مخزن ذخیره‌سازی حرارتی لایه‌ای: قواعد طراحی برای ظرفیت سرمایش قابل استفاده
ساخته شده در امروز
مخزن ذخیره‌سازی حرارتی لایه‌ای: قواعد طراحی برای ظرفیت سرمایش قابل استفاده
ظرفیت سرمایش قابل استفاده تنها عددی است که باید در مبنای طراحی مرکز داده قرار گیرد. از Q = V x rho x cp x dT برای انرژی نظری شروع کنید، سپس آن را تجزیه کنید: ترموکلاین نواری از حجم را مصرف می‌کند، اختلاط در لحظات شارژ و دشارژ بیشتر مصرف می‌کند، افزایش حرارت ایستا هر ساعت که مخزن پر می‌ماند وظیفه کوچکی را حذف می‌کند، و نوارهای ذخیره در کف و سقف هرگز قابل تحویل نیستند. انرژی نظری، وظیفه قابل تحویل پس از کاهش رتبه، و ساعات دشارژی که آن وظیفه در جریان طراحی می‌خرد را زمان‌بندی کنید.
برنامه ذخیره‌سازی که تنها حجم را ذکر می‌کند، برنامه‌ای است که منتظر اختلاف است. همان مخزن را می‌توان ۸٬۰۰۰ مترمکعب، یا ۵۵٬۰۰۰ کیلووات‌ساعت سرمای نظری، یا ۴۱٬۰۰۰ کیلووات‌ساعت سرمای قابل تحویل توصیف کرد، و کارخانه‌ای که روی رقم میانی برنامه‌ریزی کرده اما در برابر رقم آخر کار می‌کند، پنجره اوج را کوتاه‌تر از آنچه در توجیه اقتصادی فرض شده بود خواهد یافت.
این شکاف رمز و راز نیست. سه اثر فیزیکی و دو ذخیره عمدی است که همه آنها را می‌توان پیش از سفارش ورق، روی کاغذ اندازه‌گیری کرد. آنچه缺失 است، یک قاعده طراحی مشخص برای هر یک است، تا مالک، پیمانکار EPC و تأمین‌کننده مخزن نسبت به همان رقم کاهش ظرفیت را اعمال کنند. این مقاله محاسبات را به ترتیبی که باید اعمال شود، ارائه می‌دهد.
رقم نظری و آنچه فرض می‌کند
آب انرژی را بر اساس جرم و دما ذخیره می‌کند، نه بر اساس شکل هندسی.
· یک پنجره ۶ کلوینی حدود ۷ کیلووات‌ساعت در هر مترمکعب می‌دهد. از ۵ درجه سلسیوس تا ۱۱ درجه سلسیوس، رقم ناخالص سرراست است و همان عددی است که احتمالاً فروشنده اعلام می‌کند.
· این معادله جداسازی کامل را فرض می‌کند. فرض می‌کند هر مترمکعب بین کف سرد و سقف گرم می‌تواند به اختلاف دمای کامل برسد، که هیچ مخزن واقعی به آن دست نمی‌یابد.
· همچنین یک مرز بسته را فرض می‌کند. هیچ گرمایی وارد پوسته نمی‌شود، هیچ آب گرمی به لایه سرد بازنمی‌گردد و سطح مشترک همان جایی می‌ماند که محاسبه آن را قرار داده است.
هر دو فرض در عمل شکست می‌خورند و هر شکست اندازه‌ای دارد. آنچه در ادامه می‌آید اعداد را در برابر آنها قرار می‌دهد.
قانون ۱: ترموکلاین حجمی است که نمی‌توانید بفروشید
در یک مخزن ذخیره‌سازی حرارتی لایه‌بندی‌شده، سطح مشترک بین لایه‌های سرد و گرم دارای ضخامت است و آن ضخامت متر مکعب مرده است.
· آن را به عنوان حجم محاسبه کنید، نه به عنوان درصد. ضخامت را بر حسب متر بگیرید، در مساحت پلان ضرب کنید، تفریق کنید، سپس در پایان تخلیه طراحی برای بدترین حالت تکرار کنید.
· نوار حرکت می‌کند. در اوایل تخلیه، مرز بالا قرار دارد و سرمای استفاده‌نشده در زیر خروجی کم است؛ در اواخر تخلیه به ناحیه خروجی رسیده و عمق قابل استفاده کاهش می‌یابد.
· ترموکلاین را نفروشید. عملکرد آن جداسازی تمیز است، بنابراین محاسبه آن به عنوان سرمای قابل تحویل باعث می‌شود کاهش ظرفیت سخاوتمندانه به نظر برسد و تخلیه زودتر تمام شود.
روش تمیز برای بیان این موضوع، عمق قابل استفاده است نه درصد: ارتفاع لایه سرد را در شروع تخلیه و در لحظه‌ای که دمای تأمین از محدوده خود خارج می‌شود اندازه‌گیری کنید.
قانون ۲: اختلاط در دو لحظه سوئیچ
اتلاف ناشی از اختلاط در مخزن ذخیره حرارتی لایه‌ای در لحظاتی که جهت جریان تغییر می‌کند متمرکز می‌شود، نه به‌طور یکنواخت در طول چرخه.
۱. سوئیچ نازل‌ها را در جریان کم ترتیب دهید. سوئیچ کردن خروجی باز در حالی که مخزن در جریان کامل است، توده‌ای با دمای نادرست را وارد حلقه می‌کند.
۲. کاهش سرعت پمپ را بشمارید. پمپی که سی ثانیه پس از بسته شدن شیرش به کار ادامه می‌دهد، سرمای ذخیره‌شده را از خطی عبور می‌دهد که دیگر به آن نیازی ندارد.
۳. اختلاط را به‌عنوان تلفات مدل کنید. یک بای‌پس سه‌راهه که آب مخزن را با آب بای‌پس مخلوط می‌کند دمایی را تعیین می‌کند که سالن دریافت می‌کند، بنابراین بار تحویل‌شده همان بار ذخیره‌شده نیست.
هر آیتم به‌تنهایی حجم کوچکی است؛ اما در مجموع سهم بزرگی از شکاف میان مقدار نظری و مقدار تحویل‌شده را تشکیل می‌دهند.
قانون ۳: افزایش حرارت ساکن و مرز عایق‌کاری
مخزنی که پر و ساکن می‌ماند همچنان سرما از دست می‌دهد، و در یک قطعی چندروزه، این تلفات ارزش محاسبه دارد.
· تلفات با زمان سکون افزایش می‌یابد. در طول یک آخر هفته، لایه بالایی گرم می‌شود و مرز مشترک ضخیم‌تر می‌گردد؛ ظرفیت تحویل‌شدنی پیش از آنکه کسی شیر را باز کند کاهش می‌یابد.
· برای قطعی‌ها از مقدار پایان بازه استفاده کنید. اگر ذخیره‌سازی باید یک قطعی را پوشش دهد، ظرفیت سرمایش قابل‌استفاده در ساعت ششم کمتر از ساعت اول است و طراحی باید مقدار بعدی را در نظر بگیرد.
· پوسته را بخشی از برنامه آب در نظر بگیرید. یک حلقه باز با برج خنک‌کننده به بیوساید، بازدارنده و کنترل رسوب نیاز دارد؛ پوسته تصفیه‌نشده روی سطحی رسوب می‌کند که مرز مشترک به آن وابسته است.
این تلفات در مقایسه با اختلاط کوچک است، اما تنها تلفاتی است که با زمان انباشته می‌شود نه با جریان.
دفتر ذخیره: حجم ناخالص به وظیفه قابل تحویل تبدیل می‌شود
ذخایر هدفمند هستند و باید به عنوان اقلام خطی در نظر گرفته شوند نه یک عامل جبری.
قلم دفتر | آنچه نشان می‌دهد | نحوه اندازه‌گیری آن |
آب سرد ورودی شارژ | آب سرد اضافه شده در طول شارژ | جریان شارژ ضربدر پنجره شارژ |
بازگشت گرم در طول تخلیه | آب گرم بازگشتی از حلقه | جریان بازگشت حلقه ضربدر زمان تخلیه |
انرژی نظری | V × 1.163 × ΔT قابل استفاده | پنجره دمایی کامل در سراسر حجم |
حجم ترموکلاین | خود نوار رابط | ضخامت رابط ضربدر مساحت پلان، بدترین حالت |
ذخیره پایین | حجم سرد زیر خروجی | به اندازه‌ای که رسوب هرگز به پمپ نرسد |
تلفات اختلاط در سوئیچینگ | سرد از دست رفته به دلیل پلوم‌ها و انتقال اسلاگ | اندازه‌گیری شده در آزمون شارژ و تخلیه |
افزایش حرارت ایستا در طول دوره نگهداری | گرمای وارد شده از طریق مرز | ضخامت عایق ضربدر مساحت ضربدر ساعت |
وظیفه قابل تحویل | آنچه نیروگاه می‌تواند برداشت کند | مقدار نظری منهای هر خط بالا |
این فرم بیشتر بحث‌ها را حذف می‌کند، زیرا هر خط به یک نقشه یا یک آزمون ردیابی می‌شود. یک درصد کاهش واحد در هیچ جهتی قابل بحث نیست.
مشخصات فنی
پارامتر | مقدار یا انتخاب معمول | تأثیر بر ظرفیت خنک‌کنندگی قابل استفاده |
کسر قابل استفاده از مقدار نظری | ۷۰-۹۰٪ برای یک پوسته با لایه‌بندی خوب | حجم ناخالص مورد نیاز برای یک وظیفه معین |
ضخامت ترموکلاین | کنترل‌شده توسط سرعت ورودی در ۰.۵-۱ متر بر ثانیه | یک نوار حجمی را از ناحیه قابل استفاده حذف می‌کند |
ذخیره پایین | چند درصد از حجم | هیچ وظیفه قابل تحویلی اضافه نمی‌کند، از خروجی محافظت می‌کند |
کمک‌هزینه تلفات ایستا | برای دوره‌های نگهداری طولانی‌تر بیشتر است | وظیفه را در پایان پنجره قطعی کاهش می‌دهد |
مورد پروژه
کار مرجع تحویل‌شده ما در بخش آب و فاضلاب شامل پوسته‌های فولاد کربنی جوش‌داده‌شده است که مطابق همان استانداردهایی تحویل داده شده‌اند که محدوده TES مرکز داده بر اساس آنها مهندسی شده است، از جمله پروژه زیر.
خلاصه مورد پروژه
پروژه | محصول | ظرفیت | ابعاد | تکمیل |
چین (هنان) - فاضلاب دامی (P-H) | مخزن فولاد کربنی جوشکاری شده ۰۵ | ۴,۶۹۱ متر مکعب مجموع | سه مخزن با اندازه مختلط | آوریل ۲۰۲۲ |
سه پوسته جوش‌شده با ظرفیت مختلط در یک سایت، جایی است که دفترچه کاهش ظرفیت یک مخزن ذخیره‌سازی حرارتی لایه‌ای جایگاه خود را پیدا می‌کند. یک مخزن جوش‌شده از ورق نوردشده ساخته می‌شود نه از پانل‌های پوشش‌داده‌شده کارخانه‌ای، بنابراین سطح داخلی و تلورانس ابعادی آن به شیوه نورد و جوش بستگی دارد. حفظ درستی مساحت پلان، نوار مرزی را همان‌گونه که هندسه پیش‌بینی کرده بود نگه می‌دارد، و به همین دلیل یک مبنای طراحی بر حسب کیلووات-ساعت باید با پوسته‌ای که واقعاً ساخته شده است بررسی شود.
قابلیت مهندسی مینای مرکزی
سنتر انامل (شرکت فناوری شيجياژوانگ ژنگژونگ) از سال ۲۰۰۸ مخازن ذخیره‌سازی پیچ‌ومهره‌ای را طراحی و تولید کرده است. این شرکت به‌عنوان نخستین تولیدکننده مخازن شیشه-ذوب‌شده-به-فولاد (GFS) در چین، نزدیک به ۲۰۰ اختراع مرتبط با انامل دارد، سالانه حدود ۳۰۰٬۰۰۰ ورق فولادی پوشش‌داده‌شده با انامل تولید می‌کند، بیش از ۳۰٬۰۰۰ پروژه نصب‌شده را تکمیل کرده و مخازن خود را به بیش از ۱۰۰ کشور عرضه می‌کند. پایگاه تولید جدید به مساحت ۱۵۰٬۰۰۰ مترمربع برای افزایش ظرفیت تولید اضافه شد و مخازن تک‌واحدی تا ظرفیت ۶۰٬۰۰۰ مترمکعب عرضه می‌شوند. تولید تحت استانداردهای ISO 9001 و ISO 45001 انجام می‌شود، با گواهینامه‌های محصول شامل NSF/ANSI 61، WRAS، FDA، LFGB، CE (EN 1090)، ISO 28765، FM، BSCI و EUROCODE، و طراحی با ارجاع به AWWA D103-09، AWWA C550 و NFPA در مواردی که کاربرد آنها را ایجاب کند.
ظرفیت قابل استفاده و یکپارچگی پوسته
· ظرفیت قابل استفاده یک عدد مشتق‌شده است، نه حجم مخزن: این مقدار منطقه مرده زیر ورودی سرد، منطقه اختلاط و تلفات ساکن در طول پنجره تخلیه را کسر می‌کند، به همین دلیل کیفیت لایه‌بندی مستقیماً دوره بازگشت سرمایه را تغییر می‌دهد.
· عایق ضخیم‌تر و لوله ایستاده بلندتر نفوذ گرما را کاهش می‌دهند، در حالی که یک پخش‌کننده بزرگ‌تر نوار اختلاط را نازک نگه می‌دارد، بنابراین این دو انتخاب طراحی با هم عددی را که می‌توانیم تضمین کنیم تعیین می‌کنند.
· پوسته‌های فولاد کربنی جوش‌داده‌شده در سوابق ما، مانند سه‌گانه آبزی‌پروری هنان با ۴,۶۹۱ مترمکعب (۲۰۲۲-۰۴)، یکپارچه هستند و در برابر اعوجاج پوسته که می‌تواند لایه ترموکلاین را در قطرهای بسیار بزرگ آسیب برساند، مقاومت می‌کنند.
سوالات متداول
س۱: چرا هم ظرفیت سرمایش نظری و هم قابل استفاده نقل می‌شود؟
A1: آنها به سؤالات متفاوتی پاسخ می‌دهند. ظرفیت نظری مخزن و فونداسیون را اندازه‌گذاری می‌کند، ظرفیت قابل استفاده پنجره بار جابه‌جاشده را اندازه‌گیری می‌کند. گزارش کردن یکی از آنها منجر به اختلاف در راه‌اندازی می‌شود که حل آن روی کاغذ ارزان است.
Q2: آیا ضریب قابل استفاده ۷۰-۹۰٪ برای طراحی کافی است؟
A2: این محدوده معمول برای یک پوسته با لایه‌بندی خوب است، اما این محدوده آنچه مخصوص پروژه است را پنهان می‌کند. کاهش جداگانه ترموکلاین، اختلاط و تلفات ایستا عددی را به دست می‌دهد که قابل بررسی در برابر پروفایل راه‌اندازی است.
Q3: کدام تلفات در یک خاموشی طولانی غالب است؟
پاسخ ۳: افزایش حرارت ایستا با گذشت زمان رشد می‌کند در حالی که تلفات اختلاط این‌گونه نیست، بنابراین در یک نگهداری چندروزه، مرز عایق‌بندی تعیین‌کننده است و طراحی باید از رقم قابل‌استفاده انتهای بازه استفاده کند.
پرسش ۴: آیا کسر قابل‌استفاده می‌تواند پس از راه‌اندازی بهبود یابد؟
پاسخ ۴: تا حدی، از طریق سرعت ورودی، توالی شارژ و غیرفعال‌سازی سوئیچ‌های نازل در جریان بالا. پوسته‌ای که دیفیوزر آن برای جریان متوسط به جای جریان شارژ اندازه‌بندی شده باشد، نمی‌تواند به‌صورت عملیاتی اصلاح شود.
پرسش ۵: آیا پوسته‌های جوش‌داده‌شده و پنل‌ساخته در لایه‌بندی رفتار متفاوتی دارند؟
A5: فیزیک یکسان است. تفاوت در دقت ابعادی است: پوسته‌ای که از پنل ساخته می‌شود از ورق‌های برش‌خورده کارخانه‌ای ابعاد می‌گیرد، پوسته جوشی از کنترل نورد و جوشکاری، به‌علاوه پرداخت داخلی که پوشش فراهم می‌کند.
Q6: چه چیزی باید در جدول کنار حجم باشد؟
A6: وظیفه تحویل بر حسب کیلووات-ساعت در دبی طراحی، ساعات تخلیه‌ای که فراهم می‌کند، و عمق قابل استفاده بر حسب متر در ابتدا و انتهای تخلیه. این سه مورد به اپراتور نشان می‌دهد که مخزن پیش از هشدار از سرما خالی می‌شود.
یک مخزن ذخیره‌سازی حرارتی لایه‌ای باید با دو عدد طراحی شود: آنچه که از نظر تئوری در خود جای می‌دهد و آنچه که هنگام درخواست نیروگاه تحویل خواهد داد. فاصله بین این دو، ترموکلاین، اختلاط در لحظات سوئیچینگ، افزایش حرارت ایستا در طول دوره نگهداری و دو ذخیره عمدی است. این‌ها را به‌صورت اقلام خطی بنویسید، هر کدام را اندازه‌گیری کنید، و آنگاه درصد کاهش دیگر یک مذاکره نخواهد بود بلکه به محاسبه‌ای تبدیل می‌شود که راه‌اندازی یا آن را تأیید می‌کند یا اصلاح.
با یک مهندس صحبت کنید
بار سرمایشی اوج، دمای طراحی رفت و برگشت، ساعات جابه‌جایی مورد نیاز و بازه قطعی که باید پوشش داده شود را برای ما ارسال کنید. ما یک مطالعه ظرفیت سرمایشی قابل استفاده برای هندسه پیشنهادی ارائه خواهیم داد: انرژی نظری، حجم ترموکلاین در سرعت ورودی مورد نظر، ذخایر و تلفات اختلاط به عنوان اقلام جداگانه، وظیفه قابل تحویل، ساعات تخلیه در دبی طراحی و قطر و ارتفاع مستقیمی که آن را برآورده می‌کند.
واتس‌اپ