آبگرمکن (Water Heaters)
به روز رسانی شده در ۱۴۰۳/۵/۲۱ زمان مطالعه 10 دقیقه
اطلاعات آبگرمکن
آبگرمکن ها برای تبدیل انرژی حرارتی از یک منبع سوخت به یک جریان یا مخزن آب استفاده می شوند. آنها را می توان با منبع سوخت آنها توصیف کرد یا ممکن است یکی از چندین نوع
خاص بخاری باشد. آنها را می توان به گونه ای پیکربندی کرد که به صورت خطی کار کنند، جریان های آب را دوباره به گردش درآورند، برای غوطه ور شدن مستقیم در یک مخزن یا ظرف باز، یا برای کارکردن به عنوان یک گرم کننده تقویت کننده برای افزایش دمای جریان سیال در نقطه استفاده یا نزدیک به آن.
انتخاب آبگرمکن ها باید بر اساس نوع، کاربرد و ظرفیت گرمایشی آنها انجام شود. سایر مشخصات مهمی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از منبع انرژی و رتبه بندی.
انواع آبگرمکن
آبگرمکن ها را می توان برای مصارف صنعتی، تجاری یا مسکونی طبقه بندی کرد.
آبگرمکن های صنعتی
آبگرمکن های صنعتی در انواع کاربردهای گرمایش مستقیم و غیر مستقیم استفاده می شوند. گرمایش غیر مستقیم با استفاده از آب به عنوان سیال حرارتی انجام می شود. همرفت اجازه می دهد تا گرمای جذب شده به یک سیستم بسته منتقل شود. گرمایش مستقیم آب زمانی استفاده می شود که آب گرم منبعی است که در یک کاربرد صنعتی استفاده می شود. انواع متداول آبگرمکن های صنعتی عبارتند از: بخاری های گردشی، بخاری های غوطه وری و بخاری های کناری.
| بخاری های غوطه وری در کاربردهایی استفاده می شوند که نیاز به غوطه ور شدن بخاری در ماده ای است که قرار است گرم شود.
| |
| بخاری‌های گردشی عمدتاً برای گرم کردن جریان‌های سیال در حال حرکت، جاری یا در گردش استفاده می‌شوند. سیال از طریق بخاری جریان می یابد که گرما را به جریان منتقل می کند.
| |
| بخاری های کناری، بخاری های غوطه وری هستند که روی کناره مخزن مواد گرم شده آویزان می شوند.
|
|
آبگرمکن های مسکونی و تجاری
آبگرمکن های تجاری دستگاه هایی با سوخت گاز، نفت یا برق هستند که برای گرم کردن آب برای مصارف مسکونی و تجاری استفاده می شوند. رایج ترین انواع آبگرمکن های ذخیره ای و آبگرمکن های تقاضا هستند.
آبگرمکن های ذخیره سازی شامل یک مخزن یا مخزن عایق شده همراه با یک ترموستات و یک عنصر گرمایش غوطه ور یا دیگر منبع گرما هستند. آنها با گرم کردن آب داخل مخزن عایق شده تا دمای کنترل شده کار می کنند. استفاده از یک مخزن گرم باعث می شود که مقادیر بیشتری آب گرم به راحتی در دسترس باشد.
مزایا: انعطاف پذیری سوخت. ظرفیت جریان بالا
معایب: اتلاف انرژی در حالت آماده به کار
بخاری های درخواستی آب گرم را بدون مخزن ذخیره می کنند. یک آبگرمکن درخواستی از گاز، برق یا پروپان به عنوان منبع گرما برای گرم کردن آب استفاده می کند و با حذف تلفات آماده به کار ناشی از آب گرم استفاده نشده در مخزن، مصرف انرژی را کاهش می دهد. آبگرمکن درخواستی به آبگرمکن بدون مخزن نیز معروف است. یک آبگرمکن بدون مخزن با فعال کردن دستگاه گرمایشی خود با جریان آب، به طور مداوم آب گرم را تحویل می دهد.
مزایا: انرژی کارآمد. رد پای کوچکتر
معایب: زمان تاخیر. سرعت جریان محدود شده توسط خروجی بخاری
انواع دیگر آبگرمکن موجود است. به عنوان مثال می توان به آبگرمکن برقی، آبگرمکن خورشیدی و آبگرمکن گازی اشاره کرد.
آبگرمکن های برقی دستگاه هایی هستند که دارای انرژی الکتریکی هستند و ممکن است به عنوان یک بخاری بر حسب تقاضا یا به عنوان بخاری مخزن ذخیره کار کنند. بخاری مخزن ذخیره الکتریکی غیر معمول دارای دو عنصر است که توسط یک ترموستات از هم جدا شده اند. یکی از عناصر در بالای یک مخزن و دیگری در پایین قرار می گیرد. المنت بالایی آب را گرم می کند و زمانی که آب به دمای مناسب رسید، المنت بالایی خاموش می شود و المنت پایینی آب باقیمانده را گرم می کند.
آبگرمکن های خورشیدی انرژی حرارتی خورشید را برای گرم کردن آب برای مصارف صنعتی، تجاری و مسکونی متمرکز می کنند. دو نوع اصلی محصولات وجود دارد: فعال و غیرفعال. آبگرمکن های خورشیدی فعال دارای پمپ های گردشی و کنترل هستند. محصولات غیرفعال این کار را نمی کنند. هر دو نوع آبگرمکن خورشیدی بر روی سقف یا دیوار نصب می شوند و دارای مخازن ذخیره سازی و کلکتورهای خورشیدی هستند.
آبگرمکن های گازی دارای محفظه احتراق هستند و از گاز طبیعی یا پروپان مایع (LPN) استفاده می کنند. اگرچه کارایی کمتری نسبت به آبگرمکن های برقی دارند، اما به دلیل صرفه جویی در منبع انرژی و سرعت انتقال حرارت، به طور گسترده در کاربردهای تجاری و مسکونی استفاده می شوند. مانند آبگرمکن های برقی، آنها می توانند با یا بدون مخزن ذخیره کار کنند.
برنامه های کاربردی
هنگام انتخاب آبگرمکن، مهم است که بخاری را انتخاب کنید که برای کاربرد مورد نظر آن طراحی شده باشد. محیط گرم شده، آب، را می توان به دسته های مختصرتری مانند آب آشامیدنی یا تمیز، آب فوق خالص یا آب فرآیندی طبقه بندی کرد.
آب آشامیدنی (تمیز).
آب تمیز یا به طور خاص آب آشامیدنی، آبی است که مطابق با دستورالعمل های تعیین شده توسط مقامات دولتی باشد یا از آن فراتر رود و برای مصرف انسان ایمن باشد. در ایالات متحده، مقررات ملی آب آشامیدنی اولیه (NPDWRs) استانداردهایی را تعیین کرده است که حداکثر غلظت آلاینده های شناخته شده را که می تواند وجود داشته باشد بدون اینکه خطری برای سلامتی مورد انتظار وجود داشته باشد، توصیف می کند. آب تمیز ممکن است حاوی مواد معدنی، غلظت قابل قبولی از آلاینده‌ها در پس‌زمینه باشد، یا در هنگام کار با منابع آب عمومی، فلورایدی که برای جلوگیری از پوسیدگی دندان اضافه می‌شود، باشد. آب تمیز را می توان کم واکنش ترین و کم خورنده ترین نوع آب در نظر گرفت. بخاری‌هایی که برای آب تمیز استفاده می‌شوند ممکن است از عناصر گرمایشی مسی و مخازن دیواره‌دار فولادی استفاده کنند.
آب فوق خالص
آب فوق خالص، آب دیونیزه شده ای است که سطوح پس زمینه آلاینده ها از آن حذف شده است. آب حلال ایده آل است و وقتی ناخالصی ها حذف شوند، واکنش پذیری افزایش می یابد. بخاری هایی که برای کاربردهای آب فوق خالص طراحی شده اند شامل مخازن فولاد ضد زنگ و عناصر گرمایشی با روکش آلیاژ نیکل هستند تا از خوردگی و آلودگی منبع آب جلوگیری کنند. صنایعی که از آب فوق خالص استفاده می کنند شامل تولید نیمه هادی و داروسازی است.
آب فرآیند
آب فرآیند یک سیال کاری است که در فرآیندهای تولید استفاده می شود. ممکن است به عنوان یک محیط تمیز کننده، به عنوان خنک کننده یا حتی به عنوان مکانیزم حمل و نقل استفاده شود. در هر مورد این امکان وجود دارد که ناخالصی های اضافی مانند آلاینده ها، صابون ها یا مواد شوینده در مایع حل شوند. این ناخالصی ها ممکن است ماهیت خورنده آب را افزایش دهند و نیاز به مخازن بهبود یافته و مواد گرمایشی را ایجاد کنند که در برابر اکسیداسیون و خوردگی مقاوم هستند.
ظرفیت گرمایشی
ظرفیت گرمایش اندازه گیری مقدار انرژی حرارتی است که یک آبگرمکن می تواند ارائه دهد. به منظور بهینه سازی راندمان، آبگرمکن ها به دقت برای کاربرد مورد نظر خود اندازه می شوند. دو عامل مهم برای اندازه گیری ظرفیت یک آبگرمکن، دبی مطلوب و افزایش دما هستند.
hout = q ρ dt cp
جایی که:
hout = ظرفیت گرمایش، خروجی (Btu/h)
q = سرعت جریان (gph)
ρ = 8.34 - چگالی آب (lbs/gal)
dt = افزایش دما ( o F)
cp = 1.0 - ظرفیت گرمایی ویژه آب (Btu/lb o F)
منابع انرژی
آبگرمکن ها عمدتاً با برق، سیالات قابل احتراق، سیالات حرارتی، انرژی خورشیدی یا جامدات قابل احتراق (به عنوان مثال چوب، گلوله های چوب) تغذیه می شوند.
برقی
بخاری های صنعتی برقی ممکن است از برق تک فاز یا سه فاز استفاده کنند. به طور معمول، این دستگاه ها به جای جریان مستقیم (DC) از جریان متناوب (AC) استفاده می کنند و از نظر چگالی وات متفاوت هستند. هنگامی که به عنوان محدوده یا حداکثر مقدار ذکر می شود، چگالی وات معیار خوبی از سرعت انتقال گرما توسط بخاری صنعتی است.
سیالات قابل احتراق
سیالات قابل احتراق مورد استفاده برای تامین انرژی بخاری های صنعتی از هیدروکربن های ساده یا پیچیده تشکیل شده اند. آنها را می توان بیشتر به دو زیر گروه مرتبط با وضعیت فیزیکی پایدار ماده در دما و فشار استاندارد طبقه بندی کرد. دو حالت فیزیکی ماده مشاهده شده یا مایع یا گاز است. سیالات قابل احتراق که در حالت مایع در دما و فشار استاندارد وجود دارند عبارتند از: گازوئیل، نفت کوره، بنزین و نفت سفید. سیالات قابل احتراق که در حالت گازی در دما و فشار استاندارد وجود دارند عبارتند از گاز طبیعی و پروپان.
سیالات حرارتی
سیالات حرارتی برای حمل انرژی حرارتی در کاربردهای گرمایش فرآیند استفاده می شود. در این کاربردها از سیال حرارتی برای انتقال انرژی حرارتی از یک منبع گرما به یک فرآیند، سیستم یا محیط بسته استفاده می شود. بخار و آب داغ دو نوع متداول سیال حرارتی هستند که در کاربردهای گرمایش صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که می تواند برای راه اندازی یا تامین انرژی حرارتی یک سیستم با استفاده از یک کلکتور خورشیدی و یک سیستم انتقال جرم حرارتی استفاده شود.
جامدات قابل احتراق
منبع برق اولیه چوب، گلوله های چوبی یا سایر محصولات جامد قابل احتراق را می سوزاند.
رتبه بندی منابع انرژی
مقررات فدرال ایجاب می‌کند که آبگرمکن‌ها به برچسب‌های راهنمای انرژی که شامل ضریب انرژی (EF) و رتبه‌بندی ساعت اول (FHR) است، پایبند باشند.
ضریب انرژی (EF) عددی از 0 تا 1 با دو رقم قابل توجه برای توصیف بازده بخاری است. EF مصرف برق و ظرفیت گرمایش را مقایسه می کند.
رتبه بندی ساعت اول (FHR) میزان آبی که بخاری در ساعات اوج مصرف تولید می کند را نشان می دهد.
منبع