Öğrenci No: Adı Soyadı:

Benzer belgeler
OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

Soru No Puan Program Çıktısı 3, ,8 3,10 1,10

TERMODİNAMİK SINAV HAZIRLIK SORULARI BÖLÜM 4

TEKNİK FİZİK ÖRNEK PROBLEMLER-EK2 1

LÜLEBURGAZDAKİ BİNA DIŞ DUVARLARI İÇİN OPTİMUM YALITIM KALINLIĞININ BELİRLENMESİ VE MALİYET ANALİZİ

ENDÜSTRİYEL FIRINLARDA ENERJİ ETÜDÜ ÇALIŞMASI. Abdulkadir Özdabak Enerji Yöneticisi(EİEİ/JICA)

KONUTLARDA VE SANAYİDE ISI YALITIMI İLE ENERJİ TASARRUFU - SU YALITIMI EĞİTİMİ VE GAP ÇALIŞTAYI

tmmob makina mühendisleri odası kocaeli şubesi Enerji Çalışma Grubu

SORULAR VE ÇÖZÜMLER. Adı- Soyadı : Fakülte No :

Makine Mühendisliği Bölümü Isı Transferi Ara Sınav Soruları. Notlar ve tablolar kapalıdır. Sorular eşit puanlıdır. Süre 90 dakikadır.

EĞİTİM PROGRAMI ÇERÇEVESİ BİRİNCİ EĞİTİM MODÜLÜ

Isıtma tesisatında yıllık yakıt miktarı hesaplanarak, yakıt deposu tesisin en az 20 günlük yakıt gereksinimini karşılayacak büyüklükte olmalıdır.

Soru No Puan Program Çıktısı 1,3,10 1,3,10 1,3,10

FIRINLARDA ENEJİ VERİMLİLİĞİ BEYZA BAYRAKÇI

SANAYİ FIRINLARINDA MERKEZİ REKÜPERATÖR, REKÜPERATİF VE REJENERATİF YAKICILAR III. ENERJİ VERİMLİLİĞİ KONGRESİ 01 NİSAN 2011.

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik I Bütünleme Sınavı (02/02/2012) Adı ve Soyadı: No: İmza:

TAMGA ENDÜSTRİYEL KONTROL SİSTEMLERİ LTD.ŞTİ., ENERJİ YÖNETİMİNDE SINIRSIZ ÇÖZÜMLER SUNAR. HOŞGELDİNİZ

1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin dönüşümünde? işareti yerine gelecek sayıyı bulunuz.

formülü verilmektedir. Bu formüldeki sembollerin anlamları şöyledir: için aşağıdaki değerler verilmektedir.

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

ŞEKİL P4. Tavanarası boşluğu. Tavanarası boşluğu. 60 o C. Hava 80 o C 0.15 m 3 /s. Hava 85 o C 0.1 m 3 /s. 70 o C

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 5 PSİKROMETRİK İŞLEMLERDE ENERJİ VE KÜTLE DENGESİ

3.Oturum / 3rd Session Oturum Başkanı / Session Chairman: Prof. Dr. Altan Türkeli (Marmara Üniversitesi) Şükrü Irmak (Irmak Danışmanlık)

ĠKLĠMLENDĠRME DENEYĠ

Termodinamik. Öğretim Görevlisi Prof. Dr. Lütfullah Kuddusi. Bölüm 2 Problemler. Problem numaraları kitabın «5 th Edition» ile aynıdır.

7. BÖLÜMLE İLGİLİ ÖRNEK SORULAR

Açılış-Genel Bilgiler Kursun amacı, kurs genel tanıtımı, derslerle ilgili bilgiler

f = =

ISI DEĞİŞTİRİCİLERLE İLGİLİ ÖRNEK SORU VE ÇÖZÜMLERİ

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Final Sınavı (22/05/2017) Adı ve Soyadı: No: İmza:

NÖ-A NÖ-B. Adı- Soyadı: Fakülte No:

GÜZ YARIYILI CEV3301 SU TEMİNİ DERSİ TERFİ MERKEZİ UYGULAMA NOTU

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

Isıl Mekanik sistemlerde Enerji Verimliliği

SANAYİ FIRINLARININ MEVCUT DURUMU ve YENİ TEKNOLOJİLER III. ENERJİ VERİMLİLİĞİ KONGRESİ 01 NİSAN Duran ÖNDER Makine Yüksek Mühendisi

NÖ-A NÖ-B. Şube. Alınan Puan. Adı- Soyadı: Fakülte No: 1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin eşit olduğunu gösteriniz. 1/6

Akışkanların Dinamiği

7-Enerji Etüdü Ölçümleri. 6.1-Ön Etüt 6.2-Ön Etüt Brifingi 6.3-Detaylı Etüt 6.4-Raporlama

A. PROJE BİLGİLERİ 2 B. DEPO HACMİ 4 C. YAPI BİLEŞENLERİNİN ÖZELLİKLERİ VE ISI İLETİM KATSAYILARI 5 1)DIŞ DUVAR 5 2)İÇ DUVAR 5 3)TAVAN 6 4)TABAN 6

ÇÖZÜM 1) konumu mafsallı olup, buraya göre alınacak moment ile küçük pistona etkileyen kuvvet hesaplanır.

Buhar Sistemlerinde Enerji Tasarrufu ve Enerji Geri Kazanımı Eğitimi _ Atölye Çalışması

Zamana Bağlı Isı Geçişi Çözümlü Örnekler Soru 1: Çözüm 1: Kabuller: Soru 2: Çözüm 2: Kabuller: Verilenler:

Gerçek ve ideal çevrimler, Carnot çevrimi, hava standardı kabulleri, pistonlu motolar

GÜNEŞ ENERJĐSĐ IV. BÖLÜM. Prof. Dr. Olcay KINCAY

ENERJİ VERİMLİLİĞİ EĞİTİM MERKEZİ

PLC HAVAC HAVUZ TİP NEM ALMA SANTRALLERİ

MAKİNA BİLGİSİ / 2. KISIM ÖRNEK PROBLEMLER

Su Debisi ve Boru Çapı Hesabı

ENERJİ VERİMLİLİĞİ EĞİTİM MERKEZİ

Problem 2.6 Problem 2.21 Problem 2.23

3) Isı kazancının eşit dağılımı, küte volanı ve solar radyasyon kaynaklı ısı yükü (Q radyasyon )

Boyler, Baca hesabı. Niğde Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

AirMaxi Serisi Isı Pompaları

ISI TEKNİĞİ LABORATUARI-1

Akışkanların Dinamiği

Proses Tekniği 3.HAFTA YRD.DOÇ.DR. NEZAKET PARLAK

ENERJİ YÖNETİMİ VE POLİTİKALARI

SU-SU ÇİFTİ TÜRBÜLANSLI AKIŞ ISI EŞANJÖRÜ DENEYİ ISI EŞANJÖRÜNDE ETKENLİK TAYİNİ DENEYİ

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

ENERJİ VERİMLİLİĞİ EĞİTİM MERKEZİ

ENERJİ VERİMLİLİĞİ EĞİTİM MERKEZİ

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

AKIŞ ÖLÇÜMLERİ. Kütlenin korunumu prensibine göre içerisinde üretim olmayan bir sistem için;

Taze hava yükünü ortadan kaldırır Havayı nemlendirmez, %100 hijyenik Ortamda taze hava kalitesi sağlar!..

SORULAR - ÇÖZÜMLER. NOT: Toplam 5 (beş) soru çözünüz. Sınav süresi 90 dakikadır. 1. Aşağıdaki çizelgede boş bırakılan yerleri doldurunuz. Çözüm.1.

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

Hava kanallı termal güneş panelli - Isı geri kazanımlı, Destek ısıtmalı, tam otomatik Meyve - Sebze Kurutma Kabini PSM 8Mini

5/20/2009. hfg. Hfg 2257 kj. 1 kg suyun yolculuğu. 0 bar g hg 2257 kj 100 o C 2676 kj. 419 kj. **Doymuş su fazına. 10 o C 0 bar g 42 kj

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

Enerji Tasarrufu AB Araştırması

KAZANLARDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Alınan Puan NOT: Yalnızca 5 soru çözünüz, çözmediğiniz soruyu X ile işaretleyiniz. Sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR ve ÇÖZÜMLER

Şekil-1 Yeryüzünde bir düzleme gelen güneş ışınım çeşitleri

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MOTORLAR LABORATUARI

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Final Sınavı (15/06/2015) Adı ve Soyadı: No: İmza:

Taşınım Olayları II MEMM2009 Akışkanlar Mekaniği ve Isı Transferi bahar yy. borularda sürtünmeli akış. Prof. Dr.

AirMidi Serisi Isı Pompaları

DÜNYADAKİ ATIK SU ISI DEĞİŞTİRİCİSİ UYGULAMALARI. Doç.Dr.Hüseyin GÜNERHAN Yük.Müh.Oğuzhan ÇULHA

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

ENDÜSTRİYEL TESİSLERDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ UYGULAMALARI-II. Prof. Dr. Durmuş Kaya Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

Doğal Yapı Malzemeleri İle Örülmüş Yalıtımlı Duvar Kombinasyon Örnekleri 1. ISI BÖLGESİ (TS 825)

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

TERMAL ve ENERJİ MÜHENDİSLİĞİ. Rıdvan YAKUT

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

DAIKIN ALTHERMA HİBRİT ISI POMPASI

AKIŞ ÖLÇÜMLERİ. Harran Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü. Dr.M.Azmi AKTACİR-2010-ŞANLIURFA 1

HRV-IP. Tavan Tipi Isı Pompalı Isı Geri Kazanım Cihazı

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Cam Temperleme Fırınında Enerji Analizi. Yavuz TÜTÜNOĞLU Alpaslan GÜVEN İlhan Tekin ÖZTÜRK

BÖLÜM 3. Yrd. Doç.Dr. Erbil Kavcı. Kafkas Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü

BİNA HAKKINDA GENEL BİLGİLER

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ. Bölüm 5: Kontrol Hacimleri için Kütle ve Enerji Çözümlemesi

BİNA HAKKINDA GENEL BİLGİLER

Enervis H o ş g e l d i n i z Ocak 2015

Transkript:

Final Sınavı 06.0.207 5:00 Öğrenci No: Adı Soyadı: İmza SORU. a) Debi nedir, debi ölçerler nelerdir? En hassas ve basit debi ölçme nasıl yapılır, avantajı ve dezavantajı nedir? Debinin enerji tasarrufu açısından önemini belirtiniz. b) Bir boruda akışkan hızı ölçülmüşse hızı nasıl belirlenir? c) Çapı 20 cm olan bir boruda ölçülen akışkan hızı 2 m/s ise akışkanın debisi m 3 /h birimi ile ne olur? Sözkonusu debinin %20 sinin fazlalık olduğu; akışkanın su, başlangıç ve çıkış sıcaklıklarının sırasıyla 20 o C ve 90 o C olduğu bilindiğine göre sözkonusu sistemde güç kaybını hesaplayınız. SORU 2. Enerji tasarrufu nedir? Enerji tasarruf yöntemlerini yazarak orman endüstrisinden örnekleyiniz. Enerji tasarrufu, enerji verimliliği ve enerji taraması kavramlarını belirterek karşılaştırınız. SORU 3. Atık ısı geri kazanım yöntemlerini yazarak kısaca açıklayınız. SORU 4. 4 m x 6 m taban alanlı ve 4 m yükseklikte 00 m 3 kapasiteli kurutma fırınının sıcaklığı 80 o C ve dış ortam sıcaklığı 0 o C dir. Fırın duvarları 2 cm iç sıva (k is = 0.70 W/mK), 20 cm tuğla (0.60 W/mK) ve 20 mm dış sıva (k ds =.00 W/mK) olarak yapılmıştır. Fırının iç yüzey ve dış yüzey ısı transfer katsayıları aynı ve 25 W/m 2 K dir. Fırından saatte 70 o C sıcaklıkta (h = 283 kj/kg) 00 kg nemli hava atılmaktadır. Fırına verilen enerji kaynağının gücü 350 kw dir. Isı kayıpları dışındaki enerji fırın duvarlarının ısıtılması ve kerestenin kurutulmasında kullanılmakta, saatte 70 o C sıcaklıkta (h = 283 kj/kg) 2000 kg nemli hava dışarı atılmaktadır. Enerji elektrik enerjisi olarak uygulanmakta olup, birim fiyatı 0.40 TL/kWh dir. Faiz oranı %5 dir. Fırının ısı yalıtımı (yan duvarlar) yapılarak enerji tasarrufu yapılması planlanmıştır. Yalıtımda kullanılacak malzemenin kalınlığı 6 cm, ısı iletim katsayısı 0.04 W/mK, birim fiyatı 25 m 2, montaj maliyeti, 30 TL/m 2 dir. Varsayımlar: Fırında yan duvarlar dışında ısı kayıpları ihmal edilmiştir. Yan duvarlarda enfiltrasyon ısı kayıpları ihmal edilmiştir. 7 günde bir parti (00 m 3 ) ve yılda 50 parti kereste kurutulmaktadır. Hesaplar yıllık dönem üzerinden yapılacaktır. a) Fırının başlangıç hallindeki Sankey diyagramını çiziniz. b) Fırının yalıtılmış haldeki Sankey diyagramını çiziniz. c) Fırının yalıtımsız ve yalıtımlı halinin 0 yıllık ekonomik analizini yapınız, tablosunu hazırlayınız. Soru No 2 3 4 5 Puan 5 5 5 25 30 Program Çıktısı

Final Sınavı 06.0.207 5:00 CEVAPLAR SORU. a) Debi nedir, debi ölçerler nelerdir? En hassas ve basit debi ölçme nasıl yapılır, avantajı ve dezavantajı nedir? Debinin enerji tasarrufu açısından önemini belirtiniz. b) Bir boruda akışkan hızı ölçülmüşse hızı nasıl belirlenir? c) Çapı 20 cm olan bir boruda ölçülen akışkan hızı 2 m/s ise akışkanın debisi m 3 /h birimi ile ne olur? Sözkonusu debinin %20 sinin fazlalık olduğu; akışkanın su, başlangıç ve çıkış sıcaklıklarının sırasıyla 20 o C ve 90 o C olduğu bilindiğine göre sözkonusu sistemde güç kaybını hesaplayınız. CEVAP. a) Debi, birim zamanda birim kesitten geçen akışkan miktarıdır. Venturimetre, diyafram, savak, lüle ve sukbe kesit daralması ilkesine göre çalışan debi ölçerlerdir. Sıvı ya da gaz türü akışkanların belirli bir ağırlık veya hacimdeki miktarının, bir kapta toplanma süresinin belirlenmesi, en hassas ve basit debi ölçüm yöntemidir. Bu yöntem genellikle diğer debi ölçüm cihazlarının kalibrasyonu için de kullanılmakla birlikte; debinin küçük olduğu, akışın süreksiz olduğu ve yüksek doğrulukta sonuçlara gerek duyulduğu durumlarda da kullanılabilir. Basit olmaları nedeniyle kullanılmakta olan bu sistemler genellikle büyük olup, yavaştırlar. Akışkanların kanal içinde akarken debilerinin belirlenmesi enerji hesaplarında önemli yer tutmaktadır. Debinin gereğinden yüksek olması; kullanılan makinanın enerji harcamasını artırdığı gibi, fazla miktarda harcanan debinin taşıdığı enerji de kayıp olarak değerlendirilir. Q = u A b) Bir boruda akışkan hızı ölçülebilirse; debi, akışkan hızı ve boru kesiti arasındaki ilişkiye bağlı olarak ifade edilen süreklilik eşitliği aracılığı ile hesaplanabilir. Q akışkan debisi olmak üzere, süreklilik eşitliği aşağıdaki gibi ifade edilir. Buna göre, akışkan hızının belirlenebildiği kesiti belirli borularda/kanallarda bu bağıntı kullanılarak debi hesaplanabilir. Q = u A c) Örneğin; çapı 20 cm = 0.20 m, hızı 2 m/s olan akışkanın debisi A = π D2 4 Q = u π D2 4 Q = 2 [m/s] Q = 0.0628 m 3 /s h = 3600 s Q = 0.0628 m3 s Q = 226.08 m 3 /h Fazlalık debi: Q k = 0.20 x Q π x (0.20 m)2 4 3600 s h Q k = 0.20 x 226.08 m 3 /h Q k = 45.26 m 3 /h Güç kaybı:

Final Sınavı 06.0.207 5:00 N k = m C (T ç T g ) Kütlesel (m) ve hacimsel debi arasında aşağıdaki bağıntı geçerlidir. m = γ Qk Suyun yoğunluğu γ = 000 kg/m 3 m = 000 [kg/m 3 ] x 45.26 [m 3 /h] m = 4526 kg/h N k = 4526 [kg/h] 4.86 [kj/kg ] (90 20) [ ] N k = 324992 kj/h N k = 324992 kj h N k = 3680.3 kj/s W = J/s N k = 3680.3 kj s N k = 3680.3 kw h 3600 s kw kj/s SORU 2. Enerji tasarrufu nedir? Enerji tasarruf yöntemlerini yazarak orman endüstrisinden örnekleyiniz. Enerji tasarrufu, enerji verimliliği ve enerji taraması kavramlarını belirterek karşılaştırınız. CEVAP 2. Enerji tasarrufu, üretimde, konforumuzda ve iş gücümüzde herhangi bir azalma olmadan enerjiyi verimli kullanmak, israf etmemektir. Başka bir ifade ile, aynı işi daha az enerji kullanarak yapmaktır. Enerjinin güvenilir, zamanında, kesintisiz ve çevreye uyumlu temin edilmesi politikası çerçevesinde yerli ve yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretimine yönelmenin yanı sıra, ağırlık verilmesi gereken temel bir politika da; enerji verimliliğinin arttırılmasıdır. Enerji tasarruf yöntemleri: ) Yüksek verimli motor kullanımı 2) Basınçlı hava sistemindeki kaçakların giderilmesi 3) Basınçlı hava sistemlerinde düşük basınçlı hava kullanımı 4) Kompresör havasının dış ortamdan alınması 5) Isı geri kazanım sistemleri 6) Yakıtların karşılaştırılması 7) Kazanlarda verim arttırılması a. Kazanlarda hava-yakıt oranının optimize edilmesi b. Kazanlarda yakma havasının ısıtılması 8) Sıcak ve soğuk yüzeylerin yalıtımı 9) Yüksek verimli aydınlatma 0) Pencerelerde yansıtıcı film kullanılması ) Diğer tasarruf yöntemleri Enerji tasarrufu ve enerji verimliliği iki farklı kavramdır. Daha az enerji kullanmak (tasarruf) ve enerjiyi daha akıllıca kullanmak için (verimlilik) yapılabilecek bazı şeyler de vardır. Enerji tasarrufu enerjinin daha az kullanılmasına yol açan bir davranıştır. Odadan çıktığınız zaman ışıkları kapatmanız, alüminyum ve karton kutuları geri dönüşüm kutularına atmanız enerjiden tasarruf etmenin yollarıdır. Enerji

Final Sınavı 06.0.207 5:00 verimliliği ise aynı fonksiyonu gerçekleştirmek için daha az enerjiye ihtiyaç duyan teknolojilerin kullanılmasıdır. Enerji verimliliği, binalarda yaşam standardı ve hizmet kalitesinin, endüstriyel işletmelerde ise üretim kalitesi ve miktarının düşüşüne yol açmadan, birim hizmet veya ürün miktarı başına enerji tüketiminin azaltılmasını ifade eder. Enerji taraması enerji tasarruf potansiyelinin belirlenmesi ve verimliliğin geliştirilmesi için en önemli aşamadır. SORU 3. Atık ısı geri kazanım yöntemlerini yazarak kısaca açıklayınız. CEVAP 3. Atık ısının geri kazanılmasında reküperatif ve rejeneratif olmak üzere iki ana gruba ayrılan ısı değiştiricileri kullanılmaktadır. Reküperatörler Bu sistemlerde baca gazı ile hava ısıtılması metal ya da seramik ayırıcılar üzerinden ısı değişimi ile gerçekleşmektedir. İç içe geçirilmiş metal malzemeler kullanılarak ışınım yoluyla havanın ısıtılması sağlanmaktadır. İmalatı ve uygulanması kolaydır. Bu sistemlerde parçacıklar içermeyen atık gaz mümkün olan en küçük çaplı borulardan geçirilerek ısı transfer yüzey alanı arttırılır; ısıtılacak akışkan yönlendirici plakalar yoluyla birden fazla geçiş yaparak ısı transfer süresi artırılmış olur. Yüksek verimli ısı transferi için tercih edilen bu sistemler hacimsel sıkıntı olmayan tesislerde tercih edilmektedir. Rejeneratörler Yüksek sıcaklık ve büyük kapasiteli sistemlerde, demir- çelik vb. büyük tesislerde tercih edilmektedir. Toz ve parçacık birikimleri nedeniyle zamanla verimlilik düşüşü görülür ve gazların karışması önlenemez. Isı Boruları Isı boruları vakum altında çalışma sıvısı doldurulmuş iki ucu kapalı metal borudur. Sıcak kesimde kaynayıp buharlaşan çalışma sıvısı, soğuk bölgeye doğru hareket eder. Soğuk bölgeye geldiğinde taşıdığı ısıyı boru cidarlarından dışarı vererek yoğuşur ve yoğuşma ısısının ısıtılacak akışkana geçmesini sağlar. Hiçbir mekanik katkı olmadan düşük basınç altında düşük sıcaklıklarda da buharlaşarak-yoğuşarak doğal ısı pompası olarak çalışır. Isı geri kazanım verimliliği % 80 e kadar çıkar. 30 C 500 C baca gazı sıcaklıklarına kadar çalışabilir. Bakırın ilettiğinden 00 kere daha fazla ısı transferi sağlar. Çok hafif bir yapısı vardır. Mekanik bakım, ilave güç kullanımı, soğutma suyu ve yağlama gerektirmez. Dış yüzey kirlenme oranı düflük olduğu için daha düflük fan/pompa motor gücü ile sistem verimliliği yükseltilmiş olur. Boruları birbirlerinden bağımsız çalıfltığı için bir-iki boru da çıkabilecek sorun sistem verimliliğini ve çalıflmasınıetkilemez. Ekonomizerler Besi suyu ısıtıcıları düz borulu veya kanatlı borulu olarak imal edilirler. Genellikle kazan besi suyu ön ısıtılmasında kullanılırlar. Besi suyunun 60 C arttırılması yaklaşık olarak kazanın yakıt giderini % azalmaktadır. Gaz tarafında ısı transfer alanının ısı transferine yeterli düzeyde olması için genellikle kullanılan kanat seçiminin doğru olarak yapılması şarttır. Doğru yapılmayan kanat seçimleri ısı transferine karşı direnç oluşturabilmektedir. Bu seçim yapılırken kanatlı halde elde edilen ısı transferi kanatsız halde elde edilen

Final Sınavı 06.0.207 5:00 ısı transfer oranına bakmak gerekir. Bu oran Kanat Etkinliği olarak tanımlanmaktadır ve Ek>>2 değerinde olması gerekir. SORU 4. 4 m x 6 m taban alanlı ve 4 m yükseklikte 00 m 3 kapasiteli kurutma fırınının sıcaklığı 80 o C ve dış ortam sıcaklığı 0 o C dir. Fırın duvarları 2 cm iç sıva (k is = 0.70 W/mK), 20 cm tuğla (0.60 W/mK) ve 20 mm dış sıva (k ds =.00 W/mK) olarak yapılmıştır. Fırının iç yüzey ve dış yüzey ısı transfer katsayıları aynı ve 25 W/m 2 K dir. Fırından saatte 70 o C sıcaklıkta (h = 283 kj/kg) 00 kg nemli hava atılmaktadır. Fırına verilen enerji kaynağının gücü 350 kw dir. Isı kayıpları dışındaki enerji fırın duvarlarının ısıtılması ve kerestenin kurutulmasında kullanılmakta, saatte 70 o C sıcaklıkta (h = 283 kj/kg) 2000 kg nemli hava dışarı atılmaktadır. Enerji elektrik enerjisi olarak uygulanmakta olup, birim fiyatı 0.40 TL/kWh dir. Faiz oranı %5 dir. Fırının ısı yalıtımı (yan duvarlar) yapılarak enerji tasarrufu yapılması planlanmıştır. Yalıtımda kullanılacak malzemenin kalınlığı 6 cm, ısı iletim katsayısı 0.04 W/mK, birim fiyatı 25 m 2, montaj maliyeti, 30 TL/m 2 dir. Varsayımlar: Fırında yan duvarlar dışında ısı kayıpları ihmal edilmiştir. Yan duvarlarda enfiltrasyon ısı kayıpları ihmal edilmiştir. 7 günde bir parti (00 m 3 ) ve yılda 50 parti kereste kurutulmaktadır. Hesaplar yıllık dönem üzerinden yapılacaktır. a) Fırının başlangıç hallindeki Sankey diyagramını çiziniz. b) Fırının yalıtılmış haldeki Sankey diyagramını çiziniz. c) Fırının yalıtımsız ve yalıtımlı halinin 0 yıllık ekonomik analizini yapınız, tablosunu hazırlayınız. T = 00 saat için 00 m3 CEVAP 4. Genel enerji denklemi (sistemde ısı üretilmiyor): Q g = Q ç + Q d Q ç = Q k + Q h Burada; ısıl güç için Q sembolü yerine N kullanılmıştır. a) Mevcut halde Sankey diyagramı için çözüm - Isı kaybı Duvar ısı kayıp yüzey alanı: A = 2 x (2x8 + 2x5) 4 A = 04 m 2? Toplam ısı transfer katsayısı K = + l is + l t + l ds + h i k is k t k ds h d

Karadeniz Teknik Üniversitesi Final Sınavı 06.0.207 5:00 K = 25 + 0.02 0.70 + 0.20 0.60 + 0.02.00 + 25 K = 2.6 W/m 2 K Kayıp ısı miktarı: N = K A (T i T d ) N = 2.6 [W/m 2 K] x 04 [m 2 ] (80 0) ( ) N = 5725 W N = 5.725 kw Yıllık çalışma süresi: t = 00 saat enerji kaybı: Q k = N x t Q k = 5.725 [kw] x 00 [h/yıl] Q k = 572.5 kwh - Hava ile ısı kaybı Atılan hava miktarı m h = m h x t m h = 2000 [kg/h] x 00 [h/yıl] m h = 200000 kg Q h = m h x h h Q h = 200000[kg] x 283 [kj/kg] Q h = 56600000 [kj] kj = 0.278 x 0 3 kwh Q h = 560000000 [kj] x 0.278 x 0 3 kwh kj Q h = 5735 [kwh] Fırına giren enerji miktarı: Q g = N t Q g = 350 [kw] x 00 [h] Q g = 35000 [kwh] Fırından çıkan toplam ısı miktarı Q ç = Q k + Q h Q ç = 345 + 5735 Q ç = 8890 [kwh] Fırında depolanan enerji miktarı: Enerji denkleminden Q d = Q g Q ç Q d = 35000 8890 Q d = 60 [kwh] Şekil 2. Kurutma fırını mevcut hal Sankey Diyagramı

Karadeniz Teknik Üniversitesi Final Sınavı 06.0.207 5:00 b) Yeni halde Sankey diyagramı için çözüm Yeni hal için toplam ısı transfer katsayısı: K 2 = + l is + l t + l ds + l y + h i k is k t k ds k y h d K 2 = 25 + 0.02 0.70 + 0.20 0.60 + 0.02.00 + + 0.06 0.04 + 25 K 2 = 0.5 W/m 2 K Kayıp ısı miktarı: N 2 = K 2 A (T i T d ) N 2 = 0.5 [W/m 2 K] x 208 [m 2 ] (80 0) ( ) N 2 = 7426 W N 2 = 7.426 kw Yıllık enerji kaybı: Q k2 = N x t Q k2 = 7.426 [kw] x 8400 [h/yıl] Q k2 = 62378 [kwh/yıl] - Hava ile ısı kaybı Atılan hava miktarı (ilk haldekinin ayınısı) m h = m h x t m h = 2000 [kg/h] x 8400 [h/yıl] m h = 6800000 [kg/yıl] Q h = m h x h h Q h = 6800000 [kg/yıl] x 283 [kj/kg] Q h = 4754400000 [kj/yıl] kj = 0.278 x 0 3 kwh Q h = 4754400000 [kj/yıl] x 0.278 x 0 3 kwh kj Q h = 32723 [kwh/yıl] Fırına giren enerji miktarı: Q g = N t Q g = 350 [kw] x 8400 [h/yıl] Q g = 2940000 [kwh/yıl] Fırından çıkan toplam ısı miktarı Q ç = Q k + Q h Q ç = 62378 + 32723 Q ç = 3840 [kwh/yıl] Fırında depolanan enerji miktarı: Enerji denkleminden Q d = Q g Q ç Q d = 2940000 3840 Q d = 555899 [kwh/yıl] Şekil 3. Kurutma fırını yalıtımlı hal için Sankey diyagramı

Final Sınavı 06.0.207 5:00 Ancak; Bu durumda, mevcut enerji kaynağının verilen güçte çalışması gerekmez. Çünkü, ısı kaybı 26480 kwh/yıl 62378 kwh/yıl = 20802 kwh/yıl azalmıştır. Fırında depolanan enerji miktarı: Enerji denkleminden Q d = Q g Q ç Q d = 273898 3840 Q d = 35497 [kwh/yıl] Bu durumda, toplam kullanılabilir enerji miktarı 2940000 kwh/yıl 20802 kwh/yıl = 273898 kw/yıl olacaktır. Son durumda Sankey diyagramı aşağıdaki şekli alır. c) Ekonomik analiz Şekil 4. Giriş gücü azaltılmış halde Sankey diyagramı Mevcut halde maliyet: Mevcut halde ısı kaybına bağlı enerji tüketimi: Q k = 26480 kwh/yıl Enerji maliyeti: EM = EF x Q k EM = 0.40 [TL/kWh] x 26480 [kwh/yıl] EM = 05672 TL/yıl Gider denklemi (X: yıl) Y = EM x X Yalıtımlı halde maliyet: - Yalıtımlı halde ısı kaybına bağlı enerji tüketimi: Q k2 = 62378 kwh/yıl Enerji maliyeti: EM 2 = EF x Q k2 EM 2 = 0.40 [TL/kWh] x 62378 [kwh/yıl] EM 2 = 2495 TL/yıl - Yalıtım maliyeti: Malzeme maliyeti: MM = MF x A MM = 25 [TL/m 2 ] x 208 [m 2 ] MM = 5200 TL İşçilik maliyeti: İM = İF x A İM = 30 [TL/m 2 ] x 208 [m 2 ] İM = 6240 TL Yalıtım maliyeti: YM = MM + İM YM = 5200 + 6240

Final Sınavı 06.0.207 5:00 YM = 440 TL Gider denklemi (X: yıl) Y = YM + EM x X Faiz hesabı: F = F x ( + r) n a) Toplam ısı transfer katsayısı K = + l + l 2 + l 3 + h i k k 2 k 3 h d K = 8 + 0.02 0.80 + 0.20 0.50 + 0.03.0 + 25 K =. 62 W/m 2 b) Isı akısı q = K (T i T d ) q =.62 [W/m 2 ] (20 ( 3)) [ ] q = 37. 26 W/m 2 c) Yalıtılmış halde toplam ısı transfer katsayısı, ısı akısı ve ısı tasarrufu - Isı transfer katsayısı K y = + l + l 2 + l 3 + 0.04 h i k k 2 k 3 0.04 + h d K y = 8 + 0.02 0.80 + 0.20 0.50 + 0.03.0 + 0.04 0.04 + 25 K y = 0. 62 W/m 2 - Isı akısı q y = K y (T i T d ) q y = 0.62 [W/m 2 ] (20 ( 3)) [ ] q y = 4. 26 W/m 2 - Birim ısı tasarrufu q tas = q q y q tas = 37.26 4.26 q tas = 23 W/m 2 SORU 5. Bir demir-çelik endüstrisinde ısıtma amaçlı enerji kaynağı olarak doğal gaz kullanılmaktadır. Tesiste baca gazı ısı geri kazanımı için eküperatör kullanılmıştır. Sistemde baca gazının eküperatör giriş sıcaklığı 350 0 C, çıkış sıcaklığı 50 o C dir. Baca gazı debisi 4000 kg/h, özgül ısısı 0.25 kcal/kg o C dir. Suyun eküperatöre giriş sıcaklığı 0 o C, çıkış sıcaklığı 90 o C dir. Tesis yılda 7000 saat çalışmaktadır. Kayıplar ihmal edilmiştir. a) Baca gazından sağlanacak yıllık enerji tasarrufunu b) Üretilecek sıcak su debisini a) Tasarruf edilen enerji %90 verimle elektrik enerjisine dönüşebileceğini ve elektrik enerjisi birim fiyatının 0.4 TL/kWh olduğunu varsayarak yıllık parasal tasarrufu hesaplayınız. CEVAP 5. m gaz = 4000 kg/h Cp gaz = 0.25 kcal/kg t gaz = 350 Cp su = kcal/kg t su = 0 t su2 = 90

Final Sınavı 06.0.207 5:00 t gaz2 = 50 Z = 7000 saat/yıl a) Eküperatörde duman gazından elde edilen ısı suya aktarılır. Kayıplar ihmal edildiğine göre bu durumda Qgaz = Qsu olarak ifade edilebilir. Baca gazından sağlanacak enerji tasarrufu Q gaz = m gaz Cp gaz (t gaz t gaz2 ) bağıntısı ile hesaplanır. Q gaz = 4000 [kg/h] x 0.25 [kcal/kg ] (350 50)[ ] Q gaz = 60000 kcal/h Yıllık enerji tasarrufu: ET = Q gaz Z ET = 60000 [kcal/h] x 7000 [saat/yıl] ET = 20000000 kcal/yıl b) Üretilebilir sıcak su miktarı: Suyun eküperatörde alacağı ısı miktarı: Q su = m su Cp su (t su2 t su ) Üretilebilir sıcak su debisi: m su = Q su Cp su x (t su2 t su ) Alınan verilen ısı miktarı aynı olacağından (kayıplar ihmal edilmiş) Q su = Q gaz = 60000 kcal/h 60000 [kcal/h] m su = [kcal/kg ] x (90 0) [ ] m su = 2000 kg/h c) Tasarruf edilen enerji miktarı 20000000 kcal/yıl olup, %90 verimle elektrik enerjisine dönüşeceğinden, bunun 0.90 x 20000000 = 08000000 kcal/yıl kadarı yararlı enerji olarak hesaplanır. kwh = 860 kcal olduğuna göre, elektrik enerjisi karşılığı E elk = 08000000 [kcal/yıl] kwh 860 kcal E elk = 72093 kwh olarak bulunur. Elektrik enerjisi bakımından parasal tasarruf TAS = E elk x EBF TAS = 72093 [kwh/yıl] x 0.4 [TL/kWh] TAS = 480558 TL/yıl