energy and exergy analysis

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

GAZBETON FABRİKASINDAKİ ENERJİ VE EKSERJİ

TERMODİNAMİK ve ISI TEKNİĞİ ANABİLİM DALINDA HAZIRLANAN

Tez Danışmanı:

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ


ANALİZİ

10066048 Yavuz KOÇ


LİSANS BİTİRME TEZİ

Tez Danışmanı: Prof.Dr. Zeynep Düriye BİLGE

İSTANBUL, 2014



2

GAZBETON FABRİKASINDAKİ

ENERJİ VE EKSERJİ

ANALİZİ

i

GAZBETON FABR İKASINDAK İ ENERJİ VE EKSERJİ ANAL İZİ

Yavuz KOÇ

Makine Mühendisliği Lisans Tezi

Tez Danışmanı: Prof. Dr. Zeynep Düriye BİLGE

ÖZET

Her geçen gün artan talep, bununla birlikte büyüyen ve gelişen sanayi beraberinde makinelerin, sistemlerin ve endüstrilerin harcadıkları enerjilerin artmasına sebep olmuştur. Kullanılan bu enerjinin artışı birçok mühendisin ilgi alanına girmiş ve bu artışı düşürmek için deneyler ve analizlere başvurmuşlardır. Bu analizlerin bir çoğu sistemde kullanılan enerjinin kayıp olarak kullanamadığımız kısmını düşürmeye yönelik analizler olmaktadır. Bu sebeplerden dolayı araştırmacıların analiz yaptığı olgu “ekserji” yani “kullanılabilirlik” olarak karşımıza çıkmaktadır.

Bu çalışmada Türkiye’nin gelişmekte olan ülkeler sınıfında olduğu dolayısıyla yapı malzemeleri sektörünün büyümesi ve gerek yurtiçi gerek yurtdışına ihracat yapılan bu gazbeton ürününün imal edilme aşamasında kayıp enerjinin tespiti, daha sonrasında bu kayıp enerji miktarının düşürme çalışmalarına yer verilmiştir. Böylelikle enerji ve ekserji analizleri ile tespit edilen bu kayıp enerjiyi düşürerek ülke ekonomisine katkıda bulunmak ve enerji kaynaklarının verimli bir şekilde kullanılmasını sağlamış oluruz.

Analizimizde, gazbeton üretim şemasındaki makinelerin herbiri için ayrı ayrı enerji analizleri ve enerji verimlilikleri yapılmıştır. Üretim şemasında kullanılan ve büyük miktarda enerji ve ekserji kayıpları olan makinelerde ise hem enerji analizi hem de ekserji analizleri yapılmıştır. Bu yapılan analizler doğrultusunda üretim bandındaki makinelerin verimlilik değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan kayıp enerji miktarıyla fabrikanın doğalgaz ile kaybedilen yıllık maliyet hesabı Türk Lirası bazında hesaplanmıştır. Elde ettiğimiz bu verimlilik değerlerini artırmaya yönelik araştırma ve geliştirme çalışmaları artırılarak maliyet düşürülebilir.

Anahtar kelimeler: Enerji ve Ekserji Analizi, Verimlilik, Gazbeton

ii

TEŞEKKÜR

Tez çalışmam sırasında benden desteğini ve yardımını esirgemeyen çok değerli hocam ve tez danışmanım sayın Prof. Dr. Zeynep Düriye BİLGE’ye teşekkürlerimi sunarım.

Tez çalışmamda bana maddi ve manevi imkanlarını sunan Türk Ytong Sanayi AŞ müdürlüğüne, laboratuvar ve araştırma şefi Sertaç KARAKAŞ’a, bakım ve onarım şefi İbrahim GEZER’e , her türlü bilgi birikim ve tecrübelerini benden esirgemeyen çok değerli fabrika personeline teşekkür ederim.

Hayatım boyunca, eğitim ve sosyal yaşamımda gerek maddi gerekse manevi olarak benden hiçbir zaman desteğini esirgemeyen ve bugünlere gelmemde çok büyük pay sahibi olan aileme sonsuz teşekkür ederim.

iii

İÇİNDEKİLER

Sayfa

ÖZET............................................................................................................................. i

TEŞEKKÜR.................................................................................................................. ii

ŞEKİL LİSTESİ........................................................................................................... vi

ÇİZELGE LİSTESİ..................................................................................................... vii

SİMGE LİSTESİ......................................................................................................... x

GİRİŞ........................................................................................................................... 1

1)GAZBETON ÜRÜN TANIMI ve KAPSAMI........................................................ 1

1.1) Ürün Çeşitleri ve Tarifleri.................................................................................

1

1.1.a-Duvar blokları.............................................................................................. 2

1.1.b-Asmolen Bloklar.......................................................................................... 2

1.1.c-Yalıtım plakaları.......................................................................................... 2

1.2.a-Kapı ve Pencere Lentoları........................................................................... 2

1.2.b-Döşeme plakaları......................................................................................... 2

1.2.c-Çatı plakaları................................................................................................ 2

1.2.d-Düşey Duvar Elemanları.............................................................................. 2

1.2.e.-Yatay Duvar Elemanları.............................................................................. 2

1.2.f-Yalıtım elemanları........................................................................................ 2

1.2) Sektörün(Gazbeton) Gelişimi ve Potansiyeli.................................................... 2

1.3) Sektörün Güncel Durumu ve Performansı......................................................... 3

1.4) Sektörün Dış Ticaret İstatistikleri...................................................................... 5

1.4.1) İthalat.......................................................................................................... 5

1.4.2) İhracat......................................................................................................... 5

1.5 ) Ürün(Gazbeton) Özellikleri ve Üstünlükleri.................................................... 13

1.6) Gazbeton Üretim Şeması ve Üretim Yöntemleri............................................... 15

1.6.1) Değirmen Dairesi........................................................................................ 16

1.6.2) Karıştırma ve Döküm ................................................................................ 17

1.6.3 ) Kesme........................................................................................................ 18

1.6.4 ) Pişirme....................................................................................................... 19

1.6.5) Ayırma........................................................................................................ 20

1.6.6) Paketleme (Şirinkleme)............................................................................... 21

2) ENERJİ ve EKSERJİ...............................................................................................

23

2.1) Termodinamiğin Birinci Yasası: Kontrol Hacimleri......................................... 23

2.1.1) Kütlenin Korunumu.................................................................................... 23

iv

2.1.2) Enerjinin Korunumu İlkesi......................................................................... 25

2.2) Termodinamiğin İkinci Yasası.......................................................................... 27

2.2.1) Kullanılabilir Enerji ( Ekserji) ve İkinci Kanun Verimi ............................ 28

2.2.2) Ekserji Verimliliği ve Analizi..................................................................... 30

2.2.2.1) İş Etkisiyle Ekserji Transferi............................................................... 31

2.2.2.2) Isı Etkisiyle Ekserji Transferi ............................................................. 31

2.2.2.3) Madde Girişi ile Ekserji Transferi....................................................... 31

3) METOT ve ANALİZ..............................................................................................

34

3.1) Karıştırma Ünitesi............................................................................................. 36

3.1.1) Karıştırma Ünitesi Kütle Dengesi ............................................................. 36

3.1.2) Karıştırma Ünitesi Enerji Dengesi.............................................................. 38

3.1.3) Karıştırma Ünitesi Enerji Verimliliği......................................................... 39

3.2) Kabarma ve Kesme Ünitesi............................................................................... 40

3.2.1) Kabarma ve Kesme Ünitesi Kütle Dengesi ............................................... 40

3.2.2) Kabarma ve Kesme Ünitesi Enerji Dengesi............................................... 41

3.2.3) Kabarma ve Kesme Ünitesi Enerji Verimlili ği........................................... 41

3.3) Bekletme Odası Ünitesi ................................................................................... 42

3.3.1) Bekletme Odası Ünitesi Kütle Dengesi...................................................... 42

3.3.2) Bekletme Odası Ünitesi Enerji Dengesi .................................................... 43

3.3.3) Bekletme Odası Ünitesi Enerji Verimlili ği................................................. 44

3.4) Kazan Ünitesi .................................................................................................. 44

3.4.1) Kazan Ünitesi Kütle Dengesi..................................................................... 44

3.4.2) Kazan Ünitesi Enerji Dengesi..................................................................... 47

3.4.3) Kazan Ünitesi Enerji Verimliliği................................................................ 49

3.4.4) Kazan Ünitesi Ekserji Analizi.................................................................... 49

3.4.5) Kazan Ünitesi Ekserji Verimi..................................................................... 52

3.5) Otoklav Ünitesi ................................................................................................. 52

3.5.1) Otoklav Ünitesi Kütle Dengesi................................................................... 52

3.5.2) Otoklav Ünitesi Enerji Dengesi ................................................................. 55

3.5.3) Otoklav Ünitesi Enerji Verimliliği............................................................. 57

3.5.4) Otoklav Ünitesi Ekserji Analizi.................................................................. 57

3.5.5) Otoklav Ünitesi Ekserji Verimi.................................................................. 60

v

3.6) Kazan + Otoklav Ortak Analizi......................................................................... 60

3.6.1) Kazan + Otoklav Kütle Dengesi................................................................. 60

3.6.2) Kazan + Otoklav Enerji Dengesi ............................................................... 62

3.6.3) Kazan + Otoklav Enerji Verimi.................................................................. 64

3.6.4) Kazan + Otoklav Ekserji Analizi................................................................ 64

3.6.5) Kazan + Otoklav Ekserji Verimi................................................................ 69

4) SONUÇLAR VE ÖNERİLER...............................................................................

70

4.1) Sonuçlar............................................................................................................. 70

4.2) Öneriler.............................................................................................................. 72

KAYNAKÇA.............................................................................................................. 73

ÖZGEÇMİŞ................................................................................................................. 75

vi

ŞEKİL L İSTESİ

Şekil Sayfa

1.1 Türkiye firma bazında gazbeton üretim kapasiteleri..................................... 4

1.2 2009-2013 yılları arası dolar bazında toplam ithalat- ihracat rakamları....... 12

1.3 2009-2013 ithalat ve ihracat rakamlarının yüzdesel gösterimi..................... 13

1.4 Gazbeton üretim şeması................................................................................ 15

1.5 Çakıl ve kuvarsit taşı hammadde deposu...................................................... 16

1.6 Değirmen dairesi taş öğütme değirmeni........................................................ 17

1.7 Karışımın arabaya dökümü........................................................................... 18

1.8 Kesme makinesi............................................................................................ 19

1.9 Malzemenin pişirilmesini sağlayan otoklavlar.............................................. 20

1.10 Ayırma makinesi........................................................................................... 21

1.11 Şirinkleme(paketleme) makinesi .................................................................. 22

2.1 Kontrol hacmine giren ve çıkan kütlelerin eşitli ği........................................ 24

2.2 Kontrol hacminin enerjisi ısı ve iş etkileşimleri dışında kütle akışı ile gerçekleşir.....................................................................................................

25

2.3 Enerji, ekserji ve entropi dış çevre akışı........................................................ 29

2.4 İlk hal, ara hal ve ölü hal............................................................................... 29

2.5 Sisteme giren ve çıkan ekserjiler................................................................... 30

3.1 Sürecin ana bölümlere ayrılmış üretim şeması.............................................. 35

3.2 Karıştırma bölümü giren maddeler ve çıkan ürün......................................... 36

3.3 Karıştırma ünitesine giren maddelerin yüzdesel analizi................................ 37

3.4 Karıştırma ünitesine giren madde enerjilerinin dağılımı............................... 39

3.5 Kabarma ve kesme ünitesi giren ve çıkan maddeler..................................... 40

3.6 Bekletme odası ünitesine giren ve çıkan maddeler....................................... 42

3.7 Kazan ünitesi giren ve çıkan maddeler.......................................................... 45

3.8 Kazan ünitesine giren maddelerin yüzdesel dağılımı.................................... 46

3.9 Kazan ünitesinden çıkan maddelerin yüzdesel dağılımı............................... 46

vii

ŞEKİL L İSTESİ (devamı)

Şekil Sayfa

3.10 Kazan ünitesine giren enerjilerin yüzdesel gösterimi.................................... 48

3.11 Kazan ünitesinden çıkan enerjilerin yüzdesel gösterimi............................... 48

3.12 Otoklav ünitesine giren ve çıkan maddeler................................................... 53

3.13 Otoklav ünitesine giren maddelerin yüzdesel dağılımı................................. 54

3.14 Otoklav ünitesinden çıkan maddelerin yüzdesel dağılımı............................. 54

3.15 Otoklav ünitesine giren maddelerin sahip oldukları enerji dağılımları......... 56

3.16 Otoklav ünitesinden çıkan maddelerin enerji dağılımları............................. 56

3.17 Kazan+Otoklav giren ve çıkan maddeler...................................................... 61

3.18 Kazan + Otoklava giren maddelerin enerji dağılımları................................. 63

3.19 Kazan + Otoklavdan çıkan maddelerin enerji dağılımları............................. 64

4.1 Üniteler için enerji verimlilik değerleri......................................................... 70

4.2 Üniteler için ekserji verimlilik değerleri....................................................... 71

viii

ÇİZELGE L İSTESİ

Çizelge Sayfa

1.1 2009 yılı gazbeton ithalat ve ihracat rakamlarının ülkelere göre durumu.... 7


1.3 2011 yılı gazbeton ithalat ve ihracat rakamlarının ülkelere göre.................. 9



2.1 Enerji ve ekserjinin farkları.......................................................................... 28

3.1 Karıştırma ünitesi kütle denge analizi........................................................... 37

3.2 Karıştırma ünitesi giren maddelerin enerji değerleri.................................... 38

3.3 Karıştırma ünitesi çıkan maddelerin enerji değerleri ................................... 38

3.4 Kabarma ve kesme ünitesi giren ve çıkan maddelerin kütle denge analizi.. 40

3.5 Kabarma ve kesme ünitesine giren maddelerin enerji denge analizi............ 41

3.6 Kabarma ve kesme ünitesinden çıkan maddelerin enerji denge analizi....... 41

3.7 Bekletme odası ünitesine giren ve çıkan maddelerin kütle dengesi............. 43

3.8 Bekletme odası ünitesi giren maddelerin enerji denge analizi...................... 43

3.9 Bekletme odası ünitesi çıkan maddelerin enerji denge analizi..................... 43

3.10 Kazan ünitesi giren ve çıkan madde dengesi................................................ 45

3.11 Kazan ünitesine giren maddelerin enerji denge analizi................................ 47

3.12 Kazan ünitesinden çıkan maddelerin enerji denge analizi............................ 47

3.13 Kazan ünitesine giren maddelerin ekserji analizi......................................... 50

3.14 Kazan ünitesinden çıkan maddelerin ekserji analizi..................................... 51

3.15 Otoklav ünitesi giren ve çıkan maddelerin kütle dengesi............................. 53

3.16 Otoklav ünitesine giren maddelerin enerji denge analizi.............................. 55

3.17 Otoklav ünitesinden çıkan maddelerin enerji denge analizi......................... 55

3.18 Otoklav ünitesine giren maddelerin ekserji analizi....................................... 58

3.19 Otoklav ünitesinden çıkan maddelerin ekserji analizi.................................. 59

ix

ÇİZELGE L İSTESİ (devamı)

Çizelge Sayfa

3.20 Kazan + Otoklav giren ve çıkan maddelerin kütle dengesi.......................... 61

3.21 Kazan + Otoklav giren maddelerin enerji dengesi........................................ 62

3.22 Kazan + Otoklav çıkan maddelerin enerji dengesi....................................... 62

3.23 Kazan + Otoklava giren maddelerin ekserji analizi...................................... 65

3.24 Kazan + Otoklavdan çıkan maddelerin ekserji Analizi................................ 67

4.1 Kazan + otoklav kayıp ekserjiden doğan maliyet analizi............................. 71

x

SİMGE L İSTESİ

Simgeler Açıklama

A Kesit alanı, m2

Cp Özgül ısı kapasitesi, kj/kgK

E Enerji, kj

e0 Özgül moleküler standart kimyasal ekserji

Ech Kimyasal ekserji, kj

Eç Çıkan enerji, kj

Eg Giren enerji, kj

Ek Kinetik ekserji, kj

EKH Kontrol hacmi enerjisi, kj

Ep Potansiyel ekserji, kj

Eph Fiziksel ekserji, kj

EQ Isı etkisisyle ekserji miktarı, kj

Ew İş etkisiyle ekserji miktarı, kj

g Yerçekimi ivmesi, m/s2

γ Aktiflik katsayısı

I Ekserji kaybı, kj

ke Kinetik enerji, kj

m Kütle, kg

P Basınç, bar

pe Potansiyel enerji, kj

Q Isı, kj

q Birim enerji, kj/kg

Rx Üniversal gaz sabiti, kj/kmolK

T Ortam sıcaklığı, K

T0 Çevre(ölü hal) sıcaklığı, K

Tref Referans sıcaklığı,K

xi

SİMGE L İSTESİ(devamı)

Simgeler Açıklama

v Özgül hacim, m3/kg

V Hız, m/s

Vç Çıkış hızı, m/s

Vg Giriş hızı, m/s

Vm Özgül hacim, m3/kg

W İş, kj

w Birim enerji, kj/kg

xi Yüzdesel oran

η Verim

ρ Yoğunluk, kg/m3

1

GİRİŞ

1) Gazbeton Ürün Tanımı ve Kapsamı

Gazbeton literatür tanımı olarak bünyesindeki milyonlarca gözenek ile ısı yalıtım değeri çok yüksek hafif esnek, depreme ve yüksek ısılara dayanıklı (1200 c°) bir yapı malzemesidir. Teknik tanımı olarak ise gazbeton – köpükbeton; ince öğütülmüş silisli bir agrega ve inorganik bir bağlayıcı madde (kireç ve / veya çimento ) ile hazırlanan karışımı, gözenek oluşturucu bir madde ilavesiyle hafifletilmesi ve ayrıca buhar kürü uygulanarak sertleştirilmesi suretiyle elde edilen gözenekli hafif bir betondur [1].

Yapısının %84’ ü durgun hava içeren gözeneklerden oluşur. Gazbetona yüksek ısı

yalıtımı ve en hafif yapı malzemesi olma özelliğini sağlayan, bu küçük gözenekler içine sıkışmış kuru havadır [1].

Gazbeton’un endüstrileşmiş üretiminde, genellikle silisli agrega olarak; silisçe zengin olan kum,kuvarsit veya uçucu kül , gözenek oluşturucu olarak ise; aliminyum tozu veya macunu kullanılmaktadır[1].

1.1) Ürün Çeşitleri ve Tarifleri

Gazbeton ürün çeşitlemesi açısından üçe ayrılır; 1.Gözenekli beton yapı malzemesi ; Gözenekli beton yapı malzemesi , gaz veya köpük betondan yapılmış teçhizatsız yapı bileşenidir[2]. 2.Gözenekli beton yapı elemanı; Gözenekli beton yapı elemanı , gaz veya köpük betondan yapılmış teçhizatlı yapı bileşenidir[2]. 3.Gazbeton Tutkalı ;Gazbeton duvar ve yapı malzemeleri için geliştirilmi ş , blokların birbirini tutmasına yarayan ince bir tutkaldır[2]. Gözenekli beton yapı malzemeleri [2] 1.1.a-Tutkalla uygulanan duvar blokları 1.1.b-Asmolen bloklar 1.1.c-Yalıtım plakaları Gözenekli beton yapı elemanları [2] 1.2.a-Kapı ve Pencere Lentoları 1.2.b-Döşeme plakaları 1.2.c-Çatı plakaları 1.2.d-Düşey duvar elemanları 1.2.e-Yatay duvar elemanları 1.2.f-Yalıtım elemanları

2

1.1.a-Duvar blokları ; 25-60 cm boyunda , 25 cm yüksekliğinde ve çeşitli kalınlıklarda üretilen yapımalzemesidir. Genellikle tuğla biçimi ile duvar örülmesinde kullanılır. 1.1.b-Asmolen Bloklar ; G2 sınıfında üretilen asmolen bloklar 25 cm kalınlığından 60 cm kalınlığına kadar çeşitli boyutlarda üretilen bir yapı malzemesidir. Genellikle tavan döşemelerinde kullanılır. 1.1.c-Yalıtım plakaları ; G2 sınıfında üretilen yalıtım plakaları 5-20 cm kalınlıktan çeşitli boyutlarda üretilmektedir. Isı yalıtımı yetersiz döşeme ve duvarlarda kullanılmaktadır. 1.2.a-Kapı ve Pencere Lentoları ; Lentolar duvar bloklarını tamamlayıcı donatı elemanlarıdır. Lentolar dolgu ve yığma duvarlarda kapı, pencere üst ve altlarında kullanılır. Ayrıca istenir ise merdiven basamağı olarak da kullanılır. 1.2.b-Döşeme plakaları ; Döşeme plakaları binalardaki taşıyıcı sistemlerin ara kat ve yürünebilir çatı döşemelerinde kullanılmaktadır. 1.2.c-Çatı plakaları ; Yapılarda çatı döşemeleri için üretilen büyük boyutlu prefabrik elemanlardır. 1.2.d-Düşey Duvar Elemanları ; Yığma yapılarda kullanılmak üzere üretilen ve bu yapıların iç ve dış duvarlarında kullanılan yapı elemanıdır. 1.2.e.-Yatay Duvar Elemanları ; Betonarme, çelik, ahşap ve prefabrik yapılarda kullanılan donatılı yapı elemanıdır. Kolon aralarına ya da kolonların iç ve dış yüzeylerine monte edilerek kullanılır. Her türlü rüzgar ve deprem kuvvetlerini karşılayacak şekilde üretilir. 1.2.f-Yalıtım elemanları ; İnşa edilen blokların en üst seviyede yalıtım sağlaması için kullanılan elemanlardır.

Gazbeton maddesi Gümrük Tarife Pozisyonunda 68 nci fasılada yer almaktadır. Yapı elemanları ve yapı malzemeleri için farklı GTİP numaraları kullanılmamakta olup yukarıda belirtilen bütün gazbeton yapı elemanları için tek bir GTİP numarası kullanılmaktadır. GTİP NO ÜRÜNÜN ADI 681011100000 İnşaat İçin bloklar ve levhalar-hafif betondan 1.2) Sektörün(Gazbeton) Gelişimi ve Potansiyeli

İnsanlar barınma ihtiyaçlarını karşılamak için mağaralara sığındıkları tarihlerden bugüne kadar, barınma ihtiyacının karşılanması için pek çok tarzda yapı inşa edilmiştir. Bu yapılarda doğanın zorlayıcı etkilerinden daha iyi korunmak için çok çeşitli malzemeler denenmiş ve en iyi bulunmaya çalışılmıştır.

Ağırlıklı olarak taş ve ahşap malzemelerden yapılan binaların kullanım bölgelerine göre farklılık göstermesi ve zorlu doğa koşullarına karşı zaman zaman yetersiz kalması

3

insanları soğuk aylarda konutlarını sıcak tutacak, sıcak aylarda ise serin tutacak, sağlam ve dış etkilere mukavemetli yapılar inşa etme yoluna sevketmiştir. Bu ihtiyaçlara çoğunlukla taş’ın ana inşaat malzemesi olduğu yapılar cevap vermiştir. Uzun süre taş’ın ana inşaat malzemesi olarak kullanılmasına rağmen işlenme ve taşınmasındaki zorlukları sebebiyle insanlarda doğal malzemelerin özelliklerini taşıyan yapay yapı elemanları üretimi fikri doğmuştur. Bu ana fikirle yola çıkan araştırmacılar en önemli gelişmeleri 19’yy'da yapay taşların üretilmesi fikrini oluşturarak gazbeton'un keşfi yolunda ilk ivmeyi kazandırmışlardır. Bu noktada 1920 yılında İsveç'in Yxhuld kasabasında keşfedilen gazbeton'un dayanıklılığını ve mukavemetini arttırmak için yapılan araştırmalarda gazbeton'a buhar kürü uygulanması fikrini doğurmuştur, daha sonra ise doygun buhar yardımı ile 100 ºC’nin üzerinde gerçekleştirilen kürlemenin başta basınç dayanımı olmak üzere birçok fiziksel özelliği iyileştirdiği görülmüştür [1].

Gazbeton yapı elemanlarının önemli niteliklerinden biri gözenekli bir dokuya sahip olmalarıdır. Betona gözenekli doku kazandırma fikri ise ilk olarak İsveç’li E.Hoffman tarafından ortaya atılmıştır.1889-1925 yılları arasında bu konuda önemli adımlar atılarak pek çok gözenek oluşturma yöntemi üzerindeçalışılmıştır. Bunlar arasında J.W.Aylswort ile J.A.Dyer’in birlikte geliştirdikleri alüminyum veya çinkotozu kullanılmasını öngören yöntem en çok benimsenen yöntem olmuştur[1].

Yapay taşlarının önce gözenekli bir dokuya kavuşturulması ve daha sonra da buhar kürü yardımı ile dış etkilere karşı dayanıklı hale getirilmesi yönünde en önemli adım J.A.Erickson tarafından atılmıştır.Erickson yöntemi 1924 yılında Skövde Gazbeton AB firması tarafından kullanılmaya başlanmış ve üretilen gazbeton piyasaya Durox ticari adı altında sunulmuştur[1].

Günümüzde gazbeton üretiminde, J.A.Erickson yöntemi özde izlenmekle birlikte çağın sağladığı teknolojik olanaklardan yararlanılarak ürün niteliklerinin geliştirilmesi yönünde küçümsenmeyecek ilerlemeler sağlamıştır.

Amerika’da 21 yy’ın yapı malzemesi olarak seçilen gazbeton’un yurdumuzda ise, 1965 yılında başlayan üretimi 1989 yılına kadar tek bir firma tarafından gerçekleştirilmi ş olup son yıllarda büyük sermaye ölçekli inşaat malzemeleri ve çimento firmaları tarafından kurulan gazbeton tesisler ile üretim miktarı hızla artmıştır. İlk üretim yıllarında daha çok yalıtım malzemesi sınıfında kabul edilen gazbeton, son birkaç yıldır sahip olduğu ısı yalıtımı, deprem dayanıklılığı, ses yalıtımı ve hafiflik gibi özellikleri nedeniyle ana inşaat yapı malzemesi olarak son kullanıcılar tarafından kullanılmaktadır[1]. 1.3) Sektörün Güncel Durumu ve Performansı 1960’lı yıllarda ilk defa Türkiye’ye getirilen gazbeton’un üretilmeye başlanması 1965 yılında iki özel teşebbüs şirketi ve Türkiye Sınai Kalkınma Bankası’nın ortaklığında İstanbul Pendik’ te kurulan bir tesisle olmuştur, üretime başlanan bu tesisin kapasitesi 50.000 m³ yani 5.000 konutluktu, 1990’ lardan itibaren açılan diğer tesisler ile birlikte bugün 4.863.240 m³’lük bir kapasitesi oluşmuştur ve bu da yaklaşık olarak 505.776.960 liralık bir sektör cirosu anlamına gelmektedir[2].

1990 yılında Gazbeton Üreticileri Birliği çatısı altında toplanan sektördeki 3 firmanın bugün itibariyle 11 fabrikadaki yıllık toplam kapasiteleri 4.863.240 m³ olup, üretici firmaların yıllık üretim kapasitelerine göre dağılımları şu şekildedir;

Türk Ytong A. Ş. Üretim Tesisleri ve Kapasiteleri: Pendik/İST Tekirdağ Bilecik Antalya Gaziantep AKG Gazbeton İşletmeleri Tesisleri ve Kapasiteleri: İzmir Kırıkkale Tekirdağ Nuh Yapı Ürünleri ve Makine Sanayi Kapasitesi: Toplam

Şekil 1.1 Türkiye firma bazında gazbeton üretim k

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

Türk Ytong San.

1910000

F irma Bazında Gazbeton Üretim Kapasiteleri (m ³ )

4

. Üretim Tesisleri ve Kapasiteleri:

430,000 m3

360,000 m3 400,000 m3

320,000 m3 400,000 m3

letmeleri Tesisleri ve Kapasiteleri:

410,000 m3

550,000 m3 1,585,000 m3

Nuh Yapı Ürünleri ve Makine Sanayi Kapasitesi:

408,240 m3

Türkiye firma bazında gazbeton üretim kapasiteleri

Türk Ytong San. AKG Gazbeton Nuh Yapı Ürünleri

1910000

2545000

408240


Nuh Yapı Ürünleri

408240


5

1.4) Sektörün Dış Ticaret İstatistikleri

1.4.1) İthalat

Gazbeton sektöründe ithalat sınırlı sayıda gazbeton üretimi yapılan ülkelerle yapılmaktadır. Bu yapılan ithalat da oldukça az miktarlarda seyretmektedir. Bunun başlıca nedenleri ise ülkemizdeki gazbeton üreticilerinin ürettikleri gaz beton çeşitleride alıcının istediği ürünün olmamasıdır. Bu sebeple alıcı dış ülkelerle ticarete girmek zorunda kalmıştır. Türkiye’deki gazbeton üreticileri bu tür az talep edilen ürünleri üretmemesinin sebebi maliyet kazanç dengesinin yetersiz olmasından kaynaklanmaktadır.

Gazbeton ithalatından 1995-2002 yılları arasında yoğun bir şekilde başta Yunanistan olmak üzere Akdeniz’e kıyısı olan birkaç ülke ile ticaret yapılırken son zamanlarda 2009-2013 yılları arasında Yunanistan ile olan ithalat durmuşken yurtiçinde üretilmeyen standart gazbeton ticareti başta Çin olmak üzere İtalya ve İran ile az miktarda devam etmektedir.

Geçmiş dönemlerde Yunanistan ile yoğun bir şekilde gerçekleşen ithalat gerek Yunanistan’ın komşu ülke olmasından dolayı lojistik masraflarının fazla olmasının istenmemesi gerekse Yunanistan ile Türkiye arasındaki sıcak ilişkilerin oluşması için yapılmış ticaret anlaşmalarından oluşmuştur. Son yıllardaki Yunanistan gazbeton ithalatının durma sebepleri ise yurtiçinde talep edilen gazbeton miktarının yerli üreticiler tarafından karşılanmış olması ve yıllar geçtikçe üretilmeyen standart gazbetonların yerli üreticiler vasıtasıyla üretilmeye başlanmasından kaynaklanmaktadır.

Sektördeki ithalat seviyesi ihracat seviyesine göre oldukça düşük seviyelerdedir. Bu düşük seviyelerin önümüzdeki yıllarda artıp veya azalacağı konusunda senaryolar oluşturulabilir. 2 şekilde senaryo oluşturmak gerekirse bunlardan birincisi; şuanda maliyet-kazanç ilişkisinden dolayı üretilmeyen özel gazbetonlar önümüzdeki yıllarda talepin artmasıyla yerli üreticileri harekete geçirecek ve bu sözel gazbeton üretimine geçiş yapılacak bu şekilde başta Çin olmak üzere diğer ithalatın yapıldığı ülkelere ihtiyaç duyulmayacak. Bir diğer senaryo ise; Türkiye gelişen bir ülke olmasından dolayı ve kentsel dönüşüm projesi ile birçok yeni yapı oluşturulduğundan dolayı ani bir gazbeton ihtiyacı duyulacak ve yerli üretim bu ihtiyacı karşılayacak kapasitelerde olmadığından ihtiyaç dış ticaretle karşılanmaya çalışılacak ve dolayısıyla ithalat miktarlarında artışa neden olacak.

1.4.2) İhracat

Gazbeton sektörünün ülkemize gelmesi diğer gelişmiş ülkelere göre geçiktiğinden ilk açılma amacı yalnızca ülke içerisindeki gazbeton talebini karşılamaya yönelik olmuştur. Bu sebepten dolayı kurulduğu ilk yıllarda ihracat rakamları düşük seyirlerdedir. 1990’lı yıllardan günümüze doğru ihracat rakamları yükselen bir grafik oluşturmuştur.

6

Gazbeton ihracatı başta komşu ülkeler; Irak, Bulgaristan, Gürcistan,Yunanistan, Kıbrıs olmak üzere Rusya , Ukrayna gibi birçok Avrupa ülkeleriyle yüksek seviyelerde ticaret yapılmaktadır. Komşu ülkelerle olan bu yüksek ihracatın sebeplerinden bazıları; ülkemizde bulunan gazbeton üretici sanayinin çevre ülkelerde çok yerleşmemiş olması, çevre ülkeler olduğundan dolayı lojistik için ayrılan bütçenin düşük olması ve birim ürün fiyatlarının Türkiye’de diğer üreticilere göre uygun seviyelerde olması olarak karşımıza çıkmaktadır.

1995-2000 yılları arasında gerçekleşen ihracat rakamlarında Amerikan Doları bazında ülkeye yaklaşık 3,500,000 Dolar döviz girdisi yaşanmıştır. Bu rakam 2009-2013 yılları arasında yaklaşık olarak 17,292,000 Dolar olarak artış sağlamıştır. 10 yıllık bu süreçte ihracat olarak %500 artışla oldukça yüksek bir gelişim göstermiştir [3].

Gazbeton ihracatındaki yıllara göre artışın nedenlerini sıralamak gerekirse; sektörün başlangıcındaki kurulma amacının yurtiçi talebi karşılamak olduğundan başlardaki ihracat rakamları düşük kalmıştır ve zamanla iç talep karşılandı ve fazla olan bu ürünlerin dış ticarete harcanması gerekti. Ülkenin jeopolitik konumundan dolayı çevre ülkelerde yeni yerleşim yerleri ve yeni yapı kurulumu açısından yapı malzemesine ihtiyaç duyan ülke sayısı fazlalığından yerli üretici kapasitelerini artırma yoluna başvurdular ve bu şekilde ihracat rakamlarını artırmış oldular [3].

Sektörün önümüzdeki yıllar için potansiyelinden bahsedecek olursak birkaç senaryo oluşturmak mümkün. Bunlardan birincisi; Türkiye’nin gelişmekte olan ülkeler arasında olmasından dolayı yeni yapıların yapılması ve bu projelerin planlarında enerji verimliliği esas alındığından ülke içerisinde gazbeton ihtiyacı artacak ve dolayısıyla ihracat için ayrılan ürün yerli tüketicilere kayacaktır dolayısıyla ihracat rakamları düşecektir. Diğer bir senaryo ise komşu ülkeler ile ülkemiz arasında yapılacak ticaret anlaşmalarıyla bu ihracat rakamları artacaktır.

Gazbeton sektörünün dış ticret açısından gelişimini ve potansiyelini görebilmek adına geçmiş dönemlerdeki ithalat ve ihracat rakamlarına bakmamız gerekir.

Aşağıda Türkiye İstatistik Kurumu’ndan alınan tablolar ile 2009 – 2013 arası gazbeton ithalat ve ihracat rakamları şu şekildedir [4].

7

Çizelge 1.1 2009 yılı gazbeton ithalat ve ihracat rakamlarının ülkelere göre durumu [4]

Ülke İhracat Miktarı

(KG)

Değeri (USD)

İthalat Miktarı (KG)

Değeri (USD)

Hollanda 9.600 1.188 0 0 Almanya 0 0 390 430 Yunanistan 121.644 12.809 0 0 Belçika 198.410 21.237 0 0 Bulgaristan 3.926.874 462.036 0 0 Ukrayna 1.160.720 93.297 0 0 Moldova 3.244 2.535 0 0 Rusya Federasyonu 4.523.952 275.069 0 0 Gürcistan 5.063.450 205.001 0 0 Azerbaycan 653.004 60.379 0 0 Türkmenistan 850 661 0 0 Hırvatistan 8.025 3.860 0 0 Makedonya 24.104 2.145 0 0 Tunus 1.582.804 159.628 0 0 Libya 65.460 30.686 0 0 Tanzanya 8.040 781 0 0 Kuzey Kıbrıs Türk Cum. 7.720.035 628.370 0 0 Irak 1.101.254 162.539 0 0 Bahreyn 76.260 6.026 0 0 Afganistan 500 170 0 0 Pakistan 39.031 15.009 0 0 Malezya 43.600 9.489 0 0 Çin 0 0 212.320 103.249 ABD Küçük Out.Adl. 26.520 765 0 0 Antalya Serbest Bölgesi 3.980 1.085 0 0 Ege Serbest Bölgesi 650 385 0 0 Mersin Serbest Bölgesi 21.555 1.177 0 0 Çorlu Avrupa Serbest Bölgesi 2.145 1.898 0 0

TOPLAM 26.385.711 2.158.225 212.710 103.679

8



(KG)

Değeri (USD)


Değeri (USD)

Almanya 900 803 0 0 Yunanistan 2.216.232 260.034 0 0 Belçika 148.320 14.855 0 0 Romanya 11.639 5.338 0 0 Bulgaristan 17.406.408 1.886.927 0 0 Ukrayna 8.450 6.208 0 0 Rusya Federasyonu 7.284.067 479.330 0 0 Gürcistan 5.545.834 177.871 0 0 Azerbaycan 6.183.990 474.070 0 0 Türkmenistan 4.480 7.441 0 0 Özbekistan 500 313 0 0 Kırgızistan 1.000 1.542 0 0 Makedonya 110 214 0 0 Sırbistan 1.379 386 0 0 Tunus 1.323.291 144.685 0 0 Libya 979.528 138.718 0 0 Kuzey Kıbrıs Türk Cum. 4.421.005 408.591 0 0 Irak 6.794.367 551.060 0 0 İran 7.000 1.750 0 0 Ürdün 900 736 0 0 Bahreyn 135.500 8.558 0 0 Afganistan 11.990 2.752 0 0 Çin 0 0 27.440 16.383 İstanbul Endüstri ve Tic.Serb.Böl. 14.580 1.397 0 0 Ege Serbest Bölgesi 35.500 13.074 0 0 Mersin Serbest Bölgesi 53.757 2.738 0 0 Kayseri Serbest Bölgesi 73.975 14.580 0 0 Çorlu Avrupa Serbest Bölgesi 38.800 4.163 0 0 Gaziantep Serbest Bölgesi 13.250 4.940 0 0 Bursa Serbest Bölgesi 6.247 3.805 0 0 TOPLAM 52.722.999 4.616.879 27.440 16.383

9



(KG)

Değeri (USD)

İthalat Miktarı(KG)

Değeri (USD)

Fransa 122.140 22.067 0 0 Hollanda 78.125 9.215 0 0 Almanya 1.690 699 0 0 Yunanistan 1.132.214 117.883 0 0 Belçika 197.170 19.533 0 0 Çek Cumhuriyeti 0 0 420 131 Macaristan 0 0 830 2.919 Romanya 920 174 0 0 Bulgaristan 8.835.175 1.008.632 0 0 Rusya Federasyonu 9.095.364 654.913 0 0 Gürcistan 12.379.136 937.286 0 0 Azerbaycan 4.891.957 274.895 0 0 Türkmenistan 11.260 4.464 0 0 Karadağ 14.130 1.216 0 0 Cezayir 155.740 66.753 0 0 Libya 276.912 29.477 0 0 Kuzey Kıbrıs Türk Cum. 2.852.835 247.012 0 0 Lübnan 3.530 926 0 0 Suriye 317.375 24.699 0 0 Irak 4.825.868 329.573 0 0 Suudi Arabistan 450 364 0 0 Çin 0 0 20.040 6.373 İstanbul Endüstri ve Tic.Serb.Böl. 16.200 2.099 0 0 Trakya Serbest Bölgesi 3.750 1.118 0 0 İzmir Serbest Bölgesi 28.500 3.625 0 0 Kayseri Serbest Bölgesi 106.000 5.289 0 0 Bursa Serbest Bölgesi 55.668 5.165 0 0 TOPLAM 45.402.109 3.767.077 21.290 9.423

10


Ülke İhracat

Miktarı ( KG)

Değeri (USD)


Değeri (USD)

Hollanda 27.730 2.942 0 0 Almanya 730 266 0 0 İtalya 1.445.976 136.044 17.290 41.193 Yunanistan 1.785.961 209.961 0 0 Belçika 152.991 14.591 0 0 Bulgaristan 1.495.566 108.769 0 0 Ukrayna 1.270 1.580 0 0 Rusya Federasyonu 10.783.663 785.874 0 0 Gürcistan 7.082.613 461.821 0 0 Azerbaycan 6.199.741 206.863 0 0 Kazakistan 160 1.397 0 0 Türkmenistan 40.482 4.810 0 0 Kosova 22.096 4.914 0 0 Sırbistan 16.813 4.643 0 0 Cezayir 24.040 7.497 0 0 Ekvator Ginesi 967.303 126.192 0 0 Somali 445.000 36.253 0 0 Mozambik 424.005 30.085 0 0 Kuzey Kıbrıs Türk Cum. 243.402 12.915 0 0 Lübnan 18.656 1.343 0 0 Irak 3.528.038 432.901 0 0 İran 770 114 0 0 Kuveyt 1.660 856 0 0 Çin 0 0 41.000 14.799 İstanbul Endüstri ve Tic.Serb.Böl. 6.000 2.118 0 0 Ege Serbest Bölgesi 318.669 78.168 0 0 İzmir Serbest Bölgesi 32.445 5.354 0 0 Bursa Serbest Bölgesi 4.625 726 0 0 TOPLAM 35.070.405 2.678.997 58.290 55.992

11


Ülke İhracat Miktarı ( KG)

Değeri (USD)

İthalat Miktarı(KG)

Değeri (USD)

Almanya 0 0 125 296 İtalya 868.345 86.878 8.924 23.822 Danimarka 13.512 1.248 0 0 Yunanistan 4.276.207 418.802 0 0 Belçika 220.955 21.700 0 0 Bulgaristan 567.039 53.224 0 0 Rusya Federasyonu 6.954.179 473.178 0 0 Gürcistan 14.216.675 662.092 0 0 Azerbaycan 5.279.501 240.603 0 0 Türkmenistan 55.169 4.800 0 0 Kırgızistan 159.995 14.687 0 0 Fas 24.470 2.696 0 0 Tunus 24.680 2.280 0 0 Libya 254.983 33.366 0 0 Togo 102.740 18.662 0 0 Güney Afrika Cumhuriyeti 45.990 4.579 0 0 ABD 0 0 215 510 Kuzey Kıbrıs Türk Cum. 17.294.948 1.552.616 0 0 Lübnan 11.248 1.036 0 0 Suriye 12.300 1.164 0 0 Irak 5.018.481 458.371 0 0 İran 0 0 15.568 36.961 Singapur 240 108 0 0 Çin 0 0 42.000 15.343 Antalya Serbest Bölgesi 13.182 1.605 0 0 Ege Serbest Bölgesi 170.430 17.921 0 0 TOPLAM 55.585.269 4.071.616 66.832 76.932

12

Tablo değerlerinden de görüldüğü gibi ihracat rakamlarının yüksek ve devamlı olduğu ülkeler başta komşu ülkeler Yunanistan, Gürcistan, Bulgaristan, Irak, KKTC ve Karadeniz’e sınırı olan Rusya olarak görülmektedir.

İhracat rakamlarının ülkelere göre değerlendirdiğimizde coğrafi açıdan yakınlığın ön plana çıktığını açık bir şekilde gözlemlemekteyiz. Ayrıca ihracat rakamlarında yüksek olan ülkelerin bir çoğunun gelişmekte olan ülkeler yada ülke ilişkileri bakımından ticaret anlaşmaları olan ülkeler olduğu net bir şekilde belli olmaktadır.

Ülkelere göre ithalat rakamlarına baktığımızda ise Çin’den ithal edilen yapı ürünleri göz önüne çıkmaktadır. Bunun başlıca sebeplerine girecek olursak; Türkiye içerisindeki sektörün üretmediği özel gazbeton ürünlerinin ithalatı söz konusu ayrıca Çin’in yoğun nüfusundan ve iş gücünden dolayı ürünün ucuza temin edilmesi bu ithalatta diğer ülkelerin geride kalmasına sebebiyet vermektedir.

Şekil 1.2 2009-2013 yılları arası dolar bazında toplam ithalat- ihracat rakamları

Şekil 1.2 de görüldüğü gibi son 5 yılda çok büyük değişkenlikler olmamasına rağmen ithalat ve ihracat rakamları değişken bir tablo görüntüsü vermektedir. Bunun başlıca sebeplerinden biri Avrupa coğrafyasında 2008 de başlayan bir küresel krizin patlak vermesi ve yatırımcının bu konuda tedirgin olmasından kaynaklanmaktadır.

26.385.711

52.722.999

45.402.109

35.070.405

55.585.269

212.710 27.440 21.290 58.290 66.832

2009 2010 2011 2012 2013

2009-2013 İthalat- İhracat Rakamları

İhracat İthalat

2002-2007 yılları arasında yıllık ihracat rakamları bazı yıllar 100 milyon dolar seviyelerinde seyrederken 2009 sebebi ise 2008 yılı küresel kriz olmaktadır. Önümüzdeki yıllarda sektörün ihracat değerlerinin şuan Avrupa’nın krizi atlatmıgireceğini öngörebiliriz.

Şekil 1.3 2009-2013 ithalat ve ihracat rakamlarının yüzdesel g

Şekil 1.3’te görüldüğü gibi sektörün ithalat ve ihracat rakamları arasında çok büyük bir fark vardır. Bu sebepten ülke ekonomisi bakımından cari açıiçerisine döviz girişinin sağçıkardığımız bir diğer sonuç ise ülkenin kendi ihtiyacını kendisi karbağımlılığının çok az seviyelerde seyretti

1.5 ) Ürün(Gazbeton) Özellikleri ve Üstünlükleri

Gazbeton üreticileri daha önceki yapı malzemelerine nazaürün olduğunu düşündükleri için bu sektöre yatırım yapmıdiğer yapı ürünlerine göre üstünlükleri birkaç maddeyle açıklamak mümkündür. Bunları şekilde sıralayabiliriz.

Enerji Tasarrufu :

Yüksek enerji tasarrufu sabiridir. Gazbetonun hücresel yapısı sayesinde normal agrega ile yapılmı

2009-2013 İthalat

13

2007 yılları arasında yıllık ihracat rakamları bazı yıllar 100 milyon dolar seviyelerinde seyrederken 2009 -2013 yılları arasında ortalama 40 milyon civarındadır. Bunun

8 yılı küresel kriz olmaktadır. Önümüzdeki yıllarda sektörün ihracat uan Avrupa’nın krizi atlatmış olduğunu düşünürsek tekrar yükseli

2013 ithalat ve ihracat rakamlarının yüzdesel gösterimi

ğü gibi sektörün ithalat ve ihracat rakamları arasında çok büyük bir fark vardır. Bu sebepten ülke ekonomisi bakımından cari açığın kapatılması ve ülke

şinin sağlanması açısından sektörün katkısı büyüktür. Oranlarğer sonuç ise ülkenin kendi ihtiyacını kendisi karşılayabildi

ının çok az seviyelerde seyrettiğidir.

1.5 ) Ürün(Gazbeton) Özellikleri ve Üstünlükleri

Gazbeton üreticileri daha önceki yapı malzemelerine nazaran daha üstün ve kaliteli bir ündükleri için bu sektöre yatırım yapmışlardır ürünün kendi sınıfındaki

er yapı ürünlerine göre üstünlükleri birkaç maddeyle açıklamak mümkündür. Bunları

Yüksek enerji tasarrufu sağlaması gazbetonun belirleyici karakteristik özelliklerinden biridir. Gazbetonun hücresel yapısı sayesinde normal agrega ile yapılmış betonlara

99%

1%

2013 İthalat-İhracat Oranları

İhracat İthalat

2007 yılları arasında yıllık ihracat rakamları bazı yıllar 100 milyon dolar 2013 yılları arasında ortalama 40 milyon civarındadır. Bunun

8 yılı küresel kriz olmaktadır. Önümüzdeki yıllarda sektörün ihracat ünürsek tekrar yükseliş trendine

ü gibi sektörün ithalat ve ihracat rakamları arasında çok büyük ğın kapatılması ve ülke

lanması açısından sektörün katkısı büyüktür. Oranlardan er sonuç ise ülkenin kendi ihtiyacını kendisi karşılayabildiği ve dışa

ran daha üstün ve kaliteli bir lardır ürünün kendi sınıfındaki

er yapı ürünlerine göre üstünlükleri birkaç maddeyle açıklamak mümkündür. Bunları şu

laması gazbetonun belirleyici karakteristik özelliklerinden biridir. Gazbetonun hücresel yapısı sayesinde normal agrega ile yapılmış betonlara ve diğer

14

kagir duvar malzemelerine kıyasla çok daha iyi ısı yalıtımı sağlanır. Bu nedenle, gazbetonla yapılmış yapılar, kışın daha sıcak, yazın daha serin olur [2,3].

Yangın Dayanımı:

Gazbeton, yangına karşı en yüksek derecede güvenlik sağlar ve en üst düzeydeki yangın güvenliği gereklerini karşılar. Mineral kompozisyonundan dolayı A1 yanmaz yapı malzemesi olarak sınıflandırılmıştır. 1200oC’a kadar sıcaklığa dirençlidir. Bu sebeple, gazbeton, yangın duvarı yapımında kullanılabilir ve yangının yayılmasını önleyerek can ve mal güvenliği sağlar yangın zararlarını en aza indirir. Kural olarak bir yangın duvarı, dört saat dayanmalıdır. Bununla birlikte, yapılan testler göstermiştir ki 150 mm kalınlığındaki bir gazbeton yangın duvarı en az altı saat dayanabilmektedir [2,3].

Sürekli Yapısal Performans:

Gazbeton, hafif olmasına karşın sağlam ve dayanıklıdır. Gazbetonun sağlamlığı milyonlarca hava boşluğunu çevreleyen kalsiyum silikat iskeletten ve basınçlı kür kazanlarında (otoklav) kürleme prosesinden kaynaklanır. Çok iyi mekanik özellikleri, gazbetonun, deprem bölgelerinde de tercih edilen yapı malzemesi olmasını sağlamıştır [2,3].

Yüksek Kaynak Verimlili ği ve Düşük Çevesel Etki :

Gazbeton, tuğla ve betondan çok daha hafiftir ve genellikle yalıtım malzemeleriyle birlikte kullanım gerektirmez. Bu nedenlerle maliyet fayda oranı son derece yüksektir. Gazbeton, kireç, çimento, çok ince kum, diğer silisli malzemeler, su ve çok az miktarda aluminyum tozundan üretilen doğal bir üründür. Üretim sırasında hammadde zayiatı olmaz, Gazbeton atıkları ve atık alanları yeniden değerlendirilebilir [2,3].

Kolay İşleme:

Gazbetonun kullanımı kolaydır. İstenen boyutlarda kesilebilir, duvarların her yerinde rahatlıkla kullanılabilir. Boyutları büyük olduğu için çok kısa zamanda örülür. Böylece işçilik ve zamandan önemli tasarruf sağlanır [2,3].

Ses Yalıtımı:

Gazbeton, aynı birim ağırlığa sahip diğer yapı malzemelerinden daha iyi ses yalıtım özelliklerine sahiptir[2].

15

1.6) Gazbeton Üretim Şeması ve Üretim Yöntemleri

Şekil 1.4 Gazbeton üretim şeması

Şekil 1.4 te görüldüğü gibi gazbeton üretim kısımlarını şu şekilde sınıflandırmak mümkündür.

1.6.1) Değirmen dairesi

1.6.2) Karıştırma ve Döküm

1.6.3) Kesme

1.6.4) Pişirme

1.6.5) Ayırma

1.6.6) Paketleme

16

1.6.1) Değirmen Dairesi

Gazbeton üretiminde kullanılan kuvarsit taşı ve bunun gibi taşlar fabrikanın bulunduğu alandan hammadde olarak çıkarılarak önce küçük taşlar haline getirilir ve hammadde deposunda muhafaza edilir. ( Şekil 1.5 )

Şekil 1.5 Çakıl ve kuvarsit taşı hammadde deposu

Hammadde deposunda stoklanan bu taşlar imalat için kum haline getirilmesi gerekir bundan dolayı değirmen dairesinde bu taşlar öğütülür ve küçük kum tanecikleri haline getirilirmektedir.

Şekil 1.6 da görüldüğü gibi önce büyük hacimli taşlar büyük değirmende küçük taneciklere küçültülür ve daha sonra istenilen boyuta gelmeyen taşlar ise diğer değirmene gönderilerek bir kez daha küçültme işlemine tabi tutulur.

17

Şekil 1.6 Değirmen dairesi taş öğütme değirmeni

1.6.2) Karıştırma ve Döküm

Değirmende öğütülen taşlar kum haline gelmiş olur. Bu kumlar ile çimento, alçı , su ve bir miktar alüminyum birleştirilir. Bu birletirme sonrası malzemelerin homojene yakın bir yapı sağlayabilmesi için karıştırma işlemine tabi tutulur.

Karıştırma işlemi yapılan bu çamur karışımı arabalara dökülmesi gerekir bu yüzden karıştırma dairesinden şekil 1.7 de görüldüğü gibi dökme işlemi gerçekleşir.

Karışımın içinde alüminyum olduğundan dolayı karışım arabanın üst yüzeyine kadar doldurulmaz çünkğ alüminyum zamanla tepkimeye girecek ve karışımın kabarmasını ve iç taraflarında boşluk oluşumuna sebep olacak.

Genleşen bu çamur kuru kirecin tepkimeye girmesinden dolayı ısı açığa çıkaracak ve karışımın her tarafında eşit ısıda olması sağlanacaktır.

18

Şekil 1.7 Karışımın arabaya dökümü

1.6.3 ) Kesme

Araba içerisinde genleşen gazbeton karışımı sıcaklığını koruması için üzerine naylon serilerek beklemeye alınır ve bir süre sonra bu bekletilen araba kesmeye gönderilir. Karışımın genleşmesi ve sıcaklığın artmasıyla karışım arabanın şeklini ( dikdörtgen) alarak stabil bir yapıya sahip olur.

Şekil 1.8 de görüldüğü gibi malzeme üretilecek gazbeton boyutlarına göre kesme işlemi yatay ve dikey olarak gerçekleştirilir.

Kesme sırasında oluşabilecek bozulmalar operatör vasıtasıyla kalıptan alınır ve geri dönüşüme gönderilir. Bu bozulan malzemeler ve fazlalık olan kenarlar bir kanal vasıtasıyla tekrar geri dönüşüme gönderilir ve tekrar karışma odasında karışıma alınır.

19

Şekil 1.8 Kesme makinesi

1.6.4 ) Pişirme

Kesme departmanından çıkarılan yarı mamül öncelikle sıcaklığını koruyabilmesi için bekletme odalarına gönderilir. Bekletme odalarında 80-100 derecede otoklava girme sırası bekleyen ürünler sırası geldiğinde pişirme işlemi için otoklavlara alınır.

Otoklavda yarı mamul malzemenin doymuş buhar vasıtasıyla pişirilme işlemi yapılır. Otoklava da doymuş buhar kazan ve aküler ile takviye edilir. Otoklavda bulunan yarı mamul 12 bar basıncta doymuş buhar ile pişirme işlemi yapılır.

Şekil 1.9 da görüldüğü gibi 7 adet otoklav sırasıyla çalıştırılır ve her birinin tahliyesinden çıkan buhar önce aküleri doldurur ve daha sonra kazan besleme suyu , bekletme odaları, fabrika ısıtma sistemi gibi yerlere enerji gönderimi yapılır.

20

Şekil 1.9 Malzemenin pişirilmesini sağlayan otoklavlar

1.6.5) Ayırma

Otoklavdan çıkarılan malzeme vinç yardımıyla ayırma makinesine taşınır. Ayırma sırasında kırılan veya otoklavdan bozuk olarak çıkan kısımlar operatör tarafından alınarak tekrar geri dönüşüme gönderilir.

Ayırma işlemi ürün otoklavdan çıktıktan hemen sonra yapılır çünkü kesilen yerlerin soğuması esnasında ayrılmama durumu engellenmiş olur. Bu yüzden zorunlu haller dışında pek bekletme yapılmaz.

Şekil 1.10 da görüldüğü gibi bir vince bağlı ayırma makinesi dikey olarak ürüne tutturulur ve blokların birbirinden ayrılması sağlanmış olur.

21

Şekil 1.10 Ayırma makinesi

1.6.6) Paketleme (Şirinkleme)

Ayırma makinesinde kesme yerlerinden ayrılan ürünler operatörler tarafından kontrol edilerek tahta paletlere dizilir ve üst üste koyulur. Paletlere sıralanan ürün daha sonra paketleme makinesine gönderilir.

Paketleme makinesinin çalışma prensibi kısaca şu şekildedir. Paketleme yapılacak ürün makinenin altına koyulur ve paket yani naylon( plastik) torba ürün üzerine yerleştirilir. Yerleştirilen torbanın sabit kalabilmesi için önce içerisindeki hava vakumlanarak alınır ve dış taraftan bir fırın vasıtasıyla torba palete doldurulan ürün şeklini alır. (Şekil 1.11)

Paketlemesi yapılan ürünler daha sonra forkliftler tarafından sahaya taşınır. İhtiyaç olduğu taktirde lojistik için tekrar sahadan tırlara yükleme yapılır.

22

Şekil 1.11 Şirinkleme(paketleme) makinesi

23

2) ENERJİ ve EKSERJİ

Enerji ve ekserji ifadelerini açıklayabilmek için öncelikle araştırmalarımızı termodinamiğin birinci yasası ve termodinamiğin ikinci yasası şeklinde sınıflandırmamız gereklidir.

2.1) Termodinamiğin Birinci Yasası: Kontrol Hacimleri

Bu bölümde çözümlerme, sınırlarından kütle geçişi (akış) olan sistemleri, başka bir deyişle kontrol hacimlerini veya açık sistemleri kapsayacak biçimde genişletilecektir. Genel bir kontrol hacmi için enerjinin korunumu denklemi, ilk bakışta karmaşık ve uygulaması zor görülebilir. Bu nedenle kontrol hacimlerinin enerji çözümlemesi iki başlık altında ele alınacaktır. İlk olarak içinde sürekli akışın olduğu kontrol hacimleri, sürekli akışlı açık sistem modeliyle incelenecektir. Daha sonra sürekli olmayan akışın gerçekleştiği genel kontrol hacmi incelenecek, özellikle düzgün akışlı dengeli açık sistem modeli üzerinde durulacaktır. Bu model basınçlı kapların doldurulması, boşaltılması gibi mühendislikte sıkça karşılaşılan işlemlerin incelenmesine olanka sağlar [5].

Termodinamiğin birinci kanunu, bir sistemin herhangi bir çevrimi için, çevrim boyunca ısı değişimi ile iş değişimi aynı birim sisteminde birbirine eşittir veya farklı birimlerde ise birbirleri ile orantılıdır şeklinde ifade edilebilir. Bu ifade matematiksel olarak ispat edilemez fakat yapılan deneylerle doğruluğı gösterilir. İngiliz fizikçisi James P. Joule oldukça hassas deneylerle ilk defa yukarıda belirtilen ifadenin doğruluğunu göstermiştir [7].

2.1.1) Kütlenin Korunumu

Sürekli akışlı açık sistemlerde kontrol hacmi içindeki toplam kütle zamanla değişmez. Bu durumda, kütlenin korunumu ilkesi uyarınca kontrol hacmine giren toplam kütlenin kontrol hacminden çıkan toplam kütleye eşit olması gerekir.

Sürekli akışlı açık sistemleri çözümlerken bir zaman süresince sisteme giren veya çıkan kütleden çok, birim zamanda aka kütle veya kütle debisi önem kazanır. Birçok girişi ve çıkışı olan genel bir sürekli akışlı açık sistem için, kütlenin korunumu ilkesi aşağıda gösterildiği gibidir:

Birim zamanda

kontrol hacmine

giren toplam

kütle

=

Birim zamanda

kontrol

hacminden

çıkan kütle

24

Σ�� = Σ�ç(� )

(2.1)

Burada g indisi girişi, ç indisi ise çıkışı ifade etmektedir.

Şekil 2.1 Kontrol hacmine giren ve çıkan kütlelerin eşitli ği

2.1 numaralı denklem tek akışlı sistemler için düzenlenirse:

�� = � �� (2.2)

�� = � � �

(2.3)

veya

1�� =

1� ��

(2.4)

olur. Burada ;

ρ = yoğunluk (kg/m3)

v = özgül hacim (m3/kg)

V= akış yönünde ortalama akış hızı (m/s) A= akış yönüne dik kesit alanı (m2) olmaktadır.

25

2.1.2) Enerjinin Korunumu İlkesi

Kapalı bir sistemin toplam enerjisi çevresiyle sadece ısı veya iş etkileşimi sonucunda değişebilir. Buna bağlı olarak kapalı bir sistemin hal değişimi sırasındaki toplam enerji değişimi, sistem sınırlarında gerçekleşen net ısı ve iş geçişine eşittir. Bu ilke matematiksel olarak aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

� −� = ∆�

Fakat açık sistemin veya kontrol hacminin enerjisi yukarıda belirtilen yollara ek olarak, kütle giriş çıkışı ile de değişebilir.

Şekil 2.2’de gösterildiği gibi kontrol hacmine giren ve çıkan kütleler ile birlikte giren ve çıkan enerji denge durumundadır .

Şekil 2.2 Kontrol hacminin enerjisi ısı ve iş etkileşimleri dışında kütle akışı ile gerçekleşir [5]

Genel bir kontrol hacmi için enerjinin korunumu ilkesi aşağıda gösterildiği gibi yazılabilir:

Sınırları ısı ve iş

olarak geçen

toplam enerji

+

KH'ne giren

kütlenin toplam

enerjisi

-

KH'den

çıkan

kütlenin

toplam

=

KH'nin net

enerji

değişimi

26

� −� + Σ� − Σ�ç = Δ��

(2.5)

Eğer, kontrol hacmine giren veya çıkan kütle yoksa, yukarıdaki denklemde kütle giriş ve çıkışıyla ilgili iki terim silinecek ve denklem kapalı sistem için yazılan bağıntıya dönüşecektir. Bu basit görünişine karşın, 2.1 numaralı denklem, içinde herhangi bir hal değişiminin gerçekleştiği herhangi bir kontrol hacmi için geçerlidir. Bu denklemin terimleri birim zamana göre yazılabilir [5].

Denklem 2.5’ten hareketle sistemi sürekli akışlı açık sistem için düzenlersek:

� −� = Σ�ç �ℎç + �ç 2 + !ç" − Σ�� ℎ� + �� 2 + !�"(��)

(2.6)

Bir girişli ve bir çıkışlı açık sistemler için girişler ve çıkışlar üzerinde yapılan toplama işlemi atılabilir. Giriş ve çıkış halleri sırasıyla 1 ve 2 indisleriyle gösterilir, kütle debisinin değişmediği göz önüne alınırsa, bir girişli ve bir çıkışlı sürekli akışlı açık sistem için enerjinin korunumu denklemi:

� −� = � #ℎ − ℎ� + � − �� 2 + (! − !�)$(��) (2.7)

veya

� −� = �(Δℎ + Δ�% + Δ&%)(��) (2.8)

şeklinde yazılır. Bu denklemler kütle debisi m ile bölünürse, birinci yasa birim kütle için ifade edilmiş olur:

' − ( = ℎ − ℎ� + � − �� 2 + (! − !�)(�)�) (2.9)

veya

' − ( = Δℎ + Δ�% + Δ&% ��)��

(2.10)

olmaktadır. Akışkan kontrol hacminden geçerken, kinetik ve potansiyel enerjilerinden çok az bir değişim olursai başka bir deyişle ∆ke=0 ve ∆pe=0 kabul edilirse 2.10’da verilen denklem daha sade yazılabilir

' − ( = Δℎ(�)�) (2.11)

Kimyasal tepkimeleri içeren her bir süreç kimyasal, içermeyenler ise fiziksel olarak nitelendirilebilir. Fiziksel süreçler söz konusu ise, sisteme giren ve/veya çıkan her bir kütle

27

akımının entalpisi; sadece belirli bir sıcaklık ve basınç referans kabul edilerek hesaplanabilir. Sabit basınçtaki özgül ısıdan “Cp” yararlanarak entalpi denklem 2.12 de olduğu gibi hesaplanabilir [6].

ℎ� = *+,-. (2.12)

Sabit basınçtaki özgül ısının “Cp” sıcaklıktan bağımsız olduğu koşullarda entalpi denklem 2.13’te ki gibi bulunur.

ℎ� = +,(. − ./01) (2.13)

Değişik sıcaklıklarda özgül ısı kapasiteleri bilinmeyen maddelerin değerleri denklem 2.14’te gösterildiği gibi bulunur.

+, = 2 + 3. + 4. + -.5 (2.14)

2.2) Termodinamiğin İkinci Yasası

Dünyanın enerji kaynaklarının sınırlı olması gerçeğinin giderek daha geniş kesimlerce anlaşılması, hükümetleri enerji politikalarını yeniden gözden geçirmeye ve enerji savurganlığını önlemeye yöneltmiştir. Bu olgu, bilimsel çevreleri de enerji dönüşüm araçlarını yeniden değerlendirmeye ve varolan sınırlı enerji kaynaklarından daha çok yararlanabilmek için yeni yöntemler geliştirmeye itmiştir. Termodinamiğin birinci yasası enerjinin niceliğiyle ilgilidir, enerjinin var veya yok edilemeyeceğini vurgular. Bu yasa, bir hal değişimi sırasında enerjinin hesabını tutmak için bir yöntem ortaya koyar ve uygulamada mühendis için bir zorluk çıkarmaz. Termodinamiğin ikinci yasası ise enerjinin niteliğiyle ilgilidir. Daha açık söylenirse, bir hal değişimi sırasında enerjinin niteliğinin azalmasui entropi üretimi, iş yapma olanağının değerlendirilememesi bu yasanın inceleme alanı içindedir. Mühendislik sistemlerinde enerjinin niteliğini öne çıkaran yönde iyileştirmeler yapılması, mühendisin bilgi ve becerisinin sınırlanırını zorlayan bir konu olmuştur [5].

Termodinamiğin ikinci yasası, karmaşık termodinamik sistemlerin optimizasyonu için güçlü bir araçtır.

28

2.2.1) Kullanılabilir Enerji ( Ekserji) ve İkinci Kanun Verimi

Herhangi bir enerji kaynağı bulunduğu zaman ilk yapılan işlemlerden biri, kaynakta bulunan enerji miktarının yaklaşık olarak belirlemektir. Ancak sadece bu bilgi ile oraya bir güç santrali kurmaya karar vermek doğru değildir. Asıl karar verilmesi gereken kaynağın iş potansiyelini yani enerjinin ne kadarının yararlı işe dönüştürülebileceğinin bilinmesidir. Enerjinin işe dönüştürülemeyen bölümü, atık ısı olarak çevreye verileceğinden dolayı önem taşımayacaktır. Bu bakımdan belirli bir halde ve miktardaki enerjinin yararlı iş potansiyeli gibi bir özelliğin tanımlanması çok doğru olacaktır. Bu özelliğe ekserji yada kullanılabilirlik denebilir [5].

Enerjinin işe dönüştürelemeyen kısmı ise kullanılmaz enerji yani “anerji”dir ve ekserji ile anerjinin toplamı sistemin enerjisine eşittir.[8,9,10]

Çizelge 2.1’de enerji ile ekserji arasındaki bazı farklılıklar gösterilmiştir.

Çizelge 2.1 Enerji ve ekserjinin farkları [11]

Enerji Ekserji Sadece madde ve enerji parametrelerine bağlıdır, çevresel parametrelere bağımlı değildir.

Madde veya enerji akışı ve çevresel parametrelerin her ikisine de bağlıdır.

Sıfırdan farklı değerleri vardır. Çevre ile dengedeyken yani ölü haldeyken sıfırdır.

Tüm prosesler için termodinamiğin birinci yasası ile gösterilir.

Sadece tersinir prosesler için termodinamiğin birinci yasası ile gösterilebilir. (Tersinmez proseslerde kısmen veya tamamen yok olur)

Tüm prosesler için termodinamiğin ikinci yasası ile sınırlıdır.

Termodinamiğin ikinci yasası ile tersinir prosesler için sınırlı değildir.

Hareket yada hareket üretme kabiliyetidir. İş yada iş üretme kabiliyetidir. Bir proseste her zaman korunur, vardan yok yoktan var edilemez.

Tersinir proseslerde her zaman korunur ama tersinmez proseslerde her zaman tüketilir.

Miktarın bir ölçüsüdür. Miktarın ve kalitenin beraber ölçüsüdür.

Kulllanılabilirlik (ekserji) çözümlemesinde ilk hal bellidir. Bu nedenler değişken değildir. İki hal arasında sistem tarafından yapılan en çok iş, hal değişiminin tersinir olması durumunda gerçekleşir. Bu nedenle sistemden elde edilebilcek en çok işi belirlerken tersinmezlikler göz önüne alınmaz. Son olarak sistemden en çok işi elde edebilmek için, hal değişimi sonunda sistemin ölü halde olması gerekir [5].

Şekil 2.3’te enerji, ekserji ve entropinin dış çevre ile ilişki kurması halinde gösterdikleri tepkiler gösterilmiştir [12].

Şekil 2.3 Enerji, ekserji ve entropi dı

Bir sistemin ölü halde olması, çevresiyle termodinamik dengede bulunması anlamına gelir. Ölü haldeyken sistem, çevre sıcaklıısıl ve mekanik dengededir. Ayrıca sistemin çevresine göre kinetik ve potansiyel enerjileri sıfırdır. Bu, hızın ve bir referans noktasına göre yükseklihaldeyken sistem çevreyle kimyaal reaksiyona girmez,dengelenmeyen manyetiki elektrik veya yüzey gerilme etkileri yoktur. Sistemin ölü haldeki özellikleri (P0, T0, h0, u0 ve s0) sıfır indisiyle gösterilir [5].

Şekil 2.4’te bir sistemin en çok iyapıldığı gösterilmiştir.

Şekil 2.4 İlk hal, ara hal ve ölü hal [5]

29

Enerji, ekserji ve entropi dış çevre akışı

Bir sistemin ölü halde olması, çevresiyle termodinamik dengede bulunması anlamına gelir. Ölü haldeyken sistem, çevre sıcaklığında ve basıncındadır. Başka bir deısıl ve mekanik dengededir. Ayrıca sistemin çevresine göre kinetik ve potansiyel enerjileri sıfırdır. Bu, hızın ve bir referans noktasına göre yüksekliğin sıfır olması anlamına gelir. Ölü haldeyken sistem çevreyle kimyaal reaksiyona girmez, ayrıca çevreyle arasında dengelenmeyen manyetiki elektrik veya yüzey gerilme etkileri yoktur. Sistemin ölü haldeki

) sıfır indisiyle gösterilir [5].

ekil 2.4’te bir sistemin en çok işi, tersinir bir hal değişimiyle ölü hale ula

lk hal, ara hal ve ölü hal [5]

İlk Hal

Ara Hal

Ölü Hal

Bir sistemin ölü halde olması, çevresiyle termodinamik dengede bulunması anlamına şka bir deyişle, çevreyle

ısıl ve mekanik dengededir. Ayrıca sistemin çevresine göre kinetik ve potansiyel enerjileri in sıfır olması anlamına gelir. Ölü

ayrıca çevreyle arasında dengelenmeyen manyetiki elektrik veya yüzey gerilme etkileri yoktur. Sistemin ölü haldeki

ölü hale ulaştığı zaman

2.2.2) Ekserji Verimlili ği ve Analizi

Ekserji verimliliği daha önceki konularda da belirttiölü hale geçene kadar devam eden sürecimizi ifade eder. Bundan dolayı sistemimizi sürekli akışlı açık sistem gibi düşünüp giren ekserjiler ve çıkan ekserjiler işimizi kolaylaştıracaktır.

Şekil 2.5’te sisteme giren ve çıkan ekserjiler gösterilmiekserjiler ısı alışverişi, iş alışveriş

Şekil 2.5 Sisteme giren ve çıkan ekserjiler

Sistem sürekli akışlı açık bir sistem oldugerçekleşmektedir. Bunlar sırasıyla:

• İş etkisiyle ekserji transferi• Isı ( termal) etkisiyle ekserji tranferi

• Madde girişi ile ekserji transfer

Bu transfer sistemlerini biraz daha açarsak eyöntem ve metodlar daha açık bir

30

ği ve Analizi

ği daha önceki konularda da belirttiğimiz gibi sistemin ilk halinden ölü hale geçene kadar devam eden sürecimizi ifade eder. Bundan dolayı sistemimizi sürekli

şünüp giren ekserjiler ve çıkan ekserjiler şekliden bi

ekil 2.5’te sisteme giren ve çıkan ekserjiler gösterilmiştir. Ayrıca bu giren ve çıkan ş ş şverişi ve madde giriş çıkışı ile mümkün olmaktarıdır.

Sisteme giren ve çıkan ekserjiler

şlı açık bir sistem olduğunda 3 şekilde ekserji alımektedir. Bunlar sırasıyla:

etkisiyle ekserji transferi Isı ( termal) etkisiyle ekserji tranferi

i ile ekserji transferi şeklinde gerçekleşmektedir.

Bu transfer sistemlerini biraz daha açarsak eğer ekserji analizimiz için kullanacayöntem ve metodlar daha açık bir şekilde anlaşılacaktır.

imiz gibi sistemin ilk halinden ölü hale geçene kadar devam eden sürecimizi ifade eder. Bundan dolayı sistemimizi sürekli

şekliden bir analiz yapmak

tir. Ayrıca bu giren ve çıkan ı ile mümkün olmaktarıdır.

şekilde ekserji alışverişi

er ekserji analizimiz için kullanacağımız

31

2.2.2.1) İş Etkisiyle Ekserji Transferi

Sistemde iş ile ekserji transferi, sisteme giren veya çıkan işlerin belirlenmesi ve analize dahil edilmesi ile olur. Ew simgesi ile gösterilir. Transfer olan ekserjimiz sistemle ili şkisi olan iş ile doğrudan eşitlenerek belirlenir.

Denklem 2.15’te gösterildiği gibi iş ile tranfer olan ekserji işin kendisine eşit olarak kabul edilmiştir.

�6 = � (2.15)

2.2.2.2) Isı Etkisiyle Ekserji Transferi

Sistemde ısı ile ekserji transferi, sisteme giren ısıların ilk sıcaklığı ile çevre sıcaklık farklarından kaynaklanır. Isı ile tranfer olan ekserjiyi EQ ile gösterirsek:

�7 = �8 (2.16)

Buradaki

8 = 1 − (.9 ./: ) (2.17)

Denklem 2.17 de bulunan T0 sistemin bulunduğu çevrenin sıcaklığını yani ölü haldeki sıcaklığı, Tr ise sistemin kaynak sıcaklığını göstermektedir. 2.17 deki eşitlik 2.16 da yerine koyulursa:

�7 = � �1 − (.9./)� (2.18)

2.2.2.3) Madde Girişi ile Ekserji Transferi

Madde girişi ile ekserji analizi, sisteme giren ve çıkan maddelerin bulundurdukları ekserjilerin değişiminden kaynaklanır. Bunları dört çeşit olarak incelemek gerekirse sırasıyla “Ek” kinetik ekserji, “Ep” potansiyel ekserji, “Eph” fiziksel ekserji, “Ech” kimyasal ekserji olmaktadır.

Sistemin madde girişi ile transfer olan ekserji miktarı ise denklem 2.19 da gösterildiği gibi bu dört ekserji çeşitinin toplamından oluşmaktadır.

� = �; + �, + �,< + �=< (2.19)

32

Kinetik ekserji “Ek” için:

�; = �(�9 /2) (2.20)

eşitli ği yazılır ve buradaki “V0” yüzeydeki hızı ifade eder.

Potansiyel ekserji “Ep” için

�, = �?9 (2.21)

eşitli ği yazılır ve “g” yerçekim ivmesini, “Z0” ise sahip olduğu yüksekliği ifade eder.

Fiziksel ekserjiyi temsil eden “Eph” farklı sıcaklık ve sabit basınçtaki katı, sıvı, gaz karışımları için:

�,< = (ℎ − ℎ9) − .9( − 9) (2.22)

Farklı basınç ve farklı sıcaklık ortamlarındaki gazlar için:

�,< = @(ℎ − ℎ9) − .9( − 9)A + @�.9BCDE(F/F9)A (2.23)

Farklı basınç ve farklı sıcaklık ortamlarındaki sıvı ve katılar için:

�,< = @(ℎ − ℎ9) − .9( − 9)A + @��DE(F/F9)A (2.24)

Farklı basınç ve sabit sıcaklık ortamlarındaki gazlar için:

�,< = �.9BCDE(F/F9) (2.25)

Farklı basınç ve sabit sıcaklık ortamlarındaki katı ve sıvılar için:

�,< = ��G(F − F9) (2.26)

şeklinde hesaplanır. Burada:

h: entalpi (kj/kg)

s: entropi (kj/kgK)

Vm: özgül hacim (m3/kg)

T0: çevre sıcaklığı

P ve P0: sistem ve çevre basınçlarını ifade etmektedir.

33

Kimyasal ekserjiyi temsil eden “Ech” , ideal sıvıların karışımı veya bir gaz karışımı için:

�=< =HIJ @%9 + B.9ln(IJ)A (2.27)

Kimyasal ekserjinin gerçek çözümü için:

�=< =HIJ @%9 + B.9ln(MIJ)A (2.27)

eşitlikler kullanılır. Burada:

e0: özgül moleküler standart kimyasal ekserji

xi: karışım içerisindeki yüzdesel oranı

R: üniversal gaz sabiti

γ: parçanın aktiflik katsayısı olarak ifade edilmektedir [12,13]

34

3) METOT ve ANAL İZ

Üretim işleminde kullanılan makinaların ve proseslerin kullandıkları enerji ve kayıp enerjilerin bulunması için termodinamiğin birinci yasasından faydalanılarak enerji denge analizi yapıldı ve bunun sonucunda kayıp ısı(iş) bulunarak termodinamiğin birinci yasa verimi elde edildi. Daha sonra termodinamiğin ikinci yasa analizi ile üretim sürecinin sürdürülebilir olarak kabul edilip giriş ve çıkış ekserji(kullanılabilirlik) değerleri tespit edildi. Giriş ve çıkış ekserji değerleriyle prosesin termodinamiğin ikinci yasa verimine ulaşıldı.

Fabrikanın üretim şeması belli başlı bölümlere ayrılarak analizler yapılarak daha net sonuçlara ulaşıldı. Bu ayrılan bölümler;

* Karıştırna

* Kabarma ve Kesme

* Bekletme

* Kazan

* Otoklav olmak üzere 5 ana bölüme ayrılmıştır.

Daha sonra kazan ve otoklav birbiriyle ilişkisi yüksek olduğundan dolayı ayrı olarak kazan ve otoklav birarada analizler yapılmıştır.

Fabrikadaki gazbeton üretiminde analiz sonuçlarının gerçekçiliğinin yüksek olması için yalnızca G2 sınıf Ytong(gazbeton) üretilen gün seçilip bu doğrultuda sonuçlar alınmıştır. 24 saatlik bir üretim süresince giren ve çıkan enerjiler göz önünde bulundurulup saatlik kütlesel debilere göre işlemler yapılmıştır.

Analiz yapılmak üzere ayrılan 5 ana bölüm için sırasıyla;

• Kütle Dengesi • Enerji Analizi

- Giren Madde Enerji Analizi - Çıkan Madde Enerji Analizi - Enerji Analizi Verim Hesabı

• Ekserji Analizi - Giren Madde Ekserji Analizi - Çıkan Madde Ekserji Analizi - Ekserji Analizi Verim Hesabı yapılmıştır.

Şekil 3.1 Sürecin ana bölümlere ayrılmı

Analiz yapılmak için ayrılan ana bölümlerden karıbekletme üniteleri için kütle denge ve enerji denge analizleri yapılmıiçin ise kütle denge, enerji denge ve ekserji analizleri yapılmıotoklav birleştirilerek kütle denge, enerji denge ve ekserji analizleri uygulanmı

Analizlerin yapılması, hesaplamalar ve düzenlemeler için Microsoft Exell programı kullanılmış ve değerlendirmeler yapılmı

35

Sürecin ana bölümlere ayrılmış üretim şeması

Analiz yapılmak için ayrılan ana bölümlerden karıştırma , kabarma ve kesme, bekletme üniteleri için kütle denge ve enerji denge analizleri yapılmıştır. Kazan ve otoklav

le denge, enerji denge ve ekserji analizleri yapılmıştır. Bunlara ek olarak kazan ve tirilerek kütle denge, enerji denge ve ekserji analizleri uygulanmı

Analizlerin yapılması, hesaplamalar ve düzenlemeler için Microsoft Exell programı erlendirmeler yapılmıştır.

tırma , kabarma ve kesme, ştır. Kazan ve otoklav

tır. Bunlara ek olarak kazan ve tirilerek kütle denge, enerji denge ve ekserji analizleri uygulanmıştır.

Analizlerin yapılması, hesaplamalar ve düzenlemeler için Microsoft Exell programı

3.1) Karıştırma Ünitesi

3.1.1) Karıştırma Ünitesi Kütle Dengesi

Bu bölümde karıştırma bölümüne giren ve çıkan kütlelerin denge analizleri yapılmıştır. Kütlenin korunumu yasası (Lomonosovkütlelerin eşitli ğine dikkat edilmi

Karıştırma ünitesinde şalçı, kireç ve su karıştırma ünitesine giriyor ve bir mikser yardımıyla maddelerin homojene yakın bir karıştırma sağlanmışkarışıma giren suya ilave edilip yalnızca kuru madde miktarını göstermektedir. Bu olarak ilave edilen madde karış

Şekil 3.2 Karıştırma bölümü giren maddeler ve çıkan ürün

36

tırma Ünitesi Kütle Dengesi

ştırma bölümüne giren ve çıkan kütlelerin denge analizleri tır. Kütlenin korunumu yasası (Lomonosov-Lavoisier Kanunu) ger

ine dikkat edilmiştir [14].

tırma ünitesinde şekil 3.2 de görüldüğü gibi çimento,çamur,ytong çamuru,toz, ştırma ünitesine giriyor ve bir mikser yardımıyla maddelerin homojene ğlanmış oluyor. Karışım içerisindeki çamur içerisindeki su oranı

ıma giren suya ilave edilip yalnızca kuru madde miktarını göstermektedir. Bu olarak ilave edilen madde karışımdaki toplam suyun madde miktarını göstermektedir.

tırma bölümü giren maddeler ve çıkan ürün

tırma bölümüne giren ve çıkan kütlelerin denge analizleri Lavoisier Kanunu) gereği giren ve çıkan

ü gibi çimento,çamur,ytong çamuru,toz, tırma ünitesine giriyor ve bir mikser yardımıyla maddelerin homojene

ım içerisindeki çamur içerisindeki su oranı ıma giren suya ilave edilip yalnızca kuru madde miktarını göstermektedir. Bu şekilde su

ımdaki toplam suyun madde miktarını göstermektedir.

37

��J/0N = �çO;PN

(3.1)

�çJG0NQR +�ST +�çPGT/ +�QRU +�PVçO +�;J/0ç +�WQRN�çPGT/T = �;P/OşOG

Denklem 3.1’de de görüldüğü gibi sisteme giren maddelerin ve çıkan ürünün kütlesel miktarları eşit olması gerekir.

Çizelge 3.1 Karıştırma ünitesi kütle denge analizi

No Giren Madde Sıcaklık(K) Debi(kg/h) No Çıkan Madde Sıcaklık(K) Debi(kg/h)

1 Çimento 298 1680 1 Sıvı Karışım 313 13953,3

2 Su 313 5133,33

3 Kireç 308 606,66

4 Alçı 298 233,33

5 Çamur 313 4246,66

6 Toz 298 1166,66

7 Ytong

Çamuru 313 886,66

TOPLAM 13953,3 TOPLAM 13953,3

Şekil 3.3 Karıştırma ünitesine giren maddelerin yüzdesel analizi

Çimento

12%

Su

37%

Kireç

4%

Alçı

2%

Çamur

31%

Toz

8%

Ytong Çamuru

6%

38

3.1.2) Karıştırma Ünitesi Enerji Dengesi

Karıştırma ünitesi için enerji dengesi uygulanırken termodinamiğin birinci yasasından faydalanmamız gerekecek. Karıştırma ünitesine giren maddelerin sahip sıcaklıklardan dolayı bünyelerinde bulunan ısının birinci yasa formüllerinden yararlanarak giren maddelerin ısılarını bulduk ve aynı şekilde çıkan maddenin de sahip olduğu ısı yani enerjisini bu şekilde bulmuş olduk.

Çizelge 3.2 de giren maddelerin enerji dengesi gösterilmişken çizelge 3.3 te ise karıştırma ünitesinden çıkan ürünün enerji değeri gösterilmiştir. Ayrıca çizelge 3.2 de maddelerin Cp değerleride belirtilmiştir [15,16].

Çizelge 3.2 Karıştırma ünitesi giren maddelerin enerji değerleri

NO Giren Maddeler Sıcaklık (K) Cp (Kj/kgK)

Kütlesel Debi (kg/h) Qh (kj/h)

1 Çimento 298 0,7616 1680 381287,4

2 Su 317 4,1456 5133,33 6745992

3 Kireç 308 0,7503 606,66 140194,5

4 Alçı 298 0,9585 233,33 66646,75

5 Çamur 313 0,7358 4246,66 978028,7

6 Toz 298 0,7542 1166,66 262208,7

7 Ytong Çamuru 313 0,7537 886,66 209170,3

TOPLAM 8783529

Çizelge 3.3 Karıştırma ünitesi çıkan maddelerin enerji değerleri

NO Çıkan Maddeler Sıcaklık (K) Cp (Kj/kgK)


1 Sıvı Karışım 313 2,001 13953,3 8739133

2 Isı Kaybı 44395,52

TOPLAM 8783529

39

Karıştırma ünitesine giren maddelerin sahip oldukları enerjilerin yüzdesel olarak gösterimi şekil 3.4 görüldüğü gibidir.

Şekil 3.4 Karıştırma ünitesine giren madde enerjilerinin dağılımı

3.1.3) Karıştırma Ünitesi Enerji Verimlili ği

Enerji verimliliği hesaplanırken giren ve çıkan maddelerin ısı(enerji) değerleri çizelge 3.2 ve çizelge 3.3 te hesaplanmıştı. Enerji verimlikiği hesaplanırken termodinamiğin enerji verimliliği formülü olan denklem 3.2 den yararlanırız.

Y = Σ�çO;PN − �;PWO,VP/

��J/0N

(3.2)

Denklem 3.2 den yararlanarak karıştırma ünitesi için uygulanırsa ;

Y =8739133 − 44395,52

8783529= a, bbcolarakbulunur.

Çimento

4%

Su

77%

Kireç

2%

Alçı

1%Çamur

11%

Toz

3%

Ytong Çamuru

2%

3.2) Kabarma ve Kesme Ünitesi

3.2.1) Kabarma ve Kesme Ünitesi Kütle Dengesi

Karıştırma ünitesinde karıbulunan kuru kirecin diğer maddelerle tepkimeye girerek ekzotermik bir reaksiyon oluşturmasıyla karışımın sıcaklıkarışım içerisinde bulunan bir miktar suyun buharlakarışım kabarma sürecine girerek hacimsel olarak artmaktadır.

Kabarma ve kesme ünitesinde giren maddeler olarak sıvı karımaddeler ise nemli Ytong ve Ytong buharı olmaktadır.

Şekil 3.5 Kabarma ve kesme ünitesi giren ve çıkan maddeler

Çizelge 3.4’te bu üniteye giren ve çıkan maddelerin sverilmiştir.

Çizelge 3.4 Kabarma ve kesme ünitesi giren ve çıkan maddelerin kütle denge analizi

No Giren Madde Sıcaklık(K)

1 Sıvı Karışım 313

TOPLAM

40

3.2) Kabarma ve Kesme Ünitesi

3.2.1) Kabarma ve Kesme Ünitesi Kütle Dengesi

tırma ünitesinde karıştırılıp sıvı karışım haline getirilmiş maddenin içinde ğer maddelerle tepkimeye girerek ekzotermik bir reaksiyon

şımın sıcaklığında bir artma gözlenir ve bu sıcaklık artımıyla birlikte ım içerisinde bulunan bir miktar suyun buharlaşması gerçekleşir. Ayrıca bu süreçte sıvı ım kabarma sürecine girerek hacimsel olarak artmaktadır.

Kabarma ve kesme ünitesinde giren maddeler olarak sıvı karışım yer alırken çıkan maddeler ise nemli Ytong ve Ytong buharı olmaktadır.

Kabarma ve kesme ünitesi giren ve çıkan maddeler

Çizelge 3.4’te bu üniteye giren ve çıkan maddelerin saatlik kütlesel miktarları

Kabarma ve kesme ünitesi giren ve çıkan maddelerin kütle denge analizi

Sıcaklık(K) Debi(kg/h) No Çıkan Madde Sıcaklık(K)

313 13953,3 1 Nemli Ytong

2 Ytong Buharı

13953,3 TOPLAM

ım haline getirilmiş maddenin içinde er maddelerle tepkimeye girerek ekzotermik bir reaksiyon

ında bir artma gözlenir ve bu sıcaklık artımıyla birlikte şir. Ayrıca bu süreçte sıvı

şım yer alırken çıkan

aatlik kütlesel miktarları

Kabarma ve kesme ünitesi giren ve çıkan maddelerin kütle denge analizi

Sıcaklık(K) Debi(kg/h)

348 13750

348 203,3

13953,3

41

3.2.2) Kabarma ve Kesme Ünitesi Enerji Dengesi

Kabarma kesme ünitesi enerji dengesi için termodinamiğin birinci yasasından faydalanırız. Giren ve çıkan maddelerin sahip oldukları ısılardan ve bunların farkından da kayıp ısıya ulaşırız.

Çizelge 3.5 ve Çizelge 3.6 da üniteye giren sıvı karışım ile çıkan nemli ytong ve ytong buharının sahip oldukları ısılar ve kayıp ısı gösterilmiştir.

Çizelge 3.5 Kabarma ve kesme ünitesine giren maddelerin enerji denge analizi


Kütlesel Debi (kg/h)

Qh (kj/h)

1 Sıvı Karışım 318 2,001 13953,3 8878736

TOPLAM 8878736

Çizelge 3.6 Kabarma ve kesme ünitesinden çıkan maddelerin enerji denge analizi



Qh (kj/h)

1 Nemli Ytong 348 1,825 13750 8732625

2 Ytong Buharı 348 1,8 203,3 127347,1


TOPLAM 8878736

3.2.3) Kabarma ve Kesme Ünitesi Enerji Verimliliği

Kabarma ve kesme ünitesi için enerji verimliliği hesabında termodinamiğin birinci yasa verimlilik ifadesi kullanılır. Denklem 3.2 kullanılarak ünitenin verimliliği hesaplanmış olacaktır.

Y =8878736 − 18763,83

8878736= a, bblolarakhesaplanır.

Ünitenin verimlilik değerinden de görüleceği gibi ısı kaybı oldukça az miktarlardadır ve dolayısıyla verimlilik değerimiz yüksek bulunmuştur.

3.3) Bekletme Odası Ünitesi

3.3.1) Bekletme Odası Ünitesi Kütle Dengesi

Kesme işlemi gerçekleşolabilmesi ve aynı sıcaklıkta kalabilmesi için kesme ivasıtasıyla ısıtılan bekleme odalarına alınır ve nemli ytong’un sıcaklıengellenmiş olur. Sıcaklığı sabit tutulasırası geldiğinde arabalarla otoklavlara gönderilir.

Şekil 3.5’te de gösterildiğiken çıkan maddeler nemli Ytong, kondens hattı ve Ytong buharı

Şekil 3.6 Bekletme odası ünitesine giren ve çıkan maddeler

Bekletme odasına giren nemli Ytong otoklava girme sırasını beklerken içerisinde bulundurduğu suyun bir kısmısını buhar olarak dı

Bekletme odasına giren maddelerin debi ve sıcaklık degösterildiği gibidir.

42

3.3) Bekletme Odası Ünitesi

3.3.1) Bekletme Odası Ünitesi Kütle Dengesi

lemi gerçekleştirilen nemli Ytong’un bütün bölgelerinin eolabilmesi ve aynı sıcaklıkta kalabilmesi için kesme işleminden sonra ürün kondens hattı vasıtasıyla ısıtılan bekleme odalarına alınır ve nemli ytong’un sıcaklı

ğı sabit tutulan ürünler otoklava girene kadar burada bekletilir ve inde arabalarla otoklavlara gönderilir.

ekil 3.5’te de gösterildiği gibi üniteye giren maddeler nemli Ytong ve kondens hattı iken çıkan maddeler nemli Ytong, kondens hattı ve Ytong buharı olmaktadır.

Bekletme odası ünitesine giren ve çıkan maddeler

Bekletme odasına giren nemli Ytong otoklava girme sırasını beklerken içerisinde u suyun bir kısmısını buhar olarak dışarıya vermektedir.

Bekletme odasına giren maddelerin debi ve sıcaklık değerleri ise Çizelge 3.7’de

ong’un bütün bölgelerinin eşit sıcaklıkta leminden sonra ürün kondens hattı

vasıtasıyla ısıtılan bekleme odalarına alınır ve nemli ytong’un sıcaklığının düşmesi n ürünler otoklava girene kadar burada bekletilir ve

i gibi üniteye giren maddeler nemli Ytong ve kondens hattı olmaktadır.

Bekletme odasına giren nemli Ytong otoklava girme sırasını beklerken içerisinde

ğerleri ise Çizelge 3.7’de

43

Çizelge 3.7 Bekletme odası ünitesine giren ve çıkan maddelerin kütle dengesi

No Giren Madde Sıcaklık(K) Debi(kg/h) No Çıkan Madde Sıcaklık(K) Debi(kg/h)

1 Nemli Ytong 348 13750 1 Nemli Ytong 348 12950

2

Kondens

Hattı 348 7904,4 2

Ytong Buharı 348 800

3

Kondens

Hattı 365 7904,4

TOPLAM 21654,4 TOPLAM 21654,4

3.3.2) Bekletme Odası Ünitesi Enerji Dengesi

Bekletme odası ünitesi için enerji dengesi termodinamiğin birinci yasa analizi ile yapılır. Çizelge 3.8 ve Çizelge 3.9 da giren ve çıkan maddelerin sahip oldukları enerji ve kayıp enerjiler gösterilmektedir.

Çizelge 3.8 Bekletme odası ünitesi giren maddelerin enerji denge analizi



Qh (kj/h)

1 Nemli Ytong 348 1,825 13750 8732625

2 Kondens Hattı 383 4,18 7904,4 3647090

TOPLAM 12379715

Çizelge 3.9 Bekletme odası ünitesi çıkan maddelerin enerji denge analizi



Qh (kj/h)

1 Nemli Ytong 348 1,83 12950 8247078

2 Ytong Buharı 348 1,8 800 501120

3 Kondens Hattı 365 4,18 7904,4 3038768


TOPLAM 12379715

44

3.3.3) Bekletme Odası Ünitesi Enerji Verimliliği

Bekletme odası için enerji verimliliği termodinamiğin birinci yasa verimlilik formülünden bulunur dolayısıyla denklem 3.2 kullanılarak verimlilik hesaplanır.

Y =12379715 − 592749,6

12379715= a, brsolarakbulunur.

Bekletme odasının yalıtımının iyi olması ve gerek ürün gerekse kondens hattının optimuma yakın bir enerji korunmasına sahip olmasından dolayı verimlilik değeri yüksek değerlerdedir.

3.4) Kazan Ünitesi

3.4.1) Kazan Ünitesi Kütle Dengesi

Kazan ünitesinde kullanılan kazan 14 bar basınç ve saatte 12000 kg doymuş buhar üretebilen bir buhar kazanıdır. Kullanım şekli otoklavlara ürün girdikten sonra otoklav basıncını 12 bara çekmek için buhar takviye şeklindedir. Dolayısıyla yalnızca otoklav giriş yükleme sürelerinde kazan çalıştırılmaktadır.

Buhar kazanında yakıt olarak doğalgaz kullanılmaktadır. Kazan yalnızca üretim bandı için kullanıldığından fabrikanın aylık doğalgaz giderinden ortalama günlük doğalgaz kullanım miktarı hesaplanarak işlemler yapılmıştır.

Kazanın gerek verimlilik gerekse güvenli bir şekilde çalışabilmesi için basınç ve sıcaklık ölçüm cihazları kullanılmaktadır. Bu cihazlardaki değerler bir kazan ünitesi personeli tarafından tek bir merkezden izlenip değerlendirilmektedir.

Buhar kazanına gönderilen su doğrudan çevre sıcaklığında değil degazörden geçerek bir ön ısıtmaya tabi tutulmuştur. Böylece kazan veriminin arttırılması sağlanmıştır.

Kazan ünitesine giren ve çıkan maddeler şekil 3.6 da gösterildiği gibi giren maddeler doğalgaz, su ve hava iken çıkan maddeler doymuş buhar ve baca gazı olmaktadır.

Şekil 3.7 Kazan ünitesi giren ve çıkan maddeler

Kazana giren doğalgaz ile hava bir yanma reaksiyonu gerçeklesonucu oluşan atık gazları oluşbirleşerek suyun buharlaşmasını sa

Çizelge 3.10 da kazan ünitesine giren ve çıkan maddelerin miktarları ve bu maddelerin sıcaklık değerleri verilmiştir.

Çizelge 3.10 Kazan ünitesi giren ve çıkan madde dengesi


1 Hava 298

2 Doğalgaz 298

3 Su 398

TOPLAM

Kazan ünitesine giren ve çıkan maddelerin yüzdesel gösterimi gösterildiği gibidir.

45

Kazan ünitesi giren ve çıkan maddeler

ğalgaz ile hava bir yanma reaksiyonu gerçekleştirerek bir ısı ve yanma an atık gazları oluştururlar. Ayrıca giren su ile yanmadan olu

şmasını sağlar ve buradan 14 bar doymuş buhar elde edili

Çizelge 3.10 da kazan ünitesine giren ve çıkan maddelerin miktarları ve bu maddelerin

Kazan ünitesi giren ve çıkan madde dengesi

Sıcaklık(K) Debi(kg/h) No

Çıkan Madde Sıcaklık(K)

298 1400 1

Baca Gazı

298 134,43 2

Doymuş

Buhar

398 4600

6134,43

TOPLAM

Kazan ünitesine giren ve çıkan maddelerin yüzdesel gösterimi şekil 3.7 ve

ştirerek bir ısı ve yanma tururlar. Ayrıca giren su ile yanmadan oluşan ısı enerjisi

ş buhar elde edilir.

Çizelge 3.10 da kazan ünitesine giren ve çıkan maddelerin miktarları ve bu maddelerin


468 1534,43

468 4600

6134,43

şekil 3.7 ve şekil 3.8 de

46

Şekil 3.8 Kazan ünitesine giren maddelerin yüzdesel dağılımı

Şekil 3.9 Kazan ünitesinden çıkan maddelerin yüzdesel dağılımı

Hava

23%

Doğalgaz

2%

Su

75%

Baca Gazı

25%

Doymuş Buhar

75%

47

3.4.2) Kazan Ünitesi Enerji Dengesi

Kazan ünitesi için enerji dengesi termodinamiğin birinci yasa analizinden hareketle yapılır. Kazan ünitesine giren enerjiler sırasıyla doğalgaz yanma ısısı, doğalgaz duyulur ısısı, yanma havası ve sudur. Doğalgazın yanma ısısı doğalgazın alt ısıl değeri 8500 kcal/kg olarak hesaplanmıştır. Kazan ünitesinden çıkan enerjiler ise sırasıyla; doymuş buhar ve baca gazıdır [17].

Kazan ünitesine ait giren ve çıkan enerji analizleri çizelge 3.11 ve çizelge 3.12 de gösterilmiştir.

Çizelge 3.11 Kazan ünitesine giren maddelerin enerji denge analizi



Qh (kj/h)

1 Doğalgaz Yanma Isısı 6374644

2 Doğalgaz Duyulur Isısı 298 2,22 134,43 88933,51

3 Yanma Havası 298 1,005 1400 419286

4 Su 398 4,26 4600 7799208

TOPLAM 14682072

Çizelge 3.12 Kazan ünitesinden çıkan maddelerin enerji denge analizi



Qh (kj/h)

1 Doymuş Buhar 468 1,93 4600 12817440

2 Baca Gazı 468 1,05 1534,43 754018,9

3 Isı Kaybı 1110613

TOPLAM 14682072

48

Kazan ünitesine giren ve çıkan enerjilerin yüzdesel olarak gösterimi şekil 3.10 ve şekil 3.11 ‘ da gösterilmiştir.

Şekil 3.10 Kazan ünitesine giren enerjilerin yüzdesel gösterimi

Şekil 3.11 Kazan ünitesinden çıkan enerjilerin yüzdesel gösterimi

Doğalgaz Yanma

Isısı

43%

Doğalgaz

Duyulur Isısı

1%

Yanma

Havası

3%

Su

53%

Doymuş Buhar

87%

Baca Gazı

5%

Isı Kaybı

8%

49

3.4.3) Kazan Ünitesi Enerji Verimliliği

Kazan ünitesi için enerji verimini hesaplama için termodinamiğin birinci yasa verim ifadesini kullanmamız gerekir. Çizelge 3.11 ve çizelge 3.12 de analizi yapılan sonuçlar doğrultusunda denklem 3.2 kullanılarak verimlilik değeri hesaplanır.

Y =14682072 − 1110613

14682072= a, bscolarakhesaplanır.

3.4.4) Kazan Ünitesi Ekserji Analizi

Kazan ünitesi ekserji analizi için çevre ( ölü hal ) 1 bar basınç ve 298 K olarak kabul ederilerek analiz yapılmıştır.

Sisteme giren ve çıkan ekserji değerleri çizelge 3.13 ve çizelge 3.14 te gösterildiği gibidir.

50

Çizelge 3.13 Kazan ünitesine giren maddelerin ekserji analizi

No Madde Adı Cp (kj/kg)

M (kg/kmol)

e (kj/mol)

Vm (m3/kg)

TO

(K) Ts (K)

ln (T/To)

ln (P/Po)

∆P (bar)

R (kj/kgK)

m (kg/h)

Entalpi (kj/h)

Entropi (kj/h)

Fiziksel Ekserji (kj/h)

Kimyasal Ekserji (kj/h)

Toplam Ekserji (kj/h)

Genel Toplam Ekserji (kj/h)

1 Doğalgaz Yanma Isısı

134,43 6374644

2

Doğalgaz Duyulur Isısı

134,43

3806483,67

C 0,71 0,012 413,2

298 298 0 0,019 0,02 0,692 100,43 0 0 393,495 2578746,4 2579139,9

H4 6,7 0,004 418,4

298 298 0 0,019 0,02 2,078 34,43 0 0 405,091 1226938,7 1227343,8

3

Yakma Havası

1400

105997,441

N2 1,04 0,028 0,72

298 298 0 0 0 0,296 1083,1 0 0 0 2577,6056 2577,6056

O2 0,918 0,032 3,97

298 298 0 0 0 0,26 290,61 0 0 0 1725,5583 1725,5583

CO2 0,844 0,044 19,87

298 298 0 0 0 0,189 1 0 0 0 0,4546765 0,4546765

Ar 0,52 0,0399 11,69

298 298 0 0 0 0,208 12 0 0 0 64368,995 64368,995

H2O 4,18 0,018 9,5

298 298 0 0 0 0,461 1 0 0 0 15,533856 15,533856

Diğer 0,48 0,028 0,72

298 298 0 0 0 0,296 12,29 0 0 0 37309,294 37309,294

4

Su 4,18

4600 496905,984

H2O 4,18 0,018 0,9 0,001 298 398 0,29 0 13 0,461 4600 1922800 5556,9 266906 230000 496905,98

TOPLAM 10784031,1

51

Çizelge 3.14 Kazan ünitesinden çıkan maddelerin ekserji analizi


M (kg/kmol)

e (kj/mol)

Vm (m3/kg)

TO

(K) Ts (K)

ln (T/To)

ln (P/Po)

∆P (bar)

R (kj/kgK)

m (kg/h)

Entalpi (kj/h)

Entropi (kj/h)





1 Doymuş Buhar

1,93 4600 2742860,72

H2O 1,93 0,018 9,5 298 468 0,45 0 0 0,461 4600 1509260 4007,3 315083 2427777,8 2742860,7

2 Baca Gazı (Yanma)

1,05

1534,4

60692,4084

CO2 0,917 0,044 19,87 298 468 0,45 0 0 0,189 25,54 3981,43 10,571 831,189 93,911606 925,10098

CO 1,045 0,028 275,1 298 468 0,45 0 0 0,296 0,005 0,88825 0,0024 0,18758 0,0001419 0,1877194

NO 1,004 0,03 88,9 298 468 0,45 0 0 0,277 0,06 10,2408 0,0271 2,16262 0,0049868 2,1676028

NO2 0,865 0,046 55,6 298 468 0,45 0 0 0,18 0,001 0,14705 0,0004 0,03105 2,898E-07 0,0310538

O2 0,934 0,032 3,97 298 468 0,45 0 0 0,26 266,21 42268,3 111,89 8926,08 -538,2551 8387,8253

H2O 1,93 0,018 9,5 298 468 0,45 0 0 0,461 50,57 16592 43,92 3503,84 98,277247 3602,1208

N2 1,042 0,028 0,72 298 468 0,45 0 0 0,296 1192 211151 558,93 44590,1 3184,8773 47774,975

TOPLAM 2803553,13

52

3.4.5) Kazan Ünitesi Ekserji Verimi

Ekserji verimini termodinamiğin ikinci yasa verim ifadesinden hareketle denklem 3.3’te gösterildiği gibi sistemden çıkan ekserjinin giren ekserjiye oranı şeklinde hesaplamak mümkündür.

Y = Σ%ç%� (3.3)

Bu durumda kazan için ekserji verimi çizelge 3.13 ve çizelge 3.14’te analiz edilen sonuçlar kullanılırsa;

Y = 2803553,1310784031,1 = a,suolarakbulunur.

3.5) Otoklav Ünitesi

3.5.1) Otoklav Ünitesi Kütle Dengesi

Otoklav ünitesi bekletme odasında bekletilen nemli Ytong’un otoklavlara gönderilmesiyle ürünün doymuş buhar ile kuru Ytong olarak çıkarılması işlemidir.

Otoklavın çalışma prensibi genel olarak kazandan elde edilen buhar ile akülerde depolanan buharın vakumlanmış otoklavlara gönderilmesiyle 12 bar basınçta doymuş buhar olarak yörüngeye girmesiyle başlar. Yörünge tamamlandığında otoklav içerisinde bulunan buharın bir kısmı tekrar aküye depolanırken otoklavın altında bulunan kondens hatlarıyla bekletme odalarının ısıtılma işlemi gerçekleştirilir.

Otoklav ünitesine şekil 3.12 de gösterildiği gibi giren maddeler; nemli Ytong , kazandan alınan buhar ve akülerde depolanan buhar iken çıkan maddeler; kuru Ytong , akülere gönderilen doymuş buhar , kondes hattı ve çamur buhardan oluşmaktadır.

Şekil 3.12 Otoklav ünitesine giren ve çıkan maddeler

Otoklav ünitesine giren ve çıkan madde miktarları ve bu maddelerin sıcaklık deçizelge 3.15’te gösterildiği gibidir.

Çizelge 3.15 Otoklav ünitesi giren ve çıkan maddelerin kütle dengesi


1 Nemli Ytong 348

2 Kazan Buhar 468

3 Akü Buhar 406

TOPLAM

Çizelge 3.15’te de gösterildikorunumu ilkesini sağlamaktadır.

53

Otoklav ünitesine giren ve çıkan maddeler

Otoklav ünitesine giren ve çıkan madde miktarları ve bu maddelerin sıcaklık deği gibidir.

Otoklav ünitesi giren ve çıkan maddelerin kütle dengesi


348 12950 1 Kuru Ytong

468 4600 2 Çamur Buhar

406 4044,4 3

Akü

Gönderilen

4 Kondens hattı

21594,4 TOPLAM

Çizelge 3.15’te de gösterildiği gibi giren ve çıkan madde miktarları eğlamaktadır.

Otoklav ünitesine giren ve çıkan madde miktarları ve bu maddelerin sıcaklık değerleri


383 8820

423 2970

443 4400

383 5404,4

21594,4

i gibi giren ve çıkan madde miktarları eşittir ve kütlenin

54

Şekil 3.13 ve şekil 3.14’te otoklav ünitesine giren ve çıkan maddelerin yüzdesel olarak dağılımı gösterilmiştir.

Şekil 3.13 Otoklav ünitesine giren maddelerin yüzdesel dağılımı

Şekil 3.14 Otoklav ünitesinden çıkan maddelerin yüzdesel dağılımı

Nemli Ytong

60%

Kazan Buhar

21%

Akü Buhar

19%

Kuru Ytong

41%

Çamur

Buhar

14%

Akü Gönderilen

20%

Kondens Hattı

25%

55

3.5.2) Otoklav Ünitesi Enerji Dengesi

Otoklav ünitesi için enerji analizi uygulamak için termodinamiğin birinci yasa analizini kullanmamız gerekecek. Otoklava giren enerjiler(ısı) sırasıyla kazandan gönderilen doymuş buharın sahip olduğu ısı, aküden gönderilen buharın sahip olduğu ısı ve nemli Ytong’un sahip olduğu ısıdır. Otoklavdan çıkan enerjiler ise sırasıyla aküde depo edilmek üzere gönderilen buhar, nemli Ytong’un sahip olduğu nemin buharlaşmasından oluşan çamur buhar, kondens hattı ve kuru ytongun sahip olduğu ısıdır.

Otoklav ünitesinde bulunan kondens hattının çalışma prensibi genel olarak otoklava giren nemli Ytong’un sahip olduğu nemin üzerine etkiyen basıncla otoklavın altında bulunan kondens kanallarında sıvı halde birikmesi olayıdır. Nemli Ytong haricinde gönderilen doymuş buharında yoğuşan miktarları bu kondens hattında birikmekte ve ihtiyaç bölgelerine gönderilmektedir.

Otoklava giren ve çıkan enerji denge analizleri çizelge 3.16 ve çizelge 3.17 de gösterildiği gibidir.

Çizelge 3.16 Otoklav ünitesine giren maddelerin enerji denge analizi



Qh (kj/h)

1 Nemli Ytong 348 1,83 12950 8247078

2 Doymuş Buhar(Kazan) 468 1,93 4600 12817440

3 Doymuş Buhar( Akü) 406 1,903 4044,4 11020990

TOPLAM 32085508

Çizelge 3.17 Otoklav ünitesinden çıkan maddelerin enerji denge analizi



Qh (kj/h)

1 Kuru Ytong 383 0,727 8820 2455850

2 Akü Gönderilen 443 1,91 4400 12183600

3 Kondens Hattı 383 4,18 7904,4 3647090

4 Çamur Buhar 423 1,9 470 377739

5 Isı Kaybı 13421229

TOPLAM 32085508

56

Otoklav ünitesine giren ve çıkan maddelerin sahip oldukları enerji miktarlarının dağılımı şekil 3.15 ve şekil 3.16’da gösterildiği gibidir.

Şekil 3.15 Otoklav ünitesine giren maddelerin sahip oldukları enerji dağılımları

Şekil 3.16 Otoklav ünitesinden çıkan maddelerin enerji dağılımları

Nemli Ytong

26%

Doymuş

Buhar(Kazan)

40%

Doymuş Buhar(

Akü)

34%

Kuru Ytong

8%

Akü Gönderilen

38%

Kondens Hattı

11%

Çamur Buhar

1%

Isı Kaybı

42%

57

3.5.3) Otoklav Ünitesi Enerji Verimlili ği

Otoklav ünitesinin enerji verimliliği temodinamiğin birinci yasa verim formülünden hesaplanır. Denklem 3.2 kullanılarak otoklavın enerji verimlili ği bulunabilir.Çizelge 3.16 ve çizelge 3.17’den yararlanılarak denklemde yerine koyulursa ;

Y =32085508 − 13421229

32085508= a, rvwolarakbulunur.

3.5.4) Otoklav Ünitesi Ekserji Analizi

Otoklav için ekserji analizi uygulaması için termodinamiğin ikici yasa analizi yapılması gerekir. Otoklavın sürekli rejimde olduğu kabulu yapılarak analiz yapılır.

Otoklav ünitesi ekserji analizi için çevre ( ölü hal ) 1 bar basınç ve 298 K olarak kabul ederilerek analiz yapılmıştır.

Sistem için ekserji analiz için giren ve çıkan ekserji değerleri çizelge 3.18 ve çizelge 3.19’da gösterildiği gibidir.

58

Çizelge 3.18 Otoklav ünitesine giren maddelerin ekserji analizi


M (kg/kmol)

e (kj/mol)

Vm (m3/kg)

TO

(K) Ts (K)

ln (T/To)

ln (P/Po)

∆P (bar)

R (kj/kgK)

m (kg/h)

Entalpi (kj/h)

Entropi (kj/h)





1

Nemli Ytong

1,83

12950

5408260,3

Sio2 0,74 0,06 8,2 0,0006 298 348 0,16 12 0,138 5427 200799 622,92 15209,5 741690,96 756900,5

Al2O3 0,77 0,1019 15 0,0006 298 348 0,16 12 0,081 378,6 14576,1 45,218 1103,96 55731,109 56835,065

Fe2O3 0,65 0,1596 12,4 0,0006 298 348 0,16 12 0,052 133,51 4339,18 13,461 328,788 10373,214 10702,002

CaO 0,75 0,056 110,2 0,0006 298 348 0,16 12 0,148 2080,5 78018,5 242,03 5909,31 4094113 4100022,3

MgO 0,92 0,0403 59,1 0,0006 298 348 0,16 12 0,206 68,6 3155,6 9,7892 238,901 100601,99 100840,89

SO3 1,17 0,08 14,2 0,0006 298 348 0,16 12 0,152 214,57 12552,3 38,94 949,88 38086,175 39036,055

H20 4,18 0,018 0,9 0,0006 298 348 0,16 12 0,461 4130 863170 2677,7 65242,6 206500 271742,57

Diğer 0,74 0,06 8,2 0,0006 298 348 0,16 12 0,138 517,54 19149 59,404 1450,44 70730,467 72180,906

2

Doymuş Buhar (Kazan)

1,93

4600

2742860,72

H2O 1,93 0,018 9,5 298 468 0,45 0,461 4600 1509260 4007,3 315083 2427777,8 2742860,7

3

Doymuş Buhar (Akü Alınan)

1,903

4044,4

2256461,65

H2O 1,903 0,018 9,5 298 406 0,31 0,461 4044,4 831221 2380,2 121917 2134544,4 2256461,6

TOPLAM 10407582,7

59

Çizelge 3.19 Otoklav ünitesinden çıkan maddelerin ekserji analizi


M (kg/kmol)

e (kj/mol)

Vm (m3/kg)

TO

(K) Ts (K)

ln (T/To)

ln (P/Po)

∆P (bar)

R (kj/kgK)

m (kg/h)

Entalpi (kj/h)

Entropi (kj/h)





1 Kuru Ytong

0,727

8820,3

5179368,03

Sio2 0,74 0,06 8,2 0,0006 298 383 0,25 12 0,138 5427 341359 1007,8 41080,2 741690,96 782771,12

Al2O3 0,77 0,1019 15 0,0006 298 383 0,25 12 0,081 378,6 24779,4 73,155 2981,92 55731,109 58713,024

Fe2O3 0,65 0,1596 12,4 0,0006 298 383 0,25 12 0,052 133,51 7376,61 21,778 887,841 10373,214 11261,055

CaO 0,75 0,056 110,2 0,0006 298 383 0,25 12 0,148 2080,5 132631 391,56 15961,1 4094113 4110074,1

MgO 0,92 0,0403 59,1 0,0006 298 383 0,25 12 0,206 68,6 5364,52 15,837 645,463 100601,99 101247,45

SO3 1,17 0,08 14,2 0,0006 298 383 0,25 12 0,152 214,57 21339 62,998 2567,1 38086,175 40653,277

Diğer 0,74 0,06 8,2 0,0006 298 383 0,25 12 0,138 517,54 32553,3 96,105 3917,56 70730,467 74648,027

2

Doymuş Buhar (Aküye Gİden)

1,91

4400

2547870,19

H2O 1,91 0,018 9,5 298 443 0,4 0,461 4400 1218580 3332 225648 2322222,2 2547870,2

3 Kondens Hattı

4,18

7904,4

732968,899

H2O 4,18 0,018 0,9 0,001 298 383 0,25 12 0,461 7904,4 2808433 8291,2 337749 395220 732968,9

4 Çamur Buhar

1,91

470

266563,391

H2O 1,91 0,018 9,5 298 423 0,35 0,461 470 112213 314,45 18507,8 248055,56 266563,39

TOPLAM 8726770,51

60

3.5.5) Otoklav Ünitesi Ekserji Verimi

Ekserji verimini termodinamiğin ikinci yasa verim ifadesinden hareketle denklem 3.3’te gösterildiği gibi sistemden çıkan ekserjinin giren ekserjiye oranı şeklinde hesaplamak mümkündür.

Çizelge 3.18 ve çizelge 3.19’da elde edilen verilen denkle 3.3’te kullanılırsa otoklav ünitesi ekserji verimi ;

Y =8726770,51

10407582,7= a,vxrolarakbulunacaktır.

3.6) Kazan + Otoklav Ortak Analizi

Üretim şemasında bulunan ünitelerin kütle denge analizi, enerji analizi ve ekserji analizleri daha önceki başlıklarda ele alındı ve özellikle kazan ve otoklavda diğer ünitelere nazanaran yüksek enerji ve ekserji kayıpları olduğu gözlendi. Gerek bu yüksek kayıpların olmasından dolayı gerekse bu iki ünitenin birbiri ile bağlantılı şekilde çalışmasından dolayı bu iki üniteyi tek bir ünite haline getirip analizlerimizde yer vermek bize daha doğru sonuçlar verecektir.

3.6.1) Kazan + Otoklav Kütle Dengesi

Kazan ve otoklavın birbiriyle bağlantılı iki ünite olmasından dolayı birleştirdiğimiz analizimizde giren maddeler sırasıyla ; hava, doğalgaz, su ,nemli Ytong ve aküden alınan buhar iken çıkan maddeler sırasıyla ; kuru Ytong, çamur buhar, kondens hattı, baca gazı ve aküye depolanması için gönderilen doymuş buhar olmaktadır.

Şekil 3.17’da bu birleştirilmi ş üniteye giren ve çıkan maddeler belirtilmiştir.

Şekil 3.17 Kazan+Otoklav giren ve çıkan maddeler

Çizelge 3.20’de kazan + otoklava giren ve çıkan maddelerin kütle denge analizi ve sıcaklık değerleri gösterilmiştir.

Çizelge 3.20 Kazan + Otoklav giren ve çıkan maddelerin kütle dengesi


1 Hava 298

2 Doğalgaz 298

3 Su 398

4 Nemli Ytong 348

5 Akü Buhar 406

TOPLAM

61

Kazan+Otoklav giren ve çıkan maddeler

Çizelge 3.20’de kazan + otoklava giren ve çıkan maddelerin kütle denge analizi ve ştir.

Kazan + Otoklav giren ve çıkan maddelerin kütle dengesi


298 1400 1 Kuru Ytong

298 134,43 2 Çamur Buhar

398 4600 3

Akü

Gönderilen

348 12950 4 Kondens hattı

406 4044,4 5 Baca Gazı

23128,83 TOPLAM

Çizelge 3.20’de kazan + otoklava giren ve çıkan maddelerin kütle denge analizi ve


383 8820

423 2970

443 4400

383 5404,4

468 1534,43

23128,83

62

3.6.2) Kazan + Otoklav Enerji Dengesi

Kazan ve otoklavın ortak bir ünite olarak enerji denge analizi yapılırken termodinamiğin birinci yasa analizinden faydalanırız.

Üniteye giren enerjiler sırasıyla doğalgazın yanmasından dolayı açığa çıkacak doğalgaz yanma ısısı , doğalgaz duyulur ısısı,yanma havası,su, nemli Ytong ve akülerden alınan doymuş buharın enerjisinden oluşur. Üniteden çıkan enerjiler ise yörünge tamamlandıktan sonra aküye geri depolanacak buhar, kuru Ytong, baca gazı, çamur buhar ve kondens hattında biriken suyun enerjisidir.

Üniteye giren ve üniteden çıkan enerjilerin analizleri çizelge 2.21 ve çizelge 3.22 de gösterildiği gibidir.

Çizelge 3.21 Kazan + Otoklav giren maddelerin enerji dengesi



Qh (kj/h)

1 Doğalgaz Yanma Isısı 6374644

2 Doğalgaz Duyulur Isısı 298 2,22 134,43 88933,51

3 Yanma Havası 298 1,005 1400 419286

4 Su 398 4,26 4600 7799208

5 Nemli Ytong 348 1,83 12950 8247078

6 Doymuş Buhar( Akü) 406 1,903 4044,4 11020990

TOPLAM 33950140

Çizelge 3.22 Kazan + Otoklav çıkan maddelerin enerji dengesi



1 Kuru Ytong 383 0,727 8820 2455850

2 Akü Gönderilen 443 1,91 4400 12183600

3 Kondens Hattı 383 4,18 7904,4 3647090

4 Çamur Buhar 423 1,9 470 377739

5 Baca Gazı 468 1,05 1534,43 754018,9

6 Kayıp Isı 14531842

TOPLAM 33950140

63

Kazan + Otoklavın giren ve çıkan maddelerin sahip oldukları enerjilerin dağılımları şekil 3.18 ve şekil 3.19’da gösterildiği gibidir.

Şekil 3.18 Kazan + Otoklava giren maddelerin enerji dağılımları

Şekil 3.19 Kazan + Otoklavdan çıkan maddelerin enerji dağılımları

Doğalgaz

Yanma Isısı

19%

Doğalgaz Duyulur

Isısı

0%

Yanma Havası

1%

Su

23%

Nemli Ytong

24%

Doymuş

Buhar(Akü)

33%

Kuru Ytong

7%

Akü Gönderilen

36%

Kondens Hattı

11%

çamur Buhar

1%

Baca Gazı

2%

Kayıp Isı

43%

64

3.6.3) Kazan + Otoklav Enerji Verimi

Kazan ve otoklavın ortak bir ünitede birleştirmemizle daha gerçekçi sonuçlar almak istendi ve bunun için çizelge 3.21 ve çizelge 3.22 de giren ve çıkan enerji analizleri yapıldı dolayısıyla kayıp ısı hesap edildi.

Ünitenin verim değerini hesap edebilmek için termodinamiğin birinci yasa verim ifadesini kullanamımız gerekir. Dolayısıyla denklem 3.2 kullanılarak kazan + otoklavın enerji verimliliği;

Y =xxbrawca − 14531842

xxbrawca= 0,571olarakbulunmuştur.

3.6.4) Kazan + Otoklav Ekserji Analizi

Kazan ve otoklavın ortak bir ünitede değerlendirdiğimizde giren ve çıkan maddelerin ekserji değerleri termodinamiğin ikinci yasa analizi ile tespit edilir. Bu yapılan analiz önceki başlılarda değindiğimiz kazan ve otoklavın ayrı ayrı ekserji analizlerinden daha çok gerçekçi bir sonuç ortaya koymuştur.Çünkü esasında işlem kazanda başlayım otoklav çıkışta son bulmaktadır.

Üniteye giren ve üniteden çıkan maddelerin ekserji analizleri çizelge 3.23 ve çizelge 3.24’te görüldüğü gibidir.

Kazan, otoklav ve kazan+ otoklav ekserji tablolarında maddelerin spesifik ekserji “e”, entropi “s”, hacim “Vm” ve özgül ısı “Cp” değerleri belirtilmiştir[18,19,20].

65

Çizelge 3.23 Kazan + Otoklava giren maddelerin ekserji analizi


M (kg/kmol)

e (kj/mol)

Vm (m3/kg)

TO

(K) Ts (K)

ln (T/To)

ln (P/Po)

∆P (bar)

R (kj/kgK)

m (kg/h)

Entalpi (kj/h)

Entropi (kj/h)





1

Doğalgaz Yanma Isısı

134,43 6374644

2

Doğalgaz Duyulur Isısı

134,43

3806483,67

C 0,71 0,012 413,2 ----- 298 298 0 0,019 0,02 0,692 100,43 0 0 393,495 2578746,4 2579139,9

H4 6,7 0,004 418,4 ----- 298 298 0 0,019 0,02 2,078 34,43 0 0 405,091 1226938,7 1227343,8

3 Yakma Havası

1400

105997,441

N2 1,04 0,028 0,72 ----- 298 298 0 0 0 0,296 1083,1 0 0 0 2577,6056 2577,6056

O2 0,918 0,032 3,97 ------ 298 298 0 0 0 0,26 290,61 0 0 0 1725,5583 1725,5583

CO2 0,844 0,044 19,87 ------ 298 298 0 0 0 0,189 1 0 0 0 0,4546765 0,4546765

Ar 0,52 0,0399 11,69 ----- 298 298 0 0 0 0,208 12 0 0 0 64368,995 64368,995

H2O 4,18 0,018 9,5 ----- 298 298 0 0 0 0,461 1 0 0 0 15,533856 15,533856

Diğer 0,48 0,028 0,72 ------ 298 298 0 0 0 0,296 12,29 0 0 0 37309,294 37309,294

66

Çizelge 3.23 (Devamı)


M (kg/kmol)

e (kj/mol)

Vm (m3/kg)

TO

(K) Ts (K)

ln (T/To)

ln (P/Po)

∆P (bar)

R (kj/kgK)

m (kg/h)

Entalpi (kj/h)

Entropi (kj/h)





4 Nemli Ytong

1,83

12950

5408260,3

Sio2 0,74 0,06 8,2 0,0006 298 348 0,16 12 0,138 5427 200799 622,92 15209,5 741690,96 756900,5

Al2O3 0,77 0,1019 15 0,0006 298 348 0,16 12 0,081 378,6 14576,1 45,218 1103,96 55731,109 56835,065

Fe2O3 0,65 0,1596 12,4 0,0006 298 348 0,16 12 0,052 133,51 4339,18 13,461 328,788 10373,214 10702,002

CaO 0,75 0,056 110,2 0,0006 298 348 0,16 12 0,148 2080,5 78018,5 242,03 5909,31 4094113 4100022,3

MgO 0,92 0,0403 59,1 0,0006 298 348 0,16 12 0,206 68,6 3155,6 9,7892 238,901 100601,99 100840,89

SO3 1,17 0,08 14,2 0,0006 298 348 0,16 12 0,152 214,57 12552,3 38,94 949,88 38086,175 39036,055

H20 4,18 0,018 0,9 0,0006 298 348 0,16 12 0,461 4130 863170 2677,7 65242,6 206500 271742,57

Diğer 0,74 0,06 8,2 0,0006 298 348 0,16 12 0,138 517,54 19149 59,404 1450,44 70730,467 72180,906

5

Doymuş Buhar (Akü Alınan)

1,903

4044,4

2256461,65

H2O 1,903 0,018 9,5 298 406 0,31 0 0 0,461 4044,4 831221 2380,2 121917 2134544,4 2256461,6

TOPLAM 17951847,1

67

Çizelge 3.24 Kazan + Otoklavdan çıkan maddelerin ekserji Analizi


M (kg/kmol)

e (kj/mol)

Vm (m3/kg)

TO

(K) Ts (K)

ln (T/To)

ln (P/Po)

∆P (bar)

R (kj/kgK)

m (kg/h)

Entalpi (kj/h)

Entropi (kj/h)





1 Kuru Ytong

0,727

5179368,03

Sio2 0,74 0,06 8,2 0,0006 298 383 0,25 12 0,138 5427 341359 1007,8 41080,2 741690,96 782771,12

Al2O3 0,77 0,1019 15 0,0006 298 383 0,25 12 0,081 378,6 24779,4 73,155 2981,92 55731,109 58713,024

Fe2O3 0,65 0,1596 12,4 0,0006 298 383 0,25 12 0,052 133,51 7376,61 21,778 887,841 10373,214 11261,055

CaO 0,75 0,056 110,2 0,0006 298 383 0,25 12 0,148 2080,5 132631 391,56 15961,1 4094113 4110074,1

MgO 0,92 0,0403 59,1 0,0006 298 383 0,25 12 0,206 68,6 5364,52 15,837 645,463 100601,99 101247,45

SO3 1,17 0,08 14,2 0,0006 298 383 0,25 12 0,152 214,57 21339 62,998 2567,1 38086,175 40653,277

Diğer 0,74 0,06 8,2 0,0006 298 383 0,25 12 0,138 517,54 32553,3 96,105 3917,56 70730,467 74648,027

2

Doymuş Buhar (Aküye Gİden)

1,91

4400

2547870,19

H2O 1,91 0,018 9,5 298 443 0,4 0,461 4400 1218580 3332 225648 2322222,2 2547870,2

3 Kondens Hattı

7904,4

732968,899

H2O 4,18 0,018 0,9 0,001 298 383 0,25 12 0,461 7904,4 2808433 8291,2 337749 395220 732968,9

4 Çamur Buhar

1,91

470

266563,391

H2O 1,91 0,018 9,5 298 423 0,35 0,461 470 112213 314,45 18507,8 248055,56 266563,39

68

Çizelge 3.24 (Devamı)


M (kg/kmol)

e (kj/mol)

Vm (m3/kg)

TO

(K) Ts (K)

ln (T/To)

ln (P/Po)

∆P (bar)

R (kj/kgK)

m (kg/h)

Entalpi (kj/h)

Entropi (kj/h)





5 Baca Gazı (Yanma)

1,05

1534,4

60692,4084

CO2 0,917 0,044 19,87 298 468 0,45 0,189 25,54 3981,43 10,571 831,189 93,911606 925,10098

CO 1,045 0,028 275,1 298 468 0,45 0,296 0,005 0,88825 0,0024 0,18758 0,0001419 0,1877194

NO 1,004 0,03 88,9 298 468 0,45 0,277 0,06 10,2408 0,0271 2,16262 0,0049868 2,1676028

NO2 0,865 0,046 55,6 298 468 0,45 0,18 0,001 0,14705 0,0004 0,03105 2,898E-07 0,0310538

O2 0,934 0,032 3,97 298 468 0,45 0,26 266,21 42268,3 111,89 8926,08 -

538,25512 8387,8253

H2O 1,93 0,018 9,5 298 468 0,45 0,461 50,57 16592 43,92 3503,84 98,277247 3602,1208

N2 1,042 0,028 0,72 298 468 0,45 0,296 1192 211151 558,93 44590,1 3184,8773 47774,975

TOPLAM 8787462,92

69

3.6.5) Kazan + Otoklav Ekserji Verimi

Kazan + Otoklav ortak ünitesinin ekserji verimini hesaplayabilmek için termodinamiğin ikinci yasa veri ifadesinden faydalanırız. Bu yüzden ünitenin ekserji verimi için denklem 3.3 kullanılırsa;

Y =8787462,92

17951847,1= a,cvbolarakbulunur.

70

4) SONUÇLAR VE ÖNERİLER

4.1) Sonuçlar

Fabrikanın üretim şemasını çıkarıp prosesleri ünitelere ayırmıştık. Bu üniteler sırasıyla; karıştırma, kabarma ve kesme, bekleme odası, kazan ve otoklav olmaktadır. Karıştırma, kabarma-kesme ve bekleme odası için kütle denge analizi ve enerji denge analizi yapılırken kazan ve otoklav için kütle denge analizi,enerji denge analizi ve ekserji denge analizi yapılmıştır. Bunlara ek olarak kazan ve otoklavın birbiriyle bağlantılı üniteler olmasından dolayı ayrıca kazan + otoklav için analizler yapılmıştır.

Analiz sonuçlarından şekil 4.1’de görüldüğü gibi karıştırma, kabarma-kesme ve bekletme odasında enerji kayıplarının çok fazla değildir. Dolayısıyla bu ünitelerin enerji verimlilik değerleri oldukça yüksektir. Bunların aksine kazan ve otoklavın analiz sonuçlarında ise kayıp ısı ve ekserji miktarları yüksek olduğundan bu iki ünite ve dolayısıyla bunların birleşimi olarak analiz ettiğimiz kazan + otoklav ünitesi için yorumlanmaya ihtiyacı vardır.

Şekil 4.1 Üniteler için enerji verimlilik değerleri

Karıştırma İçin

Enerji Verimi

Kabarma-

Kesme İçin

Enerji Verimi

Bekletme

Odası İçin

Enerji Verimi

Kazan İçin

Enerji Verimi

Otoklav İçin

Enerji Verimi

Kazan +

Otoklav Enerji

Verimi

Verim 99,49455935 99,78866553 95,21192841 92,43558422 58,17043252 57,19651808

0

20

40

60

80

100

120

Ekserji analizi yapılan kazan, otoklav ve kazan + otoklav için ekserji verim deise şekil 4.2’de gösterildiği gibidir.

Şekil 4.2 Üniteler için ekserji verimlilik de

Daha önce de belirttiğimiz gibi kazan ve otoklav ünitelerini ayrı olarak almamız bize çok doğru sonuçlar vermiyeceğanaliz için elde ettiğimiz ekserji verimi % 48,95 olarak bulundu. Kazan + oekserji analizi sonuçlarımız ve bu sonuçlar ile maliyet analizlerimiz bize ekserji olarak kaybettiğimiz kayıp ekserjin mali olarak kar

Çizelge 4.1 de kazan + otoklav ünitesi için elde ettifaydalanılarak elde ettiğimiz yıllık kayıp eqkserjiden do

Çizelge 4.1 Kazan + otoklav kayıp ekserjiden do

Kazan İçin Ekserji Verimi

Verim 25,99726489

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

71

analizi yapılan kazan, otoklav ve kazan + otoklav için ekserji verim deği gibidir.

Üniteler için ekserji verimlilik değerleri

Daha önce de belirttiğimiz gibi kazan ve otoklav ünitelerini ayrı olarak almamız bize ru sonuçlar vermiyeceğinden otoklav ve kazan için ortak bir ekserji analizi yapıldı. Bu

imiz ekserji verimi % 48,95 olarak bulundu. Kazan + oekserji analizi sonuçlarımız ve bu sonuçlar ile maliyet analizlerimiz bize ekserji olarak

imiz kayıp ekserjin mali olarak karşılığını vermektedir.

Çizelge 4.1 de kazan + otoklav ünitesi için elde ettiğimiz ekserji analiz sonuğimiz yıllık kayıp eqkserjiden doğan maliyet analizi görüldü

Kazan + otoklav kayıp ekserjiden doğan maliyet analizi

Kazan İçin Ekserji Verimi Otoklav İçin Ekserji VerimiKazan + Otoklav İçin Ekserji

25,99726489 83,85011954 48,95018819

analizi yapılan kazan, otoklav ve kazan + otoklav için ekserji verim değerleri

imiz gibi kazan ve otoklav ünitelerini ayrı olarak almamız bize inden otoklav ve kazan için ortak bir ekserji analizi yapıldı. Bu

imiz ekserji verimi % 48,95 olarak bulundu. Kazan + otoklav ünitesi için ekserji analizi sonuçlarımız ve bu sonuçlar ile maliyet analizlerimiz bize ekserji olarak

imiz ekserji analiz sonuçlarından an maliyet analizi görüldüğü gibidir.

Kazan + Otoklav İçin Ekserji

Verimi

48,95018819

72

4.2) Öneriler

Enerji ve ekserji analizlerinden de gördüğüğümüz gibi iyileştirmeler kazan ve otoklav ünitesinde yapılması gereklidir.

İyileştirmeler için kazanı ele alırsak; şuan mevcut kazanda ekonomizer kullanımı ile besi suyunun ön ısıtılması sağlanmakta ve bu kazan için ekstra bir verim sağlamaktadır. Ekonomizerin verimliliği artırılarak kazan verim değeri de arttırılabilir. Kazanda yanma esnasında oluşan baca gazı sıcaklığı ve miktarı oldukça fazla olduğundan bu atık ısı gerek kazana giren besi suyunun ön ısıtmasında gerekse kazana giren yanma havasının ısıtılmasında kullanılabilir.

İyileştirmeler için otoklavı ele alırsak ; kazandan elde edilen doymuş buharın otoklavlara taşınması sırasında borulardaki yalıtımın optimum seviyelerde tutulması gerekir. Şuan ki mevcut sistemde de bulunan atık buharın belli kısmının akülerde depo edilmesi otoklav verimini arttırmaktadır. Bu depo edilen doymuş buhar miktarları arttırılarak verim daha da arttırılmış olur. Gerek otoklavların gerekse akülerin etrafı bir yalıtkan ile çevrelenmesi otoklav verimini artıracaktır.

73

KAYNAKÇA

[1]. Yıldırım T.,”Gazbeton Sektör Profil Araştırması”, İTO Sektör İnceleme, 2002

[2]. Türkiye Gazbeton Üreticileri Birliği, “Gazbeton Ürün Yelpazesi” , 2009

http://www.tgub.org.tr/default.asp?L=TR&mid=231

[3]. Türk Standardları Enstitüsü , Standard Ekonomik ve Teknik Dergisi ,603 , 52-74,2012

[4]. Türkiye İstatistik Kurumu, İnşaat İçin bloklar ve Levhalar-hafif betondan,2013

[5]. Çengel Y.A., Boles M.A, Mühendislik yaklasımıyla termodinamik, McGraw-Hill Literatür Ortak Yayını, (Çev.T.Derbentli), 1996

[6]. Kanışkan N.,Açıkkalp E.,Caner N., Güven A., Temel Kimya, T.C. Anadolu Üniversitesi Yayınları, 1996

[7]. Yamankaradeniz R., Mühendislik Termodinamiğinin Temelleri,Nobel Yayın Dağıtım, 2004

[8]. Koroneos C, Moussiopoulos N, Theodosiou G, Vasilakis N, 2003, Exergy analysis of cement and concrete production, Proceedings of the First International Exergy, Energy and Environment Symposium, 277-279

[9]. Ayres R.U., Ayres L.W., Warr B., 2001, Exergy, power and work in the US economy 1900–1998 (Cmer), 3–5, France.

[10]. Wall G, Exergy conversion in the Japanese society, Energy Vol. 15, 435-437, 1989

[11]. Rosen M.A., Dinçer İ., Exergy as the confluence of energy, environment and sustainable development, Exergy an International Journal, 12-13,2013

[12]. Hammache A., Shukuya M., Introduction to the concept of exergy, Vtt Research Notes 2158, 10-29,2002

[13]. Arıkol M, 1985, Ekserji analizine giris, Marmara Bilimsel ve Endüstriyel Arastırma Enstitüsü Proje Çalısması, Tübitak, Proje No: 0630048401, 34 s.

[14]. Okun L.B., Energy and Mass Relativity Theory, World Scientific Publishing,5-11,2009

[15]. http://www.engineeringtoolbox.com/properties

[16]. Winnick J., “Chemical engineering thermodynamics”, John Wiley & Sons. Inc, 590 p.,1997

[17]. Olivier L. C.,Khaled L., “Natural gas:physical properties and combustion features”, Sciyo Publishing,Nantes,2010

74

[18]. Ustaoğlu A., “Yaş Yöntemle Üretim Yapan Çimento Fabrikasında Enerji ve Ekserji Analizi”,Yüksek Lisans Tezi Bartın Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bartın, 72-80 s, Temmuz 2011

[19]. Apak E., “Bir Seramik Fabrikasındaki Enerji Ekserji Analizi”,Yüksek Lisans Tezi Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 41-101 s, Ekim 2007

[20]. Sögüt Z.M., Çimento fabrikası enerji taraması ve üretim hattı ısı proseslerinde enerji ekserji analizi, Yüksek Lisans Tezi Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005

75

ÖZGEÇM İŞ

Adı Soyadı: Yavuz KOÇ

Doğum Tarihi: 12.07.1991

Eğitim Durumu

İlköğretim: 1998-2005 Pendik Yıldırım Beyazıt İlköğretim Okulu

Lise: 2005-2009 Maltepe Kadir Has Anadolu Lisesi

Lisans: 2010-2014 Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

Haberleşme Bilgileri

Adres: Kaynarca Mah. Barbaros Cad. Görkem Sk. No:15 D:5 Pendik/İST

Telefon: 535 640 41 15

E-posta: [email protected]

energy and exergy analysis

Engineering