KAZANLAR VE ISI DEĞİŞTİRİCİLERİ İÇİNDEKİLER Giriş Kazanların Sınıflandırılması Kazanlarda Yoğuşma Kazan Bakımı Isı Değiştiricileri MAKİNA VE TEÇHİZAT Doç. Dr. İSAK KOTCİOĞLU HEDEFLER Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Kazanlar ve kazanların çalışma prensipleri hakkında teorik bilgi edinebilecek, Kazanların bakımı ve işletilmesi hakkında pratik bilgi edinebilecek, Isı değiştiricisi nedir, ısı değiştiricileri çeşitleri hakkında bilgi edinebileceksiniz. ÜNİTE 9
GİRİŞ Kazanlar günlük hayatımızda da özellikle merkezî sistem ısıtma tesislerinde, küçük işletmelerde buhar elde edilmesinde kullanılan önemli ekipmanlardır. Kazanlar günümüzde en önemli ve ekonomik ısıtma sistemleridir. Yakıttaki kimyasal enerjiyi ısı enerjisine çeviren cihazlara kazan adı verilir. Kazanlar günlük hayatımızda da özellikle merkezî sistem ısıtma tesislerinde, küçük işletmelerde buhar elde edilmesinde kullanılan önemli ekipmanlardır. Yakıtın kimyasal enerjisini yanma yoluyla ısı enerjisine dönüştüren ve bu ısı enerjisini taşıyıcı akışkana aktaran makinalara genel olarak kazan diyoruz. Bütün termik kuvvet santrallerinde kimyasal enerjinin veya nükleer enerjinin ısı enerjisi şeklinde su buharına geçtiği sistem buhar kazanları ve reaktörlerdir. İyi bir yanma ile zehirli gaz olan karbon-monoksit çıkışı önlenmiş olur. Atmosfere is ve kurum atılmaz. Gerektiği kadar yakıt yakılacağından atmosfere daha fazla atık gaz atılmayacaktır. Bunun için de yanmanın denetimimiz altında istediğimiz şartlarda oluşması gerekmektedir. Yanma sonucu oluşan ısı enerjisinden ne kadar yüksek yararlanırsa o oranda yakıt tüketimi düşük, atmosfere atlan atık gazlar o kadar az ayrıca kazan için yapılan işçilik de o oranda az olacaktır. Dolayısı ile yanma sonucu oluşan bu ısı enerjisinin hangi oranda kullanma mahalline taşınmasına kazan verimi denir. Verim ve ekonomik değerler göz önüne alındığında tercih sebebi olarak en öndedir. Kazanlarda yanmanın iyileştirilerek verimin yükseltilmesi çevre korumasını da sağlayacaktır. KAZANLARIN SINIFLANDIRILMASI Günümüzde kazanların sınıflandırılması birçok kritere göre yapılmaktadır. Aşağıda bazı kriterlere göre kazanların sınıflandırılması verilmiştir. Bu sınıflandırma Demir döküm firmasının yayınlarından "Kalorifer Tesisatı Hesabı "kitabından alınmıştır. TSE standartlarına göre kazanlarda tasarım basınçlarına göre iki sınıfa ayrılmıştır. Yüksek basınçlı kazanlar TSE 377 e göre diğer kazanlar ise TSE 497 ve 301 e göre tasarlanmalıdır. Malzemenin cinsine göre kazanlar: Dökme dilimli kazanlar (Dökme demir), çelik kazanlar Korozyona dayanıklı (Paslanmaz çelik, özel alaşım vb.) kazanlar Şekil 9. 1. Döküm dilimli kazanlar Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 2
Şekil 9. 2. Çelik Kazanlar Yanma sonucu oluşan bu ısı enerjisinin hangi oranda kullanma mahalline taşınmasına kazan verimi denir. Kazan Ocağının Tipi, Tasarım Biçimimi ve Gazın Ocaktan Dışarıya Atılmasına Göre Kazanlar Tam yanışlı kazanlar, alttan yanışlı kazanlar Kullandıkları Yakıt Cinsine Göre Kazanlar Gaz yakıtlı kazanlar, Hafif Sıvı Yakıtlı (Motorin) Kazanlar Ağır sıvı yakıtlı kazanlar (Kalyak,Fuel-Oil),Katı Yakılı Kazanlar(Kok, Linyit) Tek yakıt yakan kazanlar, çok yakıt yakabilen Yanma Odası Basıncı ve Geçiş Türüne Göre Kazanlar Doğal geçişli o Üst Basınçlı İki geçişli o İki geçiş yanma odası geri dönüşlü Üç geçişli o Karşı basınçlı (Radyasyon tipi) Karşı basınçsız kazanlar Şekil 9.3. Üç geçişli alev borulu kazan Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 3
Isıtıcı Akışkanın Cinsine Göre Kazanlar Sıcak sulu kazanlar, kaynar sulu kazanlar Alçak basınç buharlı kazanlar, yüksek basınç buharlı kazanlar Akışkan Türüne Göre Sıcak sulu kazanlar, kaynar veya kızgın sulu kazanlar Alçak basınç buharlı kazanlar, yüksek basınç buharlı kazanlar Özel yağ Yapısal Tasarımlarına Göre Kazanlar Alev borulu kazanlar, alev duman borulu kazanlar, duman borulu kazanlar, radyasyon kazanları, su borulu kazanlar Yüksek basınçlı kazanlar TSE 377 e göre, diğer kazanlar ise TSE 497 ve 301 e göre tasarlanmalıdır. Şekil 9. 4. Su Borulu Kazanlar Biçimlerine Göre Kazanlar Yarı silindirik kazanlar, artık konumlu silindirik kazanlar Dik konumlu silindirik kazanlar, prizmatik paket kazanlar Şekil 9. 5. Yarım silindirik kazanın dıştan ve kesit görünüşleri Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 4
Şekil 9. 6. Silindir kazanın dış ve iç yapı kesiti Şekil 9.7. Kendinden yoğuşmalı silindirik kazanda yanma odası, duman geçişleri ve su sirkülasyon prensibi Yanma Şekline Göre Kazanlar Özel (Değişik yakıtlar ve yakıt özelliklerine göre yapılmış, Değişim gerektiren çok yakıtlı, Değişim gerektirmeyen çok yakıtlı Brülör Yapı ve Türüne Göre Kazanlar Üflemeli (Fanlı) Brulörlü, Atmosferik Brulörlü Isıl Değere Göre Kazanlar Alt ısıl değer tekniği kazanları, Üst ısıl değer tekniği kazanları (Yoğuşmalı) Alman Standartlarına Göre Kazanlar Standart Kazanlar, Düşük Sıcaklık Kazanları, Yoğuşmalı Kazanlar Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 5
Şekil 9. 8. Atmosferik Brulörlü Kazan dairesinin yüksekliği kazan üzerinde yer alacak ekipmanların gerektiğinde tamir bakımının yapılmasında zorluk doğurmamasın için en yüksek kazan aksesuarı seviyesinin üzerinde, en az bir metrelik serbest mesafe olmalıdır. Şekil 9. 9. Kendinden Yoğuşmalı Kazan Kazan Konstrüksiyonu ve Yanma Odası Yapısına Göre Kazanlar Yarım silindirik kazanlar, silindirik kazanlar, karşı basınçlı kazanlar Sıcak Su Kazanları Döküm kazanlar, çelik kazanlar Standard kazanlar o Atmosferik brulörlü kazanlar o Üflemeli brulörlü kazanlar o Ferdi ısıtma kazanları Düşük sıcaklık kazanları o Yeni teknoloji kazanları o Atmosferik brulörlü kazanlar o Üflemeli brulörlü kazanlar Yoğuşmalı kazanlar Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 6
Kazanların Yerleşim Planı Şekil 9. 10. Yarım silindirik kazanlar Karşı basınçlı kazan Kazan dairesin yüksekliği kazan üzerinde yer alacak ekipmanların gerektiğinde tamir bakımının yapılmasında zorluk doğurmamasına için Evlerde en yüksek kullanılan kazan kombiler aksesuarı birer seviyesinin sıcak su üzerinde, kazanıdır. en az bir metrelik serbest mesafe olmalıdır. Yönetmelik esasına göre kazan kenarlarının duvarlardan veya duvara monte edilmiş cihazlardan uzaklığı en az 70 cm, iki kazan arasındaki uzaklık en az 40 cm olmalıdır. Kazan dairesinin yüksekliği kazan üzerinde yer alacak ekipmanların gerektiğinde tamir bakımının yapılmasında zorluk doğurmaması için en yüksek kazan aksesuarı seviyesinin üzerinde, en az bir metrelik serbest mesafe olmalıdır. Kazanın çeşitli yönlerinden bırakılacak mesafe, kazanın L uzunluğu cinsinden boyutları ve kazana ilişkin yerleştirme şeması alt kısımda verilecektir. Bacalar kalorifer tesisatı projesinde belirtilen kesitlerde, içine dışarıdan hava almayacak şekilde içi ve dışı sıvalı olarak yapılmalıdır. Bacalar komşu yüksek binanın, etkisini azaltmak için mümkünse bu binadan en az 80 cm üzerine kadar çıkarılmalıdır. Bacaların mümkün olduğu kadar yön değiştirmeyecek şekilde yatayla açısı en az 60 derece olmalıdır. Kazan daireleri yanma için gerekli temiz havanın girebilmesi için zemin düzeyinde ve baca kesitinin en az %50 si kadar kesitte bir temiz hava girişiyle dış havaya bağlanmalıdır. Kazan dairelerinde toplanacak pis havanın uzaklaştırılması için baca kesitinin en az % 20 si kadar, ağzı kazan dairesinin tavan düzeyinde bulunan pis hava bacası bulunmalıdır. Şekil 9. 12. Yoğuşmalı Kazanlar Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 7
Kazan Kapasitesi İşletmede baca gazı analizörü yardımıyla kazan veriminin (hk) yaklaşık olarak tespitini takiben yine yaklaşık olarak kazan kapasitesinin belirlenmesi de mümkün olabilmektedir. Bunun için rejim hâline getirilmiş kazanda, birim zamanda kullanılan yakıt miktarının doğru olarak tespiti gerekmektedir. Kazan kapasite formülünü hatırlarsak; Kazanların En Önemli Parçaları Baca gazı sıcaklığının gaz içerisinde bulunan su buharının yoğuşmasına engel olacak kadar yüksek olması gerekir. Ön ayna Arka ayna Alev gömleği Cehennemlik Gövde Duman boruları, Yanma odası (katı ve sıvı yakıtlar için) Yakıt depolama, hazırlama ve sevk tesisatları Su devresi (ön ısıtıcı, buharlaştırıcı, kızdırıcı) Besleme suyu devresi Besleme suyu temini Hava temini (primer ve sekonder) Baca (doğal ve zorlanmış) Ölçüm elemanları Stender elemanları 16. brülör gibi elemanlardan oluşabilir Bir brülörün amacı ilgili konutun o tankı ısı ihtiyacına göre uygun yanmanın elde edilebilmesi için hava ve gazın ayrı ayrı kontrol etmektir. Bir brülörün ihtiyaca göre gücünün ayarlanması işlemine modülasyon adı verilir. Modülasyon ile brülörün dur-kalk çalışması engellenir, ısıtma konforu arttırılır, sistem kayıpları minimize edilir, zararlı madde emisyonları azaltılır. Kazanlarda Yoğuşma Isıtma tesisatı akış sıcaklığı düşük ise daha fazla yoğuşma olur. Yoğuşmanın miktarı yoğuşma prosesi sonucu ısıtma tesisatı akış sıcaklığına bağlı olarak değişir. Sıcak kullanım suyu ve ısıtma suyu elde etmede kullanılan teknolojideki en son yeniliktir. Buharı yoğunlaştıran özel ısı eşanjörü ile yoğuşmadaki gizli ısı bacadan geri kazanıldığı için geleneksel ısıtma sistemlerine göre enerji tasarrufu sağlarlar. Ayrıca yüksek verimli yoğuşmalı kazanların yıllık CO2 emisyon değerleri standart verime sahip olan kazanlara göre ortalama %20 daha azdır. Buharı yoğunlaştıran özel ısı eşanjörü ile yoğuşmadaki gizli ısı bacadan geri kazanıldığı için yoğuşmalı kazanlar geleneksel kazanlara göre daha verimli olduğundan yoğuşmalı kazanlar seçilmelidir. Yoğuşmalı kazanlar geleneksel kazanlar ile mukayese edildiklerinde gaz tüketiminin gözle görülür bir şekilde az olduğu farkedilir. Kazanlarda yoğuşmanın yanı sıra buhar üretimi de önemlidir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 8
Şekil 9.13. Buhar üretimi; suyun ısı etkisiyle buhara dönüştürülmesi işlemidir. Su kaynağında su ve buharın sıcaklıkları aynıdır. Bu sıcaklığa doygunluk sıcaklığı denir. Sabit basınçta, bir sıvı kaynağında buharlaştırmayı sağlamak için ısı verilmesi gerekir. Buhar kazanı tesisat verim; Faydalı Hale Gelen Isı Miktarı / Yakıtla Yanma Odasına Giren Isı Miktarı. Bu ısıya da gizli ısı veya buharlaşma ısısı denir. Eğer üretilen buhar kaynama noktasında ve su içermiyorsa buna kuru doymuş buhar su içeriyorsa ıslak buhar denir. Eğer buhar kaynama derecesinin üstünde bir noktaya kadar ısıtılmış ise kızgın buhar olarak adlandırılır. Kaynama ve Sirkülasyon Amaç buharı kaynama yoluyla üretmektir. Suyun kaynamaya başlamasıyla, alttan ısıtılan bir kapta buharın kabarcıklar şeklinde yüzeye çıktığı görülebilir. Bu kabarcıklar ve sıcak su, daha soğuk ve buhar içermeyen su ile yer değiştirir. Böylelikle oluşan buharı yüzeye taşıyan bir sirkülasyon meydana gelir. Bir su borulu kazanda su ve buhar çok sayıda tüpten geçiş yapar. Yani devrenin bir kolu ısıtılarak diğer yüzeyin soğuk kalması sağlanır. Isınan kolda buhar kabarcıkları oluşur. Bu su buhar karışımı yükselir ve daha ağır, daha soğuk su ile yer değiştirir. Normal çalışma sırasında soğuk dramdan sıcak drama doğru sürekli bir akış oluşur. Her ne kadar kazan çalışma prensibi bu kadar basit olmayıp karmaşık akış devrelerinden oluşsa da temel prensip aynıdır. Burada bahsi geçen kazan doğal sirkülasyonlu kazan tipidir. Bir kazan tasarımı yapılırken oluşan bütün ısının ekonomik olarak kullanımı amaçlanır. Ayrıca tüp ve devre boyutlarının seçiminde, tüplerden (her kazan yükünde) metal sıcaklıklarını emniyetli tutacak şekilde hesaplama yapılır. Şekil 9. 15. Kaynayan suda sirkülasyon Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 9
Kurum Üfleyiciler Kazan tüplerinin ısı alışverişi yapan bölgelerinin dış yüzeylerinde uçucu gazlardan çökelen kurumun temizlenmesi için kurum üfleyiciler kullanılır. Kazan tüplerinin ısı alışverişi yapan bölgelerinin dış yüzeylerinde uçucu gazlardan çökelen kurumun temizlenmesi için kurum üfleyiciler kullanılır. Kurum üfleme işleminin yapılmasının gerekli olduğunu gösteren en iyi belirti hava ısıtıcı çıkışındaki gaz sıcaklık değeridir. Baca gazı sıcaklığı sürekli olarak kontrol edilerek özel bir kurum üfleme programı uygulanabilir. Kurum üfleme işi belli bir süre yapılmazsa, borular üzerinde çok miktarda cüruf birikeceğinden, bunların kurum üflemeyle temizlenmesi olanaksız hâle gelecektir. Soğuk bir kazanda hiçbir zaman kurum üfleme yapılmamalıdır. Kazan soğuksa buharın özgül hacminin küçülmesi nedeniyle buhar huzmelerinden bir bölümünün boru yüzeylerine su zerreleri şeklinde çarparak aşındırıcı etkisi olur. Kurum üflemeye başlamadan önce yanma odasında yanmanın iyi olduğundan emin olunmalıdır. Aksi hâlde alev sönebilir. Kurum üfleyicilere buhar getiren boru sistemi çok önemlidir. Boruların hiçbirinde su bulunmamalıdır. Bu devre üzerinde bulunan drenaj ventilleri yuvalarına, kurum üfleme sırasında meydana gelebilecek herhangi bir yoğuşmayı devamlı olarak dışarı atmak üzere ortalama 5mm çapında bir delik açılır. Kurum üfleyiciler harekete geçirilmeden önce boruları ısıtmak için yeterli süre drenaj yapılmalıdır. Birçok kazan, tüplerinin dış yüzeylerinde biriken maddeleri temizleyerek ısı transferi kayıplarını azaltan kurum üfleyiciler ile donatılmıştır. Üflenen akışkan genellikle buhardır. İşlemin sıklığı kullanılan yakıt cinsine bağlıdır. Baca gazı sıcaklığı da kurum üfleme ihtiyacı için bir göstergedir. Normalden daha yüksek bir baca gazı sıcaklığı (belli bir buhar yükünde) konveksiyon bölgesi tüplerinin dış yüzeylerinde bir kirlenme olduğunu ve yeterli ısı transferi yapılmadığını gösterir. İki tür kurum üfleyici bulunur. Bunlar; sabit kurum üfleyicileri ve hareketli kurum üfleyicilerdir. Şekil 9. 17 Sabit kurum üfleyici Şekil 9. 18. Hareketli kurum üfleyici Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 10
Hava fanında olabilecek arızalar: Hava fan kanatları veya klepeleri kirlenmiştir. Temizleyiniz. Hava fanı dengesiz dönüyordur. Kontrol ediniz. (Balans ayarı yapılmalıdır.) Hava fanı gövdeye sürtüyor olabilir. Kontrol ediniz. Hava fanı kaması düşmüş veya set uskanı gevşemiştir. Kontrol ediniz. Hava fanı kama sıyırmış olabilir. Kontrol ediniz. Hava fan kanatlarında kırılma olabilir. Kontrol ediniz. Cebri Çekişli Fanlar Kazanlarda blöf miktarının hesaplanmasında blöfler konsantrasyon oranı baz alınarak yapılır. Birçok stim kazanı cebri çekişli fan kullanılarak dizayn edilmiştir. Brülörlere gerekli olan yanma havası bu fanın gönderdiği hava ile sağlanır. Bu fan stim (veya hava türbini) ya da elektrik motorunun sağladığı güç ile döndürülür. Yanma odasında pozitif bir basınç tutar. Yakıt hava oranını kontrol etmek için stim veya hava türbininin hızı değiştirilebilir. Elektrik motoru kullanıldığında ise hava damperleri uygun açıklıklarda ayarlanabilir. Şekil 9. 19. Cebri çekişli fan Kazanlarda Blöf Blöfler kesintili ve devamlı blöfler olmak üzeredir ve blöfler kazan suyu içinde buharlaşma sonucu konsantrasyonu artan çözünmüş ya da askıda kalmış katı madde miktarını kazan için belirlenen limitlere çekebilmek amacıyla kazan suyunun bir kısmının sistemden atılması işlemidir. Kazana besleme suyu ile gelen katı asıltılar ve çözünmüş katı maddeler buhara geçemeyeceğinden kazan suyunda kalır ve zamanla derişimi artar. Eğer blöf ile kazan suyu ayarlanmazsa buhar kalitesi bozulur ve belirli bir zaman sonra tehlike arz eder ve hatta kazan çalışamaz hâle gelir. Kazanlarda blöf miktarının hesaplanmasında blöfler konsantrasyon oranı baz alınarak yapılır. Örnek verecek olursak çözünmüş katı madde miktarı 100 ppm olan su başlangıçtaki hacminin yarısına kadar buharlaştırılırsa; çözünmüş katı madde konsantrasyonu 200 ppm olur. Bu suyun yarısı tekrar buharlaştırılırsa çözünmüş katı konsantrasyonu 400 ppm olur. Bu durumda örnekte verilen su için: Konsantrasyon Oranı =400/100 = 4 olur. Su miktarı azalmasına karşın katı madde miktarı sabit kalır ve bu yüzden konsantrasyon artar. Konsantrasyon oranı kullanılarak kazanda yapılması gereken blöf yüzdesi bulunur. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 11
Kazandaki Kritik Faktör Sınır Değeri Konsantrasyon Oranı Sınırı = Besi Suyundaki Kritik Faktör Değeri 100 Blöf Yüzdesi = Konsantrasyon Oranı Kazan Bakımı Kazanda korozif eylemlerin oluşmasını engellemek için kükürt oranı düşük yakıt kullanın. Kazanlarda belli zaman aralıklarında aşağıdaki periyodik testler yapılmalıdır. Çünkü günümüzde kazan temizlikleri tüm işletmelerce yapılmaktadır. Kazanınızın ömrünü uzatmanın en önemli yolu kazan borularının temizlikleridir. Ancak atladığımız husus bunun ne kadar doğru yapıldığıdır. İşletmelerde kazan borularının sayısı en az 100 adettir. Bu işletmenin durumuna ve büyüklüğüne göre 800 adet boru sayısına kadar çıkmaktadır. Bir insanın gücü maksimum 50 boru temizliğinde tükenmektedir. Ve genellikle işletmelerde gördüğüm göz hizasının üstündeki boruların daha kirli olduğudur. Temizliği zor olduğu için kazan temizliği yapan arkadaşlar üst kısımları daha az temizleyebiliyorlar. Bu da katranların sürekli birikmesine ve kazan veriminin düşmesine neden oluyor. Kazan ömrünü kısaltan diğer bir husus ise korozyondur. Kazan içerisinde dolaşan suyun ısınmasıyla açığa çıkan korozif gazlar zamanla borularda korozyon oluşumuna ve delinmelere yol açar. Kazanda korozif eylemlerin oluşmasını engellemek için kükürt oranı düşük yakıt kullanılmalıdır. Periyodik Test Su testi; belirli koşullar altında yasal olarak uygulanır. Bu test ile kazanın basınçlı gövdesinin sızdırmazlığı kanıtlanmalıdır. Su testinden önce, hava ile basınç testinin yapılması önerilir. İç Test: İç Test: 3 yılda bir defa Dış Test: Yılda bir defa Su Testi: 9 yılda bir defa olmak üzere üç kısımdan oluşmaktadır. Bu test; buhar kazanı ve ocağın duman gazı tarafına konulmuş besi suyu ön ısıtıcısı, ayarlanabilen kızdırıcı, ara kızdırıcı, basınçlı genleşme tankı ve kazan dairesinde bulunan buharlı soğutucu ile ilgilidir. İç test genelde gözle yapılır. Gerektiğinde, uygun yardımcı muayene cihazları kullanılır. Cidar kalınlık ölçümü veya üst yüzey çatlaklık kontrolü gibi basit test yöntemleri uygulanır. Dış Test: Dış test, buhar kazanı veya ayrıca diğer hükümler varsa, buhar kazanında bulunan parçalarla ilgilidir. Burada, örneğin; işletme esnasında ulaşılabilen kazan gövdesi, ocak ve yakıt besleme ve hazırlama düzenekleri, duman gazı kanalları, su Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 12
hatları, emniyet tekniği açısından önem taşıyan; su ve buhar tarafı donanım parçaları (besleme pompası, sirkülasyon pompası gibi) ve ocağın donanım parçaları (sıvı yakıt ön ısıtıcısı, brülör) incelenir. Ayrıca, uygun işletme talimatlarının bulunup bulunmadığı ve kazancıların yeterli olup olmadığı gözden geçirilir. Su Testi: Bu test ise; kazan ve iç testte belirtilen tesis parçaları ile ilgilidir. Kara ve deniz buhar kazanları için test basıncı, tasarım basıncının 1.3 katı, dikişsiz veya kaynaklı dramlardan oluşan kara ve nehir gemi buhar kazanlarında ve tesis parçalarında, 1.2 katıdır. Her durumda basınç testi; tasarım basıncının bir fazlasından az olmamalıdır ve küçük gemi kazanlarında yeterli gözetleme olmadığı takdirde, 1.5 katına yükseltilebilir. Bunlar yapılırken şunlarda kontrol edilmeli: Kazan ve özellikle, kazan dramının iç kısımları teste başlamadan önce esaslıca temizlenmelidir. Takımlar, üstünü vb.'leri yok edilmelidir. Kazan içinde herhangi bir kimsenin kalmamasına dikkat edilmeli ve montaj sorumlusu kazanı en son terk etmelidir. Kazanda kullanılan tüm kör kapak veya geçici kapakların mukavemet hesabı yapılarak en uygun olanlar konmalıdır. Kazanın basınçlı gövdesinin her tarafının rahatça gözlenebilmesi için, gerekli önlemler alınmalıdır. Kazanın basınçlı gövdesinin su testi esnasında dıştan kuru ve temiz olması için, su testi öncesi açık hava yapı sekli istisna olarak, kazan dairesinin çatısı tamamlanmalıdır. Aşağıda belirtilen hazırlıkların çoğu her ne kadar imalatı biten bir kazan ile ilgili ise de bu sistemlerin bazıları periyodik test için de yerine getirilmelidir. Türblatörlerin temizliği, Emniyet tertibatlarının fonksiyon kontrolü, Dönüş suyu sıcaklık kontrolü (varsa), Kazan bağlantılarının sızdırmazlık kontrolü. Brülör ve Brülör Bakımı Brülör, yakıtın hava ile uygun oranda karıştırılarak tam olarak yakılmasını sağlayan cihazdır. Kazanınızın bakımdan geçmesi gereken bir diğer parçası brülörüdür. Yanma odasına havayı alıp yakıtı püskürterek yanmayı sağlayan parça brülördür. Yakıtın cinsine göre brülörlerin bakımı da değişir. Teknik bir iştir. Yetkili servislerce yapılmalıdır. Keza emniyet vanaları, ventille, yakıt boruları, bacaları, tesisat kaçakları da gözden geçirilmesi gereken kısımlardandır. Brülörün arızalanması durumunda yapılması gerekenler: Brülör arızalandığında brülör üzerindeki arıza düğmesi yanacaktır. Bir arıza durumunda ilk olarak brülörün düzgün çalışması için gerekli tüm şartların sağlanıp sağlanmadığını kontrol ediniz (Yakıt basıncı normal mi? Elektrik var mı? vb.) Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 13
Farklı sıcaklıklardaki iki veya daha fazla akışkanın (birbirine karışmadan) iki farklı yüzey arasında ısı (geçişini) değişimini sağlayan cihazlara ısı değiştiricisi denir. Brülör, yakıtın hava ile uygun oranda karıştırılarak tam olarak yakılmasını sağlayan cihazdır. Gerekli şartlar sağlanmış ise kontrol ünitesinin üzerindeki düğmeye basarak brülörü çalıştırın (Bu düğmeye 10 saniyeden fazla basmayın). Brülör tekrar arızalanırsa düğmeye ikinci kere basarak brülörü çalıştırın. Brülör üçüncü kere arızalanması durumunda yetkili servisi arayın. Kazan ve brülörünüzün monte edilirken size verilmiş olan Yetkili Servis Hizmet Kartınızı (kırmızı kart) ve brülör işletme talimatını mutlaka kazan dairesinde bulundurunuz. Yetkili servisler kazan ve brülör ile ilgili olarak yaptıkları tüm işlemleri bu karta işleyeceklerdir. Kazan panosu üzerinde bulunan emniyet termostatının artması hâlinde emniyet termostatı uyarı lambası yanacaktır. Bu durumda Yetkili Servisinizi çağırınız. Kazanda herhangi bir nedenden dolayı su sızdırması olduğunda sistemi durdurarak Yetkili Servisine haber veriniz. Kazan fazla kurum yapıyorsa: Yakıt miktarı fazladır. Memeyi küçültünüz. Meme eskimiş veya kirlenmiştir. Kontrol ediniz. Yanma için gerekli oksijen azdır. Kazan dairesini havalandırınız. Hava fanı kanalları veya klepeleri kirlenmiştir. Temizleyiniz. Meme turbulatör dış yüzeyinden uzaktır. Ayarlayınız. Kazan sık sık otomatik yapıp işletmeden çıkıyordur. Memeyi küçültünüz. Baca çekişi düşüktür. Kontrol ediniz. Brülör yakıt pompası gürültülü çalışıyorsa: Pompa basıncı yüksek olabilir. Kontrol ediniz. Pompa emme hattında hava alıyor olabilir. Kontrol ediniz. Yakıt pompaya yeterli ısıtılmış olarak gelmiyordur. Kontrol ediniz. Brülör motoru çalışmıyorsa: Motora gerekli üç faz akım gelmiyor olabilir. Kontrol edilmelidir. Motor yanmış olabilir. Kontrol edilmelidir. Motor rulmanları sarmış olabilir. Kontrol edilmelidir. ISI DEĞİŞTİRİCİLERİ (EŞANJÖRLERİ) Mühendislik ve sanayi uygulamalarının en önemli ve en çok karşılaşılan işlemlerinden birisi de ısı değiştiricileridir. Sıcaklığı fazla olan bir akışkan ile daha az ısıda olan bir akışkanın ısı alışverişi prensibine göre çalışan, yani farklı sıcaklıklardaki iki veya daha fazla akışkanın (birbirine karışmadan) iki farklı yüzey arasında ısı (geçişini) değişimini sağlayan cihazlara ısı değiştiricisi denir. Bu değişimin yapıldığı cihazlar, ısı değiştirici veya eşanjör olarak adlandırılmakta olup, pratikte termik santrallerde, kimya endüstrilerinde, ısıtma, iklimlendirme, soğutma tesisatlarında, taşıt araçlarında, elektronik cihazlarda, alternatif enerji kaynaklarının kullanımında ısı depolanması vb. birçok yerde kullanım ve uygulama alanları mevcuttur. Isı değiştirgeçleri genel olarak; konstrüksiyon geometrilerine, Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 14
ısı transferi mekanizmasına, akış düzenlemelerine, ısı transferi işlemine göre sınıflandırılır. Isı değiştiricileri içinde yoğuşma ve buharlaşma gibi bir faz değişimi yoksa bunlara duyulur ısı değiştiricileri, içinde faz değişimi olanlara ise gizli ısı değiştiricileri denir. Temelde ısı değiştiricileri iki başlık altında sınıflandırılır: Akışkanların, birbiriyle karıştırılmadan ısı geçişinin doğrudan yapıldığı çoğunlukla metal malzeme olan katı bir yüzey ile birbirinden ayrılan ısı değiştiricilerine yüzeyli veya reküparatif (zamandan bağımsız) ısı değiştiricileri olarak adlandırılır. Isı geçişi doğrudan olmayıp, ısının önce sıcak akışkan etrafında dönmesiyle ya da sabit bir dolgu maddesine verilmesiyle depo edildikten sonra soğuk akışkana verilmesi işlemini gerçekleştiren ısı değiştiricilerine dolgu maddeli veya rejeneratif (zamana bağlı) ısı değiştiricileri denir. Isı geçişi doğrudan olmayıp, ısının önce sıcak akışkan etrafında dönmesiyle ya da sabit bir dolgu maddesine verilmesiyle depo edildikten sonra soğuk akışkana verilmesi işlemini gerçekleştiren ısı değiştiricilerine dolgu maddeli veya rejeneratif (zamana bağlı) ısı değiştiricileri denir. Pratikte çok değişik tiplerde bulunabilen ısı değiştiricileri, ısı geçiş şekline, konstrüksiyon özelliklerine, akış düzenlenmesine, akışkan sayısına veya akışkanların faz değişimlerine göre, çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir. Endüstriyel uygulamalarda çok kullanılan ve en genel başlıkları ile ısı değiştiricilerinin sınıflandırması aşağıda (Genceli, 1983) verilmiştir. Isı Değişim Şekline Göre Sınıflama a) Akışkanların doğrudan temaslı olduğu ısı değiştiricileri b) Akışkanlar arasında doğrudan temasın olmadığı ısı değiştiricileri Isı Geçişi Yüzeyinin Isı Geçişi Hacmine Oranına Göre Sınıflama(Kompaktlık) a) Kompakt ısı değiştiricileri, b) Kompakt olmayan ısı değiştiricileri Akışkan Sayısına Göre Sınıflama a) İki akışkanlı, b) Üç akışkanlı, c) Çok akışkanlı Isı Geçişi Mekanizmasına Göre Sınıflama a) İki tarafta da tek fazlı akış, b) Bir tarafta tek fazlı, diğer tarafta çift fazlı akış c) İki tarafta da çift fazlı akış, d) Taşınımla ve ışınımla beraber ısı geçişi Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 15
Konstrüksiyon Özeliklerine Göre Sınıflama Isı değiştiricileri ile ilgili ne kadar çok çeşit varmış. a) Borulu ısı değiştiricileri, a. Düz borulu ısı değiştiricileri, b. Spiral borulu ısı değiştiricileri, c. Gövde borulu ısı değiştiricileri b) Levhalı ısı değiştiricileri a. Contalı levhalı ısı değiştiricileri, b. Spiral levhalı ısı değiştiricileri, c. Lamelli ısı değiştiricileri c) Kanatlı yüzeyli ısı değiştiricileri a. Levhalı kanatlı ısı değiştiricileri, b. Borulu kanatlı ısı değiştiricileri d) Rejeneratif ısı değiştiricileri a. Sabit dolgu maddeli rejeneratörler, b. Döner dolgu maddeli rejeneratörler e) Karıştırmalı Kaplar Sizde isterseniz var olanlardan farklı tür model üretebilirsiniz. Şekil 9. 20. Gövde borulu ısı değiştirici kesiti Şekil 9.21. Plakalı ısı değiştiricilerde akışkan kanalları ve parçaları Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 16
Akıma Göre Sınıflama a) Tek geçişli ısı değiştiricileri a. Paralel akımlı ısı değiştiricileri, b. Ters akımlı ısı değiştiricileri, c. Çapraz akımlı ısı değiştiricileri b) Çok geçişli ısı değiştiricileri a. Çapraz-ters ve çapraz-paralel akımlı ısı değiştiricileri, b. Çok geçişli gövde-borulu ısı değiştiricileri, c. n adet paralel levha geçişli ısı değiştiricileri Şekil 9. 22. Paralel, ters ve çapraz akış Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 17
değiştiricilerin farklı uygulamalarını günlük hayatımızda görmek mümkündür. Bu bakımdan yakıtın kimyasal enerjisini yanma yolu ile ısı enerjisine dönüştüren ve bu ısı enerjisinitaşıyıcı akışkana aktaran makina elemanı olarak bilinen kazan ile farklı sıcaklıklardakiiki veya dah fazla akışkanın birbirine karışmadan iki farklı yüzey arasında ısı geçişini gerçekleştiren cihaz olarak bilinen ısı değiştiricisi hakkında bilgi sahibi olmak önemlidir. Bunun için kazan ve ısı değiştiricileri nedir? Nerede ve ne amaçla kullanılır? Bunların tasarımı ve hesaplamaları bu açıdan önem arz etmektedir. Ayrıca kazan ve ısı değiştiricilerini kullanım yerine göre çeşitleri, montajı, bakımı ve kullanım verimi açısından önemli olduğundan bu da az olan enerji kaynaklarının daha etkin kullanımı bakımından önemlidir. Bu ünite size kazanlar ve ısı değiştiricileri hakkında temel seviyede bilgi edinmenizi sağlar. Ayrıca kazanlar ve ısı değiştiricilerinin doğru şekilde doğru yerde kullanımının günümüz hayatında insanoğlu için çok önemlidir. Bu konuda daha geniş bilgi edinebilmek için çeşitli kaynaklardan faydalanılabilir. Özet İleri teknolojilerde ve endüstiride çeşitli amaçlarla kullanılan kazan ve ısı Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 18
Ödev Kazan nedir? Türlerini yazınız. Yoğuşma, kaynama ve sirkülasyon nasıl gerçekleşir? Isı değiştiricisi nedir? Sınıflandırmasını yapınız. Basit olarak paralel-zıt ve çapraz akışlı bir ısı değiştiricisi çizerek ve sıcaklık değişim grafiklerini kaynaklardan bularak çiziniz. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 19
DEĞERLENDİRME SORULARI Değerlendirme sorularını sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan bölüm sonu testi bölümünde etkileşimli olarak cevaplayabilirsiniz. 1. Aşağıdakilerden hangisi çift cidarlı plakalı ısı değiştiricilerin kullanım alanlarından biri değildir? a) İlaç sanayinde distile su ısıtılması ve soğutulmasında b) Sülfürik asit üretiminde asitin soğutulmasında c) Trafo yağı soğutulmasında d) Su ile karıştırıldığında patlama riski içeren akışkanların ısıtılması ve soğutulmasında e) Sıcak hava apareylerinde 2. Isı enerjisini hangi aygıt ile ölçeriz? a) Termometre b) Manometre c) Barometre d) Şerit metre e) Kalorimetre 3. Karbonlu cisimlerin oksijenle birleşerek yanması sonucu ortaya çıkan enerjiye ne denir? a) Sıcaklık b) Isı c) Basınç d) Eşanjör e) Viskozite 4. 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 e) Pompa 5. Aşağıdaki ısı değiştiricilerden hangisi borulu ısı değiştiricilerdendir? a) Gövde borulu b) Plaka borulu c) Isıtma borulu d) Su borulu e) Lamelli Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 20
6. İçindeki akışkan geçişine göre ısı değiştiriciler kaç şekildir? a) 1 b) 4 c) 2 d) 3 e) 6 7. Sistemde oluşan basıncı ölçen aygıta ne denir? a) Serpantin b) Termometre c) Manometre d) Pompa e) Venturimetre 8. Kazan suyu içinde buharlaşma sonucu konsantrasyonu artan çözünmüş ya da askıda kalmış katı madde miktarını kazan için belirlenen limitlere çekebilmek amacıyla kazan suyunun bir kısmının sistemden atılması işlemine..denir. Cümlede boş bırakılan yere aşağıdakilerden hangisi gelmelidir? a) yüksek çekişli fan b) cebri çekişli fan c) kazan pompası d) blöf e) alçak çekişli fan 9. Aşağıdakilerden hangisi buhar kazanlarında teknik kontrolü yapılacak donanımlardan biri değildir? a) Dramlar b) Su kolektörleri c) Enjeksiyon valfleri d) Perdeler e) Basınç saatleri 10. Aşağıdakilerden hangisi bacaların görevlerindendir? a) Kazanın aşırı ısınmamasına yardımcı olmak b) Yanma için gerekli olan yanma havasını sağlamak c) Sıcak gazın kazanda kalarak dışarıya çıkmamasını sağlamak d) Yakma havasının temini ve kazanda dolaştırılmasını sağlamak e) Atık gazın çevreye zarar vermeyecek şekilde kazandan çıkmasını sağlamak Cevap Anahtarı 1.B 2.E 3.B 4.D 5.A 6.D 7.C 8.D 9.C 10.E Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 21