Download - BORULU ISITMAXXXXX
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
1/125
T.C.
SLEYMAN DEMREL NVERSTES
FEN BLMLER ENSTTS
ISITMA SSTEMLERNDEN ISI GER KAZANIMINDA ISIBORULARININ UYGULANABLRL,EKSERJ VE EKONOMK ANALZ
Ahmet ZSOY
DanmanProf. Dr. Mustafa ACAR
DOKTORA TEZ
MAKNA MHENDSL ANABLM DALI
ISPARTA 2005
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
2/125
ISITMA SSTEMLERNDEN ISI GERKAZANIMINDA ISI BORULARININ
UYGULANABLRL, EKSERJ VEEKONOMK ANALZ
Ahmet ZSOY
Doktora Tezi
MAKNA MHENDSL ANABLM DALI
ISPARTA 2005
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
3/125
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
4/125
I
NDEKLER
Sayfa
NDEKLER ..................................................................................................... i
ZET .................................................................................................................... iii
ABSTRACT.......................................................................................................... iv
TEEKKR.......................................................................................................... v
SMGELER DZN ............................................................................................. vi
EKLLER DZN .............................................................................................. viii
ZELGELER DZN ......................................................................................... xiii
1. GR ............................................................................................................... 1
1.1. Kaynama ile Is Transferi............................................................................... 5
1.2. Is Borularnda Kullanlan Akkanlar ........................................................... 7
1.3. Is Borusuna Konulacak Akkan Miktar...................................................... 9
1.4. Fitiller............................................................................................................. 10
1.5. Is Borularnda Kullanlan Malzemeler.......................................................... 11
1.6. Is Borularnn almasn Snrlayan Limitler............................................. 12
1.6.1. Klcal Limit ................................................................................................. 121.6.2. Viskoz Limit ............................................................................................... 13
1.6.3. Ses Limiti .................................................................................................... 13
1.6.4. Kprme Limiti........................................................................................... 14
1.6.5. Kaynama Limiti .......................................................................................... 14
1.7. Termosifonlardaki Limitler............................................................................ 15
1.8. Termosifonlarda Maksimum Is Aks ........................................................... 18
2. KAYNAK BLGS .......................................................................................... 193. MATERYAL VE YNTEM............................................................................ 32
3.1. Is Borusunda Kullanlacak Akkan Seimi............................................. 33
3.2. Is Borusu Malzemesinin Seimi ................................................................... 36
3.3. Is Borusuna Konulacak Akkan Miktar...................................................... 36
3.4. Is Borusu retim Aamalar ......................................................................... 37
3.5. Is Borusu ile lgili Deneysel alma ........................................................... 37
3.6. IBIGK Sistemi le lgili Deneysel alma.................................................... 43
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
5/125
II
3.7. IBIGK Sisteminin Termodinamik Analizi ..................................................... 50
3.8. IBIGK Sisteminin Ekonomik Analizi ............................................................ 52
4. ARATIRMA BULGULARI........................................................................... 55
4.1. Is Borusunun Deneysel Sonular ................................................................ 55
4.1.1. Yzey Scaklklarnn Deiimi .................................................................. 55
4.1.2. Is Aks ve Is Transfer Katsaysnn, Uygulanan Is Yk ve
Eim As ile Deiimi..................................................................................... 68
4.1.3. Deneysel Sonularn statistiksel Analizi.................................................... 75
4.1.4. Is Borusunun Rejime Girii........................................................................ 78
4.2. IBIGK Sisteminin Deneysel Sonular ......................................................... 80
4.2.1. IBIGK Sistemindeki Basn Kayb ............................................................ 81
4.2.2. Gaz ve Su Taraflar Etkinlikleri .................................................................. 82
4.2.3. IBIGK Sisteminde Scaklk Dalm ........................................................ 86
4.2.4. IBIGK Sisteminin Ekserji Analizi Sonular .............................................. 89
4.2.5. IBIGK Sisteminin Ekonomik Analiz Sonular.......................................... 91
5. SONU VE TARTIMA ................................................................................. 93
6. KAYNAKLAR ................................................................................................. 100
ZGEM .......................................................................................................... 109
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
6/125
III
ZET
(Istma Sistemlerinden Is Geri Kazanmnda Is Borularnn Uygulanabilirlii,Ekserji ve Ekonomik Analizi)
Is borular, olduka yksek sl iletkenlii olan iki fazl, s tama cihazlardr. Isborulu s deitiriciler, genellikle bir gaz ortamdan bir baka gaz ortama s transferisalayan sistemlerde yaygn olarak kullanlr. Gaz ortamdan sv ortama saktarmnda ise bu sistemlerin kullanm yaygn deildir. Bu konu ile ilgili literatrde snrl saydadr. Bu almada, s borularyla eitli sistemlerden atlan bacagazndan s geri kazanm amalanmtr. Baca gazlarndan suya s geri kazanmsalamak amacyla, gaz-su tipi IBIGK sistemi deneysel olarak incelenmitir.
Bu alma iki ana blmden olumaktadr. lk blmde, tasarm ve retimigerekletirilen bakr-su s borusu, farkl glerde altrlmtr. Farkl eim
alarnda ve soutma suyu debilerinde, s borusu yzeyindeki belirli noktalardakiscaklk dalm ve s aks deneysel olarak incelenmitir. Yaplan deneylersonucunda, s borusunun kondenser ksmnda dolaan akkan miktarnn artmas iletoplam s transfer katsaysnn da artt grlmtr. Ayn ekilde, evaporatrksmna uygulanan s yknn artmasyla da s transfer katsaysnn arttgrlmtr. almadan elde edilen deneysel verilerin istatistiki analizi, SPSS
programyla yaplmtr. Analiz sonucunda, toplam s transfer katsays ve saksnn; eim as, doyma scakl, su debisi ve scaklna bal olarak deitiitespit edilmitir. Is aks ve s transfer katsaysnn, bu deikenlerle arasndakiilikiyi veren eitlikler tretilmitir.
almann ikinci blmnde i akkan olarak su kullanan, yerekimi destekli, sborulu s geri kazanm sistemi, tasarmlan p retimi gerekletirilmitir. IBIGKsistemi, dz sral olup, toplam 16 s borusundan olumutur. Is deitirici kartakl tiptedir. Is geri kazanm nitesinin evaporatr blgesi kanatl olarak dizaynedilmitir. retimi yaplan s geri kazanm sistemi, farkl baca hz ve scaklklarndaaltrlmtr. Deneysel almadan elde edilen verilerin analizi yine SPSS programile yaplmtr. Gaz ve su taraflar etkinliklerinin, baca gaz scakl, baca gaz hz,su scakl, su debisi ve sra saysna gre deiimini veren eitlikler tretilmitir.Yaplan analizler sonucunda, sra says ve baca hznn artmasyla basn kaybnnartt gzlemlenmitir. Aynekilde kondenser blgesindeki su debisinin art ile de
etkinliin ykseldii grlmtr.
Sonu olarak, IBIGK sistemlerinin baca gazndan suya s geri kazanmnda baar ilekullanlabilecei grlmtr. Bu sistemlerin daha yaygn olarak kullanlmasylaekonomik yararlarnn yan sra evre kirliliinin azaltlmasna da olumlu katksolacaktr. Ayrca bu alma, mevcut literatr eksikliinin giderilmesine de bir katksalayacaktr.
ANAHTAR KELMELER: Is borusu, Termosifon, ki fazl kapal termosifon, Isgeri kazanm, Is borulu s geri kazanm sistemi, Is borulu s deitirici
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
7/125
IV
ABSTRACT
(Applicability of Heat Pipes for Heat Recovery from Heating Systems, Exergyand Economic Analysis)
Heat pipes are two-phase heat transfer devices those have extremely high effectivethermal conductivity. Generally, heat pipe heat exchangers are used to transfer heatenergy from one gas stream to another one. The literatures about heat recovery fromgas to water stream are very limited. The aim of this work is to investigate heatenergy recovery from flue gas with heat pipes. For this purpose an experimentalstudy was implemented using heat pipe heat recovery system from gas to water.
This work consists of two main parts. In the first part, copper-water heat pipe isdesigned, produced and tested at the various heat loads. Temperature distributions on
the different locations of heat pipe surface and heat flux are investigated with variousslope angles and cooling water flow rate. In result, overall heat transfer coefficient isincreased with increasing condenser cooling water flow rate. Similarly it is alsoincreased with increasing heat load, which is applied to evaporator of the heat pipe.Experimental results are studied statistically by using SPSS computer program. It isconcluded that overall heat transfer coefficient and heat flow vary with slope angle,saturated temperature, water flow rate and water inlet temperature. An empiricalequation is derived from experimental results using SPSS computer program.
In the second part of this work, using water as the working fluid, gas to water heatexchanger using thermosyphon heat pipes were designed, constructed and tested
under medium temperature operation conditions. This system has 16 pipes. Thesepipes are designed as in line bundle geometry. The heat exchanger is counter-flowtype. The evaporator of heat recovery system is designed as extended plate surface.Heat pipe heat recovery system is produced and tested at various flue gastemperature and velocity. Experimental results were studied statistically with SPSScomputer program. The effectiveness of evaporator and condenser parts of heat pipeheat recovery system are tested at the various flue gas temperature, flue gas velocity,water inlet temperature, water flow rate and number of rows. An empirical equationis obtained from those mentioned variables. In the result of this analysis, pressuredrop on the gas stream increases with the increasing number of rows and increasingflue gas velocity. Similarly, effectiveness also increases with the increasing water
flow rate.
In overall conclusion, it is shown that heat pipe heat recovery systems can be usedfor the gas to water heat exchangers successfully. When this kind of systems arewidely used in the industry, not only air pollution is decreased but also energy savingis provided. It is assumed that this work can be used as a reference study and
provides a contribution to the rare number of studies in this category.
KEY WORDS: Heat pipe, Thermosyphon, Two-phase closed thermosyphon, Heatrecovery, Heat pipe heat recovery system, Heat pipe heat exchanger
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
8/125
V
TEEKKR
Yazar, bu almann gereklemesinde katklarndan dolay, aada ad geen kii
ve kurululara itenlikle teekkr eder.
Sayn Prof.Dr. Mustafa ACAR, tez danman olarak, almann sonuca
ulatrlmasnda ve karlalan glklerin almasnda yn gsterici olmutur.
Sayn Yrd.Do.Dr. Arif Emre ZGR, Ar.Gr. mer KARABIYIK ve Ar.Gr.
Erkan DKMEN, deney dzeneinin hazrlanmasnda yardmc olmulardr.
Sayn Makina Teknikeri Cengiz KAZMACI ve Makina Teknikeri Mmin ULUSOY,
atlye almalarnda yardmc olmulardr.
Sayn Do.Dr. Abdullah ZSOY, tezin anlatm dilinin dzeltilmesinde yardmc
olmutur.
SD Aratrma Projeleri Ynetim Birimi, bu almay SDBAP-626 nolu proje
kapsamnda finansal olarak desteklemitir.
Yazar, bu gnlere ulamasnda ok emei olan babasna ve merhum annesine, tez
almas sresince anlayl davranlarndan dolay, ei ve ocuklarna da ayrca
teekkr eder.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
9/125
VI
SMGELER DZN
A Alan (m2)
B.K Baca kayb (%)
cp zgl s kapasitesi (kj/kgK)
d ap (m)
g Yerekimi ivmesi (m/s2)
Hu Alt sl deer (kj/kg)
h Entalpi (kj/kg)
hfg Buharlama gizli ss (kj/kg)
Ku Kutataladze says
k Is iletim katsays (W/mK)
L uzunluk (m), Hava miktar (Nm3/kg)
m Ktlesel debi (kg/s)
Me Merit says
n Is deitiricisi sra says (adet)
P Basn (bar)
Pf Priming faktr-Sv tama faktrPr Prandtl says
Q Is yk (W)
q& Is aks (W/m2)
R Gaz sabiti
r Yarap (m)
Re Reynolds says
s Entropi (kj/kgK)T Scaklk (K)
U Toplam s transfer katsays (W/m2K)
V Hz (m/s), Hacim (m3)
V+ Is borusu arj oran (%)
V& zgl hacim (Nm3/kg)
Ekserji (kj/kg)
Is
ta
n
m katsay
s
(W/m
2
K)
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
10/125
VII
Is deitirici etkinlii
Hava fazlalk katsays
Dinamik viskozite (Ns/m2)
Younluk (kg/m3)
Yzey gerilmesi (N/m)
Eim as ()
Alt indisler
a Adyabatik
b baca
c kondenser
evre ortam
e evaporatr
g gaz
l sv
s doyma
v buhar
w duvar, eper
max maksimum
min minimum
scak scak akkan
souk souk akkan
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
11/125
VIII
EKLLER DZN
Sayfa
ekil 1.1. Is borusunun ematik alma sistemi.................................................. 4
ekil 3.1. eitli i akkanlar iin Merit saysnn scaklkla deiimi............... 33
ekil 3.2. eitli akkanlar iin Priming faktrn scaklkla deiimi ................ 35
ekil 3.3. Is borusu iin deney dzeneinin ematik olarak grn ................ 40
ekil 3.4. Is borusu zerinde scaklk lme elemanlarnn yerleri ..................... 40
ekil 3.5. eitli eim alarnda s borusunun tayabilecei maksimum
s aks ................................................................................................... 42
ekil 3.6. IBIGK sisteminin evaporatr ve kondenser blgeleri .......................... 44
ekil 3.7. IBIGK nitesinde lm yaplan noktalar............................................ 45
ekil 3.8. Deney dzeneinin ematik olarak grn ....................................... 46
ekil 3.9. Deney dzeneinin grnm.............................................................. 47
ekil 3.10. Is borularnn vakuma alnmasnda kullanlan vakum pompas ........ 47
ekil 3.11. Sra says ile s deitiriciden elde edilebilecek maksimum
etkinliin deiimi.................................................................................. 49
ekil 3.12. Is borusu ierisindeki akkann Termodinamik evrimi .................. 50
ekil 4.1. Is borusu zerindeki lm noktalar................................................... 55ekil 4.2. Yatay konumda, 200 W s yknde, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 56
ekil 4.3. 200 W s yk ve 15o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 57
ekil 4.4. 200 W s yk ve 30o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 57
ekil 4.5. 200 W
s
yk ve 45
o
eim a
s
nda,
s
borusunun eitlinoktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 58
ekil 4.6. 200 W s yk ve 60o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 58
ekil 4.7. 200 W s yk ve 75o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 59
ekil 4.8. 200 W s yk ve 90o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 59
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
12/125
IX
ekil 4.9. 500 W s yk ve 30o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 60
ekil 4.10. 500 W s yk ve 60o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 60
ekil 4.11. 500 W s yk ve 90o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 61
ekil 4.12. 900 W s yk ve 30o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 61
ekil 4.13. 900 W s yk ve 60o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 62
ekil 4.14. 900 W s yk ve 90o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 62
ekil 4.15. 1400 W s yk ve 30o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 63
ekil 4.16. 1400 W s yk ve 60o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 63
ekil 4.17. 1400 W s yk ve 90o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 64ekil 4.18. 2100 W s yk ve 30o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 64
ekil 4.19. 2100 W s yk ve 60o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 65
ekil 4.20. 2100 W s yk ve 90o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 65
ekil 4.21. 3000 W
s
yk ve 30
o
eim a
s
nda,
s
borusunun eitlinoktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 66
ekil 4.22. 3000 W s yk ve 60o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 66
ekil 4.23. 3000 w s yk ve 90o eim asnda, s borusunun eitli
noktalarnda llen yzey scaklklar.................................................. 67
ekil 4.24. llen i scaklk ile yzey scaklklarndan hesaplanan
i scakln karlatrlmas.................................................................. 68
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
13/125
X
ekil 4.25. 40 l/h su debisinde, s borusunun kondenser blgesi s
aksnn eim as ile deiimi.............................................................. 69
ekil 4.26. 25 l/h su debisinde, s borusunun kondenser blgesi s
aksnn eim as ile deiimi.............................................................. 69
ekil 4.27. 10 l/h su debisinde, s borusunun kondenser blgesi s
aksnn eim as ile deiimi.............................................................. 70
ekil 4.28. 40 l/h su debisinde, s borusunun kondenser blgesi s
transfer katsaysnn eim as ile deiimi .......................................... 70
ekil 4.29. 25 l/h su debisinde, s borusunun kondenser blgesi s
transfer katsaysnn eim as ile deiimi .......................................... 71
ekil 4.30. 10 l/h su debisinde, s borusunun kondenser blgesi s
transfer katsaysnn eim as ile deiimi .......................................... 71
ekil 4.31. Btn sonular iin s aks ile s transferi katsaysnn deiimi..... 72
ekil 4.32. Kondenser ksmnda dolaan su debisinin 40 l/h olduu
durumda, s transfer katsaysnn i scaklkla deiimi ....................... 73
ekil 4.33. Btn sonular iin, s borusu i scakl ile toplam s
transfer katsaysnn deiimi................................................................. 73
ekil 4.34. Btn sonular iin, s borusu i scakl ile yzey saksnn deiimi ................................................................................... 74
ekil 4.35. Btn sonular iin, s borusu i scakl ile yzey s
aksnn eitli debilerdeki deiimi....................................................... 74
ekil4.36. Btn sonular iin, s borusu i scakl ile s transferi
katsaysnn eitli debilerdeki deiimi ................................................ 75
ekil 4.37. Hesaplanan s transferi katsaysnn deneysel sonularla
kar
lat
r
lmas
..................................................................................... 76ekil 4.38. Hesaplanan s aksnn deneysel sonularla karlatrlmas ............ 77
ekil 4.39. Is tanm katsaysnn alma scakl (doyma)ile deiimi.......... 78
ekil 4.40. Is borusunun 900 W s yk, 40 l/h su debisi ve 45
eimde altrlmas durumunda rejime girii....................................... 79
ekil 4.41. Is borusunun 1400 W s yk, 40 l/h su debisi ve 45
eimde altrlmas durumunda rejime girii....................................... 79
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
14/125
XI
ekil 4.42. Is borusunun 2100 W s yk, 40 l/h su debisi ve 45
eimde altrlmas durumunda rejime girii....................................... 80
ekil 4.43. Is borulu s geri kazanm sisteminin neden olduu basn kayb ..... 81
ekil 4.44. IBIGK sisteminin kondenser blgesi-su taraf etkinlii
(msu=0,065 kg/s ve Tsu=20oC iin)........................................................ 82
ekil 4.45. IBIGK sisteminin evaporatr blgesi-gaz taraf etkinlii
(msu=0,065 kg/s ve Tsu=20oC iin)........................................................ 82
ekil 4.46. IBIGK sistemi, evaporatr blgesinin, farkl debi ve baca
scaklklarndaki etkinlii...................................................................... 83
ekil 4.47. IBIGK sistemin, kondenser blgesinin, farkl debi ve baca
scaklklarndaki etkinlii...................................................................... 83
ekil 4.48. IBIGK sisteminin evaporatr blgesi etkinliinin sra says ile
deiimi (Tbaca=150oC, Tsu=20
oC ve msu=0,065 kg/s iin) ................. 84
ekil 4.49. IBIGK sisteminin kondenser blgesi etkinliinin sra says ile
deiimi (Tbaca=150oC, Tsu= 20
oC ve msu=0,065 kg/s iin) ................ 84
ekil 4.50. Evaporatr blgesi iin 225 C baca scaklnda sra says ile
etkinliin deiimi (Tsu=20oC ve msu=0,065 kg/s iin) ........................ 85
ekil 4.51. Kondenser blgesi iin 225 C baca scaklnda sra says ileetkinliin deiimi (Tsu=20
oC ve msu=0,065 kg/s iin) ........................ 85
ekil 4.52. IBIGK sisteminin evaporatr blgesinin eitli kademelerinde llen
scaklklar (msu=0,065 kg/s, Tbaca=150 C ve Tsu=20oC iin)............... 87
ekil 4.53. IBIGK sisteminin kondenser blgesinin eitli kademelerinde llen
scaklklar (msu=0,065 kg/s, Tbaca=150 C ve Tsu=20oC iin) ............... 87
ekil 4.54. IBIGK sisteminin evaporatr blgesinin eitli kademelerinde
llen s
cakl
klar ve ileriye doru tahmin (msu=0,065 kg/s,Tbaca=250 C ve Tsu=20
oC iin)............................................................. 88
ekil 4.55. IBIGK sisteminin kondenser blgesinin eitli kademelerinde
llen scaklklar ve ileriye doru (msu=0,065 kg/s, Tbaca=250 C
ve Tsu=20oC iin)................................................................................... 88
ekil 4.56. IBIGK sistemi evaporatr blgesindeki entropi retimi-birim ktle
iin (Tsu= 20oc ve msu= 0,065 kg/s iin)................................................ 89
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
15/125
XII
ekil 4.57. IBIGK sistemi evaporatr blgesindeki birim ktle iin entropi
retimi (Tsu=20oC ve msu= 0,13 kg/s iin) ............................................ 89
ekil 4.58. IBIGK sisteminin toplam entropi retimi - logaritmik izim
(Tsu=20 oC ve msu= 0,065 kg/s iin)....................................................... 90
ekil 4.59. IBIGK sisteminin toplam entropi retimi (Tsu=20oC
ve msu= 0,065 kg/s iin) ......................................................................... 90
ekil 4.60. Baca k scakl ile baca kaybnn deiimi ................................. 91
ekil 4.61. IBIGK nitesinin kullanlmasyla kazan veriminde salanan art .... 92
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
16/125
XIII
ZELGELER DZN
Sayfa
izelge 1.1. Kazanlarn baca gaz scaklklarnn kullanm yerlerine gre
deiimi............................................................................................... 3
izelge 1.2. Kazan verimlerinin tiplerine gre deiimi ...................................... 3
izelge 1.3. Is borularnda svnn evaporatre dnnde uygulanan kuvvete
gre tanmlama.................................................................................... 5
izelge 1.4. Is borularnda kullanlan baz akkanlar......................................... 8
izelge 1.5. Baz akkanlar ile malzemelerin uyumluluu.................................. 12
izelge 2.1. Farkl tiplerdeki s deitiricilerin karlatrlmas ......................... 27
izelge 4.1. Is borulu s geri kazanm sisteminin neden olduu
basn kayb... 81
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
17/125
1
1. GR
Teknolojinin ilerlemesi ve bununla balantl olarak, sanayideki gelimeler pek ok
sistemdeki snn bir baka ortama tanmas veya bu snn atlmasn
gerektirmektedir. Elektronik cihazlarn soutulmas, otoyol ve kprlerde
buzlanmann nlenmesi, nkleer santrallerin soutulmas, bacalardaki atksnn geri
kazanlmas gibi pek ok yerde snn tanmasna, baz durumlarda da atksnn geri
kazanlmasna ihtiya duyulmaktadr. Ancak s enerjisinin bir ortamdan baka bir
ortama aktarlmasnda en nemli konu tama ileminin, en az g harcanarak ve en
verimli ekilde tanmasdr. Is tayan pek ok sistem vardr. Is borular da s
tayan sistemlerden biridir. Is borularnn dier konvansiyonel s tama
sistemlerine gre en nemli stnl, byk miktarlardaki snn ok kk kesit
alanlar ile tanabilmesi ve bu tama ileminde ek bir gce gereksinim
duyulmamasdr. Ayrca tasarm ve retim kolayl, sy alan ve veren blgeler
arasnda ok kk scaklk farknn yeterli olmas ve farkl scaklk aralklarnda
altrlabilmesi gibi stnlkleri de vardr.
Is borusunun ilk ortaya k, Perkins tarafndan bulunan ve onun adyla Perkinstb olarak adlandrlan sistemdir (Peterson, 1994; Faghri, 1995). Bu cihaz ilk defa
onsekizinci yzyl ortalarnda (1836) ngilterede yaplm, fitilsiz, yerekimi
destekli birs borusudur. Buradaki s transferi, faz dnm ile salanmaktadr. Is
borusunun temelleri, 1944 ylnda Gaugler ve 1962de Trefethen tarafndan yaplan
almalarla atlmtr. Grover tarafndan 1964 ylnda ve Gaugler tarafndan 1966
ylnda, Los Alamos laboratuarlarnda (USA) yaplan almalarla tannm ve Is
Borusu ad
Grover taraf
ndan verilmitir (Chi, 1976; Faghri, 1995).
Is borusu, bir s tama cihaz olarak ok geni scaklk aralnda, deiik
byklklerde, sabit veya esnekekillerde, silindirik, dzlemsel, dnel veya
kullanm yerine ve amacna uygun olarak ok deiik ekillerde retilebilir.
Gnmzde s borularnn kullanm alan ok genitir. Kullanm yelpazesinde
bilgisayar CPUlarnn soutulmasndan nkleer santrallere (Doughty ve Pruess,
1990), uzay aralarndaki kullanmdan (Mo, 2000) elektronik uygulamalarna
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
18/125
2
(Sauciuc vd., 2000), eitli proseslerin kontrolnden gne enerjisi uygulamalarna
(Kalogirou, 2004), iklimlendirme tesislerinden (Noie-Baghban ve Majideian, 2000)
otoyollara (Faghri, 1995), petrol boru hatlarndan scaklk lme sistemlerine
(Marcarino, 2003) veya tbbi uygulamalara (Hamilton ve Hu, 1993) kadar pek ok
uygulama alannda yer bulabilmektedir (Dunn ve Reay, 1994; Peterson, 1994;
Faghri, 1995; Delil, 1998; Zhang ve Zhuang, 2003; Vasiliev, 1998; 2005).
Is borularnn uygulamalar ile ilgili s deitiricilerin kullanlmas, ounlukla gaz-
gaz sistemi olarak bilinen, bir gaz ortamndan bir baka gaz ortamna s aktaran
sistemlerde kullanlmtr. Gaz ortamdan sv ortama s aktarm iin, IsBorulu Is
Geri Kazanm (IBIGK) sistemleri ile ilgili almalar literatrde hemen hemen hi
yoktur. Bu konu ile ilgili olarak, buhar kazan baca gaz atk ssndan enerji geri
kazanm amacyla Terdtoon ve arkadalar (1996) tarafndan yaplan deneysel
alma ile Azad ve Moztarzadeh (1985) tarafndan yaplan teorik alma bilinen
nadir rneklerdir.
Bu almada, baca gazlarndan suya s geri kazanm salamak amacyla, literatrde
ok az bulunan gaz-su tipi s borulu s geri kazanm sistemi seilmitir. almasonucunda buhar kazan ve merkezi stma sistemi gibi sistemlerden atlan baca gaz
atk ssndan s borulu sistemlerle gazdan suya (kazan besleme suyu, dn suyu
veya kullanm suyuna) s geri kazanm amalanmtr. Baca gaz scaklnn
drlmesi, kazan verimini artracak ve yakt tketiminde de bir ekonomi
salayacaktr. Ayrca evreye atlan kirleticilerin de azalmas nedeniyle hava
kirliliinin azaltlmas ynnde olumlu bir katk salanm olacaktr. Kazanlarn
kullan
m yerlerine gre baca gaz
s
cakl
klar
izelge 1.1.de ve ortalama kazanverimleri de izelge 1.2.de verilmitir.
almada ilk nce tek birs borusu retilip, eitli iletme koullarndaki davran
incelenmitir. Daha sonra baca gazlarndan suya s geri kazanm salayan IBIGK
sistemi tasarmlanp, retimi yaplan sistem zerinden elde edilen deneysel sonular
irdelenmitir. Ayrca sistemin ekserji analizi yaplarak sistemin ekonomik yn
ortaya konulmutur.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
19/125
3
izelge 1.1. Kazanlarn baca gaz scaklklarnn kullanm yerlerine gre deiimi(Bilgi, 2002)
KonutlardaKlasik kazanlar (Sv veya gaz yakt) 200250 C
Dk scaklk kazanlar (gaz yakt) 80180 C
Endstride
Buhar kazanlar 250350 C
Kzgn ya kazanlar 350400 C
Dizel motoru eksozu 540600 C
Gaz trbini eksozu 600 C
Tav frnlar 600900 C
Cam eritme frnlar 700900 C
izelge 1.2. Kazan verimlerinin tiplerine gre deiimi (Eral, 2001)
Kazan tipi st sl deere gre verim Alt sl deere gre verim
Klasik kazan < % 80 < % 89
Dk scaklk kazan % 80 89 % 89 93
Youmal kazan % 90 98 % 99 109
Is borusu; iki fazl, kapal ve yksek s iletebilme zelliine sahip bir s transfer
cihazdr. Temel olarak birs borusu, ierisinde bir miktar alma svs bulunan ve
havas alnm kapal bir hazneden ibarettir. Hazne cidarna, alma svsnn akn
dzenlemek amacyla uygun bir fitil yerletirilebilir. alma srasnda buharlatrc
(evaporatr) blgesindeki s, alma svsnn bir ksmn buharlatrmakta ve ksa
zamanda haznenin ii saf buharla doymu hale getirmektedir. Sistemden s ekilmesi
nedeniyle, youturucu (kondenser) blgesinde hazne cidar nispeten souk
olacandan bu blgede youma balar. Youan sv zerrecikleri tekrar evaporatre
dnmekte ve evrim tamamlanmaktadr. Youmu akkan tekrar evaporatre geri
getirmek iin yerekimi kuvveti veya klcal, merkezka, osmotik, manyetik vs
kuvvetler kullanlmaktadr. En ok kullanlan yntem, yerekimi kuvvetlerini
temelde esas alan yntemdir. Yerekimi kuvvetleri ile birlikte fitil kullanm da
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
20/125
4
yaygndr. Yerekiminin olmad durumlarda (uzayda) klcal kuvvetlerden
yararlanlr (Dunn ve Reay, 1994; Peterson, 1994; Faghri, 1995).
Kondenser
AdyabatikBlge
Evaporatr
ekil 1.1. Is borusunun ematik alma sistemi
ekil 1.1'de temel olarak bir s borusunun ematik gsterimi verilmitir. ekilde
grld gibi s borusu temel blmden olumaktadr. Bunlar; scak ortamdan
snn ekildii evaporatr blgesi, ekilen sy dk scaklktaki ortama aktaran
kondenser blgesi ve s alveriinin olmad adyabatik blgedir. Btn s
borularnda adyabatik blgenin olmas zorunlu deildir. Ama s veren ve alan
ortamlar olarak evaporatr ve kondenser blgeleri mutlaka bulunmaldr. Bununla
birlikte, kondenserde gizli ssn vererek gaz fazndan sv fazna dnen akkan,
s borularnda gzenekli bir yapya sahip olan fitil yardmyla, termosifonlarda ise
yerekimi kuvvetiyle evaporatre geri sevk edilir. Sz edilen bu gzenekli yap ayr
bir malzemeden rlm veya dokunmu olabilecei gibi toz metalurjisi ile retilmi
gzenekli bir yap da olabilmektedir.
Is borular, alma scaklklarna gre (dk, orta ve yksek scaklk), fitil yapsna
gre (arter-damar, kompozit vs.) ve fonksiyonuna gre (dnel s borusu, mikro s
borusu, s iletimi ayarlanabilir s borusu ve termal diyot vs.) olmak zere ok
deiikekillerde snflandrlabilmektedir. Youan svnn evaporatre dnnde
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
21/125
5
uygulanan kuvvete gre s borusunun tanmlanmas izelge.1.3.de verilmitir
(Peterson, 1994).
izelge 1.3. Is borularnda svnn evaporatre dnnde uygulanan kuvvete gretanmlama
Uygulanan Kuvvet Cihazn Ad
Yerekimi kuvveti
Kapiler (klcal) kuvvet
Merkezcil kuvvet
Elektrostatik kuvvet
Magnetik kuvvet
Osmotik kuvvetler
Termosifon
Standart s borusu
Dnel s borusu
Elektrohidrodinamiks borusu
Magnetohidrodinamiks borusu
Osmotiks borusu
1.1. Kaynama ile Is Transferi
Is borularnn almas, bir akkann sv fazndan gaz fazna, daha sonrada gaz
fazndan tekrar sv fazna dnmesi ve bu esnada s alverii yapld esasna
dayanmaktadr. Faz dnm kaynama ile meydana gelir. Kaynama, durgun sv
ierisinde doal tanmla s transferi sonucu kat yzeyde buhar taneciklerinin
(habbecik) olumaseklinde olabilecei gibi, hareket halindeki akkana zorlanm
tanmla s transferi sonucunda habbecik olumas eklinde de olabilir. Doal
tanml kaynamaya, havuz kaynamas da denilir. Kaynama ar souk (subcooled)
kaynama ve doymu (saturated) kaynama olarak da snflandrlabilmektedir (Ync
ve Kaka, 1999). Is borularnn almasnda ortaya kan kaynama, doymu
kaynama eklinde gereklemektedir. Bu kaynama trnde akkan scakl,
akkann doyma scaklnn biraz zerindedir. Genellikle akkan scakl ile
doyma scakl ayn olarak kabul edilmektedir (Faghri, 1995).
Kaynama ile s transferi olay incelendiinde, kat yzey scakl ile akkann
doyma scakl arasndaki scaklk farknn artmas sonucu, birim yzeyden
gerekleen s transferi miktar da artmaktadr. Yzey ile akkan arasnda nce
doal tanmla, daha sonra ekirdek kaynamas ile s transferi meydana
gelmektedir. Scaklk farknn daha fazla artrlmas sonucunda, belli bir kritik
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
22/125
6
noktann zerine kldnda, transfer edilen s miktarnn artmas gerekirken
azald grlmektedir (Ync ve Kaka, 1999). Sz edilen bu kritik noktaya
karlk gelen s aks, Maksimum s aks olarak adlandrlr. Bu s aksna
karlk gelen scaklk fark da Kritik scaklk fark olarak tanmlanmaktadr. Kritik
noktaya gelmeden nceki blge olan, ekirdek kaynamas blgesindeki s aksnn
hesaplanmas iin Rohsenow bants kullanlabilir (Ync ve Kaka, 1999).
Rohsenow bants;
( ) ( )3
nlgfls
swlp21
vlfgl
PrhC
TTCghq
=& (1.1)
eklinde verilmektedir. Burada; l akkann dinamik viskozitesini, buharlama
gizli ssn, ve sv ve buhar younluklarn,
fgh
l v yzey gerilmesini, doymu
svnn zgl ssn, doymu svnn Prandtl saysn, s borusu eperindeki,
ise doyma scakln ifade etmektedir. ve n deneysel birer sabittir.
lpC
nlPr wT
sT lsC
Ayn blge iin (1.1) eitlii yerine (1.2) eitliinin de kullanlabilecei ifade
edilmektedir (Tun, 2000).
( )[ 4/1vlvfg gh149,0q =& ] (1.2)
Kaynama erisi zerindeki kritik s aks snr, mhendislikte nemli bir noktadr.
Akkana kritiks aksndan daha fazla s verilmesi durumunda, kaynama tanecikli
(habbecikli) kaynamadan film kaynamaya geer. Film kaynamada stc yzey
scakl ok yksek olacandan o blgede stcnn yanmas sz konusudur. Bu
nedenle kritiks aksnn (maksimum s aks) hesaplanabilmesi iin eitli eitlikler
gelitirilmitir. Zber tarafndan gelitirilen (1.3) eitlii pratikte yaygn olarak
kullanlr (Ync ve Kaka, 1999).
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
23/125
7
( )21
l
gl
41
2v
vlvfgmax
gh
24q
+
=& (1.3)
Souk yzeyin artlarna bal olarak youma iki trl oluur. Birincisi; souk
yzey slaksa, yzey zerinde film eklinde bir youma gerekleir. kinci trde ise,
souk yzey yzeyinin, slanmasn nleyen bir madde ile kaplanmas durumunda,
youma, damlackl youma eklinde olumaktadr. (Ync ve Kaka, 1999). Is
borularnda meydana gelen youma, film youmas eklinde gerekleir (Faghri,
1995).
1.2. Is Borularnda Kullanlan Akkanlar
Is borusu ierisinde alma artlarna bal olarak ok deiik akkanlar
kullanlabilmektedir. Is borular iin, dk scaklk uygulamalar kriyojenik, yksek
scaklk uygulamalar ise sv metal s borular tanmlamas yaplmaktadr. (Chi,
1976). Dk scaklklarda; hidrojen, neon, azot, oksijen ve metan gibi gazlar, orta
scaklklarda; amonyak, freon, metanol, tolun, neptalan, su gibi akkanlar
kullanlrken, yksek scaklklarda ise cva, sezyum, potasyum, sodyum, lityum ve
gm gibi sv metaller kullanlmaktadr. izelge 1.4.de s borularnda kullanlan
baz akkanlar ve bu akkanlarn alma scaklk aralklar verilmitir (Faghri,
1995).
Is borular uygulamalarnda, tek akkan yerine farkl karmlarn kullanld
sistemler de incelenmitir. Baz akkanlarn belirli oranlarda kartrlmas ile
hazrlanan akkanlar, baz durumlarda daha verimli olabilmektedirler. Gaz
depolamals iletimi ayarlanabilen s borularnda ikili (binary) akkan uygulamas
buna rnek olarak verilebilir.
Kadoguchi vd. (1994) tarafndan yaplan bir almada etanol-su karm
denenmilerdir. Kiatsiriroat vd. (2000) tarafndan yaplan almada ise, termosifon
tipi s borularnda etanol-su karm ile Trietilenglikol (TEG)-su karmnn i
akkan olarak kullanlabilirlii incelenmitir. TEG-su karmnn, termosifonun
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
24/125
8
almas esnasnda tama limitini artrmas nedeniyle maksimum s aksn artrd
grlmtr. Benzer bir alma Nuntaphan vd. (2002) tarafndan yaplmtr.
Havann n stlmas amacyla kullanlan s borulu s geri kazanm sisteminde
deneysel olarak incelenmitir. Normal alma koullarnda 300-400 oC scaklk
aralnda, i akkan olarak Dowtherm akkan kullanlmaktadr. Bu aralkta tama
limiti nedeniyle su kullanlamamaktadr. akkan olarak TEG-su karmnn
kullanlmas, TEG veya Dowtherm kullanld durumlarla karlatrldnda, daha
fazla s transferi salayabilme zelliine sahiptir.
izelge 1.4. Is borularnda kullanlan baz akkanlar (Faghri 1995)
Akkan Erime Noktas
, K(1 atm basnta) Kaynama noktas
, K(1 atm basnta) Kullanm Aral, K
Helyum 1,0 4,21 24Hidrojen 13,8 20,38 1431Argon 83,9 87,29 84116Metan 90,6 111,4 91150Etan 89,9 184,6 150240Freon 22 113,1 232,2 193297Amonyak 195,5 239,9 213373Freon 21 138,1 282,0 233360Freon 11 162,1 296,8 233393
Pentan 143,1 309,,2 253393Freon 113 239,5 320,8 263373Aseton 180,0 329,4 273393Metanol 175,1 337,8 283403Flutec PP2 223,1 349,1 283433Etanol 158,7 354,5 273403Heptan 182,5 371,5 273423Su 273,1 373,1 303473Tolun 178,1 383,7 323473
Naptalen 353,4 490,0 408478
Dowtherm 285,1 527,0 423668Cva 234,2 630,1 523923Potasyum 336,4 1032 7731273Sodyum 371,0 1151 8731473Gm 1234 2485 20732573
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
25/125
9
alma artlarna uygun akkan seilmesi nemli olmakla birlikte ideal bir
akkanda aranlan zellikleru ekilde sralanabilir (McDonald,vd., 1996):
-Buharlama gizli ss yksek olmaldr. nk s borular, buharlama ve
youmada zerlerine aldklar gizli sy tadklar iin bu deerin fazlal
verimi artrr.
-Yksek buhar younluuna sahip olmaldr. Buhar younluunun ykseklii
sistem boyutlarnn klmesini salar.
-Akkan ile fitil veya yzey arasnda yksek temas as olmaldr. Bu durum,
svya s iletiminde arstma gereksinimini azaltmaktadr.
1.3. Is Borusuna Konulacak Akkan Miktar
Is borusu ierisine konulacak akkan miktarnn tespiti ok nemlidir. Eer
gereinden az akkan konulursa, sistemin almas srecinde akkann tamam
buharla p haznenin ierisini doldurur. Bu durumda evaporatr ksmnda sv
kalmayaca iin sistemin almas kesintiye urar. Is borusu yzeyi de arsnp
zarar grebilir. Fitilli s borularnda bu olay fitilin kurumas olarak ifade edilir.
Gereinden fazla akkan konulmas durumunda ise zellikle yerekimi destekli sborularnda karlalan tama limiti ile karlalr.
Termosifon tipi s borularnda, s borusuna konulacak akkan miktar toplam
hacmin % 15-20si orannda olabilecei bildirilmitir. Optimum akkan miktarn
Lee ve Bedrossian (1978) toplam hacmin % 15i olarak, Feldman ve Srinivassan (Lin
vd., 1995)da % 18-22si olarak nermilerdir.
Bezrodny ve Alekseyenko ise evaporatr hacminin % 50sinden fazla miktarda
akkan konulabileceini bildirmilerdir (Lin vd., 1995). Kamiya vd., ve Negishi vd.,
termosifon s deitiricilerinde maksimum performansn % 40 dolum orannda (arj
oran) saland bildirmilerdir (Lamfon vd., 1994). Faghri (1995) tarafndan da
termosifonlarda i akkanarj miktarn bulabilmek iin (1.4) eitlii nerilmitir.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
26/125
10
( )( )
3/1
fg2l
2l
aechg
dQ3LLL
5
4V
+= (1.4)
Burada; Q s borusunun evaporatr blgesinden uygulanan s yk, Le , Lc ve La
srasyla evaporatr, kondenser ve adyabatik blge uzunluklar ve d ise s borusu
apn ifade etmektedir.
1.4. Fitiller
Is borular ierisinde, kondenser blgesinde youan akkann evaporatr blgesine
tanmas, termosifonlarda yerekimi kuvveti ile gereklemektedir. Eer
yerekimsiz ortamda kullanlan bir s borusu ise (rnein uzayda kullanlan s
borusu), svnn tanmas, hazne ierisine yerletirilen fitilin klcall ile
salanmaktadr. Bu klcallk eitli tellerden rlm fitiller olabilecei gibi s
borusu ierisine alan yivler yardmyla da salanabilmektedir (Dunn ve Reay,
1994). Bu fitiller bakr, pirin ve paslanmaz elik tellerden rlerek yaplabilirler.
Baz durumlarda da toz metalurjisi ile gzenekli olarak retilen malzemeler de
(Sinterlenmi malzemeler) kullanlmaktadr (Faghri, 1995).
Fitil malzemesinden beklenen zelliklerunlardr:
- Youan i akkannn geri dn iin gerekli ak kesitini salamas,
- Gerekli klcal pompalama basncnn salanmas iin sv-buhar ara
yzeyinde gzeneklerin olumasna imkan vermesi,
- Sv-buhar ara yzeyi ve s borusu i yzeyi arasnda iyi bir s ak
salayabilmesi eklinde sralanabilir.
Is borularnda, fitil veya fitil grevini yapacak zel kanallar, yerekimsiz ortamlarda
ve mikro s boru uygulamalarnda yaygn olarak kullanlr. Bu anlamda, dzlemsel
s borusu uygulamalarnda bakr tozunun kullanlmas Leong ve Liu (1997)
tarafndan incelenmitir. rlm paslanmaz elik tellerden (50 Mesh) oluan
fitillerin, kk s yklerinde yatay konumda kullanld uygulama ise Kadoguchi
vd. (1997) tarafndan aratrlmtr. te yandan, s borusu i yzeyine alan klcal
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
27/125
11
kanallarn kullanmeklindeki uygulama ile ilgili alma da Stephan ve Buse (1992
ve Passos ve Reinaldo (2000) tarafndan yaplmtr.
Yerekimi destekli s borularnda akkann kondenserden evaporatre ak
yerekimi kuvvetiyle salanmaktadr. Bu tr uygulamalarda fitil kullanlmas
zorunluluu yoktur. Ancak baz uygulamalarda fitil kullanlmasnn yararl olaca
bildirilmitir. Yerekimi destekli s borularnda, fitil olarak pamuktan yaplm
lamba fitilinin kullanlmas Said ve Bilal (1999) tarafndan deneysel olarak
incelenmitir. Fitil kullanlmasnn toplam s transferi katsaysn artrd
bildirilmitir.
Termosifonlarda fitil kullanlmasnn nedenleri (Faghri, 1995) u ekilde
sralanabilir:
- Buhar ile sv ara yzeyinde oluan tanmay azaltmak,
- Eimli termosifonlarda svnn dairesel olarak s borusu yzeyine
dalmna yardmc olmak,
- Evaporatrde ekirdek kaynamasn kolaylatrmak,
- Kondenser ksmnda youmayla olan s transferini artrmak.
1.5. Is Borularnda Kullanlan Malzemeler
Is borularnda bakr, elik, alminyum, seramik vs gibi malzemeler kullanlabilir.
Bu malzemelerin, alma artlarna bal olarak i akkan ile uyumlu olarak
alabilmeleri istenir. Malzeme seiminde en nemli konu akkan ile uyumluluu,
yani al
ma esnas
nda gaz retiminin olmamas
d
r.
Is borularnda kullanlan baz malzemeler yksek scaklkta i akkan ile
reaksiyona girerek gaz retimi yaparlar. Eer alma srecinde gaz retimi olmusa,
youmayan gazlar s borusunun st blgesinde toplanp bloke ederek, kondenser
blgesinde s transfer edilen yzeyin azalmasna neden olurlar. izelge 1.5.de s
borularnda yaygn olarak kullanlan baz akkanlar ile s borusu malzemelerinin
uyumluluklar verilmitir.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
28/125
12
izelge 1.5. Baz akkanlar ile malzemelerin uyumluluu (Chi, 1976; Gngr, 1995)
a l m a A k k a n Malzeme
Su Aseton Amonyak Metanol
Bakr G G UD G
Alminyum GB L G UD
Paslanmaz elik GY UO G GY
Nikel UO UO G L
G: Gemi uygulamalara gre nerilebilir. UO: Uygun olabilir.GB: Btn scaklklarda gaz retimi. UD: Uygun deil.GY: Yksek scaklklarda gaz retimi. L: Literatre gre nerilebilir.
1.6. Is Borularnn almasn Snrlayan Limitler
Is borusu tasarmndaki en nemli konu, s borusunun transfer edebilecei s
miktardr. Is borusu birka Wtan birka KWa kadar s tayabilecek ekilde
tasarmlanabilir. Ancak s borularnn da tayabilecekleri bir s yk snr vardr.
Bu limitler; viskoz, ses, klcal pompalama, kprme ve kaynama limitleri olarak
s
ralanmaktad
r. Bu limitlerin her biri fitil yap
s
na, i ak
kan
na, s
cakl
a,
s
borusunun konumuna ve boyutlarna baldr. Is borularnn almalarn kstlayan
bu faktrlerle ilgili olarak ok sayda alma yaplmtr. Shatto vd. (1997), El-Genk
ve Saber (1997), Hashimoto ve Kaminogo (2002), Ong ve Haider-E-Alalhi (1999),
Peterson ve Bage (1991) ve Kim ve Peterson (1994) tarafndan yaplan aratrmalar,
bu konuda yaplan almalara rnek olarak verilebilir.
1.6.1. Klcal Limit
Klcal limit, klcal pompalama limiti olarak da bilinir. Sz edilen bu limit, s
borusunda youan svnn, evaporatrden kondensere, fitilde oluan klcallkla
tanmasnda karlalan bir limittir. Is borusu ierisine yerletirilen fitil, gzenek
yaps ve akkann yzey gerilmesi ile bantl olarak, klcal basn oluturur. Bu
klcal basncn s borusu ierisindeki basn kayplarndan daha byk olmas
gerekir.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
29/125
13
Is borusu ierisindeki basn dm farklekilde meydana gelir. Bunlar;
Pl: Svnn kondenserden evaporatre dnmesi iin gerekli basn fark,
Pv: Buharn evaporatrden kondensere dnmesi iin gerekli olan basn fark,
Pg: Yerekimi kuvvetine bal olarak ortaya kan basn dmdr. Bu deer,
sfra eit, sfrdan byk veya kk olabilir.
Pklcal >Pl + Pv + Pg (1.5)
Is borusundaki maksimum klcal pompalama basncnn, borudaki toplam basn
dmnden byk olmas gerekir. Eer klcal pompalama basnc kkse fitilin
buharlatrc blgesi kuru olacaktr. Sonuta kondenserden evaporatre dnen
akkan miktar verilen sy tayamayacaktr.
1.6.2. Viskoz Limit
Dk scaklktaki almalarda, akkann viskoz kuvvetleri, buhar aknda baskn
olmaktadr. Bu durumla sadece s borusunun ilk almaya balamasnda karlalr.
Bu sorunla karlamamak iin, s borusu ierisindeki toplam basn dmnnbuhar basncna oranna baklr. Bu orann (1.6) eitliinde gsterildii gibi 0,1den
kk olmas yeterlidir (Dunn ve Reay 1994).
1,0P
P
v
v T
> 75 oC) s deitiricisinin baz sralarndaki termosifonlarda amonyak ve geri kalan
sralarnda ise su kullanlmas durumunda, kart akl dzenleme iin s transferi
performansnda az miktarda iyileme olduu bildirilmitir. Bununla birlikte, paralelakta btn scaklklarda, iki akkanl uygulama nerilmemektedir. Is
deitiricisinin baz sralarnda farkl akkan kullanlmas zellikle yksek scaklk
uygulamalar iin nerilmektedir. 375 oC > T > 350 oC scaklk aralnda baz
sralarda Dowtherm ve baz sralarda su kullanlmasnn s transferini nemli lde
iyiletirecei (% 1599 orannda) bildirilmitir.
Gazdan gaza
s
transferi salayan termosifon tipi
s
deitiricilrde, kk Reynoldssaylarnda, hava tarafndaki s transferi performansnn, sisteme elektrik alan
uygulanmas durumundaki deiimi (Wangnipparnto vd., 2002) incelenmitir.
Termosifonun kondenser ksmna, borular arasna elektrotlar yerletirilerek yksek
voltajla elektrohidrodinamik etki (EHD) uygulanmtr. Uygulanan EHD nedeniyle
s deitiricinin s transferi katsaysnda art salanmtr. Katsaydaki bu artmann
nedeni, oluan manyetik alann elektrotlar evresinde ve dolaysyla termosifonlar
etrafnda meydana getirdii manyetik alan etkisidir. Oluan manyetik alan, hava
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
45/125
29
akm ile ters ynl olduundan EHD etkisinin yarar ancak Re saysnn ok kk
deerlerinde olmaktadr. Yaplan deneylerde hava akmnn kk Reynolds saylar
iin (Re=58), elektrotlara 17,5 kVluk bir gerilim uygulandnda, s deitiricinin
s transferi katsaysnda yaklak % 15lik bir art gzlenmitir. Re says 230a
ykseltildiinde katsaydaki art % 10lara dmektedir. Uygulanan voltaj 15,5
kVun altnda olduu durumlarda s transferindeki art nemsiz olmaktadr. Ancak
voltajn 17,5 kVun zerine karlmas durumunda da kvlcm atlamas meydana
geldii bildirilmitir.
Wadowski vd. (1991)nin yapt bir almada, ok kk scaklk fark ile alan
iklimlendirme tesislerindeki gaz-gaz tipi s borulu s geri kazanm sistemlerindeki
histerisis (kararszlk-dalgalanma) incelenmitir. Sistemin almas esnasnda, s
borusu yzeyi ile i akkan scaklklar arasndaki farkn (Te) ok az olmas
durumunda, verimde bir azalma meydana gelmektedir. Verimdeki bu dn
nedeninin, s borusu iindeki kaynamann balamas iin gerekli olan enerjinin
yetersiz olmasndan kaynakland bildirilmitir. Bu problemin zm iin yazarlar
tarafndan bir tetikleme dzenei nerilmitir. 12V elektrik kullanarak s borsunun
evaporatr ksmna elektrik enerjisi verilmi ve kaynamann ilk balamaskolaylatrlmtr. almada R22 akkann iin kaynamann balamasnda gerekli
olan scaklk farknn 11,5 oC olduu bildirilmitir. Bu scaklk farknn
oluturulmas iin ihtiya duyulan s aks da, Rohsenow bantsna gre 4 kW/m2
olarak bulunmutur. Yaplan tetikleme ile dk scaklk farkllklarnda da sistemin
verimliliinde nemli bir art saland bildirilmitir.
Is
borular
n
n al
malar
esnas
nda korozyondan etkilenmelerini nlemek amac
ylabaz almalar yaplmtr. Bacadan s geri kazanmnda, s borularnn evaporatr
ksmlarnda korozyon olumaktadr. Korozyon nedeniyle oluan birikintiler, s
iletimine bir diren olutururlar. Terdtoon ve arkadalar (2000), ekonomizerlerde
kullanlan termosifonlarda korozyonu nlemek iin farkl boya kullanmlardr.
almada, bu boyalar alminyum, bakr ve elik borulardan yaplms borularnda
denenmitir. Deneylerde en fazla korozyonun alminyum borularda olutuu
grlmtr. alma sonucunda, korozyonu nlemek iin gerekli olan optimum
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
46/125
30
boya kalnl verilmitir.Yksek scaklks borularndaki korozyon sorunu ile ilgili
olarak Tu ve arkadalar (1999) tarafndan da benzer bir alma yaplmtr.
Terdtoon ve arkadalar (2001) tarafndan yaplan almada, s borusu i yzeyinde
oluan korozyonu nlemek iin,s borularn tavlama ve i akkan ierisine eitli
inhibitrlerin katlmas denenmitir. almada bakr, elik ve alminyum s borular
kullanlmtr. 150, 250 ve 350 oC ortam scaklklarnda 4000 saatlik bir alma
sreci sonunda deerlendirme yaplmtr. Atk s geri kazanmnda en uygun s
borusu malzemesinin bakr olduu, sl korozyondan korunmak iin 20 ppm
Na2HPO4n alma akkan olan su ierisine ilave edilmesinin ok iyi sonular
verdii bildirilmitir.
Yang vd. (2003), otomobil motorlarnn eksoz gaz ile s borularyla stlmas iin
yaptklar almada, s borusundaki youmayan gaz retimini aratrmlardr. Gaz
retimini nlemek amacyla, s borusu ierisinin sl ilemle, bir kabuk tabakas ile
kaplanmasnn uygun olacan bildirmilerdir. Akyurt ve Al-Rabghi (1999)nin
yaptklar almada da elik s borularnda youmayan gaz retiminin nlenmesi
iin i akkan olarak NaCr solsyonu-su karmnn kullanlmasnn uygunolduunu 15000 saat sren test almas sonucuna dayanarak bildirmilerdir.
Atk sdan geri kazanm iin, plakal, kart akl, s borulu s deitiricilerdeki
konfigrasyonunu belirleyen parametrelerin (kanat ykseklii, kalnl ve kanat
aral ile boru ap ve says) seimi ile ilgili matematiksel bir alma Swanson
(1989) tarafndan yaplmtr.
Lamfon ve arkadalar (1994)nn yaptklar almada, s borulu s geri kazanm
sistemindeki su, amonyak, hava, baca gaz ve su-amonyak karmnn baz fiziksel
zelliklerini (zgl s, sl iletkenlik, dinamik viskozite, yzey gerilme vs.) veren
matematiksel ifadeleri karmlardr. Ayrca bu evrimde kullanlan pirin, bakr ve
dk karbonlu elikler iin sl iletkenlikleri scakla bal olarak veren
matematiksel ifadeleri tretmilerdir.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
47/125
31
Vasiliev (1998; 2005) tarafndan yaplan literatr taramasnda, eski Sovyetler Birlii
lkelerinde s borular ve s geri kazanm ile ilgili almalar zetlenmi, zellikle
Rusya, Ukrayna, Belarus ve Moldovada, konu ile ilgili nemli almalarn yapld
bildirilmitir. Saucuc vd. (1996) Avustralya ve Yeni Zelandada, Delil (1998)
Hollanda Ulusal Uzay Laboratuarnda ve Lee (2001)de Korede s borular ve
uygulamalar ile ilgili yaplm olan almalar zetlemilerdir.
Faghri (1996)nin yapt almada genel olarak s borularnn almas, limitler,
termosifonlar ile tm eitlerinin alma ekilleri anlatlp ksa bir zet verilmitir.
Akyurt vd. (1993) tarafndan yaplan literatr taramasnda da, atk s geri kazanm
sistemlerinde kullanlan s borular genel olarak incelenmi, zellikle yerekimi
destekli s borular ve termosifonlarla ilgili olarak yaplm almalar hakknda
genel bilgi verilmitir.
Zhang ve Zhuang (2003) ile Tongze ve Zengqi (1989) nin yaptklar almalarda
inde s borusu teknolojileri, s borularnn endstriyel uygulamalar konularnda
yaplm olan almalar zetlenmitir. Buradaki almalar geni bir yelpazede
olmasna karn, endstriyel alanda s geri kazanmna ynelik olan almalardikkate deerdir. Zhang ve Zhuangun yapm olduklar almada verilen bir rnek
fiziksel lleri asndan dikkat ekicidir. Baca gazlarndan havann stlmas iin
retilen, kart akl, gaz-gaz tipi s borulu s geri kazanm nitesinde, 51mm
apndaki s borularndan toplam 1914 adet kullanld bildirilmitir. Is borularnn
uzunluu 6 mdir. Baca gaz scakls borulu s deitiricide, 297,7 oCden 171,2oCe drlm ve yanma havas 54,8 oCden 228,7 oCe kadarstlmtr. Is geri
kazan
m nitesinin neden olduu bas
n kayb
n
n 580 Pa ve geri kazan
lan
s
enerjisinin de 43,1 GJ/h (11,970 kW) olduu bildirilmitir.
Reid ve Merrigan (2005), s borular ile ilgili olarak 1990 ile 1995 yllar arasnda
Amerikallar tarafndan yaplan, Suzuki ve Nishio (2001)da Japonlar tarafndan
yaplan almalarla ilgili bir yayn listesi vermitir.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
48/125
32
3. MATERYAL VE YNTEM
Bu almada stma sistemlerinden s geri kazanm amacyla s borularnn
kullanlabilirlii aratrlmtr. eitli sistemlerde kullanlan buhar kazanlar,
merkezi stma kazanlar gibi kazanlardan atmosfere atlan atk sdan geri kazanm
amalanmtr. almada, yakt olarak kat (kmr), sv (fuel-oil) veya gaz (LNG
veya LPG) yakt kullanan merkezi stma sistemlerinin baca gazlarnn duyulur
ssndan yararlanmak amacyla IBIGK sistemleri zerinde allmtr. Kullanlacak
sistemle baca kaybnn azaltlmas, dolaysyla da kazan veriminin ykseltilmesi
amalanmtr.
almaya balamadan nce, Ispartada kullanlan eitli byklklerde ve eitli
yaktlar kullanan kazanlarn baca scaklklar llmtr. Yaplan baca lmleri
sonucu u sonular bulunmutur: Kat kaloriferli olarak kullanlan kmrl, fanl
alan kazanlarda, baca scakl 385520 oC olarak llmtr. Fanl alan
kmrl merkezi kalorifer kazanlarnda ise baca scakl 210650 oC arasnda
llmtr. Stokerli alan bir kazanda 215 oC baca scakl llmtr. Motorin
kullanan kat kaloriferlerinde 215o
C baca scakl, fuel-oil kullanan baka birkazanda ise 220 oC baca scakl llmtr.
Baca scaklnn ok yksek olduu durumlarda fann yanma odasna ok miktarda
hava gnderdii (baca hznn ok yksek olduu), yanma odasna ihtiyatan fazla
miktarda yakt yklendii ve kmrn sl deerinin de yksek olmas nedeniyle
yanma odasndaki yksek scakl kazann alamamasndan kaynakland tahmin
edilmektedir. Ayr
ca duman borular
nda kazan
n imalat
nda bulunan trblatrlerinkullanlmamas ve kazan yakma sisteminin yanl uygulanmas nedeniyle ok yksek
baca scaklklarnn olutuu dnlmektedir. Yaplan lmlerden elde edilen
sonular, s geri kazanm sistemlerinin sv ve gaz yakt kullanan sanayi tipi
kazanlarn yannda, konutlarda da kullanlmasnn yararl olacan gstermektedir.
Ancak kmrl sistemlerde IBIGK sistemi ierisinde oluabilecek kurumlanma
nedeniyle kullanlmasnda zorluklarla karlalabilecektir.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
49/125
33
Bu alma iki blmden olumaktadr. Birinci blmde, yerekimi destekli tek bir
s borusu (termosifon) imal edilip bu s borusunun eitli s yklerindeki ve eim
alarndaki performans gzlenmitir. Ayrca kondenser blgesindeki soutucu
akkan debisinin sistem performansna etkisi incelenmitir. kinci blmde ise baca
gazlarndan suya s geri kazanm salayan bir IBIGK sistemi tasarmlanp, retimi
gerekletirilmitir. Sistemin eitli baca scaklklar, hzlar ve soutma suyu
debilerindeki performans deneysel olarak belirlenmitir.
3.1. Is Borusunda Kullanlacak Akkan Seimi
Is borularnda kullanlacak akkan seiminde ilk nce dikkate alnacak konu
alma scakldr. Bu almada baca gazlarnda suya s aktarm salanaca iin
baca scakl ve snn aktarlaca su scakl dikkate alndnda s borusundaki i
scakln 40 ile 120 oC arasnda olaca beklenmektedir. izelge 1.4. incelendiinde
s geri kazanm sistemimizin alma scaklk aralnda (40120 C arasnda) Su,
Freon-11 Metanol, Etanol ve Asetonun kullanlabilecei ilk ngrdr.
0,00E+00
1,00E+08
2,00E+08
3,00E+08
4,00E+08
5,00E+08
6,00E+08
40 60 80 100 120
alma scakl (C)
Meritsays
Su AsetonEtanol Freon-11Metanol
ekil 3.1. eitli i akkanlar iin Merit saysnn scaklkla deiimi
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
50/125
34
Akkan seiminde sadece scaklk aralna bakmak yeterli olmamaktadr. Ayn
zamanda akkann younluu, buharlama gizli ss, yzey gerilmesi ve
viskozitesini de dikkate alma zorunluluu vardr. Bu zelliklerin tamamn ieren
Merit says tanmlanmtr. Herhangi bir akkan iin Merit saysnn yksek olmas,
s borusunda i akkan olarak kullanlmasnn daha uygun olduunu gsterir. Is
borularnda kullanlacak akkanlar iin Me says (3.1) eitliinden hesaplanabilir
(Peterson, 1994).
l
fgll hMe
= (3.1)
Merit saysna sv tama faktr de denilmektedir (Tun, 2000). Bu almada, s
borusu ierisinde kullanlabilecek baz i akkanlar iin Merit saysnn scaklkla
deiimi ekil 3.1de grlmektedir.
Is borularnda kullanlan akkanlarn seiminde ilk devreye girme kolayl da bir
lttr. Is borulu sistemin, ilk altrlmasnda s borusunun devreye girmesinin
hzl olmas istenir. Bu lt, literatrde Priming faktr (Pf) olarak adlandrlr veyzey gerilmesinin, sv younluuna oran olarak tanmlanr (Dunn ve Reay, 1994).
vs
vsPf
= (3.2)
Farkl akkanlar iin bu faktrn deiimi ekil 3.2. de verilmitir. Bu ekil
incelendiinde sistemin ilk altrlmasnda incelenen akkanlardan en ncedevreye girecek olan s borusunun freon kullanlan sistemler olduu grlr.
Freondan sonra gelen akkan ise sudur. Dier akkanlar ise benzer bir davran
sergilemektedirler. ekil 3.1. ve ekil 3.2. incelendiinde bizim alma artlarmza
en uygun akkann su olduu aka grlebilmektedir. Burada kullanlacak olan su,
saf sudur. Saf su, buhar younluunun ve buharlama gizli ssnn yksek olmas,
zehirleyici olmamas, ok ucuz olmas gibi nedenlerden dolay orta scaklklarda
al
t
r
lacak
s
borular
iin ok uygun bir ak
kand
r.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
51/125
35
Suyun kullanld sistemlerde ilk devreye girmesinde zellikle dk scaklklarda
zorlukla karlalabilecei de gz ard edilmemelidir. Dk scaklklarda ilk
devreye girmede gerekli ar stma miktar artmaktadr. Tanecik kaynamasnn
oluabilmesi iin gerekli ar stma miktar Noie-Baghban ve Majideian (2000)
tarafnda (3.3) eitlii verilmitir.
=
fgv
vl
h
T06,3T (3.3)
Burada sl tabaka kalnl olup 0,15 mm olarak alnabilir (Noie-Baghban ve
Majideian, 2000). akkan olarak su kullanlmas durumunda, s borusunun 45 C
alma scaklnda ihtiya duyduu ar stma miktarnn 20 C olduu
bildirilmitir.
0,00E+00
2,00E-05
4,00E-05
6,00E-05
8,00E-05
1,00E-04
1,20E-04
1,40E-04
40 60 80 100 120
alma scakl (C)
Primingfaktr.
Su Aseton
Etanol Freon-11Metanol
ekil 3.2. eitli akkanlar iin Priming faktrn scaklkla deiimi
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
52/125
36
3.2. Is Borusu Malzemesinin Seimi
izelge 1.4.n incelenmesiyle daha nceden i akkan olarak kullanlmasna karar
verilen su ile en uyumlu malzemenin bakr olduu grlr. Is borusu malzemesi
olarak alminyum seilmesi durumunda btn scaklklarda gaz retiminin olaca,
paslanmaz elik kullanlmas durumunda da yksek scaklklarda gaz retiminin
olaca bildirilmektedir (Chi, 1976; Gngr, 1995). Literatre gre, su ile uyumlu
olarak alabilecek bir baka malzemede 347 paslanmaz eliktir (Faghri,1995).
Ancak zel bir elik tr olan bu malzemenin bulunmas lkemiz koullarnda ok
zordur. Yaplan incelemeler sonucunda i akkan ile kullanlabilecek en uygun s
borusu malzemesinin bu alma iin bakr olduuna karar verilmitir.
Is borusu et kalnl ve kapak kalnlklar, i basnc tayabilecekekilde olmaldr.
Bu da yaklak i apn %10u orannda olabilecei Rajesh ve Ravindran (1997)
tarafndan bildirilmitir. Bu almada, s borusunun orta scaklklarda almas
nedeniyle, i basn atmosfer basncnn ok fazla zerine kmayacaktr. Bu nedenle
s borusunun tasarmnda mukavemet, fazla bir sorun tekil etmeyecektir.
3.3. Is Borusuna Konulacak Akkan Miktar
Is borusu ierisine arj edilecek akkan miktar daha nceden birinci blmde
akland gibi eitli limitler nedeniyle nemli olmaktadr. Literatre gre toplam
hacmin % 15-22si orannda, veya evaporatr hacminin % 40-50si orannda akkan
koyulabilecei bildirilmitir (Lee ve Bedrossian 1978; Lin vd., 1995; Lamfon vd.,
1994). Literatrde verilen farkl
ak
kan miktarlar
yakla
k olarak ayn
miktarlarakarlk gelmektedir. Bu bilgilerden hareketle bu almada, s borusu ierisine
evaporatr hacminin % 50si orannda akkan konulmas uygun grlmtr.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
53/125
37
3.4. Is Borusu retim Aamalar
Bu almada, s borusu ve s borusu gurubunun imalat gerekletirilirken, akkan
ve malzeme seiminden sonra Chi (1976) ve Dunn ve Reay (1994) tarafndan
nerilen aadaki ilem sras takip edilmitir.
- Borularn hazrlanmas, kesimi, temizlenmesi,
- Eer kullanlacak ise fitil malzemesinin seimi, hazrlanp yerletirilmesi,
- Ularn kapatlmas (kaynak ilemleri), vakumlama ve akkan doldurma
aznn braklmas,
- Vakuma alma ileminin her birs borusu iin uygulanmas,
- Doldurma ilemlerinin her bir akkan iin tasarlanan miktarda akkan ile
gerekletirilmesi,
- Her ilem basamanda gerekli temizleme ilemlerinin yaplmas,
- Is borularnn test edilmesi gibi ilemler srasyla uygulanr.
3.5. Is Borusu ile lgili Deneysel alma
Tek s borusu ile ilgili deneysel almada 22 mm apndaki ve 1,2 mm etkalnlnda bakr boru kullanlmtr. Is borusunun evaporatr ve kondenser
blgeleri 35 cm, adyabatik blge ise 10 cm olmak zere, toplam 80 cm
uzunluundadr. Is borusunda i akkan olarak saf su kullanlmtr.
Is borusunun retilmesi aamalarnda, literatrde (Chi,1976; Dunn ve Reay, 1994)
verilen ilem sras takip edilmitir. ncelikle s borusu ii yabanc maddelerden
uygun ekilde temizlenmitir. Bu temizleme ileminde %10 asit ieren su ile, boru iitemizlenip i akkan olan saf su ile ykanmtr. Temizleme ileminden sonra
vakum pompas ile 160 mmHg (tor) basnca kadar vakum edilmitir. Is borusu
ierisinin youmayan gazlardan temizlenmesi iin 10-4 tor basnca kadar vakum
edilmelidir. Akyurt vd. (1993). ok hassas vakum olan 10-4 tora kadar inilebilmesi
iin zel difzyon tipi vakum pompalarna ihtiya duyulmaktadr. Byle bir vakum
pompas temin edilemedii iin eldeki mevcut imkanlarla ancak 160 tora kadar
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
54/125
38
inilebilmitir. Burada kullanlan vakum pompas soutma sistemlerine akkan
arjnda yaygn olarak kullanlan paletli tip vakum pompasdr
Bu ilemden sonra, s borusu iine literatre uygun ekilde yaklak evaporatr
blmnn % 50si orannda saf su arj yaplmtr. arj ilemi, s borusu ierisine
vakumlama ileminden sonra s borusu ierisine tekrar gaz szmasn nlemek
amacyla Peterson (1994) ve Faghri (1995) tarafndan nerilen arj dzeneine
benzer olarak hazrlanan zel bir dzenekle yaplmtr.
Is borusunun evaporatr blgesine elektrikli stclarla s enerjisi verilmi, verilen
snn miktar, zel olarak bu i iin yaptrlan 4,5 kVAlk bir Varyak trafo (ayarl
trafo) ile ayarlanmtr. Evaporatr blgesi zerine sarlan elektrikli diren tellerinin
bakr boru ile temas ederek ksa devre yapmasn nlemek amacyla, seramik
boncuklar kullanlmtr. Kondenser blgesi, 35 mm apndaki bir boru ile
oluturulmu ve sy ekmek iin ebeke suyu kullanlmtr.
Is borusu yzeyindeki scaklk dalmn grmek iin evaporatr ve kondenser
blgelerine 4er adet, adyabatik blgeye ise 1 adet K tipi sl ift yerletirilmitir. Isliftlerin yzeydeki scakl iyi birekilde alglayabilmeleri iin yzeye yaptrlp,
zerlerinden boruya sk bir ekilde kelepelenmilerdir. Ayrca s borusu iindeki
buhar scakln lmek amacyla 1 adet, kondenser blgesine giren ve burada snp
kan soutma suyu scakln lmek iinde birer adet sl ift kullanlmtr.
Kullanlan sl iftlerstc olarak kullanlan direnlerin yksek yzey scaklndan
etkilenmemesi iin mineral izoleli olarak seilmitir.
Kondenser blgesinde dolaan su debisi, Krohne marka VA40V7R tipi, 1 l/h
blntl debimetre ile llmtr. Is borusu iindeki basnc lmek iin basn
manometresi kullanlmtr. Sisteme varyak trafo ile verilen elektrik enerjisini
lmek amacyla uygun ekilde bir Voltmetre ve Ampermetre balanmtr. Is
borusu zerindeki scaklklar K tipi sl iftlerden gelen sinyalleri alan bir elektronik
kart yardmyla bilgisayardan scaklk olarak okunmutur. Scaklklar okumak iin
Advantech PCL 818 HG ana kart ve sl ift balantlar iinde PCLD 8115
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
55/125
39
elektronik kart kullanlmtr. Ana karttan alnan sinyalleri, scakla dntrmek
iin zel bir yazlm program kullanlmtr.
Is borusu d yzeyinden ortama olan s kayplarn nlemek amacyla evaporatr
ksm ta yn ile kondenser ksm ise camyn ile yaltlmtr. Yaplan deneylerde
zellikle evaporatr ksmnda oluan yksek scaklklar kullanlan yaltm
malzemesine (stc diren yzey scaklnn yaklak 800 oC olarak llmtr)
zarar vermitir. Bu sebeple evaporatr blgesinde ek yaltm malzemeleri
kullanlmasna gereksinim duyulmutur. Bu amala stclar zeri nce rlm
asbest ile sarlmtr. Daha sonra metal bir klf ierisine konulan 5 cm kalnlndaki
perlit ile yaltm kuvvetlendirilip, son olarak zeri alminyum folyo ile kapl olan 10
cm kalnlndaki cam yn ile yaltlmtr. Deney dzeneinin ematik olarak
grn ekil 3.3.de verilmitir.
Deneysel almada parametre deitirilmitir. Bunlar; s borusunun eim as,
evaporatr blgesinde uygulana s yk ve kondenser blgesinden geen su
debisidir. Eim as, s borusunun yer dzlemi ile paralel olduu durum (yatay
pozisyon) 0 ile 90 arasnda 15er derece aralklarla ayarlanmtr. kinci parametreolan evaporatr blgesine uygulanan s yk 200, 500, 900, 1400, 2100 ve 3000 W
uygulanmtr. Kondenser blgesinde dolaan su debisi ise 1040 l/h aras 5 l/h
aralklarda (10, 15, 20, 25, 30, 35 ve 40 l/h) debilerde deneyler yaplmtr. Ayrca s
borusu ierisindeki basncn gzlenebilmesi amacyla, uygun bir basn gstergesi
kullanlmtr.
ekil 3.3.te ematik olarak
s
borusu deney dzenei ve ekil 3.4.te de,
s
borusuzerine sl iftlerin yerletirilmi haldeki durumu grlmektedir.
Yaplan deneylerden alnan lm sonularna gre s borusu zerindeki scaklk
dalmnn alma artlarna gre deiimi ve kondenser blgesi iin toplam s
transferi katsaysnn deiimi gzlenmitir.
Toplam s transferi katsaysnn hesaplanmasnda (3.4) eitlii kullanlmtr.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
56/125
40
VaryakTrafo
Debimetr
PCL- 818 HG Kart
Elektrikli stc
Veri kaydedici
Sabit seviyesu deposu
ekil 3.3. Is borusu iin deney dzeneinin ematik olarak grn
ekil 3.4. Is borusu zerinde scaklk lme elemanlarnn yerleri
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
57/125
41
TA
QU
= (3.4)
Burada ; s borusu i scakl ile kondenser blgesindeki su scakl arasndaki
farktr. Kondenser blgesi scakl olarak, bu blgeye giren ve kan su scaklnn
ortalamas alnmtr. Q ise, s borusunun kondenser blgesinden ekilen s olup,
(3.5) eitliinden hesaplanr.
T
sup TCmQ = (3.5)
Buradaki m kondenserde dolaan soutma suyu debisi ve T suisekondensere giren
ve kan su scaklklarnn farkndan bulunur.
Kondenser blgesi iin yzey s aks ise (3.6) eitlii ile hesaplanabilir. Bu
eitlikteki A, kondenser blgesi yzey alann gstermektedir.
A
Qq =& (3.6)
Is borusu iin radyal s aks, s borusunun kondenser ksmndan transfer edilen
snn, s borusu kesit alanna oraneklinde tanmlanabilir. Radyal s aks iin (3.6)
eitlii ile verilen yzey s aks iin yazlan eitlik kullanlmakla birlikte, buradaki
Ann s borusunun kesit alanna karlk geleceine dikkat edilmelidir.
Is
borular
ile ilgili al
malarda eer
s
borusunun i s
cakl
bilinemiyorsaevaporatr ve kondenser yzey scaklklarndan, bu blgelerin uzunluklar dikkate
alnarak alnan ortalamalar ile buhar scakl tahmin edilebilmektedir (Huang ve
Tsuei, 1985). Buhar scakl, yzey scaklklarndan (3.7) eitlii ile bulunabilir.
ce
cc,wee,wv
LL
LTLTT
+
+= (3.7)
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
58/125
42
Burada Tw,e ve Tw,c srasyla kondenser ve evaporatr blgeleri iin ortalama yzey
scaklklar, Le ve Lcde srasyla evaporatr ve kondenser uzunluklarn
gstermektedir.
Lin vd. (1995)ne gre s borusundaki s tanm katsays nn bulunmas iin
evaporatr ksms aks ile evaporatr ve kondenser blgeleri yzey scaklklarnn
ortalamasndan yararlanmtr. Lin vd.ne gre s tanm katsays;
ce TT
A/Q
= (3.8)
eitlii ile bulunur. Lin vd.nin deneysel sonularndan s tanm katsays iin (3.9)
eitliini tretip nermilerdir.
( ) 41,03/218,0v VqP943,0+= & (3.9)
Burada s tanm katsays, P s borusu ierisindeki doyma basnc ve s aks
olarak verilmitir. V
q&
+s borusunun arj orandr.
0
50100
150
200
250
0 15 30 45 60 75 90
Eim as
Max.s
aks(
kW/m
2).
50 C
65 C
80 C
95 C
ekil 3.5. eitli eim alarnda s borusunun tayabilecei maksimum s aks
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
59/125
43
Deneysel amal olarak retilen s borusunun maksimum tayabilecei s aks
Golobic ve Gaspersic (1997) tarafndan tretilen (1.15) eitlii ile, farkl eim alar
ve alma scaklklar iin hesaplanarakekil 3.5.de grafik olarak gsterilmitir.
Hesaplamalar, s borusunun 50 oC, 65 oC, 80 oC ve 95 oC i scaklklarnda
alaca kabul ile yaplmtr. Is borusunun tayabilecei maksimum s aks
(1.5) eitliinden, yukarda sz edilen scaklklar iin hesaplanarak ekil 3.5.te
verilmitir.
3.6. IBIGK Sistemi ile lgili Deneysel alma
Is borulu s geri kazanm sisteminde toplam 16 borudan oluan birs borusu demeti
kullanlmtr. Borular dz sral olarak denmitir. Boru eksenleri arasnda enine ve
boyuna aralklar eit olup 45 mmdir. Evaporatr ve kondenser ksmlar boru aplar
ayndr. Is borular yerekimi destekli olarak alacaklarndan fitil kullanlmamtr.
Is deitiricide kondenser ksm yukarda, evaporatr ksm aada olacakekilde
90o eim as ile konumlandrlmtr.
Is deitiricisinde kullanlan s borular ile ilgili fiziksel byklkleri aadaverilmitir.
Boru et kalnl: t = 0,75 mm
D ap: D = 16,0 mm
ap: d =14,5 mm
Evaporatr uzunluu: levp = 145 mm
Kondenser uzunluu: lkon = 100 mm
Adyabatik blge uzunluu: lady = 5 mmKanat kalnl: tkanat = 0,4 mm
Kanatlar aras mesafe: x = 10 mm
Evaporatr blgesinde baca gaz ak kesiti 145*165 mmdir Evaporatr ksmnda
paslanmaz elik kanat vardr. Kondenser ksmnda ise kullanlmamtr. ekil 3.6da
IBIGK sisteminin evaporatr ve kondenser blgeleri grnmektedir. Burada kanatl
ksm evaporatr blgesi, kanatsz olan ksm ise kondenser blgesidir. Evaporatr
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
60/125
44
ksmnn alt ksmnda akkan arjnn yapld, arj ileminden sonra pin-of
pensesi ile ezilip kaynaklanan boru uzantlar grlmektedir. Ezme ilemi, ierideki
vakumun kaynak ilemi srasnda azalmamas iin farkl iki yerden yaplmtr.
ekil 3.6. IBIGK sisteminin evaporatr ve kondenser blgeleri
Is transferi ve basn dm dikkate alndnda, s borulu s deitiricilerinde
kart akl sistemlerin, paralel akl sistemlere oranla (hem apraz hem de dz sral
durumlar iin) daha verimli olmaktadr (Hsieh, 1988; ve Huang, 1990). Bu almada
da IBIGK sistemi kart akl olarak dzenlenmitir.
Is borularnn dzenlenmesinde apraz veya dz sral dzenlemeler
yaplabilmektedir. Ancaks geri kazanm sisteminin neden olaca basn kayb ve
kazanlardaki baca gazndan geri kazanm salanaca ve bu nedenle oluabilecek
kirlilikler dikkate alnarak, s borularnn dz sral olarak dzenlemesi yaplmtr.
Kondenser blgesinde, s borularndan suya olan s transferini artrmak iin borular
arasna ynlendirme plakalar yerletirilmitir. Bu ynlendirme plakalarekil 3.7de
grlmektedir.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
61/125
45
Bu almada da, s borularnn ii literatre uygun olarak % 10 orannda asit ieren
asitli su ile temizlenip i akkan ile ykanmtr. Her bir s borusunun ii vakum
pompas ile youmayan gazlardan arndrmak iin 160 tora kadar vakumlanp,
evaporatr blgesi hacminin % 50si orannda alma akkan olarak saf su
konulmutur. arj ileminden sonra s borusu ierisindeki vakum seviyesi
deimeden zel sktrma pensesi (pin-of) ile ezilip oksi-asetilen kayna ile
kapatlmtr.
Deneylerde baca gaz yerine scak hava kullanlmtr. Hava scakl 125, 150, 175,
200, 225 ve 250 oC scaklklarnda, elektrikli stclarla ve ayarl bir trafo ile
istenilen deerlere ayarlanmtr. Baca gaz hz, devri ayarlanabilen bir fan
yardmyla 1, 1,5, 2, 2,5 3, 3,5 ve 4 m/s hzlarnda istenilen deerlere ayarlanmtr.
Kondenser ksmndaki soutma suyu debisi 0,065 kg/s ve 0,13 kg/s debilerinde sabit
olarak tutulmutur. Soutma suyu scakl 20 oC ve 33 oC deerlerinde allmtr.
20 oC su scakl ebeke suyu scakl ve 33 oC ise herhangi bir sistemde ssn
verip, souyarak kazana geri dnen akkan scakl olarak seilmitir.
Su k
Su k
Su girii
Su girii
Gazk
Gazgirii
T
T
T
T
P VP
T
T
T
T
T
ekil 3.7. IBIGK nitesinde lm yaplan noktalar(T; Scaklk, P; basn, V; Hz lm noktalar)
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
62/125
46
Deneysel almada IBIGK sisteminde yaplan lmeler iin, lm noktalarnn
konumu ekil 3.7.de verilmitir. Deney dzenei, ekil 3.8.de ematik olarak ve
ekil 3.9.de de fotoraf olarak grlmektedir.
IBIGK nitesinde, evaporatr ve kondenser blgelerindeki eitli noktalardan K tipi
sl iftlerle scaklk lmleri yaplmtr. Isl iftlerden gelen sinyallerin scaklk
olarak okunmas, Almemo 5990-2 tipi, ok kanall veri kaydedici ile salanmtr.
Baca gaz hz ile s deitiricisinin neden olduu basn kayb da ayrca
llmtr. Bu lmlerin yaplmasnda, Testo 454 veri kaydedici uygun proplar
ile birlikte kullanlmtr. Is deitiricisinin kondenser ksmnda sy alan suyun
sirklasyonu kk bir pompa ile salanm ve su debisi de debimetre ile
llmtr.
ekil 3.8. Deney dzeneinin ematik olarak grn
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
63/125
47
ekil 3.9. Deney dzeneinin grnm
ekil 3.10. Is borularnn vakuma alnmasnda kullanlan vakum pompas
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
64/125
48
IBIGK nitesinin neden olduu basn kayb s deitirici ncesi ve sonrasndaki
deitiricisinin evaporatr blgesi iin etkinlik;
basn fark uygun bir cihazla llerek saptanmtr. Is deitiricisi etkinlii
evaporatr ve kondenser blgeleri iin (3.10) ve (3.11) eitlikleri ile ayr ayr
hesaplanabilir (Azad vd. 1985).
Is
( )1,su1,gazmin2,gaz1,gazgaz
eTT.C
TT.C
= (3.10)
Is deitiricisinin kondenser blgesi iin etkinlik;
( )( )1,su1,gazmin
1,su2,susuc
TT.C
TT.C
= (3.11)
e burada Cmin;
(3.12)
min, scak ve souk akkanlardan hangisinin deeri en kkse o deer alnacan
IGK sistemlerinde scak ve souk akkanlarn ktlesel debileri ve s kapasiteleri
(3.13)
V
minpmin )Cm(C =
C
ifade etmektedir. Burada; 1 indisi girii, 2 indisi ise k gstermektedir.
IB
birbirine eit ise, scak ve souk akkan taraflarnn etkinlikleri de birbirine eit olur.
soguksicak =
1cm
cm
soguk,psoguk
sicak,psicak = (3.14)
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
65/125
49
ok sral IBIGK sistemlerinde elde edilebilecek maksimum etkinlik, n
deitiricideki sra saysn gstermek zere Niro ve Baretta (1992) tarafndan;
1n
nmax +
= (3.15)
olduu bildirilmitir. Bu durumda scak ve souk akkanlar iin;
soguksoguksicaksicak cmcm = (3.16)
olduu dikkatlerden karlmamaldr. Bu koullarda sra says ile, s deitiriciden
elde edilebilecek maksimum etkinliin deiimi ekil 3.11da grlmektedir.
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Sra Says
MaksimumVerimlilik
ekil 3.11. Sra says ile s deitiriciden elde edilebilecek maksimum etkinliindeiimi.
Eitlik 3,15den yararlanarak izilen ekil 3.10.dan aka grld gibi
evaporatr ve kondenser blgelerinden akan akkanlarn sl kapasiteleri birbirine
eit olduunda, ok sral sistemlerde, 810 sra uygun sra says olarak alnabilir.
Bu durumdaki verimlilik, yaklak % 90dr. Sra saysn daha fazla yaplmas,
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
66/125
50
sistemin maliyetini artmasna neden olacak, ancak verimlilikteki artta dikkate deer
bir artma gzlenemeyecektir.
3.7. IBIGK Sisteminin Termodinamik Analizi
Is borusu ierisindeki buhar aknn termodinamik evrimi ekil 3.12.de T-s
diyagram olarak grlmektedir (Khalkhali vd., 1999). almann
basitletirilebilmesi iin aadaki kabuller yaplmtr:
- Is borusu kararl durumda almaktadr.
- Buhar ak olduka kk Reynolds says ile akmaktadr.
- hmal edilebilir derecede scaklk art olmaktadr
- Tama blgesinde buharlama ve youma olmamaktadr. yani s borusu
ii doymu haldedir.
ekil. 3.12. Is borusu ierisindeki akkann Termodinamik evrimi (Khalkhali,
1999)
ekil 3.12.de verilen diyagramdaki, (12) blgesi evaporatrden kondensere buhar
aknn olduu blgedir. (23) blgesi kondenserden s atlmas, (34) blgesi
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
67/125
51
kondenserden evaporatre akkann tanmas ve (41) blgesi de evaporatrdeki
buharlamay gstermektedir.
eitli sistemlerde ekserji kaybna neden olan durumlar; srtnme kayplar, scaklk
farkndan dolay oluan s transferi, genleme veya sktrma vb. olaylardr. Saf bir
maddenin ekserjisi aadaki gibi yazlabilir (engel ve Boles 1996).
( ) ( ) gz2
VssThh
2
000 ++= (3.17)
Bu eitlikteki, (2
V 2 ) kinetik enerji ve ( ) potansiyel enerji terimleri ihmal edilirse;gz
( ) ( ooo ssThh )= (3.18)
eitlii elde edilir. Bu eitlikteki ho ve so terimleri akkann evre scaklndaki
entalpi ve entropisini, To ise evre scakln ifade etmektedir.
IBIGK sistemi termodinamik olarak, srekli akl ak bir sistemdir. Bu sistemlerde
akkann kontrol hacminde srekli bir ak vardr. Akkann zellikleri, kontrol
hacmi iinde bir noktadan dierine farkllklar gsterebilir. Fakat verilen bir noktada
zamanla deimez (engel ve Boles, 1996).
Is geri kazanm sisteminin her blm ayr bir kontrol eleman olarak kabul edilip
tersinmezlik veya ekserji kayb
aa
da verildii gibi yaz
labilir.
+
= W
T
T1Q
T
T1Qmm
o
g
ogg
&& (3.19)
Is borulu s geri kazanm sisteminin ekserji analizi yaplrken aadaki kabuller
yaplmtr:
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
68/125
52
- Sistem ile evre arasndaki s alverii ihmal edilmitir.
- Sistem elemanlarndaki, boru ve kanallardaki srtnmeler, basn ve hz
kayplar ihmal edilmitir.
Sistemin ekserji analizini yapabilmek iin sistem iki ksmda ele alnmtr.
Bunlardan birincisi IBIGK sistemine s veren baca ksmdr. kincisi ise IBIGK
sisteminden s eken su ksmdr. Bunlardan ilki sistemin evaporatr blgesini,
ikincisi ise kondenser blgesini kapsamaktadr.
Evaporatr ksmnda (baca gaz tarafnda) retilen entropi;
( ) ( 12021gaz ssThh += )
)
(3.20)
eitliinden bulunur.
Kondenser ksmnda (su tarafnda) retilen entropi ise;
( ) ( 43034su ssThh += (3.21)
eitliinden bulunabilir.
Sistemin Termodinamiin II. yasasna gre verimi ise (3.22) eitliinden
hesaplanabilmektedir.
gazgaz
susu
m
m
= (3.22)
3.8. IBIGK Sisteminin Ekonomik Analizi
IBIGK sistemi ekonomik ynden incelenirken, sistemin kurulmas ile ne gibi
yararlarnn olduuna baklr. Ekonomik yararlarnn yannda evreye olan
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
69/125
53
kirleticilikte de bir azalma oluacaktr. Bu yarar, belki dorudan ekonomik olarak
dikkate alnmasa dahi, dolayl ynden ekonomiye bir katksnn olaca muhakkaktr.
Bu sistemin herhangi bir kazan kna eklenmesi ile birlikte baca gaz scaklnda
bir azalma meydana gelecektir. Bu azalma sonucunda da kazan nceden yerine
getirmekte olduu fonksiyonunda hibir azalma olmadan yakt sarfiyatnda bir
tasarruf salanm olacaktr. Herhangi bir kazandaki baca kayb (3.23) eitlii ile
bulunabilir (zkan, 1984).
( )100
Hu
TTcVK.B
bg,pg =&
(3.23)
Burada, ve srasyla baca gaz zgl hacmini (NmgV& g,pc3/kg) ve zgl ssn
(kcal/Nm3), Tb ve T baca gaz ve evre scaklklarn, Hu ise kullanlan yaktn alt
sl deerini (kcal/kg) ifade etmektedir. Buradaki baca gaz zgl hacmi ise (3.24)
eitliinden bulunabilir (Eker, 1975).
( ) minmin.gg L1VV += && (3.24)
Eitliinden bulunabilir. Buradaki kazanda kullanlan yakt iin hava fazlalk
katsays, teorik baca gaz miktardr. Lmin.gV& min ise yanma iin gerekli teorik hava
miktar olup (3.25) eitliinden, ise (3.26) eitliinden (sv yaktlar iin)
bulunabilir (Eker, 1975).
min.gV&
38,1Hu1000
238,1Lmin = (3.25)
77,3Hu1000
548,1V min,g =& (3.26)
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
70/125
54
Bu eitlikler yardmyla, IBIGK sisteminin herhangi bir sisteme monte edilmeden
nceki ve sonraki baca kayplar (3.23) eitliinden, kazan veriminde salanacak ek
verim hesaplanabilir. Buradan da sistemin alma sresi dikkate alnarak, salanan
enerji tasarrufu miktar hesaplanabilecektir.
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
71/125
55
4. ARATIRMA BULGULARI
4.1. Is Borusunun Deneysel Sonular
Teks borusu ile yaplan deneysel almalar, s borusunun evaporatr ksmna 200-
3000 W arass verilerek yaplmtr. Is borusu 0, 15, 30, 45, 60, 75 ve 90 derece
eim alarnda altrlmtr. Kondenser ksmnda sistemden sy eken suyun
debisi 10, 15, 20, 25, 25, 30, 35 ve 40 l/h aralklarnda ayarlanarak, scaklk dalm
gzlenmitir. Yaplan almada, 0 eim asnda sadece 200 W s yk
uygulanarak, 15o ile 90 arasndaki eim alarnda ise 200, 500, 900, 1400, 2100 ve
3000 W s yklerinde deneyler yaplmtr.
4.1.1. Yzey Scaklklarnn Deiimi
Is borusu zerindeki lm noktalar ekil 4.1.de grlmektedir. Scaklk
diyagramlarndaki 1 noktas evaporatr blgesi balangcndaki ve 9 noktas
kondenser blgesindeki en u lm noktasn gstermektedir. lm noktalar:
- Evaporatr blgesi zerindeki lm noktalar: (1), (2), (3), (4) noktalar,
- Adyabatik blgedeki lm noktas: (5) noktas,
- Kondenser blgesi zerindeki lm noktalar: (6), (7), (8), (9) noktalardr.
- Is borusu i scakl (10) noktasndan llmtr.
- Su giri ve k scaklklar (11) ve (12) noktalarndan llmtr.
ekil 4.1. Is borusu zerindeki lm noktalar
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
72/125
56
30
50
70
90
110
1 2 3 4 5 6 7 8 9
lm noktalar
Scaklk(C)
40 l/h
35 l/h
30 l/h
25 l/h
20 l/h
15 l/h
10 l/h
ekil 4.2. Yatay konumda, 200 W s yknde, s borusunun eitli noktalarndallen yzey scaklklar
ekil 4.2. ile ekil 4.8. arasndaki ekillerde, s borusunun evaporatr blgesine
200W s yk uyguland durumda, s borusu zerindeki eitli noktalardan
llen scaklk deerleri grlmektedir. Burada verilen diyagramlar eim asnn 0
ile 90 aralnda 15 aralklarla yaplan deneylerden alnan sonulardr.
Diyagramlardan grld gibi, evaporatr blgesindeki scaklk dalm 0 eim
as hari olmak zere yaklak birbirine yakn deerlerde llmtr (ekil 4.2).
Yatay konumda yani 0 eim asndaki almada evaporatr blgesi yzey scakl
zellikle 1 noktasnda dier lm noktalarna oranla ok daha fazla llmtr.
nk s borusu yatay konumda olduu iin evaporatr blgesinin zellikle ilk
ksmlarndan kondensere yeteri kadar s transfer edilemediinden 1 noktasnda
yzey scakl dier noktalara oranla ok fazla olarak llmtr.
Soutma suyunun debisinin azalmasyla, kondenseri terk eden su scakl da
artmtr. Bu nedenle, kondenser blgesi yzey scakl da greceli olarak artmtr.
Is borusunun 1590 eimleri arasndaki almalarda ekillerden de grlecei gibi,
-
8/7/2019 BORULU ISITMAXXXXX
73/125
57
evaporatr ve kondenser blgelerindeki scaklklar yaklak birbirlerine yakn
deerlerde bulunmutur.
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9
lm noktalar
Scaklk(C)
40 l/h
35 l/h
30 l/h
25 l/h