آموزشی و کاربردی

دبی جريان آب و روشهای اندازه گیری آن

چگونه می توان میزان فشار پمپاژ در یک پروژه را تعیین نمود و چگونه این اطلاعات را به اندازه پمپ تقویت کننده مناسب تبدیل کرد؟ این سوالی است برای بسیاری از کسانی که در فکر خرید یا کارگذاری پمپی در ساختمان هستند حتما پیش می آید البته قبل از انجام هر کاری نیاز است تا خود فرد اطلاعاتی در آن مورد داشته باشد اما از سوی دیگر برای بالاتر رفتن نتیجه نهایی، استفاده و بهره مندی از مشاوران این حوزه بسیار کمک کننده است. برای انتخاب پمپی مناسب لازم است تا معیارهای مختلفی مد نظر قرار بگیرد و از سوی دیگر نیز، محاسباتی انجام شود تا میزان واقعی و مورد نیاز یک مجموعه کاملا به دست بیاید. نیاز به آب در ساختمان های چند طبقه مانند هتل ها، چند واحدی، ادارات و سایر مجموعه ها، سبب شده است تا برای آبرسانی به تجهیزات افزایش فشار برای رساندن آب شهری به طبقات بالا باشد. سیستم ها یا بسته های تقویت کننده حاوی یک یا چند پمپ و لوازم جانبی و کنترل های مربوطه هستند. در ادامه خواهیم دید که برای محاسبه دبی جريان آب و روشهای اندازه گیری آن با استفاده از یک نمونه مثال، چه کارهایی باید انجام داد.

اصول سیستم تقویت فشار آب

جالب است بدانید که تا اوایل دهه 1990، شیرهای تنظیم کننده فشار معمولاً برای کنترل فشار سیستم تقویت کننده استفاده می شد. بسیاری از مواقع این سیستم های پمپها با حداکثر سرعت کار می کنند و فشار اضافی را خارج می کردند تا به خروجی مورد نظر برسند. گزینه کم مصرف تر، طراحی یک سیستم تقویت کننده است که برای برآوردن تقاضای خاص افزایش می یابد. سیستم های تقویت کننده پیشرفته امروزی چندین پمپ چند مرحله ای و موتورهای کنترل متغیر با ساختاربندی های نرم افزاری، سرعت و تعداد پمپهای در حال کار را برای پاسخگویی به تقاضای مکرر سیستم تنظیم می کنند.  این سیستم ها طوری طراحی شده اند که حداقل خروجی پمپ لازم برای دستیابی به عملکرد مطلوب را ارائه دهند، و تلاش شده است تا همه این اتفاقات بدون دخالت مستقیم انسان اتفاق بیفتد.

اندازه گیری سیستم تقویت کننده فشار آب

در اندازه گیری سیستم تقویت کننده فشار، ابتدا باید جریان و ورودی مورد نیاز یک سیستم شود. برای کاربردهای ساختمان تجاری، جریان با تعداد کل وسایل یا واحدهای ثابت (Fu) در حال سرویس دهی (سینک ظرفشویی،WC، لوله های شیلنگ، دوش، آبخوری ها، برجهای خنک کننده ، آبیاری و غیره) تعیین می شود. محاسبه واحد ثابت بر اساس متوسط ​​استفاده از هر دستگاه و gpm مربوط به آن است. از آنجا که بعید است که همه وسایل به طور همزمان استفاده شوند، روش هایی برای محاسبه حداکثر جریان “معقول” ایجاد شده است. چنین مقادیر واحدی را می توان در منابعی مختلفی که به شکل تخصصی در این حوزه کار کرده اند، می توان یافت. در این منابع،جداول مقادیر واحد ثابت را برای هر دو تاسیسات خصوصی (محل سکونت یا چند واحدی) و تاسیسات زیرساختی (فضاهای عمومی با چندین کاربر مانند یک رستوران) برای هر نوع وسایل ارائه می دهند. پس از تعیین مقادیر واحد ثابت، هر نوع وسایل را در نرخ مربوطه ضرب شود تا کل واحد ثابت محاسبه شود. نمودار یا نمودار ثابت در برابر منحنی جریان می تواند برای شمارش میزان جریان کلی (gpm) برای برنامه استفاده شود.

دبی جریان آب را چگونه محاسبه کنیم؟

برای محاسبه میزان جریان (gpm)،لازم است تا با طرح یک مثال این کار انجام شود. برای مثال یک ساختمان آپارتمانی 56 واحدی که دارای ویژگی های زیر است را در نظر بگیرید.

  • 18 طبقه
  • دو حمام کامل (وان، سینک و توالت)، ماشین ظرفشویی و ماشین لباسشویی در هر واحد
  • فشار تأمین شهر بین 30-40 psi (حداقل فشار ورودی 30 psi)
  • فشار باقی مانده (فشار مورد نیاز در طبقه بالا) 30 psi
  • بدون نیاز به جریان دیگر (مانند برج خنک کننده ، آبیاری و غیره)

گام اول در محاسبه میزان جریان، یافتن مجموع هر نوع وسایل و چند برابر تعداد واحدهای ثابت اختصاص داده شده به آن نوع وسایل است، که با توجه به کتابچه راهنمای طراحی ASPE یا طراحی لوله کشی مهندسی می توان این اطلاعات را به دست آورد.

  • وان: 112 وان x 4 واحد ثابت = 448 fu
  • سینک ظرفشویی: 112 سینک x 1 واحد ثابت = 112 fu
  • توالت: 112 توالت x 2.5 واحد ثابت = 280 fu
  • ماشین ظرفشویی: 56 واشر x 1.5 واحد ثابت = 84 fu
  • سینک آشپزخانه: 56 سینک x 1.5 واحد ثابت = 84 fu
  • لباسشویی: 56 واشر x 1.5 واحد ثابت = 84 fu
  • مجموع پروژه: 1092 واحد ثابت

گام دوم برای تعیین میزان جریان یک برنامه، قرار دادن واحدهای برآورد شده در یک نمودار جریان است. با استفاده از 1092 واحد ثابت در مثال بالا، دبی تقریبا 220 gpm را پیدا می کنیم. برای محاسبه کل واحدهای ثابت و جریان حاصل (gpm)، از منابع متعدد برای مقادیر واحد ثابت استفاده شود و هنگام محاسبه جریان (gpm) از بالاترین تعداد واحدهای ثابت کمک گرفته شود. تغییرات در واحدهای ثابت می تواند بین منابع یا نحوه تفسیر اصطلاحات مختلف رخ دهد. به عنوان مثال، برخی منابع جریان کل و همزمان تولید شده از “گروه حمام” را محاسبه می کنند. به جای محاسبه تکی جریان توالت، سینک دستشویی یا دوش.

هنگامی که دبی مورد نیاز محاسبه می شود، باید فشار ورودی مورد نیاز یک برنامه خاص را تعیین کنیم. چهار عنصر اصلی برای تعیین سر مورد نیاز است:

HS (سر ایستا/بالابر یا ارتفاع): فاصله عمودی آب برای طی کردن (معمولاً 10-12 فوت در هر طبقه در ساختمانهای تجاری).

HF (سر اصطکاک): میزان اصطکاک از طریق لوله کشی و اتصالات از پمپ به دورترین دستگاه.

HR (فشار سر باقی مانده): فشار مورد نیاز در دورترین دستگاه (معمولاً 20-40 psi).

HI (فشار سر ورودی): فشار آب ورودی (شهری) موجود (قبل از ورودی سیستم پمپ اندازه گیری می شود).

با استفاده از مثال بالا 56-un

ساختمان آپارتمانی 18 طبقه ، می توانیم سر پروژه مورد نیاز را به صورت زیر محاسبه کنیم. اجازه دهید ابتدا جزئیات زیر را اضافه کنم:

  1. پمپها باید در زیرزمین ساختمان نصب شود، بنابراین 18 طبقه در بالای آن قرار دارد.
  2. این طبقه ها 12 فوت هستند.

محاسبه سر استاتیک HS: ما تعداد طبقات را در ارتفاع هر طبقه ضرب می کنیم:

    (18 طبقه x 12 فوت در هر طبقه = 216 فوت)

سپس، با استفاده از تبدیل زیر: 1psi = 2.31 فوت سر، این رقم را با تقسیم کل فاصله بر 2.31 به psi تبدیل می کنیم:

 (216 feet/2.31 = 93.5 psi)
HS = 94 psi

محاسبه سر اصطکاک HF: در مرحله بعد ، ما باید سر اصطکاک HF را محاسبه کنیم. برای انجام این کار ابتدا باید از دست دادن اصطکاک یا مقاومت در برابر جریان ناشی از اصطکاک هنگام حرکت آب در امتداد دیواره های لوله و همچنین مقاومت ناشی از تلاطم خود را تعیین کنیم. این تلفات به صورت تلفات اصطکاکی نامیده می شوند و ممکن است فشار سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

فاصله، قطر لوله و gpm همه بر افت اصطکاک تأثیر می گذارد و ارقام استاندارد اصطکاک بین 4 فوت تا 10 فوت در 100 فوت لوله متغیر است.

برای این مثال ، از دست دادن اصطکاک لوله در هر 100 فوت لوله 6 فوت است ، به این معنی که ما باید به ازای هر 100 فوت لوله عمودی که در سیستم داریم، 6 فوت از دست دادن سر را پشت سر بگذاریم. در مرحله بعد، ما باید طولانی ترین مسیر افقی (LH) لوله را از رایزر عمودی تعیین کنیم. در این مثال، طولانی ترین حرکت افقی (LH) 100 فوت است.

اکنون مقدار HS (سر ایستا/بالابر ایستا) لوله عمودی را به LH (طولانی ترین مسیر لوله) لوله افقی اضافه می کنیم. در مثال ما ، این امر بیان می شود:

    (216فوت + 100 فوت = 316 فوت)

اما به دلیل اینکه لوله ها مستقیم نیستند، هنگام تعیین افت اصطکاک  باید لوله خم و سایر اتصالات را در نظر گرفت. شیرآلات و اتصالات لوله باعث ایجاد تلاطم زیادی می شود که می تواند مقدار قابل توجهی اصطکاک را افزایش دهد. بنابراین، به عنوان یک قاعده کلی، ما ضرب 5 درصد برای اتصالات را با ضرب طولانی ترین مقدار لوله اجرا شده در 0.05 تعیین می کنیم.

    (316 فوت x 0.05 = 16 فوت)

به طور کلی، تلفات اصطکاک با افزایش دبی یا کاهش اندازه لوله افزایش می یابد (اگر میزان جریان برای اندازه لوله معین دو برابر شود، تلفات اصطکاک چهار برابر می شود).

مقدار بعدی که باید پیدا کنیم طول کل معادل لوله است. ما می توانیم این مقدار را با افزودن دو اندازه گیری قبلی خود بیابیم، مقدار از دست دادن اصطکاک مناسب (16 فوت) و طولانی ترین مقدار لوله (316 فوت):

    (316 فوت + 16 فوت = 332 فوت)

برای محاسبه مقدار کل تلفات اصطکاک در مثال ما، باید طول کل معادل ارزش لوله و مقدار تلفات اصطکاکی که در هر 100 فوت رخ می دهد را ضرب کنیم. برای این مثال، از دست دادن اصطکاک در هر 100 پا 6 فوت خواهد بود. پس از ضرب این دو مقدار ، پاسخ را بر طولانی ترین اجرای افقی (LH) تقسیم کنید، که قبلاً 100 فوت ذکر شده بود. این مقدار نشان دهنده مقدار کل از دست دادن اصطکاک است:

 

   332 فوت = 16 فوت + 332 فوت

پس از محاسبه کل مقدار تلفات اصطکاک، باید مقدار را از فوت به اندازه گیری صحیح psi با استفاده از تبدیل زیر تبدیل کنیم: 1 psi = 2.31 فوت سر. برای تبدیل مقدار کل ارزش تلفات اصطکاک، بر 2.31 تقسیم کنید:

    (20 فوت/2.31 = 8.7 psi)

        HF = 9 psi

محاسبه فشار باقیمانده HR: در مثال ما، فشار مورد نیاز در طبقه بالا 30 psi است. در برنامه های تجاری واقعی، نرخ فشار معمولی (HR) بین 20 تا 40 psi متغیر است.

        HR = 30 psi

به منظور یافتن فشار تخلیه مورد نیاز برای ساختمان نمونه، ما فقط مقادیر HS ، HF و HR را اضافه می کنیم:

    (94 psi + 9 psi + 30 psi = 133 psi)

همانطور که فشار باقیمانده (HR) برای ما ارائه شده است،حداقل فشار ورودی (HI) نیز برای مثال ما ارائه شده است. حداقل فشار ورودی (HI) یا فشار اصلی تامین شهر، 30 psi است:

        HI = 30 psi

محاسبه افزایش فشار یا دینامیک کل

برای محاسبه نیاز افزایش فشار برای مثال ما ، ما باید دو مقدار قبلی خود، فشار تخلیه مورد نیاز و حداقل فشار ورودی (HI) را کم کنیم. به عبارت دیگر ، ما نیازهای 133 psi (فشار تخلیه) و همچنین HI ورودی (فشار ورودی) موجود را می دانیم. ما به سادگی دو مقدار (133 psi – 30 psi = 103 psi) را کم می کنیم. این میزان فشاری است که سیستم پمپهای تقویت کننده باید وارد کند تا بتواند فشار کافی را به ساختمان وارد کند. در مرحله بعد، مقدار مورد نیاز 103-psi را با ضرب در 2.31 به فوت تبدیل می کنیم. این تبدیل نیاز ما به افزایش فشار را به اندازه مناسب کل سری (TDH)، بیان شده بر حسب فوت تغییر می دهد که در نمودارهای انتخاب پمپها نشان داده شده است. این تبدیل به صورت زیر بیان می شود:

    (103 psi x 2.31 = 237.9 فوت)

پس از تکمیل موفقیت آمیز هر معادله و تبدیل، ما از نمودار انتخاب پمپ برای انتخاب مدل تقویت کننده که نیازهای پروژه را برآورده می کند، استفاده می کنیم. ساختمان آپارتمانی نیاز به جریان (Q) 240 گرم در دقیقه و سر 239 فوت دارد.

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *