2. Kütlenin korunumu ve Endüstriyel fırınlarda uygulanması



Benzer belgeler
ENDÜSTRİYEL FIRINLARDA KÜTLE VE ENERJİ ANALİZİ

TAM KLİMA TESİSATI DENEYİ

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

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

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

MAK TERMODİNAMİK BAHAR YARIYILI ARA SINAV-1

ĠKLĠMLENDĠRME DENEYĠ

SORULAR VE ÇÖZÜMLER. Adı- Soyadı : Fakülte No :

4.DENEY . EYLEMSİZLİK MOMENTİ

BÖLÜM HAVALANDIRMA KANALLARININ TASARIMI AMAÇ

Soru No Program Çıktısı 3, ,10 8,10

İŞ-GÜÇ-ENERJİ 1.İŞ 2.GÜÇ 3.ENERJİ. = (ortalama güç) P = F.V (Anlık Güç)

TEKNİK FİZİK ÖRNEK PROBLEMLER-EK2 1

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

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

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

SOĞUTMA KULESİ AMAÇ. Soğutma kulesine ait temel özelliklerin ve çalışma prensiplerinin öğrenilmesi.

ANTALYA DA YENİLENEBİLİR VE ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARIYLA ÖRTÜALTI TARIMSALALANIN ISITMA UYGULAMASI

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

V. ULUSAL \s * TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ VE SERGİSİ

Şekil 8.6 Bilgi akışının sistem içinde düzenlenmesi

FIRINLARDA ENEJİ VERİMLİLİĞİ BEYZA BAYRAKÇI

İş, Enerji ve Güç Test Çözümleri. Test 1 Çözümleri 4. F = 20 N

THERM. Pilsa BASALTTHERM. PP-RCT Tesisat Borusu

ÍKLÍMLEMDÍRME HAVALANDIRMA UYGULAMALARI DERS NOTLARI

Akışkanların Dinamiği

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

ENERJİ DENKLİKLERİ 1

5. SANTRİFÜJ POMPALARDA TEORİK ESASLAR

XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI-2006 BİRİNCİ AŞAMA SINAVI

5. SANTRİFÜJ POMPALARDA TEORİK ESASLAR

FIRINLAR İÇİN UYULMASI GEREKLİ TEMEL ŞARTLAR

ENERJİ YÖNETİMİ VE POLİTİKALARI

CAM TEMPERLEME FIRININDA ENERJİ ANALİZİ

ZAMANA BAĞLI ISI İLETİMİ ÖRNEK PROBLEMLER

3-23 Tabloyu su için tamamlayınız T, C P, kpa h, kj/kg x Faz tanımı

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

3. TERMODİNAMİK KANUNLAR. (Ref. e_makaleleri) Termodinamiğin Birinci Kanunu ÖRNEK

5. SANTRİFÜJ POMPALARDA TEORİK ESASLAR

Bölüm 4 KAPALI SİSTEMLERİN ENERJİ ANALİZİ

Bölüm 4 KAPALI SİSTEMLERİN ENERJİ ANALİZİ. Bölüm 4: Kapalı Sistemlerin Enerji Analizi

TEMEL KAVRAMLAR VE BİRİMLER

MİL&GÖBEK BAĞLANTILARI SIKI GEÇMELER

1.Seviye ITAP 14 Mart_2012 Sınavı. Termodinamik 1-İdeal Gaz Denklemi A) 276K B) 286K C) 296K D) 256K E) 246K

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

Akışkanların Dinamiği

HİDROLİK BORU HİDROLİĞİ PROBLEMLER 1

Termodinamik. Öğretim Görevlisi Prof. Dr. Lütfullah Kuddusi. Bölüm 4: Kapalı Sistemlerin Enerji Analizi

Özlenen serinlik, keyif veren konfor...

BÖLÜM 5 SPRİNKLER SİSTEMLERİNDE SU İHTİYACI

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

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

ENDÜSTRĐYEL TAV FIRINLARINDA ISI DENKLĐĞĐ HESAPLAMALARI VE ENERJĐ VERĐMLĐLĐĞĐNĐN BELĐRLENMESĐ

Yıldızlardan Yıldızsılara. Test 1 in Çözümleri

Vorteks Tüpünde Akışkan Olarak Kullanılan Hava İle Karbondioksitin Soğutma Sıcaklık Performanslarının Deneysel İncelenmesi

Su Debisi ve Boru Çapı Hesabı

Enerji iş yapabilme kapasitesidir. Kimyacı işi bir süreçten kaynaklanan enerji deyişimi olarak tanımlar.

ÇİFT KADEMELİ SOĞUTMA ÇEVRİMLERİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ

TERMODİNAMİK SINAV HAZIRLIK SORULARI BÖLÜM 4

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 DAİRESEL HAREKET Bölüm 2 İŞ, GÜÇ, ENERJİ ve MOMENTUM

EĞİTİM PROGRAMI ÇERÇEVESİ BİRİNCİ EĞİTİM MODÜLÜ

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

KAZANLARDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ

Proses Tekniği TELAFİ DERSİ

VORTEKS TÜPÜNDE AKIŞKAN OLARAK KULLANILAN HAVA İLE AZOT GAZININ SOĞUTMA SICAKLIK PERFORMANSLARININ DENEYSEL İNCELENMESİ

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

c) Geçme tipi şekil 19 dan belirlenir. Önce şekil 18 den kayma hızı ve ortalama yatak basıncına göre relatif yatak boşluk değeri seçilir.

İş, Enerji ve Güç Test Çözümleri. Test 1'in Çözümleri 4. F = 20 N

HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

11. Üretim Bölgeleri Yönünden Karşılaştırma ve Değerlendirme

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

Prof. Dr. Durmuş KAYA Öğr. Gör. Muharrem EYİDOĞAN Arş. Gör. Enes KILINÇ

FİZİKOKİMYA I ARASINAV SORU VE CEVAPLARI GÜZ YARIYILI

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

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

NUR KĐREÇ SAN. TĐC. VE PAZ. LTD. ŞTĐ. Çeşitli Atıkların Kireç Fırınlarında Yakıt Olarak Değerlendirilmesi

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

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

PKA. Serisi. Duvar Tipi. Düz Panel & Saf Beyaz Yüzey. Kompakt İç Üniteler

Sıcak Soğuk Hava Apareyleri. ...S cak / So uk Hava Apareyleri...

İtme ve Çizgisel Momentum. Test 1 in Çözümleri

ADI: SOYADI: No: Sınıfı: A) Grubu. Tarih.../.../... ALDIĞI NOT:...

SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ (UYGULAMA)

O )molekül ağırlığı 18 g/mol ve 1g suyun kapladığı hacimde

1. HAFTA Giriş ve Temel Kavramlar

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

NÖ-A NÖ-B. Adı- Soyadı: Fakülte No:

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Temel: 100 mol kuru su gazı. caklık k ve 5 bar basınc

ÜNİTE 1: FİZİK BİLİMİNE GİRİŞ Fizik Bilimine Giriş. 4. I. Hipotez oluşturulması. 5. I. Hava sıcaklığının termometre ile ölçülmesi

Sıcaklık (Temperature):

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

Merkezi ısıtmada her kapasiteye verimli çözüm

Öğrenci No: Adı Soyadı:

Merkezi ısıtmada her kapasiteye verimli çözüm

tmmob makina mühendisleri odası uygulamalı eğitim merkezi Buhar Kazanı Verim Hesapları Eğitimi

5. SANTRİFÜJ POMPALARDA TEORİK ESASLAR

KMM 302 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

AKM 205 BÖLÜM 8 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

PEAD. Serisi. Gizli Tavan Tipi. Kompakt İç Ünite. 250mm. Dıș Statik Basınç

Transkript:

ENDÜSTRİYEL FIRINLARDA KÜTLE VE ENERJİ ANALİZİ Endüstriyel Fırınlar Endüstriyel fırınlar ergite, ısıl işle, pişire, kuruta, teperlee ve benzeri işleleri gerçekleştirek için sanayide yaygın bir biçide kullanılaktadır Örneğin çiento fabrikalarında dönel fırın içerisinde yüksek sıcaklıkta çiento üretii, seraik veya tuğla fabrikalarında pişire ve kuruta fırınları, deir çelik endüstrisinde ergite ve tavlaa fırınları, ca üretiinde ergite ve teperlee fırınları şeklinde bir dizi örnek verilebilir Fırınlar tasarlandıkları prosesi gerçekleştirebileleri için gerekli aaddelerin beslenesi ile birlikte gerekli enerjinin de beslenesini gerektirir Fırınlar beslenen aaddenin ürüne dönüşesi sonucu açığa çıkan ürün dışı atıkları fırından uzaklaştıracak, gerekli enerji yaka sisteleri ve elektrik enerji beslee sisteleriyle donatılabilektedir Fırınlardan üretilen ürünlerin kalitelerinin yanı sıra biri ürün başına arcadıkları enerjilerinde sorgulanası gereken öneli konu olduğu unutulaalıdır Fırında üretilen ürünün kalitesinden ve kapasitesinden ve çevresel etkilerden ödün vereden biri üreti başına enerji tüketiinin azaltılası konusu detaylı işlenecektir Kütlenin korunuu ve Endüstriyel fırınlarda uygulanası Bilindiği gibi çekirdek parçalanası sonucu (nükleer yakıtlarda olduğu gibi) kütlenin eşdeğeri bir enerji açığa çıkaktadır Bu duruda kütle korunuu ve enerjinin korunuu yasalarının birlikte uygulanası gerekir Eğer çekirdek parçalanası yoksa bir siste için kütlenin korunuu en genel alde aşağıdaki gibi yazılabilir i j i d ( dt ( j Şekil Kütle dengesi için genel şekil

n g i= j= j d = dt siste () Eğer sistede kararlı reji söz konusu ise sistee giren ve çıkan kütlelerin zaanla değişediği duru söz konusu olacaktır ve siste içinde bir birike olayacağı için kütlenin korunuu aşağıdaki şekilde yazılabilir n i= = 0 () i j= j Eğer siste içinde kiyasal reaksiyon Gerçekleşiyorsa örneğin yana prosesleri gibi bu duruda sisteden çıkan ürünlerin bileşenleri ve iktarlarının belirlenesi gerekir Bunun içinde ilgili bağıntıların kullanılası gerekir Yana duruu söz konusu ise denkleleri aşağıdaki gibi özetlenebilir Yananın dışında kiyasal reaksiyon gerçekleşiyorsa onunda reaksiyon denkleleri açık bir şekilde yazılalı ve bileşen esaplaaları ona göre yapılalı 3 Terodinaiğin I Yasası ve Endüstriyel fırınlarda uygulanası Terodinaiğin birinci yasasına geçeden önce kapalı ve açık sisteleri tanılayalı Kapalı siste; çevresiyle kütle alış verişinin dışında er türlü enerji alış verişi yapan siste olarak tanılayabiliriz Açık siste ise enerji alış verişiyle birlikte kütle alış verişinin birlikte gerçekleştirildiği bir sistedir Enerji iş yapabile yeteneği olarak adlandırılabilir Isı ve iş bir sisteden akış aline olan enerjilerdir Isı, enerjinin bir sisteden diğer bir sistee geçişi sadece sıcaklık farkından dolayı gerçekleşiyorsa geçiş alinde olan bu enerjiye ısı enerjisi adı verilir Diğer taraftan bir sisteden dışarıya enerji sıcaklık farkının dışında iletiliyorsa bu geçiş alinde olan enerjiye iş adını veriyoruz Terodinaiğin birinci yasası bize enerjinin vardan yok yoktan var edileeyeceğini ve korunduğunu ancak bir türden diğer bir türe dönüşebileceğini söyleektedir Şekil de kapalı bir siste görülektedir Bu kapalı siste için terodinaiğin birinci kanunu uygulanırsa,

δq de ( dt ( δw Şekil : Kapalı bir siste örneği de Q δ W = dt δ (3) siste bağıntısı elde edilir Bu bağıntıda δq, sistee iletilen ısıyı, δw, sisteden üretilen işi, eşitliğin sağındaki teride sistein enerjisindeki değişeyi ifade etektedir Açık siste içinde terodinaiğin birinci kanunu Şekil 3 esas alınarak, en genel duru için aşağıdaki gibi yazılabilir i, i j, j i, i de ( dt ( W Q j, j Şekil 3 Açık bir siste örneği 3

4 = = = W Q Z V Z V dt de p j j j n i i i siste (4) Bu bağıntıda akışkanın kütlesini, entalpisini, P basıncını, V ızını ve Z referans düzleine göre yüksekliğini ifade etektedir Bazı durularda çözülerin sürekli reji şartlarında zaandan bağısız olarak elde edilesi gerekebilektedir Bu duruda ilgili denklelerdeki zaanla ilgili teri devre dışı kalaktadır Sisteler ısı alış verişinde bulunayabilir veya iş alışverişi yapayabilir yada sistee giren çıkan kütlelerin ızında olan enerjiler ial edilebilir ayrıca potansiyel enerji değişii oladığı varsayılabilir Sistee giriş çıkışlar tek at üzerinden olabilir Bu durularda denkle daa basit ifadelere indirgenebilektedir Ayrıca bazı basitleştirici yaklaşılar yapılarak zaan bağlı problelerde çözülebilir Bu duruda sitedeki değişi başlangıç ve son al arasında yazılırsa aşağıdaki ifade elde edilir aci kontrol p j j j n i i i gz V u gz V u W Q Z V Z V = = = (5) Kiyasal reaksiyonların gerçekleştiği sistelere enerji korunuu kanunu uygulanırken reaksiyonun gerçekleşesi sonucu açığa çıkan veya sistee ilave edilesi gereken ısılarda (oluşu entalpileride) göz önünde bulundurularak denkleelere ilave edilelidirler 4 Terodinaiğin II Yasası Terodinaiğin birinci kanunu bize enerji dönüşülerinin angi sınırlar içinde gerçekleşeceğini açıklayaaaktadır Terodinaiğin ikinci kanunu enerjilerin farklı kalitelerde olduklarını ve ısının taaını işe dönüştüre ikanının bulunadığını ve en fazla Carnot verii ile ifade edilen kısı kadarının işe dönüşebileceğini söyleektedir Carnot verili ifade aşağıda veriliştir = T T Q W o (6)

Dolaysıyla ısı kaynağının sıcaklığı ne kadar yüksekse o ısı kaynağının kullanılabilirliği o kadar yüksek olaktadır Sonuç olarak endüstriyel fırınlarda kullanılan ısı ve elektrik enerjisinin kaliteleri farklı olduğu için doğal olarak aliyetleri de farklı olacaktır ve kullanılarında daa dikkatli davranılalıdır ve tasarruf ikânları daa titiz analiz edilelidir 5 Yakıtların Alt ve Üst Isıl Değerleri ve Yana avası iktarı esabı Bir yakıtın ısıl değeri: Başlangıçta (referans şartları örneğin) 5 o C de bulunan bir kg yakıtın oksijenle taaen yanası sonucu, bu yakıttan elde edilen yana sonu ürünlerinin sıcaklığının 5 o C ye kadar soğutulası duruunda elde edilen ısı iktarı olarak tanılanabilir Isıl değer; üst ısıl değer ve alt ısıl değer olak üzere iki şekilde tanılanabilektedir Üst ısıl değer (H u ) yana ürünleri içindeki su buarının yoğuşturulası sonucu çekilen ısıda göz önüne alınırsa yakıtın üst ısıl değeri elde edilir Baca gazı içindeki su buarının yoğuşturulası söz konusu değilse, yakıttan elde edilen ısıl değer alt ısıl değer (H o ) olarak adlandırılaktadır Alt ısıl değer, üst ısıl değerden yana ürünlerindeki suyun buarlaşası için gerekli ısının çıkartılası ile elde edilir H o = H u H O y fg Bu denkledeki fg : 5 o C de suyun gizli buarlaşa entalpisini gösterekte olup (440 kj/kg su) değerindedir Yakıttaki nein buarlaşası ve idrojenin oksijenle reaksiyona giresi sonucu yana ürünlerinde su buarı bulunur Stokiyoetrik iktarda ava ile, karbon, idrojen ve oksijen içeren bir yakıtın yanası sonucu, C, H, O ve N atolarının ato dengesinden aşağıdaki genel ifade elde edilebilir C α β 4 γ β α β 4 α H β Oγ ( O 376N ) αco H O 376 N (7) Bu bağıntıdaki α, β ve γ yakıtın bir olekülündeki karbon, idrojen ve oksijen atolarının sayısını gösterektedir Ayrıca α, β ve γ karbon, idrojen ve oksijenin ol yüzdelerini de ifade etektedir Biri ol yakıt için stokiyoetrik avanın ol iktarı, γ n n s y α β γ = 476 4 (8) 5

Şeklinde elde edilir Fazla ava yüzdesi veya ava fazlalık katsayısı, % Fazla Hava 00 ( ) 00 ( n n ) 00 ( no no ( s) ) s s = = = (9) s n s n O ( s) Bağıntısı yardıı ile esaplanır Fazla ava iktarı yana sonucu elde edilen ürünlerin kopozisyonları ölçülerek elde edilebilir Ölçülen ol iktarlarından areketle, yanadan arta kalan iktarların fazla olacağı yaklaşıı ile % Fazla Hava = 00 (( n N ) bg ( n O ) bg / 376) ( n O ) bg (0) Şeklinde elde edilir 6- Fırınların Enerji Analizinde Kullanılabilecek Diğer Bağıntılar Enerji analizinde sistedeki entalpilerin bir referans sıcaklığın teel alınarak esaplanası oldukça önelidir Farklı kaynaklardan alınan entalpi değerleri farklı referans sıcaklıkları için azırlanış olabilir aynı referans sıcaklığındaki entalpi değerleri esas alınazsa esaplaalar atalı olacaktır Bu yüzden enerji analizlerine başlaadan önce bir (0 o C, 0 o C, 5 o C veya çevre sıcaklığı) referans sıcaklığı olarak seçileli ve tablolardan alınan değerler bu referans sıcaklığına dönüştürüleli - Yakıtla sistee beslenen enerji Q ya ( H C ( T T )) = y o ya ya r () Bu denklede; ṁ ya : sistee beslenen yakıt debisini (kj/) H o : Yakıtın alt ısıl değeri (kj/kg) C ya : Yakıtın özgül ısısı c T ya : yakıtın sıcaklığı ( o C) Değişik yakıtlar için özgül ısıların sıcaklıkla değişediği yaklaşıı ile aşağıdaki gibi kullanılabilir Sıvı yakıtlar için: (kj/kg K) 6

LPG için : 5 (kj/kg K) Köür için : 3 (kj/kg K) Eğer baca gazında su buarının yoğuşası sonucu kullanılan ısı esaba katılıyorsa sistee yakıtla beslenen enerjide yakıtın üst ısıl değeri esas alınalıdır - Havanın ve baca gazının entalpilerini esabı Hava ve baca gazları içeriğinde su buarı bulunduğu için entalpilerinin esabında neinde esaba katılası gerekir [ C ( T T ) ( w( C ( T T ) 506) ] g = g g g r sb g r Q () : kuru baca gazı debisi (kg/) g T g : gaz sıcaklığı ( o C) W : özgül ne iktarı (kgh O/ kg kuru gaz) C g : kuru gaz özgül ısısı (kj/kg K) Özgül ısının sıcaklıkla değişediği yaklaşıı yapılırsa C g değeri, Hava için : (kj/kg K) Baca gazı için: (düşük ava fazlalık katsayısına saip) Alınabilir Yine aynı yaklaşıla su buarının özgül ısısı (C sb )=9 (kj/kg K) olarak kullanılabilir Unutulaalıdır ki sıcaklık aralığı büyük olan sistelerde bu denklelerde sıcaklığın fonksiyonu olan özgül ısı denkleleri kullanılalıdır - Malzee akışlarıyla ilgili enerjinin esaplanası Fırınlara beslenen alzeeler bir ön ısıtadan geçirilerek fırına sevk edilebilir Ayrıca fırında ısınış alzeeler fırını terk ederken dış ortaa enerji taşaktadırlar Bu enerjilerin iktarı aşağıdaki denkle yardıı ile esaplanabilir 7

Q = C ( T T ) (3) r Bu denklede; : alzee debisi (kg/) T : alzeenin sıcaklığı ( o C) C : alzeenin özgül ısısı (kj/kg o C) Özgül ısının sıcaklıkla değişediği yaklaşıı yapılırsa C değeri değişik alzeeler için aşağıdaki gibi kullanılabilir Su : 48 (kj/kg o C) Çelik : 05 (kj/kg o C) Ca : 0,8 (kj/kg o C) (ρ=300 kg/ 3 için) Ateş tuğlası : 0 (kj/kg o C) Eğer özgül ısı sıcaklığın fonksiyonu ise ilgili denklede yerine yazılarak, ilgili sıcaklık sınırları arasında elde edilen bu integral çözülelidir - Sıcak Yüzeylerde Kaybolan ısı iktarı Sıcak yüzeyler bulundukları ortaa ile ışını ve taşını yoluyla ile ısı alış verişinde bulunur Bu ısı alışverişi aşağıdaki bağıntı yardıı ile esaplanır Q kayıa = ( u u ) A( T T ) (4) taş ışıa y o Bu bağıntıdaki seboller, T y : yüzey sıcaklığını ( o C) T 0 :çevre sıcaklığını ( o C) A: Taşını yüzey alanı ( ) u taş : Isı taşını katsayısı (kj/ o C) u ışıa : Işınıa eşdeğer ısı taşını katsayısı (kj/ o C) 8

Şeklinde tanılanışlardır Fırınların yüzeyinden Isı taşını katsayısı için aşağıdaki ifade kullanılabilir u taş ( T ) 0 5 = B T (5) y o Bu denkledeki B bir katsayı olup değişik durular için aşağıda veriliştir Düşey yüzeyler ve geniş silindirler için Yatay yüzeyler yukarı bakan Yatay silindir için B=5 B=6 B=43 Fırınların yüzeyinden ışınıla ısı geçişini esaplayabilek için kullanılan ışınıa eşdeğer ısı taşını katsayısı için aşağıdaki ifade kullanılabilir uışıa εσ 4 4 ( θ θ ) = y o θ y θ (6) o Bu denkledeki, θ : Kelvin cinsinden sıcaklığı σ : Stefan Bolzan sabitini (56697x0-8 W/ K 4 ) ε : yüzey ışını yaya katsayısını gösterektedir Yüzey ışını yaya katsayısı için değişik alzeeler için aşağıdaki gibi seçilebilir Paslı çelik için Boyalı çelik ε=04-07 ε=08-09 Parlatılış alüinyu ε=0 Oksitleniş alüinyu ε=0-03 Refraktör Malzee ε=04-08 9

- Buar kondensatı ile ilgili enerji iktarı Endüstriyel proseslerin çoğunda buarla taşınan ısı yoğuşturularak kullanılaktadır proseste buarla kullanılan ısının esaplanasında da prosese beslenen buarın enerjisinden prosesi terk eden kondens oluş veya kısen kondens oluş suyun veya ıslak buarın enerjisinden çıkarılası sonucu elde edilir Sisteden çıkan kısen kondens oluş yada ıslak buarın enerjisi aşağıdaki bağıntı yardıı ile esaplanabilir Q x = b ( s x( b s ) Bu denkledeki seboller aşağıdaki gibi tanılıdır Q x : ıslak buarla enerji akışı (kj/) ṁ b b s x : ıslak buar debisi (kg/) : doyuş buarın entalpisi (kj/kg) : doyuş suyun entalpisi (kj/kg) : kuruluk derecesi 0

7 Ne Hava Karışıları ve Psikroetri Psikroetri ava ve su buarı karışıının özelliklerini inceleyen bir bili dalıdır Atosferik avanın taaen kuru olaası ve kuruta fırınlarında sıcaklığının yükseltilerek ne taşıa kapasitesini bulunasından dolayı psikroetri öne kazanır Psikroetri ava şartlandıra, kuruta, soğuta ne ala, ısıta ve soğuta kulelerinin teelini oluşturaktadır Bu konu kapsaında bazı teel kavraları aşağıdaki gibi açıklayabiliriz Kuru teroetre sıcaklığı: er angi bir ortadaki ava ve ne karışıının, ne oranına bağlı oladan nee doyaış alindeki karışı sıcaklığı olarak ifade edilebilir Yaş teroetre sıcaklığı: Havanın nee doyuş duruundaki sıcaklığı olarak tanılanabilir Özgül ne: Bir kilogra kuru ava içerisindeki ne iktarı olarak tanılanaktadır ve aşağıdaki denkle yardııyla esaplanabilir w = b kg kg ne kuru ava (7) Bağıl ne: Sabit sıcaklıkta neli ava içerisindeki nein kısi basıncının, doyuş durudaki nein kısi basıncına oranı olarak tanılanır P P d b ϕ = (8) T = st Ayrıca avanın kısi basıncı, nein kısi bancı ve özgül ne arasında aşağıda verilen bağıntı evcuttur w 0 6 P b = (9) P Bağıl ne ile özgül aci arasında aşağıdaki bağıntı yazılabilir ϕp ϕp w = 6 P P ϕp d d 0 6 = 0 (0) T d

Tablo : Su buarı için değişik sıcaklıklardaki doya basınçları T( o C) P(kPa) T( o C) P(kPa) T( o C) P(kPa) T( o C) P(kPa) 0 0608 36 5940 7 3396 08 3390 07055 38 664 74 3696 0 437 4 089 40 7375 76 409 536 6 09345 4 898 78 4365 4 636 8 070 44 900 80 4736 6 7465 0 70 46 0086 8 533 8 868 404 48 6 84 5557 0 9854 4 5973 50 335 86 60 45 6 868 5 363 88 6495 4 504 8 060 54 500 90 70 6 3933 0 3370 56 65 9 756 8 5435 640 58 847 94 846 30 705 4 980 60 990 96 8769 3 8670 6 33600 6 840 98 9430 34 3040 8 37780 64 390 00 033 36 330 30 440 66 650 0 0878 38 3440 3 47530 68 8560 04 668 40 3640 34 5380 70 360 06 504 4 3830 Neli avanın yoğunluğu, aşağıdaki denkleler yardııyla elde edilebilir b ρ = = () V V P ρ = θ R P R b b () Neli avanın entalpisi: Neli avanın entalpisi 0 ( o C) referans sıcaklığı esas alınak üzere kuru teroetre sıcaklığının ve özgül nein fonksiyonu olarak aşağıdaki bağıntı şeklinde yazılabilir Bu denkledeki entalpi bir kg kuru ava için neli avanın entalpisini ifade etektedir = 0035 T w(506 873T ) kj kg kuruava (3) Bu entalpi denkleinde avanın ve su buarının özgül ısılarının sıcaklıkla değişediği yaklaşıı yapılıştır Kuruta tekniğinde yukarıda basedilen öneli paraetreler arasındaki ilişki en iyi olarak Psikroetri diyagraında açıklanabilir Neli avanın iki teel özelliği verildiğinde diyagra üzerinde diğer tü özellikler raatlıkla

okunabilektedir Bununla beraber ava ile yapılan prosesler (ne ala, ne vere, soğuta, ısıta, iki avanın karıştırılası) yine en iyi bu diyagra yardııyla açıklanabilirler 3

8 Örnek Fırınlar a-tavlaa fırını Tav fırınları etal ve diğer alzeeler için ısıl işlelerin uygulandığı fırınlar olup değişik alzeeler için değişik şartlar ve sıcaklıklarda işletilektedirler Özellikle yüksek sıcaklıklarda çalıştırılan tavlaa fırınları, endüstriyel işletelerde gerek yakıt tüketii açısından gerekse çevreye verdiği atık gazların oluşturduğu kirlilik açısından ükün olduğunca verili çalıştırılası gereken sistelerdir Bu örnekte (G Erte, B Çelik ve S Yeşilyurt un) yaptıkları çalışa esas alınıştır Tav fırınına ait basit şea Şekil 4 de veriliştir Bu örnek tav fırını çalışasında ölçülerin yapıldığı tav fırınında siste sınırları girişindeki yüklee tablasının bitii ve fırın bölüünden sonraki yavaş soğuta ünitesinin başlangıcı olarak belirleniştir bg bg Q yüzey Q açıklık TAV FIRINI g ç Vy Hy w Şekil:8 Tav fırınında kütle ve enerji akış duruu Bu sistee giren enerji olarak, yakıtla giren enerji (Q y ), brülör fanlarıya iletilen ekanik enerji (W), çıkan enerjiler ise alzeeye aktarılan enerji ( ç ), baca gazı ile dışarı atılan enerji ( bg bg ), yüzeyden kaybolan enerji (Q yüzey ) ve yüklee açıklığından kaybolan enerji (Q açıklık ) olarak ifade edilebilir Tav fırını ile ilgili yapılan ölçü sonuçları aşağıdaki tablolarda veriliştir 4

Tablo 8: Baca gazı sıcaklığı ve analizi ölçü sonuçları Baca gazı sıcaklığı ( o C) 637 % O 48 % CO 89 % CO 09 Tablo 8: Diğer ölçü sonuçları Orta sıcaklığı ( o C) 74 Bağıl ne (%) 37 Doğal gaz tüketii (N 3 /) 85 Tavlanan boru iktarı (kg/) 65 Ton başına yakıt tüketii (N 3 / Ton) 34 Ürün çıkış sıcaklığı ( o C) 695 Tablo 83: Fırın yüzey alanları ve ortalaa yüzey sıcaklıkları Yüzey Alan ( ) Ortalaa yüzey sıcaklığı ( 0 C) Yan yüzey A 4384 0 Yan Yüzey B 4384 00 Üst yüzey 3836 600 Ön cepe 97 688 Tablo 85: Tav fırınındaki enerji akışları Tür Miktar(kJ/) Yakıt enerjisi 6366 Malzeeye aktarılan enerji 445704 Baca gazı kayıpları 367506 Yüzey kayıpları 08434 Giriş açıklığı kaybı 5063048 Diğer kayıplar 77448 5

Yüzey Kayıpları % 0,4 Baca Gazı Kayıpları % 3,6 Diğer Kayıplar % 6,7 Giren Enerji ( Yakıt ) % 00 Isıl Veri % 38 Giriş Açıklığı Kayıpları % 3 Şekil 8: Tav fırının enerji akışının Sankey diyagraında gösterilesi Tav fırının veri esaplaası aşağıdaki denkle yardııyla yapılır η = (Tav fırınında alzeeye aktarılan enerji / fırına beslenen enerji) örnek aldığıız tav fırınının verii Sankey diyagraından da görüleceği gibi, Şeklinde elde edilir b-teperlee fırını 6366 η = = 445704 % 38 Teperlee işlei yatay at üzerinde caın dış yüzeylerine basınç gerilii, ca ortasına ise dolaylı bir çeke gerilii kazandırak için ısıta ve soğuta aşaalarını içerir Teperli ca işlesiz caa göre yaklaşık 5 kat daa dayanıklı olup; kırıldığı zaan zar büyüklüğünde parçalara ayrılarak yaralana riskini azalttığından güvenlik caı olarak kullanıa uygundur 6

Teper işleinden sonra calara erangi bir kesi, delik dele, kenar ve yüzey işlei yapılaaz (kulaa ariç) Yalnızca bazı bakış açıları ve ışık koşullarında fark edilebilen "teperlee izleri" ile "kaburluk" ve "dönüklük" toleransları içinde kalak kaydıyla ortaya çıkan distorsiyonlar ısıl işlein kaçınılaz ve önleneeyen sonucudur Teperlee işlei sırasındaki assas bir ısı rejii uygulaası ile iniua indiriliş izler başlı başına bir kusur olarak nitelendirileektedir Teperlee işleindeki teel problelerden bir tanesi de teperlee aliyetlerinin yüksek olasıdır Bununun nedeni ise teperleede yakıt sarfiyatının yüksek olası ve fırının verisiz çalışası gösterilebilir Aşağıdaki şekilde bir teperlee fırının genel bir resi görülektedir Şekil 83: Ca teperlee fırınının genel görünüü Teperlee fırının siste olarak ele alındığı ve kütle ile enerji akışlarının ifade edildiği şea Şekil 84 de veriliştir Teperlee işlei caların fırına yüklenesini sağlayan fırın öncesi bir konvayör daa sonra fırın ve fırın 7

çıkışında da yüksek ızda ani soğuta işleleri ile gerçekleşektedir Analizde sadece fırın kısı analiz edilecektir bg bg bg3 bg4 QSoğuta Suyu Bek-8 Karıştırıcı-5 Bek-7 Karıştırıcı-6 Bek-6 Karıştırıcı-7 Bek-5 Karıştırıcı-8 Yak Havası Ca Giriş Ca Çıkış WKonveyör Rol Motoru Karıştırıcı- Bek- Karıştırıcı- Bek- Karıştırıcı-3 Bek-3 Karıştırıcı-4 Bek-4 WKarıştıra Fanı WYaka Hava Fanı QKayıp VYakıt Şekil 84: Ca teperlee fırını için kütle ve enerji akışları genel görünüü Bu sistee giren enerji olarak, yakıtla giren enerji (Q y ), brülör fanlarıyla iletilen ekanik enerji (W), fırının arkasına yerleştiriliş fırın içi ava fanlarının tükettiği enerji sayılabilir Çıkan enerjiler ise alzeeyle çıkan enerji (Q ), baca gazı ile dışarı atılan enerji (Q bg ), arka fanları soğutak için kullanılan soğuta suyu ile çekilen ısı ve yüzeyden kaybolan ısı (Q yüzey ) olarak ifade edilebilir Bu örnek için ilgili fabrikada ca teperlee biriinde gerekli ölçüler yapılarak ekteki tablo doldurulduktan sonra gerekli esaplaalar yapılarak teperlee fırınının verii çıkartılarak bu veriin yükseltilesi için yapılası gerekenler tartışılacaktır 8