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Apr 24, 2024

순환기의 흐름 역전 효과 조사

고유한 설계 개념으로 인해 구성 요소가 비표준 조건에서 작동해야 하는 경우가 있습니다. 한 가지 예는 밸런싱 밸브를 사용하여 태양열 집열기의 여러 뱅크를 통한 흐름을 조절하는 것입니다.

고유한 설계 개념으로 인해 구성 요소가 비표준 조건에서 작동해야 하는 경우가 있습니다.

한 가지 예는 밸런싱 밸브를 사용하여 대규모 배수 태양열 시스템의 여러 태양열 집열기 뱅크를 통한 흐름을 조절하는 것입니다. 부동액으로 작동하는 보다 일반적인 태양열 시스템에서는 밸런싱 밸브를 사용하는 것이 일상적입니다. 그러나 배수 시스템에는 부동액이 없습니다. 컬렉터 순환기가 꺼질 때마다 컬렉터 어레이와 외부 배관에서 물이 배출됩니다.

시스템의 이 부분에 밸런싱 밸브가 설치된 경우 시스템 수명 동안 수천 번의 동결/해동 주기가 적용됩니다. 밸브 내부에 남아있는 물은 반드시 동결됩니다. 이로 인해 해당 밸브가 장기적으로 손상될 수 있습니까? 디자이너는 제품을 지정하기 전에 이러한 질문에 대한 답이 필요합니다. 제조업체는 이러한 답변을 갖고 있을 수도 있고 없을 수도 있습니다.

흐름이 비작동 순환기를 통해 시스템 수명 동안 수천 번 역방향으로 통과해야 하는 순환수식 설계 개념이 있습니다. 한 가지 예는 그림 1에 표시된 것처럼 여러 개의 직렬 연결된 2차 부하가 있는 회로를 통한 주기적인 흐름 역전입니다.

이 시스템은 보일러 회로를 포함한 2차 회로가 1차 루프에 연결되는 특정 유형의 피팅에 의존합니다. 그러한 피팅 중 하나인 "Twin-Tee"는 Taco Inc.에서 제조되었습니다. 그림 2는 이 피팅의 예를 보여줍니다.

또 다른 가능성은 그림 3에 설명된 대로 배플 플레이트를 교차 피팅에 납땜하여 피팅을 제작하는 것입니다.

1차 흐름은 어느 방향에서든 이러한 피팅의 런으로 들어갈 수 있습니다. 그러나 보조 회로를 통과하는 흐름 방향은 변경되지 않습니다. 내부 배플은 2차 회로의 공급측과 복귀측 사이의 직접적인 혼합을 방지합니다. 2차 회로의 공급 및 복귀 포트도 1차 회로를 따라 동일한 압력 위치에 위치하여 탁월한 유압 분리를 제공합니다.

1차 루프를 통한 주기적인 흐름 역전은 시간이 지남에 따라 각 2차 회로에 동일한 평균 급수 온도를 제공합니다. 이는 여러 부하가 직렬로 연결된 회로에서 공급 수온이 낮아지는 고유한 단점을 수정합니다. 모든 회로가 작동하면서 1차 루프를 따라 설계 온도 강하가 클수록 주기적인 흐름 역전의 이점이 커집니다.

그림 1에 표시된 시스템의 작동 논리는 간단합니다. 하나의 기본 루프 순환기가 주어진 시간 동안 작동합니다. 그런 다음 차단되고 다른 1차 순환기는 동일한 경과 시간 동안 작동합니다. 이중 순환기 컨트롤러를 사용하여 각 기본 루프 순환기의 작동 시간을 추적하고 시간이 지남에 따라 균등화할 수 있습니다. 1차 루프 흐름은 항상 꺼져 있는 순환기를 통해 역방향으로 통과합니다.

흐름 역전이 유용한 또 다른 응용 분야는 열 저장 탱크 내의 코일 열 교환기가 열 입력과 열 추출 모두에 사용되는 경우입니다. 탱크 내의 온도 계층화를 유지하고 열 교환기가 작동하는 평균 온도 차이를 최대화하려면 흐름 역전이 필요합니다. 그림 4는 가능한 배관 구성을 보여줍니다.

그림 4의 상부 배관 조립체는 열 저장 장치에 열이 추가되는 모습을 보여줍니다. 부하 순환 장치는 켜져 있거나 꺼져 있을 수 있습니다. 켜져 있으면 A 지점의 열원에서 나오는 뜨거운 물을 끌어옵니다. 부하로 끌어당겨지지 않은 모든 흐름은 유압 분리기를 통과하고 코일 열교환기를 통해 아래쪽으로 전달됩니다.

부하 회로가 시스템에 연결되는 티(예: 그림 4의 지점 A 및 B)는 유압 분리기에 최대한 가깝게 유지해야 합니다. 유압 분리기 내에서 혼합을 방지하려면 열원의 유속은 항상 부하 순환기에 의해 생성된 유속보다 크거나 같아야 합니다.

그림 4의 하부 배관 어셈블리는 열 저장 장치에서 추출되어 부하로 전달되는 열을 보여줍니다. 이제 흐름은 코일 하단에서 상단으로 전달되어 코일 전체의 온도 차이를 최적화합니다. 열원이 켜지면 흐름이 역전됩니다.