Jeotermal Enerji Santrallerinde Akışkan Viskozite Hesaplamaları ve Elektrokimyasal Korozyon Önlemleri

Benzer belgeler
GEOTHERMAL FLUID(BRINE-WATER) VISCOSITY CALCULATIONS AND PROTECTION AGAINST ELECTROCHEMICAL CORROSION IN GEOTHERMAL POWER PLANTS

Reynolds Sayısı ve Akış Rejimleri

Akışkanlar Mekaniği. Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği.

SORU 6: Su yapılarının tasarımında katı madde hareketinin (aşınma, oyulma, yığılma vb. olayları) incelenmesi neden önemlidir, açıklayınız (4 puan).

DENEY 2. Şekil 1. Çalışma bölümünün şematik olarak görünümü

Atom. Atom elektronlu Na. 29 elektronlu Cu

Denklem 2.1. Denklem 2.2. Isıl iletkenlik dirençleri Denklem Denklem 2.6 dan aşağıdaki gibi hesaplanır. 1 D. = ln. s i. Denklem 2.

Fan Coil Cihazları Tesisat Bağlantıları

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

4. Numaralandırdığımız her boru parçasının üzerine taşıdıkları ısı yükleri yazılır.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

BĐSĐKLET FREN SĐSTEMĐNDE KABLO BAĞLANTI AÇISININ MEKANĐK VERĐME ETKĐSĐNĐN ĐNCELENMESĐ

İLERİ YAPI MALZEMELERİ DERS-6 KOMPOZİTLER

MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

PLASTİK MALZEMELERİN İŞLENME TEKNİKLERİ

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

Elektro Kaplamada Optimum Ko ullar

II. Bölüm HİDROLİK SİSTEMLERİN TANITIMI

BUHAR TESĐSATLARINDA KULLANILAN KONDENSTOPLAR VE ENERJĐ TASARRUFLARI

Üç-fazlı 480 volt AC güç, normalde-açık "L1", "L2" ve "L3" olarak etiketlenmiş vida bağlantı uçları yoluyla kontaktörün tepesinde kontak hale gelir

MAKİNE VE MOTOR DERS NOTLARI 1.HAFTA

ELEKTRİK ÜRETİM SANTRALLERİNDE KAPASİTE ARTIRIMI VE LİSANS TADİLİ

Park Elektrik Üretim Madencilik Sanayi ve Ticaret A.Ş. Sayfa No: 1

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri

ELEKTRO KAZANIM (ELEKTROW NN NG)

ARAŞTIRMA RAPORU. Rapor No: XX.XX.XX. : Prof. Dr. Rıza Gürbüz Tel: e-posta: gurbuz@metu.edu.tr

KIRILMA MEKANİĞİ Prof.Dr. İrfan AY MALZEME KUSURLARI

Ölçme Bilgisi Ders Notları

Selçuk Üniversitesi. Mühendislik-Mimarlık Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı. Venturimetre Deney Föyü

16. Yoğun Madde Fiziği Ankara Toplantısı, Gazi Üniversitesi, 6 Kasım 2009 ÇAĞRILI KONUŞMALAR

Paint School JPS-E / Corrosion / 1 KOROZYON

Makine Elemanları I Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Temel bilgiler-flipped Classroom Bağlama Elemanları

Yakıt Özelliklerinin Doğrulanması. Teknik Rapor. No.: 942/

Dr. Erdener ILDIZ Yönetim Kurulu Başkanı ILDIZ DONATIM SAN. ve TİC. A.Ş.

JET MOTORLARININ YARI-DĐNAMĐK BENZETĐŞĐMĐ ve UÇUŞ ŞARTLARINA UYGULANMASI

01 OCAK 2015 ELEKTRİK AKIMI VE LAMBA PARLAKLIĞI SALİH MERT İLİ DENİZLİ ANADOLU LİSESİ 10/A 436

Fizik I (Fizik ve Ölçme) - Ders sorumlusu: Yrd.Doç.Dr.Hilmi Ku çu

KOROZYONUN ÖNEMİ. Korozyon, özellikle metallerde büyük ekonomik kayıplara sebep olur.

DENEY 5 SOĞUTMA KULESİ PERFORMANSININ BELİRLENMESİ

Fizik ve Ölçme. Fizik deneysel gözlemler ve nicel ölçümlere dayanır

PLASTİK VAKUM TEKNOLOJİSİ DERSİ ÇALIŞMA SORULARI. b. Fanlar. c. Şartlandırıcı. d. Alt tabla. a. Rotasyon makinesi. b. Enjeksiyon makinesi

YAPILARDA DERZLER VE SIZDIRMAZLIK MALZEMELERİ

STYROPOR ĐÇEREN ÇĐMENTO VE ALÇI BAĞLAYICILI MALZEMELERĐN ISIL VE MEKANĐK ÖZELLĐKLERĐ*

NORMAL TUĞLA VE PRES TUĞLA İLE DUVAR

MAK 4026 SES ve GÜRÜLTÜ KONTROLÜ. 6. Hafta Oda Akustiği

ELEKTROKAPLAMA VE YÜZEY

INSURAL* ATL ALUMİNYUM VE ÇİNKO İÇİN YALITKAN POTA ASTARLARI. Kolay astarlama. Yüksek enerji tasarrufu. Yüksek mekanik mukavemet

Bu konuda cevap verilecek sorular?

DEĞERLENDİRME NOTU: Mehmet Buğra AHLATCI Mevlana Kalkınma Ajansı, Araştırma Etüt ve Planlama Birimi Uzmanı, Sosyolog

DEZENFEKSİYON TEKNİK TEBLİĞİ

VAKIF MENKUL KIYMET YATIRIM ORTAKLIĞI A.Ş. (ESKİ UNVANI İLE VAKIF B TİPİ MENKUL KIYMETLER YATIRIM ORTAKLIĞI A.Ş. )

Doç. Dr. Eyüp DEBİK

Şekil 5.12 Eski beton yüzeydeki kırıntıların su jetiyle uzaklaştırılması

Oksijen, flor ve neon elementlerinin kullanıldığı alanları araştırınız.

EEM 334. Elektrik Makinaları Laboratuvarı

T.C. TURGUT ÖZAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Sait GEZGİN, Nesim DURSUN, Fatma GÖKMEN YILMAZ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK LABORATUVARI 1. BASINÇ, AKIŞ ve SEVİYE KONTROL DENEYLERİ

TURBOCHARGER REZONATÖRÜ TASARIMINDA SES İLETİM KAYBININ NÜMERİK VE DENEYSEL İNCELENMESİ

Sinterleme. İstenilen mikroyapı özelliklerine sahip ürün eldesi için yaş ürünler fırında bir ısıl işleme tabi tutulurlar bu prosese sinterleme denir.

TÜBİTAK BİDEB YİBO ÖĞRETMENLERİ

YANMA GAZLARI ÖLÇÜMLERİ

Yapı Kabuğunda Isı Kayıplarının Azaltılması ve Bir İyileştirme Projesi Örneği

Döküm. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ (YAŞLANDIRMA) DENEYİ

YÖNETMELİK ANKARA ÜNİVERSİTESİ YABANCI DİL EĞİTİM VE ÖĞRETİM YÖNETMELİĞİ BİRİNCİ BÖLÜM. Amaç, Kapsam, Dayanak ve Tanımlar

AvivaSA Emeklilik ve Hayat. Fiyat Tespit Raporu Görüşü. Şirket Hakkında Özet Bilgi: Halka Arz Hakkında Özet Bilgi:

BİLGİSAYAR PROGRAMLARI YARDIMIYLA ŞEV DURAYLILIK ANALİZLERİ * Software Aided Slope Stability Analysis*

ÖZEL İLETİŞİM VERGİSİ GENEL TEBLİĞİ (SERİ NO: 14) BİRİNCİ BÖLÜM

Jeotermal Enerjiden Elektrik Enerjisi Üretimi

ELEKTRĐKLĐ OCAK TR. Kurulum Kullanım Bakım

a) Birim sorumluları: Merkez çalışmalarının programlanmasından ve uygulanmasından sorumlu öğretim elemanlarını,

Yenilikçi Teknolojiler Lazer Serisi. Yeni Nesil Fiber Lazer Kesim Makinesi

olup uygu kaması A formuna sahiptir. Müsaade edilen yüzey basıncı p em kasnak malzemesi GG ve mil malzemesi St 50 dir.

Birincil alüminyum üretiminde 2010 yılı itibariyle Kanada ve ABD ile temsil edilen Kuzey Amerika ile Doğu ve Orta Avrupa ön plana çıkmıştır.

İÇİNDEKİLER. 1 Projenin Amacı Giriş Yöntem Sonuçlar ve Tartışma Kaynakça... 7

SELÇUK EZCA DEPOSU TİCARET VE SANAYİ ANONİM ŞİRKETİ. 1 Ocak- 30 Eylül 2014 FAALİYET RAPORU

AQUA BOYLER Tek ve Çift Serpantinli Boyler

:30 Adı-Soyadı:... No:... NOT:...


Hidrokinonun Asidik Ortamda Hidrojen Verimine Etkisinin Araştırılması

BÖLÜM 7 BİLGİSAYAR UYGULAMALARI - 1

makale SONUÇ Şekil 8. Deneylerde Kullanılan Mermiler Şekil 9. Farklı Tabaka Sayılarındaki Kompozit Levhalarda Yüksek Hızlı Darbe Sonucu Oluşan Hasar

ATH-SW Serisi yüzey montaj termostat

Resim 1: Kongre katılımı (erken kayıt + 4 günlük kongre oteli konaklaması) için gereken miktarın yıllar içerisindeki seyri.

Konveyörler NP, NI Serisi

EK III POTANSİYELİN TANIMLANMASI

Ek 1. Fen Maddelerini Anlama Testi (FEMAT) Sevgili öğrenciler,

Nakit Sermaye Artırımı Uygulaması (Kurumlar Vergisi Genel Tebliği (Seri No:1) nde Değişiklik Yapılmasına Dair Tebliğ (Seri No:9))

İNŞAAT PROJELERİNİN YAPIM SÜRECİNDE KEŞİF VE METRAJ. Ülkemizde yaygın olarak kullanılan yöntemdir.

UCRETE DP UYGULAMA YÖNTEMİ

TA-COMPACT-DP. Kombine Δp kontrol cihazı, balanslama ve kontrol vanaları Küçük basınçtan bağımsız devreler için

ASENKRON (İNDÜKSİYON)

ÜÇGEN,TESTERE işaret ÜRETEÇLERi VE veo

ĠliĢkin Usul Ve Esaslarda Yapılan DeğiĢiklikler Hakkında.

Gelişmiş uluslararası elektrostatik toz emaye imalat hattı İki kat elektrostatik kuru toz teknolojisi şu an uluslararası emaye endüstrisinde

PÝLSA PE 100 BORULARI

SEYAHAT PERFORMANSI MENZİL

Soğutma kompresörlerini aşağıdaki şekilde sınıflandırmak mümkündür. 5. Santrifüj (Turbo) Kompresörler( günümüzde pek kullanılmamaktadırlar)

ANKARA EMEKLİLİK A.Ş GELİR AMAÇLI ULUSLARARASI BORÇLANMA ARAÇLARI EMEKLİLİK YATIRIM FONU ÜÇÜNCÜ 3 AYLIK RAPOR

Transkript:

Jeotermal Jeotermal Enerji Santrallerinde Akışkan Viskozite Hesaplamaları ve Elektrokimyasal Korozyon Önlemleri Ahmet Öven * Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan Jeotermal Enerji Santrallerindeki Jeotermal Akışkanla ilgili viskozite hesaplamaları yapılmış, Pipe Flow Expert programı ile akış kararlılığı karşılaştırılmıştır. Jeotermal akışkanın (brine water) kimyasal özelliklerinin deniz suyuna benzemesinden dolayı El Doussky ve J. Sündermann ın çalışmaları baz alınmıştır. Ayrıca çelik çekme ve dikişli borulardaki akışın hareket fonksiyonu incelenmiş ve bu çalışmalar baz alınarak mekanik ve kimyasal korozyonla ilgili Elektrokimyasal korozyonu önleyici katodik koruma ve galvanik anod uygulaması ile hesaplamalar yapılarak birçok konuyu kapsayan teorik ve pratik bilgileri içeren bir çalışma sunulmuştur. 1. GİRİŞ Son 10 yıldır ülkemizdeki yenilenebilir enerji kaynaklarına olan yatırımların revaçta olması akademisyenlerin bu alanda çalışma yapmalarına olanak tanımıştır. Jeotermal akışkanla ilgili viskozite, yoğunluk, akış kararlılığı gibi birçok konuya bu makalede yer verilmiş, enerji santrallerinde kullanılan boru hatlarıyla ilgili akış hesaplamaları Pipe Flow Expert programı ile desteklenmiş, bu hesaplamalardan yola çıkılarak elektrokimyasal korozyon önlemleriyle ilgili çalışmalar ortaya konmuştur. 2. JEOTERMAL AKIŞKANIN TANIMI Yer altındaki magma faaliyetlerinin sonucunda, sıcak kayaların üstünde biriken yüksek sıcaklıktaki ve mineral bakımından zengin olan su Jeotermal Akışkan olarak adlandırılmaktadır. Su, tuzluluk oranına bağlı kalmak suretiyle dört gruba ayrılmaktadır. Freshwater (içme suyu) Brackishwater (hafif tuzlu su, göl ve nehir suları) Seawater (deniz suyu) Brine water (mineral ve özellikle tuz bakımından zengin su, jeotermal su) Kızıldeniz -40 ppt Akdeniz -38 ppt Ortalama deniz suyu 34.7 ppt Karadeniz -18 ppt Baltık denizi -8 ppt Tarımsal sulama -2 ppt İçme suyu -0.1 ppt 2.1 Su Tuzluluk Oranı (Salinity) Oransal ifadeler Tablo 1 de belirtilmektedir. Şekil 1 de ise gruplandırdığımız suya ait ppt (tuzluluk) oranı görsel olarak sunulmuştur. Şekil 1. Tuzluluk Değerleri Brine water (mineral ve özellikle tuz bakımdan zengin su, jeotermal su) + 50 ppt Seawater (deniz suyu) 30-50 ppt Brackishwater (hafif tuzlu su, göl ve nehir suları) 0.5-30 ppt Freshwater (içme suyu) 0-0.5 ppt * Yıldız Teknik Üniversitesi - ahmetoven@gmail.com Mühendis ve Makina 21

Tablo 1. Derişim Birimi Kısatmaları [1] 1 St = 1 cm 2. s 1 = 10 4 m 2. s 1 mekte ve Tablo 2 de gösterilmektedir. Kısaltma İngilizcesi Türkçesi pph Parts per hundred Yüzde bir ppt Parts per thousand Binde bir (mili) ppm Parts per million Milyonda bir (mikro) ppb Parts per billion Milyarda bir (nano) ppt Parts per trillion Trilyonda bir (piko) ppq Parts per quadrillion Katrilyonda bir (femto) 3. AKIŞKAN VİSKOZİTESİ Akışkanın akmaya karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanmaktadır. Akışkanın akma veya akmazlık potansiyeli, kimyasal testlerin sonucunda belirlenebilmekte, hidro-dinamik sistemlerde büyük bir etken oluşturmaktadır. 1 cst = 1 mm 2. s 1 = 10 6 m 2. s 1 υ= µ ρ : υ kinematik viskozite, dinamik viskozite ve ρ akışkan yoğunluğu olarak adlandırılmaktadır. 4. AKIŞKAN KARARLILIĞI 4.1 Laminer Akış Akışkan tabakaları birbirinin üzerinde kayarak hareket eder. 4.2 Türbülanslı Akış Akışkanın hareket halindeki düzensizliği olarak tanımlanmaktadır. 4.3 Akışkan Kararlılığının Belirlenmesi Reynold sayısı baz alınarak akışkan kararlılığı belirlenebil- Tablo 2. Laminer Akış Re<2320, Türbülanslı Akış Re 2320 DN Re=vx õ υ Re v DN υ Reynold sayısı Akış hızı Boru çapı Kinematik viskozite 5. JEOTERMAL AKIŞKAN (BRINE WATER) YOĞUNLUK, VİSKOZİTE VE TERMAL İLETKENLİK HESAPLAMALARI Şekil 1 de ifade edildiği gibi, jeotermal akışkan, deniz suyunun kimyasal özelliklerine yakın olduğundan dolayı 50 ppt ve üstündeki tuzluluk oranını alarak dinamik ve kinematik viskoziteyi hesaplamak mümkündür. Şekil 2. Sıvı Tabakaları Arasında Oluşan Kayma Gerilimleri [2] Şekil 2 de de gösterildiği gibi, hareket halindeki sıvı tabakaları arasında oluşan kayma gerilmeleri Newton Kuramı na göre, laminer ve paralel bir akışta, tabakalar arasındaki yüzey gerilimi (τ= F ) bu tabakalara dik yöndeki hız gradyeni (dv/ A dv dy) ile orantılıdır. τ= µ. Buradaki μ sabiti, akmazlık dy değişmezi, akmazlık, veya durağan akmazlık olarak bilinir. Newton Yasası na uyan su ve gazların çoğu, Newtonyen akışkanlar olarak adlandırılır. 3.1 Dinamik Viskozite CGS (Centimeter-Gram-Second Unit) sistemine göre, birimi poise P olarak adlandırılır. 1 P = 0.1 Pa. s= 0.1 kg.m 1. s 1 1 cp = 1 mpa. s = 0.001 Pa. s = 0.001 N. s. m 2 = 0.001 kg.m 1. s 1. 3.2 Kinematik Viskozite Şekil 3. Laminer Akış Şekil 4. Türbülanslı Akış Laminer Akış Türbülanslı Akış Viskozite hesaplamaları, deniz suyu üzerine araştırmalar yapan El Doussky ve J. Sündermann ın logaritmik ve ln ifadelere dayalı formüllerinden, tablo ve eğri grafiklerinden yola çıkılarak yapılacaktır [3]. Jeotermal Akışkan Sıcaklığımızın yaklaşık 150 C olması ve su tuzluluk oranının 50 ppt nin üstünde olması sebebiyle aşağıdaki formülasyonları kullanacağız. Grafik 2. Kinematik Viskozite-Sıcaklık -PPT[3] Akışkan Yoğunluğu ile İlgili Hesaplamalar: (A,B,G,F=sbt. X= 50 ppt T= 150 C) ρ = + + 3 10 ( AFAF 1 1 2 2 AF 3 3 AF 4 4) ( 2)( X ) B = ( 150) / 150 1000 G 1 = 0.5 G 2 = B G 3 = 2 B 2-1 A1 = 4.032219 G1+ 0.115313 G2 + 3.26 +3.26 x 10-4 G 3 SI birim sistemine göre m 2 /s dir. CGS ve stokes St olarak adlandırılır. Şekil 5. Akış Farkının Gösterimi Grafik 1. Yoğunluk-Sıcaklık-PPT[3] 3 4 A2 = 0.108199 G1 + 1.571 x10 G2 4.23 x 10 G 3 22 Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina 23

A = 0.012247 G + 1.74 x10 G 9 x 10 G 3 3 6 3 1 2 A = 6.92 x 10 8.7 x10 G 5.3 x 10 G 3 4 5 5 4 2 ( )( T) A= ( 2 200) / 160 F = 0.5, F =A, F = 2 A 1, F = 4 A 3 A 2 3 1 2 3 4 Hesaplamaların sonucunda yoğunluk, ρ = 955,866 kg/m 3 tür. Grafik 1 de, 150 C ve 50 ppt değerleri için de hesaplanan yoğunluk değeri ile örtüşmektedir. Kinematik ve Dinamik Viskozite ile İlgili Hesaplamalar: Aşağıdaki formülasyonlar hesaplandığı takdirde dinamik viskozite, µ = 0,209 x 10-3 kg/m s dir. Kinematik viskozite ise υ=µ/ρ 0,209 x 10-3 / 955,866 = 0.2186 x 10-6 m 2 /s dir. -3 µ=µ x µ x 10 R w ( ) Ln µ w R 604.129 = 3.79418 + + T 139.8 µ =1+As+Bs 2 Tablo 3. (Pipe Flow Giriş Parametreleri) Program Girdileri Değerleri Boru Hattı Uzunluğu 2000 m Boru Çapı DN 400 (16 ) Debi 600 m 3 /h Giriş Basıncı 3,0 bar Dinamik Viskozite 0,209 cp Dış Ortam Basıncı 1 atm Flow Expert programı ile akış cinsi (laminar, türbülanslı) basınç kaybı gibi hesaplamalar yapılmıştır. 6.1 Teorik Hesaplama Metoduyla Karşılaştırılması Grafik 1, 2 ve Tablo 3 ve 4 teki değerler baz alınarak; Q=A ν 600 π x 0.381 =ν x 3600 4 v=1.4618 m/s dir. 2 v x DN 1.4618 x 0.381 Re= Re= 2543131>2300-6 υ 0,219 x 10 türbülanslıdır. Yapılan teorik hesaplamalar Pipe Flow Expert programı ile karşılaştırıldığında sonuçlar birbirini teyit etmektedir. 2000 m lik boru hattındaki bu akış hesaplamaları, mekanik ve kimyasal korozyonların yorumlanmasına ilişkin sayısal nitelikler taşımaktadır. 7. ÇELİK ÇEKME VE DİKİŞLİ BORUDAKİ AKIŞ HAREKETİ VE AKIŞI ETKİLEYEN FONKSİYONLARIN TESPİTİ Enerji santrallerinde su, buhar ve gaz hatlarında kullanılan çelik çekme ve dikişli borular aşağıdaki konu başlıklarına istinaden incelenmiş ve borunun fiziksel özelliğinin akışın hareket kabiliyetine olan etkisi açıklanmıştır. Akış vektörel kuvvetleri Şekil 8. Çelik Çekme Boru ve Oluşan Akış Vektörel Kuvvetleri Kaynak dikişleri Akış vektörel kuvvetleri Şekil 9. D i k i ş l i B o r u v e O l u ş a n A k ı ş V e k t ö r e l K u v v e t l e r i A= 1.474 x10 + 1.5 x10 T 3.927 x10 T 3 5 8 2 B = 1.0734 x10 + 1.5 x10 T 3.927 x10 T 5 5 8 2 Hesaplanan kinematik viskozite değeri, Grafik 2 de, 150 C ve 50 ppt değerleri için hesaplanan değerle örtüşmektedir. Termal İletkenlikle İlgili Hesaplamalar: Birimi kw/ m C olup, fiziksel ve kimyasal özelliklere bağlı olarak ısıl iletkenlik kapasitesini ifade etmektedir. log 10( k) = log 10(240 + As) + 0.434 343.5 + Bs T + 273.15 2.3 * 1 T+ 273.15 647.3 + Cs A= x B = x C = x s = ppt T = 150 C k = termal iletkenlik 4 2 2 2 10 3.7 10 3 10 50 k = 0.676 kw m C 6. PIPE FLOW EXPERT PROGRAMI İLE AKIŞ HESAPLAMALARI Hesaplanan yoğunluk ve viskozite değerleri baz alınmak suretiyle, 2000 m DN 600 lük bir boru hattı için Pipe 1/3 Şekil 6. Hesaplama Öncesi Şekil 7. Hesaplama Sonrası Tablo 4. Pipe Flow Sonuç Değerleri Hesaplama Sonrasında Program Çıktıları Değerleri Çıkış Basıncı 2.2929 bar Akış Hızı 1.462 m/s Reynold Sayısı 2547327 Akış Cinsi Türbülanslı (Re>2300) Sürtünme Akış Kaybı 7,435 m.hd Kinematik Viskozite 0,219 cst 7.1 Çelik Çekme Boru St 37, St 44, St 52 den üretilmektedir. Çelik çekme borudaki akış, kararlılık göstermektedir. Borunun iç yüzeyinde, dikişli borudaki gibi kaynak dikişleri olmamasından dolayı kararlı hareket etmekte; akış cinsi laminer (kararlı), türbülanslı ise borunun fiziki özelliği akışın cinsine ve hareket kabiliyetine etki etmemektedir (Şekil8, Şekil 9). 7.2 Dikişli Boru Önceden delinerek hazırlanmış olan sac şerit, boru biçiminde kıvrıldıktan sonra, dikiş yeri çeşitli kaynak yöntemleri ile birleştirilir. Dikiş yeri, genellikle uzunlamasına ve düz dikiş şeklinde olmakla birlikte, spiral dikişli borularda, sac şeridin helisel olarak sarılıp otomatik kaynak yöntemleri ile kaynak edilmesi şeklinde de düzenlenebilmektedir. Dikişli borularda, akış vektörel kuvvetlerinin dikişsiz borudaki (çelik çekme) gibi pürüzsüz bir yüzeyde değil de direkt olarak kaynak dikişlerine çarpmasının sonucunda, ateşli silahlardaki merminin yiv içersinde dönüş hareketini kazanması gibi girdap etkisiyle akış kuvvetleri ilerlemekte, dikişlere etki eden kuvvet ve girdap etkisi borunun ömrünü kısaltmakta, daha çok yıpranmasına sebebiyet vermektedir. Ayrıca çelik çekmeye göre daha fazla korozyona uğramaktadır. 8. ELEKTRO KİMYASAL KOROZYON OLUŞUMU Korozyon, metal veya metal alaşımlarının oksitlenme veya diğer kimyasal etkilerle aşınma durumudur. Demirin paslanması, alüminyumun oksitlenmesi korozyona örnek olarak verilebilir. Metal ve alaşımların kararlı halleri olan bileşik haline dönme eğilimleri yüksektir. Bunun sonucu olarak metaller, içinde bulundukları ortamın elemanları ile tepkimeye girerek, önce iyonik hale ve oradan da ortamdaki başka elementlerle birleşerek bileşik haline dönmeye çalışırlar, yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozulurlar. Sonuçta, metal veya alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere (zarara) uğrar. Korozyon, metalik malzemelerin içinde bulundukları ortamla reaksiyona girmeleri sonucu, dışardan enerji vermeye gerek olmadan, doğal olarak meydana gelen olaydır. Elektro-kimyasal korozyon esasen anot rolündeki maddenin çözünmesidir. Elektrokimyasal korozyon, ister mikro ölçekte ister makro ölçekte oluşsun korozyon hücresi ile modellenebilir. Korozyon hücresi; anot, katod, iletken ortam (elektrolit) ve anot-katot arasındaki iletken bağlantıdan oluşur. Bu dört bileşenden biri dahi olmasa korozyon oluşmaz. Korozyon oluşumu, anot rolünü üstlenen maddede meydana gelir (Şekil 11). Maddelerin korozyon hücresindeki rollerini belirleyen çeşitli faktörler vardır. Örneğin çözünme potansiyeli yüksek bir metal (Sn), çö- 24 Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina 25

ELEKTROLİT Demir Karbid (Fe 3 C) Şekil 10. Korozyon Oluşumu [4] ANA METAL SU Şekil 11. Elektro Kimyasal Korozyon [5] zünme potansiyeli düşük bir metalle (Fe) temas halinde çözeltiye konacak olursa, anot rolünü üstlenecek ve çözünecektir. Elektrolit olarak bir çatlak içindeki buğu kalınlığında bir rutubet, film tabakası veya su artığı, hatta el teri bile yeterlidir. ELEKTRİK AKIMI Demir (Fe) 8.1 Korozyona Etki Eden Faktörler Ortam etkisi-sıcaklık etkisi-malzeme seçimi-sistem dizaynı-sistemin bulunduğu ortamın oksijen konsantrasyonu- Zeminin elektriksel özgül direncinin etkisi olarak tanımlanabilir. 8.2 Katodik Koruma Katodik koruma, bir tür metal koruma metodur. Gemilerin yüzeylerinin paslanmasını önlemek için de kullanılır. Katodik koruma, korunacak metal yapıyı oluşturulacak bir elektrokimyasal hücrenin katodu haline getirerek metal Şekil 12. Jeotermal Boru Kaynak Noktasındaki Galvanik Anod Uygulaması yüzeyinde yürümekte olan anodik reaksiyonların durdurulmasıdır. Katodik korumada amaç, korunacak olan metalin potansiyelini anodun açık devre potansiyeline kadar polarize etmektir. Bunu sağlamak için metale katodik yönde bir dış akım uygulanır. 8.3 Galvanik Anod Uygulaması Metallerin birçoğu su veya hava ile temas ettiğinde korozyona uğrar. Bu, özellikle suyun içindeki veya toprağın altındaki metal borular için büyük bir risktir ve bu boruların yapıldığı metalin korozyona uğramaması için birçok koruma yöntemi geliştirilmiştir. Korozyonu Tablo 5. Anod Cinsine Göre Verim-Kapasite-Yıpranma Değerleri önlemek için bu boruların yanına, onlarla temas edecek şekilde, daha aktif bir metalin yerleştirildiği koruma metoduna ise galvanik usul katodik koruma denir. Anod cinsi Magnezyum Aluminyum Çinko Verimi (%) 50 90 90 Teorik Akım Kapasitesi (A.S./Kg) 2200 2965 820 Gerçek Akım Kapasitesi (A.S./Kg) 1100 2668 768 Teorik Yıpranma (Kg./A.Yıl) 8 3,5 11 Tablo 6. Çıplak Çelik Boruların Farklı Zeminler İçindeki Akım İhtiyaçları Zemin Cinsi Zemin Elektrik Özgül Direnci (ohm.com) Borunun Ortalama Akım İhtiyacı I (ma/m 2 ) Çok korozif < 1000 20 < i Korozif 1000-3000 20 > i > 5 Orta korozif 3000-10000 5 > i > 0,1 Az korozif 10000 < İ < 0,1 Tablo 7. Çeşitli Koruyucu Kaplama Yapılmış Boruların Ortalama Akım İhtiyaçları Kaplama Cinsi Akım İhtiyacı (ma/m 2 ) Sıcak bitüm kaplama 0,5 2,0 Bitüm emdirilmiş tek kat sargılı kaplama 0,2 0,5 Bitüm emdirilmiş tek kat cam elyaf sargılı kaplama 0,05 0,2 Bitüm emdirilmiş çift kat cam elyaf sargılı kaplama 0,005 0,05 Polietilen veya plastik kaplamalar 0,005 Şekil 13. Katodik Koruma Amaçlı Galvanik Anod Bağlantısı Şekil 12 de, galvanik anod montajı görsel olarak sunulmuş olup, boru dış yüzeyindeki boru montaj bağlantı yerleri de görülmektedir. 9. JEOTERMAL BORULARDAKİ ELEKTROKİMYASAL KOROZYON HESAPLAMALARI 9.1 Anod Anod, oksidasyon (Yükseltgenme) reaksiyonunun yürüdüğü elektrodudur. Anod da doğru akım, metalden elektrolite geçer. 9.2 Galvanik Anod Standart elektrot potansiyeli, demirden daha negatif olan magnezyum ve çinko vb. anodlardır. Boruya yeterli miktarda galvanik anod bağlanarak katodik koruma sağlanmaktadır (Şekil 13). 9.3 Katodik Koruma Zemin içine gömülü veya su altında bulunan borunun katod haline getirilmesidir. Tablo 5 ve Tablo 6 daki değerler kullanılmak suretiyle, TS 8591 standartlarına göre, 2000 m lik jeotermal bir boru hattı iç koruma için aşağıdaki hesaplamalar yapılmış, viskozite hesaplamalarında jeotermal suyun kimyasal özelliklerinin deniz suyuna benzemesinden dolayı deniz suyunun grafikleri baz alınmış, aynı şekilde Deniz içi-çelik ve Diğer Metal Yapılarla ilgili de bu standart kullanılmıştır. Standartta, Gemilerin ve deniz içinde hareket eden araçların su ile temas eden kaplamalı yüzeyleri için uygulanacak akım miktarı 10 ma/m 2-100mA/ m 2 olarak ifade edilmektedir. Tablo 8 de ortalama değer olarak 50mA/m 2 alınmıştır. Tablo 9 daki hesaplamalar, Tablo 6 daki TS5141 standartındaki Orta korozif için tanımlanan değerler baz alınarak yapılmış, akım yoğunluğu olarak 0.5 ma/m 2 değeri belirlenmiştir. 26 Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina 27

Tablo 8. Boru Hattı İç Koruma [6] Boru Hattı İç Koruma (Çinko) Boru çapı (m) DN 400 Boru boyu (m) 2000 Koruma akım yoğunluğu (ma/m 2 ) 50 Akım yoğunluğu (A) (Boru çapı x π x Boru boyu x Akım yoğunluğu) / 1000 20 yıl ömre göre toplam kütle (kg) (Akım yoğunluğu x 20 x 8760)/ (738 x 0.85) 1 m boru için koruma anot miktarı (kg) (Toplam kütle/ Toplam boru boyu) Tablo 9. Boru Hattı Dış Yüzey Koruma [7] Boru Hattı Dış Yüzey Koruma (çinko) Boru çapı (m) DN 400 Boru boyu (m) 2000 Koruma akım yoğunluğu (ma/m 2 ) 0,5 Akım yoğunluğu (A) (Boru çapı x π x Boru boyu x Akım yoğunluğu) / 1000 20 yıl ömre göre toplam kütle (kg) (Akım yoğunluğu x 20 x 8760)/ (738 x 0.85) 1 m boru için koruma anot miktarı (kg) (Toplam kütle/ Toplam boru boyu) 119,634 24140,77951 1,27484 257,248 0,1286 12,070 mesinin özelliklerine sahip 2000 m lik boru hattının ana maddesi toprak ve minerallerdir, çelik boru toprağa gömüldüğünde ana maddesi olan toprağa karışmak ve dönmek istediği için toprak ve boru arasında korozyon önleyici bir koruma sağlanmaktadır. Bu boru hattı değerleri baz alınarak elektrokimyasal korozyona karşı galvanik anod (katodik koruma) uygulaması tasarlanmış, ilgili tasarım parametreleri ve standartları sunulmuştur. Ayrıca Spirax Sarco firmasının su ve buhar tablolarından da faydalanılarak akışla ilgili birçok parametreye ulaşmak mümkündür. KAYNAKÇA 1. 2015. Ppm, http://tr.wikipedia.org/ wiki/ppm, son erişim tarihi: 26.05.2015. 2. Schröder, V. 2015. Viskositat, http:// de.wikipedia.org/wiki/viskositaet, son erişim tarihi: 20.08.2015. 3. El-Dessouky, H. T., Ettouney, H. M. 2002. Fundamentals of Salt Water Desalination, ISBN: 0-444-50810-4, Elsevier Science, Amsterdam, Nederland. 4. 2008. KorozyonTeorisi, http://www. aydinay.com.tr/genelbilgi/korozyon- Olusum-Teorisi.html, son erişim tarihi: 01.02.2015. Eskime faktörü: 0.85, Tüm yıl saat (365x24): 8760, Akım kapasitesi: 738 10. SONUÇ 50 ppt 150 C jeotermal akışkan (brine water) değerlerini, DN 400 2000 m lik bir boru hattı için uyguladık, viskozite yoğunluk termal iletkenlik gibi hesaplamaları yapıp, Pipe Flow Expert programı ile karşılaştırarak basınç kayıpları, akışkan hızı ve akışkan kararlılığı ile ilgili bilgiler edinmiş olduk. Bu bilgiler ışığında, çelik çekme ve dikişli borulardaki akışkanın vektörel hızlarını inceleyip, mekanik ve kimyasal korozyona ilişkin tespitlerde bulunduk. Logaritmik ve ln ifadelere dayalı teorik hesaplarla, grafiklerde bulunan sonuçlar teyit edilmiştir. St 37 boru malze- 5. 2015. Cathodic Protection, http:// www.cathodicanodes.com.au/cathodicprotection, son erişim tarihi: 04.06.2015. 6. Odabasoğlu, M. 2015. TS8591, http:// arkatodikkoruma.com/images/stories/ standartlar/ts8591.pdf, son erişim tarihi: 16.03.2015 7. Odabasoğlu, M. 2015. TS5141, http:// arkatodikkoruma.com/images/stories/ standartlar/ts5141.pdf, son erişim tarihi: 16.03.2015. 28 Mühendis ve Makina