محاسبه آیس بانک یک کار تخصصی است که نیازمند درک عمیق از اصول مهندسی و ترمودینامیک است و باید با دقت و توجه ویژه انجام شود تا دستگاه تولیدی عملکرد مطلوبی داشته باشد و هزینه های انرژی را به حداقل برساند.
عوامل زیادی همچون بار برودتی مورد نیاز، ضریب انتقال حرارت کویل های سرمایشی، دمای آب اولیه و ثانویه، مدت زمان تولید یخ و نوع سیستم آیس بانک بر عملکرد و هزینه های این سیستم تاثیر می گذارد. محاسبه صحیح این عوامل باعث می شود تا آیس بانک با ظرفیت مناسب طراحی شود و بتواند با کارایی بالا و با حداقل هزینه های انرژی کار کرده و نیازهای خنک کاری را به طور کامل تامین نماید.
محاسبه آیس بانک، روشی برای تعیین ظرفیت سرمایشی مورد نیاز یک سیستم آیس بانک است. این محاسبه، با توجه به عوامل مختلفی مانند ظرفیت سرمایشی مورد نیاز، دمای آب ورودی و خروجی، زمان کارکرد، ضریب انتقال حرارتی کویل‌ها، سرعت جریان آب داغ و اندازه لوله‌ها انجام می‌شود.
در محاسبه آیس بانک، ظرفیت سرمایشی مورد نیاز، اولین و مهم‌ترین نکته است. این ظرفیت، با توجه به شرایط محیطی، نوع کاربرد آیس بانک و میزان بار سرمایشی مورد نیاز، تعیین می‌شود.
علاوه بر نکات ذکر شده در بالا، باید به عوامل دیگری نیز در محاسبه آیس بانک توجه کرد، از جمله:
با رعایت نکات ذکر شده در بالا، می‌توان از محاسبه دقیق ایس بانک اطمینان حاصل کرد. محاسبه دقیق آیس بانک، یکی از عوامل مهم در عملکرد بهینه ایس بانک است.
بار حرارتی عبارت است از میزان گرمایی که باید از محیط یا دستگاه مورد نظر گرفته شود تا دمای آن به مقدار مطلوب کاهش یابد. بعبارت دیگر ظرفیت خنک کاری مورد نیاز، مقدار سرمای مورد لازم برای تامین دمای مطلوب در زمان های مورد تقاضا می باشد. این مقدار سرما بر اساس عواملی مانند نوع کاربرد سیستم آیس بانک، مساحت فضایی که باید خنک شود و دمای محیط تعیین می شود و با Q نشان داده می شود.
پس از تعیین بار سرمایشی، باید بار برودتی یا ظرفیت کمپرسور را برای محاسبه آیس بانک تعیین کرد. ظرفیت کمپرسور عبارت است از میزان سرمایشی که یک کمپرسور می‌تواند تولید کند.
ظرفیت کمپرسور را می‌توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:
با توجه به این فرمول، ظرفیت کمپرسور باید حداقل برابر با بار سرمایشی مورد نیاز باشد.
حجم مخزن آیس بانک عبارت است از مقدار آبی که می‌توان در آن ذخیره کرد. حجم مخزن باید به گونه‌ای باشد که بتواند مقدار یخ مورد نیاز برای تأمین بار سرمایشی مورد نیاز را در خود ذخیره کند.
حجم مخزن را می‌توان با استفاده از فرمول زیر برای محاسبه آیس بانک تعیین کرد:
فرض کنید ظرفیت سرمایشی مورد نیاز یک سیستم سرمایشی ۱۰۰ کیلووات است. دمای آب ورودی و خروجی آیس بانک نیز به ترتیب ۳۵ درجه سانتیگراد و ۱ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. زمان کارکرد آیس بانک نیز ۱۸ ساعت در شبانه روز است.
با استفاده از فرمول بالا، ظرفیت آیس بانک به صورت زیر محاسبه می شود:
Q = m * c * (T2 - T1) / h ۱۰۰ = m * 1 * (35 - 1) / 18 ۱۰۰ = m * 34 / 18 m = 100 * 18 / 34 m = 58.82
بنابراین، جرم یخ مورد نیاز برای تأمین ظرفیت سرمایشی ۱۰۰ کیلووات، برابر با ۵۸٫۸۲ کیلوگرم است.
حجم مخزن با توجه به جرم یخ مورد نیاز محاسبه می شود. با توجه به اینکه چگالی یخ برابر با ۰٫۹۱۷ گرم بر سانتی متر مکعب است، حجم آیس بانک به صورت زیر محاسبه می شود:
V = m / ρ V = 58.82 / 0.917 V = 64.21
بنابراین، حجم مخزن مورد نیاز برای تأمین ظرفیت سرمایشی ۱۰۰ کیلووات، برابر با ۶۴٫۲۱ لیتر است.
سطح تبادل حرارتی کویل‌های آیس بانک عبارت است از سطحی که در آن بین آب و مبرد تبادل حرارتی انجام می‌شود. سطح تبادل حرارتی کویل‌ها باید به گونه‌ای باشد که بتواند مقدار گرمای مورد نیاز برای تولید یخ را از آب گرفته و به مبرد منتقل کند.
سطح تبادل حرارتی کویل‌ها را می‌توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:
با توجه به این فرمول، سطح تبادل حرارتی کویل‌های آیس بانک باید حداقل برابر با مقدار Q / (h ΔT) باشد.
فرض کنید ظرفیت سرمایشی آیس بانک ۱۰۰ کیلووات است. دمای آب ورودی و خروجی آیس بانک نیز به ترتیب ۳۵ درجه سانتیگراد و ۱ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. ضریب انتقال حرارتی کویل نیز ۲۰۰ وات بر متر مربع بر درجه سانتیگراد است.
با استفاده از فرمول بالا، سطح تبادل حرارتی کویل‌ها به صورت زیر محاسبه می شود:
Q = U * A * ΔT ۱۰۰ = ۲۰۰ * A * (35 - 1) ۱۰۰ = ۲۰۰ * A * 34 A = 100 / 6800 A = 0.0146
بنابراین، سطح تبادل حرارتی کویل‌ها مورد نیاز برای تأمین ظرفیت سرمایشی ۱۰۰ کیلووات، برابر با ۰٫۰۱۴۶ متر مربع است.
در هنگام محاسبه آیس بانک، باید عوامل مختلفی را در نظر گرفت تا بتوان یک سیستم برودتی با عملکرد مطلوب طراحی کرد. محاسبه صحیح آیس بانک باعث می شود تا بانک یخ با ظرفیت مناسب طراحی شود و به کاهش هزینه های سرمایش و افزایش بهره وری کمک نماید. همچنین، کارایی بالاتر، عمر مفید بیشتر، کار با حداقل هزینه های انرژی و کاهش مخارج تعمیر و نگهداری را در پی خواهد داشت.
