نحوه کار با این نرم افزار | توضیح جامع
همانطور که در بالای صفحه نرم افزار USA COIL سمت مشاهده می کنید سه آیکن قرار دارد:
• New : که برای ایجاد یک پروژه جدید با پسوند USA به کار برده می شود .
• Open : که برای باز کردن پروژه هایی که با پسوند USA هستند استفاده می شود .
• Print : که برای پرینت گرفتن پروژه های انجام داده شده صورت می گیرد .
قسمت Main Menu
Steam : برای طراحی کویل بخار مورد استفاده قرار می گیرد .
Condensor : برای طراحی کویل های کندانسور هوایی چیلر ها ، پکیج ها ، داکت اسپیلیت ها و … مورد استفاده قرار می گیرد .
Water : برای طراحی کویل های آبی گرمایی و سرمایی مورد استفاده قرار می گیرد .
Evaprator : برای طراحی کویل های اواپراتور DX مانند هوارسان ها ، داکتد اسپلیت ها، پکیج یونیت ها و … مورد استفاده قرار می گیرد .
Glycool : برای طراحی کویل های خاص که با اتیلن گلیکل یا همان ضد یخ با فرمول شیمیایی CH2OH2 مورد استفاده قرار می گیرد .
جهت آموزش نرم افزار USACOIL فقط قسمت های Water و Evaporatorمورد بررسی قرار می گیرد .
:Water
پس از کلیک روی آیکن Water و انتخاب این گزینه ، روی آیکن select وارد فضای بسیار ساده نرم افزار می شویم .
همانطور که مشاهده می کنید از دو بخش تشکیل شده است Entering Conditions و Construction .
Construction
Tubing OD: نشان دهنده ی سایز لوله است که پس از کلیک روی سه آیکن 6 سه آیتم 3 و 4 و5 باز می شود.
Wall Thickness : نشان دهنده ضخامت لوله است که با کلیک روی 6 ضخامت یا همان گوشت لوله نمایش داده می شود و واحد آن بر حسب اینچ می باشد .
• Fin Material: نشان دهنده نوع Fin است که با کلیک روی 6 دو حرف A و C نمایش داده می¬شود که مخفف حروف آلومینیوم و یا مس است.
• Fin Thickness: نشان دهنده ضخامت Fin است که بر واحد in است.
• Fin Treatment: نشان دهنده نوع فین موج¬دار سینوسی یا اسپیرال است که به دلیل این که کویل ها با فین اسپیرال مورد آموزش ما نمی باشد به صورت پیش فرص CR را انتخاب می کنیم که مربوط به فين ها موج دار سینوسی است.
• Fin Per Inch: تعداد فین در هر اینچ (54cm) است که معمولاً بین 8 تا 14 است در اواپراتورهای سردخانه ای تعداد فین در هر اینچ معمولاً بین 4 تا 8 است که بستگی به نوع کاربری سردخانه مورد نظر دارد.
• Row Deep: نشان دهنده تعداد ردیف کویل است.
• Tube Height: نشان دهنده تعداد لوله در ارتفاع در هر ردیف از کویل است.
• Finned Length: نشان دهنده طول فین خورده مبدل است که این مقدار حتماً باید براساس واحد «اینچ» در نرم افزار وارد شود.
• Circuits: نشان دهنده نوع مداربندی بر اساس Full یا Half است.
Entering Conditions
• Altitude: نشان دهنده ارتفاع از سطح دریا است که می بایست با واحد Ft وارد نرم افزار گردد.
• CFM: نشان دهنده میزان دبی هوای ورودی به مبدل است.
• Ent air db: نشان دهنده دمای Dry Bulb ورودی به کویل است که براساس واحد فارنهایت وارد نرم افزار می گردد.
• Ent air wb: نشان دهنده دمای Wet Bulb ورودی به کویل است که براساس واحد فارنهایت وارد نرم افزار می گردد.
• Ent Fluid: نشان دهنده دمای سیال ورودی به کویل است که براساس فارنهایت وارد نرم افزار می گردد.
• GPM: نشان دهنده دبی سیال ورودی به مبدل و مخفف Gallon Per Minutes است.
اواپراتور
پس از آشنایی با قسمت Water نرم افزار را بسته و مجدداً باز کنید و روی دایره سفید رنگ Evaperator کلیک کرده و بعد از آن روی Select کلیک کنید. همان طور که در شکل زیر مشاهده می کنید قسمت Construction هیچ تغییری نکرده است ولی در قسمت Entering Condition تغییراتی مشاهده می شود که در ادامه شرح داده می شود.
• Evap Temp: نشان دهنده دمای اواپراتور است که بستگی به طراحی دستگاه دارد و بر واحد فارنهایت وارد نرم افزار می شود.
• Refrigerant: پس از کلیک روی علامت 6 دو عدد 12 و 22 نشان داده می شود که گویای مبرد R12 و R22 هستند. قابل ذکر است در صورت استفاده از گاز R134a می توان آن را روی نرم افزار تایپ نمود.
آموزش نرم افزار USA Coil مرحله سوم
حال پس از آشنایی با آیکن های نرم افزار با ارائه چندین مثال کاربردی محاسبات کویل را انجام می دهیم و خروجی نرم افزار را به صورت PDF و پرینت تحت بررسی قرار می دهیم.
حل چند پروژه کاربردی :
در این مرحله میخواهیم یک کویل آب سرد (Chiller Water) را طراحی کنیم. با فرض این که این کویل مربوط به پروژهای واقع در شهر تهران با دبی هوای ورودی 5000CFM که به صورت 100% هوای تازه میباشد در مرحله اول وارد صفحه نرم افزار شده و روی آیکن Water کلیک کرده و کلمه Select را اجرا می کنیم.
مرحله چهارم
Construction
Tubing OD
برای انتخاب سایز لوله مناسب یعنی و و این مطلب را باید در نظر گرفت که برای ظرفیتهای بالا مانند این مثال بهترین سایز لوله و است. برای سایز لوله به جهت نادر بودن تجهیزات تولید کویل، بهتر است سایز انتخاب شود. پس از انتخاب عدد 5 مشاهده می کنید نرم افزار تا Fin Treatment انتخاب پیش فرض انجام می دهد که در این مرحله شما میتوانید با توجه به لوله مسی و فین مورد استفاده تغییرات لازم را انجام دهید در این مثال پیش فرض نرم افزار مورد تایید می باشد.
مرحله پنجم
• Fin Per Inch: میزان FPI در کویل مربوطه را به صورت پیش فرض 8 در نظر می گیریم.
• Rows Deep: معمولاً تعداد ردیفه در کویل های سرمایی آبی از 4 ردیف به بالا پیش بینی می گردد و ما 4 را به صورت پیش فرض در نظر می گیریم.
• Tube Height: به صورت پیش فرض 15 در نظر می گیریم.
• Finned Length: به صورت پیش فرض 50in در نظر می گیریم.
• Circuit: همان طور که در قبل در خصوص نحوه مداربندی توضیحات ارائه شده است در این پروژه Full در نظر گرفته می شود.
مرحله ششم
در 3 بخش آخر (عکس شماره 4) گویای ابعاد اصلی کویل (ابعاد فین خورده) هستند که میتوان در هوارسان یا به صورت جدا از دستگاه (بیرون از دستگاه قرارداد) در مثال های بعدی طراحی کویل بدون در نظر گرفتن ابعاد پیش فرض و با توجه به ابعاد واقعی هوارسان صورت می گیرد.
Entering Condition
مرحله هشتم
• Ent air db: میزان دمای هوای Dry Bulb ورودی به کویل در این مثال به دلیل این که هوای ورودی 100% هوای تازه است دمای هوای تهران برابر 100 oF است.
مرحله دهم
• Ent Fluid: دمای سیال (آب) ورودی به کویل یا همان Chilled Water در اکثر پروژه 44 و 45 درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود.
• GPM: دبی سیال ورودی به کویل به صورشه پیش فرض 30 در نظر می گیریم.
(محاسبات سریع)
مقدار CFM را توسط یک فرمول ساده به GPM تبدیل می کنیم:
مرحله یازدهم
برای خروجی گرفتن از نرم افزار روی آیکن Calculate چند بار کلیک کرده تا تمامی اعداد تغییر نکند.
Calculations
• Btu (Total): بار سرمایی کل
• Btu (Sens): بار سرمایی محسوس
• Air PD: افت فشار هوای روی کویل بر واحد in wg
• SCFM: میزان دبی هوا در ارتفاع 4000ft از سطح دریا همان طور که مشاهده می¬کنید این عدد از میزان دبی ورودی 5000 کمتر است که به دلیل رقیق شدن هوا در ارتفاع بالاتر از سطح دریا طبیعی است.
• Air Velocity : سرعت هوای روی کویل می بایست بین 450FPM تا 550FPM باشد که در بهترین انتخاب 500FPM است.
• LAT DB: دمای هوای خروجی Dry Bulb بعد از عبور مبدل.
• LAT WB: دمای هوای خروجی Wet Bulb بعد از عبور مبدل.
• Lvg FI Temp: دمای سیال خروجی (Child Water) از کویل در صورتی که Ent Fluid را 45 وارد کردیم این مقدار می بایست 55 باشد. (10 درجه فارنهایت اختلاف دما در سیال Chilled Water).
• Water PD: افت فشار سیال در کویل بر واحد فوت آب است.
• Water Vel: سرعت سیال (آب سرد) به واحد فوت بر ثانیه است که می بایست بین fps8≥1 باشد.
• Fin Height: ارتفاع فين.
پس از بررسی و مشاهده محاسبات می بایست به اعداد پیش فرض تغییراتی انجام دهیم. در تحت Air Velocity سرعت در حالت حداکثر است و می بایست با تغییر در ابعاد کویل این مشکل را برطرف نماییم. پسTube Height را به عدد 18 تغییر می دهیم و پس از آن به دلیل آن که مبدل به صورت Full طراحی گردیده است Circuit را نیز به عدد 18 تغییر می دهیم و مجدد Calculate را چند مرتبه اجرا می کنیم.
پس از آن اگر Finned Length را نیز به عدد 52 تغییر دهیم مشاهده می کنیم در سرعت هوای روی کویل نزدیک به حالت استاندارد 500 تغییر می یابد.
مرحله سیزدهم
همان طور که مشاهده کردید، پس از آن که سرعت هوای روی مبدل را به حالت استاندارد تغییر دادیم دمای آب خروجی می¬بایست به حدود 55 درجه فارنهایت تغییر یابد. حال با زیاد کردن GPM می¬توان خروجی مطلوبی از محاسبات دریافت کرد این کار را مکرر می بایست ادامه داد تا دمای آب خروجی اصلاح شود.
مرحله چهاردهم
حال با مقایسه قرار دادن بار Total و محسوس ارائه شده در نرم افزار و بار برودتی مورد نیاز فضای میتوان تشخیص داد که این مبدل 4R/8FPI/18T مورد نیاز هست یا خیر. در صورتی که بار برودتی مورد نیاز، فاصله اندکی تا بار کویل داشته باشد، فقط با تغيير در آیتم Fin Per Inch ( بین 8 تا 14) میتوان این بار را تامین کرد.
پس از تغيير FPI و آیکن Calculate را کلیک میکنید مشاهده میکنید که محاسبات جدیدی پیش روی شما قرار میگیرد پس از تغيير FPI در صورتی که دمای سیال خروجی از عدد مناسب (10 درجه اختلاف با دمای ورودی) تغییر کرد آیتم GPM را مجدداً افزایش دهید.
مرحله پانزدهم
پس از کلیک روی آیکن Print صفحه جدید برای شما باز می¬شود که در آن می¬توان زمان نام مشتری اسم پروژه را وارد نمود. همانگونه که در تصویر مربوطه مشاهده می¬کنید خروجی نرم افزار به چهار قسمت به شرح ذیل تقسیم شده است: مشخصات مشتری (Customer)، نام پروژه (Project)، تاریخ (Date) و توضیحات (Item).
مرحله شانزدهم
با کلیک کردن روی دکمه Finish می¬توانید آن را چاپ گرفته یا به صورت فایل PDF ذخیره نمایید.
مرحله هفدهم
Coil Construction
• ارتفاع در طول فین خورده Fin Length × Fin Height
• ضخامت لوله و سایز لوله Tube OD And Thickness
• ضخامت فین و متریال
• سطح جبهه = مساحت قسمت فین خورده که بر واحد ft2 است.
Air Side Performance
• ظرفیت هوای عبوری از روی کویل CFM
• دمای هوای خشک ورودی Entering Air Dry Bulb
• دمای هوای تر ورودی Entering Air Wet Bulb
• دمای هوای خشک خروجی Leaving Air Dry Bulb
• دمای هوای تر خروجی Leaving Air
• سرعت هوای عبوری از روی سطح کویل Face Velocity
• افت فشار هوا پس از عبور از کویل Air Side Pressure Drop
Liquid Side Performance
• دمای سیال (آب) ورودی Entering Water Temp
• دمای (آب) خروجی Leaving Water Temp
• در قسمت Number Of Circuits اگر عدد مقابل آن نصف تعداد لوله در ارتفاع بود یعنی لوله کشی به صورت Half انجام شده است و اگر مقدار برابر تعداد لوله در ارتفاع بود یعنی لوله¬کشی به صورت Full صورت گرفته است. در صورتی که تعداد لوله در ارتفاع را فراموش کنید به روش زیر می¬توان پی برد که لوله¬کشی به چه شکل انجام گرفته است.
• Fin Height را بر mm تبدیل می¬کنیم:
چون لوله کشی سایز است و گام فین ای لوله ها برابر 38 میلی متر است داریم:
یعنی تعداد لوله در تفاع برابر 18 بوده است پس سیستم لوله کشی به صورت Full اجرا گردیده است.
• دبی سیال (آب) GPM
• افت فشار (آب) در کویل Water Pressure Drop
• سرعت سیال (آب) در کویل Liquid Velocity
• بار کل Total Btu/h
• بار محسوس Sensible Btu/h
در این مثال نمونه می خواهیم با بخش¬های مختلف نرم افزار برای طراحی کویل آب گرم آشنا شویم با فرض این که این کویل مربوط به پروژه مسکونی واقع در اصفهان با دبی هوای ورودی 2000CFM که 30% هوای تازه و 70% هوای برگشت استفاده می شود. پس از باز کردن صفحه اصلی نرم افزار در قسمت Main Menu قسمت Water را انتخاب کرده و روی آیکن Select کلیک می کنیم.
Construction
• Tubing OD: در این ظرفیت هوای ورودی هم می توان از سایز لوله و استفاده نمود. این مطلب را در خاطر داشته باشید برای هر ظرفیت ورودی مبدل با سایز (به دلیل بار حرارتی کم) معمولاً بزرگتر و با تعداد ردیف بیشتر از خواهد بود. در این مثال به دلیل CFM پایین از سایز لوله استفاده می نماییم.
• Fins Per Inch: به صورت پیش فرض 8 در نظر می گیریم.
• Row Deep: به صورت پیش فرض 2 در نظر می گیرم (برای کویل های گرمایش به ندرت 3 دریفه یا 4 ردیفه می باشد).
• Tube Height: به صورت پیش فرض 12 در نظر می گیرم.
• Fine Length: به صورت پیش فرض 35 اینچ در نظر می گیرم.
• Circuits: در این مثال می خواهیم هر دو حالت Full و Half در نظر بگیریم تا اختلاف بار حرارتی کویل را مقایسه کنیم ( پس در مرحله اول می بایست 6 در نظر بگیریم )در مداربندی Half نصف Tube Height را در نظر می گیریم.
?
مرحله هجدهم
?
مرحله نوزدهم
Entering conditions
• Altitude: ارتفاع از سطح دریای اصفهان برابر 2520ft است.
• CFM: برابر با 2000CFM است.
?
مرحله بیستم
• Ent air db: برای به دست آوردن دمای هوای ورود به کویل می بایست از فرمول زیر استفاده کرد:
• T db out = دمای هوای Dry Bulb بیرون (استخراج از نشریه 271 سازمان مدیریت و برنامه ریزی)
• T db return = دمای هوای Dry Bulb طرح داخل پروژه که در این پروژه به دلیل این که مسکونی است دمای طرح داخل را 75oF در نظر می گیریم:
پس دمای هوای ورودی به کویل بعد از مخلوط شدن دو هوا در Mix Box مقدار 56/25oF شد که در نرم افزار قرار می دهیم.
نکته: از فرمول بالا برای به دست آوردن Twbmix نیز می توان استفاده کرد.
?
مرحله بیست و یکم
• Ent air wb: در طراحی کویل گرمایش با توجه به نمودار سایکرومتریک این مورد را صفر وارد می کنیم.
• Ent Fluid: دمای سیال (آب گرم) ورود به کویل معمولاً در تمامی طراحی ها 180oF قرار داده می شود و در برخی پروژه ها و Data Sheetهای شرکت های مشاور این عدد 170oF نیز ارائه شده است.
• GPM: به صورت پیش فرض از روش زیر محاسبه می کنیم:
?
مرحله بیست و دوم
حال روی آیکن Calculate چند بار کلیک می کنیم تا اعداد در قسمت ثابت شوند. همان طور که مشاهده می کنید در مرحله اول نرم افزار شما Error می دهد در قسمت Ent Air db می بایست اعداد را بدون اعشار وارد کنیم پس به صورت زیر تغییر می دهیم:
?
مرحله بیست و سوم
همان طور که مشاهده می کنیم سرعت روی کویل تقريباً بالاست که با تغییر ابعاد کویل سرعت را به 500 فوت بر دقیقه نزدیک می کنیم.
?
مرحله بیست و چهارم
پس از اضافه کردن تعداد لوله در ارتفاع از 12 به 14 میزان Circuts را به دلیل این که در این مثال برای افزایش بار حرارتی مداربندی Half در نظر می گیرم، آن را عدد 7 (نصف مقدار Tube Height) قرار می دهیم. قابل ذکر است اگر تعداد لوله در ارتفاع اعداد فرد مثل 11 بود نیز می توان عدد 5 یا 6 را در نرم افزار قرار داد.
با توجه به قسمت دمای سیال خروجی (Lvg FI Temp) که هم اکنون 153 می باشد، باید GPM را افزایش داد تا به عدد 160oF برسد (20 درجه فارنهایت اختلاف ورودی و خروجی در دمای سیال آب گرم باید باشد).
?
مرحله بیست و ششم
برای مقایسه بار حرارتی با سیستم لوله کشی Full کافی است در قسمت Circuits عدد 14 را وارد نمایید و پس از بررسی آیتم دمای سیال خروجی و GPM آیکن Calculate را چند بار کلیک کنید و پس از Print و خروجی نرم افزار داریم
مرحله بیست و هفتم
قابل ذکر است پس از این تغییر اگر دمای خروجی سیال از 160oF شده بود می بایست مجددا با تغییر GPM این عدد را به 160oF رساند .
بار حرارتی در قسمت Half برابراست با 82229 Btu/h و با طراحی به شکل Full برابر است با 79195 Btu/h و در این صورت نتیجه می گیریم با آرایش مدار بندی Half در کویل های حرارتی و برودتی با همان ابعاد مورد نظر می توان بار حرارتی و یا برودتی بیشتری را از مبدل دریافت نمود.
