کندانسور

گاز دارای فشار و درجه حرارت بالا از کمپرسور به کندانسور رانده شده و از طریق تبادل گرما با محیط و کاهش دما تبدیل به مایع می شود.
کندانسورها به چهار دسته تقسیم می شوند:
۱ـ کندانسور هوائی (air cooled)در این روش کندانسور از طریق عبور جریان هوا توسط فن خنک می شود و معمولا در واحدهای تهویه با ظرفیتهای پائین مانند کولر گازی و سردخانه های کوچک از کندانسور هوائی استفاده می شود.
۲ـکندانسور آبی(water cooled)در این مدل از کندانسور عامل خنک کننده آب می باشد و بدلیل گرم شدن آب از برج خنک کننده جهت خنک کردن آب کندانسور استفاده می کنیم ،این نوع از کندانسورها بصورت دو لوله ای (doubel-pipe)
می باشند که داخل یکی از لوله ها آب و دیگری گاز داغ وجود دارد.از این نوع  کندانسورها درچیلرها و سردخانه های بزرگ استفاده می شود.

۳ـکندانسور استاتیک(بدون فن)  static wire tube 

یکی از ساده ترین انواع کندانسور می باشد که با جریان طبیعی هوا کار می کند. در این نوع کندانسور جابجائی آزاد هوا موجب میعان گاز مبرد می شود.از این نوع کندانسورها معمولا در یخچالهای خانگی و آبسازهای دو قلو استفاده می شود.

۴ـ کندانسور تبخیری(آب و هوا) Evaporative condenserدر این نوع کندانسور عامل خنک کننده گاز داخل لوله ها آب می باشدو فرق آن با سیستم آبی این است که لوله های کندانسور بصورت تک لوله ای داخل برج خنک کن نصب شده است.قابل ذکر است این سیستم آلودگی آب بسیار زیادی دارد و در سیستم آمونیاک از این روش استفاده می شود.

تشریح ساختمان مکانیکی پمپ

پمپ های گریز از مرکز از سه بخش اصلی تشکیل شده است که هر یک به قطعات دیگر تقسیم می گردد. در مطالب زیر ساختمان یک پمپ گریز از مرکز شرح داده شده است. که توسط دو نفر از اعضای سایت گردآوری شده است.

اجزا اصلی و ساختمان مکانیکی:

1- محرک 2- محفظه آب بندی 3 – پوسته

محرک:

در پمپ های دوار معمولا از سه نوع محرک الکترومغناطیسی(الکتروموتور) ،دیزلی و توربینی استفاده میشود.
محرک الکترو مغناطیسی یک ژنراتور بوده که انرژی الکتریکی رابه حرکت دورانی تبدیل می کند.محرک توربینی به کمک انرژی بخار آب ؛محور پمپ را می چرخاند.
محرک دیزکی نیز موتوری است که با سوخت فسیلی معمولا گازوئیل کار میکند.

خروجی محرک به کمک کوپلینگ به میل محور پمپ متصل شده و این میل محور وارد محفظه آب بندی میشود . در این محفظه دو یاتاقان (ساچمه ای) قرار داشته که درون روغن غوطه ورمی باشندوحکم تکیه گاههای میل محور رادارند.انتهای میل محور به یک پروانه که درون پوسته جا دارد متصل شده است.

پوسته:

که قسمت عمده آن پروانه و شافت است.

الف – پروانه Impeller :

ایمپلرها با انواع مختلف یک دهنه ،دودهنه،باز، اصولا پروانه های دودهنه دارای نیروی محوری Trust کمتر اما هزینه ساخت گرانتر می باشند.همچنین پروانه های باز و نیمه باز از نظر هزینه ساخت ارزانتر میباشند.مشخصه های مایع و وجود ذرات جامد،روانی وناروانی مایع وپارامترهایی ازاین قبیل درنوع استفاده از ایمپلرموثرهستند. پروانه های باز درپمپ های محوری وبسته در پمپ های شعاعی بکار میروند.که برای نوع باز برای مایعات حاوی ذرات جامد و الیاف دار نوع بسته برای مایع های تمیز و بدون ذرات شناور مناسب می باشند.
نوعی از پروانه های باز نیز برای مخلوط مایع و جامد بکار میروند. بنابراین ساده ترین نوع پروانه،پروانه باز بوده که برای انتقال مایعات حاوی ناخالصی جامدشناوربکارمیرود.پروانه نیم باز نیز برای مایعات رسوب زا بکار برده میشود.کاربرد پروانه بسته نیز در ظرفیت های بالا و به دودسته یک چشمی و دوچشمی تقسیم میشود.
تعریف پروانه نیز به عنوان بخشی اساسی،قسمت متحرک پمپ است که مایع ورودی به چشم را به علت داشتن حرکت دورانی به خارج میراند.

لازم است که اشاره کنم هرچه اندازه ذرات شناور بیشتر باشد تعداد پره ها کمترخواهدبود. وضع قرار گرفتن پروانه در پوسته باید به نحوی باشد که فاصله بین آن و پوسته حداقل ممکن باشد.این فاصله باعث میشود که مایع بین پوسته وپروانه قرار گرفته از یک طرف آن راروغن کاری کندوازطرف دیگرمانع سایش پوسته و پروانه شود.به همین دلیل نباید این نوع پمپ را بدون مایع راه اندازی کرد.پمپ ای گریز ازمرکز توانایی ایجاد فشار بالا را ندارند لذا برای رسیدن به فشار بالا از چند پروانه ای ها استفاده میشود.این پمپ برای حجم زیاد و فشار پایین بهترین راندمان را دارد.میتوان جریان خروجی را بردن اینکه در داخل فشار زیاد شودبدون هیچ خطری متوقف کرد.

همچنین این پمپ ها جریان خروجی یکنواختی دارند.اگراین نوع پمپ باخروجی بسته کارکند،درجه حرارت مایع درون پوسته افزایش یافته وبا تولیدبخار در قسمت داخلی دچار ارتعاش میشود که دراین وضع گویند پمپ هوا گرفته و باید هواگیری شود.

تشریح ساختمان میکانیک پمپ

ب - رینگ های سایشی

تنها نقطه ای که پوسته و پروانه به عنوان اجزای دورانی و ثابت باهم در در تماس قرارمیگیرندمحل رینگهای سایش است.ممکن است که پمپ به دلایل مختلف دچارارتعاش شود. این ارتعاش باعث ساییده شدن پروانه و پوسته میگردد.دربعضی مواقع باعث جام کردن پمپ میشود.برای جلوگیری ازاین وضع از یک حلقه سایش استفاده می شودکه هم در پروانه و هم درپوسته کارگذاشته میگردد. با کمی لقی ونشت مایع ازمابین این دو رینگ حرکت دورانی ایمپلر بدون ارتعاش ومشکلات مکانیکی صورت میگردد. لقی مابین دورینگ پوسته و پروانه موجب عبور لایه ای ازمایع پمپاژ شده میشودکه بعنوان مستهلک کننده ارتعاش عمل می کند.اما نشت زیاد مایع نیزباعث افت کارآیی پمپ و هدر رفتن قدرت محرک میگردد. ارتعاش زیاد،فشارزیاد وکارمداوم باعث سائیده شدن رینگ ها شده که باید به موقع تعویض شوند.

ج- شافت

نقش اساسی شافت انتقال گشتاور وارده،به هنگام راه اندازی و عملکردو همچنین به عنوان نشیمنگاه و تکیه گاهی برای دیگر قطعات دوار است. حداکثر خیز شافت در شرایط دورانی می بایداز حداقل لقی ما بین قطعات دوار و ثابت کمتر باشد.بار های اعمالی به شافت عبارتند از:

• گشتاور
• وزن قطعات
• نیروی هیدرولیکی شعاعی و ...

مقدار طراحی شافت ها این بارها به طور همزمان با فاصله یاتاقان ها ،مقدار overhung آویخته از یک سر،سرعت های بحرانی ومحل تاثیر بارها مورد بررسی قرارمیگیرند. همچنین شافت ها می بایست تحمل بار های ضربه ای ناشی از پیچش و عدم پیچش و تنش های حرارتی بهنگام سرد و گرم شدن را داشته باشند.

• شافت صلب و انعطاف پذیر(نرم)

شافتی که سرعت (دور) عملکرد نرمال آن پایین تر از دور بحرانی نخست آن قرار گیرد به شافت صلب موسوم است. اگر دور عملکرد آن بالاتر از اولین دور بحرانی قرار گیرد آن را شافت انعطاف پذیر گویند.
معمولا دور عملکرد 20% کمتر و 25%-- 40% بالاتر از دور بحرانیcritical speed نگه میدارند. هنگام راه اندازی و خاموش کردن دستگاه باید خیلی سریع از دور بحرانی عبور کرد.

د- یاتاقان ها

وظیفه یاتاقان ها در پمپ نگهداشتن شافت و روتور در مرکز شافت درمرکزاجزاء ثابت و تحمل بارهای شعاعی و محوری است .تحمل کننده بارهای شعاعی را یاتاقان ها ی شعاعی و تحمل کننده های بارهای محوری را یاتاقان های محوری نامند. البته یاتاقان های محوری در عین حال بار شعاعی را نیزتحمل میکنند.یاتاقان های مابین کوپلینگ و پمپ را این بوردویاتاقان های سمت دیگر را اوت بورد گویند. در پمپ های آویخته از یک سر شافت آن یاتاقانی که به پروانه نزدیکترباشد را این بورد و دورتری را اوت بورد گویند.یاتاقان های محوری در سمت اوت بورد نصب می کنند.

ﻫ - کوپلینگ ها

کوپلینگ ها برای انتقال دور و گشتاور از ماشین محر ک به ماشین متحرک به کارمی روند.وظیفه ی دیگر کوپلینگ از بین بردن نا هم محوری ،انتقال بارهای محوری مابین دو ماشین و تنظیم شافت های محرک و متحرک در مقابل سائیدگی می باشد.

کوپلینگ ها دو نوعند:

کوپلینگ صلب: در مواقعی که دقت هم محوری باید بالا باشد از این نوع کوپلینگ استفاده میکنند.همچنین درمواقعی که لازم باشدکه یکی ازروتورها توسط شافت دیگر نگهداشته شود ،این کاررابوسیله کوپلینگ صلب انجام میدهند.در این نوع کوپلینگ ها اگر دقت هم محوری کم باشد باعث ایجاد مشکلات مکانیکی میگردد.

انواع متداول کوپلینگ صلب عبارتند از :

1- فلنجی با پیچ های مناسب (استفاده رایج در پمپ های عمودی)
2- کلمپی چاک دار
3- در امتداد محور

• کوپلینگ انعطاف پذیر:

این کوپلینگ های علاوه براینکه وظیفه انتقال قدرت ازموتوربه پمپ(شافت)رادارند عمل ازبین بردن ناهم محوری بین دو شافت محرک و متحرک را نیز انجام میدهند. کوپلینگ های انعطاف پذیر به غیر از مدل چرخ دنده ای برای دورها و قدرت های پایین استفاده میشوند.

و – غلاف ها

جهت جلوگیری از فرسایش،خوردگی و ساییدگی در محل کاسه نمدها ویاتاقان های داخل و دیگر قسمت ها از غلاف های مناسب استفاده می شود.

پمپ

در نصب پمپها باید همواره سعی نمود پمپ را پائین تر از سطح منبع مکش قرار داده تا فشار مکش مثبت ایجاد گردد، و در صورتیکه این امر در بعضی از شبکه های آبرسانی مقدور نباشد، تا آنجائیکه وضع ایستگاههای پمپاژ اجازه می دهد باید سعی نمود پمپ نزدیک سطح مایع منبع مکش قرار گیرد تا اختلالات کمتری در کار پمپ ایجادگردد .

مسیر لوله کشی باید مستقیم و از ایجاد خمها و زانوها و لوازمات لوله کشی نه چندان مورد نیاز اجتناب ورزید ، بین زانوئی و محل اتصال مکش باید لوله مستقیمی بطول لااقل 5 برابر قطر مکش فاصله ایجاد نمود . چرا که در غیراینصورت فشار مکش نامتعادلی ایجاد شده و یکطرف چشمه پروانه و محفظه مکش پر تر از طرف دیگر گردیده و تلفات هیدرولیکی پمپ زیاد و راندمان پمپ کم می گردد .

باید قطر لوله مکش یک نمره بیشتر از قطر مجرای رانش بوده و عمق مکش بین 5/4 تا 6 متر باشد ، لوله مکش باید کاملاً آب بندی بوده و از محبوس نمودن هوا در لوله مکش اجتناب ورزید ، در قسمت اعظم لوله ورودی پمپ ، فشار هوا کمتر از فشار جو بوده و برای مطمئن شدن از آب بندی لوله ورودی بعد از کارگذاری ، یک شعله به قسمتهای اتصالی نزدیک می کنند در صورتیکه درزی موجود باشد شعله بطرف لوله کشیده می شود لوله مکش باید 1 تا 2 متر پائین تر از حداقل سطح آب چاه باشد تا هوا وارد پمپ نگردد در قسمت رانش پمپ شیر یک طرفه جهت جلوگیری از حرکت معکوس آب و شیر تنظیم جهت کم و زیاد نمودن آب تعبیه نموده با صدمه ای به پمپ وارد نگردد.

جهت نصب پمپها اصولاً یک شاسی محکم برای موتور و پمپ درنظر گرفته و از ایجاد نامیزانی که سبب فرسوده شدن بوشهای اتصال و یاتاقانها و احتمالاً شکستن محور پمپ می گردد جلوگیری می شود همواره باید سعی نمود محور پمپها باموتور محرک آن در کارخانه میزان شود که این میزان نباید در اتصال و نصب پمپ بهم بخورد.

معمولاً صفحه ای به ضخامت 5/2تا 4 سانتیمتر بین صفحه زبری پمپ و سطح بالائی فنداسیون در نظر گرفته می شود که با ملات سیمان پوشیده شده تا ناصافیهای بالائی فونداسیون اصلاح و حرکت جانبی صفحه زبری پمپ کم شود

در مسیر رانش پمپ ، یک شیر دروازه ای و یک سوپاپ کنترل قرار می دهند ، کار این سوپاپ حفظ پمپ در مقابل فشارهای اضافی وارد بر پمپ است.

سوپاپ انتهای لوله مکش باید لااقل 5/1 متر از سطح مایع مکش پائین تر بوده و پمپ نیز باید به سطح منبع مکش نزدیک باشد .

پمپ و موتور را باید روی فونداسیون محکمی نگهداشت تا تنظیم آن خراب نگردد در غیر اینصورت بوشهای اتصال محور پمپ و موتور نیز یاتاقانهای آن خراب و سبب شکستگی محور می گردد .

محل استقرار پمپاژ آب برحسب شرائط محل متغیر بوده و اغلب در محل برداشت آب            (چاه ، چشمه ، رودخانه) می باشد . از نظر کلی باید محل استقرار پمپ را با درنظرگرفتن خطر طغیان رودخانه و یا خطر استغراق ، قرارداده و گذشته از آن باید در مقابل خطرات ناشی از ریزش محل و رطوبت نامناسب و یخبندان محافظت نمود . در داخل محوطه ایستگاه پمپاژ و در کف ساختمان آن شیب 1% منظور نمود و برای هرکدام از ماشین آلات موجود ، پی و پایه مجرائی درنظر گرفته می شود.

با علم به اینکه ایستگاههای پمپاژ معمولاً در گودترین نقاط شهر واقع می شود ، باید تدابیری برای جلوگیری از خرابی تلمبه خانه ها در اثر ورود آبهای سطحی حاصل از بارندگی درنظر گرفت .

در مواردیکه محل تلمبه خانه در داخل شهراست بایدساختمان آن از نظر وضع ظاهری ، نظیر منازل مسکونی اطراف بوده و منظره ناخشایندی ایجاد نگردد.

الف- محل ایستگاه پمپاژوقتی منبع تغذیه چشمه باشد :

درصورتیکه محل برداشت آب چشمه باشد چند حالت زیر مطرح می گردد :

1- در صورتیکه ارتفاع چشمه ها از ارتفاع مخزن ذخیره بیشتر باشد آب در اثر نیروی ثقل به منبع تغذیه هدایت شده و احتیاجی به عمل پمپاژ نخوهد بود ، که در اغلب روستاهای دارای چشمه این پدیده در سهولت کار آبرسانی آن محل کمک زیادی خواهد نمود .

2- در صورتیکه فاصله بین محل برداشت آب (چشمه – چاه – رودخانه و غیره) تامخزن تغذیه زیاد نباشد ، یک حوضچه جنبی در محل برداشت آب درنظر گرفته و با ارتباط آب داخل چشمه و حوضچه فوق میتوان دبی مورد نظر را از حوضچه ، برداشت نموده و از ورود ذرات ریز و گرد و غبار به داخل تأسیسات جلوگیری نموده که بعداً آب با عمل پمپاژ به منبع توزیع ، انتقال داده خواهد شد . 

3- در صورتیکه فاصله بین محل برداشت آب تا مخزن ذخیره زیاد باشد، برای جلوگیری از طولانی شدن بیمورد شبکه لوله کشی ، سعی می شود بهترین شرایط را برای حمل استقرار پمپاژ تعیین نمود.

ب – محل ایستگاه پمپاژ وقتی منبع تغذیه چاه باشد:

در صورتیکه برداشت آب از چاه باشد چند حالت زیر مطرح خواهد بود :

1- درصورتیکه برداشت آب از یک چاه منفرد مورد نظر باشد ساختمان ایستگاه پمپاژ مستقیماً روی چاه واقع شده و عمق مکش (فاصله قائم سطح آزاد آب مورد برداشت تا محور پمپ) حداکثرباید 5/4 تا 6 متر باشد.

2- در صورتیکه عمق مکش از 5/4 تا 6 متر بیشتر باشد بعلت اشکالات ناشی از عمق زیاد دو راه حل درنظر گرفته می شود :

الف- موتور را روی چاه و پمپ را روی سطح آب چاه قرار داده و توسط میله ای حرکت محور موتور را به محور پمپ انتقال می دهند .

ب – موتور و پمپ را با هم در یک پوسته فلزی آب بندی شده در داخل چاه غوطه ور می سازند.

3- در صورتیکه برداشت آب بجای یک چاه منفرد از چند چاه صورت می گیرد (که در تاسیسات آبرسانی شهرهای بزرگ به این مسئله برخورد می گردد) دو راه حل زیر نیز پیش بینی می شود :

الف- ممکن است روی هر کدام از چاهها یک پمپ ، پیش بینی نمود که خود مستقلاً مخزن اصلی را تغذیه نماید که در این حالت برای رعایت مسائل اقتصادی ، تأسیسات مربوط به فشار قوی و فشار ضعیف و تابلوهای کنترل و غیره را در یک ساختمان مشترک که محل آن به رعایت تعادل افتهای فشار در مرکز ثقل نواحی مورد نظر باشد ، قرار می دهد ، آنگاه لوله رانش هر پمپ را به یک محفظه مشترک بنام کلکتور هدایت نموده و از این کلکتور جهت تغذیه مخزن واقع در ارتفاع مناسب استفاده می شود.

ب- ممکن است تمام چاهها را تحت عملکردی پمپ قوی و یک ایستگاه واحد قرار داده و از قراردادن وسائل و ابزار آلات مکانیکی روی هر کدام از چاهها اجتناب ورزید ، در اینصورت باید مطابق شکل زیر لوله مکش تمام چاهها را با یک کلکتور بهمدیگر مرتبط ساخت .

در تمام این موارد ذکر این نکته ضروری است که اختلاف ارتفاع بین سطح آزاد آب در منبع مکش و محور ماشین با درنظرگرفتن مجموع افتهای مربوط به هر کدام از لوله ای ماشین نبایداز حد متعارف 5/4 الی 6 متر تجاوز نماید .

مزایا و معایب :

بطور کلی در شرایطی که ارتفاع سیال داخل منبع مکش تا محل پمپاژ کم باشد بین دو سیستم نامبرده بادر نظر گرفتن شرایط ذیربط و بررسی مزایا و معایب آن دو ، یکی از انتخاب و برای اینکار محاسن و معایب هر کدام سنجیده و مقایسه میگردد.

1- خرج

در سیستم دوم اگر فواصل چاهها از همدیگر زیاد باشد پمپ بسیار قوی مورد نیازبوده و خرج آن بیشتر و متعلقاب مربوطه نیز زیادتر است .

2- از نقطه نظر برداشت

در سیستم دوم که تمام چاهها تحت عملکرد یک پمپ قوی و یک دستگاه واحد قرار دارند و لوله مکش تمام چاهها با یک کلکتور بهم مرتبط است ممکن است دبی چاهها از یک محل دیگر تغییر نماید که در اینصورت برای تنظیم دبی برای هر کدام از چاهها میتوان از شیر فلکه که در ابتدای لوله مکش کار گذاشته می شود استفاده نمود، در صورتیکه در سیستم اول باید در هر یک از چاهها یک پمپ ، مختص آن چاه در نظر گرفت که این خود ، تهیه وسائل را ایجاب نموده و از نقطه نظر برداشت آب تولید اشکال خواهد نمود.

3- از نقطه نظر راندمان کار

درصورتیکه در هر دو طریقه شرایط طوری فراهم گردد که تاسیسات مربوطه با حداکثر دبی کار کند راندمان یک واحد بزرگ عمدتا بیشتر از راندمان کلی مجموعه واحدهای کوچکتر است در نتیجه از نقطه نظر راندمان روش دوم مناسبتر است .

4- از نقطه نظر بهره برداری و سرعت راه اندازی

در روش دوم که تمام چاهها تحت عملکرد یک پمپ قوی قرار دارند ، اگر لوله مکش طولانی باشد احتمال وجود خلاء در کلکتور در اوائل راه اندازی و یا راه اندازی بعد از یک توقف طولانی سبب بروز مشکلاتی شده و احتمالاً حرکت مکانیزم را مختل خواهد نمود . از طرفی در روش اول انعطاف پذیری بیشتری موجود بوده و از واحدهای کوچک ساده تر می توان استفاده نمود .

بطور خلاصه برای پیش بینی یکی از دو سیستم فوق الذکر باید شرایط مخصوص آن محل و چگونگی بهره برداری آنها و سایر عوامل کمی و کیفی مورد ارزیابی قرار گرفته و انتخاب احسن گردد.

منبع انبساط (Expansion Tank)

آب موجود در چرخه بعد از دریافت گرما در دیگ منبسط شده و حجمش افزایش می‌یابد. جهت جلوگیری ازخروج این حجم اضافی از چرخه، منبعی تعبیه می‌شود که به آن منبع انبساط می‌گویند. با افزایش حجم آب موجود در چرخه (که شامل مجموع آب موجود در دیگ، لوله‌ها و رادیاتور‌ها می‌شود)، فشار موجود در منبع انبساط نیز افزایش می‌یابد و به عددی بین3-10 bar (بسته به ارتفاع بنا و نوع دیگ) می‌رسد که بنا به اصل ظروف مرتبطه، این فشار به تمام آب موجود در چرخه تاسیسات اعمال می‌شود و باعث بالارفتن آب از لوله‌های تاسیسات می‌گردد. به عبارتی دیگر، منبع انبساط با جمع آوری و ذخیره حجم اضافی ناشی از انبساط حجمی آب، که بر اثر گرما بوجود آمده است، از طریق مکانیزم‌های مختلفی هد فشاری لازم برای بالا رفتن آب در لوله‌های تاسیسات را فراهم کند.
نکته مهم دیگر درباره منبع انبساط این است که چون این منبع در ارتباط مستقیم با دیگ می‌باشد، دمای آب موجود در آن در حین عملکرد پایای چرخه، در حد دمای معادل با آب خروجی از دیگ است و چون منبع انبساط در هوای آزاد نصب می‌گردد، می‌تواند انتقال حرارت بالایی با هوای سرد محیط داشته باشد که این مبادله گرما بیش از مبادله گرمای چند رادیاتور داخل ساختمان می‌باشد و بار حرارتی اضافی قابل توجهی را به دیگ تحمیل می‌کند. لذا عایق‌کاری مناسب منبع انبساط می‌تواند تا حد قابل توجهی،در هزینه جاری تامین انرژی مشعل و دیگ صرفه جویی کند که برای این عایق‌کاری با توجه به جنس منبع که از گالوانیزه، آلومینیوم یا استیل باشد، ضخامتی بین 2 الی 5 سانتی‌متر پیشنهاد می‌شود.

منبع انبساط را با توجه به مکانیزم‌های افزایش فشار موجود در آن می‌توان به انواع زیر تقسیم کرد:

1- منع انبساط باز(Open Expansion Tank)

این دسته از منابع انبساط در ارتفاعی بالاتر از دیگ قرارمی‌گیرند و حجم اضافی ناشی از انبساط، برای ورود به منابع از لوله رابط بین دیگ و منبع بالا رفته و فشاری معادل ارتفاع ستون آب بالارفته را به کل سیستم اعمال می‌کند.

محدوده عملکرد این منابع تا حدود 3 bar  می‌باشد که این فشار با توجه به اختلاف ارتفاع بین دیگ و منبع انبساط قابل محاسبه و تنظیم است. اما به دلیل این که ارتفاع ستون آب بالا آمده از منبع انبساط، هد فشاری لازم برای بالارفتن آب گرم در لوله‌های تاسیسات را تامین می‌کند، منبع انبساط باز را باید همواره در ارتفاعی بالا‌تر از بالاترین مبادله‌گر گرما نصب کرد که مطابق استاندارد‌های موجود، اختلاف ارتفاع بین منبع و آخرین مبادله‌گر باید بیش ار 2 متر باشد.

منبع انبساط باز از طریق لوله ارتباطی که با دیگ دارد و توسط شناور موجود در آن، مقدار آب موجود در چرخه را نیز کنترل می‌کند، بدین ترتیب که در صورت بروز هرگونه نشتی(Leakage) در چرخه تاسیسات، حجم یا همان ارتفاع سطح آزاد آب موجود در منبع انبساط افت می‌کند. بر اثر این افت، شناور پلاستیکی منبع انبساط که از هوا پر شده‌است پایین آمده تا به اندازه آب خروجی از چرخه، آب شهری به سیستم اضافه گردد. با افزایش مجدد سطح آب، شناور بالا رفته و به وضعیت اولیه خود بازمی‌گردد و ورود آب شهری به منبع قطع می‌گردد. بدین ترتیب مقدار آب چرخه ثابت می‌ماند.

حجم مورد نیاز برای منبع انبساط باز به صورت تئوری از طریق زیر قابل محاسبه است:

که در آن:

: حجم منبع انبساط

: حجم آب موجود در چرخه (شامل کل آب موجود در دیگ، لوله‌ها و رادیاتور‌ها)

: حجم مخصوص آب در بیشترین دمای چرخه

: حجم مخصوص آب در کمترین دمای چرخه

و K، ضریب تصحیحی می‌باشد که معمولا برابر 2 در نظر گرفته می‌شود.

برای محاسبه حجم آب موجود در چرخه، فرآیند محاسباتی نسبتا پیچیده‌ای را باید انجام داد. به همین دلیل روش تقریبی ساده‌تری با توجه به ظرفیت حرارتی دیگ در زیر ارائه می‌گردد.

که در آن، Q مقدار بار حرارتی با واحد  و V مقدار حجم منبع انبساط با واحد Liter می‌باشد.

2- منبع انبساط بسته (Closed Expansion Tank)

منبع انبساط باز با وجود سادگی روش طراحی و ساخت، دارای معایبی است که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

·        انتقال حرارت زیاد با هوای سرد محیط

·        حجم لوله‌کشی نسبتا بالا (بیش از ارتفاع ساختمان) جهت کارگذاری منبع

·        عدم جوابگویی برای فشار های بیش از 3 bar در ساختمان های کوتاه(همانطور که می دانیم هر 10 متر بالا رفتن آب تقریبا برابر با 1 bar فشار اضافی می باشد، یک ساختمان 3 طبقه حدود 10 متر ارتفاع دارد و بیش از 3 bar فشار بر روی تاسیسات نمی توان از طریق ارتفاع اعمال کرد.)

·        بروز خوردگی در حضور اکسیژن هوا و آب

برای رفع معایب فوق، از منبع انبساط بسته استفاده می‌کنند. در داخل منبع انبساط بسته، مخزنی پر از گازی تحت فشار و نیز قسمتی برای ورود آب وجود دارد که از طریق برقراری تعادل فشاری بین گاز تحت فشار و آب، مقدار فشار آب تعیین می‌شود. بدین ترتیب منبع انبساط بسته نیازی به نصب در ارتفاعی بالاتر از دیگ را ندارد و می توان آن را در موتورخانه و در نزدیکی دیگ (بر روی خروجی انبساط روی دیگ) تعبیه کرد.

منابع انبساط بسته را با توجه به مکانیزم عملکردی، نوع گاز و نوع مخزن حجم متغیر، به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

2-1- منبع انبساط بسته قابل تنظیم (Adjustable Expansion Tank)

در این مدل از منابع انبساط، با کاهش و یا افزایش دما ی سیستم، آب منبسط یا منقبض شده، هوا به منبع تزریق یا از آن خارج می‌شود. بدین ترتیب که در ابتدا شیر الکترونیکی (Solenoid valve) خروجی هوا بسته و کمپرسور خاموش می‌باشد. در این حالت مقدار کمی آب در دمای پایین در منبع موجود است. بعد از گرم شدن آب، حجم آن افزایش می‌یابد و هوای درون منبع از طریق شیر خارج می‌شود. زمانی‌که مقدار آب درون منبع به بیشترین حجم مجاز خود رسید، شیر خروج هوا بسته می‌شود و فشار ثابت می‌گردد و در این حالت، در صورت کاهش دما که باعث کاهش حجم آب می‌گردد، هوا از طریق کمپرسور به منبع تزریق می‌گردد تا فشار هوای درون منبع ثابت بماند.

2-2- منبع انبساط بسته دیافراگمی(Diaphragm Expansion Tank)

در این مدل از منبع انبساط، برای جبران کاهش و یا افزایش آب منبسط شده، به منبع آب تزریق شده و یا از آن خارج می‌گردد. در حقیقت این منبع از یک بخش حاوی هوا یا نیتروژن و یک بخش خالی تشکیل شده‌ که بوسیله یک دیافراگم پلاستیکی انعطاف‌پذیر از هم جدا شده‌اند. بخش گازی حاوی مقدار معینی از هوا و یا نیتروژن است که در متراکم‌ترین حالت بیشترین فشار اعمال شده به چرخه را تحمل می‌نماید. بخش خالی منبع نیز توسط آب منبسط شده پر می‌شود. این آب منبسط شده، دیافراگم حائل بین دوبخش را آنقدر به سمت بخش گازی جابجا می‌کند که بخش گازی به فشرده ترین حالت خود برسد که در این صورت فشار عملیاتی مورد نیاز چرخه تامین می‌گردد.

در این مدل از منابع انبساط بسته، تزریق و تنظیم هوا یا نیتروژن از تریق یک شیر Schrader استفاده می کنند که نحوه عملکرد آن به شکل زیر می‌باشد.

در منبع انبساط بسته یک کنترل کننده ارتفاع (Level Controller) آب موجود در منبع را کنترل می‌شود و در صورت کاهش سطح آب موجود در منبع انبساط، آب شهری توسط یک پمپ و با فشاری بیش از فشار داخل منبع، به منبع تزریق می‌شود.

روش های تصفیه فاضلاب

روش سنتی یا روش متداول روشی است که بطور ثقلی آب مصرف شده را بطور صحیحی جمع آوری و به تصفیه خانه منتقل می کند. بر اساس تحقیقاتی که در دهه 1960 و 1970 بر روی وضعیت جمع آوری فاضلاب در جوامع کوچک انجام دادند به این نتیجه رسیدند که هزینه های سیستم ثقلی و یا متداول 4 برابر هزینه های تصفیه و دفع فاضلاب می باشد. از این رو جهت اجتناب از این مسایل، سیستم جدید را پیشنهاد داده اند.

روش های جایگزین:

1) روش سپتیک تانک ثقلی( Septic Tank Effluent Gravity STEG)

در این روش یک پیش تصفیه بر روی فاضلاب صورت می گیرد و مشکلی جهت تامین سرعت خودشستشویی وجود ندارد چون مواد جاند معلق درشت در سپتیک تانک مانده و اختلالی در تامین سرعت خودشستشویی ایجاد نمی کنند. در سپتیک تانک لازم نیست که قطر لوله 200 mm و یا بالاتر انتخاب گردد.
این روش برای جوامع کوچک کاربرد دارند و چون قطرها کوچک هستند، می توان از لوله های پلاستیکی استفاده نمود زیرا خوردگی این نوع لوله ها کمتر است و مشکل نشتاب وجود ندارد.
فاضلاب بدون هیچ پیش تصفیه ای وارد شبکه جمع آوری شده و به صورت ثقلی به سمت تصفیه خانه حرکت می کند. حداقل قطر لازم 150 تا 200 mm است. جهت جلوگیری از رسوب جامدات معلق، حداقل قطر 6/ متر بر ثانیه حفظ باید گردد. جهت تمیز کردن آنها وجود منهول الزامیست. بدلیل آب بند نبودن کامل شبکه جمع آوری سنتی، یکی از مشکلات اصلی Infiltration یا نشتاب به داخل و Exfiltration یا نشتاب به خارج می باشد. در این روش قطر شبکه کم است ( حدود 25 تا 50 mm ) و لوله های پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند.
لوله های خروجی از منازل، در ابتدا وارد سپتیک تانک می گردند. بدلیل اینکه در این حالت مواد جامد قابل ته نشینی وجود ندارد. سیستم با قطر کم و شیب کمتر قادر به انتقال فاضلاب خواهد بود. این سیستم به دلیل اینکه کاملا آب بند می باشد، امکان نشتاب به داخل و یا خارج وجود ندارد. این سیستم برای اولین بار در سال 1961 در استرالیا و سپس در سال 1977 در آمریکا مورد استفاده واقع شد. عمق کارگذاری لوله ها در این سیستم حدود 9/ متر می باشد.

Septic Tank Effluent Gravity STEG

2) روش سپتیک تانک با پمپ ( Septik Tank Effluent Pump )

این روش، شامل شبکه تحت فشار می باشد. در این روش، سپتیک تانک مجهز به صافی و پمپ با فشار بالاست. فاضلاب خروجی توسط لوله هایی با قطر کم، که تحت فشار می باشند، پمپاژ می شود. شبکه جمع آوری فاضلاب اصلی نیز در این روش تحت فشار می باشد.
قطر لوله های تخلیه در این سیستم 25تا38 mm است. قطر لوله های اصلی حداقل 50 mm می باشد. مانند سیستم STEG مشکل نشتاب در این سیستم نیز وجود ندارد. در این سیستم شبکه در عمق بسیار کم گذارده می شود و لوله ها دارای انعطاف کافی هستند، به همین دلیل نیاز به شیب دهی نیست.تنها مشکله مربوطه، زمانی است که سطح آب زیرزمینی بالاست و منطقه سنگلاخی است. این سیستم اولین بار در سال 1968 و در آمریکا بکار برده شد.

A schematic of a STEP system - Septic Tank Effluent Pump

3) Pressure Sever With Grinder Pump

این سیستم شبیه روش دوم است ولی بجای استفاده از پمپ ساده از پمپی استفاده می شود که قدرت بیشتری دارد. در این سیستم برای شبکه جمع آوری از سپتیک تانک استفاده نمی شود و بجای آن از یک پمپ خردکننده برای خرد کردن جامدات استفاده می شود. بنابراین می توان از شبکه هایی با قطر کوچک استفاده کرد. مانند روش STEP این شبکه نیز با قطر کم و عمق کارگذاری کم استفاده می شود ولی در این روش به دلیل عدم استفاده از پیش تصفیه مقدار جامدات معلق، چربی و روغن بیشتر خواهد بود.

4) روش خلا

این روش در شکل d نشان داده شده است. در این سیستم از شبکه ای استفاده می گردد که تحت فشار منفی و خلا قرار دارد. در این روش جایگزین نیز مانند حالت های قبلی، قطر لوله ها کم، عمق کارگذاری شبکه نیز کم و شتاب نیز وجود ندارد.
روش های جایگزین مورد بحث عموما برای جوامع کوچک و غیر متمرکز استفاده می شود. از بین این روشها تنها سیستم STEG قابل استفاده است.