منبع انبساط (که مخزن انبساط یا تراکم نیز نامیده می شود) دارای دو عملکرد حرارتی و هیدرولیکی است.
منبع انبساط از نظر عملکرد حرارتی :
منبع انبساط از نظر عملکرد حرارتی محلی است که در آن همزمان با تغییر درجه حرارت و حجم مایع، مایع تراکم ناپذیر می تواند منبسط و متراکم شود. برای انبساط یا انقباض مایع باید سطح مشترکی بین سیال سیستم و یک گاز تراکم پذیر وجود داشته باشد (توجه : طبق تعریف، یک سیستم بسته فقط یک سطح مشترک می تواند داشته باشد و بنابراین سیستم هایی که به عنوان سیستم بسته طراحی می شوند باید فقط یک منبع انبساط داشته باشند.)
انواع اصلی منابع انبساط عبارتند از :
1 . یک منبع بسته که حاوی حجم محدودی هوای فشرده و آب است که بین آنها یک سطح مشترک وجود دارد (منبع انبساط ساده)
2 . یک منبع باز یعنی مرتبط با هوای آتمسفر
3 . یک منبع دیافراگمی که در آن یک غشاء انعطاف پذیر بین هوا و آب قرار دارد.
در منابع انبساط نوع اول و دوم، گازها می توانند از طریق سطح مشترک وارد سیستم و یا از سیستم خارج شوند. بنابراین معمولا در طرح های متداول از منابع دیافراگمی استفاده می شود.
اگرچه اندازۀ منابع انبساط معمولا بر مبنای انبساط و انقباض مایع درون سیستم تعیین می گردد ولی باید نحوۀ حذف هوا را نیز مدّ نظر داشت.
شکل زیر مقدار هوایی که در آب می تواند جذب و به صورت محلول درآید را نشان می دهد.
اگر آب از هوا اشباع نباشد تا رسیدن به نقطۀ اشباع، هوا را از سطح مشترک هوا – آب جذب می کند. همزمان با جذب هوا از سطح مشترک، توسط پدیدۀ جابه جا شدن یا نفوذ مولکولی هوا در درون آب حرکت خواهد کرد تا اینکه آب به حالت اشباع یکنواخت برسد. وقتی محلول هوا – آب به حالتی تغییر یابد که حلالیت هوا کم است، هوای اضافی از آب خارج خواهد شد. برای مثال، اگر سطح مشترک هوا – آب در نقطۀ پرفشار قرار دارد، هوا با توجه به مقدار حلالیت خود در آن فشار جذب، می شود و چنانچه در نقطۀ دیگری از سیستم مقدار فشار کاهش یابد، مقداری از هوای محلول آزاد خواهد شد.
در طراحی سیستم های دارای منابع انبساط بسته (منبع ساده) معمولا منبع انبساط را نقطۀ اصلی کنترل مقدار هوا و خارج شدن هوا از سیستم درنظر می گیرند.
برای مثال :
معمولا در سیستم گرمایش ، کمترین درجه حرارت را برابر با درجه حرارت محیط (یعنی 50 درجه فارنهایت) و بیشترین درجه حرارت را برابر با درجه حرارت کار سیستم درنظر می گیرند. برای سیستم های آب سردکننده ، کمترین درجه حرارت برابر با درجه حرارت محیط (مثلا 95 درجه فارنهایت) خواهد بود. برای یک سیستم با درجه حرارت دوگانه، کمترین درجه حرارت برابر با درجه حرارت رفت آب سردکننده و بیشترین درجه حرارت برابر با درجه حرارت رفت آب گرم کننده است.
همزمان با افزایش درجه حرارت آب، مقدار فشار درون منبع انبساط بسته افزایش می یابد. معمولا فشار درون منبع انبساط با عوامل زیر تنظیم می شود:
کمترین فشار را چنان انتخاب می کنند که در بالاترین نقطۀ سیستم، فشار مثبت (معمولا حدود 10 پاسکال) باشد.
بیشترین فشار را برابر با حداکثر فشار مجاز برای شیر اطمینان (ها) بدون اینکه باز شوند در نظر می گیرند.
درعین حال باید درنظر داشته که (1) فشار در هیچ نقطه ای از سیستم به کمتر از فشار اشباع در درجه حرارت کار سیستم نرسد و (2) برای جلوگیری از وقوع کاویتاسیون در پمپ ها، NPSH لازم در دهانۀ مکش آنها وجود داشته باشد.
منبع انبساط از نظر هیدرولیکی
منبع انبساط از نظر هیدرولیکی همانند یک نقطۀ مرجع فشار در سیستم عمل می کند. هنگامی که منبع به سیستم لوله کشی متصل باشد، فشار در هر نقطه برابر است با فشار هوای درون منبع به علاوه یا منهای فشار ناشی از اختلاف ارتفاع سطح مایع درون منبع از نقطۀ مورد نظر (شکل زیر).
همانگونه که قبلا خاطر نشان شد، هر سیستم بسته ای باید فقط یک منبع انبساط داشته باشد. وجود بیش از یک منبع انبساط در سیستم و یا زیاد بودن مقدار هوای نامحلول در سیستم لوله کشی موجب وقوع ضربۀ قوچ و خسارات شدید خواهد شد.
هنگامی که در سیستم یک منبع انبساط وجود دارد (با فرض همدما بودن شرایط هوا)، تغییر فشار هوا فقط در اثر جابجایی آب روی می دهد. عاملی که موجب ورود و خروج آب از منبع میشود (با فرض اینکه پر کردن منبع یا تخلیۀ آن انجام نشود)، انبساط یا انقباض آب موجود در سیستم است. بنابراین، تعیین حجم منبع انبساط با توجه به حدهای بالا و پایین فشار هوای درون منبع انجام می شود.
انتخاب محل اتصال منبع انبساط به سیستم :
انتخاب محل اتصال منبع انبساط به سیستم با توجه به نیازمندی های فشار سیستم صورت می گیرد. یادآور می شود که فشار درون منبع با روشن و خاموش شدن پمپ تغییر نمی کند. برای مثال، سیستمی را درنظر بگیرید که فشار درون منبع انبساط آن 30 psi و هد پمپ 23.1 فوت باشد. در شکل زیر موقعیت های گوناگون منبع انبساط در این سیستم نشان داده شده است. در تمام موقعیت ها و در هنگام خاموش بودن پمپ، فشار در قسمت مکش و تخلیۀ پمپ 30 پاسکال خواهد بود. وقتی منبع انبساط در سمت مکش پمپ قرار داشته باشد، همزمان با روشن شدن پمپ، مقدار فشار در سمت تخلیۀ پمپ به اندازۀ فشار پمپ افزایش می یابد (شکل الف). اگر منبع انبساط در سمت تخلیۀ پمپ باشد، با روشن شدن پمپ مقدار فشار در سمت مکش به همان اندازه کاهش خواهد یافت (شکل ب).
در هنگام انتخاب محل نصب منبع انبساط باید موارد زیر را درنظر داشت :
منبع انبساط بار بابد بالاتر از بالاترین نقطۀ سیستم باشد.
منابع انبساط با سطح مشترک آب – هوا معمولا دارای یک سیستم کنترل کنندۀ هوا هستند که به طور دائم فشار هوای درون منبع را تنظیم می کند. به همین دلیل، باید این منبع به نقطه ای متصل گردد که در آن هوا بتواند بهتر آزاد شود.
هر چه فشار درنظر گرفته شده برای درون منبع کمتر باشد، منبع کوچکتر خواهد بود. بنابراین در سیستم های (ساختمان های) مرتفع هر چه ارتفاع نصب منبع بیشتر باشد، اندازۀ آن کوچکتر خواهد بود.
منبع : کتاب تاسیسات ساختمان – مهندس کاشانی حصار
مطالعه بیشتر ⇓