أو البارد حسب الطلب . إنَ هذا النظام يعمل جيداً في الطقس الحار حيت أنَ كل الغرف تحتاج إلى التبريد , وأيضاً في الطقس البارد حيث تحتاج كل الغرف إلى التدفئة . ولقد تمً تأمين الهواء الجديد عن طريق وحدة معالجة مركزية حيث تتم معالجة الهواء في الحدة وإرساله إلى الغرف عبر مجاري الهواء ومن ثم َ عبر فتحات إلى الغرف .

إنَ طبيعة استخدام البناء تلعب دوراً في اختيار نظام التكييف الأمثل . إنَ نظام (TWO PIPEs) لا يملك إمكانية التدفئة والتبريد بنفس الوقت التي تصبح ضرورية في بعض المشاريع التي تفرض طبيعة استخدامها ومستوى الرفاهية فيها تدفئة غرف معينة وتبريد غرف أخرى في نفس الوقت وذلك خلال مختلف فصول السنة وفي مثل هذه الحالة نستخدم نظام (4 PIPEs) وبه يكون للفانكويل وشيعتان أحدهما للماء الساخن و الأخرى للبارد .

توصيف للمشروع والنظام المعتمد :
إنَ الفانكويلات المستخدمة في الغرف هي سقفية ويتم اختيار أو شراء الفانكويل عن طريق الجداول المرفقة للشركات الصانعة . وفي المشروع تمَ اختيار الفانكويلات من شركةYORK . حيث تحوي هذه الجداول على أنواع متعددة ويتم توصيف كل نوع حسب درجة حرارة الهواء التي تدخل الى الوشيعة وحسب الاستطاعة المحسوسة والكلية للوشيعة وذلك حسب الأحمال التبريدية أي لاستخدام الفانكويلات صيفاً , وحمل التسخين (المحسوس) وذلك لاستعمال الفانكويل في الشتاء .
ويتم التمييز بين نظامي الفانكويل ((FOUR PIPEs) , (TWO PIPEs .بما إنَ النظام المعتمد هو (TWO PIPEs) فإنَ اختيار الفانكويل يتم بحيث يتحقق لدينا الحمل التبر يدي , ومن ثمَ نعمل تفحص على الو شيعة لمعرفة ما إذا كانت تحقق الشروط المطلوبة شتاءً وعلى الأغلب فإنَها تحقق شروط مقبولة شتاءً .
أماَ بالنسبة للهواء الجديد فيتم تأمينه عن طريق وحدة معالجة مركزية , تعالج الهواء الخارجي بحيث نحصل على الشروط المطلوبة ومن ثمَ توزيعه على الغرف .
إنَ الوحدة المستخدمة للهواء الجديد تحوي على وشيعة واحدة وبالتالي نظام (TWO PIPEs) وذلك لأسباب اقتصادية . ولوجود إختلاف ملحوظ في درجات الحرارة بين الشتاء و الصيف في مدينة دمشق مما يلغي الحاجة بشكل عام إلى تبريد إحدى الغرف في الشتاء أو تدفئتها في الصيف.

************************************************** ******************

خطوات دراسة المشروع :

أولا ً:
حساب الحمل التبر يدي للغرف :
وبالتالي استطاعة الـ FAN COIL التبريدية المطلوبة لكل غرفة .
إنِِ الحمل التبريدي للمكان في لحظة من اللحظات هو كمية الحرارة المحسوسة والكامنة الواجب طردها من المكان المكيف وذلك للحفاظ على درجة حرارة ثابتة ورطوبة نسبية ثابتة داخل المكان المكيف.
إن حساب الحمل التبر يدي َ للمكان يتم بمعرفة الربح الحراري المحسوس والكامن للمكان, أي كمية الحرارة التي تدخل إلى المكان . والتي تتألف من الربح الحراري
الخارجي نتيجة نفوذ الأشعة الشمسية خلال النوافذ والربح الحراري من الجدران والسقوف والعناصر الداخلية, مضافاً إليه الربح الحراري من المصادر الداخلية مثل الأشخاص والإنارة والآلات والمواد الحارة ومن التهوية الطبيعية الخ....
وبجمع الأحمال التبريدية لعناصر المكان المراد تكيفه والناتجة عن كل عنصر من العناصر الداخلية والخارجية , نحصل على الحمل التبريدي الكلي لكل غرفة .

ثانيا ً:
حساب الحمل الحراري ( الحمل الشتوي ) للغرف وحساب استطاعة الـ FAN COIL الحرارية لكل غرفة .

ثالثا ً:
حساب وحدات تكييف الهواء اللازمة لمعالجة الهواء الجديد اللازم للتهوية ( حساب تدفق الهواء اللازم واستطاعة الوشائع اللازمة ) .

رابعاً :
حساب أقطار أنابيب شبكة الفان كويل , ومضخة التغذيه للشيلر .

خامسا :
حساب استطاعة المرجل اللازم للشبكة , والمضخة اللازمة في حالة التدفئة .

سادسا ً:
حساب وتوزيع مجاري التغذية للهواء الجديد .

سابعا ً:
حساب ضغط مراوح التغذية والسحب .



حساب أقطار انابيب شبكة الفان كويل :

بما أنَ النظام المعتمد هو ( TWO PIPEs ) فإنِ تصميم الأنابيب يتم وفق الحمل الصيفي . حيث نفرض انخفاض الضغط في الأنابيب 200 [Pa/m] ومن جداول الـ IHVE وبدلالة التدفق (C4.17) نجد القطر المطلوب للأنبوب بنفس طريقة حساب أنابيب شبكة التدفئة بواسطة المشعات وبما أنَ الأنابيب تكون معزولة بشكل جيد وفارق درجات الحرارة للمياه الباردة صغير وبالتالي فإن كمية الحرارة التي يكتسبها الماء المار في الأنابيب من الوسط المحيط يمكن إهمال لصغره وبالتالي فإنَ هذه الحسابات تكون نهائية .
بعدها نحسب انخفاض الضغط للدارة الأبعد فينتج ضاغط المضخة المطلوبة .

حساب استطاعة الشيلر "مبرد الماء" اللازم :
وتنتج من جمع إستطاعات : 1- الفانكويلات .
2- وشائع التبريد الموجودة في وحدات معالجة الهواء .

رابعاً:حساب استطاعة المرجل اللازم للتكييف الشتوي:
من معرفة الأحمال الحرارية نستنتج الإستطاعة المطلوبة.ومن ثمَ وعلى نفس البرنامج يتم حساب الدارة الأبعد وبالتالي مواصفات المضخة اللازمة للتكييف الشتوي .


انتهى الشرح


رابط تحميل الكتاب IHVE
http://www.4shared.com/file/93734671/9651841f/IHVE.html
يوجد فقط ثلاث فصول من الكتاب وهي نسخة سكنر من نسخة قديمة في مكتبة الجامعة


وانتظروا قربيا شرح طريقة الاشري لحساب انخفاض الضغط في الانابيب وهي المستخدمة لمعرفة فاقد الضغط في الشبكات المصممة والمراد معرفة انخفاض الضغط فيها من المقاول.

وأسأل الله أن ينفعنا بهذا الشرح فإن أصبت فمن الله وحده وإن أخطأت فمن نفسي ومن الشيطان والله ولي التوفيق.

ارجوا ان تكونوا قد استفدتم

المهندس : أمين

المصدر: منتدى المهندس كوم كلية الهندسة