محاسبه و انتخاب کوره هوای گرم

 

کوره هوای گرم چیست ؟

 

کوره هوای گرم از جمله تجهیزات گرمایشی پیش ساخته است که در در سیستم گرمایش با هوای گرم به کار میرود  وفرایند گرم کردن فضای مورد نظر را با هوای گرم  به صورت اجباری انجام می دهد ، به عبارت دیگر کوره هوای گرم کانالی و هیتر ها  بخار های صنعتی فن دار با ظرفیت بالا می باشند که علاوه بر انتقال حرارت از طریق فن بازده بسیار بالایی نیز هم دارند  محاسبه ظرفیت کوره های گرم و هیتر ها  به عنوان مهمترین پارمتر در بحث گرمایش با هوای گرم می باشد که مفصلا در ادامه به آن خواهیم پرداخت

 

تفاوت هیتر با کوره هوای گرم چیست ؟

 

این دستگاه ها در ظرفیت های پایین به هیتر های قن دار  معروف می باشند ولی در ظرفیت های بالا که معمولا از ۵۰ هزار کیلوکالری به کوره هوای گرم معروف میباشد.ولی مهمترین تفاوت بین هیتر و کوره هوای گرم در نوع فن آن میباشد ، همانطور که میدانیم هر دو این دستگاه ها جز بخاری ها فن دار می باشد یعنی مجهز به فن میباشند ولی نوع ان متفاوت است ، در هیتر های فن آن از نوع آکسیال می باشد که به هیچ عنوان قابلیت اتصال به کانال را ندارد ولی کوره هوای گرم به خاطر نوع فن آن که از نوع سانتریفوز می باشد به شدت به کانال کشی نیاز دارد، ولی به طور کلی کورها به دودسته مستقیم و غیر مستقیم تقسیم بندی می شوند که در ادامه به شرح آن خواهیم پرداخت

 

موارد استفاده و کاربرد کوره هوای گرم و هیتر های فن دار

1. اصولا از هیتر های فن دار و کوره هوای گرم در فضاهایی غیر مسکونی استفاده می شود و کاربری کاملا صنعتی دارند ،زیرا سرعت و دمای هوای خروجی از آن به صورتی است که نمی توان برای مدت طولانی روبری آن قرار گرفت پس استفاده از آن در مصارف مسکونی اکیدا ممنوع است
2. از هیتر های و کوره هوای گرم برای فضهاهایی استفاده می شوند که بیشتر به صورت سالن های یکپارچه مانند فروشگاهها ؛مساجد و سالن های تولید میباشد
3. زمان پیش راه اندازی و سرعت گرم کردن فضا توسط این

 

 دسته بندی انواع کورهای هوای گرم

 

به طور کلی کوره هوای گرم به دو دسته  کوره گرم کننده مستقیم و غیر مستقیم تقسیم بندی می شوند این تقسیم بندی بر اساس نحوه انتقال حرارت به فضای مورد نظر  صورت گیرد یعنی اینکه هوای گرم چگونه از فضاها را گرم می کند ، گرم کردن و ریزش هوای گرم به طور کلی به ۲ روش کانالی و یا بدون کانال تقسیم بندی می شوند

 

کوره هوای گرم مستقیم

 

کوره هوای گرم مستقیم به کورهای گفته می شود که هوای گرم بدون هیچ واسطه ای مستقیم به فضای مورد نظر از طریق فن هدایت می شود ، منظور از واسطه کانال می باشد ، به عبارت دیگر  کوره های  هوای گرم مستقیم ، همان هیتر های فن دار یا بخاری های فن دار می باشد  با ظرفیت پایین می باشد که امروزه بنام هیتر های فن دار و با ظرفیت کمتر از ۵۰۰۰۰ کیلوکالری در بازار تولید و عرضه می شوند

عدم نصب کانال در کورهای مستقیم هوای گرم یا هیترهای  فن دار به دلیل نوع فن آن می باشد که قابلیت نصب کانال را به  دلیل عدم تحمل فشار استاتیکی ندارند  و همچین  ظرفیت حرارتی دستگاه پایین می باشد هیتر های فن دار یا انواع سوخت گازی یا گازوئیلی جز این دسته  می باشند

 

 

کوره هوای گرم غیر مستقیم

 

انتقال حرارت در این مدل از کوره هوای گرم از طریق کانال میباشد و منوظر از واسطه همان کانالی می باشد که که از طریق آن هوای گرم وراد فضای مورد نظر می شود که به آن کوره هوای گرم کانلی نیز گفته میشود. و فرق آن با کورهای نوع مستقیم در دو چیزا است یک قابلیت نصب کانال و  ظرفیت بالای دستگاه می باشد ، کورهای هوای معمولا از ظرفیت ۱۰۰ کیلوکالری به بالا شروع می شوند و تا ۳۰۰۰۰۰ نیز طراحی وتولید می شوند

 

در مورد طراحی و محاسبه کورهای هوای گرم موارد زیر مطرح می باشد

 

•  محاسبه  ظرفیت گرمایشی کوره
• کانال کشی مقدار طول کانال مجاز
• محاسبه سایز دودکش برای خروج محصولات احتراق

 

محاسبه ظرفیت حرارتی  هیتر و کوره هوای گرم

 

به طور کلی برای گرمایش با هوای گرم برای فضاهای مورد نظر باید براساس متر مکعب فضا صورت بگیرد ، به عبارت دیگر چون هوای گرم از طریق فن و به صورت اجباری وارد فضای مورد نظر می شود باید متر مکعب فضا را جهت گرمایش مبنا قراد داد لذا رویکرد محاسبه ظرفیت کوره هوای گرم با گرمایش با رادیاتور و فن کویل کاملا متفاوت میباشد

زیرا در گرمایش با هوای گرم مخصوصا برای حالتی که کانال برگشت در نظر گرفته نشده و به اصطلاح Full fresh  می باشد باید این نکته را در نظر گرفته که فن دستگاه از هوای تازه بیرون که سرد است جهت مکش استفاده میکند

بسیاری از شرکت های معروف در زمینه تولید کوره هوای گرم و هیتر های فن دار و تجهیزات گرمایشی مشابه از روش سرانگشتی برای محاسبه ظرفیت کوره و هیتر های گازی استفاده میکنند معمولا در مناطق معتدل و سرد برای هر مترمکعب از فضا در حدود ۶۰ تا ۷۰ کیلوکالری گرمایش یا معادل ۲۸۰ بی تی یو برای هر متر مکعب در فضا در نظر میگریند

این ۶۰ یا ۷۰ کیلوکالری با در نظر گرفتن سالن های پرترد و پر رفت آمد می باشد ، همچین در سالن های بزرگ تلفات حرارتی ناشی از نفوذ جداره و قرار گرفتن در متر مکعب فضای قابل گرمایش زیاد میباشد

 

 

محاسبه ظرفیت کوره هوای گرم کانالی  معمولا بر سه روش زیر صورت میگرد

 

1. هوای گرم مور نیاز  صد درصد از هوای آزاد تامی شود
2. هوای گرم مورد نیاز صد درصد از هوای برگشتی تامین شود
3. هوای گرم مورد نیاز از مخلوط هوای برگشت و هوای آزاد تامین گردد

قبل از ورود به حل مسئله ابتدا فرمول ها و روابطی که برای محسابه ظرفیت حرارتی کوره های گرم کانالی  لازم است را به اختصار بیان میکنیم

 

مسئله

یک سالن تولید با ابعاد ۱۸*۱۸ با ارتفاع ۶ داریم ، قصد داریم جهت گرمایش ان از کوره هوای گرم استفاده کنیم ، لازم مطلوب است محاسبه ظرفیت در سه حالت زیر  (به  ذکر است از اتلاف حرارتی در کانال صرفنظر میکنیم  )

دمای هوای ورودی به اتاق ۴۹ درجه سانتیگراد  T2

درجه مورد نیاز دراتاق ۲۱ درجه سانتیگراد T1

• الف – هوای گرم مور نیاز  صد درصد از هوای آزاد تامین شود
• ب – هوای گرم مورد نیاز صد درصد از هوای برگشتی تامین شود
• ج – هوای گرم مورد نیاز از مخلوط هوای برگشت و هوای آزاد تامین گردد

 

لازم به ذکر می باشد ،در گرمایش با هوای گرم ماکزیمم درجه حرارت هوای وروردی به محل تقریبا ۶۰ درجه سانتیگراد اسن ولی چون این دما معمولا باعث ایجاد ناراحتی و هوای نا مطلوب خواهد نمود ،  فرض میکینم دما اتاق ۲۱ درجه سانتی گراد و درجه حرارت ورودی به اتاق ۴۹ درجه سانتیگراد باشد .

 

 

روند حل مسله ظرفیت کوره هوای گرم

 

گام اول – محاسبه تلفاتی حرارتی

اولین گام در محاسبه ظرفیت حرارتی کوره هوای گرم ، به دست آرون تلفات حرارتی فضایی هست که باید گرم شود ، ولی اشتباهی که بیشتر دوستان انجام میدهند این است که این تلفات حرارتی را به عنوان ظرفیت حرارتی کوره تلقی می کنند که کاملا اشتباه  می باشد

برای محاسبه بار حرارتی و تلفات آن به صورت سرانگشتی که دست بر قضا بیشتر شرکت های معروف نیز از همین روش استفاده میکنند خواهیم داشت

 

 

 

در محاسبه کوره و هیتر های فن دار مشابه آن ابتدا دبی هوای که داخل اتاق ریخته میشود و تا بار هوای سرد را بردارد و به دمای اتاق غلبه کند را محاسبه کنیم

 

 

گام دوم – محاسبه حجم هوای ورودی به اتاق

 

این گام و محاسبه آن به عنوان پایه محاسبات و طراحی ظرفیت حرارتی می باشد که باید آن را با توجه حالت هوای مور نیاز دستگاه آن را لحاظ کنیم ، درواقع این دبی هوای ورودی به اتاق است که باعث گرم شدن و انتقال حرارت می شود ، با استفاده از فرمول زیر به راحتی قابل محاسبه می باشد

 

 

شرایط الف مسئله یعنی صد درصد هوای آزاد

برای تامین هواگرم مورد نیاز و درجه حرارت هوای بیرون ۱- درجه سانتیگراد ظرفیت حرارتی کوره برابر خواهد بود با بنابراین بدترین شرایط برای برای کوره هوای گرم این است که ملیه هوای هوای مورد نیاز گرمایش از هوای آزاد حاصل شود به عبارت ساده تر یعنی اینکه هوای منفی یک بیرون  باید به ۴۹ درجه سانتی گراد تبدیل  تا هوای فضای مورد گرمایش به ۲۱ درجه سانتیگراد برسد ، این مطلب با بررسی دو شرایط دیگر مسئله کاملا توجیه پیدا خواهد کرد

 

 

یعنی ظرفیت حرارتی دستگاه مورد مسئله ما ۲۸۲ کیلووات میباشد

 

 

الگوی کانال کشی کوره هوای گرم در حالت ۱۰۰ درصد هوای تازه

 

 

ب- صد درصد از هوای برگشتی استفاده شود  

 

دراین حالت اختلاف دمای فرمول زیر همان   اختلاف دمای هوای ورودی به اتاق و دمای هوای لازم اتاق که به ترتیب ۴۹ و ۲۱ می باشد است  پس خواهیم داشت :

 

 

الگوی کانال کشی کوره هوای گرم در حالت ۱۰۰ درصد هوای برگشت

 

 

 

 

در صورت مقایسه دو شرایط فوق ، تفاوت اختلاف قدرت حرارتی کوره معادل ۱۲۴ کیلوات است که درحدود ۴۴ درصد کاهش پیدا میکند یعنی

 

 

نکته :

نکته قابل ذکر مورد توجه دانشجویان این سات که که مقداری نوفذ هوای سرد تحت عنوان cfm infiltration از طریق درزها ، درب ها و رفت آمد وارد فضای مورد گرمایش ما می شود ، بدین ترتیب بایستی مقداری هوای تازه وراد دستگاه نمود ،تا فشار داخلی باعث جلوگیری از نفوذ هوای بیرون به داخل گردد یعنی ایجاد  فشار مثبت بر cfm infiltration غلبه کرده به قدری که مقداری هوا از دخل به بیرون نفوذ پیدا نماید که به حل  مورد ج مسئل آشنا خواهیم شد

 

ج-  مخلوطی از هوای تازه و برگشت هوای مورد نیاز  کوره

  

فرض کنیم که ۲۰ درصد هوای تازه وارد شود و ۸۰ درصد باقی مانده هوای برگشتی خواهد بود پس خواهیم داشت :

کل حجم هوای ورودی به اتاق بود : ۴٫۷ مترکعب در ثانیه با در نظر گرفتن ۲۰ درصد هوای تازه :

 

 

یعنی مقدار ۰٫۹۴ متر مکعب در ثانیه هوای ۱- باید به ۴۹ درجه سانتی گراد و مقدار ۳٫۷۶ متر مکعب در ثانیه باید از ۲۱ به ۴۹ درجه سانتیگراد برسد بنابریان خواهیم داشت

 

 

 

الگوی کانال کشی کوره هوای گرم در حالت مخلوط هوای برگشت با هوای تازه

 

 

 

 

از نظر مقایسه و درک مطلب با شرایطی که صد در صد هوای ازاد مورد استفاده قرار میگرد هنوز ۳۵ درصد صرفه جویی به عمل آمده