ISITMA SİSTEMİNDE BORU ÇAPI HESABI

Transkript

1 BÖLÜM 6 ISITM SİSTEMİNDE BORU ÇPI HESBI 6. BORULRD ISILI KIŞ Merkezi ısıtma sistemlerinde kazanda 90 o C ta üretilen sıcak su, ısıtma yapılacak ortamlardaki ısıtıcılara su taşıyıcı borular ile ulaştırılır. Isıtıcılar, suyun sıcaklığının 90 o C tan 70 o C a düşmesi sonucunda açığa çıkan ısıyı ortama verecek şekilde tasarlanır ve seçilirler. Diğer bir deyişle sıcak sulu merkezi ısıtma sistemlerinde kazandan 90 o C ta çıkan su, kazana 70 o C ta geri döner. Su taşıyıcı boruların çap hesabında etkili olan parametrelerden bir tanesi, suyun sistemde sahip olduğu gidiş ve dönüş sıcaklık değerleridir (90/70 o C veya 80/70 o C gibi. Boru çapı hesabında etkili olan diğer parametreler, boru içerisinde dolaşan ısıtıcı akışkanın taşımakta olduğu ısı yükü, akışkanın hızı ve boru iç yüzey pürüzlülüğüne bağlı olan özgül basınç düşümüdür. Borularda akış ile ilgili olarak kışkanlar Mekaniği nden bilinmektedir ki L uzunluğunda ve d çapındaki bir boru içerisinde V hızı ile akan bir akışkanda, boru iç yüzey sürtünmeleri nedeniyle ortaya çıkan basınç düşümü; 2 L V ( P sürt. RL (Pa (6. d 2 olarak ifade edilen ve Darcy-Weisbach eşitliği olarak bilinen bağıntı ile tanımlanır. Burada ; Darcy sürtünme faktörü olup, akışa ait Reynolds sayısı ve boru bağıl pürüzlülüğünün bir fonksiyonudur [3]. R ise özgül basınç düşümü olarak adlandırılır ve [V 2 /(2d] teriminin yerine kısaltma amacıyla kullanılır. İçerisinden, kazandan çıkan ve ısıtıcıda gereken miktarda ısısını bırakarak tekrar kazana geri dönecek şekilde ısıtıcı akışkan geçen boru sistemi, sadece ısıtıcıda çevreyle ısı alış-verişi yapan Termodinamik bir açık sistem olarak göz önüne alındığında birinci yasa ifadesi; 2 Q mc T V( d / 4CT (W (6.2 olarak ifade edilir. Burada yoğunluk, V akışkan hızı, d boru iç çapı, C özgül ısı ve T ise akışkanın sisteme giriş ve çıkış sıcaklıkları arasındaki farktır.

2 Isıtma sistemindeki herhangi bir boru devresi göz önüne alındığında; (6. ve (6.2 bağıntılarında yer alan değişkenlerin bilinmesi ve hesaplanması gerekmektedir. Bu bağıntılarda yer alan Q; ısıtma devresindeki ısı yükü olup, ilgili ortam için ısı gereksinim hesapları ile belirlenmiştir. L; ısıtma devresindeki boru boyu olup, mimari durum ve ısıtma tesisatının yapıdaki yerleşimine bağlı olarak yatay ve düşey kat planlarından ölçülerek alınan ve yine bilinen bir değerdir. T; ısıtıcı akışkanın gidiş ve dönüş sıcaklıklar farkı olup, çoğunlukla 20 o C olarak alınır. ve C ise akışkan fiziksel özellikleri olup, tablolardan okunurlar. Bu bağıntılarda yer alan (P sürt., V ve d ise bilinmeyen üç adet büyüklük olup, d iç çapı dışında bir tanesinin serbest seçilmesi ile mevcut iki denklemden hesaplanırlar. (6. ve (6.2 bağıntılarında yer alan değişkenlerin özellikleri Tablo 6. de topluca görülmektedir. Tablo 6. Isıtma tesisatındaki boru tasarımında göz önüne alınan ve hesaplanan büyüklükler Seçilenler ve Tesisat Projesinden Serbest Seçilenler Hesaplananlar Tablolardan lınanlar lınanlar P sürt. ( R d( ve V( T,, C Q, L V( d( ve P sürt. ( R Tablo 6. den de açıkça görüldüğü gibi; ısıtma sistemindeki boru çapı hesabında sistemdeki basınç kaybı (P sürt. (veya R ya da boru içerisindeki akışkan hızı V uygun şekilde seçilerek gerekli boru çapları belirlenir. Deneyimlerden elde edilen verilere dayalı olarak, ısıtma sistemlerindeki boru parçalarında akışkan hızı ve özgül basınç düşümü için önerilen değerler Tablo 6.2 de görülmektedir. Pratikte, ısıtma sisteminde boru çapının belirlenmesinde, (6. ve (6.2 bağıntıları yerine bu bağıntılardan yola çıkılarak hazırlanmış çizelgeler veya diyagramlar kullanılır (Ek 2, Ek 3, Ek 4. Tablo 6.2 Isıtma tesisatında boru tasarımında önerilen hız ve özgül basınç düşümleri [3] Uygulamanın dı V (m/s R (Pa/m Konutlarda; kol (branşman, kolon, radyatör 0,50, Konut ana dağıtım (kazan-kolon arası 0,8, Bölge ısıtması dağıtım hattı 2,03, Endüstriyel bina içi,02, Endüstriyel bina dışı 2,03, Isıtma sistemlerindeki boru devreleri üzerinde çeşitli amaçlarla kullanılan ve ısı taşıyan akışkanda basınç düşümüne yol açan vana, dirsek, geçiş parçaları, toplayıcı, dağıtıcı vb. gibi özel direnç elemanları yer alır. Bu elemanlarda ortaya çıkan basınç düşümü; 2 ρv (ΔP özel = Z = ξ (Pa (

3 ifadesi ile tanımlanır [3]. Burada (kısi; özel direnç katsayısı olup birimsizdir. Tablo 6.3 te bazı tesisat elemanlarına ait değerleri görülmektedir. Z değerinin belirlenmesi; (6.3 bağıntısının yanı sıra daha pratik bir şekilde Ek 5 te verilen çizelge kullanılarak da yapılabilir. Tablo 6.3 Isıtma sistemlerindeki bazı elemanlar için özel direnç katsayıları [3,5] 90 o yrılma Kol Giden Hat V V d Va V a /V 0,3 0,4 0,6 0,8,0 2,0 V d /V 0,5,0 a 2,0 7,0 3,5 2,5 2,0,0 d 0, o Birleşme Kol Gelen Hat V d V V a /V 0,2 0,4 0,6 0,8,0 V d /V 0 0,2 0,4 0,6 0,8,0 V a Çap ( Eleman Daralmalı şiber vana Daralmasız şiber vana Düz vana Eğik vana Düz radyatör vanası Köşe radyatör vanası a - 0,5,3,5 d,5,3, 0,8 0,5 0 3/8 /2,0 0,4 0,0 3,5 8,5 4,0 3/4 0,5 0,3 7,0 3,0 6,0 2,0 /4 /2 0,3 0,2 5,0 2,5 5,0 2,0 2 Eleman 0,3 0,2 4,0 2,0 4,0 - Deve boynu (90 o Kazan Radyatör Toplayıcı giriş ve çıkış Isıtma sisteminde yer alan herhangi bir boru parçasında ortaya çıkan toplam basınç düşümü; (6. ve (6.3 bağıntıları ile verilmiş olan basınç düşümlerinin toplamı olan; P Z (Pa (6.4 RL,5 3,0 3,0 0,5 bağıntısı ile ifade edilir. P basınç düşümü, öncelikle sistemde ik devre olarak adlandırılan ve sistemdeki boru devrelerinden, içerisinde ısıtıcı akışkanın dolaşmakta en çok zorlanacağı devre için belirlenmelidir. Kritik devrede akışkanın dolaşabilmesi için gereken basınç, basınç dengelemesinin yapılması koşulu ile, akışkanın diğer boru devrelerinde de dolaşmasını sağlayacaktır. Sistemde kullanılacak olan ve akışkanın dolaşmasını sağlayacak olan basınç, ya sistemdeki sıcaklık farklarına bağlı olarak ortaya çıkan yoğunluk farkından doğan etkin basınç ile ya da sisteme eklenen bir dolaşım pompası aracılığı ile sağlanır. Bu yönü ile merkezi ısıtma sistemleri, doğal dolaşımlı ve pompalı sistemler olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Isıtma sistemlerinde boru çapı hesabına başlarken; P basınç düşümü içerisinde sürtünme ve özel dirençler nedeniyle ortaya çıkan basınç düşüm paylarının yaklaşık olarak bilinmesi önemli kolaylıklar sağlar. Deneyimlerden elde edilen veriler göstermektedir ki; çeşitli uygulamalarda sürtünme nedeniyle ortaya çıkan basınç düşümünün toplam basınç düşümü içerisindeki payı; Doğal dolaşımlı sistemlerde %67 Pompalı sistemlerde %50 Bölge ısıtma sistemlerinde %80%90 Kazan dairesinde %30%0 düzeyindedir [3]. 85

4 6.2 MERKEZİ ISITM SİSTEMLERİ Genel özellikleri Bölüm de verilmiş olan merkezi ısıtma sistemlerinde suyun sistemdeki dolaşımı eski sistemlerde doğal olarak (pompasız sağlanmakta iken, yeni sistemlerde ise daha ekonomik ve konforlu olduğu için dolaşım pompaları ile sağlanır. Dolaşım pompaları sistemde gidiş hattına monte edilmelidir. Sistemde mevcut suyun ısınması sırasında artan hacim, genleşme deposu adı verilen bir depoda toplanır. Genleşme deposunun sisteme bağlantısı, kazana dönüş hattına ve hemen kazan girişinden önce yapılır. Genleşme depoları atmosfere açık veya kapalı olabilirler. çık genleşme depoları sistemin en üst seviyesinde yer alan çatı katlarına yerleştirilirler. Kapalı genleşme depoları ise; genellikle kazan dairesinde ve alçakta bulunur. Kapalı genleşme depoları içerisinde bir zar (membran ile ayrılmış bölme içerisinde bulunan gaz (azot ile ısıtma sistemine bir ön basınç sağlanır. Kapalı genleşme deposunun kullanılması bazı avantajlar sağlar. Bunlar arasında; sistemin hava ile temasının kesilmesi ve korozyon riskinin azalması, suyun buharlaşma ile olan kaybının ortadan kalkması, sistemde dengeli bir basınç dağılımı, açık genleşme deposu için çatıya kadar çekilen ve yalıtımlı olan borudan tasarruf edilmesi vb. sayılabilir. Sıcak suyun sistemdeki dağıtım ve toplama şekline göre çeşitli uygulamalar mevcuttur. Bunlar; alttan dağıtma-alttan toplama (Şekil 6., attan dağıtma-üstten toplama, üstten dağıtmaalttan toplama (Şekil 6.2 ve üstten dağıtma-üstten toplama şeklindedirler. Hava Tüpü Radyatör Genleşme Deposu Kazan Pompa Şekil 6. Kapalı genleşme depolu alttan dağıtma-alttan toplama sistemi [3]. 86

5 Hava Tüpü Radyatör Genleşme Deposu Kazan Pompa Şekil 6.2 Kapalı genleşme depolu üstten dağıtma-alttan toplama sistemi [3] Doğal Dolaşımlı Merkezi Isıtma Sistemlerinde Boru Çapı Hesabı Doğal dolaşımlı ısıtmada suyun sistemdeki dolaşımı, suyun yoğunluğunda ortaya çıkan farka bağlı olarak doğan etkin basınç ile sağlanır. Şekil 6.3 te görülen 90 o /70 o C ısıtma devresinde ortaya çıkan etkin basınç; P et = ( dönüş - gidiş gh (Pa (6.5 bağıntısı ile belirlenir. 70 o C sıcaklıkta su için Radyatör dönüş = 976 kg/m 3 ve 90 o C sıcaklıkta su için gidiş = 965 kg/m 3 olduğu göz önüne alındığında etkin basınç için, P et = ( ,8 h Gidiş 90 o C K Kazan h Dönüş 70 o C P et = 07,9 h (Pa (6.6 elde edilir. Şekildeki radyatör devresinde dolaşacak olan akışkanın boru sürtünmesi ve Şekil 6.3 Doğal dolaşımlı basit bir kazan-radyatör sistemi 87

6 özel dirençleri yenmede kullanabileceği basınç, yukarıda belirlenen etkin basınç kadar olacağından, mevcut sistemdeki boru çapı hesabı bu koşulu sağlayacak şekilde yapılır. Buna göre öncelikle doğal dolaşımlı ısıtma sisteminde ik durumdaki devre belirlenir. Doğal dolaşımlı ısıtma sistemlerinde ik devre; kazana göre en alt düzeyde ve yatay doğrultuda en uzakta bulunan radyatöre ait devredir. Kritik devreye ait özgül basınç düşümü hesabı için etkin basıncın %67 sinin boru sürtünmelerinde kullanılacağı göz önüne alınarak, denge denklemi; 0,67( Pet (RL (6.7 olarak ifade edilir. Buradan elde edilen R değeri ile boru çapı hesaplama çizelgesinin (Çizelge 6. doldurulmasına geçilir. Çizelgenin başlık kısımları önceki çizelgelerde olduğu gibi doldurulur. Çizelgedeki ilk satıra devre adı, R değeri ve bu devrede kullanılabilecek etkin basınç değeri yazılır. İzleyen satırın ilk sütununa boru parça numaraları yazılır. Boru parçalarının numaralandırılmasında kazandan başlayarak sıralı bir şekilde radyatöre kadar gidip tekrar kazana dönecek şekilde bir sıra izlenmelidir. ynı ısı yükünü taşıyan gidiş ve dönüş boruları için aynı satırda çap belirlenir. Bunu iç.in boru numarası sütununa (a -2 veya 2- şekline boru numaraları yazılır. Isı miktarı sütununa (b botu parçalarının taşımakta olduğu ısı yükü yazılır. Boru parçası uzunluğu (d sütununa yazılır. Boru hesabında ilk seçilen çapa göre olan sütunlara, çizelgelerden okunan veya hesaplanan değerler yazılır. (e sütunundaki d çapı yerine; Ek 3 ten R özgül basınç düşümüne karşılık gelen ve en az boru ısı yükü kadar olan Q ısı yükünü bulunduran çap sütunundaki çap değeri yazılır. (e çap sütununda, boru ısı yüküne en yakın Q değerine yaklaşmak üzere yukarı doğru çıkılarak ilgili hücre belirlenir. Bu hücreye ait V hızı ve R değeri ilk seçilen çapa göre bölümündeki ilgili sütunlara (f ve g yazılır. (h sütunu LR çarpımı ile doldurulur. (ı sütununa ilgili boru parçalarındaki özel direnç elemanlarına ait direnç katsayılarının toplamını yazmak üzere Çizelge 6.2 nin ( değerleri hesaplama çizelgesi doldurulmasına geçilir. Çizelge 6.2 de yer alan çeşitli özel direnç elemanlarından, çapı belirlenmekte olan boru parçalarında yer alanlara ait katsayılar her bir satıra yazılarak son sütunda elde edilen toplam katsayı değeri Çizelge 6. deki (ı sütununa yazılır. (k sütunu ise; Ek 5 te verilen çizelgeden, boru içerisindeki su hızı ve toplam kayıp katsayısının kesiştiği hücreden okunan özel direnç basınç düşümü (Z ile doldurulur. Göz önüne alınan devredeki diğer boru parçaları için de aynı işlemin yapılması ile diğer satırlar doldurulur ve toplam LR değeri ile toplam Z değerinin birbiri ile toplanması sonucunda elde edilen basınç düşümü değeri (P, devredeki etkin basınç (P et, ile karşılaştırılarak bir değerlendirme yapılır. Eğer P P et ise devredeki etkin basıncın mevcut çap düzenlemesi ile borularda suyun dolaşmasına yetmeyeceği anlaşılarak, devrenin kazana en uzak boru parçalarından başlamak üzere boru parçalarının çapları kademeli olarak büyütülüp değiştirilmiş boru çapına göre sütunları doldurularak yeniden basınç denge kontrolü yapılır. Bu işlem PP et koşulu sağlanıncaya kadar sırayla bütün boru parçalarına uygulanır. İlk seçilen çapa göre 88

7 Parçalar Çizelge 6. Isıtma sistemlerinde boru çapı hesaplama çizelgesi [4] KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı Isı Miktarı Sıcaklık farkı 0C olduğuna göre miktarı BORU ÇPI HESPLM ÇĠZELGESĠ Tesisin dı: Boru parçası uzunluğu Sayfa Kat Tarih a b c d e f g h ı k l m n o b q r s Ġlk Seçilen Değiştirilmiş Fark Çapa Göre Boru Çapına Göre d V R LR Z d V R LR Z LR Z No. W W m m/s Pa/m Pa Pa m/s Pa/m Pa Pa Pa Pa 89

8 Parça No Boru Çapı Kazan veya Radyatör Kollektör Giriş ve Çıkışı Toplam Pantolon Parçası S Parçası Çift Dirsek (Geniş Çift Dirsek (Dar T Birleşme (Kol T yrılma (Kol T- Karşıt kım T yrılma (Giden hat T-Birleşme (Gelen hat Boru Çapları Deve Boynu 90 Dirsek Şiber Vana Kolon Vanası (Düz Kolon Vanası (Eğik Radyatör Vanası (Düz Radyatör Vanası (Köşe Çizelge 6.2 Özel dirençler için direnç katsayısı ( hesaplama çizelgesi [5] KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı DĠRENÇ KTSYISI ( DEĞERLERĠ HESBI Tesisin dı:... Sayfa Kat Tarih /2",5 2,0, 7,0 3,0 8,5 5,0 3/4",,7 0,6 3,0 3,0 6,0 3,0 " 0,9,3 0,5 2,0 3,0 6,0 2,0 /4" 0,5, 0,4 0,0 2,5 5,0 2,0 /2" 0,4,0 0,3 8,0 2, ,0 0,5,5 0,5 0, 2,0,0,5 3,0 0,5,0 2" 0,5 0,8 0,3 7,0 2,

9 yapılmış olan kontrol sonucunda P P et olduğu görüldüğünde basınçlar arasındaki farkın büyüklüğüne bakılır. Eğer kullanılabilecek bir düzeyde bir basınç farkı değeri varsa, bundan yararlanmak üzere bu kez sistemde ekonomik bir tasarım yapmak üzere çap küçültme yoluna gidilir. Bu işlem için yine değiştirilmiş boru çapına göre sütunlarında, kazandan en uzak boru parçalarından başlanarak kademeli olarak daha küçük çaplarda boru seçilerek yeni basınç düşüm değerleri hesaplanır ve fark sütunlarında (r ve s önceki değerler ile olan farklar belirlenerek bu değerlerin toplamı, ilk seçilen çapa gören olan P değerine eklenir. Elde edilen yeni P değerinin devre için olan P et ile karşılaştırılması yapılarak aradaki farkın istenen düzeyde azaldığı kontrol edilerek diğer boru devrelerine ait çap hesaplarına geçilir. Diğer devreler için çap hesabında ik devre ve önceden hesaplanmış olan devreler ile ortak olan parçalarda ortaya çıkan basınç düşümleri göz önüne alınır. Sadece önceden çapı hesaplanmış boru parçaları dışında kalan ve göz önüne alınan devreye ait boru parçaları için çap hesabı yapılır. Bu durum; aşağıda verilmiş olan örnek hesaplardan da görüleceği gibi boru hesabı çizelgesi doldurulurken çizelge üzerine not edilir. Örnek 6. Şekilde görülen 90 o /70 o C lik doğal dolaşımlı ısıtma sisteminde tabloda verilen değerleri esas alarak; 2, 3, 5, 6 nolu boru parçaları için R değerlerinin belirlenmesi. h =0 m 6 5 KKazan B h B =5 m Boru No L (m R (Pa/m Z (Pa B radyatörüne ait devrede kullanılabilecek etkin basınç; P et = ( gh B = ( x9,8x5 = 07,9x5 = 539,6 Pa olarak hesaplanır. Bu miktar etkin basınç; bu devredeki boru sürtünmeleri ve özel dirençler nedeniyle ortaya çıkacak olan basınç düşümlerini yenmede kullanılacağından; ( P RL Z (RL (RL Z Z et B 539,6 = 6x2+R 2-3 x R 2-3 =8,6 Pa/m

10 Benzer şekilde radyatörü için etkin basınç hesaplanır ve denge denklemi yazılırsa; ( ΔP =07,9 0 =079 et Pa ( P RL Z (RL (RL Z Z et 079 = 6x2+R 5-6 x R 5-6 =57,8 Pa/m Örnek 6.2 Şekilde görülen 90 o /70 o C lik doğal dolaşımlı ısıtma sistemindeki her bir boru parçasındaki özel direnç basınç düşümü, boru parçasındaki sürtünme basınç düşümünün %60 ı kadar olduğu göz önüne alınarak tablodaki boş yerlerin doldurulması. 3 m m Kazan B C 3 m Boru No L (m R (Pa/m Z (Pa Sistemdeki ik devre; yatay doğrultuda kazandan en uzak ve en alçak düzeydeki radyatöre ait devre olup, bu tanıma uyan radyatörüne ait devredir. Kritik devrede kullanılabilecek etkin basınç; ( ΔPet =07,9 3 = 323, 7 Pa dır. Bu devre için denge denklemi; ( P et RL Z RL 0,60 RL,60 ΣRL = 0, ,7 = 202, 3 R R 202,3/ L 202,3/(L L2 L3 L4 R = 202,3/ 59 R = 3, 43 Pa/m RL 323,7Pa 92

11 Kritik devrede ( radyatörüne ait devre yer alan bütün boru parçalarında 3,43 Pa/m değerinde özgül basınç düşümü ortaya çıkar. Buna göre; R = R2 = R3 = R4 = 3,43 Pa/m sonucu elde edilir. Öte yandan her bir boru parçası için Zn = 0,60RnLn olduğu verildiğinden; Z = 0,60 3,43 2 = 24,7 Pa ; = 0,60 3,43 20 = 4,2 Pa Z 3 = 0,60 3,43 4 = 28,8 Pa ; = 0,60 3,43 3= 26,8 Pa Z 2 Z 4 B ve C radyatörleri tarafında daha ik durumda olan C radyatör devresi için etkin basınç; ( ΔP C =07,9 3 = 323,7 et Pa Bu değerin %62,5 i bu devredeki boru sürtünmeleri için olan basınç düşümünü karşılayacağından denge denklemi olarak; 0,625 ( Pet C RL O.D.(Ortak Devre C yazılır. Burada ortak devre ik devre ile ortak kullanılan boru parçalarını ifade etmekte olup, devre şemasından ve 2 no lu borular olduğu görülür. Denklemin açık şekli yazılarak; 8 0,625 ( Pet C RL R (L L4 5 0,625 (ΔPet C = R5 8(L5 +L6 +L7 +L8 +R (L +L4 R 5 8 R 5 8 0,625 (ΔPet = L + L 5 C 6 - R + L 7 (L + L 8 + L 0, ,7-3,43 (2+3 = R5 = R6 = R7 = R8 = 6,3 Pa/ m 4 sonucu elde edilir. Bu boru devresinde yer alan özel dirençler için Z değerleri ise; Z 5 = 0,60 6,3 5 =8,4 Pa ; = 0,60 6,3 5 =8,4 Pa Z 7 = 0,60 6,3 5 =8,4 Pa = 0,60 6,3 4 =4,7 Pa Z 6 Z 8 olarak elde edilir. B devresi için kullanılabilecek etkin basınç ise; 93

12 ( et B P 07, ,3 Pa olarak hesaplanır. Diğer devrelere benzer şekilde bu değerin %62,5 i bu devredeki boru sürtünmeleri için olan basınç düşümünü karşılayacağından; 0,625 ( Pet B RL O.D. B 0 0,625 ( Pet B RL R (L L4 R 58 (L5 L8 R ,625( P et B - R (L L4 - R L L (L 5 L 0, ,3-3,43 (2+3-6,3 (5+4 R 9 0 = + R9 = R0 =65,57 Pa/ m 8 Bu devredeki 9 ve 0 no lu borular için özel direnç basınç düşümleri ise; Z 9 = 0,60 65,57 = 99,3 Pa ; = 0,60 65,57 = 99,3 Pa Z 0 olarak hesaplanır. Örnek 6.3 Örnek 6.2 de verilen doğal dolaşımlı ısıtma sisteminin her bir boru parçasına ait özel direnç katsayısı değerleri aşağıdaki tabloda verilmektedir. Radyatörlerin ısı yükleri; Q =4650 W, Q B =4070 W, Q C =5234 W olarak verildiğine göre, boru çapı hesaplama çizelgesinin doldurulması suretiyle sistemdeki boru çaplarının belirlenmesi. Boru No ,5 6,5 7,5 4,0 6,0 6,5 6,5 3,5 4,0 3,5 Not: Boru parçalarındaki basınç düşümünün %67 sinin boru sürtünmeleri, %33 ünün de özel dirençler nedeniyle ortaya çıktığı göz önüne alınacaktır. Kritik devre ( devresi: ( ΔP =07,9 3 = 323,7 et Pa RL 0,67 ( P 0,67 323,7 26, 9 et R 26,9/ L 26,9/(L L2 L3 L4 R 26,9/ 59 R = 3, 68 Pa/m 94

13 C devresi: ( ΔP C =07,9 3 = 323,7 C R et Pa 8 RL RL 0,67 ( Pet C - O.D. 0,67 ( Pet C - R (L L4 5 8 R ,67 (ΔPet = L + L 5 C 6 - R + L 7 (L + L 8 + L 0,67 323,7-3,68 (2+3 = R5 = R6 = R7 = R8 = 6,57 Pa/ m 4 B devresi: ( ΔP B =07,9 7 = 755,3 B R et Pa RL 0 9 RL 0,67 ( P 0,67 ( P 9 0 et B 0,67 (ΔP = - R et B et (L - R B - O.D. L L (L L - R + L (L - R 5 L 5 8 0,67 755,3-3,68 (2+3-6,57 (5+4 R 9 0 = + R9 = R0 =77,46 Pa/ m 8 (L 5 + L 8 olarak hesaplanan değerler ile boru çapı hesaplama çizelgesinin doldurulmasına geçilir. 95

14 Parçalar KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı Isı Miktarı Sıcaklık farkı 0C olduğuna göre miktarı BORU ÇPI HESPLM ÇĠZELGESĠ Tesisin dı:...örnek Boru parçası uzunluğu Sayfa Kat - Tarih a b c d e f g h ı k l m n o b q r s Ġlk Seçilen Değiştirilmiş Fark Çapa Göre Boru Çapına Göre d V R LR Z d V R LR Z LR Z No. W W m m/s Pa/m Pa Pa m/s Pa/m Pa Pa Pa Pa Kritik devre ; R =3,68 Pa/m; P et =323,7 Pa ,08, ,5 23,6 40 0,4 7,355 83,9 7,5 7, /4 0,06,667 56,7 4 24,5 0, 6, ,4 4 68,6 76,7 44, 5,7 + 48,2 =63,9323,7 Pa (Uygun C devresi; R C =6,57 Pa/m; P et =323,7 Pa -4 te kullanılan : 49 23, /4 0,2 5, ,5 67, /4 0,07 2,58 2,6 3 3,4 23,6 + 22,2 =245,8 323,7 Pa (Uygun B devresi; R B =77,46 Pa/m; P et =755,3 Pa -4 te kullanılan : 49 23,6 5-8 de kullanılan : 53 67, /2 0,26 73,55 47, 7,5 247,7 249, + 338,5 =587,6 755,3 Pa (Uygun 96

15 5= 3m 9= 3m 8= 2,5m 22= 3m 9= 3m 2= 3m 4= 4m 3= 4m Örnek 6.4 Kolon şeması şekilde görülen 90 o /70 o C lik alttan dağıtmalı-alttan toplamalı doğal dolaşımlı ısıtma sisteminde Z0 (ik devre, 0, 20, Z02 ve 02 nolu radyatörlere ait devreler için boru çapı hesaplama çizelgesinin doldurularak boru çaplarının belirlenmesi o C 2200 W o C 600 W o C 2500 W o C 3200 W 3m o C 2200 W o C 600 W 20= m o C 2500 W 2= m 0= m 0 22 o C 3200 W = m 3m Z04 22 o C 2200 W Z03 20 o C 600 W 6= m Z02 22 o C 2500 W 7= m 4= m Z0 22 o C 3000 W 5= m 2= 6m 3= 0m 4m = 4m 7= 2m 6= 9,5m 8= 6m Kritik Devre (Z0: Z0 R RL 0,67 P et 0,67 07,9 4 0,67 43, 6 Z0 0,67 43,6 L L 289,7 R 39,5 R = 7,32 Pa/m 289,7 L L... L , , Devresi: 0 RL 0,67 P O.D. 0,67 07,9 7 O.D. et 0 97

16 R L9 L0 L L2 0,67755,3 R L L2 L3 L6 L , 7, , L R 0 R 0 = 28,95 Pa/m 20 Devresi: 0,67 P O.D. 0,67 07,9 0 O.D. RL et Z0 20 R L L 0,67079 R L L L L L L _ R L L2 R ,93 7, R 20 = 34,34 Pa/m 37,5 28,956 Z02 Devresi: 0,67 P O.D. 0,6707,9 4 O.D. RL et Z02 Z02 R Z02 R Z02 L L L L 0,67 43,6 R L L L L ,7 7, ,5 R Z02 = 2 Pa/m Devresi: 0,67 P O.D. 0,67 07,9 7 O.D. RL et L L L L 0,67755,3- R (L L L L - R (L L R Z R ,05-7,32 R 02 = 32,35 Pa/m (3 2,5 98

17 Parçalar KTÜ-Müh.-Mim. Fak. BORU ÇPI HESPLM ÇĠZELGESĠ Sayfa 0 Makina Müh. Bölümü Termodinamik Kat - nabilim Dalı Tesisin dı: Örnek Tarih a b c d e f g h ı k l m n o b q r s Ġlk Seçilen Değiştirilmiş Fark Çapa Göre Boru Çapına Göre Isı Miktarı Sıcaklık farkı 0C olduğuna göre miktarı Boru parçası uzunluğu d V R LR Z d V R LR Z LR Z No. W W m m/s Pa/m Pa Pa m/s Pa/m Pa Pa Pa Pa Kritik Devre ; R = 7,32 Pa/m; P et = 43,6 Pa ,7 7,36 73,6 3,8 56, , 2,94 23,5 6,0 29, ,5 /4 0,2 5,88 4,7 8,7 63, ,06 2,94 5,9 2, 2,6 27,7 + 7,6 =389,3 < 43,6 Pa (Uygun 0 devresi; R 0 = 28,95 Pa/m; P et = 755,3 Pa -8 de kullanılan : 73,6 56,9 2-7 de kullanılan : 23,5 29,4 3-6 da kullanılan : 4,7 63, " 0,4,77 70,6,5 4, /4" 0, 0,79 2,6 4,9 87, =556 < 755,3 (Uygun 20 devresi ; R Z0 = 34,34 Pa/m ; P et = 079 Pa -8 de kullanılan : 73,6 56,9 2-7 de kulanılan : 23,5 29,4 3-6 da kullanılan : 4,7 63,7 9-2 de kullanılan : 70,6 4, /4" 0, 0,79 86,3 6,8 00,0 368, ,7 = 633,4 < 079 (Uygun Z02 devresi; R Z02 = 2Pa/m; P et = 43,6 Pa -8'de kullanılan : 73,6 56,9 2-7'de kullanılan : 23,5 29, ,5 " 0,7 5,69 86,3 9,5 33, /4" 0,09 6,87 3,7 4,9 59,8 " 0,05 2,6 4,32 4,9 8,6-9,38-4,2 97, + 279,5 = 476,6 Pa > 43,6 Pa (Çap büyütülmeli - 50,6 426 Pa < 43,6 Pa (Uygun 02 devresi; R 02 = 32,35 Pa/m; P et = 755,3 Pa -8'de kullanılan : 73,6 56,9 2-7'de kullanılan : 23,5 29,4 5-8'de kullanılan : 86,3 33, /4" 0,7 23,54 4,2,5 2, /2" 0,6 29,42 58,8 9,5 242,7 3/4" 0,09 6,87 3,7 9,5 76,5-39,3-66,2 383, ,5 = 866,9 Pa > 755,3 Pa (Çap büyütülmeli - 205,5 66,4 Pa < 755,3 Pa (Uygun 99

18 Parça No Boru Çapı Kazan veya Radyatör Kollektör Giriş ve Çıkışı Toplam Pantolon Parçası S Parçası Çift Dirsek (Geniş Çift Dirsek (Dar T Birleşme (Kol T yrılma (Kol T- Karşıt kım T yrılma (Giden hat T-Birleşme (Gelen hat Boru Çapları Deve Boynu 90 Dirsek Şiber Vana Kolon Vanası (Düz Kolon Vanası (Eğik Radyatör Vanası (Düz Radyatör Vanası (Köşe KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı DĠRENÇ KTSYISI ( DEĞERLERĠ HESBI Tesisin dı:...örnek Sayfa Kat - Tarih /2",5 2,0, 7,0 3,0 8,5 5,0 3/4",,7 0,6 3,0 3,0 6,0 3,0 " 0,9,3 0,5 2,0 3,0 6,0 2,0 /4" 0,5, 0,4 0,0 2,5 5,0 2,0 /2" 0,4,0 0,3 8,0 2, ,0 0,5,5 0,5 0, 2,0,0,5 3,0 0,5,0 2" 0,5 0,8 0,3 7,0 2, Kritik devre (Z0 50 3,0 3, ,0 3,0 3 /4" 0,5, 2,5 4, 4 " 3,0,5,3 2,0 7,8 5 ",0,3 2,0 4,3 6 /4",0, 2,5 4, ,0 3, ,8 0,8 0 devresi 9 " 0,5 0,5 0 3/4" 3,0,5,7 3,0 9,2 3/4",0,7 3,0 5,7 2 ",0,0 20 devresi 3 34/" 3,0 3,4 3,0 9,4 4 3/4",0 3,4 3,0 7,4 Z02 devresi 5 ",5 3,0 4,5 6 3/4" 3,0,5,7 3,0 9,2 7 3/4",0,7 3,0 5,7 8 ",0 3,0 4,0 02 devresi 9 3/4" 0,5 0,5 20 /2" 3,0,5 2,0 5,0,5 2 /2",0 2,0 5,0 8,0 22 3/4",0,0 00

19 3 m 2,5 m 2,5 m 2,5 m 8=2 m 7=3,5 m 6=2,5 m 5=2,5 m 6=3,5 m 5=2,5 m 4=2,5 m 3=3 m 2=2,5 m 24=2,5 m =4 m Örnek 6.5 Kolon şeması şekilde görülen 90 o /70 o C lik üstten dağıtmalı-alttan toplamalı doğal dolaşımlı ısıtma sisteminde 302 nolu radyatöre ait devredeki boru parçaları için boru çapı hesaplama çizelgesinin doldurularak boru çaplarının belirlenmesi. 4=8 m 3=5 m 2=4 m Hava Tüpü 3 m 3 m 3 m 25= m 30 20C 2900 W C 2900 W C 2700 W C 2900 W C 2900 W 26=3,5 m 20 20C 2900 W 22= m C 2300 W 23= m C 2300 W C 2300 W C 2500 W 9= m 0 20C 2300 W 20= m 02 22C 2300 W 03 22C 2300 W 04 22C 200 W 05 22C 2300 W Z0 20C 2300 W 8= m Z02 22C 2000 W 7= m Z03 22C 200 W Z04 22C 200 W Z05 22C 200 W 9=6 m 0=5 m =5 m Kazan 2=8 m 0

20 Kritik Devre (Z0: ( RL 0,67 et Z0 P 0,67 07,9 3 0,67 323, 7 R 0,67 323,7 2 L L 26,9 R 64,5 26,9 L... L , ,5 2,5 3, R = 3,36 Pa/m Z02 Devresi: Z02 R RL 0,67 P - O.D 0,67 07,9 3- R L L L L L L Z02 et 3 Z02 0,67323,7 - R L L 4 L L2 L3 L0 L L L L L L R Z ,5 2,5 3, ,9-3,36 79,4 4, R 0 = 5,46 Pa/m 02 Devresi: 02 R RL 0,67 P - O.D 0,67 07,9 5,5 - R L L L L L L 02 et 0,67 593,5 - R 02 - R Z02 L 3 L 4 L 5 L L L2 L3 L0 L L2- R Z02L3 L4 L5 L8 L L L R ,6-3, ,46 3 2,5 2,5 2 2,5 205,2 4,5 R 02 = 45,6 Pa/m 02

21 202 Devresi: 202 RL 0,67 P - O.D 0,67 07,9 8 - R L L L L L L et R Z02 L3 L4 L8- R02L R 202 0,67863,2 - R R ,3-3,36 L L2 L3 L0 L L2- R Z02L3 L4 L8 L 22 L23 L24 4-5,46 3 2,5 2-45,6 2,5 2,5 285,6 4,5 - R 02 L 2 R 202 = 63,5 Pa/m 302 Devresi: 302 RL 0,67 P - O.D 0,67 07,9 0,5 - R L L L L L L et R Z02 L3 L8- R02L2 - R 202L R 302 0,6733- R R ,- 3,36 L L2 L3 L0 L L2- R Z02L3 L8 L 25 L26 4-5, ,6 2,5-63,5 2,5 3,5 - R 02 32,3 4,5 L 2 - R 202 L 24 R 302 = 7,4 Pa/m 03

22 Parçalar KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı Isı Miktarı Sıcaklık farkı 0C olduğuna göre miktarı BORU ÇPI HESPLM ÇĠZELGESĠ Tesisin dı:...örnek Boru parçası uzunluğu Sayfa Kat - Tarih a b c d e f g h ı k l m n o b q r s Ġlk Seçilen Değiştirilmiş Fark Çapa Göre Boru Çapına Göre d V R LR Z d V R LR Z LR Z No. W W m m/s Pa/m Pa Pa m/s Pa/m Pa Pa Pa Pa Kritik devre ; R =3,36 Pa/m ; P et =323,7 Pa ,,96 43, 8,8 53, ,2 2,75 24,8 6,0 42, , 2,35 23,5,5 7, /2» 0, 3,53 49,4 8, 39, ,5 /2» 0,07,96 4,9 0,5, ,5 /4» 0,06,67 4,2 0,5, ,5» 0,05,86 8,37 2,4 4,7 58, =37,3 Pa 323,7 Pa (Uygun Z02 devresi ; R Z02 =5,46 Pa/m ; P et =323,7 Pa -2 de kullanılan : 43, 53,0 2- de kullanılan : 24,8 42,2 3-0 da kullanılan : 23,5 7, /4" 0,2 5,88 29,4 7,5 52,5 /2 " 0,09 2,94 4,7 7,5 29,5-4,7-23, ,5 /4" 0,08 3,24 8, 0,5, ,5 " 0, 5,88 4,7 0,5 2, ,5 3/4" 0,08 4,9 22, 5,6 50 " 0,045,47 6,6 5,6 5,7-5,5-34,3 65, , = 374,8 Pa 323,7 Pa (Uygun değil - 87,5 287,3 Pa 323,7Pa (Uygun 02 devresi ; R 02 =45,6 Pa/m ; P et =593,5 Pa -2 de kullanılan : 43, 53,0 2- de kullanılan : 24,8 42,2 3-0 da kullanılan : 23,5 7,4 3-8 de kullanılan : 4,7 29,5 4 te kullanılan : 8,,5 5 te kullanılan : 4,7 2, /2" 0,5 27,5 55 9,5 22,4 3/4» 0,08 5,88,8 9,5 6,3-43,2-5, ,5 3/4" 0, ,5 33,3 306,4 + 38,8 = 688,2 Pa 593,5 Pa (Uygun değil - 94,3 493,9 Pa 593,5Pa (Uygun 04

23 Parçalar KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı Isı Miktarı Sıcaklık farkı 0C olduğuna göre miktarı BORU ÇPI HESPLM ÇĠZELGESĠ Tesisin dı:...örnek Boru parçası uzunluğu Sayfa 2 Kat - Tarih a b c d e f g h ı k l m n o b q r s Ġlk Seçilen Değiştirilmiş Fark Çapa Göre Boru Çapına Göre d V R LR Z d V R LR Z LR Z No. W W m m/s Pa/m Pa Pa m/s Pa/m Pa Pa Pa Pa 202 devresi ; R 202 =63,5 Pa/m ; P et =863,2 Pa -2 de kullanılan : 43, 53,0 2- de kullanılan : 24,8 42,2 3-0 da kullanılan : 23,5 7,4 3-8 de kullanılan : 4,7 29,5 4 te kullanılan : 8,,5 2 de kullanılan : 22,5 33, /2» 0,5 25,5 50, 9,5 23, ,5 3/4» 0,8 25,5 63,8 5,7 350, ,9 =746,5 Pa 863,2 Pa (Uygun 302 devresi ; R 302 =7,4 Pa/m ; P et =33 Pa -2 de kullanılan : 43, 53,0 2- de kullanılan : 24,8 42,2 3-0 da kullanılan : 23,5 7,4 3-8 de kullanılan : 4,7 29,5 24 te kullanılan : 63,8 5,7 2 de kullanılan : 22,5 33, ,5 /2» 0,9 39,2 76,4 2,5 377,6 468, ,7 =027,5Pa 33 Pa (Uygun 05

24 Parça No Boru Çapı Kazan veya Radyatör Kollektör Giriş ve Çıkışı Toplam Pantolon Parçası S Parçası Çift Dirsek (Geniş Çift Dirsek (Dar T Birleşme (Kol T yrılma (Kol T- Karşıt kım T yrılma (Giden hat T-Birleşme (Gelen hat Boru Çapları Deve Boynu 90 Dirsek Şiber Vana Kolon Vanası (Düz Kolon Vanası (Eğik Radyatör Vanası (Düz Radyatör Vanası (Köşe KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı DĠRENÇ KTSYISI ( DEĞERLERĠ HESBI Tesisin dı:...örnek Sayfa Kat - Tarih /2",5 2,0, 7,0 3,0 8,5 5,0 3/4",,7 0,6 3,0 3,0 6,0 3,0 " 0,9,3 0,5 2,0 3,0 6,0 2,0 /4" 0,5, 0,4 0,0 2,5 5,0 2,0 /2" 0,4,0 0,3 8,0 2, ,0 0,5,5 0,5 0, 2,0,0,5 3,0 0,5,0 2" 0,5 0,8 0,3 7,0 2, Kritik devre 80 3,0 2,5 5, ,0 3, ,5 0, ,5 0,8 2,5 3,8 5 /2 0,5 0,5 6 /4 0,5 0,5 7 3,0 0,5 2,6 2,0 8, 8,0,3 2,0 4,3 9 50,0 0,8 2,5 4,3 0 57,0,0 60 3,0 3, ,8 2,5 3,3 Z02 devresi 3 /4,5 2,5 4,0 4 /4 0,5 0,5 5 0,5 0,5 6 3/4 3,0 0,5 3,4 3,0 9,9 7 3/4,0,7 3,0 5,7 8 /4,0 2,5 3,5 02 devresi 9 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 20 /2,0 2,0 5,0 8,0 2 3/4,0,0 202 devresi 22 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 23 /2,0 2,0 5,0 8,0 24 3/4,0,0 302 devresi 25 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 26 /2,0 4,0 5,0 0,0 06

25 6.2.2 Pompalı Merkezi Isıtma Sistemlerinde Boru Çapı Hesabı Pompalı ısıtma sistemlerinde, doğal dolaşımlı sistemlerden farklı olarak; ısıtıcı akışkanın sistemdeki dolaşımı bir dolaşım pompası ile sağlanır. Böylece sistemin daha kısa sürede ısıtma yapması sağlanır ve basınç düşümünün daha etkili bir şekilde karşılanması nedeniyle daha küçük çaplı borulardan oluşan bir sistem elde edilir. Pompalı sistemlerde pompa seçimi ve boru çapı hesabı birbiri ile ilişkili konular olup, birlikte ele alınırlar. Sistemde kullanılacak olan dolaşım pompası, sistemde dolaşacak olan su debisini dolaştırabilecek kadar basıncı sisteme sağlamalıdır. Pompalı sistemlerde boru çapı hesabında iki temel yöntemden bir tanesi uygulanır [3]:. Sistemde boru çapları belirlenerek (boru parçalarında hız seçimi yapılarak, elde edilen toplam basınç düşümü değerine göre pompa seçimi yapılır. 2. Sistemdeki toplam basınç düşümü belirlenerek (boru parçalarında özgül basınç düşümü seçimi yapılarak seçilen pompanın sağlayacağı basınca uygun boru çapları hesaplanır. Her iki yöntem ile elde edilecek sonuç birbirine benzer olup, parametre seçiminde dikkatli olmak koşulu ile aynı özellikte sistem tasarımı yapılmış olur. Bu ders notu kapsamında daha az deneyim isteyen ve uygulanması göreceli olarak daha kolay olan ikinci yöntem kullanılacaktır. Pompalı sistemler için boru çapı hesabında da öncelikle sistemde yer alan ve suyun dolaşımının en zor olduğu ik durumdaki devre belirlenmelidir. Pompalı sistemlerde ısıtıcı akışkanın yoğunluk farkı nedeniyle ortaya çıkan etkin basınç göz önüne alınmadığından, ik devre; yatay ve düşey yönde kazandan en uzakta bulunan radyatöre ait devredir. Pompalı sistemin ik devresinde ortaya çıkan toplam basınç düşümü ; P Z (6.8 (RL değerinde olacaktır. Pompalı sistemlerde toplam basıncın %50 sinin boru sürtünmelerinde kullanılacağı göz önüne alındığında, denge denklemi; 0,50P (RL (6.9 şeklinde ifade edilir. Pompalı sistemdeki ik devreyi oluşturan boru parçaları için Tablo 6.2 den uygun bir R değeri seçilir ve proje üzerinden ik devre toplam uzunluğu belirlenerek; P (RL / 0,50 (6.0 olarak sistemin ik devresinde ortaya çıkacak toplam basınç düşümü belirlenir. Sistemde kullanılacak olan dolaşım pompasının seçiminde (6.0 bağıntısı ile belirlenen değer ve sistemde dolaşacak ısıtıcı akışkan debisi esas alınır. Dolaşım pompası basıncının 07

26 belirlenmesinde; eğer basınç düşümü hesaplarında kazan dairesi dirençleri (kazan, toplayıcıdağıtıcı, pompa vb göz önüne alınmışsa, ik devre için hesaplanan Δ P değeri %0 artırılarak pompa basıncı belirlenir. Diğer durumda (kazan dairesi kayıplarının göz önüne alınmadığı ise Δ P değeri Pa aralığında bir değer kadar artırılarak pompa basıncı belirlenir. Dolaşım pompasının debisinin belirlenmesi için, kazan bir açık sistem olarak göz önüne alındığında Termodinamiğin birinci yasası ifadesinden yararlanılarak; Q V (m 3 /s (6. C (T - T ort ort gidiş dönüş ile sistemde dolaşan akışkan debisi belirlenir. İlgili üretici firma kataloglarından, hesaplanmış olan basınç ve debi değerlerinin, karakteristik eğrisi üzerinde kesiştiği bir pompa seçilir. Seçilen bu pompa basıncı esas alınarak sistemin ik devresinde yeniden özgül basınç düşümü hesaplanarak boru çapı hesaplama çizelgesinin (Çizelge 6. doldurulmasına geçilir. Çizelgenin doldurulması doğal dolaşımlı sistemler için verilen şekilde yapılır. ncak boru çapı okuma çizelgeleri olarak Ek 2 (0 o C sıcaklık farkı için veya Ek 4 (20 o C sıcaklık farkı için kullanılır. Kritik devredeki boru parçaları için belirlenen LR değerlerinin ve Z değerlerinin toplanması ile elde edilen ik devre toplam basınç düşümü değeri P, pompa basıncı ile karşılaştırılarak daha küçük olduğunun görülmesi durumunda çap hesabının uygun olduğuna karar verilir ve çizelgeye not edilir. Kritik devreden sonra diğer devrelerin çap hesabına geçilir. Bu işleme geçilmeden önce; çap hesabı yapılacak olan devre ile ik devrenin ortak olmayan kısımlarında ortaya çıkan basınç düşümleri birbirine eşitlenerek, göz önüne alınan devre için özgül basınç düşümü değeri belirlenir. Bu değer kullanılarak o devre için çap hesaplama çizelgesinin doldurulmasına geçilir. Örneğin şekilde görülen basit bir pompalı sistemdeki B radyatörüne ait devre için R B değeri; ( RL Z (RL Z ( eşitsizliğini sağlayacak şekilde 5 B 3 0,50 (RL Z 2 R B (6.3 6 L 5 Kazan 6 4 bağıntısı ile belirlenir ve bu değer ile B devresinde çap hesabına geçilir. Şekil 6.4 Pompalı basit bir ısıtma sistemi 08

27 Örnek 6.6 Kolon şeması şekilde görülen alttan-dağıtmalı-alttan toplamalı basit bir pompalı ısıtma sisteminde tabloda verilen bilgiler ışığında; a Pompa basıncının, b 6-7 no lu borulardaki özel direnç değerlerinin hesaplanması (Not: -4 hattında kazan dairesi kayıplarının göz önüne alındığı varsayılacaktır B C 2 Boru No L (m R (Pa/m Z (Pa ? 4 Kazan 4 a P (RL Z Pa 4 P P (0 /00 P (RL Z 0, (RL Z ,x 4600 pompa P pompa 5060 Pa 4 b B ve C radyatörlerinin bulunduğu kolonda, ik devre ile ortak kullanılmayan kısımda ortaya çıkan toplam basınç düşümünün, ik devrenin 2 ve 3 no lu boru parçalarında ortaya çıkan toplam basınç düşümünden daha az olması gerektiğinden; 8 5 ( RL Z 3 2 (RL Z koşulu sağlanacak şekilde Z 6-7 değeri hesaplanır. Buna göre; (RL+Z 5-8 +(RL+Z 6-7 (RL+Z x x0+Z 6-7 = 0x Z 6-7 = 00 Pa 09

28 6900 W 3800 W 3900 W 4200 W 7200 W Örnek 6.7 Kolon şeması şekilde görülen 90 o /70 o C lik alttan dağıtmalı-alttan toplamalı pompalı ısıtma sisteminde; pompa basıncı ve debisi ile, 0 (ik devre, Z0, 02 ve Z02 nolu radyatörlere ait devreler için boru çapı hesaplama çizelgesinin doldurularak boru çaplarının belirlenmesi. -I- -II- -III- -IV- -V- 9=,6 m o C 3600 W 20=,5 m 0 22 o C 3600 W 7=,6 m 0 22 o C 3800 W 8=,5 m 8-2=4,5 m 6-9= 4,5 m 23=,6 m Z02 20 o C 3500 W 24=,5 m Z0 22 o C 3300 W 5=,6 m Z0 22 o C 3500 W 6=,5 m 2=,8 m 7-22=3,5 m =,5 m 3=,6 m 4=2,6 m 3-2=5,8 m 4-=4,2 m 5-0=3 m Pompa basıncı: Kazan dairesindeki kayıplar göz önüne alındığından; P pompa, P,x[ (RL Z] bağıntısı kullanılmalıdır. Toplam basıncın %50 sinin boru sürtünmelerinde kullanılacağı varsayımı göz önüne alınarak; Ppompa,x[ (RL / 0,50],x[R (L L2 L L7 L8... L4 / 0,50] R değeri için Tablo 6.2 den R =00 Pa/m değeri seçilir ve yerine yazılırsa; 0

29 ΔP pompa ΔP pompa =,x[00x(,5+,8+5,8+4,2+3+4,5+,6+,5+,6+ 2,6/0,50] =,x[00x(38,/0,50] ΔP pompa = 8382 Pa Pompa debisi: 3 (6. bağıntısından pompa debisi için ( ρ o 80 C = 972 kg/ m, C 80 o C = 4,98 kj/ kgk V = ρ ort C ort Q (T gidiş - T dönüş = x4,98x(90-70 V = 0,772 m 3 / s değeri hesaplanır. Hesaplanan pompa basıncı ve debisine göre mevcut firma kataloglarından uygun bir pompa seçimi yapılır. Seçimi yapılan pompanın yeni basınç ve debi değerleri esas alınarak sistemde çap hesabına geçilir. Buradaki örnekte seçilen pompaya ait karakteristik eğri üzerinde (P- V eğrisi okunur ve çap hesabında bu basınç esas alınır. 3 V = 0,772 m / s değerine karşılık gelen ΔP pompa = 895 Pa değeri Kritik devre için R değeri hesabı: Sistemde yukarıda belirlenen değerde basınç sağlayan pompanın kullanılacağı göz önüne alınarak ik devre için R değeri; R 0,50xP L pompa R 7 Pa/m 0,50x895 38, olarak belirlenir ve bu değer ile boru çapı hesaplama çizelgesinin doldurulmasına geçilir.

30 Parçalar KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı Isı Miktarı Sıcaklık farkı 0C olduğuna göre miktarı BORU ÇPI HESPLM ÇĠZELGESĠ Tesisin dı:...örnek Boru parçası uzunluğu Sayfa Kat - Tarih a b c d e f g h ı k l m n o b q r s Ġlk Seçilen Değiştirilmiş Fark Çapa Göre Boru Çapına Göre d V R LR Z d V R LR Z LR Z No. W W m m/s Pa/m Pa Pa m/s Pa/m Pa Pa Pa Pa Kritik devre ; R =7 Pa/m; P pompa =895 Pa , /2 0,6 98, 402 8, ,4 /2 0,55 78, , ,8 /4 0,55 98, 567, ,2 /4 0,36 44, 85, ,3 49, , ,5 3/4 0,26 49,0 22, , /2 0,24 63, , = 7892 Pa 895 Pa (Uygun Z0 devresi Σ ( RL + Z = = 5Pa Σ ( RL + Z R Z0 =0,50x5/ Σ L R Z0 =0,50x5/(3, R Z0 =80 Pa/m , /2 0,22 53,9 67 9, = 625 Pa 5 Pa (Uygun 02 devresi Σ ( RL + Z = = 293Pa Σ ( RL + Z R 02 =0,50x293/ Σ L R 02 =0,50x293/(, R 02 =99 Pa/m ,5 0,3 49,0 72 8, ,5 3/4 0,26 49,0 22, , /2 0,24 58, , = 647 Pa 293 Pa (Uygun Z02 devresi Σ ( RL + Z = = 00Pa Σ ( RL + Z R Z02 =0,50x00/ Σ L R Z02 =0,50x00/(3, R 02 =77 Pa/m , /2 0,22 53,9 67 9, = 625 Pa 00 Pa (Uygun 2

31 Parça No Boru Çapı Kazan veya Radyatör Kollektör Giriş ve Çıkışı Toplam Pantolon Parçası S Parçası Çift Dirsek (Geniş Çift Dirsek (Dar T Birleşme (Kol T yrılma (Kol T- Karşıt kım T yrılma (Giden hat T-Birleşme (Gelen hat Boru Çapları Deve Boynu 90 Dirsek Şiber Vana Kolon Vanası (Düz Kolon Vanası (Eğik Radyatör Vanası (Düz Radyatör Vanası (Köşe KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı DĠRENÇ KTSYISI ( DEĞERLERĠ HESBI Tesisin dı:...örnek Sayfa Kat - Tarih /2",5 2,0, 7,0 3,0 8,5 5,0 3/4",,7 0,6 3,0 3,0 6,0 3,0 " 0,9,3 0,5 2,0 3,0 6,0 2,0 /4" 0,5, 0,4 0,0 2,5 5,0 2,0 /2" 0,4,0 0,3 8,0 2, ,0 0,5,5 0,5 0, 2,0,0,5 3,0 0,5,0 2" 0,5 0,8 0,3 7,0 2, Kritik devre /2 3,0 2,0 0,0 5,0 2 /2 3,0 3,0 3 /4 0,5 0,5 4 /4 0,5 0,5 5 0,5,3 3,0 4,8 6 3/4 0,5 0,5 7 /2 3,0 3,0 2,0 5,0 3,0 8 /2 3,0 2,0 5,0 0,0 9 3/4,0,0 0,0,3 3,0 5,3 /4,0,0 2 /4,0,0 3 /2 3,0 3,0 4 /2,0 2,5 3,5 Z0 devresi 5 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 6 /2,0 2,0 5,0 8,0 02 devresi 7,5 3,0 4,5 8 3/4 0,5 0,5 9 /2 3,0 3,0 2,0 5,0 3,0 20 /2 3,0 2,0 5,0 0,0 2 3/4,0,0 22,0 3,0 4,0 Z02 devresi 23 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 24 /2,0 2,0 5,0 8,0 3

32 8=2,5 m 7=2,5 m 6=3,5 m 25=3,5 m 22=2,5 m 9=2,5 m 3=3 m 7=2,5 m 6=2,5 m =4 m 5=3,5 m Örnek 6.8 Kolon şeması şekilde görülen 90 o /70 o C lik üstten dağıtmalı-alttan toplamalı pompalı ısıtma sisteminde; pompa basıncı ve debisi ile, Z02 nolu radyatöre ait devre için boru çapı hesaplama çizelgesinin doldurularak boru çaplarının belirlenmesi. 4=8 m 3=5 m 2=4 m Hava Tüpü 5= m 4= m 30 20C 2900 W C 2900 W C 2700 W C 2900 W C 2900 W 20 20C 2900 W 20= m C 2300 W 2= m C 2300 W C 2300 W C 2500 W 23= m 0 20C 2300 W 24= m 02 22C 2300 W 03 22C 2300 W 04 22C 200 W 05 22C 2300 W Z0 20C 2300 W Z02 22C 2000 W 26= m Z03 22C 200 W Z04 22C 200 W Z05 22C 200 W 8=2 m 9=6 m 0=5 m =5 m 2=8 m 4

33 Pompa basıncı: Kazan dairesindeki kayıplar göz önüne alındığından; P pompa,x P,x[ (RL Z] Ppompa,x[ (RL / 0,50],x[R (L L2... L2 / 0,50] R değeri için Tablo 6.2 den R =00 Pa/m değeri seçilir ve yerine yazılırsa; ΔP pompa ΔP pompa =,x[00x( ,5+ 2,5+ 2, /0,50] =,x[00x(64,5/0,50] ΔP pompa = 490 Pa Pompa debisi: 3 (6. bağıntısından pompa debisi için ( ρ o 80 C = 972 kg/ m, C 80 o C = 4,98 kj/ kgk V = ρ ort C ort Q (T gidiş - T dönüş = x4,98x(90-70 V = 0,594 m 3 / s değeri hesaplanır. Hesaplanan pompa basıncı ve debisine göre mevcut firma kataloglarından uygun bir pompa seçimi yapılır. Seçimi yapılan pompanın yeni basınç ve debi değerleri esas alınarak sistemde çap hesabına geçilir. Buradaki örnekte seçilen pompaya ait karakteristik eğri üzerinde (P- V eğrisi okunur ve çap hesabında bu basınç esas alınır. 3 V = 0,594 m / s değerine karşılık gelen ΔP pompa = 4500 Pa değeri Kritik devre için R değeri hesabı: Sistemde yukarıda belirlenen değerde basınç sağlayan pompanın kullanılacağı göz önüne alınarak ik devre için R değeri; R 0,50xP L pompa 0,50x ,5 R 2 Pa/m olarak belirlenir ve bu değer ile boru çapı hesaplama çizelgesinin doldurulmasına geçilir. 5

34 Parçalar KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı Isı Miktarı Sıcaklık farkı 0C olduğuna göre miktarı BORU ÇPI HESPLM ÇĠZELGESĠ Tesisin dı: :......Örnek Boru parçası uzunluğu Sayfa Kat - Tarih a b c d e f g h ı k l m n o b q r s Ġlk Seçilen Değiştirilmiş Fark Çapa Göre Boru Çapına Göre d V R LR Z d V R LR Z LR Z No. W W m m/s Pa/m Pa Pa m/s Pa/m Pa Pa Pa Pa Kritik devre ; R =2 Pa/m; P pompa =4500 Pa /4 0, , /4 0, , , , /4 0, , ,5 3/4 0, , ,5 3/4 0, ,0 24 /2 0, , = ,5 /2 0, , = 0832 Pa4500 Pa(Uygun 302 devresi Σ ( RL + Z = = 2998Pa Σ( RL + Z R 302 =0,50x2998/ Σ L R 302 =0,50x2998/(4,5 R 302 =03 Pa/m /4 0, , ,5 3/4 0, , ,5 3/4 0, , ,5 /2 0, , = 66 Pa 2998 Pa (Uygun 202 devresi Σ( RL + Z = = 555Pa Σ( RL + Z R 202 =0,50x555/ Σ L R 202 =0,50x555/(4,5 R 202 =62 Pa/m ,5 3/4 0, , /2 0, , = 375 Pa 555 Pa (Uygun 02 devresi Σ( RL + Z+( RL + Z 6 = = 342Pa Σ ( RL + Z R 02 =0,50x342/ Σ L R 02 =0,50x342/(4,5 R 02 =38 Pa/m ,5 3/4 0, , /2 0, ,5 23 6

35 Parçalar KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı Isı Miktarı Sıcaklık farkı 0C olduğuna göre miktarı = 36 Pa 342 Pa (Uygun BORU ÇPI HESPLM ÇĠZELGESĠ Tesisin dı: :......Örnek Boru parçası uzunluğu Sayfa 2 Kat - Tarih a b c d e f g h ı k l m n o b q r s Ġlk Seçilen Değiştirilmiş Fark Çapa Göre Boru Çapına Göre d V R LR Z d V R LR Z LR Z No. W W m m/s Pa/m Pa Pa m/s Pa/m Pa Pa Pa Pa Z02 devresi Σ( RL + Z+( RL + Z 7 = = 49Pa Σ ( RL + Z R Z02 =0,50x49/ Σ L R 02 =0,50x49/(4,5 R 02 =47 Pa/m ,5 /2 0, , = 268 Pa 49 Pa (Uygun 7

36 Parça No Boru Çapı Kazan veya Radyatör Kollektör Giriş ve Çıkışı Toplam Pantolon Parçası S Parçası Çift Dirsek (Geniş Çift Dirsek (Dar T Birleşme (Kol T yrılma (Kol T- Karşıt kım T yrılma (Giden hat T-Birleşme (Gelen hat Boru Çapları Deve Boynu 90 Dirsek Şiber Vana Kolon Vanası (Düz Kolon Vanası (Eğik Radyatör Vanası (Düz Radyatör Vanası (Köşe KTÜ-Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Bölümü Termodinamik nabilim Dalı DĠRENÇ KTSYISI ( DEĞERLERĠ HESBI Tesisin dı:...örnek Sayfa Kat - Tarih /2",5 2,0, 7,0 3,0 8,5 5,0 3/4",,7 0,6 3,0 3,0 6,0 3,0 " 0,9,3 0,5 2,0 3,0 6,0 2,0 /4" 0,5, 0,4 0,0 2,5 5,0 2,0 /2" 0,4,0 0,3 8,0 2, ,0 0,5,5 0,5 0, 2,0,0,5 3,0 0,5,0 2" 0,5 0,8 0,3 7,0 2, Kritik devre /4 3,0 2,0 0,0 5,0 2 /4 3,0 3,0 3 0,5 0,5 4 3/4 0,5,7 3,0 5,2 5 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 6 /2,0 4,0 5,0 0,0 7 /2,0,0 8 3/4",0,0 9 3/4,0,7 3,0 5,7 0,0,0 /4 3,0 3,0 2 /4, 2,5 3,6 302 devresi 3 3/4,5 3,0 4,5 4 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 5 /2,0 4,0 5,0 0,0 6 3/4,0,0 7 3/4",0,0 8 3/4,0 3,0 4,0 202 devresi 9 3/4 0,5 0,5 20 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 2 /2,0 2,0 5,0 8,0 02 devresi 22 3/4" 0,5 0,5 23 /2 3,0,5 2,0 5,0,5 24 /2,0 2,0 5,0 8,0 Z02 devresi 25 /2 3,0 0,5 4,0 5,0 2,5 26 /2,0 2,0 5,0 8,0 8

37 9