HAVA DAĞITIM KANALLARININ İŞLETMEYE ALINMASI, BAKIMI VE HESABI

Transkript

1 HAVA DAĞITIM KANALLARININ İŞLETMEYE ALINMASI, BAKIMI VE HESABI MAK. MÜH. İSMAİL SAK (FİTA TEKNİK AŞ.) 21 NİSAN 1994

2

3 2. HAVA DAĞITIM VE TOPLAMA KANALLARI Kanal Malzemesi: Hava dağıtım kanalları, prosesin gereğine göre; galvanize sacdan, alüminyum levhadan, paslanmaz sacdan veya PVC den imal edilebilir. Konfor klimasında genel olarak galvaniz sac levha kanalları kullanılır. Ancak endüstriyel amaçlı bazı uygulamalarda ve teiniz oda klimalarında daha kaliteli malzemeler tercih edilmektedir. Kanallarda kullanılan galvaniz sac kalınlıkları aşağıdadır. Dikdörtgen kesitlerde en uzun kenar anma ölçüsü olarak alınmalıdır. ANMA ÖLÇÜSÜ mm 250 ye kadar den büyük SAC KALINLIĞI 0,50 0,65 0,75 0,90 1,00 1,13 1,25 Yüksek basınçlı ve yüksek hızlı sistemlerde sac kalınlıkları tolère edilmelidir. imalat Şekilleri: Sac kanallar şantiyede veya atölyede kenetli olarak imal edilirler. İki kanalın birleştirilmesi, kenetli veya prefabrik flanşlarla yapılır. Bir kanal sisteminde oluşan kaçakların hemen tamamı iki kanalın birleşim yerinde olmaktadır. Kenetli birleştirmede işçilik kalitesine göre değişmekle birlikte bu kaçaklar % 10 civarındadır. Prefabrik flanşlı birleştirmede ise bu oran % 0 a yaklaşmaktadır. Maliyeti yüksek olmasına karşın, steril saha sistemlerinde ve debi hassasiyeti gerektiren sistemlerde tercih edilmelidir. Kenetli birleştirme şekillerine ait örnekler Şekil: 2A de, prefabrik flanşlı sisteme ait örnek ise Şekil: 2.2 de verilmiştir. mm

4 KANAL HESABI: Kanallar, geçirdikleri havanın hızına göre; 4 m/s ye kadar alçak hızlı, 12 m/s ye kadar orta hızlı, 25 m/s ye kadar yüksek hızlı ve daha yüksek hızlar için gemi kanalları olarak sınıflandırılırlar. Yüksek hızlı kanallarda hızın düşürülmesi ile fazla miktarda statik basınç ortaya çıkar. Orta hızlı kanallarda bile bu statik basınç ihmal edilemiyecek düzeydedir. Kanal hesabı için bazı büyüklüklerin bilinmesi gerekir. Statik Basınç: Sıkıştırılmış havanın 1 m 3 f ünün serbest kalması halinde meydana çıkacak potansiyel enerjiyi gösterir. Aynı zamanda kanal içinden geçen havanın kanal çeperlerine uyguladığı basınçtır. Kg/m 2 veya mmss olarak ölçülür. Dinamik Basınç: Havanın kinetik enerjisine eşittir. dyn 2g Genel olarak t=20 C ve P=760 mmhg. basınçta î$ = 1,2 kg/m 3 olduğundan; yazılabilir. Pdyn= > 061 Toplam Basınç: Statik ve dinamik basınçların toplamına eşittir. Eşdeğer Çap: Hava kanalları, yuvarlak veya dikdörtgen kesitli olabilir«ancak sürtünme kayıplarının (R) alındığı bütün cetvel ve diyagramlar dairesel kesitli kanallar için düzenlendiğinden dikdörtgen kanalların hesabında R değeri bakımından eşdeğer olacak dairesel kesitli kanal bulunur. Aynı hız ve aynı debi için iki ayrı eşdeğer çap bulunabilir. Aynı lıız için eşdeğer çap: dg= ajfb v2 Aynı debi için eşdeğer çap: dg= 1,25 \f ^a*k) Y a+b Havalandırma tesislerin hesabında bilinen, genellikle havanın hızı değil debisidir. Bu yüzden hesaplarda aynı debi için eşdeğer çaplar kullanılmalıdır. Kesit tespitinde her defasında formül kullanma zorunluluğundan kurtulmak için monogramlar düzenlenmiştir. Kenarları a ve b olan bir kanalın eşdeğer çapı Şekil: 2.3! den kolayca bulunabilir. Bir kanal devresinde oluşan basınç kayıpları iki kısımda incelenir; 1. Sürtünmeden dolayı olan basınç kayıpları: Ap= l.r mmss veya Pascal R= 1 m kanalda oluşan birim yük kaybı (mmss/m veya Pa/m) 1= Kanal boyu (m) Debi veya hava hızına göre bulunan eşdeğer çaplara göre Şekil: 2.4 f deki diyagram yardımıyla R değerleri tespit edilerek sürtünme kayıpları hesap edilir. 2. Özel dirençlerden dolayı oluşan kayıplar: Herhangi bir kanal devresinde; sürtünme kaybından başka yön ve kesit değişmesi nedeniyle ayrıca bir basınç kaybı meydana gelir. 198

5

6

7

8

9

10

11

12 HESAPLAMA MEIÖDLARI: 1. Hızın Azalması Metodu: Bu metodda hızlar, tecrübelerden elde edilen değerlere göre seçilir. Vantilatörün girişinde veya çıkışında hız en yüksek değerdedir. Vantilatörden uzaklaştıkça düzgün bir şekilde azalır. Seçilen hız ve hava debileri ile basınç düşümü hesaplanır. Düz kısımların sürtünme dirençleri ile; dirsek, geçiş parçası, redüksiyon vb. özel parçaların dirençleri toplanarak en yüksek dirence sahip kanal devresinin basınç kaybı, vantilatör basıncına esas alınır. Aynı şekilde hızların seçilmesi ile branşmanlarda boyutlandırılır. Ancak bu şekilde ölçülendirilmiş kanal sisteminin reglajı için ayar klapeleri ve damperler gerekir. Branşmanların boyutlandırılmasında; her ayrılma noktasında mevcut olan basınç tamamıyla kullanılacak şekilde hesap yapılırsa bu metodla daha hassas sonuçlar alınabilir. Hız azalması metodu daha çok özel dirençlerin tesirinin etkili olduğu alçak basınçlı sistemlerde kullanılır. 2. Sabit Basınç Düşüşü Metodu: Bu sistesnde ana prensip; bütün kanal uzunluğu boyunca basınç düşüşünü sabit tutmaktır. Kanal sisteninin simetrik veya simetrikten az farklı olması durumunda, bu metoda göre yapılan hesaplar sonucu fazla reglaja gereksinim olmaz. Ancak devre uzunluklarında büyük farklar varsa, kısa kanal devresinde büyük ölçüde kasmı yapmak gerekecektir. Vantilatöre direlt olarak bağlı ana kanaldaki hava hızı; tesis ve işletme masrafları ile kanalın geçtiği hacimlerde izin verilebilecek gürültü seviyesi göz önüne alınarak tespit edilir. Hız ve hava debisi bilindiğine göre birim uzunluktaki sürtünme direnci R Şekil: 2.4 f den okunur ve bütün kanal devresi için aynı tutulur. Basınç kayıpları hızın azalması metodunda anlatıldığı şekilde hesaplanır. Sürtünme kayıpları özel dirençlerden meydana gelen kayıplara eklenerek kanalın toplam basınç kaybı bulunur. Özel dirençler eşdeğer kanal uzunlukları ile hesaba katılabilirler. Ayrılmalarda, mevcut basıncın tamamının tüketilmesi gerektiğinden önceden tespit edilen basınç düşüşü genellikle sabit tutulamaz. Bir kanal dizisinin sabit basınç düşüşüne göre ön boyutlandırılmısanda Şekil: 2,12! den faydalanılabilir. Bu şekil kenar oranları 1/3 f e kadar olan dikdörtgen kanallar içindir. Q^, Fj, değerleri %100 kabul edilerek herhangi bir kısmın Q n debisi için o kısmın F n kesiti, F^ kesitinin yüzdesi olarak okunur.

13 3. Statik Basınç Kazanılması Metodu: Bir kanal sisteminde statik ve dinamik basınçlarla toplam basıncın birbirlerine bağlı olarak değişecekleri, kanal hesaplarının her çeşidinde bir temel şart olarak kabul edilir. Gerçek akışlarda genişletilmiş şekli ile Bernouilli denklemi geçerlidir f V, 2 = P V 2 +4?V Bir hava kanalının iki ayrı b ve c kesitindeki hızlar farklı ise statik basınç azalır veya çoğalır. Bu basınç değişmesi; = âp = /- (v, 2 - v ) -AP V P 2 - olarak ifade edilebilir. Şekil : 2.13 f den görüleceği gibi, a kesitindeki hava miktarı ve toplam basınç aynı olduğu halde, statik basınç; yüksek hızda az, alçak hızda fazla olmaktadır. Kesitin genişlemesi ile akışın kinetik enerjisinin bir kısmı statik basınca dönüşmektedir. Tekrar kazanılan basıncın büyüklüğü genişleme oranına bağlıdır. Genişleme açısı büyüdükçe ve giriş kesitindeki hız profili düzensizliği arttıkça tekrar kazanılan basınç miktarî o oranda az olur. Basınç kazanılmasını göz önüne alan hesaplamalarda, akışın böyle bir statik basıncı meydana getirebilecek durumda olup olmadığına dikkat edilmelidir. Örneğin yön değiştirmelerde basıncın tekrar kazanılması hesaba katılmaz. Statik basınç kazanılması metodu özellikle, menfezleri doğrudan doğruya kanal üzerinde bulunan geniş kesitli ve uzun kanallar için kullanılır. Bu şekilde hesaplanan sistemler ya hiç reglaja lüzum göstermezler veya çok az reglaj isterler. Bu metodda esas; kanal sistemini, her menfezden sonraki basınç kazanılması, onu takip eden parçanın basınç kaybını karşılayacak şekilde ölçülendirmektir. 207

14 Özel dirençleri çok fazla olan ve sık sık yön değiştiren kanal sistemlerinde bu metod kullanılamaz. Çıkış menfezlerinin klapeli olması halinde bu hesap yöntemini kullanmak anlamsız olur. Çünkü klapeli menfezler statik basınçla beraber dinamik basıncıda etkiler. ISI İZOLASYONU: Havalandırma tekniğinde en çok kullanılan malzemelerin (kondüksiyonla ısı iletimi) katsayıları 0,03-0,05 kcal/m.h.c arasında değişir. İzolasyon kalınlığının ve malzemesinin seçimi genellikle ekonomik unsurlara bağlıdır. Pratik amortisman süresinde, ısı kaybı tasarrufunun tesis masrafmdaki artışı karşıladığı izolasyon kalınlığı, en uygun kalınlıktır. İzole kalınlığı arttıkça ısı kaybı azalır, izolasyon masrafı artar. Mutlak bir ısı korunmasının da gereksiz olduğu açıktır. Boru ve Kanallardaki Sıcaklık Değişimi: Pratikte sıcaklık değişimi genellikle aşağıdaki yaklaşık formülden hesaplanır

15 u oca «i 1 = Kanal çevresi (m) = Kanal dışındaki konveksiyonla ısı iletim katsayısıdır. (Bina içi = 7, bina dışı o(a = 20 kcal/h.m 2. C alınabilir.) = Kanal içindeki konveksiyonla ısı iletim katsayısıdır. = Kanalı oluşturan malzemelerin kondüksiyonla ısı iletim katsayılarıdır, (kcal/h.m. C) = Kanalı oluşturan malzemelerin kalınlıklarıdır, (m)! nin tespiti aşağıdaki ampirik formül ile yapılabilir. ou = 3,6.P,75 T dg = Eşdeğer çap (m) dg' 0,25 = 2ab/a+b w ='Kanal içindeki hava hızı (m/sn) Sıcaklık düşünün hesabı için yardımcı fonksiyon değerleri [i AtlBa y Jt/Qa y ,02 0, ,08 0, , ,985 0,980 0,975 0, ,956 0, , ,36 0/37 0,38 0,39 0,864 0,860 0, ,848 0, , , ,17 0, ,942 0, ,920 0, ,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0, ,817 0, ,802 0, ,791 0,20 0,906 0, ,902 0,5.1 0,783 0,22 0,23 0,24 0, ,29 0,898 0,603 0,889 0,885 0,881 0,876 0, ,52 0,53 0, ,56 0,57 0,58 0, ,776 0,773 0,769 0,766 0, ,755 Tablo:

16 Tablo 2.2 ile yapılan hesaplar oldukça uzun tesisat için yeterli doğrulukta sonuç verir. Ancak hesaplarda, kanalların düzgün bir şekilde çekildiği ve izolasyonun düzenli olduğu kabul edilmiş; pratikteki kirne, mesnet ve flanşlar gibi aksamların etkisi göz önüne alınmamıştır. Bu unsurlardan meydana gelen ısı kayıplarından dolayı sıcaklık düşüşünü hesaplamak güçtür. Pratikte basit bir şekilde izole edilmiş borularda ve kanallardaki sıcaklık düşüşü tecrübelere göre; hesapla bulunanın %30 - %50 fazlası olarak alınır. Çok fazla kollara ayrılan tesisatlarda bu arttırım %100 veya daha fazla olabilir. Yoğunlaşma ve Nem Àlxsverisi: Belirli şartlarda, hava içindeki su buharı kanallar içiı ie yoğunlaşır. Bu olaya yoğunlaşma veya terleme denir. Terleme suyunun meydana gelmesi için teorik olarak kanal cidar sıcaklığı tj: f nün kanaldaki havanın çiğ noktası sıcaklığı f f nun altına düşmesi lazımdır. Kondensasyonun meydana gelmemesi için; X <t : f olmalıdır. Cidar sıcaklığı tj_ f hesaplanabilir. ; kanaldaki havanın karakteristiklerinden ve akış ilişkilerinden t^ = Kanal içindeki hava sıcaklığı t.! = t- k A t (X{ = Kanal cidarı iç film katsayısı x à t = Kanal içindeki hava ile ortam arası sıcaklık farkı k = Kanal cidarı ısı geçirme katsayısı Kanal içindeki havanın sıcaklık ve nemi biliniyorsa çiğ noktası sıcaklığı psikometrik diyagramdan okunabilir. Nem Geçişi: Hava şartları farklı olan iki hacim arasındaki katı malzemeden yapılmış perde su buharı geçişine engel olmuyorsa iki hacim arasında nem alışverişi olur. Su buharı difüzyonunu meydana getiren kuvvet, perdenin her iki tarafındaki su buharlarının kısmi basınç farkıdır. Nem geçişi, genellikle buhar halinde, düşük kısmi basınçlı tarafa doğru olur. Nem geçiş yönü ısı geçiş yönünde olmayabilir. Difüzyon direnç katsayısı büyük olan malzemelerden yapılmış tabakalar nem geçişini kısmen veya tamamen önleyebilir. Kanaldaki havanın nemi dışarıya geçiyorsa bu tabaka içe; tersine durumda ise dışa konmalıdır. Özellikle sac kanalların ek yerleri ve kenetleri sızdırmaz olmalıdır. Nem geçişini önlemek için bitlim veya katran sürmek, metal yeya PVC folyeler yapıştırmak mümkündür. T 210