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Apr 24, 2024

サーキュレーターにおける流れの逆転の影響を調べる

独自の設計コンセプトにより、コンポーネントが標準外の条件で動作することが必要になる場合があります。 一例としては、バランシング バルブを使用して、太陽光発電システム内の複数のバンクのソーラー コレクタを通る流れを調整することが挙げられます。

独自の設計コンセプトにより、コンポーネントが標準外の条件で動作することが必要になる場合があります。

一例としては、大規模なドレインバック太陽熱システム内の太陽熱収集器の複数のバンクを通る流れを調整するためにバランシング バルブを使用することが挙げられます。 不凍液を使用して動作するより一般的な太陽熱システムでは、バランスバルブの使用が日常的です。 しかし、ドレンバック システムには不凍液はありません。 コレクターサーキュレーターがオフになるたびに、コレクターアレイと外部配管から水が排出されます。

システムのこの部分にバランシング バルブが取り付けられている場合、システムの耐用年数にわたって数千回の凍結/融解サイクルにさらされることになります。 バルブ内に水が残っていると確実に凍結します。 これにより、バルブに長期的な損傷が生じる可能性がありますか? 設計者は製品を指定する前に、このような質問に対する答えが必要です。 メーカーはそのような答えを持っている場合もあれば、持っていない場合もあります。

温水工学の設計コンセプトでは、システムの耐用年数にわたって、おそらく動作していないサーキュレーターを流れが何千回も逆流する必要があります。 一例として、図 1 に示すように、複数の二次負荷が直列接続された回路における周期的な流れの反転が挙げられます。

このシステムは、ボイラー回路を含む二次回路が一次ループに接続される特定のタイプの継手に依存しています。 このようなフィッティングの 1 つである「Twin-Tee」は、Taco Inc. によって製造されています。図 2 は、このフィッティングの例を示しています。

別の可能性は、図 3 に示すように、バッフル プレートをクロス フィッティングにろう付けすることによってフィッティングを製作することです。

一次流れは、どちらの方向からもこれらの継手の走行に入ることができます。 ただし、二次回路を通る流れの方向は変わりません。 内部バッフルは、二次回路の供給側と戻り側の間の直接の混合を防ぎます。 二次回路の供給ポートと戻りポートも一次回路に沿った同じ圧力位置に配置されているため、優れた油圧分離が実現します。

一次ループを通る定期的な流れの反転により、時間の経過とともに各二次回路に同じ平均供給水温度が提供されます。 これにより、複数の負荷が直列に接続されている回路における給水温度の低下という固有の欠点が修正されます。 すべての回路が動作している状態で、一次ループに沿った設計温度降下が大きくなるほど、周期的な流れの反転の利点が大きくなります。

図 1 に示すシステムの動作ロジックは単純です。1 つの一次ループ サーキュレータが一定時間動作します。 その後停止し、もう一方の一次サーキュレータは同じ経過時間動作します。 二重サーキュレータ コントローラを使用すると、各一次ループ サーキュレータの動作時間を追跡し、時間の経過とともに均等化することができます。 一次ループの流れは、オフになっているサーキュレーターを常に逆方向に通過します。

流れ反転が役立つもう 1 つの用途は、蓄熱タンク内のコイル熱交換器が入熱と排熱の両方に使用される場合です。 タンク内の温度成層を維持し、熱交換器が動作する平均温度差を最大化するには、流れの反転が必要です。 図 4 に可能な配管構成を示します。

図 4 の上部配管アセンブリは、蓄熱装置に追加される熱を示しています。 負荷サーキュレータはオンまたはオフになる可能性があります。 オンの場合、点 A の熱源から熱水を引き出します。負荷に引き込まれなかった流れは、油圧分離器を通過し、コイル熱交換器を通って下方に流れます。

負荷回路がシステムに接続されているティー (たとえば、図 4 の点 A および B) は、油圧分離器のできるだけ近くに配置する必要があります。 液圧分離器内での混合を防ぐために、熱源からの流量は常に負荷循環器によって生成される流量以上である必要があります。

図 4 の下部配管アセンブリは、蓄熱装置から熱が抽出されて負荷に送られる様子を示しています。 流れはコイルの底部から上部に流れ、コイル間の温度差が最適化されます。 熱源がオンになると、流れは逆になります。