Kazanlar ve Isı Değiştiricileri
İleri teknolojilerde ve endüstiride çeşitli amaçlarla kullanılan kazan ve ısı değiştiricilerin farklı uygulamalarını günlük hayatımızda görmek mümkündür. Bu bakımdan yakıtın kimyasal enerjisini yanma yolu ile ısı enerjisine dönüştüren ve bu ısı enerjisini taşıyıcı akışkana aktaran makina elemanı olarak bilinen kazan ile farklı sıcaklıklardaki iki veya dah fazla akışkanın birbirine karışmadan iki farklı yüzey arasında ısı geçişini gerçekleştiren cihaz olarak bilinen ısı değiştiricisi hakkında bilgi sahibi olmak önemlidir. Bunun için kazan ve ısı değiştiricileri nedir? Nerede ve ne amaçla kullanılır? Bunların tasarımı ve hesaplamaları bu açıdan önem arz etmektedir. Ayrıca kazan ve ısı değiştiricilerini kullanım yerine göre çeşitleri, montajı, bakımı,arızaları ve kullanım verimi açısından önemli olduğundan bu da az olan enerji kaynaklarının daha etkin kullanımı bakımından önemlidir.
Bu ünite sizin kazanlar ve ısı değiştiricileri hakkında temel seviyede bilgi edinmenizi sağlayacaktır. Ayrıca kazanlar ve ısı değiştiricilerinin doğru şekilde doğru yerde kullanımının günümüz hayatınız açısından çok önemlidir.
Bu konuda daha geniş bilgi edinebilmek için çeşitli kaynaklardan faydalanılabilir, kendinize iş alanı oluşturabilirsiniz.
Günlük hayatta ve endüstriyel uygulamalarda sıklıkla kullanılan kazanlar ve ısı değiştiricilerin hangi parametrelere göre sınıflandırıldığı ve nasıl tasarlandığı önemlidir. Etkin bir tasarımı ve seçimi dikkat gerektirir. Bunun için kazanlarda:
- Kazanlarda verimin yüksek tutulabilmesi için büyük tesislerde sürekli, küçük tesislerde periyodik olarak baca gazı analizörü kullanma alışkanlığı kazanılmalı.
- Kazan yakılacak yakıta uygun yapıda olmalı.
- Yakıtın yanması sonucu elde edilen enerji maksimum şartlarda akışkana transfer edilmeli.
- Kazan suyu sıcaklığı gereğinden fazla yüksek tutulmamalı.
- Katı ve sıvı yakıtlarda ocak yükü düşük ve gerekli ocak hacmi büyük olmalı.
- Gaz yakıtlarda ocak yükü yüksek ve gerekli ocak hacmi küçük olmalı.
- Yüksek verimli kazan seçilmeli.
- Yanma verimi (ηy) otomatik olarak hesaplanabilmeli..
- Baca gazı sıcaklıkları ve baca kesitinin tayininde dikkatli olunmalı.
- Yanma emisyonlarını sağladığının görülmesi ve bu konunun yetkili kurum ve kişilerce belgelendirilmelidir.
Benzer şekilde ısı değiştiricilerinde:
Bir ısı değiştiricisinde ısı transferinin iyileştirilmesi için, basınç düşüşünde artış ve dolayısı ile daha yüksek pompa gücü gerektirir.
Isı değiştiricisi seçiminde ısı transfer miktarı, maliyet, basınç düşüşü pompalama gücü boyut ve ağırlık, tip, malzemeler ve benzeri etkenler dikkate alınmalıdır.
Bir ısı değiştiricisinde artan kirlilik oranıyla doğru orantılı olarak basınç düşümünün arttığı ve ısı değiştirici performansının da azaldığı ifade edilebilir.
Enerji dengesi kullanılarak bilinmeyen giriş ve çıkış sıcaklıkları, ısı transfer hızı ve verim belirlenir.
Logaritmik ortalama sıcaklık farkı ve eğer gerekli ise F düzeltme faktörü hesaplanır.
Sonuçlara göre ısıtıcı sıcaklığının veya sıcaklık farkının (itici güç) ısı değiştirici performansını nasıl etkilediğinin yorumu yapılabilir.
Akışkanların giriş sıcaklıkları tespit edildikten sonra, arzu edilen sıcaklık artışları veya azalmaları göz önüne alınarak talep edilen akış hızına uygun bir ısı transfer yüzey alanı tespit edilir. Söz konusu sıcaklık değişim değerine ulaşmak için gerekli plaka adeti ve ebatları belirlenir.
Farklı ısı değiştiricisi tiplerinin çalışma prensibi temelde aynıdır; dolayısıylada sıcaklığı daha yüksek olan akışkanın sahip olduğu ısıyı öncelikle ısı transfer yüzeyinde toplayarak (plaka/boru) bu ısıyı aynı plaka veya borunun diğer yüzeyi ile temas etmekte olan düşük sıcaklıktaki diğer akışkana aktarmaktır.