Pompalar, Fanlar ve Kompresörler

Bu ünite çalışıldıktan sonra; pompalar, fanlar, kompresörlerin çeşitleri, seçim kriterleri ve kullanım yerleri hakkında bilgi sahibi olunacaktır. Pompalar, mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye çeviren makinalardır. Akışkanın hidrolik enerjisi, basınç, hız ve yükselti enerjilerinin toplamından oluşur. Akışkanın hidrolik enerjisi pompa tarafından artırılarak bir aktarma işlemi gerçekleştirilmesi gerektiğine göre pompa tarafından akışkanın (suyun) hidrolik enerji terimlerinden biri veya birkaçını artırmaya yönelik pompa konstrüksiyonları gerçekleştirilebilir. Pompalar çalışma prensipleri açısından iki ana kısma ayrılırlar.

Volumetrik (pozitif iletimli) pompalar: Hacimsel pompalar belli bir hacimdeki akışkanı önce silindir veya gövde içine alır daha sonra hareketli bir rotor bu hacmi daraltarak akışkanı basınçlandırıp pompalar. Hareketli parça ileri geri hareket yapan bir eleman, silindir içerisinde hareket eden bir piston, olabildiği gibi dönme hareketi yapan bir eleman dişli, paletli, vidalı bir rotor da olabilir. Pozitif hareketli pompalar yüksek basınç ve düşük debi pompalarıdır. Yüksek viskoziteli akışkanları basmada basma yüksekliği ve verim kaybına uğramazlar. Bütün pistonlu, dişli ve diyaframlı, vidalı v.b. pompalar bu guruba girer.

Rotadinamik pompalar: Bu tip pompalarda, kapalı hacim söz konusu değildir, pompa girişi ile çıkışı arasında hiçbir engel yoktur ve akış kesintisizdir. Akışkana hareketli kanatlar ya da özel tasarlanmış rotorlar aracılığı ile momentum kazandırılır. Pompa çarkı tarafından verilen enerji e akışkan bir ivme kazanır. Bu ivmeden bir basınç farkı doğar ve bu basınç farkı yardımıyla akışkanın aktarılması işi gerçekleştirilir.

Fanlar, çarkı (rotoru) yardımıyla mekanik enerjiyi gaza basınç ve hız enerjisi olarak kazandıran ve bu şekilde gaz aktarımını sağlayan makinalardır. Fanlar endüstriyel uygulamalarda emme fanı (aspiratör), basma fanı (vantilatör) ve egzoz fanı (tahliye fanı) olarak kullanılmalarının yanı sıra binaların ısıtma ve havalandırma sistemlerinde de yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Fanlar yüksek debi ve düşük basınçlarda hava aktaran makinalardır. Havayı en fazla 30 000 Pascal seviyelerine kadar basınçlandırabilirler. Fanın hareketli elemanı olan çarkı, hava üzerinde iş yapar ve ona statik ve kinetik enerji kazandırır. Havaya kazandırılan bu statik ve kinetik enerjilerin birbirine oranı, fanın türüne bağlıdır. Emme (dönüş) fanı kullanımı, küçük sistemlerde isteğe bağlı fakat iç –dış hava karışımı ile çalışılan sistemler için ise gereklidir. Kullanılan hava tahliye edilerek veya filtre edilerek temiz ortam havası sağlanır. Kullanılma yerlerine göre fanlar.

Fanlar, genel olarak çark etrafında havanın akış şekline göre iki şekilde tasnif edilirler.

Eksenel fanlar, hava akışının fan çarkına eksenel girip yön değiştirmeden yine eksenel olarak çıktığı fanlardır. Bu fanların debileri yüksek 10000 -15000 m3/saat fakat basma yükseklikleri düşüktür 0 -500 Pascal ve ancak akışa karşı direncin çok küçük olduğu kanallarda ve iç mekan havalandırmalarında kullanılabilirler.

Radyal fanlar, hava akışının fan çarkına eksenel olarak girip yön değiştirerek radyal olarak çıktığı fanlardır. Bu fanlarda pompalardaki gibi döner bir çark ve o çarkın içinde bulunduğu helezonik bir yuva bulunmaktadır. Yüksek basma yüksekliği ve debi sağlarlar.

Fanlar, aktarması gereken debi ve fan basma yüksekliğine göre boyutlandırılırlar. Fan, kanal içerisinde akışa karşı gelen sürekli ve yerel sürtünme kayıplarını ve dikkate alınması gerekiyorsa düşey geometrik yüksekliği (>100 m) yenerken aktarması istenilen debiyi de sağlamak zorundadır. Fan basma yüksekliği, kanal içerisinde iki nokta arasındaki basınç farkına karşılık gelen yükseklik olarak tanımlanır ve genellikle milimetre su sütunu mmSS cinsinden ifade edilir.

Projelendirilen havalandırma sisteminde, yer alan bütün elemanlar, aktarılması gereken hava miktarı (debisi), kanal, klape, dirsek v.b. elemanlardaki sürtünmelerden kaynaklanan basınç kayıpları toplanarak statik basınç belirlenmelidir. Hesaplanan Hm,fan –Q karakteristiğine uygun olan fan çalışma şartları da göz önüne alınarak tablolardan seçilir. Ayrıca seçilen fanın doğrudan tahrikli olmasına ve fanı tahrik eden elektrik motorunun yüksek verimli olmasına dikkat edilir.

Kompresörler, mekanik enerjiyi basınç enerjisine dönüştüren makinalardır. Gaz basıncını artıran makine olarak da tanımlanırlar. Kompresöre belirli bir basınçta emilen gaz daha yüksek basınçla çıkar. Kompresörün gaza uyguladığı iş nedeniyle çıkış basıncı yükselir. Emme ve basma basınçları oranı, kompresörün sıkıştırma oranı olarak tanımlanır.

Kompresör çeşitleri, hava basıncını arttırmakta kullanılan yöntem bakımından pozitif hareketli ve dinamik olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Pozitif hareketli kompresörlerde emme ağzından alınan hava hacim daraltma esasına dayanarak basma ağzından basınçlı olarak sisteme sevk edilir. Dinamik kompresörler ise havanın türbinler yardımıyla yüksek hızlara getirilmesi ve daha sonra hızının düşürülerek basınç elde edilmesi prensibiyle çalışır. Akış şekli açısından santrifüj ve eksenel kompresörler olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.

Kompresör seçiminde beslenecek sistemin basma yüksekliği, Hp ve debisi, Q iyi hesaplanmalıdır.

Besleyeceği sistemin anma basıncını sağlamalı

Besleyeceği sistemin debisini sağlamalı

Çalışacağı sistem özelliklerine uygun tipte olmalı

Ekonomik olmalı, özgül güç ve boşta güç tüketimi düşük olmalı

Temiz (partikülsüz ve yağsız) hava sağlayabilmeli

Çevre dostu, sessiz ve ergonomik olmalı

Kompresör verimi yüksek olmalıdır.

İşletme ömrü açısından arızasız çalışabilmeli

Kompresör imalatçısının yedek parça ve servis ağı geniş olmalıdır.