Kalorifer Tesisatında Hidrolik Dengesizliğin Radyatör Debileri ve Isı Aktarımlarına Etkisi Doç.. Dr. Serhan KÜÇÜK ÜÇÜKA Dokuz Eylül Üniversitesi Makine MühendisliM hendisliği i BölümüB
Amaç Kalorifer tesisatlarında ana hedef; istenilen konfor sıcaklığının n sağlanmas lanması ve maliyetler ile işletme i problemlerinin en aza indirilmesidir. Sıcak sulu ısıtma sistemlerinde karşı şılaşılan işletme i şikayetlerinin başı şında ısıl l dengesizlikler gelmektedir. Kazandan uzakta olan radyatörlere rlere gitmesi gerekenden az, yakın n radyatörlere rlere ise fazla debide akış ışkan gitmesi ısıl l dengesizliklerin başlıca nedenidir. Bu çalışmada akış ışkan debisi dağı ğılımının ısıl l dengeye etkisi incelenecektir.
Radyatör ısıl l kapasitesinin sıcaklıkla kla değişimi imi Radyatör ısı yükü, ısıtıcı akışkan ve ortam arasındaki logaritmik sıcaklık farkının radyatör tipine bağlı üstel kuvveti ile değişmektedir:
Debinin Isı Yüküne Etkisi Debinin artışı ile birlikte akışkan dönüş sıcaklığı ve radyatör ısıl kapasitesi artar. Ancak artış oranı sınırlıdır.
Kolon hattında akış ışkan dolaşı şım m hızıh ve basınç düşümünün n hesaplanması Isı yükünün bilinmesi halinde, kolonda akışkan hızı ve basınç düşümü aşağıdaki bağıntılar kullanılarak hesaplanır: 4Q ρ C T πd Isı yükünü sağlamak için ısıl gerekli dolaşım hızı: V = 2
Q kolon = 6732 W Kolon ısı yükü dağı ğılımı Çalışmada göz önüne alınan örnek dağıtım kolonu radyatör ısı yükleri gösterildiği gibidir: 636 W 636 W 410 W 410 W 500 W 500 W
Radyatör ısı yükü ve debileri Radyatör Isı İhtiyacı (W) Debi (m 3 /s) 1. Radyatör 2. Radyatör 3. Radyatör 4. Radyatör 5. Radyatör 6. Radyatör 7. Radyatör 455 500 410 455 455 455 636 5.59 x 10-6 6.15 x 10-6 5.04 x 10-6 5.59 x 10-6 5.59 x 10-6 5.59 x 10-6 7.83 x 10-6 Not: Tablonun oluşturulmasında ısıtma akışkanı suyun gidiş dönüş sıcaklık farkı (90ºC/70ºC) 20ºC, ortalama yoğunluk 972 kg/m3 ve özgül ısı 4.18 kj/kg-k alınmıştır.
7. parça 6. parça 5. parça 1272 W 15.66x10-6 m 3 /s 2182 W 26.84x10-6 m 3 /s 3092 W 38.02x10-6 m 3 /s Standart durum Kolon ısı yükü ve debi dağılımı Kolonun her bir parçasının ısı yükü ve debisi üst tarafında kalan radyatörlerin yüklerinin toplanması ile hesaplanmıştır. 4. parça 4002 W 49.20x10-6 m 3 /s 3. parça 4822 W 59.28x10-6 m 3 /s 2. parça 5822 W 71.25x10-6 m 3 /s 1. parça 6732 W 82.76x10-6 m 3 /s Dağıtım ana hattı
P 7r = 51 Pa P 7r = 51 Pa P 6r = 229 Pa 3/8 89 Pa P 6r = 229 Pa Standart durum Radyatör ve kolon basınç düşümleri P 5r = 727 Pa 3/8 1/2 249 Pa 146 Pa P 5r = 727 Pa Kolon üzerindeki her ayrılma/dönüş noktası arasındaki kısma vanası dahil radyatör basınç düşümü. P 4r = 1019 Pa P 3r = 1485 Pa 1/2 3/4 P 4r = 1019 Pa 233 Pa P 3r = 1485 Pa 82 Pa Radyatör basınç düşümleri, üstte kalan kolon parçaları basınç düşümleri toplamının iki katı ile en üst radyatör basınç düşümünün toplamına eşittir. P 2r = 1649 Pa P 2r = 1649 Pa 3/4 120 Pa P 1r = 1889 Pa P 1r = 1889 Pa (3/4 ), 146 Pa Dağıtım ana hattı P top = 2181 Pa
0.5 Pa 0.78x10-6 m 3 /s 7. Boru Hattı 2 Pa 1.59x10-6 m 3 /s 16 Pa 4.48x10-6 m 3 /s 50 Pa 7.9x10-6 m 3 /s 210 Pa 16.3x10-6 m 3 /s 380 Pa 21.8x10-6 m 3 /s 874 Pa 33.1x10-6 m 3 /s 6. Boru Hattı 5. Boru Hattı 4. Boru Hattı 3. Boru Hattı 2. Boru Hattı 1. Boru Hattı 0.5 Pa 0.78x10-6 m 3 /s P 7 = 0.75 Pa 2 Pa 1.59x10-6 m 3 /s P 6 = 7 Pa 16 Pa 4.48x10-6 m 3 /s P 5 = 17 Pa 50 Pa 7.9x10-6 m 3 /s P 4 = 80 Pa 210 Pa 16.3x10-6 m 3 /s P 3 = 85 Pa 380 Pa 21.8x10-6 m 3 /s P 2 = 247 Pa 874 Pa 33.1x10-6 m 3 /s P 1 = 654 Pa Dengeleme yapılmamış durum basınç düşümü ve debi dağılımı (Kolon toplam basınç düşümü sbt) Kolondaki basınç kayıpları ve debiler radyatörlerde dengeleme (kısma) yapılmadığı durum için hesaplanmıştır. Toplam basınç düşümü standart haldeki kolon dağıtım basıncına eşit olacak şekilde alınmıştır. Hesaplamalar üstten alta doğru toplanarak yapılmaktadır. Dağıtım ana hattı P top = 2182Pa
Debilerin Karşı şılaştırılması Bir önceki sayfada hesaplanan debiler, ısı yüküne göre hesaplanan radyatör debileri ile karşılaştırılmıştır. Radyatör Debisi, m3/s 3.50E-05 3.00E-05 2.50E-05 2.00E-05 1.50E-05 1.00E-05 5.00E-06 0.00E+00 Standart durum Dengeleme yapılmamış durum 1 2 3 4 5 6 7
Isı Yüklerinin Karşı şılaştırılması Dengeleme yapılmamış durumda debilerin değişmesi nedeni ile ısı yükünde olan değişimler hesaplanmıştır: Radyatör ısı yükü, W 700 600 500 400 300 200 100 0 standart durum Dengeleme yapılmamış durum 1 2 3 4 5 6 7
Basınç (debi) ayarı yapılmas lması Esas: Debi içi ayar tesisatlı vana kullanılmas lması Kolon dengeleme vanaları kullanılmas lması Diğerleri (ilave olarak): Termostatik vana kullanılmas lması Not: Termostatik vananın n tam açık a k halinde, debi çok fazla arttığı halde yük k fazla değişmeyecek ve dağı ğıtım m dengesi bozulacaktır. Bu nedenle ayrıca kısma k vanası kullanılmadan lmadan termostatik vana kullanılmas lması dengeleme için i in tek başı şına yeterli değildir.
KAYNAKLAR Küçüka S., Musaoğlu E.,"Kalorifer Tesisatında Hidrolik Dengesizliğin in Radyatör r Debileri ve Isı Aktarımlar mlarına Etkisi", TESKON VIII. Ulusal Tesisat Mühendisliği i Kongresi Bildiriler Kitabı,, Makina Müh. M Odası yayını,, s. 35-45, İzmir, 2007. PETITJEAN R., Radyatör r sistemlerinin hidronik dengelenmesi, III. Uluslararası Yapıda Tesisat Bilimi ve Teknolojisi Sempozyumu Bildiriler Kitabı,, Türk T Tesisat Mühendisleri M Derneği i Teknik Yayınlar 5A, s.:97-105, 1998. AKYURT F., Isıtma ve soğutma sistemlerinin hidronik dengelenmesi, TESKON VI. Ulusal Tesisat MühendisliM hendisliği i Kongresi Bildiriler Kitabı,, MMO yayını,, s.:1-20, 2003. GÜREL S., Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinde balanslama (dengeleme) uygulamaları,teskon IV. Ulusal Tesisat Mühendisliği i Kongresi Bildiriler Kitabı,, MMO yayını,, s.:269-280, 280, 1999.