ENERJİ ANALİZİ - Deneme Sınavı - 5

Farin değirmeni, çimento fabrikalarında ham maddelerin öğütülmesi işlemini gerçekleştirir. Doğru yanıt C seçeneğidir.

Bir maddenin nemini ve karbondioksit gibi uçucu maddelerini uzaklaştırmak için o maddeyi erime noktasının altında ısıtma (kavurma) işlemine kalsinasyon denir. Cevap B'dir.

Eksenle kompresör sürekli akışlı sürekli açık sistemle çalışmaktadır. Kompresördeki sürtünme kayıpları ihmal edilmektedir. Kompresör yüzeyinden ısı alış - verişi olmadığı kabul edilmektedir. Diğer bir deyişle sistemin adyabatik sistem  olduğu kabul edilmektedir. Adyabatik Sistem, sistem sınırlarından ısı geçişinin olmadığı sistemlerdir. Bu sistemler gerçekte olmayıp ideal kabul edilen sistemlerdir. Sistem sürekli akışlı sürekli açık (SASA) olarak kabul edildiğinden, kompresöre giren kütlelerin toplamı çıkan kütlerin toplamına eşittir. Cevap E'dir.

Yanma odası sanayide pek çok alanda yaygın bir kullanıma sahiptir. Örnek olarak inceleyeceğimiz ve enerji analizini yapacağımız yanma odası, bir gaz türbinli motorun yanma odasıdır. Gaz türbinli motor ünitelerinde yanma odası, kompresör çıkışı ile türbin girişi arasında yer almaktadır. Cevap D'dir.

Sanayide enerji tasarrufu gerçekleştirebilmek için mevcut durumun en iyi şekilde analiz edilmesi gerekmektedir. Bunun en iyi yolu giren ve çıkan enerjilerin tespit edilip analizinin yapılmasıdır. Enerji analizi; sisteme giren ve çıkan enerji miktarlarının tespiti ile bunlar arasında bir denklik kurulması esasına dayanır. Enerji analizinin her adımında termodinamiğin birinci yasası göz önünde tutulur. Cevap A'dır.

Enerji analizi çalışmaları ile birlikte, enerji ve kütle denklikleri oluşturulması gerekmektedir. Enerji analizi çalışmalarının sonucunda, enerji giriş  ve çıkışı ile enerji miktarlarını şematik olarak gösteren diyagramlar hazırlanır. Bu diyagramlar Sankey diyagramları  olarak anılmaktadır. Cevap C'dir.

E şıkkında çimento üretim aşamalarının sırası doğru olarak düzenlenmiştir.

Lüle sürekli akışlı sürekli açık(SASA) sistemle çalışmaktadır. Lülede herhangi bir iş etkileşimi yoktur. Lülede potansiyel enerji değişimi ihmal edilmektedir. Cevap C'dir.

Sanayide enerji tüketimindeki ve fiyatlarındaki artış, ürün maliyetlerini de birinci derecede etkilemektedir. Sanayide ihtiyaca bağlı ortaya çıkan üretim artışı enerji talebini dolayısıyla enerji maliyetlerini de artırmış tır. Özellikle enerji tasarruf ve verimliliğe yönelik yapılan çalışmalar sanayide yoğun enerji tüketen sektörlerin enerji tüketimlerinde düşüşler ortaya çıkarmıştır. Sanayideki rekabet koşulları firmaları daha az enerji ile benzer ürün ortaya çıkarma çalışmalarını artırmıştır. Makro düzeyde de bakıldığında da ekonomik büyümenin sağlanmasında enerji kayıplarının minimuma indirilmesi ve enerji tasarrufu çalışmalarının önemli bir payı olduğu açıktır. Sanayide enerjinin etkin kullanımı, enerji verimliliği ve enerji tasarrufu amacıyla çalışmalar yapılması firmalar için kaçınılmaz hale gelmiştir. Cevap E'dir.

Türbin, içerisine giren bir akışkanın yüksek ısı enerjisini işe çevirmek için sanayide yaygın olarak kullanılan bir ünitedir. Cevap B'dir.

Vana veya kısılma vanası, akış kesitini azaltarak akış kanın basıncını düşüren ünite olup sanayide yaygın kullanım alanına sahip sistem ünitesidir. Cevap D'dir.

Enerji analizinin amacı ve buna yönelik değerlendirmeler kısaca şöyle yapılabilir:
• Enerji analizine başlarken sisteme enerji giriş ve çıkış noktaları tespit edilir. Daha sonra bu
noktalardan giren ve çıkan enerji miktarlarının hesabı yapılır. Bunun amacı mevcut durumda
gerçekte kullanılan ve tüketilen enerji miktarının ortaya çıkarılmasıdır.
• Bu işlem iki adımda gerçekleştirilir. Birinci adımda enerji giriş noktalarıyla bu noktalardan giren
enerji miktarı tespit edilir. Amacımız enerji tüketimini azaltmak olduğuna göre önce hangi
noktadan ne kadar enerji girişinin olduğunun tespiti gerekmektedir. Enerji tüketimini azaltma
çalışmalarını yapabilmek için sisteme enerji giriş noktalarını tespit etmek ve bu noktalardaki
enerji miktarlarını belirlemek önemlidir. Eğer ne kadar enerji girişi yaptığımızı bilmiyorsak
bunu benzer sistemler karşılaştırma ve azaltma çalışmalarını da yapamayız.
• İkinci adımda enerji çıkış noktalarıyla bu noktalardan çıkan enerji miktarlarının tespiti yapılır.
Enerji tasarrufu yapabilmemiz için enerji çıkış noktalarındaki enerji miktarlarının bilinmesi
gerekmektedir. Aslında bu çalışma enerji tasarruf potansiyeli olan noktaların tespiti amacına
yöneliktir. Eğer enerji tüketim noktaları ve miktarları bilinmezse tasarruf olanakları da
değerlendirilemez. Örneğin sanayi tesislerinde bacadan atılan sıcak gaz ile bunun debisin hesabı,
atılan bu gazdan yararlanma olanaklarını ortaya çıkarmamızı sağlar. Bu tür uygulamalarda baca
gazı çıkışına yerleştirilecek bir atık ısı kazanı ile bacadan atılan sıcak gaz kullanılarak, sıcak su
elde edilebilir. Bu sıcak su da ısıtma sisteminde ve işçilerin soyunma odasında sıcak su ihtiyacı
olarak değerlendirilebilir. Bu olanakların değerlendirilebilmesi için enerji analizi çalışması
yapılmalıdır.
• İşletmenin verimli çalışıp çalışmadığı da giren ve çıkan enerji miktarlının hesaplanması ve
bunların sürekli izlenmesiyle ortaya çıkarılabilmektedir.
• İşletmelerde enerji analizi yapmanın diğer bir yararı da mümkün olan en düşük enerji
tüketimiyle maksimum enerji üretimi sağlama hedefine ulaşmaktır. Bu amaçla enerji giriş ve çıkış noktaları ile enerji miktarları hesaplanarak tek tek incelenir. Bu inceleme sonunda enerji
tüketim noktalarında ne kadarlık enerji tasarrufu yapılabileceği hesaplanır. Bu durum giren
enerjinin de azaltılması anlamına gelir. Bu çalışma sonunda minimum enerji tüketimiyle
maksimum üretim yapma hedefine ulaşılmaya çalışılır. Aslında bu çalışma birim üretim başına
enerji tüketiminin hesabı anlamına da gelmektedir. Bu çalışma özgül enerji tüketimi olarak da
anılmaktadır. Özgül enerji tüketimi birim ürün başına kullanılan enerji olarak da
tanımlanmaktadır. Bu kavram, çoğu zaman sanayi tesislerinin enerji tüketimi için bir
karşılaştırma ve performans ifadesi olarak kullanılmaktadır. Özgül enerji tüketimi birimi için
örnek olarak kj/kg çimento verilebilir. Bunun anlamı bir kilogram çimento için tüketilen enerji
miktarıdır. İşletmeler sürekli olarak yeni önlemler alarak birim üretim başıma tükettikleri enerji
miktarlarını azaltmaya çalışırlar.
• İşletmelerde enerji analizi yapılması çeşitli noktalarda yenileme ya da modifikasyon gibi
planların uygulanma olanağını da ortaya çıkartır. Bazı durumlarda cihazı tamamen yenilemeye
yönelik yatırım yapmak, özellikle uzun süre çalışmış olan ve eski teknoloji ile işletilen
cihazlarda çok iyi sonuçlar verebilmektedir. Bu noktada elektrik motorlarıyla bunların tahrik
ettiği ünitelerin kapasitelerinin uygun olarak belirlenmiş olması büyük önem arz etmektedir.
Şöyle ki bazı tesislerde elektrik cihazı çalıştıran elektrik motorunun gücü emniyet faktörü
gerekçesiyle ihtiyacın çok üstünde seçilebilmektedir. Bu durum cihazın yıllar ve yıllar boyu
düşük verimle işletilmesi anlamına gelmektedir. Böyle durumlarda elektrik motorunu daha
düşük kapasiteli yeni bir motorla değiştirilmesi başlangıçta ciddi bir yatırım yapılmasını
gerektirse bile bu yatırım sağlayacağı enerji tasarrufu ile kendisini kısa zamanda geri
ödeyebilmektedir. Böyle bir tespitin yapılabilmesi ancak enerji analizi çalışmasıyla mümkündür.
• İşletmeler, uzun süreli çalışmalar sonunda işletmedeki hata ve eksikleri göremez hale
gelebilirler. Enerji ve verimlilik konusunda da durum böyledir. İşletmeler, kendi sistemlerini en
iyi olduğunu, başka türlü çalışma şeklinin söz konusu olamayacağını ve verimlilik açısından
yeni çalışmalara ihtiyaç olmadığını düşünebilirler. Bu nedenle enerji analizi çalışmalarının
işletme dışından enerji konusunda uzman, profesyonel bir danışmanlık kuruluşuna yaptırılması
önerilmektedir.
• Son yıllarda tüm sektörlerde finansal tasarrufun yanında enerji tasarrufuna da yönelik olarak
çalışmaların sürekli olarak arttığı görülmektedir. Enerji analizine yönelik çalışmaların belirli
aralıklarla tekrarlanarak yapılması yeni iyileştirmeler yapma olanaklarını yanı sıra varsa kötüye
gidişleri de ortaya çıkarabilecektir.

Enerji analizinin amacı ve buna yönelik değerlendirmeler kısaca şöyle yapılabilir:
• Enerji analizine başlarken sisteme enerji giriş ve çıkış noktaları tespit edilir. Daha sonra bu
noktalardan giren ve çıkan enerji miktarlarının hesabı yapılır. Bunun amacı mevcut durumda
gerçekte kullanılan ve tüketilen enerji miktarının ortaya çıkarılmasıdır.
• Bu işlem iki adımda gerçekleştirilir. Birinci adımda enerji giriş noktalarıyla bu noktalardan giren
enerji miktarı tespit edilir. Amacımız enerji tüketimini azaltmak olduğuna göre önce hangi
noktadan ne kadar enerji girişinin olduğunun tespiti gerekmektedir. Enerji tüketimini azaltma
çalışmalarını yapabilmek için sisteme enerji giriş noktalarını tespit etmek ve bu noktalardaki
enerji miktarlarını belirlemek önemlidir. Eğer ne kadar enerji girişi yaptığımızı bilmiyorsak
bunu benzer sistemler karşılaştırma ve azaltma çalışmalarını da yapamayız.
• İkinci adımda enerji çıkış noktalarıyla bu noktalardan çıkan enerji miktarlarının tespiti yapılır.
Enerji tasarrufu yapabilmemiz için enerji çıkış noktalarındaki enerji miktarlarının bilinmesi
gerekmektedir. Aslında bu çalışma enerji tasarruf potansiyeli olan noktaların tespiti amacına
yöneliktir. Eğer enerji tüketim noktaları ve miktarları bilinmezse tasarruf olanakları da
değerlendirilemez. Örneğin sanayi tesislerinde bacadan atılan sıcak gaz ile bunun debisin hesabı,
atılan bu gazdan yararlanma olanaklarını ortaya çıkarmamızı sağlar. Bu tür uygulamalarda baca
gazı çıkışına yerleştirilecek bir atık ısı kazanı ile bacadan atılan sıcak gaz kullanılarak, sıcak su
elde edilebilir. Bu sıcak su da ısıtma sisteminde ve işçilerin soyunma odasında sıcak su ihtiyacı
olarak değerlendirilebilir. Bu olanakların değerlendirilebilmesi için enerji analizi çalışması
yapılmalıdır.
• İşletmenin verimli çalışıp çalışmadığı da giren ve çıkan enerji miktarlının hesaplanması ve
bunların sürekli izlenmesiyle ortaya çıkarılabilmektedir.
• İşletmelerde enerji analizi yapmanın diğer bir yararı da mümkün olan en düşük enerji
tüketimiyle maksimum enerji üretimi sağlama hedefine ulaşmaktır. Bu amaçla enerji giriş ve çıkış noktaları ile enerji miktarları hesaplanarak tek tek incelenir. Bu inceleme sonunda enerji
tüketim noktalarında ne kadarlık enerji tasarrufu yapılabileceği hesaplanır. Bu durum giren
enerjinin de azaltılması anlamına gelir. Bu çalışma sonunda minimum enerji tüketimiyle
maksimum üretim yapma hedefine ulaşılmaya çalışılır. Aslında bu çalışma birim üretim başına
enerji tüketiminin hesabı anlamına da gelmektedir. Bu çalışma özgül enerji tüketimi olarak da
anılmaktadır. Özgül enerji tüketimi birim ürün başına kullanılan enerji olarak da
tanımlanmaktadır. Bu kavram, çoğu zaman sanayi tesislerinin enerji tüketimi için bir
karşılaştırma ve performans ifadesi olarak kullanılmaktadır. Özgül enerji tüketimi birimi için
örnek olarak kj/kg çimento verilebilir. Bunun anlamı bir kilogram çimento için tüketilen enerji
miktarıdır. İşletmeler sürekli olarak yeni önlemler alarak birim üretim başıma tükettikleri enerji
miktarlarını azaltmaya çalışırlar.
• İşletmelerde enerji analizi yapılması çeşitli noktalarda yenileme ya da modifikasyon gibi
planların uygulanma olanağını da ortaya çıkartır. Bazı durumlarda cihazı tamamen yenilemeye
yönelik yatırım yapmak, özellikle uzun süre çalışmış olan ve eski teknoloji ile işletilen
cihazlarda çok iyi sonuçlar verebilmektedir. Bu noktada elektrik motorlarıyla bunların tahrik
ettiği ünitelerin kapasitelerinin uygun olarak belirlenmiş olması büyük önem arz etmektedir.
Şöyle ki bazı tesislerde elektrik cihazı çalıştıran elektrik motorunun gücü emniyet faktörü
gerekçesiyle ihtiyacın çok üstünde seçilebilmektedir. Bu durum cihazın yıllar ve yıllar boyu
düşük verimle işletilmesi anlamına gelmektedir. Böyle durumlarda elektrik motorunu daha
düşük kapasiteli yeni bir motorla değiştirilmesi başlangıçta ciddi bir yatırım yapılmasını
gerektirse bile bu yatırım sağlayacağı enerji tasarrufu ile kendisini kısa zamanda geri
ödeyebilmektedir. Böyle bir tespitin yapılabilmesi ancak enerji analizi çalışmasıyla mümkündür.
• İşletmeler, uzun süreli çalışmalar sonunda işletmedeki hata ve eksikleri göremez hale
gelebilirler. Enerji ve verimlilik konusunda da durum böyledir. İşletmeler, kendi sistemlerini en
iyi olduğunu, başka türlü çalışma şeklinin söz konusu olamayacağını ve verimlilik açısından
yeni çalışmalara ihtiyaç olmadığını düşünebilirler. Bu nedenle enerji analizi çalışmalarının
işletme dışından enerji konusunda uzman, profesyonel bir danışmanlık kuruluşuna yaptırılması
önerilmektedir.
• Son yıllarda tüm sektörlerde finansal tasarrufun yanında enerji tasarrufuna da yönelik olarak
çalışmaların sürekli olarak arttığı görülmektedir. Enerji analizine yönelik çalışmaların belirli
aralıklarla tekrarlanarak yapılması yeni iyileştirmeler yapma olanaklarını yanı sıra varsa kötüye
gidişleri de ortaya çıkarabilecektir.

Enerji analizi, belirlenen kontrol hacmine giren ve çıkan enerji miktarlarından yararlanılarak hesaplanır. Bu hesaplamaların yapılabilmesi için çeşitli ölçüm değerlerine ihtiyaç bulunmaktadır. Bunlar; giriş ve çıkış noktalarına ilişkin sıcaklık, basınç, yoğunluk, debi gibi değerlerdir.

ENERJİ AKIŞ DİYAGRAMLARI (SANKEY DİYAGRAMLARI)
Enerji analizi çalışmasından önce, çalışması yapılan sistem kontrol hacmi ile birlikte şematik olarak
gösterilir. Giriş ve çıkış noktalarından enerji akışlarının oluştuğu, belirli sınırlar tarafından çevrelenmiş
bir sistem kontrol hacmi olarak adlandırılmaktadır.

Eksenle kompresör sürekli akışlı sürekli açık sistemle çalışmaktadır. Kompresördeki sürtünme
kayıpları ihmal edilmektedir. Kompresör yüzeyinden ısı alış-verişi olmadığı kabul edilmektedir. Diğer bir
deyişle sistemin adyabatik sistem olduğu kabul edilmektedir. Adyabatik Sistem, sistem sınırlarından ısı
geçişinin olmadığı sistemlerdir. Bu sistemler gerçekte olmayıp ideal kabul edilen sistemlerdir.

Sistem sürekli akışlı sürekli açık (SASA) olarak kabul edildiğinden, kompresöre giren kütlelerin
toplamı çıkan kütlerin toplamına eşittir. Sistem sürekli akışlı sürekli açık sistem, kontrol hacmi içerisinde
toplam kütlenin zamanla değişimi sıfırdır. Başka bir deyişle sisteme giren kütlenin sistemden çıkan
kütleye eşit olduğu sistemlerdir.

Gaz Türbini Tesisleri İçin Enerji Analizi
Gaz türbini tesisi kompresör, yanma odası ve türbin üçlüsünden oluşur. Gaz türbini çevrimi için enerji
analizi yapılırken, çevrimin tesis şeması için kontrol hacmi çizilir. Şekil 5.11’de gaz türbini çevrimine ait
kontrol hacmi görülmektedir.

Enerji analizi çalışmalarının sonucunda, enerji giriş ve çıkışı ile enerji miktarlarını şematik olarak gösteren Sankey diyagramlar hazırlanır (s 100)

Termodinamiğin birinci yasası enerjinin korunumu yasası olup göz önüne aldığımız sistemlerde bir
anlamda enerji bilanço hesabı yapmayı gerekmektedir (s 104)

Eşanjör, herhangi bir temas olmaksızın aralarında sıcaklık farkı olan sıvı veya gaz iki akışkanın birbirine
karışmaksızın birinden diğerine ısı transferini sağlayan ünitedir (s 121)

Kurutucular İçin Enerji Analizi
Seramik sanayide yaygın olarak kullanılan kurutucular, kurutucuya giren seramik çamurunu kurutma
işleminde kullanılır. Kurutuculara giren sıcak gaz, seramik içerisindeki suyu buharlaştırarak buharla
birlikte dışarı atılmaktadır. Kurutucular brülör, kurutucu gövdesi ve egzoz fanı olmak üzere üç ayrı alt birimden oluşur. Kurutucunun enerji analizini yapmadan önce kurutucunun etrafına bir kontrol hacmi
çizilir. Bu kontrol hacmine giren ve çıkan enerjiler Şekil 5.18’de verilmiştir.