عبور مبرد در لوله­ های یک سیستم برودتی با افت فشار همراه است. بنابراین همواره باید طراحی سیستم لوله­کشی سیکل تبرید انبساط مستقیم نظیر چیلرها و پکیج­های انبساط مستقیم به گونه­ای باشد که باعث افزایش افت فشار و در نتیجه کاهش راندمان دستگاه نگردد. در این فصل قطر لوله­های یک دستگاه تبریدی براساس درجه حرارت­های سوپرهیت و مادون سرد که برای کارکرد دستگاه در نظر گرفته شده و حداقل ظرفیت طراحی دستگاه و سایر عوامل محاسبه می­شود. استفاده از قطر صحیح لوله ساکشن و دیشارج بین اواپراتور، کمپرسور و کندانسور نقش بسیار مهمی را در راندمان و ضریب عملکرد دستگاه خواهد داشت.

کار با نرم ­افزار:

با انتخاب برنامه صفحة اصلی آن که شامل تمامی ورودی­های مورد نیاز جهت محاسبات است به صورت زیر باز می­شود:

همان­طور که در شکل فوق مشاهده می­شود، برنامه شامل سه قسمت اصلی است. در قسمت بالا سمت چپ مشخصات عمومی و در قسمت بالا سمت راست مشخصات مربوط به ظرفیت سیستم تهویه مطبوع سؤال می­شود. در پایین پنجرة اصلی چهار پرونده وجود دارد که عبارتند از:

1) خط مکش (Suction line): از طریق این پرونده جزئیات مربوط به مسیر مکش و مشخصات لولة آن وارد برنامه می­شود.

2) خط تخلیه (Discharge line): از طریق این پرونده مشخصات لوله تخلیه (دهش) و اتصالات به کار رفته در آن وارد برنامه می­شود.

3) خط مایع (Liquid line): از طریق این پرونده مشخصات خط مایع که بین کندانسور و اواپراتور قرار دارد و جزئیات و وسایل به کار رفته در آن نظیر شیرآلات، سایت گلاس، فیلتردرایر و ... وارد برنامه می­شود.

4) نتایج (Results): این پرونده محاسبات مربوط به اندازه و افت فشارهای هر خط را انجام داده و ارایه می­نماید.

در ادامه به معرفی ورودی­ها برنامه می­پردازیم:

System Name: در این قسمت نامی برای پروژة جاری انتخاب و وارد برنامه می­شود که می­توان پروژه را با همین نام ذخیره نموده و بعداً نیز از آن استفاده نمود.

Refrigerant Type: نوع مبرد به کار رفته در سیستم تهویه مطبوع یا تبرید در این قسمت برای برنامه مشخص می­شود. مبرد R-502 همان­طور که در بخش مربوط به معرفی مبردها اشاره خواهد شد بیشترین کاربرد را در سیستم­های تبرید گریز از مرکز دارد. R-717 نیز که آمونیاک بوده و در سیستم­های تراکمی و جذبی مورد استفاده قرار می­گیرد. همچنین R-22 و R-134a نیز از پرکاربردترین مبردهایی هستند که در سیستم­های تهویه مطبوع خانگی، اداری ـ تجاری و صنعتی استفاده می­شوند.

Material: جنس لوله­هایی مکش، دهش و مایع را تعریف می­کند. همان­طور که مشاهده می­شود برنامه فقط پیش­فرض لولة مسی را می­پذیرد که به طور استاندارد در لوله­کشی سیستم­های تهویه و تبرید استفاده می­شوند.

System Capacity: توسط این گزینه بیشترین ظرفیت سرمایشی سیستم تهویه مطبوع برای نرم­افزار تعریف می­شود. سپس برنامه با توجه به این ظرفیت مقدار دبی جرمی مبرد را محاسبه نموده و از آن برای محاسبة اندازة لوله­های سیستم و تعیین افت فشار آنها استفاده می­کند. در واقع منظور از بیشترین ظرفیت سرمایشی سیستم (full load) بیشترین مقدار برودتی است که می­توان از آن گرفت. این ظرفیت باید قبلاً با نرم­افزارهای مربوطه­اش محاسبه شده باشد یا مهندس طراح آن را محاسبه نموده باشد.

در غیر این صورت می­توان آن را از کاتالوگ سازندة دستگاه بدست آورد. برای محاسبة این ظرفیت از کاتالوگ به درجه حرارت خشک هوای خارج که سیستم در آن کار می­کند نیاز است. به عنوان مثال طبق کاتالوگ دستگاه پکیج هوایی انبساط مستقیم کمپانی یورک، یک پکیج با ظرفیت اسمی 30 تن تبرید در عسلویه می­توانند 22 تن برودت تولید نماید در حالیکه همین پکیج در تهران حدود 26 تن سرمایش می­دهد. بنابراین منظور از ظرفیت سیستم در این قسمت از نرم­افزار، ماکزیمم ظرفیت واقعی است که می­توان از سیستم گرفت. سپس برنامه با استفاده از روابط و نمودارهای ASHRAE که در کتابخانه­اش موجود است محاسبات مورد نیاز را انجام می­دهد.

Sat. Suction Temperature: منظور از این گزینه درجه حرارت اشباع مکش است و عبارت است از درجه حرارتی که مبرد در آن درجه حرارت در اواپراتور تبخیر می­شود. این عدد می­تواند بین تا باشد و مقدار آن به کاربری فضایی بستگی دارد که سیستم برای آن انتخاب شده است.

Sat. Condensing Temperature: در این گزینه درجه حرارت اشباع تقطیر در کندانسور سیستم تهویه مطبوع یا تبرید تعریف می­شود و برابر است با درجه حرارت خشک طرح خارج که کندانسور با آن انتقال حرارت را انجام می­دهد. بنابراین در این قسمت باید دمای هوای خشک خارج وارد برنامه شود.

Minimum System Capacity: اگر روغن بتواند وقتی سیستم در کمترین مقدار ظرفیت خود قرار دارد به محل اولیه­اش بازگردد در سایر ظرفیت­های سیستم نیز مسأله بازگشت روغن با مشکلی مواجه نخواهد شد. بنابراین برای آنکه برنامه بتواند این مسأله را آنالیز نماید به کمترین دبی جرمی مبرد در گردش در سیستم نیاز دارد. در واقع برای سیستم­هایی که یک کمپرسور دارند، کمترین ظرفیت عبارت است از پایین­ترین ظرفیتی که کمپرسور در آن وارد مدار می­شود. به عنوان مثال کمترین ظرفیت یک کمپرسور سه مرحله­ای رفت و برگشتی به ظرفیت 30 تن تبرید معادل 10 تن تبرید است. چنانچه چندین کمپرسور در سیستم استفاده شده باشد، کمترین ظرفیت سیستم عبارت خواهد بود از پایین­ترین ظرفیتی که کوچکترین کمپرسور دارد. به عنوان مثال یک چیلر به ظرفیت 360 تن را در نظر بگیرید که دارای شش کمپرسور هر یک به ظرفیت 60 تن است و هر دو کمپرسور در یک مدار 120 تنی قرار گرفته­اند. بنابراین چیلر سه مداره است. چنانچه هر کمپرسور نیز هشت مرحله داشته باشد هر مرحله آن تن خواهد شد که کمترین ظرفیتی است که دستگاه می­تواند داشته باشد.

محاسبات مربوط به خط مکش (Suction):

با انتخاب اولین پرونده مشخصات مربوط به خط مکش ظاهر می­شود که شامل چهار قسمت است:

Line Sizing:

این گزینه اطلاعاتی از قبیل ماکزیمم افت فشار مجاز در خط و طول کل و طول رایزر مسیر مورد نظر را سؤال کرده و در محاسبات قطر مسیر ساکشن استفاده می­نماید.

Additional Losses:

اگر به غیر از تجهیزاتی که در قسمت Fittings بیان شده است؛ وسیله دیگری در خط وجود داشته باشد باید افت فشار ناشی از آن یا به صورت طول معادل و یا مقدار افت فشار از جداول استخراج شده و وارد نرم­افزار گردد.

Min. Load Conditions:

شرایط سیستم برای هنگامی که در پایین­ترین ظرفیتش عمل می­کند در این پنجره برای نرم­افزار تعریف می­گردد.

Fittings:

اتصالات مصرفی در خطوط مکش و دهش و مایع برای نرم­افزار تعریف می­شود.

Max Pressure Drop: بیشترین افت فشار مجاز در خط مکش توسط این گزینه وارد برنامه می­شود. در واقع این افت فشار بر روی هزینه­ها و راندمان سیستم به طور مستقیم اثر می­گذارد. افت فشار پایین باعث افزایش قطر لوله شده و در نتیجه هزینه­های آن را افزایش خواهد داد ولی در مقابل سبب افزایش راندمان سیستم می­شود. معمولاً ماکزیمم افت فشار مجاز در لوله مکش به صورت تغییر در درجه حرارت اشباع نشان داده شده و مقدار آن یا 1.1K در نظر گرفته می­شود. این به معنای آن است که ماکزیمم افت فشار مبرد در لوله مکش باید به اندازه­ای باشد که درجه حرارت اشباع آن بیش از تغییر نکند.

Total Line Length: بیشترین طول خط مکش شامل لوله­های افقی، عمودی و رایزرها باید در این قسمت وارد برنامه شود.

Vertical Riser Length: طول رایزرهای عمودی موجود در خط مکش در این قسمت وارد برنامه می­شود. توجه کنید که کلمة Riser به تمامی لوله­های عمودی اشاره می­کند که جریان مبرد در آنها از سمت پایین به بالاست و آن دسته از لوله­های عمودی که مسیر مبرد در آنها از بالا به پایین است به عنوان رایزر در نظر گرفته نمی­شوند. در ضمن اگر در این گزینه عدد صفر وارد شود. به مفهوم آن خواهد بود که هیچ رایزری در خط مکش وجود ندارد.

Additional Losses: هرگونه وسیله اضافی نظیر فیلتردرایر یا شیر تنظیم دبی اواپراتور و نظایر آن در خط مکش وجود داشته باشد باید برای برنامه تعریف شود. در این تعریف یا باید افت فشار این وسایل اضافه از کاتالوگ سازندگانشان استخراج و در قسمت Pressure Drop وارد برنامه شود و یا باید طول معادل آنها در قسمت Equivalent Length برحسب فوت برای برنامه تعریف شود. در هر صورت این اعداد تأثیری در اندازه لوله نداشته و فقط مقدار افت فشار را تغییر می­دهد.

Minimum Load Conditions: در این قسمت شرایط سیستم وقتی در پایین­ترین ظرفیتش عمل می­کند وارد نرم­افزار می­شود. این شرایط عبارتند از درجه حرارت اشباع تبخیر (Sat. Suction Temperature) که در واقع همان درجه حرارت کاری اواپراتور بوده و مقدار آن کمتر از حالتی است که سیستم در ماکزیمم ظرفیت خود عمل می­کند. همچنین مقدار فوق گرم شدن مبرد در ورودی به خط مکش نیز باید در قسمت Suction Superheat برای نرم­افزار مشخص گردد. این مقدار از کم کردن درجه حرارت مبرد گاز از درجه حرارت اشباع مبرد (دو فازی) بدست می­آید. همچنین درجه حرارت مبرد مایع در ورود به شیر انبساط نیز در قسمت Liquid Temperature تعریف می­شود. چنانچه در خط مکش هیچ رایزری وجود نداشته باشد وارد کردن این عدد به برنامه نیاز نیست.

Fittings: با کمک این گزینه انواع و تعداد اتصالات به کار رفته در خط مکش و رایزرهای آن مشخص می­شود. این اتصالات از آنجا که باعث تغییر در جهت حرکت مبرد می­شوند، افت فشار به دنبال خواهند داشت.