MEGEP (MESLEKÎ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ)

Transkript

1 T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKÎ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) KİMYA TEKNOLOJİSİ BORULU ISI DEĞİŞTİRİCİLER ANKARA 2008

2 Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının tarih ve 269 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır). Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır. Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz.

3 İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR...ii GİRİŞ...1 ÖĞRENME FAALİYETİ ISI DEĞİŞTİRİCİLER Isı Değiştiriciler Borulu Isı Değiştiriciler (Eşanjörler) Gövde Borulu Isı Değiştiricileri Düz (Çift) Borulu Isı Değiştiricileri Spiral Borulu Isı Değiştiricileri Isı Değiştiricilerinde Akış Düzenlemeleri Tek Geçişli Isı Değiştiriciler...10 UYGULAMA FAALİYETİ...17 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...18 PERFORMANS TESTİ...19 ÖĞRENME FAALİYETİ BORULU ISI DEĞİŞTİRİCİ DONANIMI VE İŞLETMEYE ALINMASI Borulu Isı Değiştirici Mekanik Donanımı Sürgülü (Şiber) Vana Termostatik Vana Elektromanyetik Vana (Selonoid Valf) Otomatik Havalandırıcı Termometre Yan Geçit (By Pass) Pompa Yaylı Emniyet Vanası Borulu Isı Değiştirici Enstrümantasyon Donanımı Borulu Isı Değiştiricinin (Eşanjörün) İşletmeye Alınması...27 UYGULAMA FAALİYETİ...28 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...30 PERFORMANS TESTİ...31 MODÜL DEĞERLENDİRME...32 CEVAP ANAHTARLARI...35 KAYNAKÇA...36 i

4 AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD 524KI0142 ALAN Kimya Teknolojisi DAL/MESLEK Proses Teknisyenliği MODÜLÜN ADI Borulu Isı Değiştiriciler Borulu ısı değiştiricileri kullanabilme ve bunların kontrolünü MODÜLÜN TANIMI yapabilme bilgi ve becerisinin kazandırıldığı öğrenme materyalidir. SÜRE 40/32 ÖN KOŞUL Havalı Kondenser modülünü tamamlamış olmak YETERLİK Borulu ısı değiştiricileri kullanmak Genel Amaç MODÜLÜN AMACI EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Bu modül ile gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak borulu ısı değiştiricileri kullanabileceksiniz. Amaçlar 1. Borulu ısı değiştirici seçimi yapabileceksiniz. 2. Borulu ısı değiştirici donanımını kontrol edebilecek ve borulu ısı değiştiriciyi işletmeye alabileceksiniz. Ortam: Atölye, sınıf, laboratuar, kütüphane, Internet ortamı (Bilgi teknolojileri ortamı), işletme, ev, vb. kendi kendine veya grupla çalışabileceğiniz tüm ortamlar. Donanım: Sınıfta; büyük ekran televizyon, sınıf veya bölüm kitaplığı, VCD veya DVD çalar, tepegöz, projeksiyon, bilgisayar ve donanımları, internet bağlantısı, öğretim materyalleri vb. Bağlantı elemanları (boru, flanş), açık ağız anahtar takımı, boru mengenesi, boru anahtarı, boru paftası, kurbağacık anahtarı, metre, kalem, su terazisi, kendir, sülyen teflon bant ve boru ek parçaları, borulu ısı değiştirici ve çevre donanımı Modül içerisindeki her bir öğrenme faaliyetinden sonra belirtilen ölçme araçları ile kendinizi değerlendireceksiniz. Modülün sonunda ise, kazanmış olduğunuz bilgi ve beceriler, tavırlarınız öğretmen tarafından hazırlanacak ölçme araçları ile değerlendirilecektir ii

5 GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Bu modülde, Kimya Teknolojisi alanının Proses Teknisyenliği dalının önemli kısımlarından biri olan borulu ısı dönüştürücüleri öğreneceksiniz. Bu modülü başarı ile tamamlamak başarınızın anahtarlarından biri olacaktır. Mesleğinizi en iyi şekilde yapabilmeniz için, teknolojik gelişmeleri yakından takip ederek günümüz teknolojisine ayak uydurmanızla mümkün olacaktır. Mesleğinizi başarılı bir şekilde uygulayabilmek için genel ahlak ve iş ahlakından asla taviz vermemelisiniz. İşte o zaman başarının devamı gelecektir. Mesleğinizi ne kadar severseniz mesleğinizi icra etmeniz de o kadar kolay olacaktır. Isı değiştiricilerin ne kadar önemli ve gerekli olduğunu anlayacaksınız. Sektördeki pek çok sistemde kullanıldığını göreceksiniz. Çalışmalarınızda başarılar dileriz. 1

6 2

7 ÖĞRENME FAALİYETİ 1 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ 1 Gerekli donanımı kullanarak standartlara uygun şekilde borulu ısı değiştiricileri kullanabileceksiniz. ARAŞTIRMA Çalışma hayatında (iş ortamında) ısı değiştiricileri araştırınız. Sistemde kullanılan ısı değiştiriciler hakkında araştırma yapınız Isı Değiştiriciler 1. ISI DEĞİŞTİRİCİLER Kaynar su veya buhardan faydalanılarak ısıtma amaçlı veya çeşitli işlemlerde kullanılmak amacıyla sıcak suyun elde edildiği cihazlara ısı değiştirici (tahvil cihazı, eşanjör) denir. Sıcaklığı fazla olan bir akışkan ile daha az ısıda olan bir akışkanın ısı alışverişi prensibine göre çalışır. Geniş alana yayılmış binaların bir noktadan ısıtılmasında sıcak su kullanıldığında borulardan önemli ölçüde ısı kaybı meydana gelir, buhar veya kaynar su kullanılmasında ise ısıtıcı yüzeylerinin çok sıcak olması gibi mahzurlar ortaya çıkar. Bu mahzurları ortadan kaldırmak için ısı değiştiriciler kullanılır. Tabii bu arada yaygın bina ısıtmasında oluşacak kayıpların da önüne geçmek sureti ile ekonomi sağlanır. Isı değiştiriciler; borulu ve plakalı olmak üzere iki farklı tipte üretilir Borulu Isı Değiştiriciler (Eşanjörler) Bu tip ısı değiştiricilerinde genelde dairesel kesitli borular kullanılır. Dairesel kesitli borular diğer geometrik şekilli olanlara nazaran yüksek basınçlara dayanıklı olduklarından, bu tip ısı değiştiriciler yüksek basınçlarda kullanılır. Borulu ısı değiştiricileri, esas olarak borulardan yapılır. Bir akışkan borunun içerisinden akarken, diğer akışkan borunun dışından akar. Boru çapı, boru sayısı, boru uzunluğu, boru adımı ve boru düzenlemesi değiştirilebilir. Bu nedenle borulu ısı değiştiricilerin dizaynlarında oldukça esneklik vardır. Borulu ısı değiştiricileri; çift borulu, gövde borulu ve spiral borulu ısı değiştiricilerinden oluşmaktadır. Kızgın sudan veya buhardan yararlanarak ısıtma için gerekli 90/70 ºC suyun elde edilmesinde genellikle borulu eşanjörler kullanılır. Borulu eşanjörler gövde borulu, düz borulu ve spiral borulu olarak üretilir. Boru demetleri bakır veya çelik borulardan oluşur. Aşağıda, çalışma prensipleri özellikleri, avantaj ve dezavantajları verilmiştir. 3

8 Gövde Borulu Isı Değiştiricileri Proses endüstrisinde en yaygın olarak kullanılan ısı değiştirici tipidir; yaklaşık olarak kullanılan tüm ısı değiştiricilerinin % 60 ı gövde borulu ısı değiştiricidir. Gövde borulu ısı değiştirici, boru ekseni gövdenin eksenine paralel olacak şekilde büyük silindirik gövde içine yerleştirilen birbirine paralel yuvarlak borulardan yapılır. Akışkanlardan birisi boruların içinden, diğer akışkan ise gövde tarafında borulara paralel veya çapraz olarak akar. Temel elemanları; borular (veya boru demeti), gövde, iki baştaki kafalar, boruların tespit edildiği ön ve arka ayna ile gövde içindeki akışı yönlendiren ve borulara destek olabilen şaşırtma levhaları ve destek çubuklarıdır. Isıl görev, basınç düşümü, basınç seviyesi, kirlenme, imalat yöntemi ve maliyeti, korozyon ve temizleme problemlerine bağlı olarak çeşitli gövde tarafı ve boru tarafı akış düzenlemeleri kullanılır. Petrol rafinerilerinde, termik santrallerde, kimya endüstrisinde çok fazla uygulama alanı bulunabilen bu ısı değiştiricilerine ait resimler aşağıdadır. Şekil 1.1: Gövde borulu ısı değiştirici kesiti 4

9 Özellikleri: Şekil 1.2: Gövde borulu ısı değiştiriciler Maksimum basınç: Gövde tarafında 350 bar (mutlak), boru tarafında 1400 bar (mutlak). Sıcaklık Aralığı: ( C) ile (600 0 C) arasında değişir. Özel malzemeler ile bu sıcaklık aralığı genişleyebilir. Tek bir ünite için tipik yüzey alanı m 2 arasında değişir. Maksimum etkinlik: e =0,9 (çok geçişli ünitelerde etkinlik daha küçüktür). Etkinlik; akışkandaki sıcaklık yükselmesinin teorik olarak mümkün olan maksimum sıcaklık yükselmesine oranı olarak tanımlanır. Minimum D T=5 K Mümkün olduğu zaman karbon çeliğinden yapılır. Avantajları: Hemen hemen tüm uygulamalar için kullanılabilir; örneğin petrol rafinerileri, termik santraller, kimya endüstrisi vs. Son derece esnek ve sağlam dizayna sahiptir. Temizleme için demonte edilebilecek, sökülebilecek şekilde dizayn edilebilir. Bakımı ve tamiri kolaydır. Piyasadan çok kolay bir şekilde bulunabilir. Bu ısı değiştiricilerini sağlayan firma sayısı oldukça fazladır. Çoklu üniteleri yapmak kolaydır. Birçok metal ile imal edilebildiğinden akışkan sınırlaması çok azdır. 5

10 Dezavantajları: Yüksek plan alanı gerektirir. Bunun yanında demeti sökebilmek için ekstra alana gereksinim vardır. 16 bar basınç ve C sıcaklığın altındaki koşullarda plakalı ısı değiştiricileri daha ucuz olabilir. Aşağıda serpantinli (U borulu) eşanjör görülmektedir. Şekil 1.3: Serpantinli (U Borulu) eşanjör kesit resmi Düz (Çift) Borulu Isı Değiştiricileri Düz (çift) borulu ısı değiştiricileri en basit ısı değiştirici tipidir. Bir borunun daha büyük çaplı bir boru içerisine eş merkezli olarak yerleştirilmesi ile elde edilir. Akışkanlardan biri içteki borudan akarken, diğeri dışarıdaki borudan akar. Bu ısı değiştiriciler, istenen basınç düşümü ve sıcaklık farkı gereksinimlerini karşılamak için çeşitli seri ve paralel konfigürasyonlar şeklinde düzenlenebilir. İçteki boru tek veya çok borulu olabilir. Eğer halkadaki ısı taşınım kat sayısı düşükse eksenel kanatçıklara sahip iç boru (veya borular) kullanılabilir. Şekil 1.4: Düz (çift) borulu ısı değiştirici prensip şeması 6

11 Şekil 1.5: Seri hâlde bağlanmış düz (çift) borulu ısı değiştirici Resim 1.1: Düz (çift) borulu ısı değiştiriciler 7

12 Özellikleri: Şekil 1.6: Düz borulu eşanjör Maksimum basınç: Gövde tarafında 350 bar (mutlak), boru tarafında 1400 bar (mutlak) Sıcaklık Aralığı: (-200 0C) ile (600 0C) arasında değişir. Özel malzemeler ile bu sıcaklık aralığı genişleyebilir. Tek bir ünite için tipik yüzey alanı m2 arasında değişir. Maksimum etkinlik: e =0,9 Minimum D T=5K Genellikle çoklu üniteler kullanılır. Mümkün olduğu zaman karbon çeliğinden yapılır. Esas kullanım alanı, küçük ısı transfer alanlarının (50 m2 ye kadar) gerektiği proses akışkanlarının duyulur ısıtılması ve soğutulması içindir. Avantajları: Isıl kapasiteyi ve ısı geçiş yüzey alanını artırmak için seri hâlde montajları yapılabilir. Karşıt akış elde etmek kolaydır. Yüksek basınçlara dayanabilir. Standart modüler konstrüksiyona sahiptir. Bakımı ve tamiri kolaydır. Temizlenmesi kolay olduğundan, özellikle kirletici akışkanlar için uygundur. Piyasadan kolay şekilde bulunabilir. Birçok metal ile imal edilebildiğinden akışkan sınırlaması çok azdır. Dezavantajları: Özellikle küçük kapasiteler için uygundur. Yüksek ısıl kapasiteler (1 MW dan daha fazla) için pahalıdır. 8

13 Spiral Borulu Isı Değiştiricileri Bir depo içine yerleştirilen spiral şeklinde sarılmış bir veya daha fazla borulardan oluşmaktadır. Isı transfer kat sayısı, spiral bir boruda düz bir borudakinden daha yüksek olduğundan spiral sarım kullanılır. Bu ısı değiştiricileri genellikle havuz ve depolardaki akışkanların sıcaklık kontrolünde kullanılır. Helisel bir şekilde yapılabilen serpantinin adımı, sarım çapı ve alanı uygun bir şekilde seçilebilir. Küçük serpantinlerin depo içinde desteğe ihtiyacı olmamasına rağmen, büyük serpantinlerin desteklenmesi gerekir. Bu tip ısı değiştiricilerde spiral boru dış yüzeyi ve depo içi kolaylıkla temizlenebilirken, boru iç yüzeyi kolayca temizlenmez. Bu tip ısı değiştiricilerin depo tarafındaki debi ve akışkan hızları küçük olması nedeniyle, ısıl kapasite debileri küçüktür. Özellikleri: Temizleme hemen hemen imkânsız olduğundan, temiz akışkanlar için uygundur. Soğutma sistemlerinde kullanılan kondanserler ve eş-eksenli evaporatörler olarak dizayn edilirler. Avantajları: Basit ve ucuz bir şekilde elde edilebilir. Isıl genleşmenin oluşturduğu gerilme problemleri yoktur. Spiral borunun dış yüzeyi ve depo kolaylıkla mekanik olarak temizlenebilir Dezavantajları: Spiral borunun iç yüzeyi mekanik olarak kolay bir şekilde temizlenemez. Şekil 1.7: Serpantinli (spiral borulu) eşanjör kesit resmi 9

14 Şekil 1.8: Depo içine yerleştirilmiş spiral borulu ısı değiştirici 1.3. Isı Değiştiricilerinde Akış Düzenlemeleri İçindeki akışkanların akışlarının özellikleri sıcaklık farkına, ısı değiştiricisi etkenliğine ve ısıl gerilmelere çok etki eder. Prensip olarak bu akışkanlar paralel, ters ve çapraz olmak üzere üç şekildir. Ayrıca akışkanların birinin diğerine göre geçiş sayısına göre de sınıflandırılırlar Tek Geçişli Isı Değiştiriciler İki akışkanın ısı değiştirici içinde birbirine göre sadece bir kere karşılaştığı tiplerdir. Paralel, ters ve çapraz akımlı olmak üzere üç grupta incelenir. 10

15 Paralel Akımlı Isı Değiştiricileri Bu düzenlemede ısı değiştirici içindeki ısıtıcı akışkan ile ısıtılacak akışkan, değiştiricinin aynı ucundan girip, birbirlerine paralel olarak akarlar ve değiştiricinin diğer ucundan çıkarlar. Bu tür ısı değiştiricilerde küçük çaplı bir boru ile bunun dışında aynı eksenli ikinci bir boru vardır. Birinci akışkan içteki boru içinden akarken, ikinci akışkan iki boru arasındaki dairesel halkadan akar. Şekil 1.9: Paralel akımlı borulu ısı değiştirici Pratikte içte küçük çaplı çok sayıda boru, dışta ise bu boruları içine alabilecek gövde adı verilen büyük çaplı bir silindirden oluşur Ters Akımlı Isı Değiştiricileri Bu tipte akışkanlar ısı değiştiriciler içinde birbirlerine göre eksensel olarak paralel, fakat zıt yönlü olarak akar. Akışkanların ısıl kapasitelerine ve faz durumlarına göre, ısı değiştirici boyunca sıcaklığındaki değişim incelendiğinde ters akımlı ısı değiştiricilerde etkenlik diğerlerinden daha fazla olduğu için tercih edilir. Fakat ısı geçişi olan malzeme sıcaklığının değiştirici boyunca fazla değişmesi, bunun sonucunda ısıl gerilmelerin artarak imalattaki konstrüksiyon bozulmaları nedeniyle bu düzenleme bazen tercih edilmeyebiliyor. Şekil 1.10: Ters akımlı borulu ısı değiştirici 11

16 Çapraz Akımlı Isı Değiştiricileri Isı değiştirici içindeki akışkanlar birbirlerine göre dik olarak akar. Bu ısı değiştiricilerin ısı etkenliği, paralel akımlılardan daha iyi, ters akımlılardan kötüdür. İmalat kolaylığı bakımından kompakt ısı değiştiricilerden büyük çoğunluğu çapraz akımlı olarak üretilir Çok Geçişli Isı Değiştiriciler Bundan önceki bölümde incelenen tekli geçiş özellikleri seri olarak art arda birleştirilmek sureti ile oluşturulur. Bu ısı değiştiriciler ters akımlıların performansına yakın bir sonuç verir. Çok geçişli ısı değiştiricileri kanatlı yüzeyli, gövde borulu ve levhalı olarak üretilir. Şekil 1.11: Tek ve çok geçişli ısı değiştirici geçiş prensip şemaları 12

17 Şekil 1.12: Çapraz akımlı çok geçişli ısı değiştiriciler Çok Geçişli Levhalı Kanatlı Isı Değiştiriciler Prensip şeması Şekil te verilen bu değiştiriciler, paralel levhalar arasına mekanik olarak preslenerek ya da lehimlemek suretiyle yapılır. Bu kanat çıkıntılarının oluşturacağı basınç kayıpları göz ardı edilmeyerek uygun kanat şekilleri tercih edilmelidir. Bu tip ısı değiştiricilerin ısıl etkinliğini artırmak için ısıtma yüzeylerine kanatçıklar ilave etmek suretiyle ısıtma yüzeyi genişletilerek, küçük hacimde daha fazla ısı geçişi temin edilir. Şekil 1.13: Levhalı kanatlı ısı değiştiriciler 13

18 Şekil 1.14: Levhalı kanatlı ısı değiştiricilerde sıcaklık dağılım şeması Çok Geçişli Borulu Kanatlı Isı Değiştiriciler Bir tarafında gaz, bir tarafında sıvı akan ısı değiştiricilerde, ısı taşınımı sıvı tarafında daha fazla olduğu için sıvı taşıyıcı akışkan tarafı kanat gerektirmez. Bu yüzden pratikte dairesel ve oval kesitli boru dışındaki kanatlı yüzeylerle daha fazla karşılaşılır. Aşağıdaki Şekil.1.15 te boru dışına konulan kanat şekilleri verilmiştir. 14

19 Şekil 1.15: Bireysel boru dışına konulan kanat şekilleri 15

20 Şekil 1.16: Dairesel ve oval boru grubu üzerine konulan kanatlar Borulu kanatlı ısı değiştiricilerine diğer bir örnek de gaz tribünlerinde kullanılan sıcak gazlar ile yakma havasının ısıtıldığı reküparatörlerdir. Yüksek basınçlı gazlar boruların içinden hava ise boruların dışından akar. Havanın ısı taşınımı daha düşük olduğundan boruların dış yüzeyine eksenel kanatçıklar eklenir. Kanatlar boru ile imal edildiği gibi daha sonra da boru cidarı (dış yüzeyi) üzerine döküm, kaynak, lehim ve presli sıkı geçme olarak yapılabilir. Isı değiştiricinin kullanıldığı sıcaklığa ve basınca göre bu teknik uygulanır. 16

21 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Kullanılan Araç ve Gereçler 1. Borulu ısı değiştirici 2. Bağlantı elemanları (boru, flanş, pafta) 3. Açı ağız anahtar takımı İşlem Basamakları Öneriler Kullanacağınız malzemeleri öğretmeninizden alınız. Sıcaklık kontrolü yapılacak sistemin boyutlarını tespit ediniz. Isı değiştirici türünü ve kapasitesini tespit ediniz. Isı değiştiricinin montaj yerini tespit ediniz. Isı değiştiriciyi yerine monte ediniz. Montaj bağlantı elemanlarını kontrol ediniz. Isı değiştirici katalog değerlerini dikkatle inceleyiniz. Birim zamanda istenilen ısı transferi miktarını dikkatli hesaplayınız. Ürünün korozif özelliklerinin olup olmadığını araştırınız. Isı değiştirici türlerinin özelliklerini ayrıntılarıyla inceleyiniz. Montaj yeri çalışma için yeterli alan sağlamalı. Çevrede yanıcı maddelerin bulunmamasını sağlayınız. Monte ederken ısı değiştirici ve çevre donanımına zarar vermeyiniz. Bağlantı elemanlarının birbiriyle uyumlu olmasına dikkat ediniz. Montaj titreşimlerinin önleyici şekilde yapılmasına dikkat ediniz. Montaj artıklarını temizleyiniz. Atıkların sisteme girmesine engel olmak için temizlik işlemini özenle yapınız. Deney raporu hazırlayarak öğretmeninize teslim ediniz. Raporunuzu özenli bir şekilde hazırlayınız. 17

22 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki test sorularını cevaplayınız. 1. Sıcaklığı fazla olan bir akışkan ile daha az ısıda olan bir akışkanın ısı alışverişi prensibine göre çalışan cihaza ne denir. A) Ağırlıklı emniyet ventili B) Yaylı emniyet ventili C) Termometre D) Eşanjör 2. Proses endüstrisinde en yaygın olarak kullanılan ısı değiştirici tipi aşağıdakilerden hangisidir? A) Tek serpantinli ısı değiştiriciler B) Gövde borulu ısı değiştiriciler C) Çift serpantinli ısı değiştiriciler D) Gömlekli ısı değiştiriciler 3. Aşağıdaki ısı değiştiricilerden hangisi borulu ısı değiştiricilerdendir. A) Gövde borulu B) Plaka borulu C) Isıtma borulu D) Su borulu 4. Borulu ısı değiştiriciler kaç çeşit üretilir? A) 2 B)5 C)3 D)4 5. İçindeki akışkan geçişine göre ısı değiştiriciler kaç şekildir. A) 1 B) 4 C) 2 D) 3 DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete dönerek tekrar inceleyiniz. 18

23 PERFORMANS TESTİ Uygulama faaliyetinde yer alan işlem basamaklarındaki soruları, Evet Hayır olarak cevaplayınız. Değerlendirme Ölçütleri Evet Hayır Kullanacağınız malzemeleri öğretmeninizden 1 aldınız mı? Sıcaklık kontrolü yapılacak sistemin boyutlarının 2 tespit ettiniz mi? Isı değiştirici türünü ve kapasitesini tespit ettiniz 3 mi? 4 Isı değiştiricinin montaj yerini tespit ettiniz mi? 5 Isı değiştiriciyi yerine monte ettiniz mi? 6 Montaj bağlantı elemanlarını kontrol ettiniz mi? 7 Montaj artıklarını temizlediniz mi? Deney raporu hazırlayarak öğretmeninize teslim 8 ettiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı işlem basamaklarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 19

24 ÖĞRENME FAALİYETİ 2 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 AMAÇ Gerekli donanımı kullanarak standartlara uygun olarak borulu ısı değiştiricilerin mekanik ve enstrümantasyon olarak çalışmasını kontrol edebileceksiniz. ARAŞTIRMA Çalışma hayatında (iş ortamında) ısı değiştiricilerin mekanik ve enstrümantasyon aksamını araştırınız. 2. BORULU ISI DEĞİŞTİRİCİ DONANIMI VE İŞLETMEYE ALINMASI 2.1. Borulu Isı Değiştirici Mekanik Donanımı Borulu ısı değiştirici mekanik donanımı deyince aklımıza aşağıdaki şekil üzerinde bulunan aygıtlar gelir. Aşağıda serpantin borulu bir ısı değiştirici görülmektedir. Şekil 2.1: Serpantin borulu ısı değiştirici 20

25 Sürgülü (Şiber) Vana Akışkanın içinde yön değiştirmeden aktığı ve bir sürgü vasıtasıyla akışın kesilebildiği vana türüdür. Akışkanın her iki yönde de akabildiği, neden olduğu basınç kaybı az olan bir vanadır. Bu nedenle ısıtma tesisatlarında çok kullanılır. TS 3147 ye uygun üretilir. 3" kadar olanlar standart ve pirinç malzemeden yapılır. Daha büyükleri ise döküm veya flanşlı üretilir. Sıvı, gaz ve buhar için kullanılır. TS 516 ve TS 457 özelliklerini taşır. Resim 2.1: Sürgülü (Şiber) vanalar Termostatik Vana Bu vanalar, merkezi ısıtma sistemlerinde boyler, eşanjör ve sıvı yakıt tanklarında kullanılır. Görevi, üzerine bağlandıkları cihaz içerisindeki sıvının sıcaklığını kontrol etmek ve bu sıcaklığın istenen değeri aşmamasını sağlayarak ısıtıcı akışkanın yolunu açmak veya kapatmaktır. Resim 2.2: Termostatik vana 21

26 Elektromanyetik Vana (Selonoid Valf) Elektrik akımının meydana getirdiği manyetik etki ile çalışabilen bu vanaların, geçiş deliğini açıp kapayan kumanda çubuğu etrafına elektrik telleri sarılarak bir termostat tarafından, elektrik akımı verildiğinde, vana çubuğu etrafında meydana gelen manyetik çekme kuvveti çubuğu yukarı kaldıracağından vananın bağlı bulunduğu borudan sıvı geçecektir. Termostatın bağlı bulunduğu cihazdaki sıvının ısısı yükselince bu sefer yine termostat etkisiyle cereyan kesilip, çubuk üzerindeki manyetik etki de kalkınca subap, yerine oturur. Bu durumda borunun geçiş yolu kapanmış olur. Bu vanaların bağlantılarından önce mutlaka pislik tutucu konmalıdır. Resim 2.3: Elektromanyetik vana Otomatik Havalandırıcı Su ile çalışan tüm ısıtma sistemlerinde tesisat içindeki havayı boşaltmaya yarayan açma-kapama elemanıdır. Otomatik ve elle kumandalı olur. Belli kullanım yerleri, ısıtma sistemi hattının en yüksek noktaları ve radyatör peteklerinin üst kısmıdır. Resim 2.4: Otomatik hava tahliye cihazı(pürjör) 22 Resim 2.5: Emniyet subabı

27 Termometre Sıcaklık, termometre ile ölçülür. Bunların hemen hepsi cıva, alkol gibi maddelerin hacimlerinin ısı ile genleşmesinden yararlanılarak yapılmıştır. Şekil 2.2: Celsius( C) ve Fahrenheit ( F) ölçeklerinin karşılaştırılması Yan Geçit (By Pass) By-pass, pompalı ısıtma tesisatlarında pompanın bulunduğu kollektör grubuna bağlanır. By-pass, pompanın arıza yapması durumunda, üzerinde bulunan vanası açılarak tesisatın tabii çalışması için kullanılır. Üzerinde bir vana bulunan boru parçasından meydana gelen by-pass a, aynı zamanda yan geçit adı da verilir. By-pass, hemen pompa bağlantısının paraleline monte edilir. Montajında mümkün olduğunca dönüşlerden kaçınılır Pompa Şekil 2.3: Kolektör by-pass bağlantı şeması Pompanın görevi, tesisatta çalışmayı randımanlı hâle getirmektir. Pompaların kapasiteleri sistemin toplam ısı yükü tarafından belirlenir. Kapasitenin birimi, litre/sn.dir. 23

28 Devridaim veya dolaşım pompası, sistemdeki suyun hareketini hızlandırmak için kullanılır. Islak ve kuru rotorlu olarak iki tipte imal edilir. Islak Rotorlu Pompa Şekil 2.4: Islak rotorlu pompa kesit şeması Resim 2.6: Islak rotorlu pompa Islak rotorlu pompaların elektrik motorları suyla iç içedir. Rotor su içinde döner. Bu pompalar genellikle 90 70ºC lik kalorifer tesisatlarında kullanılır. En çok kullanılan pompa çeşididir. İkiz (çift) motorlu da yapılır. İkiz motorla devir yükseltilerek verimleri arttırılır. Kuru Rotorlu Pompa Şekil 2.5: Kuru rotorlu pompa 24

29 Kuru rotorlu pompalar, 100ºC üstünde çalışan ısıtma tesisatlarında kullanılır. Islak rotorluya göre daha sesli çalışır. Bu pompaların elektrik motoruyla pompa kısmı ayrı ayrıdır. Elektrik motorunun çalıştırdığı bir mille pompa, fanı döndürür. Fan suya cebri hareket verir. Kuru rotorlu pompalar, bağlantılarında köşe oluşturur. Çalışırken titreşimin fazla olmasından dolayı sağlam bir zemine monte edilmeleri gerekir Manometre İşletme denince bitmiş olan bir tesisat aklımıza gelir. İşte bu sistemin işletme basıncının, kontrol edilmesi gerekmektedir. İşletme basıncı normal basıncın üzerine çıktığında kullanılan malzemeler arıza yapabilir. Normalde sıcak sulu işletmelerde işletme basıncının 4 bar olması düşünülmüştür. İşletme basıncı 4 bar olduğunda katlı binalar için yeterli olacaktır. Sistem elemanları normal olarak 40 mss statik basınca dayanıklıdır m den yüksek yapılarda ara tesisat katları oluşturmak gibi önlemler almak gerekir Yaylı Emniyet Vanası Su, buhar, gaz, basınçlı hava ile nötr akışkanlarda kullanılabilir. Asit ve bazik akışkanlar için özel alaşımlı üretim yapılabilir. Şekil 2.6: Yaylı emniyet ventili kesit şeması Resim 2.7: Yaylı emniyet ventili 25

30 2.2. Borulu Isı Değiştirici Enstrümantasyon Donanımı Borulu ısı değiştirici enstrümantasyon donanımı deyince aklımıza aşağıdaki şekilde görülen bağlantı gelir. Aşağıda serpantin borulu bir ısı değiştirici ısıtma tesisatına bağlantısı görülmektedir. Kaynar su veya buhardan faydalanılarak ısıtma veya kullanım amaçlı sıcak suyun elde edildiği cihazlara ısı dönüştürücüler dendiğini öğrenmiştik. Şekil 2.7: Serpantin borulu ısı değiştirici (eşanjör) şeması Geniş alana yayılmış binaların bir noktadan ısıtılmasında sıcak su kullanıldığında veya yaygın kullanım alanlı fabrikalarda borulardan önemli ölçüde ısı kaybı meydana gelir. Buhar veya kaynar su kullanılmasında ise ısıtıcı yüzeylerinin çok sıcak olması gibi mahzurlar ortaya çıkar. Bu mahzurları ortadan kaldırmak için ısı değiştiriciler (eşanjörler) kullanılır. Şekil 2.8: Serpantinli ısı değiştirici tesisat bağlantı seması 26

31 Kızgın sudan veya buhardan yararlanarak ısıtma için gerekli 90/70 ºC suyun elde edilmesinde genellikle borulu eşanjörler kullanılır. Borulu eşanjörler U borulu ve düz borulu olarak üretilir. Boru demetleri bakır veya çelik borulardan oluşur Borulu Isı Değiştiricinin (Eşanjörün) İşletmeye Alınması Kazanda elde edilen kaynar su veya buhar, U borulu eşanjöre üst bağlantı ağzından girer. Serpantin borular içerisinde dolaşarak tekrar kazana döner. Kaynar su veya buhar serpantin içerisinde dolaşırken boru çevresindeki suyu ısıtır. Bu aşamada iki akışkan kesinlikle birbirlerine karışmaz. Isınan su, eşanjör üzerinden alınarak sıcak sulu ısıtma sistemine veya kullanılacak yere gönderilir. Kullanılmayan akışkan ise ısı değiştirici içinde sıcaklığını muhafaza ederek depo gibi bekler. Şekil 2.3 te olduğu gibi kullanımdaki temiz sıcak su tesisatı şeması görülmektedir. Tesisata bağlı bulunan pompa sayesinde ısısı değişen akışkan kullanım yerlerine seri bir biçimde basınçlanır. Şekil 2.9: Borulu ısı değiştirici (eşanjör) sistem bağlantı şeması 27

32 UYGULAMA UYGULAMA FAALİYETİ FAALİYETİ Kullanılan Araç ve Gereçler 1. Boru mengenesi 2. Boru anahtarı 3. Boru paftası 4. Kurbağacık anahtarı 5. Metre, kalem, su terazisi 6. Kendir, sülyen Teflon bant ve boru ek parçaları 7. Borulu ısı değiştirici ve çevre donanımı İşlem Basamakları Öneriler Kullanacağınız malzemeleri öğretmeninizden alınız. Soğutma suyu giriş-çıkış bağlantılarını yapınız. Boru çaplarını sisteme uyumlu seçiniz. Sızdırma olmayacak şekilde montaj yapınız. Ürün giriş-çıkış bağlantılarını yapınız. Boru çaplarını sisteme uyumlu seçiniz. Sızdırma olmayacak şekilde montaj yapınız Ürün ve soğutma suyu vanalarını monte ediniz. Vanaları yapacağı işe uygun olarak seçiniz. Vana ölçülerinin siteme uyumlu olmasına dikkat ediniz. Isı değiştirici çevre donanımını kontrol ediniz. Donanımların çalışmaya hazır hâlde olmasını sağlayınız. Isı değiştirici soğutma suyunu devreye alınız. Devreye alma işlemini öğretmeninizin kontrolü altında yapınız. Ürünü devreye alınız. Devreye alma işlemini öğretmeninizin kontrolü altında yapınız. 28

33 Proses değişkenlerini kontrol ediniz. Sistemi devreden çıkarınız. Akış, sıcaklık ve basınç değerlerinin değişimini dikkatle takip ediniz. Takip ettiğiniz değişkenleri dikkatle not ediniz. Anormal değerler veren değişkenler olması durumunda sistemi acil durdurunuz. Sistemi öğretmeninizin gözetiminde devreden çıkarınız. Sitemin bakım ve temizliğini yapınız. Sitemde tortu oluşturacak ürün artıklarının kalmamasına dikkat ediniz. Malzemelerinizi öğretmeninize teslim ediniz. Deney raporunuzu hazırlayınız. Raporunuzu özenli bir şekilde hazırlayınız. 29

34 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki test sorularını cevaplayınız. 1. Akışkanın (sıvının) içinden yön değiştirmeden dümdüz aktığı ve bir sürgü vasıtasıyla akışın kesilebildiği vana türü aşağıdakilerden hangisidir? A) Termostatik vana B) Servo-motorlu vana C) Pnömatik vana D) Sürgülü(şiber) vana 2. Üzerine bağlandıkları cihaz (eşanjör vb.) içerisindeki sıvının sıcaklığını kontrol etmek ve bu sıcaklığın istenen değeri aşmamasını sağlayarak ısıtıcı akışkanın yolunu açmak veya kapatmak olan vana aşağıdakilerden hangisidir? A) Sürgülü (şiber) vana B) Pnömatik vana C) Termostatik vana D) Selonoid vana 3. Yandaki resimde verilen vanaların adı nedir? A) Servo-motorlu vana B) Selonoid(elektromanyetik) vana C) Termostatik vana D) Radyatör vanası 4. Su ile çalışan tüm ısıtma sistemlerinde tesisat içindeki havayı boşaltmaya yarayan otomatik ve elle kumandalısı da bulunan açma-kapama elemanına ne ad verilir? A) Pürjör B) Selonoid (elektromanyetik) vana C) Pnömatik vana D) Radyatör vanası 5. Sistemdeki akışkanın hareketlendirilmesinde kullanılan tesisat elemanına ne denir? A) Termometre B) Pompa C) Manometre D) Pürjör 6. Sistemde oluşan basıncı ölçen aygıta ne denir. A) Serpantin B) Termometre C) Manometre D) Pompa DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete dönerek tekrar inceleyiniz. 30

35 PERFORMANS TESTİ Uygulama faaliyetinde yer alan işlem basamaklarındaki soruları Evet / Hayır şeklinde cevaplayınız. Değerlendirme Ölçütleri Evet Hayır 1 Kullanacağınız malzemeleri öğretmeninizden aldınız mı? 2 Soğutma suyu giriş - çıkış bağlantılarını yaptınız mı? 3 Ürün giriş - çıkış bağlantılarını yaptınız mı? 4 Ürün ve soğutma suyu vanalarını monte ettiniz mi? 5 Isı değiştirici çevre donanımını kontrol ettiniz mi? 6 Isı değiştirici soğutma suyunu devreye aldınız mı? 7 Ürünü devreye aldınız mı? 8 Proses değişkenlerini kontrol ettiniz mi? 9 Sistemi devreden çıkardınız mı? 10 Sitemin bakım ve temizliğini yaptınız mı? 11 Malzemelerinizi öğretmeninize teslim ettiniz mi? 12 Deney raporunuzu hazırladınız mı? DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı işlem basamaklarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 31

36 MODÜL DEĞERLENDİRME Aşağıdaki test sorularını cevaplayınız. 1. İki akışkanın ısı değiştirici içinde birbirine göre bir kere karşılaştığı ısı değiştirici tipi aşağıdakilerden hangisidir? A) Plakalı ısı değiştirici B) Tek geçişli ısı değiştirici C) Paralel akımlı ısı değiştirici D) Ters akımlı ısı değiştirici 2. Aşağıdakilerden hangisi tek geçişli ısı değiştiricilerden değildir? A) Ter akımlı B) Dik akımlı C) Çapraz akımlı D) Paralel akımlı 3. En basit ısı değiştirici tipi hangisidir? A) Gövde borulu B) Levha kanatlı C) Çok geçişli D) Düz borulu 4. Bir tarafında gaz diğer tarafında sıvı akan ısı değiştiricilerde ısı iletiminin etkinliğini artırmak için aşağıdaki parçalardan hangisi kullanılır? A) Boru B) Ek soğutucu C) Kanat D) Levha 5. Akışkanın içinde yön değiştirmeden aktığı şiber vananın başlıca tercih edilme nedeni nedir? A) Hafif oluşu B) Ekonomikliği C) Dayanıklılığı D) Basınç kaybının azlığı 6. Merkezi ısıtma sistemlerinde tercih edilen vana tipi aşağıdakilerden hangisidir? A) Termostatik vana B) Otomatik havalandırıcılı vana C) Elektromanyetik vana D) Şiber vana 7. By pass sistemi hangi durumda kullanılır? A) Pompa arızası B) Kapasitenin arttırılması C) Soğutma ihtiyacı D) Otomatik kumanda 8. Otomatik havalandırıcı hangi tip ısıtma sistemlerinde havayı boşaltmak amacıyla kullanılır? A) Metal içerikli B) Korozif özellikli C) Su ile çalışan D) Havalı DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete dönerek tekrar inceleyiniz. 32

37 PERFORMANS TESTİ Uygulama sorusu: Borulu ısı değiştirici montajını yaparak ısı değiştirme işlemini yapınız. 1. Bağlantı elemanları (boru, flanş) 2. Açı ağız anahtar takımı 3. Boru mengenesi, 4. Boru anahtarı, 5. Boru paftası, 6. Kurbağacık anahtarı, 7. Metre, kalem, su terazisi, 8. Kendir, sülyen teflon bant ve boru ek parçaları. 9. Borulu ısı değiştirici ve çevre donanımı Değerlendirme Ölçütleri Evet Hayır Kullanacağınız malzemeleri öğretmeninizden 1 aldınız mı? Sıcaklık kontrolü yapılacak sistemin boyutlarının 2 tespit ettiniz mi? Isı değiştirici türünü ve kapasitesini tespit ettiniz 3 mi? 4 Isı değiştiricinin montaj yerini tespit ettiniz mi? 5 Isı değiştiriciyi yerine monte ettiniz mi? 6 Montaj bağlantı elemanlarını kontrol ettiniz mi? 7 Soğutma suyu giriş - çıkış bağlantılarını yaptınız mı? 8 Ürün giriş - çıkış bağlantılarını yaptınız mı? 9 Ürün ve soğutma suyu vanalarını monte ettiniz mi? 10 Isı değiştirici çevre donanımını kontrol ettiniz mi? 11 Isı değiştirici soğutma suyunu devreye aldınız mı? 12 Ürünü devreye aldınız mı? 13 Proses değişkenlerini kontrol ettiniz mi? 14 Sistemi devreden çıkardınız mı? 15 Sitemin bakım ve temizliğini yaptınız mı? 16 Malzemelerinizi öğretmeninize teslim ettiniz mi?. 17 Deney raporunuzu hazırladınız mı? DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya deneyde anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli 33

38 görüyorsanız diğer modüle geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 34

39 CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALİYETİ-1 CEVAP ANAHTARI 1 D 2 B 3 A 4 C 5 D ÖĞRENME FAALİYETİ-2 CEVAP ANAHTARI 1 D 2 C 3 B 4 D 5 B 6 C MODÜL DEĞERLENDİRMENİN CEVAP ANAHTARI 1 B 2 B 3 D 4 C 5 D 6 A 7 A 8 C 35

40 KAYNAKÇA Alfa Laval AB, Isı El Kitabı, Çeviren: Yalman GAZİMİHAL, Makine Mühendisleri Odası, Yayın Nu: 74, DAĞSÖZ Kemal, Sıcak Sulu Kalorifer Tesisatı, 1.Baskı, Teknik Yayınlar,1998 GENCELİ O.F. Isı Değiştiricileri, Birsen Yayınevi, İstanbul, KAKAÇ, S. Heat exchanger design course, Presented at Faculty of Engineering, Kasetsart University, Bangkok-Thailand, KUMRAL Sabri, Tesisat Teknolojisi İş ve İşlem Yaprakları MEB,2003 YILMAZ Mehmet, Osman Nuri ŞARA, Ders notları MMO Yayınları YILDIRIM Kenan- Sıhhi Tesisat Bölümü Meslek Teknolojisi, MEB, İnternet adresleri KAYNAKÇA 36

41 37