ENERJİ EKONOMİSİ - Deneme Sınavı - 5

Mekanik buhar kapanları, buhar ile kondens arasındaki yoğunluk farkının algılanması prensibine göre çalışır. Bu yoğunluk farkına göre, sistemde oluşan kondensi buhar sıcaklığında tahliye eder. İki çeşit mekanik buhar kapanı vardır: •Şamandıralı buhar kapanları • Ters kovalı buhar kapanları. Mekanik buhar kapanları arasında en ideal olanı şamandıralı buhar kapanları olarak kabul edilmektedir. Şamandıralı buhar kapanlarında, kondens ulaştığı anda buhar geçişine izin verilmez ancak tahliye sağlanır.  Termodinamik buhar kapanları, flanş ile kondens arasındaki dinamik farkların algılanması prensibine göre çalışır. Kondens buhar sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta tahliye edilir. Termodinamik buhar kazanlarıyla ilgili aşağıdaki notlar sıralanabilir: •Termodinamik kapanların en önemli özelliği basit yapılı ve bakımının kolay olmasıdır. •Hafif ve küçük olmaları nedeniyle montaj maliyetleri düşüktür. •Isıl verimleri yüksektir. Çünkü kondens oluştuğu anda tahliye edilmektedir. •Termodinamik kapanların sık sık devreye girip çıkmaması için izole edilmesi gerekir. Bunun için buhar ceketi kullanılması tavsiye edilir. •Genellikle paslanmaz çelik malzemeden imal edilirler. •Yatay ve düşey konumda montajı sağlanabilmektedir.

Q: Kondens miktarı (kg/h) , W : Flanş, vana ve boruların toplam ağırlığı (kg), Tb : Buhar sıcaklığı (K),  Tç : Çevre sıcaklığı (K), Sp : Çeliğin özgül ısısı (0,49kJ/kgK),  L : Buharlaşma gizli ısısı (kJ/kg),  m: Isınma süresi (dakika)

Suya ısı verilerek tamamının buhar fazına geçtiği nokta, doymus buhar olarak adlandırılmaktadır. Bu noktadan sonra ısı verilmeye devam edildiği taktirde; doymuş buhar, kızgın hâle geçer.

Doymuş sıvı; Akışkanın tamamının doymuş sıvı olduğu, çok az miktarda enerji verildiğinde ilk buhar zerreciklerinin oluşmaya başlayacağı durumdur.

Buharın termik santrallerde elektrik üretmek amacı ile kullanılması, Rankine çevrimi ile gerçekleştirilir. Yüksek basınçlarda üretilen buhar, buhar türbinine yollanır. Buhar türbininin kanatlarına çarpan yüksek basınç ve sıcaklıktaki buhar, türbin kanatlarının dönmesini sağlar. Kanatlara bağlı olarak dönen bir mil, bir alternatöre bağlıdır. Dönen mil vasıtasıyla alternatörde elektrik üretilir. Türbinden çıkan basınç ve sıcaklığı düşmüş olan çürük buhar ise kondensere (yoğuşturucu) yollanır.

Endüstride buhar kullanımının tercih edilmesinin başlıca nedenleri şunlardır:

• Buhar sistemleri vasıtasıyla yüksek akışkan sıcaklıklarına çıkılabilmektedir.

• Isı geçişi sırasında sıcaklık sabit kalmaktadır.

• Küçük buhar kütleleriyle, büyük miktarlarda ısı enerjisi taşımak mümkündür.

• Buharın yoğuşma sıcaklığı, basınca bağlı olarak değişmektedir. Yoğuşma basıncı kontrol edilerek istenilen proses sıcaklığı hassas bir şekilde ayarlanabilir.

• Buhar kullanımı daha küçük çaplı borular kullanılarak tesisat kurulmasını sağlar. Bu durum maliyeti düşürür.

• Buhar tamamen saf ve hijyenik bir maddedir. Bu nedenle gıda endüstrisinde dezenfeksiyon ve proses amacıyla kullanılır.

• Buharın taşınması kendi basıncı ile gerçekleştirilirse pompalamaya ihtiyaç duyulmaz.

Buhar kullanımının avantajları olduğu gibi dezavantajları da vardır. Buhar kullanımının başlıca dezavantajları şu şekilde sıralanabilir:

Kondens hattının kurulması ve işletilmesi pahalı ve zordur.

Buhar kullanımı sırasında tesisatta korozyon oluşma riski çok yüksektir.

Buhar dağıtım hatlarında, yoğuşmalar mey- dana geldiğinde kondens oluşabilir. Bu yüzden buhar dağıtım hatlarına belli bir eğim verilmeli ve içerisinde kondens birikmesine engel olunmalıdır.

Buharı belli bir mesafeden daha uzun yerlere taşımak, teknik ve ekonomik açıdan uygun değildir. Bu mesafe yaklaşık 1 km olarak belirlenmiştir.

Buharlı sistemlerde işletme maliyetleri, kondens kayıpları nedeniyle daha fazladır.

Buhar kazanlarında emniyet ve kontrolün sağlanması amacıyla çeşitli elemanların bulunması gerekmektedir. Buhar kazanlarında bulunması gereken başlıca elemanlar şu şekildedir:

Presostat

Manometre

Kazan otomatik besleme suyu cihazı

Su seviye gösterge cihazı

Dip ve yüzey blöf vanaları

Presostatlar, kazan üzerinde bulunan basınç emniyetini sağlayan cihazlardır.

Buhar Kapanları (Kondenstoplar); sistemde bulunan havayı, gazı ve yoğuşan suyu otomatik olarak sistemden tahliye etmek için kullanılan elemanlardır.

Sorunun çözümünde Sayfa 109/Şekil 4.17’den faydalanılacaktır. Buhar kaçağının boyu ile buhar kaybı miktarı arasındaki ilişki, tablodan 1 m için 16 kg/h olarak okunmaktadır. Bu durumda 30 günde meydana gelecek buhar kaybı;

(16kg/h x 24h x 30 (gün)) / 1000  = 11,52 ton

olarak bulunur.

Buhar, çeşitli amaçlar için yaygın olarak kullanılan bir akışkandır. Buharın başlıca kullanıldığı yerler şu şekilde sıralanabilir:
• Endüstriyel amaçlar için kullanımı
• Isıtma amacıyla kullanımı
• Termik santrallerde elektrik üretmek amacıyla kullanımı

Endüstride buhar kullanımının tercih edilmesinin başlıca nedenleri şunlardır:
• Buhar sistemleri vasıtasıyla yüksek akışkan sıcaklıklarına çıkılabilmektedir.
• Isı geçişi sırasında sıcaklık sabit kalmaktadır. Bu durum şu şekilde açıklanabilir: Buharın
enerjisinden yararlanırken bir ısı eşanjöründe buhar yoğuştuğu sırada enerjisini de diğer bir
akışkana aktarmaktadır. Yoğuşma işlemi ise sabit sıcaklıkta gerçekleştiği için bütün ısıtma
yüzeyi boyunca, sıcaklık sabit kalmaktadır.
• Küçük buhar kütleleriyle, büyük miktarlarda ısı enerjisi taşımak mümkündür.
• Buharın yoğuşma sıcaklığı, basınca bağlı olarak değişmektedir. Yoğuşma basıncı kontrol edilerek istenilen proses sıcaklığı hassas bir şekilde ayarlanabilir.
• Buhar kullanımı daha küçük çaplı borular kullanılarak tesisat kurulmasını sağlar. Bu
durum maliyeti düşürür.
• Buhar tamamen saf ve hijyenik bir maddedir. Bu nedenle gıda endüstrisinde dezenfeksiyon ve proses amacıyla kullanılır.
• Buharın taşınması kendi basıncı ile gerçekleştirilirse pompalamaya ihtiyaç duyulmaz

Presostatlar, kazan üzerinde bulunan basınç emniyetini sağlayan cihazlardır. Kazan basıncı, presostat üzerinde ayarlanan basınca ulaştığı zaman, basıncın emniyetli bir şekilde düşürülmesini sağlar. Kazan üzerinde iki adet presostat bulunmalıdır. Birinci presostat limit presostatı olup, brülörü ayarlanan değerde durdurur. İkinci presostat ise basınç ayar presostatı olup, brülör cinsine göre onoff kontrollü ya da oransal tipte olabilir. Sistemde iki adet brülör kullanılacaksa üç adet presostat kullanılmalıdır.

Buhar devresinde küresel vana kullanılmamalıdır. Küresel vanalar aniden açıldığında, tesisat borularının hızlı ısınmasına neden olur ve ani uzamalar meydana gelebilir.

Buhar hattında ve kollektörün alt kısmında mutlaka buhar kapanı (kondenstop) bulunmalıdır. Bu grupta buhar kapanının çalışıp çalışmadığını, ayrıca kaçakların tespit edilmesi için buhar kapanı kontrol cihazı ya da gözetleme camı bulunmalıdır. Buhar borusundaki yoğuşan suyun sistemden tahliye edilmesini sağlayan buhar kapanı veya pislik cebidir.

Buhar borusundaki yön değiştirmeler sonucunda yoğuşan suyun alınması gerekmektedir. Şekil 4.5’te bununla ilgili bir şema bulunmaktadır. Yoğuşan suyun tahliye edilmemesi hâlinde özellikle yukarı dönüşlerde yoğuşan ve yığılan su, koç darbesine neden olabilir.

Buhar borularının kapı gibi açıklıkların altından ya da üstünden geçirilmesi hâlinde buhar borusunun alt noktasında yoğuşan su alınmalıdır.

Ana buhar hattından bir branşman alınması hâlinde, bu branşman borunun üst kısmına yerleştirilmelidir. Bununla ilgili bir şema Şekil 4.8’de verilmektedir. Bunun nedeni ana buhar hattında yoğuşmuş su olması hâlinde bunun branşmana girmesini önlemektir.

Termodinamik buhar kapanları, flanş ile kondens arasındaki dinamik farkların algılanması prensibine göre çalışır. Kondens buhar sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta tahliye edilir. Termodinamik buhar kazanlarıyla ilgili aşağıdaki notlar sıralanabilir:

• Termodinamik kapanların en önemli özelliği basit yapılı ve bakımının kolay olmasıdır.
• Hafif ve küçük olmaları nedeniyle montaj maliyetleri düşüktür.
• Isıl verimleri yüksektir. Çünkü kondens oluştuğu anda tahliye edilmektedir.
• Termodinamik kapanların sık sık devreye girip çıkmaması için izole edilmesi gerekir. Bunun için buhar ceketi kullanılması tavsiye edilir.
• Genellikle paslanmaz çelik malzemeden imal edilirler.
• Yatay ve düşey konumda montajı sağlanabilmektedir.

Degazör, korozif gazları ayıran bir cihazdır. Buhar kazanlarında kullanılır. Kazana yollanan besleme suyunda erimiş hâlde serbest oksijen (O2) ve karbondioksit (CO2) gazlarının bulunması hâlinde, bu gazlar ısıtma yüzeylerinin su tarafında ve buhar tesisatının buhar ve kondens hatlarında korozyona neden olur.Kazan borularının su tarafında oksijenin oluşturduğu mercimek büyüklüğündeki oyuklar, oksijen korozyonunun belirtileri olarak oraya çıkar.

Buhar boruları, flanşlar ve vanalar yalıtılmalıdır.

Otomatik kontrol cihazları kullanılmalıdır.

Borular bir vana ile tesisattan ayrılmalıdır.

Buhar kaçakları mümkün olduğunca engellenmelidir.

Sistemde buharı doğrudan kullanılmasının bazı sakıncaları bulunmaktadır.