MAKALELER / Buhar Gereksinimi-Cihaz-Prosesler İçin






Buhar Tesisatı-Hesaplar-İşletilmesi

 

1—Sistem Mantığı:


1--Buhar, bir kazan içerisindeki suya ısı enerjisi verilerek üretilir. Isı enerjisi verdiğimiz zaman su önce kaynamaya başlar, ilave verdiğimiz enerji suyu buhara dönüştürür.Eğer, buharlaştırılması için verilen ısısını bırakmasına izin verilirse, buhar yoğuşur ve aynı sıcaklıkta kondense (suya) dönüşür.

 

2—Buharlı Cihazların Kullanım Yerleri:

 

1--Endüstriyel Tesisler:Buhar ile yüksek sıcaklıklara ulaşmak mümkündür. Ayrıca, hassas sıcaklık kontrolleri sağlanabilmektedir. Bu nedenle endüstriyel tesislerde yoğun olarak kullanılmaktadır. 


Buhar kullanan sektörlerin başlıcaları; petro-kimya, tekstil, lastik, kağıt olarak sıranabilir. Bunun yanında, ilaç ve gıda üretiminde , otel ve hastanelerin mutfak ve çamaşırhanelerinde de buhar kullanılmaktadır.

 

2--Isıtma Sistemleri:Bölgesel ısıtma sistemlerinde buhar kullanılmaktadır. Merkezi bir kazan dairesinde üretilen buhar, binalardaki eşanjörlerden geçirilerek ısıtma sağlanmaktadır.

 

3--Elektrik Üretimi:Yüksek basınç ve yüksek sıcaklıkta üretilen kızgın buhar, buhar türbinlerinde elektrik enerjisine dönüştürülerek, elektrik üretiminde kullanılmaktadır.

 

3—Buharlı Cihazların Bahar Basıncına Göre Sınıflandırılması:

1--Alçak Basınçlı Buhar:0..1 bar

2--Orta Basınçlı Buhar:1..14 bar-Armatür sınıfı PN16

3--Yüksek Basınçlı Buhar:>14 bar.Armatür sınıfı PN25,40

 

4—Isı Taşımada Buharın Kullanılma Nedeni:

 

1--Isı Kayıpları Azdır.Buhar ideal bir ısı taşıyıcısıdır. Küçük çaplı borular ile iletilmesi nedeniyle, ısı kayıpları diğer sistemlerden daha azdır.

 

2--Geri Kazanım İle Enerji Tasarrufu:Gelişmiş ısı geri kazanma sistemleri ile, kazan blöf suyu ve flaş buhar dışarı atılmaz, kazan besleme tankına verilerek, kazan besi suyunun sıcaklığı yükseltilir. 


Böylece sistemin verimliliği en yüksek değere çıkar. Ayrıca, geri kazanılan flaş buhar, düşük basınç ve düşük sıcaklıktaki ısıtma ihtiyacı için kullanılır.

 

3—Yatırım Gideri Azdır:

3.1--Buhar,aynı ısı kapasitesi için, sıcak su ve ısı transfer yağı sistemlerinden daha küçük boru çapları gerektirir. Bunun sonucunda daha az yatırım, ucuz montaj gideri ve daha az yalıtım malzemesi kullanılır.Sıcak su ve ısı transfer yağı sistemlerinde kullanılan sirkülasyon pompalarına buhar sistem­lerinde gerek yoktur.

3.2--Doymuş suyun özgül entalpisi olan 4,186 kJ/kg’ın sıcaklığı 1°C yükselttiğini biliyoruz. Kazana ilave olarak soğuk su yerine ısıtılmış su verirsek suyu kaynama noktasına getirmek için verilmesi gereken entalpi miktarı azalacaktır. 


Bunun neticesinde de buhar üretiminde gerekli olan yakıt miktarı önemli ölçüde azalacaktır. Ana buhar ve dağıtım borularında oluşan kondens, kazan besleme suyu olarak kullanılmaya hazırdır. Bu kondens suyunun buhar alanlarından alınması ve ziyan edilmemesi gerekir.

 

4—Buhar Hesapları:


4.1--Buhar Hatlarında Boru Çapı Tayini:


4.1.1--Hıza Göre Çap Tayini

1.1--Büyük çaptaki borularla ve yüksek basınçta iletilen doymuş buhar için kabul edilen azami buhar hızı genellikle 40 m/sn alınır.


1.2--Bu değer orta çaplar için 25 m/sn, daha küçük çaplar için ise 15 m/sn alınır.


1.3--40 m/sn yüksek buhar hızları, enerji santrallarında ve bazı proses devrelerindeki büyük buhar çaplarında, 60 m/sn ve daha yüksek buhar hızları ise kızgın buhar hatlarında görülür. Çap tayini Tablo yardımı ile yapılabilir


4.2-4.2-Çapın Basınç ve Akış Hızına Göre Seçimi Tablosu


bar      m/s  15    20    25    32    40   50      65      80    100    125    150     200

15     7    14    24    37    52   95    145    213    394    643    917   1606 

0.4      25   10    25    40    62    92 152    255    384    675    972  1457   2806

______ 40    17    35    64  102  142 265    403    576  1037  1670  2303   4318

15     7    16    25    40    59 109    166    250    431    680  1005   1708 

0.7      25   12    25    45    72  100 182    287    430    716  1145 1 575   2816

_______ 40   18    37    68  106  167 298   428.    630 1108:  1712  2417   4532

15     8    17    29    43    65 112    182    260    470    694  1020   1864

1-0.    25   12    26    48    72  700 193    300    445    730  1160  1660   3099

_______ 40   19    39    71  112  172 311    465    640 115D  1800  2500   4815

15   12    25    45    70  100 182    280    410    715  1125  1580   2814 

2.0            25  19    43    70 1.12  162 295    428    656  1215  1755  2520   4815

_______ 40   30    64  115  178  275 475    745  1010  1895  2925  4175   7578

'15  16    37    60    93  127 245    385    535    925  1505 2040.  39.83 

3.0                           25   26    56  100  152  225 425    532    910  I580  2480  3440   6779

_______ 40   41    87  157  250  357 595  1025  1460  2540  4050  5940 10476

15   19    42    70  108  156 281    432    635  1166  1685  2460   461S 

4.0                           25   30    63  115  180  270 450    742  1080  1980  2925  4225   7866

_______ 40   49  116  197  295  456 796  1247  1825  3120  4940  7050 12661

15   22    49    87  128  187 352    526    770  1295  2105  2835   5548 

5.0                           25   36    81  135  211  308 548    885  1265  2110  3540  5150   8865

______ 40    59  131  225   33S  495  S55  1350  1890  3510  5400  7870 13760

15   26    59  105  153  225 425    632    925  1555  2525  3400   5554 

6.0                           25   43    97  162  253  370 658  1065  1520  2530  4250  6175 10629

_______ 40   71 15.7  270  405  595 1025  1620  2270  4210  6475  9445 1651

15   32    70  126  190  285 475    300  1125  1990  3025  4540   8042 

8.0          25   54  122  205  320  465 810  1260  1870  3240  5220  7120 13140

_______ 40   84  192  327  510  730 1370  2065  3120  5135  8395 1247S

15   41    95  155  250  372 626  1012  1465  2495  3995  5860   9994 

10 0    25   66  145  257  405  562 990  1530  2205 382 5  6295  8995 İ5966

______ 40  104  216 4Q8  615  910 1635  2545  3600  6230  9880 14390 

15   50 121-  205  310  465 810 1-270  1870  3220  5215 7390-  '2921 

14.0       25   85  195  331  520  740 1375  2080  3120  5200  8500 1256Ü 

 

 

5—Sistem Tasarımı:

5.1-- Ana Buhar Hattı Dizaynı:Ana buhar hattına kondensin akmasına uygun olacak bir şekilde eğim verilmelidir. Eğim 1/70 oranında yapılır. Kazandan sonra bir yükselme sözkonusu ise, yükselen kısımda çap büyütülerek hız küçül­tülür ve kondensin aşağı doğru akması sağla­nır.


5.2--Ana Buhar Hatlarında Boşaltma Düzeni:

Kondens toplama (cep) çapı DN100 boruya kadar anma çapı ile aynı, daha büyük çaplarda iki çap daha küçük seçilir (ancak 100 mili­metreden küçük seçilemez). Ana buhar hat­larında her 30-50 metrede bir cep yapılır ve kondenstoplar bu ceplere bağlanır.


5.3--Kondens Tahliyesi

 

1--Isı kayıplarından dolayı yoğuşan buhar su haline gelir, buna kondens diyoruz. Kondensin gerek ana dağıtım, gerekse buhar hatlarından tahliyesi kondenstoplarla yapıl­maktadır.

2--Tesisin verimli ve emniyet­li çalışabilmesi için kondensin mümkün olduğu kadar çabuk bir şekilde alınması gerekmektedir. 


Tesisatın içerisinde kalan, boşaltılmayan kondens, buhar tarafından yüksek hız ve gürültüyle sürüklenerek dirsek ve vanalara çarpar. Bu olaya koç darbesi adı verilir.


3--Kondens, ısı eşanjörlerinde bir film tabakası meydana getirerek ısı iletimini düşürür. Yeter­siz kondens tahliyesi contalardan kaçaklara ve özellikle kontrol vana oturma yüzey­lerinin aşınmasına neden olur.

5.4--Kondenstoplar

 

1--Kondenstoplar, buhar sistemlerinin en önemli elemanlarından birisidir. Kondenstoplar; hava, gaz ve kondensi (suyu) otomatik olarak tahliye eden fakat buharı tutan cihazlardır.

2--Buhar kullanılan cihazlardan sonra veya buhar hatlarının drenaj noktalarında kullanılırlar. Kondenstoplar üç temel çalışma prensibine göre üretilirler.


1-Mekanik Prensiple Çalışan Kondenstoplar:


Buhar ile kondens arasındaki yoğunluk farkını algılar ve kondensi buhar sıcaklığında tahliye ederler.

1--Ters kovalı kondenstoplar

2--Şamandıralı kondenstoplar

 

2- Termostatik Prensiple Çalışan Kondenstoplar:


Buhar ile kondens arasındaki sıcaklık farkla­rını


 algılayarak kondensi buhar sıcaklığının altında tahliye

 

eder.


1--Denge basınçlı termostatik kondenstop


2--Bimetalik kondenstop


5.3—Kondenstop Seçimi-Kondens Hesabı:

 

1—Isınma Kayıplarına Bağlı Oluşan Kondens Miktarı:

1.1--Formül:q =Wx(T-t)xSpx60-Lxm

Q =Kondens miktarı.... kg/h

T=Ortam sıcaklığı........ °C

W=Flanş, vana ve boruların  toplam ağırlığı-kg

Sp=Çelik özgül ısısı...... 0,49 kj/kg°C

L=Buharlaşma entalpisi ....2000 kj/kg

T=Buhar sıcaklığı......... °C

M=Isınma süresi........... dakika

 

2--Örnek: 150 mm çapında 90 m uzunluğunda ve 15 adet flanş çifti ve bir buhar vanası ihtiva eden bir ana buhar hattının ısınması esnasında kondens miktarı nedir? Başlangıç ortam sıcaklığı 10°C, buhar basıncı

 10 bar ve ısınma süresi 30 dakikadır.


150 mm çelik boru.......... 24,5 kg/m



150 mm flanş................ 31,3 kg/çift


150 mm stop van……………….159 kg/adet


W=(90 x 24,5)+159 +(15 x 31,30)=2833,5 kg

 T=(T-t)=(184°C - 10°C)=174°C     Sp=0,49 kj/kg°C    L=2000 kj/kg  m=30 dakika


Q=2833,5x174x0.49x60-2000x30=241,6 kg/h   Hesaplanan kondens miktarı, emniyet kat­sayısı ile çarpılarak kondenstop kapasitesi tayin edilir. Ana buhar hatları için emniyet katsayısı: 3’tür.

 

1.2.1--Rejim halindeki radyasyon kayıplarının kondens hesabı:

İzole edilmiş bir buhar hattındaki ısı kaybı:

q=E x I x 3,6 -L x 4

Q=Kondens miktarı...... kg/h

E=Tablo 2’deki ısı emiş miktarı W/m         I=Efektif boru uzunluğu (m)

 

L=Buharlaşma entalpisi kj/kg için….. formül L=(-3,7*t(C )+2660)*1,01      örnek t=175 C için L=-3,7*175+2660=2030 kj/kg

Örnek: 90 m uzunluğunda ve 150 mm çapın­daki buhar hattı, 15 adet DN150 mm flanş, 150 mm çapında bir buhar vanası.                                

Buhar gösterge basıncı: 10 bar Başlama sıcaklığı: 10°C   E=1580 W/m (Tablo 2’den 174°C sıcaklık farkına göre) I =90 + (15x0,3) + (1 x 1,2)=95,7 m

 

Bir vana aynı çaptaki 1,2 m boru uzunluğuna, bir flanş çiftide aynı çaptaki 0,3 m boru uzunluğuna eşit kabul edilir.

 

10 bar basınçtaki buhar sıcaklığı 184°C olup, buharlaşma entalpisi=2000 kj/kg

Kondens miktarı; Q=1580 x 95,7 x 3,6-2000 x 4=68 kg/h

 

1.2.2-- Toplam kondens miktarı; Q = Q1+Q2 = 241,6 + 68 Q = 309,6 kg/h

 

2-- Hava Isıtma Cihazları


1--Üreticilerin bir kısmı cihazların çıkış değerlerini W, Btu/h veya Kcal olarak ver­mektedirler. Bu değerden hareket ederek kondens miktarı, cihazın ısıl değerinin işletme basıncındaki buharlaşma entalpisine bölün­mesi ile hesap edilir.                                                                            


2--44000 W değerindeki ısıtma ünitesinin 3,5 bar çalışma basıncındaki buh entalpisi 4,7 kj/kg- buharla çalışması durumunda meydana gelecek kondens:Q=(44000x3,6)/4,7=74,7 kg/h

 

3—Isı Eşanjörleri: Q=(Vx60x(T-t)xSp)/L   

Q=Kondens miktar-kg/h    V= Isıtılan suyun miktarı(lt/dk)  t= Su çıkış sıcaklığı  T=Su giriş sıcaklığı  Sp=Suyun özgül ısısı-4,18 kj/kg L=Buharlaşma entalpisi=2030 kj/kg  

Örnek=50 Lt/dk , T=90 C , t=20 C ,  L=2030,9 kj/kg için Q=(50x60x(90-70))/2030=432,2 kg/h

 

4—Diğer cihazlar için referans kaynaktan yaralanılabilir.

 

5—Kondens Hattı için:

 

5.1-Ana Buhar Hattı………Cep Çapı………….Cep Derinliği

     100……………d1=D………………d2=100 mm

    125-200 mm……d1=100 mm………..d2=150 mm

     250 ve üstü……d1=D/2………………d2=D

 

5.2—Kondens hat çapı için kaynak yayının pdf çalışmasındaki diyagramdan yararlanılabilir.


6—Buhar Hatlarında Basınç Kaybı formülü: R(mbar/m)=0,04xQ²/d5   Q=kg/h ,d=çap(mm)




2--Buhar Gereksinimi-Cihaz-Prosesler İçin:

 

1--Çeşitli Buharlı Cihazlar Ve Prosesler İçin Buhar Gereksinimi:

 

Cihaz Tipi……….Buhar Basıncı(atü)…….Buhar Gereksinimi(kg/h)

 

1—Tekstil:

 

Paskara utu(el ütüsü)…..............4-5…………………..5      

Pres utu………………………..4-5…………………..25

 

Manken Şişirme Ütüsü………..4-5…………………..30      

Pantolon şişirme ütüsü………..4-5…………………..35

Silindir Ütü……………………4-5………………….26-30 (50 kg)         

 

Çamaşır yıkama makinası……4-5…………………….20

Çamaşır yıkama makinas…….4-5…………………….40

Çamaşır yıkama makinası……4-5…………………….60

 

Çamaşır yıkama makinası……4-5…………………...100

Çamaşır yıkama makinası……4-5…………………...150

 

Jeans yıkama makinası……….4-5…………………...300

 

Çamasir kurutma makinası…...4-5……………………20

Çamaşır kurutma makinası……4-5…………………...30

 

Çamaşır kurutma makinası……4-5…………………...60

Çamaşır kurutma makinası……4-5………………….100

Çamaşır kurutma makinası……4-5………………….150

 

Jeans kurutma makinasi……….4-5………………….160

Kumaş-Fermuar Boyama Tankı.8……………………12.5-15 (5 kg)

 

Leke Çıkarma Makinası………4-5…………………..5

Jeans Yıkama Makinası………4-5…………102-120 (300 kg jeans)

 

Buhar Masası………………….1-2…………………..55 (1m için)

Kuru temizleme makinasi……..4-5……………………0.5-1

 

2—Hastane Ekipmanı:

 

Yatak Tepsi Sterilizasyonu……4……………………..2

 

Alet Sterilizasyonu……………4…………………….12 (10 lt için)

 

Su Sterilizasyonu……………..4……………………..0.5 (10 lt için)

 

Damıtılmış Su…………………4………………....12 (100 lt su için)

 

Dezenfeksiyon Fırını…………..4………………….4 (1 m3 için)

 

3—Gıda:

 

Yemek tenceresi………………0,5…………………..100

Yemek tenceresi………………0,5…………………..200

 

Yemek tenceresi………………0,5…………………..300

Yemek tenceresi………………0,5………………….400

Yemek tenceresi………………0,5………………….600

 

Çay Kazanı……………………0.5………………….25  (50 lt)

Su Isıtıcı………………………1-2…………………..8   (230 lt)

Isıtma Fırını……………………1-2…………………25 (1m3 hacim)

 

Buharlı Haşlayıcı………………1-2…………………14

 

Bulaşık Makinası………………1-2…………………32

 

Devirmeli yemek tenceresi……0,5………………….20

Devirmeli yemek tenceresi……0,5………………….40

Devirmeli yemek tenceresi……0,5………………….80

 

Süt Pastörizasyonu…………….0.5…………………..0.17 (kg süt/kg/h)

Şeker Kaynatma Tenceresi…….6……………………17-20 (120 lt)

 

Çikolata Eritme………………..6…………………….16-19 (60 cm tenc

 

Fırın Hamur Odası…………….1.5………………….0.12 (1 m tekne uzunl)

Beyaz Ekmek Üretimi…………0.5-1……………….1.3  (1m2 yüzey için)

Çavdar Ekmeği Üretimi……….0.5-1………………...3    (1m2 yüzey için)

 

Şişe Yıkama…………………..05-1………………….136 (100 şişe/kg/h)

 

Hayvan Yemi Üretme………...4-6……………………75 ( >10 t/h-1 ton/kg/h)

 

5—Sanayi:

 

Alüminyum Yıkama Tankları…6……………………10-13 (1 m3 tank/kg/h)

 

Kereste Kurutma………………6……………………4.5-8 (1 m3 kereste/kg/h)

Ahşap Papel Kurutma…………6………………..750-800 (1 m3 kereste/kg/h)

 

Oluklu Mukavva Üretimi…….8-14……………..0.12-0.16 (1 m2 tek kat için)

Odun Hamuru Kağıdı…………3………………….35-40 (1 kg kağıt için)

 

EPS Strafor Üretimi………….6-8…………………15-25 (1 m3 strafor için)

 

Bakır Tel Çekme……………..0.5…………………..20 (makine başına)

 

Otomobil Lastiği Kalıbı………6-8……………….12.5-15

Kamyon Lastiği Kalıbı……….6-8………………...35-40

 

6—Isıtma:

 

Bina Isıtma……………………4-6……………………0.08 (m3 bina/kg/h)

Su Isıtma………………………4-6……………………0.002 (kg su/kg/h)

Fuel-Oil Isıtma………………..4-6…………………….0.001 (kg fueloil/kg/h)

Hava Isıtma……………………4-6………………0.0075 (100 m3 hava/kg/h)

Beton kurleme (çelik kalıpta 5 saatte kurleme)..4-5…20 (1m3 beton)    

 

Kaynak:

1--Cafer Ünlü,-Mak. Yük. Müh. / TTMD Üyesi


2--www.aralsan.com





Makalenin İzlenme Sayısı : 1299

Eklenme Tarihi : 26.09.2019

Önceki sayfaya geri dön.