Tính toán dung tích bình dãn nở

Tank giãn nở là thiết bị cần thiết trong hệ thống nóng, làm lạnh cũng như điều hoà không

khí để tránh áp lực gia tăng quá mức trong hệ thống khi nhiệt độ gia tăng.

Có 3 loại thường thấy là

_ Loại hở ( Open Tanks)

_ Loại kín ( Closed Compression Tanks)

_ Loại có màng giãn nở ( Diaphragm Tanks)

Độ giãn nở của nước được biết như là:

Vnet = (v1 / v0) - 1 (1)

Vnet - thể tích giãn nở của nước (gallon, liter)

v1 = thể tích riêng của nước tại nhiệt độ cao (hot) (ft3/lb, m3/kg)

v0 = thể tích riêng của nước tại nhiệt độ thấp (cold) (ft3/lb, m3/kg)

TANK GIẢN NỠ LOẠI HỞ.

Vet = k Vw [(v1 / v0) - 1] (2)

Vet = Thể tích tank (gallon, liter)

k = hệ số an toàn ( thông thường là 2)

Vw = Thể tích nước trong hệ thống (gallon, liter)

[(v1 / v0) - 1] = Vnet

Vnet có thể ước chừng theo giản đồ sau

TANK GIẢN NỠ LOẠI KÍN.

Vet = k Vw [ ( v1 / v0 ) - 1 ] / [ ( pa / p0 ) - ( pa / p1 ) ] (3)

Với :

pa = áp suất khí quyển - 14.7 (psia)

p0 = áp lực hệ thống lúc đầu - cold pressure (psia)

p1 = áp lực hệ thống lúc hoạt động - hot pressure (psia)

Có thể xác định tank kín theo phần trăm thể tích nước hệ thống theo giản đồ sau

Với

Nhiệt độ ban đầu từ 50oF (10oC)

Áp lực ban đầu 10 psig

Áp lực tối đa khi hoạt động 30 psig

TANK LOẠI CÓ MÀNG GIẢN NỠ .

Vet = k Vw [ ( v1 / v0 ) - 1 ] / [ 1 - ( p0 / p1 ) ] (4)

Nhiệt độ ban đầu từ 50oF (10oC)

Áp lực ban đầu 10 psig

áÁp lực tối đa khi hoạt động 30 psig

Hệ số an toàn 2 ( có thể chấp nhận hệ số 0.5)

Ví dụ - Tính toán tank giản nở loại hở.

Tính thể tích tối thiểu của 1 tank giản nở cho hệ thống với 5 m3 nước gia nhiệt từ

68F(20oC) lên 176 oF (80oC).

Vet = 2 (hệ số k) (5000 lit) [( (0.00103069 m³/kg/ (0.00100197 m³/kg) ) - 1]

= 287 (lit)

1) Ta thấy Vnet = [( (0.00103069 m³/kg/ (0.00100197 m³/kg) ) - 1] = 0.0286 (có thể xác

định tương đối trên giản đồ )

2) 287 (lit) = 5.8 % thể tích (5000 L) vậy hệ số 6% trong các sách hướng dẫn là hợp lý.

( Theo www.fluigent.com - Nguồn từ engineeringtoolbox.com)

Calculating Expansion Tanks

Calculating expansion volume in open, closed and diaphragm expansion

tanks

Sponsored Links

Expansion tanks are required in heating, cooling or air condition systems to avoid unacceptable increase of system pressures during heat-up.

Explosive Power of Superheated Water

1 lb (0.45 kg) of nitroglycerine > 2 000 000 ft lbf (2 700 000 J) 1 lb (0.45 kg) of water flashed into steam > 750 000 ft lbf (100 000 J)

Expansion tanks are in general designed as

open tanks

closed compression tanks diaphragm tanks

Net expansion of water can be expressed as

Vnet = (v1 / v0) - 1 (1)

Vnet = necessary expansion volume of water

v0 = specific volume of water at initial (cold) temperature (ft3/lb, m3/kg)

v1 = specific volume of water at operating (hot) temperature (ft3/lb, m3/kg)

Open Expansion Tanks

Required volume of an open expansion tank can be expressed as

Vet = k Vw [(v1 / v0) - 1] (2)

Vet = required expansion tank volume (gallon, liter)

k = safety factor (approximately 2 is common)

Vw = water volume in the system (gallon, liter)

v0 = specific volume of water at initial (cold) temperature (ft3/lb, m3/kg)

v1 = specific volume of water at operating (hot) temperature (ft3/lb, m3/kg)

With an open expansion tank fresh air absorbed to the water tend to corrode the system. Open

expansion tanks must be located above the highest heating element, in general on the top of

buildings, where it may be exposed to freezing.

Closed Compression Expansion Tanks

Closed compression tanks can be designed as

adjustable expansion tank - air is evacuated or injected by an automatic valve to the tank to control the system pressure when the temperature and expansion of the water rise or

falls pump-pressured cushion tank - water is evacuated or injected to compensate temperature

rice or fall

compression tank with a closed gas volume - the tank contains a specific volume of gas which is compressed when the temperature and system volume increase.

The required volume of closed expansion tanks can be expressed as

Vet = k Vw [( v1 / v0 ) - 1] / [( pa / p0 ) - ( pa / p1 )] (3)

where

pa = atmospheric pressure - 14.7 (psia)

p0 = system initial pressure - cold pressure (psia)

p1 = system operating pressure - hot pressure (psia)

initial temperature 50oF

initial pressure 10 psig maximum operating pressure 30 psig

Diaphragm Expansion Tanks

The required tank volume of diaphragm expansion tank can be calculated as

Vet = k Vw [( v1 / v0 ) - 1] / [1 - ( p0 / p1 )] (4)

initial temperature 50 oF

initial pressure 10 psig maximum operating pressure 30 psig

safety factor aprox. 2 acceptance factor aprox. 0.5

Example - Volume Open Expansion Tank

The minimum volume of an open expansion tank for a system with 1000 gallons of water heated

from 68 oF to 176oF can with a safety factor 2 calculated as

Vet = 2 (1000 gallons) [((0.01651 ft3/lb) / (0.01605 ft3/lb)) - 1]

= 57 (gallons)

Sponsored Links