Download - Akışkanlar mekaniği
BÖLÜM VIIIAKIŞKANLAR MEKANİĞİ VE BORU DONANIMI
VIII-1) Akışkanlar Mekaniğinin Özetlenmesi:Akışkan olarak vasıflandırılan madde, kendisini meydana getiren zerrelerin birbi-
rine nazaran sürekli yer değiştirebildiği bir kütledir. Ayrıca, içinde bulunduğu kabınşekline uyan ve hareket etmediği sürece kesme kuvvetleri oluşmayan bir madde olupkatı maddelerden bu özelliklerle ayrılır. Akışkanların bu özelliklerinden: (a) Akışkanınbizzat kendisinin nakledilmesinde, (b) Akışkan ile bir başka maddenin naklinde, (c) Isı-nın transferinde, (d) Basıncın iletilmesinde ve büyük kuvvetler üretilmesinde, (e) Sür-tünmenin azaltılmasında (taşıyıcı yataklar, yağlama), (f) Kumanda sinyalleri üretilme-si ve gönderilmesinde ve daha pek çok şekillerde yararlanılır.
Soğutma sistemlerinde değişik türden pek çok akışkanla karşılaşmak mümkündür.Bunların en başında, soğutucu akışkanlar ve beraberinde sürüklediği yağlama yağla-rı gelmektedir. Kondenser ve soğutucularda ısının taşınması için sık sık yararlanılansu veya hava ile, donma sıcaklıklarının altındaki sıcaklıklarda kullanılan Metilen Klo-rür, Etilen ve Propilen Glikol, Sodyum ve Kalsiyum Klorür eriyikleri gibi akışkanlarda soğutma sistemlerinde sık sık kullanılmaktadır. Ayrıca, sınai proses işlemleri sıra-sında soğutulması söz konusu olan pek çok kimyasal maddeler, gıda maddeleri, sınaive yemeklik yağlar, ilaç sanayiindeki çeşitli karışımlar gibi saymakla bitmeyecek ka-dar çok sayıda akışkan ile karşılaşmak mümkündür. Soğutma çevriminde elde edilensoğutma kapasitesinin, ısının transferi yoluyla istenilen yerlere taşınması bu akışkan-lar ile sağlanmaktadır.
Akışkanlar mekaniği, insanların suyu kaplarla taşımak yerine akıtarak taşıma şek-lini keşfetmeleriyle başlamış sayılabilir. Çok eski çağlardan bugüne kadar akışkanla-rın değişik karakteristiklerinin deneysel yollardan belirlenmesi çabaları süregelmiştir.Ancak, akışkanların gerçek ve tabiattakine uygun özellikleriyle irdelenmesini müm-kün kılan bu deneysel çalışmalar, sadece belirli ve çok sınırlı fiziki değerlere göre el-de edildiklerinden akışkan karakteristiklerini genel anlamda verebilmekten uzaktırlar.Metamatikçi ve Fizikçiler 1700 yıllarından başlayarak akışkanların genel karakteris-tiklerini matematiksel analiz yoluyla irdelenmişler ve akışkanlar mekaniğiyle ilgili bir-çok kanun ve prensipleri ortaya çıkarmışlardır. Ancak, matematiksel analiz yönte-miyle problemlere çözüm bulunmasında bazı basitleştirmeler ve kabuller yapmak zo-runluluğu ortaya çıkmakta, aksi halde sonuca varmak mümkün olamamakta veyahut-ta sonucun pratik uygulanırlığı ortadan kalkmaktadır. Klasik Hidrodinamik bilimi ola-rak bilinen bu indirgenmiş matematiksel analiz yöntemi akışkanların gerçek karakte-ristiklerinden az veya çok farklılıklar göstermektedir. Bugünkü modern akışkanlarmekaniği biliminde, ki mühendisliğin pek çok dalında önemli bir yer tutmaktadır,problemlere hem matematiksel hem de deneysel açılardan birlikte yaklaşım yolu ta-kıp edilmekte ve böylece hem akışkanların gerçek konumlarıyla irdelenmesi mümkünolmakta ve hem de akışkan karakteristiklerinin geniş kapsamlı olarak tayin edilebil-mesi sağlanmaktadır.
Klasik hidrodinamik ve Akışkanlar mekaniği biliminin temeli; (a) Maddenin korun-ması prensibi, (b) Nevvton'un hareketle ilgili 1. ve 2. kanunları, (c) Enerjinin korun-ması prensibi, diye bilinen mekanik ve fiziğin ana prensiplerinin sıvı ve gazlara uy-gulanması ile ortaya çıkmaktadır.
Akışkanların analizinde; (a) Durgun haldeki akışkanlarla (Akışkanlar Statiği), (b)Hareket halindeki akışkanları biribirinden ayırmak gerekir. Nitekim, durgun haldeki
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 357
akışkanların analizi çok daha basit ve sınırlıdır. Durgun haldeki bir akışkanda en azın-dan viskositenin etkisi ortadan kalkmaktadır ki hareket halindeki akışkanların anali-zinde de viskositenin etkisi matematiksel analizi çok karmaşık bir hale sokmaktadır.Durgun haldeki akışkanların analizinde ana konular; (1) Akışkanların basıncı ve ba-sınçların akışkan konumuna göre değişimleri, (2) Akışkanın densitesinin değişimlerive sıkışabilir akışkanların etüdü, (3) Akışkanların, içine daldırılan cisimler üzerindemeydana getirdiği hidrostatik basınçlar, (4) Akışkanların cisimler üzerinde meydanagetirdiği kaldırma/yüzdürme kuvvetleri ve yüzer elemanların stabilite durumları, (5)Akışkanların yüzey gerilimleri ve kapiller etkileri, adezyon (sıvı moleküllerinin, ken-disini çevreleyen yüzey moleküllerine olan bağlayıcı kuvvetleri sonucu), Kohezyon(sıvı moleküllerinin biribirine olan bağlayıcı kuvvetleri sonucu) olayları, şeklinde sıra-lanabilir.
Hareket halindeki akışkanların karakteristikleri soğutma tekniğini yakından ilgi-lendirmektedir. Ayrıca, ısı transferi konusunda da akışkanların değişik karakteristik-lerinin önemli ısı transferi değişimlerine neden olduğu Bölüm-VII'de gösterilmiştir.Hareket halindeki bir akışkanın, bilhassa türbülant akışı sırasında, viskositesinin etki-sini de dikkate alarak matematiksel analizini yapmak çok karmaşık ve çözümü müm-kün olmayan sonuçlara varabilmektedir. Viskositenin etkisinin az olduğu hallerde,ideal akışkan olarak adlandırılan ve viskositesi olmadığı varsayılan hayali bir akışkan-dan hareketle matematiksel analiz daha basite indirgenebilir. Diğer yandan, akışka-nın zamana bağlı olarak hız, basınç, sıcaklık, densite gibi fiziksel özelliklerinin de de-ğişmediği varsayılmak suretiyle matematiksel çözüm biraz daha kolaylaştırabilir. Fa-kat, gerek viskosite ve gerekse diğer özelliklerin akış karakteristiklerini önemli ölçü-de etkilediği hallerde, yukarıda bahsedilen kabuller varılacak sonuçları büyük ölçüdesaptırmaktadır.
Akışkanın viskositesi, kendisini meydana getiren zerrelerin biribirine nazaran ha-reketi sırasında ortaya çıkan kesme kuvvetleri ile tanımlanmaktadır. Örneğin, en ba-sit şekliyle, her birinin alanı (A) ve biribirinden uzaklığı (Y) olan paralel iki yüzeydenbirisini diğerine göre "V" hızıyla hareket ettirebilmek için hareket yönünde "F" kuv-veti gerekirse, iki yüzey arasında bulunan akışkandaki kesme kuvvetleri T = F/A ola-caktır.
u : Viskosite, Sabit (bellibir sıvı türü ve sıcaklıkta)
Haraketli Yüzey
J Y/ Kesme kuvveti
f*~ Doğrusalf / Sabit vûzev
Relatif hız, V Relatif hız, V
a) Doğrusal hız profiliNevvtonian akışkan
Relatif hız, V
b) Değişken hız profili\I: Viskosite katsayısı
ı 'i''
i!' /'
f • /•358 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
Burada da gene daha basitleştirilmiş analizi sağlamak üzere, ki bu soğutma, ısıt-ma, klima ve havalandırma uygulamalarının çoğu için yeterli bir yaklaşım sağlamak-tadır, deformasyon ile kesme kuvvetlerinin birbirleriyle direkt orantılı olduğu bir akış-kan şekli varsayılır ki böyle bir akışkan "Newtonian Akışkan" diye adlandırılır.
Akışkan tabakası derinliğince (Y-istikametinde) bu kesme kuvvetleri eşit olarakdağılabileceği gibi akışkanın ve yüzeyin durumuna göre karmaşık bir dağılım da or-taya koyabilir. Bunun sonucu olarak akışkan tabakası derinliğince doğrusal/lineerveya değişken bir hız profili medana gelecektir. Kesme kuvvetleri ile hız profili ba-ğıntısı Newton tarafından 1687 yılında % = u (dV/dY) şeklinde ve viskositeyi tarifedecek tarzda verilmiştir. Viskosite "u" akışkana ait bir özelliktir ve akışkanın türüile konumuna (bilhassa sıcaklık) göre değişmektedir. Viskositenin ölçü birimi, New-ton tarafından verilen eşitlikten de görüleceği gibi "Kuvvet x Zaman/Alan" olmakgerekir ki metrik (SI) birimlerle "Newton (Kuvvet) x Saniye/Metrekare"dir. 1 New-ton/metrekare = 1 Pascal olup viskosite birimi de böylece "Pascal x Saniye" ola-rak bulunmaktadır. Değişik literatürde "Viskosite", "Mutlak Viskosite" veya "Dina-mik Viskosite" diye anılan değerler biribiriyle aynı ve yukarıda tarif edilen anlamıtaşımaktadır. Su ve hava için viskositenin nümerik değerleri şöyledir: 20°C'de su;u = 0.001 Pa. San. = 1 Centipoise (1 Pa.San. = 1000 Centipoise) Normal Şart-larda hava; u = 1.817 x (10)5 p a.San.
Bir Boyutlu Akış: Tüm akış parametrelerinin zamana ve tek boyuta (doğrusal ol-mayabilir) bağlı olarak ifade edildği bir akış şeklidir. Örneğin bir borunun içindeki akışdurumu tek boyutlu olarak kabul edilir, ki söz konusu olan hız ortalama hız'dır. Hal-buki gerçek akış şekli tek boyutlu olamamakta ve dış cidarlardan içe, boru merkezi-ne doğru, viskositeye bağlı olarak hız değişmektedir.
iki Boyutlu Akış: Akış parametreleri zamana ve iki boyutlu düzlem koordinatla-rına bağımlı olan akış şeklidir.
: Sıfır
max
(a)
Tek Boyutlu Akış'ın:a) Kabul edilen,b) Gerçekteki, hız profilleri
İki Boyutlu Akış(Yalnız x ve y yönünde)
Diğer yandan, akışkanların ivmelenmesinin de söz konusu olduğu hallerde ki buakışkanlar dinamiğinin konusuna girmektedir, viskositeyi belirleyen kesme kuvvetle-rine ilaveten gravitasyonel kuvvetler de rol oynayacaktır. Bu taktirde Kinematik vis-kosite diye tanımlanan, akışkanın densitesini de içeren bir değer ortaya çıkmaktadır.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 359
Kinematik viskosite V = u/p olup birimi cm2/san.'dir. 1 cmVsan = 1 stokes olarakadlandırılmaktadır. Sık sık kullanılan Centistokes değeri 1/100 stokes veya 1mm2/san olmaktadır. Su ve hava için normal şartlardaki değerler şöyledir:
Su için v = 1 x (10)6 m2/san = 0.01 cmVsan (Stokes) = Imm2/san (Centistokes)
Hava için V=1.6 x (10)5 m2/san=0.16 cm2/san (Stokes)=16 mm2/san (Centistokes)
Bazı akışkanların değişik sıcaklıklardaki viskositesileri aşağıdaki şekillerde veril-mektedir. '• / '
j•Jı
sM
+»
o»0-C
0-4
0-2
0-1
4
2
ıo-'*
4
2
ıo-'
2
ıo-'*
4
2
ıo-«M
-
\\
1
ri?
ıtvn CH,\ ' J-6 o
l- • -
- \ -
^ J
ISLis».' r
Dovm
/|Tj_
10 4
rclatif dtnsite -16'C'J» _,_
•latif: Sı18»C
I
j
T( \̂. _ ı L_
T\
s
<
'ÎR
W"300 100
• 3 -
\^ >
\
r
•M
200 41
Sıoaklik (°C)
a) Mutlak Viskosite (ju)
Sıcaklık (°C)a) Mutlak Viskosite (/;)
0 S10 20 40 «0 ÎÖÖ 200 400
Sıoaklik (°C)
b) Kinematik Viskosite (1
Sıcaklık (°C)b) Kinematik Viskosite (v)
Şekil. VIII-1) Mutlak ve Kinematik Viskosite değerleri
360 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
Hareket halindeki akışkanların analizinde ortaya çıkan ana konuları şöylece özet-lemek mümkündür; (1) Süreklilik denklemi. Maddenin korunması prensibinin mate-matiksel bir ifadesi olup akışkanlara uygulanan şekliyle kullanılmaktadır. (2) Bernoul-li Denklemi. Akışkanların hareket halini irdelemede temel unsur sayılmakta ve akışlifleri boyunca enerjinin korunması prensibinin uygulanmasıyla bulunmaktadır. (3)Laminar ve Türbülant akışkanların etüdü, Reynolds katsayısı, (4) akışa dikey kesitte-ki hız değişimleri ve sınır tabakası-Boundary Layer etüdü, (5) Sürtünme kayıpları vesürtünme katsayıları, yüzey pürüzlülükleri, (6) Momentum Denklemi, akışın oluştuğukesitin ve yönün değişimleri ile bunların meydana getirdikleri kayıplar, (7) Akışa di-key kesitteki basınç değişimleri; Vorteks dalgalanmaları, (8) Kavitasyon etüdü, (9)Akışkanların sıkıştırılabilirlik etüdü, kompressibilite, (10) Sıvı ve gazların birlikte akış-ları, iki-fazlı akış. Soğutma tekniğinde bilhassa kondenser ve evaporatörlerde soğu-tucu akışkan sıvı ve gaz hallerinde beraberce hareket etmektedir. Bugüne kadar ya-pılan araştırmalarda ağırlık daima basınç kayıplarının saptanmasına yöneltilmiştir.Gerçek iki-fazlı akışın matematiksel analizi değişkenlerin çokluğu ve akışın gerçek du-rumunun tespiti bakımından çok zor ve karmaşıktır. Örneğin iki akışkandan birisininakışı laminar diğerininki türbülant olabileceği gibi, akışkanlar ısıl yönden dengede ol-mayabilir (Buharlaşma veya yoğuşmanın devam etmesi hali). Diğer bir konum iseakışkanlardan birinin diğerine zıt yönde hareket etmesi durumudur. Ancak, iki fazlıakış durumunda da akışkanlar mekaniğinin prensipleri geçerlidir. Sadece matematik-sel denklemler daha karmaşık ve değişken sayısı daha fazladır. Verilen değerler isebüyük ölçüde deneysel sonuçlara dayanmaktadır. (11) Akışkanların akışı sırasındameydana gelen ses ve titreşimlerin etüdü. Bilhassa değişken rejimli akış (unsteadyflow) şartlarının sebep olması sonucu ortaya çıkmaktadır. Ses ile sürtünme kayıpları-nın ilişkisi muhakkaktır ve her iki olay aşırı derecedeki akış düzgünsüzlüklerinin faz-lalaşması ile artmaktadır. Bilhassa laminar akış şeklinden türbülant akışa geçiş veyabunun tersinin oluşumu sırasında akış düzgünsüzlükleri artmaktadır. Pompa, vantila-tör ve benzeri cihazların dönel elemanları laminar akışı bozucu etkileriyle titreşim veçalkantılar (Karman vortexleri) meydana getirmeye yatkındırlar. Bunun sonucundatitreşim ve ses oluşur ki gövde-taşıyıcı elemanın tabii frekansı ile uyuşum halinde tit-reşimler rezonans yoluyla, etrafa yayılır. Bu nedenle Pompa, Vantilatör ve Kompre-sör gibi elemanlar en önemli ses ve titreşim kaynaklarıdır. (12) Akışla ilgili ölçümlerve ölçü teknikleri, çoğunlukla süreklilik ve Bernoulli denklemlerinin genel prensiple-rinden hareketle tertiplenmişlerdir.
Bernoulli Denklemi: Hareket halindeki bir akışkanın hızı değiştiğinde, Newton I.Kanununa göre bu değişim bir kuvvet etkisiyle meydana gelecektir, yani akışkanın ba-sıncının da bir noktadan diğer noktaya değişmesi beklenecektir. Söz konusu kuvvetler,akışkanın basıncına, bir de gravitasyonel (yer çekimi) etkiye bağlı kuvvetler olup bura-da viskosite, yüzey gerilimi (Adhezyon ve Kohezyon), elektriksel, magnetik, kimyasalve nükleer reaksiyonlar gibi etkenle-rin olmadığı veya ihmal edilebilir se-viyede olduğu kabul edilmektedir. Buşartlar altında, basitleştirilerek;
— + -7r- + Z= Sabit, şeklindeP9 ^g ifade edilebilecektir.
Burada p = Densite, sabit olduğukabul edilmiştir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 361
Sürekli aynı şartlar altındaki ve zamana bağlı olarak değişmeyen bir akış (Steady
pg 2g M = ~rr- + —gT- + Z2 şeklinde ifade edilebilir.
Örnek olarak, Bernoulli denkleminin basit bir uygulaması; sürtünme kayıplarıvıskosıte'nin etkisi ihmal edilebilirse ve h-seviyesinin sabit kaldığı kabul edilirse;
rve
2c h
Tank
veya v = V2gh olacaktır.
Gerçekte tank çıkışındaki huzme-de bir daralma olmaktadır ki bununetkisini (Cc) daralma katsayısı ile dik-kate almak gerekir. Ayrıca, çıkış de-liğinin şekil ve konumuna göre çıkışhızı da bir miktar değişecektir ve gerçek hız (vg):
\)g = Cv X V2gh olacaktır. Buradaki Cv hız katsayısı diye adlandırılır ki Cv = - ^ -değeri (Velocity Coefficient) l 'den küçük bir sayıdır. v
Her iki katsayının etkileri birlikte dikkate alınarak gerçekte meydana gelen akışşekline yaklaşılmış olacaktır ki "Çıkış Katsayısı" bunu sağlayacaktır.
Cd (Çıkış Katsayısı) = Cc (Daralma Katsayısı) x Cv (Hız Katsayısı)'dır.
Yığılma Noktası-Yığıl-ma Kuvveti ve Pitot Tüpü:Akışkan huzmesinde hızınsıfır olduğu noktalara yığıl-ma (stagnation) noktası de-nilir. Örnek olarak yandakisilindir veya kürenin durumugösterilebilen bu durum içinBernoulli denklemi uygulan-dığında h = v2/2g bulunur.Yani yığılma noktasında hızbasınca dönüşür. Yığılma ba-sıncı denilebilecek olan bubasınç ile meydana gelenkuvvet akış içindeki (DragForces) cismi sürüklemeyeçalışır ve cisim bir mesnet vasıtasıyla tutulmuyorsa sürüklenecektir.
Yığılma basıncı ile meydana gelen bu kuvvetlere Basınç Sürükleme Kuvvetleri(Pressure Drag) denilir. Bir de akışkanın viskositesi sebebiyle, temas ettiği yüzey ilemeydana gelen sürtünmesi sonucu oluşan kuvvetler vardır ki (Altta, sınır tabakası-
YJ.SI.1II)* nokta»!(Hız ı Sıfir)
Silindir uny*küre
VV I .
nız
Sıvı «kıskan
362 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
Ii
ıf-U
w" r
I;ir /
Ş- 14
Boundary Layer konusunda görüldüğü gibi) bunlara "Yüzey sürtünmesi sürüklemekuvvetleri" denilir (Skin Friction Drog). Bu iki sürükleme kuvveti birlikte oluşabilirve bu taktirde toplam sürükleme kuvvetine "Profil Sürükleme Kuvveti (Profil Drag)"denilir.
Yığılma noktasının özelliğinden yararlanılarak akışkan hızını ve değişik basınçdeğerlerini ölçmek mümkündür.
a) Statik Basınç Ölçümü:
p1 ~ P • g
olup sadece kapalı yani basınçlı bir akış devresinde ölçülür (Statik Head).
(a} , <b> ( c )
1 ~ %
±T
1
V.p
n.kapalı-basınçlı konumda
Akışkan Basınçları s akışken sütunu olarak
b) Dinamik Basınç Ölçümü:
h2 = — (Dynamic Head)
Statik ve Dinamik Basınçlar toplamı akışkanın toplam basıncı olup;
H = hj + h2 =P-9 2g
olacaktır. (Total Head)
c) Statik Basınç Ölçümünün bu şekilde yapılmasında hatalı ölçüm olacağı göste-rilmek istenmiştir. Çünkü akışkan içine daldırılan borunun uç kısmındaki hız artışı (birkısım basıncın hıza dönüşmesi) statik basıncın azalması (h3) ile sonuçlanacak ve öl-çüm hatalı olacaktır.
Bu özelliklerden yararlanılmak suretiyle Pitot Tüpü, hem statik hem dinamik (yı-ğılma-stagnation) basınçları ölçecek şekilde tasarlanıp tertiplenmiştir.
Pitot Tüpünün statik basınç ölçümü yapan delikleri (ağızları) düzgün olmalı vehem meme/nozzle ucundan hem de dikine duran gövdeden yeterli uzaklıkta olma-lıdır. Aksi halde akış etkilenip yığılma yapabilecek ve ölçüm hatalı olacaktır. Ayrıca,Pitot Tüpünün yatay kısmı (Nozzle-uç ve uzantısı) akışa paralel olmalıdır. ±15° açı
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 363
Y»t«rli mttaftd» ol-»•lıdır
•Toplan basınç
Statik basınç,p
Toplat»
hatası ölçümde %1 ha-ta ile sonuçlanmakta-dır. Ancak, standart ka-litede bir Pitot Tüpü budurumları dikkate ala-cak şekilde dizayn edil-mektedir.
Burada dikkat edil-mesi gereken bir hu-sus; akışkanın kendisiile veya başka bir sıvıile seviye ölçümü ya-pıldığında, saptananölçülerin (bir öncekisayfadaki şekilde gös-terildiği gibi hx, h 2, h 3,H gibi) söz konusu sıvının seviye sütunu olacağı ve bunu su seviyesi sütununa(mSS, mmSS, inç SS gibi) çevirmek üzere sıvının özgül ağırlığıyla çarpılması ge-rektiğidir.
Daha önce, konveksiyon ısı transferi başlığı altında belirtildiği gibi, akışkanlarınakışı/hareketi sırasında birbirinden farklı iki akış şekli görülmektedir. Bunu ilk de-fa 1880 yıllarında etraflıca araştıran Osborne Reynolds, bu iki akış şeklinden biri-sini "Laminar akış" ve diğerini de "Türbülant akış" olarak tarif ve matematikselolarak ifade etmiştir ki, adına izafeten Reynolds Katsayısı denilen bu boyuksuz kat-sayı,
Akifa paraİBİolmalı, d ı r
P i t o t TGpü i l a Basınç ÖlçtU»tsi
Rev . d. p v . d
olmaktadır.
Reynolds katsayısının nümerik değeri belirli bir sınırın altında kaldığı sürece (2000civarı) akış laminar ve belli bir sınırdan sonra (3000 civan) türbülant akış şeklinde ol-maktadır. Bu iki sınır arası ise geçiş bölgesi (2300 civarı) karakterini taşımaktadır. Buiki akış şekli özetle:
(a) Laminar veya viskoz akış: Akışkan zerreleri akış sırasında birbirine ve kendile-rini çevreleyen katı yüzeylere paralel hareket etmekte, birbirinin yörüngesini kesme-den düzgün akım lifleri oluşturmaktadır. Bu akış şekli, hızın yeterince yavaş olduğuve viskoziteye bağlı kesme kuvvetlerinin atalet-inertia kuvvetlerine üstün gelebildiği,yani yörüngesinden ayrılmak isteyen akışkan zerrelerinin viskozite etkisiyle tekraryörüngesine oturtulabildiği akış şeklidir.
(b) Türbülant akış: Akışkan zerreleri üç yönde dağınık-düzgün olmayan şekildeve birbirinin yörüngesini çaprazlama geçerek-keserek hareket etmekte, hız ve ba-sınçlar akışın her noktasında değişmektedir. Akışkan zerreleri sürekli yön değiştir-diğinden kütlesel atalet-inertia kuvvetleri viskozite kesme kuvvetlerine üstün gel-mektedir.
I,W' t
iİr /•
i•• /
İM»
364 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ İT /'
« ^ //////////
W 7
• Akışkan zerreleri
"S-, Doğrusal £™3*hareketli
Cidarda (Katı yüzeyde)/hız sıfır olmaktadır.
Hız profili dahauzun ve sivri
şhareketli
w 777777777777777777777,
Cidarda hız sıfır1/
Hız profilidaha basık
(a) LaminarAkış (b) Türbülant Akış
Şekil. VIII-2) Borulardaki tam oluşmuş laminar ve türbülant akışlar
Ad»»! hı*,V (te l i f iminitamamlamıe. Skıa durumu)
Sınır Tabakası(Boundary layar)-
Türbülant
777777777777777777
fiaçİB bölgesi
Siniz tabakasıhudwd«ı(V»0.99»\/m
olduğu yar)
Nız prof i l i
yViakos/Laminar•İt tabaka
Raynold» kataayiBinın numarik da^arlarinin »aptanaaaında yaiaraanılanS îa.b*katı.(B«ıındary L«yar)'nın Düz Playt Özarindaki Kony»u
Borulardaki Laminar akış durumunda, eğer akışkan sıcaklık değişimlerine uğramı-yorsa yani izotermal bir laminar akış durumu mevcut ise, hız profili parabolik bir eğ-ri şeklindedir. Akışkan ile katı yüzey arasında bir ısı transferi söz konusu olduğundahız profili parabolik olmaktan uzaklaşmakta ve fakat laminar akış durumu sürmekteveya türbülant akışa dönüşübilmektedir. Laminar akış şekli kararsız bir durum göster-mektedir ve hız, sıcaklık (viskositeyi etkileyerek) veya dış etkilerle kolayca türbülantakışa dönüşmektedir.
Türbülant akış durumunda; momentum, ısı, kütle değişimleri (transferi) laminar
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 365
akışa nispetle çok hızlı oluşur. Hız profili daha net-belirli durumdadır. Akışı çevrele-yen cidarlara yaklaşıldığında hızlar çabuk ve ani olarak sıfıra doğru yaklaşır kat, yü-zey üzerinde hız sıfır olur. Akışı çevreleyen yüzeyler ne kadar düzgün, pürüzsüz olur-sa olsun gerek laminar akış gerekse türbülant akış durumunda kâtı yüzeyle temaseden akışkan zerrelerinin hız, daima sıfırdır. Türbülant akış şeklinde ayrıca, ak,şkanınkatı yüzeyle temas ettiği tabakada kesme kuvvetleri çok yüksektir ve hız porfili ke-narlarda anı olarak artan bir şekil verir. Bunun sonucu olarak kesme kuvvetleri ilesürtünme kayıpları laminar akışa nispetle çok daha büyük olmaktadır.
h , c ? a
S b T t R î y n O İ d S ' f ı ş k a i î l a n " i k i a y " a k ' § karakteri gösterdiğini saptamaktanbaşka, akışkanların ve akımın bazı fiziki değerlerinin matematiksel ilişkisi ile değişikakışların bırıbırıne benzerliğinin matematiksel olarak ifade edilebileceğini de göster-miştir. Bu benzerliğin, değişik akışkanların hareketi sırasında akışkan zerrelerini et-kileyen kuvvetlerin benzerliği esasından gidilmek suretiyle p . D v / u boyutsuz de-ğennm benzerliği olduğu ortaya çıkmaktadır. Akış benzerliğinin aranmasında öncegeometrik benzerliğin mevqut olması ön şartının aranacağı hatırdan çıkarılmamalı-dır. Örneğin bir borudaki akış ile düz pleyt üzerindeki akışın benzerliği bir anlam ifa-de etmeyecektir. Bahsedilen p.D.v / \ı boyutsuz değeri, bunu ilk defa keşfeden bi-lim adamının adına izafeten Reynolds katsayısı (Re) olarak adlandırılmıştır. Buradav akışın ortalama hızını ifade et-
k d k dHız profili
Markez j
(Centsrliae)
ş ifade etmektedir ki değeri metrik sistemdev (m/s) = Debi (m3/s) / Kesit (m2)olur. Akışın gerçek hız profili ise sı-fır ile bir maksimum değer arasındadeğişmektedir. Akışın, yukarıda ta-rif edilen ortalama hızı ile maksi-mum hız arasındaki ilişki "BoruKatsayısı" (pipe factor) adıyla ta-nımlanır. Boru katsayısı = v ortala-ma / v maksimum (boyutsuz birkatsayısı) şeklinde ifade edilir. Düzgün borularda, Laminar akış durumunda boru kat-sayısı 0.5 civarında olmaktadır. Türbülant akış durumunda ise bu değer yüzeyin düz-günsüzlüğüne göre 0.75 ila 0.85 arasında bulunmaktadır.
Gerçekte, türbülant akış durumunda, akışı çevreleyen kat, yüzey ile akışın merke-zi yani hızın en yüksek olduğu yer arasında akışkan zerreleri daima biribirini çaprazolarak geçmektedir. Bu nedenle, türbülant akış için hız profilinin kendisi de akışkanzerrelerinin akış yönündeki ortalama hızını ifade etmektedir. Bu bakımdan, deneyselsonuçlarla da saptanmış olduğu gibi ortalama akış hızı, akışın tarifinde ve benzerlik-lerin araştırılmasında sıhhatli bir yaklaşım sağlamaktadır.
Reynolds'un esas önemli kesifi, laminar akışın sona erdiği ve türbülant akışın baş-ladığı değişimin yukarıda tarif edilen ve Reynolds katsayısı diye anılan boyutsuz kat-sayısının belirli bir nümerik değerinde ortaya çıkmakta olduğudur. Bu geçiş sınırıReynolds katsayısının 2000-4000 değerleri arasında bulunmaktadır. Ayrıca, laminarakıştan türbülant akışa geçiş, türbülant akışdan laminar akışa geçişe nazaran dahayüksek Re katsayısı değerinde meydana gelmektedir. Re katsayısının düşük olan de-ğerine Kritik Reynolds katsayısı adı verilir ve düzgün, dairesel iç yüzeyli, doğrusal bo-rularda 2300 civarında olmaktadır. Normal pürüzlülükte, standart bir imalattan çıkandemir borular için kritik Re = 2000 civarındadır. Yukarıda verilen kritik Re katsayısıdeğerleri Newtonian akışkanlar için geçerlidir. Nevvtonian akışkanlar grubuna tabiat-
t . ; .
f" /'366 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
değeri
v=o
ta bulunan pek çok akışkan girmektedir ki bunlarda, viskosite ile hız profili (Akış yö-nüne dik kesitte kesme kuvvetlerindeki değişme oranı) biribiriyle bağımsızdır.
Gerek Laminar gerekse türbü-lant akış durumunda, akışkanıntemas ettiği katı yüzeydeki akış-kan zerreleri hareketsiz durumda-dır. Katı yüzeye yakın tabakalardaise hızdaki değişim oranı çok faz-ladır ve katı yüzeyden uzaklaşıl-dıkça bu artış oranı azalır (Şekil:VIII-3). Bu nedenle viskositeninen etkin olduğu bölge akışkanıntemas ettiği, katı yüzeye yakınolan kısımlardır. Nitekim, x = (x.Av/Ay eşitliğinde de Av/Ay değe-rinin büyük olması akışkan visko-sitesini daha etkin hale getirmek-tedir. Katı yüzeye yakın olan vehız profilinin sıfır ile maksimumdeğerlerini aldığı bölgeye sınır ta-bakası (Boundary Layer) adı veril-mektedir. Sınır tabakası içinde ka-lan akışkanın viskositesinin etkin-liği ihmal edilemez ve mutlak su-rette göz önünde bulundurulması Şekil. VIII-3) Sınır tabakasıgerekir. Sınır tabakasının dışında-ki bölgede ise viskositenin neden olduğu kesme kuvvetleri diğer kuvvetlere oranla ih-mal edilebilir seviyelere düşmektedir.
Sınır Tabakası/Boundary Layer ile ilgili teorik çalışmalar ilk defa Ludwig Prandtltarafından 1904 yılında matematiksel olarak ifade edilmiştir. Denilebilirki, Sınır Ta-bakası/Boundary Layer ile akışkanların analizi şekli akışkanlar mekaniği bilimindeçok önemli bir aşama olarak kabul edilmektedir. Sınır Tabakası Boundary Layer ileakışkanların analizi şekli bilhassa katı bir cismin akışkan içindeki hareketinin irdelen-mesinde çok yararlı olmuştur. Çok geniş uygulama sahası bulunan, Aerodinamik veHidrodinamik bilimlerin temel konusu olan böyle bir konumun matematiksel analiziçok karmaşıktır ve ancak Boundary Layer ile analiz yöntemi bulunduktan sonra ba-zı yaklaşımlar ve çözüm yolları bulunabilmiştir. Aerodinamik ve hidrodinamiğin anakonularından birisi de akışkan içinde hareken etmekte olan katı cisimlerin maruz kal-dığı sürükleyici (Drag Forces) ve kaldırıcı (Lift Forces) kuvvetlerin etüdüdür. Bu sürük-leyici kuvvetleri azaltıcı ve kaldırıcı kuvvetleri arttırıcı yönde en etkin kesit şekli dam-la görünümlü Aerofoil şeklidir. Boundary Layer'in katı yüzey üzerindeki akış boyun-ca durumunun etüdü, ayrışım noktalarının (Ters akımların ve vorteks çalkantılarınınbaşladığı yer) saptanması ve kontrol altına alınması gibi konular araştırmacıları yıllar-ca ve bugüne dek cezbetmiştir. Deneysel yollara başvurmayı gerektiren çoğu çözüm-ler için rüzgar tüneli veya deney havuzları içinde deneme usûlleri geliştirilmiştir. Bu-nun yanısıra, deneylerde kullanılan küçültülmüş boyutlu modeller üzerinde alınan so-nuçları tam boyutlu elemanlara indirgemek üzere benzerlik kanunları (Geometrik, Ki-nematik ve Dinamik benzerlik) ortaya çıkarılmıştır. Katı cisimlerin akışkan içindeki
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 367
hareketlerini, Boundary Layer metodu ile ilk defa George G. Stokes geniş ölçüdearaştırmış ve katı bir kürenin, viskoziteye sahip bir akışkan içerisindeki dengelen-miş/Steady şartlarda hareketini irdeleyerek matematiksel sonuçlar çıkarmıştır (Sto-kes Equations). Theodor von Karman'da Sınır Tabakası/Boundary Layer içindekiakımların, bazı kabuller ve yaklaşık değerler uygulamak suretiyle matematiksel anali-zini yapmış ve önemli sonuçlar elde etmiştir. P.R.H. Blasius, Laminar bir sınır taba-kası/Boundary Layer içindeki akımları düz bir pleyt üzerinde ve basınç farkı olmak-sızınki halini etüt etmiştir. Borulardaki Laminar akışı ilk defa Hagen ve PoiseuiUe1840 yıllarında deneysel olarak irdeleyip bazı önemli bağıntılar elde etmişlerdir. Da-ha sonra 1856'da VViedermann matematiksel olarak tam bir analizle aynı sonuçlarıelde etmiştir. Bu ilişkileri belirleyen eşitlik, kendilerince son şekliyle ifade edilmemişolmasına rağmen Hagen-Poiseuille denklemi adıyla anılmaktadır. Dengeli/SteadyLaminar akış durumunda, borulardaki akış debisini veren bu eşitlik,
W = [n . d* / 128 . u . I] x ( P ı - p2)
şeklindedir.
Burada;
W : Debi,
u : Akışkanın viskositesi
1 : boru boyu
d : boru çapı ve
Pi ile p2 : borunun "1" uzunluğunun iki başındaki basınçlardır.
Bunun anlamı, d-çapında ve 1-boyundaki düz bir borudan viskositesi u olan birakışkanı W-debisiyle akıtabilmek için px - p2 basınç farkını uygulamak gerekir. Olayabir başka yönden bakılırsa, aynı borudan aynı debinin geçebilmesi için ortalama hı-zının vm = W (Debi) / A (Alan) olması gerekeceği ve bu akışın pl-p2 basınç kaybı ileoluşacağı anlamı çıkacaktır. Böylece, düz borulardaki laminar, dengelenmiş/steadyakış için basınç kaybı denklemi (Poiseuille denklemi):
Ap = '-——ffi-;—; veya manometrik basınç cinsinden ,
İ'- r
i
iİT /'
32 . • v 4 . vi . 1 16x —, veyat L d 2 . g . p 2 . g . d R,
4 v 2 1h f L = — :—' ! !L l— x fpL, şeklinde yazılabilir (Fanning d e n k l e m i )
2 . g . d
ıı -| r ıı
Burada fpL =— değeri laminar akış için (Re<2100) sürtünme katsayısını ifade
etmektedir ve görüldüğü gibi katı yüzeyin pürüzlülüğüne bağlı değil ve fakat Re kat-
368 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
sayısına bağlı bir değerdir. Bazı literatürde fDW - ^i şeklinde ifade edilmektedir. BuRR e
vm-' x f
[ ) w L
olacaktır (L: Laminartaktirde, F D W L = 4 . fFL olacak ve h ( L =
akış anlamında) 2 . g. d
Türbülant akış konumu gerek soğutma ve gerekse diğer uygulamalarda çok dahasık rastlanan bir akış şeklidir. Bu bakımdan, akışkanların türbülant akışı sırasındameydana gelen sürtünme/basınç kayıplarının bilinmesine gerek vardır. Henry Darcy(1803-1858) tarafından dairesel kesitli düz borularda, dengeli/steady akış şartların-da suyun türbülant akışı sırasında yapılan deneylerde, sürtünme kayıpları sebebiylemeydana gelen basınç düşümü,
v2 1h f = - — ~ ~ 7 X W olarak bulunmuştur (fDW = 4xfF).
Darcy-Weisbach formülü olarak tanınan bu eşitlikte fDW sürtünme katsayısı olup,türbülant akış şartlarında yüzey düzgünsüzlüğünden büyük ölçüde etkilenir. AyrıcaLaminar akışda olduğu gibi Re katsayısına da bağımlıdır.
Yüzey pürüzlülükleri, gerek şekil, gerek ölçü ve gerekse sıklık bakımındansınırsız değişimler göstermektedir. Bu nedenle, pürüzlülüğün nümerik değe-rini ifade etmenin güç ve fakat boyutsuz bir katsayı olmasının ve bir başkaboyuta göre değerlendirilmesinin anlamı olacağı görülmektedir. Bu girintile-rin ortalama yüksekliğinin, akışkanın içerisinde hareket etmekte (Akmakta)olduğu borunun iç çapına oranı pürüzlülük olarak alınmakta ve adlandırıl-maktadır.
€:Pürüzlülük
d
d
Şekil. VIII-4) Pürüzlülük ve relatif pürüzlülük
J. Nikuradse, borulardaki sürtünme kayıplarını ve sürtünme katsayılarını yüzeypürüzlülüğüne bağlı olarak araştırmış ve bulduğu sonuçları neşretmiştir. Bu sonuçla-rı, önce T.E. Stanton aynen ve daha sonra L.F. Moody bazı değişikliklerle grafik ha-linde göstermiştir. (Şekil: VIII-5).
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 369
Asphiitsd cas! iron ».11stecl
or wougbt iran O.«4JDrivvn tubing o.ûoıJ
L_l I ! I M 11
M. VIII-5) Borulardaki sürtünme kayıpları için Möody Grafiği
Şekil: VIIl-5'deki grafikde açık olarak görüldüğü gibi:
a) Laminar akış durumunda, sürtünme katsayısı yüzey pürüzlülüğünden etkilen-memektedir. Re katsayısıyla ise bağımlıdır.
b) Türbülant akış durumunda, yüzey pürüzlülüğü sürtünme katsayısını kesin ola-rak etkilemektedir.
c) Türbülant akış durumunda, Re katsayısı sürtünme katsayısını bir yere kadar et-kilemekte ve daha yüksek Re değerlerinde sürtünme katsayısı bu artıştan etkilenme-mektedir.
d) Pürüzlülük arttıkça sürtünme katsayısı Re katsayısından daha az etkilenmekteve tam bir türbülant akış durumunda (çok pürüzlü borularda) Re katsayısının etkisi ta-mamen ortadan kalkmaktadır.
J. Nikuradse'den başka birçok araştırmacı türbülant akış durumundaki sürtünmekayıplarını incelemiştir. Bunlardan bazılarının sonuçları aşağıda verilmektedir:
1) Blasius Formülü: fF = 0.079 / (Re)0-25 parlak yüzeyli/smooth borular ve Re =3000 ila 100000 değerleri için (Şekil: VIII-5'de smooth pipe eğrisine uymaktadır).
2) Moody Formülü : fF = 0.0013751/3
370
1 + I 20.000 1 + Qg£]d Re j
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
I'•' r
ıT /
Ii1' /'
i
Re = 4000 ila (10)7 arasında ve e/d = 0.01'e kadar değerler için ± %5 yakla-şımla sürtünme katsayısını vermektedir.
3) Sürtünme katsayısı için bir başka formül:
fF = 0.0008 + ° ° 5 ^ 7 ; (lOf < Re < 3 x (10)6 değerleri için(Re)"-"'
4) Izotermik türbülant akış ve Düzgün yüzeyler (Cam, Bakır, Pirinç boru, vs.) içingeçerli olmak üzere;
Stoever Formülü; fF = 0.0635 / (Re)0-228; Re = 4000 ila (10)6 i ç i n
Mc Adams Formülü; fF = 0.0014 + 0.125 (Re)0 3 2; Re = 3000 ila 3 x (10)6 için
Bunlardan Mc Adams denkleminin, izotermik olmayan türbülant akış için ve fa-kat densite ile viskosite (tsıvı + tb o r u)/2 sıcaklık değerinde alınmak kaydıyla uygulana-bileceği belirtilmektedir.
Örnek: İç çapı d = 150 mm, boyu 1 = 300 mt. olan galvanizli demir borudan 50İt/san, debiyle suyun akışında meydana gelen toplam sürtünme kaybı (basınç düşü-mü) ne kadar olacaktır?
_ . . , , W (m3 /san) 50 . n (0.15)2
o Qq ,Ortalama akış hızı; vm = A ( m 2 ) = ^ÖĞÖ f 4 = 2 8 3 m / s a n
20°C su için u = 0.001 Pascal x saniye (1 centipoise)
veya v = — = — = 1 x (lOJ^m2 /san = 1 centistokesp 1000
R e . ^ d - P = X m _ İ . 2.83 x 0.15u v (10)"6
Galvanizli borunun pürüzlülüğü £ = 0.15 mm alınırsa;
e / d =0.15/150 = 0.001 oladır ve Şekil: VIII-5'den;
fF =0.005 bulunup hF = — — — — x — denkleminde nümerik değerler yerleştirilereld 2g
toplam kayıp;
, 4x0.005x300 (2.83)2 1 t , o c c . ,hf = — x T-JLİ = 16.32 mSS bulunur.
Dairesel olmayan kesitleri havi borulardaki türbülant akış durumlarında, "eşdeğerçap" notasyonu %5 yaklaşımla uygulanabilmektedir;
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 371
de ş = 4 A / P w olup A = Kesit alanı, Pw = Kesit çevre uzunluğudur.
Örnek: 5cm x 10 cm. dikdörtgen kesit ölçülerindeki bir boru için eşdeğer çap <L= 4 (5 x 10) / (2 x 5 + 2 x 10) = 6.66 cm. olur. ş
Akışkanların akışı sırasında sık sık ortaya çıkan kesit ve yön değişimleri ile valf,tee ve diğer fitingslerde meydana gelen basınç kayıplarını esas boru kapılarına ekle-mek gerekir. Bu kayıpların, borulardaki akış sırasında kesit değişimleri (daralma vegenişleme) ile giriş kayıpları için genel denklemi;
h, = -2- I —2- - 1 | şeklinde olup bu Borda-Carnot denklemi olarak tanımlanmak-2g
tadır.
f
tilpHUifll.il üiıâüJı
Akış
"*ı W•)DARALMA
9oxul»td« DirtİBi» i ç i nB»»»nç kaybı k«t«a yi l i r i
D2/Do 0.0
0.5
0.2
0.45
0.4
0.38
0.6
0.28
0.8
0.14
1.0
0.0
c. ı Yuw«xl»tal«n gili»
w: v
ıV
iW' /'
ıı' t
372 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
Borda-Carnot denkleminden, diğer fitingslerde meydana gelen kayıpların hesap-
lanması için de yararlanılabilir. Bu denklemi h, = C — şeklinde yazmak müm-2g
kündür. Burada C, fitings veya valf türüne göre değişen boyutsuz bir sabit katsayıolup en sık rastlanan elemanlar için nümerik değerleri Tablo: VIII-l'de verilmektedir.Burada, Ç değerleri, türbülant akış şartlarında verilmiş olup, Re katsayısından etki-lenmediği varsayılmıştır.
Tablo. VIII-1) Fitings Kayıp Katsayıları (C)
Fitings'in Adı Şekil
90° Dirsek a) Keskin
b) Kısa
c) Uzun
d) Keskin + Dönüş Klavuzkanatları mevcut
öl 1.30
0.90
0.60
0.20
45° Dirsek (Normal Dişli Demir Boru için) 0.40
Tee a) Düz geçiş
b) Yana geçiş
0.50
1.80
Sürgülü Vana (Gate Valve)
%100 - Tam açık
%75 - 3/4 açık
%50 - Yarım açık
%25 - 1/4 açık
0.19-0.22
1.15
3.60-5.60
24-29
Tapa Valf (Globe Valf) Tam Açık 10.0
Kosva Vana (Angle Valve) Tam Açık 5.0
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 373
Örnek: 2" çapında, 90° kısa, demir bir dirsekden 10 İt/san, su geçişindeki basınçkaybı ne olacaktır?
0.01 m 3 /san71 . (0.05)2 5.1 m/s hx = 0.9 x (5.1)2
2x9.811.19 mSS
Fitings kayıpları birçok kere bağlı olduğu borunun eşdeğer uzunluğu cinsinden deverilmektedir. Bunun anlamı, bahse konu olan fitings, valf, vs.'nin yerine aynı kaybasebep olacak, aynı çaptaki borunun uzunluğudur. Buna göre;
4 . fF . lex —— = olacaktır ki burada ;
le: Fitings'e eşdeğer düz boru uzunluğudur.
Bir boru şebekesinde birçok fitings, valf ve daralma-genişleme durumları olabilir.Normal olarak bir fitings'de bozulan akış ve hız profili (Boundary Layer) tekrar düze-linceye, yani düzgün borudaki haline gelinceye kadar akışın düz boru içerisinde birsüre ilerlemesi gerekecektir. Halbuki biribirine yakın fitings'ler mevcut ise akışkan bu-na imkan bulamaz. Esasen, sonradan gelen fitings'in öncekinin bozucu etkisini düzel-tici yönde bir etki yapması da çok olasıdır. Bu nedenle, her fitings'in yukarıda verilendeğerleriyle kayıplarını ayrı ayrı toplamak gerçektekinden daha fazla bir toplam ba-sınç kaybı ortaya koyabilir. Ancak, bu durum çoğunlukla emniyetli taraf denebilecekyönde olduğundan nazarı dikkate alınmamakta ve her fitings'in kaybı hesaplanıp tü-münün aritmetik toplamı alınmaktadır.
Diğer yandan, gerçekte birçok akış dengelenmiş/steady şartlarda olmamaktadır.Yani, sistemin belirli bir noktasında hız, sıcaklık-viskozite, densite değerleri sürekliolarak aynı kalmamaktadır. Örneğin evaporatörden kompresöre soğutucu akışkanındönüşünü sağlayan boruda, ekspansiyon valf kısılmalarıyla gerek sıcaklık, gerekse hızve akışkan yoğunluğu değişmektedir. Ayrıca, sık sık değişen oranlarda geçen "Sıvı-Gaz" akışkan karışımı, beraberinde yağlama yağını da sürüklemektedir. Böyle, iki faz-lı bir akış konumunun irdelenmesi son derece güç ve yanıltıcı olabilmekte ve sık sıkdeneysel yollara başvurmayı gerektirmektedir. Örneğin, deneyler göstermiştir ki, sı-vı soğutucu akışkan içindeki yağ yüzdesi arttıkça boru basınç kayıpları da artmakta-dır. Keza, sıvı soğutucu akışkanın sıcaklığı arttıkça boru basınç kayıpları gene artmak-tadır. Bunlara benzer ve ayrıca kondenser ile evaporatörlerdeki akışkan konumlarınıirdelemek maksatlarıyla pek çok deney ve araştırma günümüzde dahi yoğun şekildesürdürülmektedir.
Borularda suyun (Bir faz'lı akışkan) akışı sırasında meydana gelen sürtünmekayıplarının teorik hesabı yukarıda gösterilen tarzda, Darcy-Weisbach veya Fan-ning denklemleri ile yapıldığında gerçekteki deneysel sonuçlarla uyum sağlamak-tadır.
Ancak, boru şebesi hesaplarını çabuklaştırmak amacıyla basitleştirilmiş bir-çok tablo ve grafik hazırlanmıştır. Ortalama sıcaklığı 15.5°C olan suyun akışıiçin, boruların iç yüzeylerinin temiz ve düzgün olduğu varsayılarak hazırlanangrafiklerden Demir/Çelik borular ile Bakır borulara ait (Bak : Tablo: VIII-28 ve
374 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
'" r
'" r
'-I*
25) sürtünme kayıpları aşağıdaki Şekil: VIII-6 ve 7'de verilmektedir. Bu grafik-ler soğutulmuş su (Chilled water) ile kondenser soğutma suyu ve kullanma so-FoA/^no^İ Ç İ n y e t e r U b i r y a k l a § ı m sağlamaktadır. Aynı grafikler sıcak sulu(yu//0 L) ısıtma sistemi borularının hesabı için kullanıldığnıda gerçek sürtün-me kayıplarına nazaran %10 civarında daha fazla bir basınç düşümü değeri ver-mektedir. Alttaki grafiklerin hem metrik hem de Amerikan sistemi birimlerinegöre skalalandırılmış olduğu dikkati çekecektir. Metrik skalaların "litre/san " vebasınç kaybı değerlerinin "KiloPaskal beher metre" boru boyu olduğuna dikkatedilmelidir.
Basınç Kaybı (kPa/m)
10.000
fMCM c > ^ < n » o < o o » n o o o o o o o o opp o o q o o -* ~* ^ n •» «n N p m o p o p o o- ,0^0Ö Ö O Ö Ö Ö Ö Ö Ö Ö Ö Ö Ö Ö r i - ; C İ P İ V K İ f s ~ + H M N
I I I I I 1 I I I İ l l i I I I İ l l i I I I I
20 30 40506080100
Basınç kaybı (psi/100 ft)
Şekil. VIII-6) Demir/Çelik borudan su akışı için sürtünme kayıpları
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 375
Basınç Kaybı (kPa/m)curvjfn *r m<0«o o •/» o o a o o0 0 0 0 0 0 0 * * — c^ m « > n r-» tn o o o o o riro
10.0008.0006,000
s.ooo4.000
3.000
2.000
—.-.-.-.-.-.-. . -; -. . . . ~ «n °. o q p o o ırio o o o o o o o 6o o o o o — _; CM m - v m ı ^ — -.
I I I I I I I I I İ l l i I I I I I Iinnfif luhinf I SmOOlh COPPT tubitl
Typ» MT»p. lTyp«K
1-300.02SO.0
-J00.0-150.0
• 0.3
- 0.2- 0.15
- 0.1
"2 g S.ŞSS88
Basınç kaybı (psi/100 ft)
Şekil. VIII-7) Bakır borudan su akışı için sürtünme kayıpları
Bu grafiklerin kullanılmasında bazı sınırlayıcı hususların göz önünde tutulması ge-rekmektedir. Bunlar, hız ve birim boru boyuna isabet eden basınç kaybı değerleriolup, hız sınırlaması aşırı sesin meydana gelmesini önlemek, basınç kaybı sınırlama-sı ise su içinde kaynama/buhar kabarcıkları oluşmasını (kavitasyonun nedeni) önle-mek içindir. Basınç kayıpları için alınan değerler "1 ila 4 mSS/100 mt. boru boyu"sınırları arasında kalmakta ve ortalama "2.5 mSS/100 mt. boru boyu" değeri kulla-nılmaktadır. Akış hızı ise, çapı 2"e kadar olan borularda 1.25 m/san, üst sınırını geç-memelidir. Çapı 2"den daha büyük olan borularda Ap = 4 mSS/100 mt. boy" değe-rini aşmamak kaydıyla daha yüksek hızlar uygulanabilir. Ancak, bu taktirde, akışka-nın içinde aşırı miktarda hava bulunmaması (hava separatörleri kullanılmalıdır), anihız değişimleri ile türbülans meydana getirecek boru yardımcı elemanlarının sistem-de bulunmaması gerekir. Aksi halde, yüksek hız hem aşırı gürültü meydana getirebi-lir hem de kavitasyona neden olabilir. Diğer yandan, bilhassa havanın sudan ayrıştı-rılması için boru şebekesinin dizaynında bazı önlemler alınmalıdır. Çapı 2 "den küçükborulada su akış hızı 0.5-0.6 m/san, değerinin üzerinde kaldığı sürece havayı da be-raberinde sürüklemektedir. Bu nedenle havanın boru şebekesinde istenmeyen yerler-de birikmesini önlemek için en az 0.5-0.6 m/san, hız seviyesi muhafaza edilmelidir.
Boru şebekesindeki yardımcı elemanlar (Vana, Dirsek, Tee, redüksüyon, vs.)
i
I,t
i
İr /'
376 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
düz boruya oranla çok daha fazla basınç kayıplarına neden olmaktadır. Bu kayıp-ların Tablo: VIII-1'de verilen katsayılar yardımıyla hesaplanabileceği yukarıda ifa-de edilmişti. Ancak, çoğu zaman boru yardımcı elemanlarının aynı basınç kaybınıverecek düz boru boyu cinsinden ifade edilmesi ve düz boru uzunluğuna ilave edil-mesi hesabı çok pratik hale sokmaktadır. Bu bakımdari, boru yardımcı elemanla-rının düz boru boyu olarak eşdeğeri uzunluğunun verilmesi gerekmektedir. Aşağı-da, Tablo: VIII-2'de 90° dirsekler için eşdeğer boru boyu "metre" olarak verilmek-tedir. Tablo: VIII-3'de ise diğer boru elemanları için kayıpların eşdeğeri 90° dirseksayısı olarak verilmektedir. Tablo: VIII-3'den bulunacak sayı, elemanın çapına veakış hızına göre Tablo: VIII-2'de eşdeğer boru boyuna çevrilerek düz boru boyunailave edilir. Tablo: VIII-2'de verilen değerler, borudaki akışkan su olduğuna göre ve-rilmiştir. Bu değerler kule-kondenser suyu ve soğutulmuş-chiller suyu boruları içinkullanılabileceği gibi sıcak su boruları içinde yaklaşık değerler olarak kullanılabilir.Boru çapları, siyah veya galvanizli demir boru adsal çapı olup bakır boru kullanıl-mışsa, Tablo: VIII-2'de verilen boru çapı değerleri düzeltilerek kullanılmalıdır. Zira,Bakır boru adsal çapları boru dış çapı olarak ifade edilmektedir ve aynı adsal ça-pa haiz demir ve bakır boru için çapları oldukça farklı değerlerdedir. Örneğin 11/2" demir boru iç çapı 41 mm civarında olduğu halde daha büyük adsal çapı ha-iz 1 5/8" Tip-L bakır borunun iç çapı 38 mm civarındadır. Bakır boru adsal çapdeğeri daha büyük olduğu halde iç çapı ve dolayısıyla dirsek eşdeğer boru boyu da-ha küçük olacaktır.
Tablo. VIH-2) 90°C Dirseklerin Basınç Kaybı Eşdeğeri Boru Boyu, Metre. (Su akışı için)
Akışkan Hızı(m/san)
0.30.60.91.21.5
1.82.1
2.42.7
3.0
Boru Çapı
1/2"
0.360.420.450.450.48
0.510.51
0.510.540.54
3/4
0.510.570.600.630.66
0.690.69
0.720.72
0.75
1
0.660.750.810.840.87
0.900.90
0.930.960.96
1-1/4
0.900.991.081.111.17
1.201.23
1.261.291.29
1-1/2
1.051.171.261.321.35
1.411.441.471.501.53
2
1.351.531.621.681.77
1.801.86
1.891.92
1.95
2-1/2
1.621.801.922.012.10
2.162.22
2.252.312.34
3"
2.012.252.402.492.61
2.672.732.792.852.91
4"
2.582.853.063.183.33
3.423.513.573.663.72
5"
3.153.513.753.934.08
4.204.29
4.384.474.56
6"
3.664.114.384.564.74
4.895.015.135.225.31
8"
4.625.195.525.765.94
6.156.30
6.456.576.66
Örnek: İçinden 5.5 m3/h su geçen 1 1/2" demir boru hattındaki 90° dirseğin mey-dana getirdiği kaybın eşdeğeri düz boru uzunluğu nedir? Şekil: VIII-6'dan ortalama akışhızı 4 ft/san. = 1.2 m/san, bulunur ve Tablo: VIII-2'den eşdeğer uzunluk 1.32 mt. olur.
Tablo: VIII-2'de verilen eşdeğer boru uzunluğu değerleri normal dirsekler için ve-rilmiş olup, geniş-açık dirsekler için, Tablo: VIII-3'den de görüleceği gibi, bu değerle-rin yarısı alınmalıdır. Tablo: VIII-3'de muhtelif boru aksamının basınç kaybı eşdeğer-leri demir boru ve bakır boru için ayrı ayrı kolonlarda gösterilmiştir. Görüleceği gibi,demir ve bakır boru Tee parçalarının eşdeğer basınç kaybı için tabloda aynı değerlerverilmiş ve önemli bir farklılık görülmemiştir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 377
Dirseklerin eşdeğeri boru boyunun yaklaşık olarak bulunması istendiğinde ve elde bu-nu verecek bir tablo bulunmadığında, dirsek çapının 25 katı alınmak suretiyle eşdeğeriboru boyu yaklaşık olarak bulunabilir. Örneğin 2" demir boru için; 2" x 25 x 0.0254 =1.27 metre eşdeğer boru uzunluğu bulunur ki Tablo: VIII-2'de bunun karşıtı 1.35 ila 1.95mt. (Suyun akış hızına göre) arasında verilmektedir. 6" için ise 6" x 25 x 0.0254 = 3.81mt. bulunacaktır. Bu örnekler göstermektedir ki, yaklaşık hesap için verilen değerler suakış hızının çok düşük değerlerinde Tablo: Vül-2'deki verilerle uyuşum göstermektedir.
Tablo. VIII-3) Muhtelif Boru Aksamının Basınç Kaybı (Eşdeğeri 90° Dirsek Sayı Olarak)
SıraNo
1
10
11
12
13
14
(T
15
(*)
16
(*)
Fittings-Boru AksamıCinsi-Adı
90° Dirsek-Normal
45° Dirsek-Normal
90° Geniş Dirsek
90° Kaynaklı Dirsek
Redüksüyon
Geniş U-dönüşü
Köşe Tipi Radyatör Valfi
Radyatör veya Konvektör
Kazan, Isıtıcı-Eşanjör
Sürgülü Valf (Şiber) %100 Açık
%75 Açık
%50 Açık
%25 Açık
Glop Valf (90° Tapa Valf) %100 Açık
Çek Valf (Klepe tipi - Svving) %100 Açık
Pislik Tutucu - Strainer (Kirlenme durumuna göre)
Tee Parçası(Gösterilentertip şekille-rinden herhan-gi birisi için) .
Tee Parçası
Tee Parçası
(A) Branşmanındangeçen Debi'nin (T)Toplam Debi'yeoranı
"A" Branşmanındangeçen debinin "Ttoplam debiyeoranı
"A" Branşmanındangeçen debi'nin "T""toplam debi'ye oranı
Demir Boruiçin
1.0
0.7
0.5
0.5
0.4
1.0
2.0
3.0
3.0
0.5
2.8
12.0
60.0
12.0
10.0
Bakır Boruiçin
1.0
0.7
0.5
0.5
0.4
1.0
3.0
4.0
4.0
0.7
3.9
17.0
84.0
17.0
14.0
%25%50%75
%100
%25%50%75
%100
%25%50%75
20-60
13.04.02.31.9
7.82.31.30.96.00.6
0.15
(*) Tee parçasının her üç ağzının aynı çapta olduğu varsayılmıştır. Redaksiyon Tee ağızlan için, yu-karıdaki S. No. 5-Redüksiyon için verilen değer, Tee için verilen değere ilave edilerek buluna-cak toplam katsayının (90° Dirsek sayısı) Tablo: VIIl-2'ye uygulanması suretiyle bulunabilir.
378 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
* i i
i' r
Jr /'
Örnek : Aşağıda gösterilen boru şebekesinde boru çaplarını saptadıktan sonratoplam basma kaybını (Pampa S.P.) hesaplayın.
• :^ GenleşmeL.T..J Tankı
! (B) (C
%50 Debi
Soğutma serpantini(100 000 Kcal/h)
+-7°C ^
Soğutucu/*Akışkan
Uf 7 B-. J T (J\p'—Su soğutucu \Evaporatör (200 000 \Kcal/h kapasiteli)
%50 O t o V a l f
0 3"
%50 Debi
Not: Vanaların Tümü Tam Açık Olarak Alınacaktır.
Önce sistemde dolaştırılması gereken suyun debisi saptanmalıdır.
Net BoruBoyları
AB - 2 mtCD - 3 mtDE - 14 mtFG - 5 mtGH - 3 mtHJ - 1 mtKL - 1.5 mtMN - 3 mtNA - 25 mt
W = Q 200 000A t x C p x y ( 1 2 - 7 ) x l x l
= 40 m3 / h debi gerekecektir .
Buna göre, Şekil: VIII-6'dan, demir boru için aşağıdaki değerler okunur.
0 2-1/2" Boru çapında 3.3 m/san, hız 20 mSS/100 mt. Boru Boyu
0 3" Boru çapında 2.4 m/san, hız 8 mSS/100 mt. Boru Boyu
0 4" Boru çapında 1.4 m/san hız 2 mSS/100 mt. Boru Boyu
Bunlardan, gerek hız ve gerekse birim boydaki kayıplar yönünden en uygunolan 4" boru çapı olmaktadır. Soğutma serpantinlerine ayrılımdan sonraki boru ça-pı, debinin %50'sine uygun şekilde küçültülebilecektir. 20 m3/h debi için, gene Şe-kil: VIII-6'dan en uygun boru çapı 0 3 " olarak bulunur. (Ap= 2mSS/100 mt.v = 1 . 3m/s). Bundan sonra, yukarıda verilen sistem boru şeması üzerinde, su debilerininve boru aksamının değişiklik gösterdiği bölümler ayrılarak sayı veya harf ile numa-ralanır. Buradaki örnekte A-N arasında bir bölüm numaralaması yapıldığı görüle-cektir. Her bölüm için borunun kendisinin net boyu ölçülür, boru aksamının eşde-ğer uzunluğu hesaplanır, su akış hızına göre bulunacak birim uzunluktaki basınçkaybı bulunan boru boylan ile çarpılıp bu bölümde meydana gelecek basınç kayıp-ları bulunur. Hesaplama sonuçlarının aşağıdaki gibi bir tabloda toplanması alışılmışve yararlı olan bir tertip şeklidir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 379
ParçaNo
AB
AB
AB
AB
CD
CD
CD
DE
DE
DE
EF
FG
FG
FG
GH
HJ
JK
KL
KL
LM
MN
MN
MN
MN
NA
NA
—
Cinsi
Boru
2 ad. 90° dirsek
Pislik ayırıcı
Şiber vana
Boru
1 ad. 90° dirsek
Şiber vana
Tee
Boru
Şiber vana
Su soğutucu
Boru
Şiber
Tee
Boru
Boru
Soğ. Serp.
Boru
Şiber vana
Ot. Kont. V.
Boru
Şiber vana
Dirsek
Tee
Boru
Dirsek x 2
Debi(m3/h)
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
20m3/h
20m3/h
20m3/h
20m3/h
20m3/h
20m3/h
20m3/h
20m3/h
20m3/h
40m3/h
40m3/h
40m3/h
Boru parçasıBoyu mtveya eş. uzn.
2.00
2 x 3.28
40 x 3.28
0.5 x 3.28
3.00
3.28
0.5 x 3.28
1.9x3.28
14
0.5 X 3.28
İmi. Katal.
5.0
0.5 x 3.28
0.6 x 3.28
3.0
1.0
İmi. Katal.
1.5
0.5 x 2.49
(03") im. Kat.
3.0
0.5 x 2.49
2.49
2.3 x 2.49
25
2 x 3.28
BoruÇapı
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
—
4
4
4
3
3
—
3
3
3
3
3
3
4
4
4
Akış.hızım/s
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
—
1.4
1.4
1.4
1.2
1.2
—
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.4
1.4
1.4
Br. Bs.kaybı
mSS/100mt
2/100
2/100
2/100
2/100
2/100
2/100
2/100
2/100
2/100
2/100
4.800
2/100
2/100
2/100
1.9/100
1.9/100
3.400
1.9/100
1.9/100
5.00
1.9/100
1.9/100
1.9/100
2/100
2/100
2/100
ToplamBasınçkaybımSS
0.040
0.131
2.624
0.033
0.060
0.065
0.033
0.125
0.280
0.033
4.800
0.100
0.033
0.034
0.057
0.019
3.400
0.028
0.024
5.000
0.057
0.024
0.047
0.115
0.500
0.131
Boru şebekesi kapalı sistemde olduğundan seviye farkının neden olduğu manometrikbasınç toplam basınç kaybına eklenmeyecektir
Pompa Dinamik Bas. 40m3/h v»/"a- ( 1 4 ) 2V M J " 2x9.81
1.4 — 0.100
ToDİam (Pompa S.P.) 17.893 mSS
Bulunan bu değere göre pompa seçiminin yapılması mümkün olup buradaki ve-rilere göre 40 m3/h-20 mSS bir pompanın seçilmesi uygun olacaktır. Ancak, ima-latçı firmanın teknik tablolarından pompa seçimi yapılırken, ayrıca çalışma şartlarınoktasındaki verimin mümkün olduğunca yüksek olması ve pompanın gerektirdiğiNet Pozitif Emme Yükselliği'nin sisteme uygun bulunması sağlanmalıdır. Bu konuda,
380 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
t;t
ı< r
ir
ıw /
bu bölümün son kısmında daha etraflı bilgi verilmektedir.Soğutucu akışkan boru sisteminin tertip ve ölçülendirilmesinde ise, evvelce yuka-
rıda bahsedilen sebeplerden dolayı oldukça farklı bir yol izlenmektedir. Soğutucuakışkan borularının genel dizayn ilkeleri şöylece sıralanabilir:
1) Soğutma sistemindeki tüm evaporatörlere yeterli miktarlarda soğutucu akışkanverilebilmelidir.
2) Kompresöre düzgün ve sürekli bir yağ dönüşü sağlanmalıdır.
3) Boru şebekesi (çaplan) aşırı basınç kaybına, sistemin kapasitesinin ve veriminindüşmesine sebep olmamalıdır.
4) Sistem çalışırken ve/veya dururken kompresöre sıvı halde soğutucu akışkan gel-mesine sebep olmamalı, hatta bunu önleyebilmelidir.
5) Evaporatörlerde veya emiş borularında aşırı miktarda yağ birikimine imkan vere-cek birikim cepleri bulunmamalıdır. Daha çok uygulamada olabilecek bu durum,büyük partiler halinde yağın kompresöre gelmesine ve sonuçta kompresörün ha-sar görmesine sebep olur.
Diğer yandan, akışkanların borulardaki akışı ile sürtünme ve basınç kayıpları hak-kında genel teorik prensipler gene geçerliliğini korumaktadır. Ancak, soğutucu akış-kan devresinde akışkanın gerek dengeliliği, gerekse sürekliliği sık sık bozulduğundanve bunlara ilaveten iki fazlı/konumlu akışkan durumu sık sık ortaya çıktığından gerçekakış konumu teorik analizdekinden önemli boyutlarda farklılıklar ortaya koymaktadır.
Soğutucu akışkan borularının çaplarının saptanmasında gene Darcy-VVeisbachdenkleminden yararlanılmaktadır. İki fazlı/konumlu akışkan durumu ise sıvı soğutucuakışkan boru devresi de dahil tüm soğutucu akışkan borularında olasıdır. Fakat, bu-nun gözönünde bulundurulması boru çaplarının ve kayıpların saptanması maksadıy-la kullanılan tablo veya grafiklerin tertibini çok karmaşık hale sokmakta, aynı zaman-da da yanılgıları kolaylaştırmaktadır. Bu nedenle, boru çapları ile kayıplarını verentablo ve grafikler soğutucu akışkanın tek fazlı ve düzgün, sürekli aynı fiziki şartlarlahareket ettiğini varsayarak hazırlanmıştır. Bu bakımdan, bu maksatla hazırlanmış tab-lo ve grafiklerin kulalnılmasında konservatif davranılmalı, verilen değerlerin temiz,düzgün iç yüzeyli bir boru tesisatı için gerçerli olduğu, bilhassa emiş boru hattındaaşırı yağ bulunmasının ve/veya evaporatördeki debi değişimlerinin basınç kayıpları-nı arttıracağı, ağır devirli pistonlu kompresörlerde daha etkin olan debi kesiklikleri-nin emiş ve basma tarafındaki kayıpları arttırıcı yönde etki yapacağı hatırdan çıkarıl-mamalı ve bu kayıpları azaltmak üzere boru çaplan biraz büyük tutulmalıdır.
Bir soğutma sisteminde akışkanın fiziksel özelliklerinin belirgin şekilde farklılıkgösterdiği 4 ayrı bölgenin bulunduğu varsayılabilir: (1) Kompresör-Kondenser arasıboru hattı-Basma borusu (Discharge/Hot Gas Line), (2) Kondenser-Akışkan deposuarası boru hattı (Drain Line), (3) Akışkan toplanma deposu veya bunun mevcut ol-madığı sistemlerde Kondenser-Evaporatör arası/sıvı soğutucu akışan boru hattı (Li-quid Line), (4) Evaporatör-Kompresör arası emiş boru hattı (Suction Line). Soğutucuakışkan boru çaplarının ve basınç kayıplarının saptanması için hazırlanan grafik vetablolar çoğunlukla akışkanın bu 4 ayrı konumuna uymak üzere ve 4 ayrı grupta ve-rilmektedir. Ayrıca, kullanılan borunun cins (pürüzlülük) ve ölçülerine (iç çap) göre tü-müyle ayrı dörtlü tablo grupları hazırlanması gerekmiştir (Tip-L Bakır Borular, çelikborular, gibi). Diğer yandan, her ayrı soğutucu akışkan türü için, hem viskosite hemdensiteleri farklı olduğundan, gene tamamıyla farklı tablo veya grafik grupları olaca-ğı açıktır (R12, R22, R502, R717/Amonyak, gibi).
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 381
f
Soğutucu akışkan borularının çaplarının saptanmasında akışkanın sıcaklığına göredensite ve viskozite değişeceğinden basınç kayıpları da değişecektir. Bu bakımdan,bahsi geçen tablolarda veya ayrıca verilmiş tablolarda evaporasyon (Buharlaşma) vekondenzasyon (yoğuşum) sıcaklıklarının etkisi gösterilmiştir. Ayrıca, soğutucu akışka-nın toplam boru kaybı olarak, basınç kaybı yerine doyma sıcaklığındaki sıcaklık düşü-münün alınması ve bu sıcaklık farkının korunmasını sağlayacak boru çapının seçimisoğutmacılıkta teamül haline gelmiştir. Örneğin; Bir R12 emiş hattı için 1.1 °C sıcak-lık düşümün kayıp olarak alınmasının anlamı; a) klima şartlarında çalışan bir sistemde(+7°C buharlaşma sıcaklığında) Ap = 2 psi basınç kaybı, b) soğuk oda soğutma şart-lannda (-15°C buharlaşma sıcaklığında) Ap = 1 psi basınç kaybı demek olacaktır. Di-ğer yandan, akışkanın çalışma şartlarındaki gerçek debisinin saptanması ve buna gö-re hazırlanmış tablolardan en uygun boru çapının seçilmesi mümkün olduğu gibi, netsoğutma kapasitesi değerinden gidilerek ve kapasiteye göre hazırlanan tablolardan bo-ru çapı seçimi de mümkündür. Soğutma kapasitesinin Kcal/h yerine Ton/frigo olarakalınması da öteden beri soğutmacılıkta alışılagelmiş ve kapasite esaslı tablolar"Ton/frigo" kapasite bazına göre hazırlanmıştır (lTon/frigo = 3024 Kcal/h). Son yıl-larda ise Ton/frigo yerine SI birimlerine uygun olarak kW ve bazan da kilo Joule de-ğerleri esas alınmakta ve buna göre hazırlanan tablolara rastlanmaktadır (1 kW = 860kcal/h veya 1 kW = 0.284 Ton/frigo ve 1 kilo Joule = 0.24 kcal/h).
Boru çaplarının seçiminde göz önünde bulundurulması gereken diğer bir hususda, bilhassa sıcak gaz/basma borularıyla kompresöre dönüş/emiş borularındaki akışhızlarının, yağlama yağının sürüklenmesine yetecek seviyelerde tutulmasıdır. Ayrıca,bu boruların bilhassa düşey yükselmelerinde boru çapları veya yağın viskositesi art-tıkça veyahutta soğutucu akışkanın basıncı ve/veya densitesi azaldıkça yağ filmininüzerinde yeterli bir temas hızını sağlayabilmek için (yağı sürükleyebilmek için) dahayüksek bir ortalama akışkan hızı gerekmektedir. Bunun nedeni, boru çapı arttıkça ay-nı yüzey hızını sağlayabilmek için daha yüksek bir orta-merkez hattı hızı (centerlinevelocitiy-vmax) gerekmesidir.
Boru çapları ve kayıpların hesaplanması için kullanılacak ve daha sonraki sayfa-larda verilecek olan tabloların hazırlanmasındaki ana hatları göstermek ve bu tablo-ların sağladığı çabukluk hakkında bir fikir vermek yönünden aşağıda Darcy-Weisbachdenklemi ve soğutucu akışkan tabloları kullanılmak suretiyle bir boru çapı hesabı ör-neği verilmektedir. Hesap tarzının uzunluğu ve sonucun farklılığına dikkat çekilmekistenmektedir.
Örnek: Net soğutma kapasitesi 12 000 Kcal/h olan R12 soğutucu akışkanlı birsoğutma sisteminin emiş/dönüş borusu toplam-eşdeğer uzunluğu 25 mt... olduğunagöre aşağıdaki çalışma şartlarında, 1.1 °C emiş hattı kaybını muhafaza edebilmek içinbakır boru iç çapı ne olmalıdır?
Evaporatör/Buharlaşma sıcaklığı
Kondenser/Yoğuşma sıcaklığı
-10°C
+30°C istenmektedir.
Önce, -10°C sıcaklıkta 1.1°C emiş hattı kaybının basınç kaybı olarak karşılığınısaptayalım. Tablo IV-3'den, R12 için
-10°C için doymuş buhar basıncı 1.204 kg/cm2
-11.1°C için doymuş buhar basıncı 1.117 kg/cm2
olup, aradaki basınç farkı 0.087 kg/cm2 olmaktadır. Gerçekte hem evaporatör çıkı-
3 8 2 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
w: i
İ
i'• r
1
i•• / •
a*.
şında hem de kompresöre ulaştığında soğutucu akışkan kızgın buhar durumunda ola-bilecektir ve bulunan basınç kaybı yukarıdakinden biraz farklı olacaktır. Ancak, bu ör-nekten maksat hesaplamadaki zaman harcamını ve yaklaşımdaki hataları göstermek-tir ki bahsi geçen bu kızgın buhar konumunun dikkate alınmaması da bu hatalardansayılmak gerekir.
İkinci olarak, istenen soğutma kapasitesini sağlamak için birim zamanda sistemdedolaştırılması gereken R12 soğutucu akışkan miktarını saptamak gerekecektir. R12 içinBasınç-Entalpi (p-i) diyagramından veya aynı anlamdaki tablolardan +30°C sıcaklıktakisıvı R12'nin ısı tutumu ile -10°C'deki doymuş buhann ısı tutumları alınır (Bak: TabloIV-3 veya ASHRAE Handbook 1981 Fundamentals Sah. 17.77-Table-2 ve Fig.2)
ij = 106.88 kcal/kg
i3 = 135.27 kcal/kg
Ai = 135.27 - 106.88 = 28.39kcal/kg
istenen 12 000 kcal/h kapasiteyisağlayabilmek için;
+30°C
12 00028.39
= 422.7 kg/h
soğutucu akışkan dolaşımı gereke-cektir. Bu maksatla hazırlanan tab-lolarda (Tablo: VI1I-4) -10/+30°Cşartlarında dolaşımı gereken R-12miktarı 35.2 gram/saat olarak verilmektedir. Bu ise, 12 000 kcal/h için; 12 000 x35.2 / 1000 kg/h olacaktır ki hesaplandığında 422.4 kg/h olduğu görülecektir. Budeğer ile yukarıda bulunan değer birbirine çok yakındır. Gerçekte ise, gerek ekspan-siyon valŞndeki prosesin tam adyabatik olmayışı (ısı alışverişi olmaksızın) gerekse eva-poratörden başka kısımlardan da ısı girişi olması, dolaşması gereken soğutucu akış-kan miktarını bir miktar arttıracaktır ki bunun anlamı borulardaki akış hızı, hesapla-nandan biraz daha yüksek olacak demektir. Diğer yandan sürtünme katsayısını Şekil
R p = P • d - v
VIII-5'den bulabilmek için "Re" katsayısını hesaplamak gerekecektir. ^
olup, burada ilk bakışta gerek boru çapı gerekse akış hızı henüz belirlenmediğindenhesaplanmasının mümkün olmadığı görünümü vermektedir. Ancak, bu belirsizliğe ikiçıkış yolu bulunabilecektir: (1) Şekil VIII-5'de görüleceği gibi Re katsayısının belirli birdeğerinden sonra "f" sürtünme katsayısı sadece pürüzlülükten etkilenir hale gelmek-tedir. Akış konumunun bu bölgede oluştuğu varsayılıp "f" faktörü bulunarak boru ça-pı saptandıktan sonra Re katsayısının gerçekten bu bölgeye düşüp düşmediği tahkikedilir ve gerekirse tekrar geri dönülüp yeniden bulunacak "f" faktörüne göre boru ça-pı yeniden saptanabilir, (2) Hız için tavsiye edilen ve yağın sürüklenmesi için gerekliminimum akış hızı esas alınarak Re katsayısı şöylece hesaplanabilir.
v (m/san) =W(mVh)
A (m2) x 3600
G(kg/h) / p
^ . 3600d = J_
3 0
p(kg/h)
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 383
Böylece Re =p.G.v
30 |işeklinde yazılabilir .
R12 soğutucu akışkan tablosundan |x = 11.5 x (10)6 Pa.san. ve p = 12.989kg/m3 (-10°C'de doymuş buhar) bulunur. Yağın sürüklenebilmesi için tavsiye edilenminimum hız ise v = 2.5 m/san, olarak verilmektedir. Bu değerlere göre;
Re106
3 0 x 1 1 . 512.989 x 422.7 x 2.5
3.14191642 bulunur.
Şekil VIII-5'den sürtünme katsayısının bulunması için G /d değerinin bilinmesi ge-rekeceğinden ve boru çapı bilinmediğinden "f" ancak boru çapını sınayarak bir kaçkere dönüşten sonra bulunabilir. Burada çapın 30 mm civarında çıkacağının anlaşıl-dığı kabul edilerek G - 0.0015/30 = 0.00005 bulunmuştur. Re = 191642 değe-riyle birlikte e /d = 0.00005 değeri Şekil VIII-5'e uygulanıp ff = 0.004 olarak sap-tanmış olur.
Diğer yandan, Darcy-Weisbach denkleminden gidilerek:
•İÜ-»2r* I
ıı' r
v2
m . 1— m x f2 . g . d
DW veya Ap = - ^ — m — x fZ. g . d D W 2 . g . d
rxff
o , V (m3 /san) 4 W . . , , . , , , ,Burada v m = — — — 5 - — = — olup, yukarıdaki denkleme konulduğunda ;
A (rrr) n. ar
4 p ( 4 W / T C d 2 ) 2 1Ap = —:—'—— ^ — x ff bulunur. Aranan değer, "d" boru çapı olduğundan,
2 . g . d
bu denklem "d" için tekrar düzenlendiğinde ;
1/58 . G 2 . !
p. Ap . g . n2
1/5
şeklinde yazılabilecektir .
iW' r
Nümerik değerler yerlerine konulduğunda:
8(422.7/3600)2x25. 0.004J/5
= 0.0252 mt = 25 mrrıç [12-989 x (0.087 x 104) x 9.81 x (3.14)2
iç çap bulunur.
Buna en yakın standart boru çapı 1-1/8" OD (28.5 mm Dış çap - 26 mm iç çap)
384 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
olarak mevcut bulunmaktadır. Boru çapı hesabı için verilen cetvellerden ise (Bak:Tablo VIII-7: R12 emiş boruları için seçim tablosu ve akış debileri) 25 mt. eşdeğerboru uzunluğunda Ap = 0.087 veya 100 mt.de Ap = 0.35 ve -10°C evap. sıc. için1 1/8" OD bakır boru çapında 240 kg/h akış debisi bulunur. Örnekteki kapasitenin(422.7 kg/h) sağlanabilmesi için ise 13/8" OD (32 mm iç) boru çapı gerektiği orta-ya çıkmaktadır. Bu göstermektedir ki, gerek hesap tarzının çok zaman alması ve ha-ta yapma ihtimalinin fazlalığı, gerekse bulunan sonuçların sıhhatli olmaması, deney-sel sonuçlara göre düzeltilmiş olarak tertiplenen boru hesabı tablo ve grafiklerininkullanılmasını gerekli kılmaktadır.
VIII-4) Boru Çaplarının Hesaplanması:Boru çapları ve kayıplarının hesaplanması maksadı ile hazırlanan tablolardan, bu-
rada sadece en çok rastlanan soğutucu akışkanlardan R12, R22, R502'nin Tip-L ba-kır boru ve standart demir boru içerisindeki akışı ile R717/amonyak'ın standart de-mir boru içindeki akışına ait olanları verilmekle yetinilecektir.
Bahse konu tabloların ve uygulama örneklerinin verilmesinden önce, soğutma sis-teminde akışkanın yukarıda belirtilen ve fiziksel özelliklerinin birbirinden belirgin şe-kilde farklı olduğu 4 ayrı bölümün boru çapı ve akış özellikleri yönünden kısa bir ir-delemesinin yapılmasında yarar görülmektedir.
1) Dönüş-Emiş Boru Hattı: En kritik ve en çok dikkati gerektiren boru hattıdır.Bir yandan boru çapının gereksiz yere büyük tutulması hem yağın sürüklenememe-sine hem de boru maliyetlerin artmasına neden olurken, diğer yandan boru çapınınyetersiz derecede küçük seçilmesi aşırı basınç/sıcaklık kaybına ve yüksek akış hızla-rına, dolayısıyla aşın gürültüye neden olacaktır. En uygun emiş borusu çapı; ba-sınç/sıcaklık kaybını kabul edilebilir seviyelerde tutmak üzere (alt sınır) yağlama ya-ğını hem yatay hem de düşey borularda kompresöre doğru sürükleyebilecek mini-mum hızların sağlanabileceği (üst sınır) boru çapıdır, denilebilir. Aşırı basınç kaybı so-nucunda sistemin soğutma kapasitesi düşeceği gibi kompresörün tahriki için gere-ken güç harcamı da artacaktır. Zira, emiş kaybı sonucu düşen emiş basıncı, belirlikondenser yoğuşum şartlarında kompresörün daha geniş bir basınç aralığında çalış-masına ve dolayısıyla daha fazla güç harcanmasına neden olurken, düşen emiş ba-sıncı sonucunda kompresörün volumetrik verimi azalarak soğutma kapasitesi kaybı-na neden olacaktır. Örneğin R12 akışkanlı, +38°C yoğuşma/+4,5°C buharlaşmasıcaklığı şartlarında çalışan bir soğutma sisteminde yapılan deneyler sonucu; 2° F(1.1°C) eşdeğeri bir basınç kaybı kompresör kapasitesini %4.3 düşürürken güç sar-fını %3.5 arttırmış, 4°F (2.2°C) eşdeğeri basınç kaybı ise kompresör kapasitesini%7.8 düşürürken güç sarfını %6.8 arttırmıştır. Bunun anlamı, emiş borusundaki ba-sınç/sıcaklık kaybının asgari seviyede tutulmasının önemli ve gerekli olduğudur. So-ğutmacılıkta genellikle teamül haline gelen emiş borusu kaybı değeri R12, 22, 502sistemleri için 2°F (1.1°C) ve R7'17'/Amonyak sistemleri için ise 1°F (0.6°C) sı-caklık düşümünün karşıtı olan emiş hattı basınç kaybıdır. Bunların karşıtı olanbasınç kayıpları şöyledir.
Klima sistemleri (+7°C Buharlaşma): R12 için Ap = 2psi (0.14 at); R22 için Ap = 3psi
Soğuk muhafaza (-15°C Buharlaşma) : R12 için Ap = İpsi (0.07 at); R22 için Ap = l.öpsi
Emiş borusundaki sıcaklık düşümü değerleri doymuş buhar şartlarına göre alın-
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 385
mıştır ve gerçekte ise kızgın buhar durumu mevcuttur. Bu durumda aynı sıcaklık dü-şümü değerinin beher 2°F (1.1°C) kısmı için %0.6 civarında ek bir kapasite kaybıolacaktır. Ayrıca, emiş hattına civar ortamdan ısı girişi sebebiyle soğutucu akışka-nın hacimsel debisi de artacaktır. Bunun sonucunda akış hızı ve dolayısıyla emiş bo-rusu basınç kaybı artar. Emiş hattı-sıvı hattı ısı değiştirgeci de, emişteki soğutucuakışkana ısı aktardığından, aynı etkiyi yaparak basınç kaybının artmasına nedenolacaktır.
Halokarbon türü soğutucu akışkanların emiş hattında yağı sürüklemesi için yakla-şık asgari hız seviyeleri ile ses ve aşırı kayıplar yönünden tavsiye edilen en yüksek hızseviyeleri aşağıda verilmektedir. Amonyak akışkanlı sistemlerin boru hatlarında yağınsürüklenmesi konusunun dikkate alınmasına gerek olmayacaktır. Tablo: VIII-9 ve15'de R-12 ve R-22 düşey emiş borularında yağın sürüklenebilmesi için gerekli hız-lar daha detaylı bir şekilde verilmektedir:
- Yatay borularda yağın sürüklenebilmesi için min. hız : 500 fpm (2.5 m/s)
- Düşey borularda yağın sürüklenebilmesi için min. hız : 1000 fpm (5.0 m/s)
- Her türlü emiş hattı borularında maksimum hız 4000 fpm (20 m/s)
Ayrıca, kapasite kontrollü kompresörlerde, kısmi yüklerde çalışırken yağın dü-şey borularda sürüklenebilmesi için çift borulu kolon (double riser) tertibi gereke-bilir (Bak: Bölüm IX/C Boruların Tertip Şekilleri). Genel olarak, kısmi yük duru-mundaki minimum kapasite değeri normal-tam kapasitenin %25'inden daha aşa-ğı düşmüyorsa ve kolon boru yüksekliği çok fazla değilse (Maksimum 2.5 mt. ci-varında), kolon borusunun çapını küçültmek suretiyle hızın artırılması ve yağın sü-rüklenmesi sağlanır. Daha uzun bir kolon hattının veya %25'den daha düşük kıs-mi yüklerin mevcut olduğu çalışma şartlarında mutlaka çift borulu kolon tertibinegidilmelidir.
2) Basma-Gidiş Boru Hattı: Burada da yukarıdaki emiş boru hattındaki genel hu-suslar gözönünde tutulmalıdır. Ancak, basınç kaybı yönünden durum emiş borusun-daki kadar kritik değildir, fakat gene de çıkış basıncının aşırı yükselmesi hem kapasi-te kaybını hem de güç harcamını arttıracaktır. Zira, ilave basınç kaybını karşılamaküzere yükselecek çıkış basıncı, volümetrik verimi ve dolayısıyla soğutma kapasitesinidüşürürken, belirli emiş şartları için kompresörün daha geniş bir basınç aralığında ça-lışması sonucu güç harcamını arttıracaktır. Örneğin R12 akışkanlı bir soğutma siste-minde +38°C yoğuşma ve +4.5°C buharlaşma sıcaklığı şartlarında yapılan deneyler-de 4°F (2.2°C) eşdeğeri bir basınç kaybı kompresör kapasitesini %98.8'e düşürür-ken güç sarfını %5 arttırmıştır. Basma boru hattı için sıcaklık düşümü olarak ço-ğunlukla Amonyak için 1°F (0.6°C) ve diğer soğutucu akışkanlar için 2°F(1.1°C)üst sınır değerleri kullanılmaktadır. Bu ise, 43°C yoğuşum sıcaklığında R12 için 4psi (0.3 at) R22 için 6 psi (0.4 at) civarında bir basınç kaybı demektir. Basma boru-larındaki hızın da, halokarbon akışkanlı sistemlerde yağın sürüklenebileceği seviyeler-de muhafaza edilmesi gerekir. Aynen, emiş boru hattında olduğu gibi;
Yatay borularda min. hız 500 fpm (2.5 m/s) max. hız 4000 fpm (20 m/s)
Düşey borularda min. hız 1000 fpm (5.0 m/s) max. hız 4000 fpm (20 m/s)
olmak üzere seçilmelidir (Düşey borulardaki hızlar için, Bak: Tablo-VIII 10, 16).
386 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
'*' t
f-U
w* r
w' r
3) Sıvı Boru Hattı: Sıvı boru hattında en önemli konu soğutucu akışkanın köpür-mesinin (Flashing) önlenmesidir. Köpürme'nin nedeni, basınç kaybı sonucu sıcaklık-basınç dengesinin doymuş sıvı konumunun korunması aleyhine bozulmasıdır.
Diğer bir deyişle, sıvı soğutkan basıncının yoğuşum sıcaklığının karşıtı olan basınçseviyesinin altına düşmüş olmasıdır. Sıvı boru hattında akışkanın köpürmesinin enönemli zararları şöylece sıralanabilir, (a) Eksansiyon Valf ve Solenoid Valf kapasitele-rinin düşmesi, (b) Ekspansiyon valf iğnesinde ve geçiş memesinde erozyon-kavitas-yon meydana getirmesi, (c) Evaporatöre giden sıvı akışının ölçülü-kontrollü bir şekil-de yapılmasının aksatılmasıdır. Köpürmenin başlıca nedenleri ise: (a) Aşırı uzunluktasıvı boru hattı, (b) Kapasiteye göre yetersiz boru çapı seçimi, (c) Sıvı hattında çok faz-la düşey yükselme olması, şeklinde sıralanabilir. Köpürme'nin önlenmesi için en et-kin yol, sıvı soğutucu akışkanın doymuş sıvı şartlarının altındaki sıcaklıklara kadar aşı-rı soğutulmasıdır (Sub-cooling). Bunun miktarı uygulamanın durumuna göre 2 ile7°C arasında değişebilir. Sıvı boru hattında uygulanacak basınç kayıpları ise, ge-nellikle her tür soğutucu akışkan için 1°F (0.6°C) sıcaklık düşümü karşıtını geç-memelidir. 1°F sıcaklık düşümünün karşıtı, klima uygulamalarında, R12 için 2 psi,R22 için 3 psi olmaktadır. Akış hızları ise, sıvı darbesi, ses, titreşim gibi hususlar gö-zönünde bulundurularak 1.5 m/s üst sınırını aşmamalıdır. Ekspansiyon valf i ile eva-paratör arasındaki boru hattında akış hızı 0.75 m/s civarında tutulmalıdır.
4) Kondenser-Akışkan Deposu Arası Sıvı Boru Hattı: Bu boru hattı çoğunluklahava ile soğutmalı kondenseri havi soğutma sistemlerinde bulunmaktadır. Bu boruhattı eğer kullanılacaksa mümkün olduğu kadar Kısa tutulmalı, kondenser-sıvı akış-kan deposundan mümkün olduğu kadar yüksekte tutulmalı ve boru çapı yeterli ol-malıdır. Boru çapının yetersiz olması, kondenserde sıvı soğutucu akışkan yığılması-na sebep olacağı için kondenser-den yeterince yararlanılmaması-na ve kondenser kapasitesinin Kondenserdüşmesine yol açar. Bunun sonu- fr--~—-»cunda yoğuşma basıncı yüksele-rek hem aşırı güç sarfına hem desoğutma kapasitesinin düşmesinesebep olur. Kondenser-depo ara-sının çok uzun olmasının gerekti-ği hallerde, depo ile sıcak gaz gi-diş hattı arasına bir dengelemeborusu konulmalıdır (Şekil VIII-8).Kondenser sıvı akış hattı eşdeğerboru boyu 15 mt'den az ise ve sı-vı deposu girişinde kapama vana- j sıvı Deposusı yoksa veya yatay boru uzunlu-ğu 1-1.5 mt civarında ve konden-ser, deponun en az 1 mt daha yu-karısında ise bu taktirde dengele-
borusu konulmasına gerek
.Sıcak gaz
n f boru hattıi
| Dengeleme" t borusu
1/2-7/8"-1-1/8-2-1/8".2-5/8-4-1/8"-
...1/4"
...3/8"
...1/2"
Kompresör
Sıvı
meŞekil. VIII-8) Sıvı deposu-sıcak gaz boru hattıdengelemesikalmamaktadır. Konulmasına ge-
rek olduğu taktirde, dengelemeborusunun çapı, kondenser-sıvı deposu arası boru çapına bağlı olarak Şekil VIII-8üzerinde gösterilmiştir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 387
Aşağıda, boru çapının hesabı için verilen tablolar çalışma şartlarındaki soğutu-cu akışkan debisinin saptanması suretiyle hesaplama usulüne göre tertiplenmiştir.Bir çok literatürde ise net soğutma kapasitesinden gidilmek suretiyle boru çapı-nın saptanması esasına göre tertiplenen tablolara rastlanmaktadır. Bu tür tablo-lardaki değerlerin, verildiği çalışma şartlarından farklı olan çalışma şatlarına göredüzeltilmesi gerekmektedir. Aşağıda verilen tablolardaki değerler için buna gerekyoktur. Ancak, bu esasa göre hazırlanan tablolarda, gerçek çalışma şartlarındakisoğutucu akışkan debisinin bilinmesine gerek duyulacaktır. Bu debileri birim netsoğutma gücü için veren bir tablo aşağıda verilmektedir. Burada verilen değerlerbeher kcal/h soğutma gücünün sağlanması için sistemde dolaşımı gereken soğu-tucu akışkanın gram/h olarak debisini göstermektedir. Aynı değerler beher 1000kcal/h soğutma gücü için gerekli debinin kg/h karşıtı olarak da alınabilir.
Aşağıdaki tablodan bulunacak değerin, bahse konu olan soğutma sistemininnet soğutma kapasitesi ile çarpılması suretiyle, hesaplanması istenen sistemde,dolaşımı gereken soğutucu akışkan debisi bulunacaktır. Örneğin 7500 kcal/h so-ğutma kapasiteli, R12 soğutucu akışkanlı ve -10/+30°C şartlarında çalışan birsoğutma sisteminde dolaşımı gereken soğutucu akışkan debisi 7500 x 35,2 =264 000 gram/h olacaktır. Aşağıdaki Tablo VIII-4'de en sık rastlanan soğutucuakışkanlar, yani R12, R22, R502 ve Amonyak (R717) için birim soğutma gücü-nün sağlanmasına gerekli soğutucu akışkan debisi değerleri verilmiştir. Diğer so-ğutucu akışkanlar için akışkan debisinin bilinmesine gerek olduğu taktirde bahsekonu akışkanın doymuş buhar tablosundan, çalışma şartlarındaki buharlaşma ısı-sı alınmak suretiyle saptanabilir. Sayfa 380'de verilen örnekde bunun nasıl yapı-lacağı gösterilmiştir. Değişik soğutucu akışkanların doymuş buhar tabloları vebunlarla ilgili diğer teknik doneler bir çok soğutma literatüründe verilmektedir.Bunlardan, ASHRAE Handbook 1981 Fundamentals güvenilir bir kaynak olarakkabul edilebilir.
Bu bölümde ayrıca, soğutma kapasitesi bazına göre verilmiş "Boru Çapı-ÇabukHesap Tabloları" bulunmaktadır (Bak: Tablo VIII-27). R-12, R-22 ve R-717 /amonyak boru çaplarının çabuk hesabı amacıyla verilen Tablo VIII-27'de soğutmakapasiteleri ton/frigo olarak gösterilmiş olup bunlar kolayca kcal/h birimlerine dö-nüştürülebilir. Üç ayrı "toplam boru eşdeğer uzunluğu" için verilmiş olan bu tablo-larda 15, 30 ve 60 metre eşdeğer boru uzunlukları sırasıyla "Yakın", "Orta" ve"Uzun" borulu sistem olarak nitelendirilmiştir. Herbir tabloda değişik çaplı Sıvı,Emiş ve Sıcak Gaz borularının taşıyabileceği soğutma kapasiteleri ton/frigo olarakgösterilmiştir. Dikkat edilmesi gereken husus, çalışma şartlarındaki yoğuşum ve bu-harlaşma sıcaklıklarına göre kapasite değerlerinin düzeltilmesinin gerektiğidir vedüzeltme katsayıları Tablo VIII-27'nin alt kısmında verilmiştir. Halbuki, soğutucuakışkan debilerine göre verilen alttaki tablolarda böyle bir düzeltmeye gerek kalma-maktadır.
IW' f
İi"
388 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
M- r
Tablo. VIII-4) Beher kcal/h Net Soğutma Kapasitesi İçin Yaklaşık Olarak Dolaşımı Ge-reken Soğutucu Akışkan Miktarı (gram/saat) Olarak. (Aynı Değerler 1000 kcal/h içinkg/h Olarak Kullanılabilir.
1Soğ
utuc
uA
kışk
an
CMT -
tr
CMCM
CC
R
71
7 /
Am
on
ya
k|
R 5
02
IYoğu
şum
sıca
klığ
ı25
30
35
40
45
50
55
15
20
25
30
35
40
45
50
10
15
20
25
30
35
40
45
25
30
35
40
45
50
55
Buharlaşma/Evaporasyon Sıcakl ığı (°C)
-50
39.6
41.4
43.8
—
—
—
—
25.6
26.6
27.8
29.1
—
—
—
—•
3.66
3.74
3.81
3.91
3.99
4.09
—
—
44.2
47.7
51.4
55.7
61.2
67.6
—
-40
38.1
39.7
41.9
44.1
46.4
—
—
24.7
25.7
26.9
28.0
29.5
—
—
—
3.61
3.68
3.76
3.84
3.93
4.02
4.12
—
42.0
45.0
48.4
52.2
56.9
62.7
69.3
-30
36.6
38.1
40.0
42.1
44.5
—
—
24.0
25.0
26.1
27.3
28.6
30.0
—
—
3.56
3.63
3.70
3.78
3.87
3.96
4.06
4.16
40.1
42.6
45.7
49.1
52.9
58.1
63.8
-20
35.1
36.6
38.3
40.1
42.2
44.6
—
23.3
24.3
25.3
26.6
27.6
29.1
30.3
—
3.51
3.57
3.66
3.74
3.82
3.92
4.00
4.10
38.1
40.5
43.2
46.2
50.0
54.1
59.4
-15
34.4
35.9
37.5
39.2
41.3
43.4
45.9
23.1
24.1
25.1
26.1
27.3
28.6
29.9
30.8
3.49
3.56
3.63
3.71
3.79
3.88
3.97
4.08
37.2
39.6
42.1
45.0
48.3
52.4
57.4
-10
33.8
35.2
36.8
38.5
40.4
42.4
44.7
22.8
23.7
24.7
25.8
26.8
28.2
29.4
30.4
3.47
3.53
3.61
3.69
3.76
3.86
3.95
4.04
36.4
38.7
40.9
43.8
46.9
50.9
55.1
-5
33.2
34.6
36.1
37.7
39.6
41.5
43.7
—
23.3
24.3
25.4
26.5
27.6
29.1
30.0
—
3.51
3.59
3.66
3.74
3.83
3.92
4.01
35.7
37.8
40.0
42.7
45.7
49.3
53.6
0
32.7
34.1
35.5
37.0
38.8
40.6
42.8
—
—
24.1
25.2
26.1
27.4
28.6
29.6
—
—
3.58
3.65
3.72
3.81
3.91
3.99
35.0
36.9
39.2
41.5
44.6
48.0
52.2
+5
32.1
33.4
34.8
36.3
38.1
39.8
41.9
—
—
—
24.8
25.8
27.0
28.3
29.2
—
—
—
3.63
3.70
3.79
3.88
3.98
34.1
36.3
38.3
40.7
43.7
46.8
50.6
+10
31.6
33.0
34.2
35.6
37.4
39.2
41.1
—
—
—
—
25.5
26.6
27.9
28.8
—
—
—
—
3.68
3.78
3.86
3.96
33.6
35.8
37.7
40.1
42.8
45.9
49.5
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 389
Buradan bulunan değeri aşağıdaki tablolardan, çapı bulunmak istenen boru-nun yaptığı göreve uygun olan tablo üzerinde ve demir veya bakır boru kullan-ma durumuna göre seçmek gerekecektir. Bu bölümün soğutucu akışkan boru-larıyla ilgili kısmının başında (Bak Parag. VIII-2 boru çaplarının hesaplanması)soğutma sistemi boru tesisatında sıcaklık düşümü ve karşıtı olan basma kayıp-ları için uygulamada kullanılan değerler verilmişti. Bu değerleri, bahse konuolan uygulamanın eşdeğer toplam boru uzunluğuna bölerek tablolarda gösteri-len 100 mt boru boyundaki sıcaklık/basınç düşümüne uygulamak suretiyle veçalışma şartlarındaki sıcaklığa uygun olan kolonda bu değer bulunarak sağ ta-rafa yatay yönde ilerleyip çapı bulunmak istenen sistemin gerektirdiği akış de-bisi aranıp en yakın değer bulunarak bu kolonun boru çapı, üstteki değer ola-rak alınır. Aşağıda verilen örnek bu işlemin yapılışını ve basitliğini göstermek-tedir.
Örnek: Sayfa 379'daki örnekte verilen donelere göre emiş borusu çapı ne ol-malıdır?
R12 soğutucu akışkan debisi Tablo VIII-4'den -10/+30°C şartları için 35,2gr/h beher kcal/h olarak verilmiş olup 12000 kcal/h için 35,2 x 12000 / 1000= 422,4 kg/h olacaktır. Bu akışkan debisine göre ve 25 metre eşdeğer boru bo-yunda 1.1 °C emiş hattı kaybı verecek boru çapını bulmak üzere 100 mt boru bo-yuna isabet eden sıcaklık düşümünü saptamak gerekecektir ve bu (1.1 / 25) x 100= 4.4°C olarak kolayca bulunur. Aşağıda R12 emiş hattı için verilen Tablo VIII-7'den, -10°C evaporasyon sıcaklığı kolonunda 4.4°C sıcaklık düşümü aranır. Bu-na en yakın değerler 3.7 ve 4.9°C olarak bulunmaktadır. Bu iki değerden yatayolarak sağa doğru ilerlenerek 420 kg/h debi değeri aranır. Bakır boru çaplarını ve-ren skalanın 1-3/8" boru çapı kolonunda 425 ve 360 kg/h debi değerleri aranandeğere en yakın değerler olup 425 kg/h debi değeri 4.9°C sıcaklık kaybına ait birdeğer olduğundan emiş borusundaki toplam sıcaklık düşümü 4.9°C x 25/100 =1.2°C civarında olacak demektir. Ekonomik bir boru çapı seçmiş olmanın ötesin-de yağın sürüklenebilmesi bakımından da boru çapını bir büyük standart boyutolan 1-5/8" olarak seçmek uygun olmayacağından buradaki uygulama için boruçapı 1-3/8" olarak alınabilir. Sayfa 381'de hesaplama suretiyle bulunan sonuç,bakır boru çapını 1-1/8" olarak vermiş idi ve aynı sayfada bunun yetersiz olduğubelirtilmişti. Bununla, tablolardan yararlanılarak boru çaplarının saptanmasınınkolaylığına ve bulunan sonucun sıhhatliliğine bir defa daha dikkatin çekilmesiamaçlanmaktadır.
Aşağıda, dört ayrı soğutucu akışkan için verilen tabloların, esas olarakdörtlü gruplar halinde bulunduğu (Basma, Sıvı, Emiş, Yoğuşum) görülecektir.Belirli bir boru devresinin çapları hesaplanırken, önce kullanılacak tabloyudoğru olarak seçmiş olmak gerekmektedir. Diğer yandan, R-12, R-22 veR-502 tablolarında hem demir boru hem de Tip-L bakır boru çapları için de-ğerler verilmiştir ve kullanılacak boru cinsi bunlardan hangisi ise seçim bunauygun kolonlardan yapılmalıdır. Amonyak için sadece demir boru çapları veril-miştir.
390 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
c
O
c
>
Hm
W(O
Tab
iİD
O
(O
d>
E§
c3
3
3
O
ı _
tÜJ
Eoo
to. VIII-5),R-12 Basma/Sıcak <3az Boruları için Seçim Tablosu ve
Yoğufun/KondenzasfOn $ çaldığı (*C)
20
AP
—
—
4.6
3.6
2.8
2.2
1.7
1.4
1.04
0.81
0.63
0.51
0.39
0.31
0.24
0.15
0.09
At
—
—
27.3
21.7
17.3
13.4
10.5
8.2
6.4
5.1
4.0
3.1
?4
1 <l
1 S
0.91
0.55
25
Ap
—
—
4.0
3.1
2.5
1.9
1.5
1.2
0.92
0.71
0.57
0.44
0.35
0.27
0.21
0.13
0.06
At
—
—
21.8
17.3
13.6
10.4
8.3
6.4
5.1
4.0
3.1
2.4
IfiS
1 S
1 ?
0.73
0.44
30
AP
—
4.4
3.5
2.7
2.1
1.7
1.3
1.02
0.81
0.63
0.5
0.38
0.3
0.23
0.19
0.12
0.07
At
—
22.2
17.5
13.7
10.7
8.3
6.5
5.1
4.1
3.2
2.5
1.9
1 S
1 ?
( 1 *
0.57
0.35
35
AP
—
4.1
3.1
2.4
1.9
1.5
1.2
0.92
0.71
0.57
0.43
0.34
0.27
0.21
0.16
0.10
0.06
At
—
18.2
14.2
11.1
8.6
6.7
5.3
4.1
3.3
2.5
2.0
1.55
1 ??
n%
(17S
0.46
0.28
40
Ap
4.S
3.5
2.8
2.15
1.7
1.2
1.04
0.81
0.63
0.51
0.39
0.3
0.24
0.19
0.14
0.09
0.06
At
18.6
14.7
11.5
9.0
7.1
5.5
4.3
3.4
2.6
2.1
1.64
1.27
(1<K
078
(161
0.37
0.23
45
AP
4.0
3.1
2.44
1.9
1.5
1.16
0.92
0.74
0.57
0.44
0.35
0.27
0.21
0.17
0.13
0.06
—
At
15.3
11.8
9.3
7.3
5.7
4.5
3.5
2.73
2.2
1.7
1.3
1.04
nfi?
(1*4
(149
0.3
—
50Ap
3.6
2.8
2.2
1.7
1.34
1.04
0.32
0.65
0.51
0.40
0.31
0.24
0.19
o.ı s
0.12
0.07
—
At
12.6
9.6
7.6
5.9
4.6
3.6
2.9
2.2
1.8
1.4
1.1
0.84
nfifi
ns?
n4
0.25
—
55
Ap
3.22
2.42
1.96
1.6
1.23
0.95
0.75
0.58
0.46
0.36
0.28
0.22
0.17
0.14
0.11
0.07
—
At
10.4
8.1
6.3
4.9
3.9
3.0
2.4
1.9
1.6
1.1
0.9
0.7
ns
(14
(13
0.2
—
7/ar
860
750
660
530
510
450
395
345
300
265
230
200
175
155
136
103
80
Akış Debileri (kg/h)
Bakır Bonı
1-1/fc-
1730
isio
1330
1170
1030
900
795
690
612
535
470
410
360
315
275
210
160
1-3/8"
3000
2600
2300
2000
1780
1570
1380
1200
1060
930
810
710
630
550
435
370
280
Cap-O-D-fTip-L)
« T
4700
4120
3620
3200
2850
2500
2200
1900
1700
1500
1300
1130
looo
870
760
585
450
2-1/fc-
9630
8430
7500
6600
5800
5130
4500
3960
3460
3060
2690
2330
2070
1800
1590
1200
925
17.000
15.000
13.200
11.700
10.200
9000
7950
6960
6170
5400
4730
4160
3660
3230
2800
2170
1660
27.000
24.000
21.000
18.500
16.500
14.500
12.750
11.000
9800
8600
7600
6660
5850
5100
4500
3450
2650
demir Bonı Çapı (Sch.40)
1-1/4"
2.800
2475
2180
1950
1700
1525
1330
1180
1040
925
815
720
640
565
500
390
300
ı-ıft-
4200
3720
3275
2900
2570
2270
2000
1760
1660
1390
1225
1080
955
850
750
S3S
450
2"
8100
7160
6300
5630
4900
4350
3860
3440
3020
2660
2350
2100
1840
1630
1440
1130
880
2-lft"
13.000
11.500
10.000
9000
7900
6950
6200
5440
4300
4270
3780
3300
2965
2585
2300
1800
141S
3"
23.000
20.000
17.700
15.700
13.950
12.250
10.900
9600
8500
7530
6660
5875
5180
4625
4080
3180
2475
(al
İSTablo. VIII-6) R-12 Sıvı/Likit Boruları İçin Seçim Tablosu ve Akış Debileri (kg/h)
oci—>>
CflOo<c
>
-H
m
Sm Sıcaklığı (°C)
-20
1.97
1.60
1.30
1.05
0.85
0.69
0.55
0.46
0.37
0.29
0.24
0.19
0.16
0.13
0.10
0.08
0.07
+10
2.01
1.63
1.32
1.07
0.87
0.70
0.56
0.47
0.37
0.29
0.24
0.19
0.16
0.13
0.10
0.08
0.07
+30
2.07
1.68
1.35
1.10
0.89
0.72
0.58
0.48
0.38
0.30
0.25
0.20
0.17
0.14
0.11
0.09
0.08
+50
2.18
1.75
1.42
1.15
0.92
0.75
0.60
0.50
0.40
0.32
0.26
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.08
Bakır Boru Çapı - O.D. (Tip-L)
1/2"
580
516
460
410
364
326
288
255
225
200
180
160
140
125
110
98
87
5/8"
1060
955
860
770
685
610
545
480
430
380
336
300
266
235
210
185
165
7/8" h-1/8'
2880
2580
2290
2040
1820
1620
1440
1280
1140
1010
900
800
710
630
560
498
442
5850
5210
4650
4140
3700
3290
2940
2610
2315
2060
1840
1630
1455
1290
1145
1020
910
1-3/8
10.200
9140
8150
7260
6460
5760
5150
4580
4080
3600
3200
2870
2550
2270
2020
1800
1600
1-5/8
16.000
14.500
12.900
11.450
10.250
9160
8160
7250
6460
5740
5150
4570
4080
3610
3210
2850
2530
2-1/8
33.00C
29.80C
26.50C
23.700
21.200
19.000
16.900
15.000
13.400
12.000
10.630
9500
8460
7550
6720
5980
5320
Sıvı Sıcaklığı
+10
2.12
1.75
1.39
1.13
0.92
0.75
0.60
0.48
0.39
0.32
0.26
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
30
2.25
1.82
1.46
1.17
0.96
0.78
0.63
0.51
0.41
0.33
0.27
0.22
0.18
0.14
0.11
0.09
0.07
50
2.40
1.91
1.57
1.26
1.03
0.83
0.67
0.54
0.44
0.35
0.29
0.23
0.19
0.15
0.12
0.10
0.08
Demir Boru Çapı (Sch.40)
3/4"
2690
2420
2170
1950
1750
1575
1415
1260
1135
1015
910
815
730
650
580
520
465
1"
5100
4600
4090
3685
3275
2980
2650
2380
2135
1920
1730
1550
1390
1240
1100
990
885
1-1/4
10.50C
9450
8500
7600
6800
6150
5500
4950
4400
4000
3560
3200
2880
2585
2300
2070
1850
1-1/2
15.60C
14.20C
12.75C
11.425
10.300
9250
8300
7425
6690
5985
5385
4840
4340
3875
3500
3115
2800
30.00
27.50ı
24.50C
22.00C
20.0OC
17.80C
16.00C
14.500
13.000
1.500
0.400
9350
8400
7530
6750
6000
5440
cf—
odH
>H
m
Ğ5<
(O
Tablo. V1I1-7) t
£
OT"
a
o•e
=
ocod>
Iâ
ca
ınlu
jb
orı
cb
E
]OL
J
RJ:1 Emiş Borularıİçin Seçim
Evaporasyon Sıcaklığı (*C)
+10
AP
1.1
0.8
0.61
0.47
0.37
0.28
0.21
0.1 S
0.12
0.09
0.07
0.05
0.04
0.03
0.02
—
—
At
8.2
6.2
4.6
3.7
2.7
2.1
1.6
1.2
0.90
0.65
0.53
037
0.30
0.23
0.18
—
—
0
AP
1.6
1.1
0.86
0.67
0.51
0.38
0.28
0.21
0.1 6
0.1 2
0.09
0 17
0.05
0.04
0.03
—
—
At
15
11
8.5
6.2
4.8
3.6
2.7
2.0
1.6
1.2
0.91
0 fifi
0.60
0.40
0.29
—
—
-10
AP
2.1
1.6
1.2
0.9
0.7
0.53
0.40
0.28
0.23
0.17
0.13
0.10
0.08
0.06
0.04
0.03
—
At
26
19
15
11
8.5
6.5
4.9
3.7
2.8
2.1
1.6
1 ?
0.92
0.70
0.54
0.31
—
-20
AP
—
2.2
1.7
1.3
0.93
0.74
0.57
0.41
0.32
0.23
0.18
0.14
0.11
0.08
0.06
0.04
—
At
—
36
28
21
16
13
9.1
6.8
5.2
4.0
3.0
2.2
1.7
1.3
1.0
0.57
—
-30
AP
—
—
—
1.8
1.4
1.1
0.8
0.6
0.47
0.35
0.26
0.20
0.15
0.12
0.09
0.05
0.03
At
—
—
—
44
33
24
18
14
11
8
6.3
4S
3.5
2.6
2.1
1.2
0.67
Tablosu
-35
Ap
—
—
—
—
—
1.3
ı.o
0.74
0.57
0.42
0.32
0.24
0.1 9
0.14
0.10
0.06
0.04
At
—
—
—
—
—
36
27
20
15
11.5
8.8
fifi
5.1
3.8
2.9
1.6
1.0
ve Akış Debileri (kg/h)
-40
AP
—
—
—
—
—
—
1.2
0.9
0.7
0.5
0.4
03
0.23
0.17
0.13
0.08
0.04
At
—
—
—
—
—
—
40
29
23
17
13
10
7.5
5.6
4.4
2.5
1.4
Bakır Bonı Çap - O.D. (rip-L)
112
95
83
71
61
S3
45
38
33
28
—
—
—
—
—
—
—
296
250
218
188
162
140
120
102
88
76
65
56
48
41
35
—
—
1-1/İ8"
600
51 0
440
380
325
285
240
21 0
180
155
130
110
93
84
70
52
38
1035
875
765
655
570
490
425
360
31 S
270
230
195
170
146
126
92
53
« T
1636
1375
1225
1040
910
790
660
570
495
425
365
315
270
230
200
148
108
3350
2860
2510
2170
1880
1630
1400
1200
1030
885
760
660
565
485
420
305
225
6000
5030
4410
381 0
3290
2860
2450
2090
1820
1565
1350
1160
985
855
740
544
405
9400
8120
7100
6040
5250
4580
3910
3350
2940
2500
2170
1850
1600
1360
1İ9S
870
650
Demir Bonı Çapı (Sch.40)
ı-irt-
990
870
755
650
570
490
430
370
325
280
245
210
185
160
140
102
78
1-16
1500
1290
1140
930
850
750
640
555
490
420
365
320
275
240
205
155
115
2"
2880
2500
21 75
1900
1630
1440
1225
1075
940
815
705
610
530
460
400
300
225
4600
3970
3495
2990
2610
2270
1975
1715
1495
1290
1120
930
850
735
640
480
360
3"
8050
7070
61 20
5300
4625
4025
3470
3020
2650
2285
1935
1740
1495
1305
1140
855
640
Tablo. VllI-8) R-12 için KONDENSER ile SOĞUTUCU AKIŞKAN DEPOSU/RESİ-VER Arası Boru Çapı Seçim Tablosu ve Akış Debileri (kg/h)
Sıvı
sıc.(°C)10
20
30
40
50
1
5/8"
378
367
356
345
335
3akır Boru Dış Çapı
7/8"
785
762
740
717
695
1-1/B"
1337
1300
1260
1220
1185
1-3/8"
2035
1975
1920
1860
1800
-O.D.
1-5/8"
2875
2795
2710
2630
2545
(Tipi
2-1/8"
5000
4855
4715
4570
4426
>
2-5/8"
7700
7480
7260
7040
6820
3/4"
872
847
822
797
772
Demir/Çelik Boru (sch.40)
1"
1395
1355
1315
1275
1235
1-1/4"
2410
2345
2275
2205
2135
1-1/2"
3285
3190
3095
3000
2910
2"
5200
5050
4905
4755
4605
Not: Akış hızları 0.5 m/s alınmıştır.
2-1/2"
7730
7510
7290
7065
6845
Tablo. VIII-9) R-12Gerekli Min. HİZ ve
için DÜŞEY EMİŞ BORULARINDA Yağın Sürüklenebilmesi içinKAPASİTELER (+40°C Yoğuşum Sıcaklığında)
BakırboruDış
çapıO.D.
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Emiş Gazı Sıcaklığı (°C)
-40
Hız(m/s)
7.6
8.7
9.6
10.5
12.0
13.3
14.8
Kpst.Ton/R
0.28
0.54
0.87
1.38
2.85
4.6
7.5
-30
Hız(m/s)
5.9
6.8
7.5
8.2
9.3
10.4
11.3
Kpst.Ton/R
0.33
0.65
1.10
1.73
3.40
5.9
9.2
-20
Hız(m/s)
4.6
5.3
5.8
6.3
7.3
8.1
8.9
Kpst.Ton/R
0.40
0.80
1.30
1.90
4.0
6.8
10.8
-10
Hız(m/s)
3.6
4.1
4.5
4.9
5.7
6.4
7.0
KpstTon/R
0.45
0.90
1.50
2.40
4.7
7.8
12.6
0
Hız(m/s)
2.9
3.3
3.6
3.9
4.6
5.1
5.6
KpstTon/R
0.50
1.10
1.80
2.70
5.5
9.5
14.7
+10
Hız(m/s)
2.6
3.0
3.3
3.5
4.1
4.44.7
KpstTon/R
0.55
1.35
2.23
3.40
7.0
11.2
17.5
Tablo. VIII-10) R-12 için DÜŞEY BASMA/SICAK GAZ BORULARINDA Yağın Sürük-lenebilmesi için Gerekli Min. HIZ ve KAPASİTELER (+5°C Emiş Gaz Sıc.'da)
BakırboruDış
çapıO.D.
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Yoğuşum Sıcaklığı (°C)
+25
Hız(m/s)
2.1
2.4
2.64
2.9
3.32
3.7
4.1
Kpst.Ton/R
0.77
1.46
2.5
3.9
7.7
13.4
20.4
+30
Hız(m/s)
1.94
2.22
2.45
2.7
3.1
3.43
3.75
Kpst.Ton/R
0.78
1.50
2.52
3.95
7.9
13.8
21.0
+35
Hız(m/s)
1.8
2.05
2.28
2.52
2.88
3.18
3.48
Kpst.Ton/R
0.80
1.56
2.54
4.0
8.0
13.9
21.3
+40
Hız(m/s)
1.68
1.92
2.13
2.31
2.66
2.94
3.23
KpstTon/R
0.82
1.60
2.60
4.0
8.0
14.0
22.0
+45
Hız(m/s)
1.57
1.77
1.98
2.14
2.48
2.74
3.0
KpstTon/R
0.82
1.60
2.60
4.0
8.0
14.0
22.0
+50
Hız(m/s)
1.46
1.65
1.83
2.0
2.3
2.54
2.78
KpstFon/R
0.82
1.60
2.60
4.0
8.0
14.0
22.0
Not: Kısmi yüklerde çalışma halinde yeterli hız sağlanması için yukarıdaki Tablo:VIII-9 ve 10'daki hız vekapasite değerleri %25 arttırılmalıdır.
i;
IJr t
iW' r
, v
394 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
od>
>
oc
>
H
m
toen
Tablo. VIII-11)
nuın
°C)
Düş
•2
1CM
o
i
12"I
20
Ap
—
—
4.5
3.5
2.7
2.1
1.7
1.4
1.04
0.81
0.63
0.51
0.39
0.31
0.24
0.15
0.09
At
—
—
17.1
13.6
10.6
8.3
6.5
5.0
4.0
3.1
2.5
2.0
1.5
1.2
0.94
0.58
0.35
2!
—
—
3.9
3.1
2.4
1.9
1.5
1.15
0.92
0.71
0.56
0.44
0.35
0.27
0.21
0.13
0.08
R-12 Basma/SıcakGa,
Yoğuşum/Kondenzasyon
At
—
—
13.7
10.8
8.3
6.6
5.1
4.1
3.2
2.4
2.0
1.5
1.2
0.93
0.73
0.45
0.28
30
Ap
—
4.4
3.4
2.7
2.1
1.7
1.3
1.03
0.81
0.63
0.51
0.39
0.30
0.24
0.19
0.12
0.07
At
—
138
10.9
8.6
6.7
5.4
4.2
3.2
2.5
2.0
1.5
1.24
0.96
0.76
0.61
0.37
0.22
35
Ap
—
3.9
3.0
2.4
1.9
1.5
1.15
0.91
0.71
0.56
0.44
0.35
0.27
0.21
0.17
0.10
0.06
At
—
11?
8.7
6.9
5.4
4.3
3.3
2.6
2.0
1.6
1.3
1.0
0.77
0.61
0.48
0.29
0.18
: Boruları için „
sıcaklığı
40
Ap
4.4
3.4
2.7
2.1
1.6
1.3
1.03
0.8
0.63
0.51
0.39
0.30
0.24
0.19
0.16
0.09
—
At
11.5
91
7.0
5.5
4.4
3.5
2.7
2.1
1.6
1.3
1.04
0.8
0.64
0.50
0.4
0.24
—
(°C)
45
Ap
4.0
3.1
2.4
1.9
1.5
1.16
0.92
0.72
0.56
0.44
0.35
0.27
0.21
0.17
0.13
0.08
—
At
9.5
73
5.8
4.6
3.6
2.8
2.2
1.7
1.3
1.0
0.82
0.65
0.51
0.41
0.31
0.19
—
Seçim Tablosu ve
50
Ap
3.5
2.8
2.1
1.7
1.3
1.04
0.81
0.64
0.51
0.39
0.31
0.24
0.19
0.15
0.12
—
—
At
7.7
R1
4.7
3.7
2.9
2.3
1.8
1.4
1.1
0.86
0.68
0.53
0.42
0.33
0.26
—
—
55
Ap
3.1
2.5
1.9
1.5
1.2
0.93
0.74
0.58
0.45
0.36
0.27
0.21
0.17
0.13
0.10
—
—
At
6.4
5 0
4.0
3.1
2.4
1.8
1.5
1.16
0.91
0.71
0.57
0.44
0.35
0.27
0.22
—
—
7/8"
890
780
690
600
530
460
410
360
315
280
240
210
190
165
140
110
—
Akış
Bakır
1-1/8"
1780
1575
1390
1220
1070
945
830
715
640
560
490
435
380
330
290
220
172
Debileri (kg/h)
Boru
1-3/8"
3100
2750
2400
2100
1860
1650
1440
1260
1115
980
850
760
655
580
510
390
300
Çapı -
1-5/8"
4900
4300
3800
3370
2960
2580
2300
2000
1760
1550
1360
1200
1040
920
810
615
480
O.D.
2-1/8"
10.000
8900
7800
6950
6000
5350
4700
4150
3640
3200
2800
2450
2175
1910
1670
1300
985
Tip-L)
2-5/8"
17.700
15.600
13.750
12.200
10.700
9425
8300
7340
6400
5650
4985
4350
3835
3370
2980
2300
1765
3-1/8"
28.000
25.000
22.000
19.300
17.000
15.000
13.200
11.700
10.300
9000
7900
6975
6100
5380
4730
3670
2800
Demir Boru Çapı (Sch.40)
1-1/4"
2900
2580
2280
2020
1780
1575
1410
1230
1090
950
850
760
665
600
525
400
320
1-1/2'
4350
3835
3400
3000
2650
2380
2100
1850
1640
1450
1290
1140
1000
880
780
610
480
2"
8350
7400
6550
5800
5160
4550
4050
3560
3170
2780
2460
2190
1940
1720
1525
1200
925
2-1/2"
13.300
11.800
10.400
9250
8160
7230
6400
5680
5030
4460
3940
3480
3080
2720
2420
1900
1480
3"
23.500
21.000
18.400
16.300
14.500
12.700
11.400
10.000
8880
7880
6930
6160
5440
4840
4300
3330
2600
o>
Oci—>
>
r̂coO
cH
>H
m
Tablo. VIH-12) R-22 Sıvı/Likit Boruları İçin Seçim Tablosu ve Akış Debileri (kg/h)
Sıvı Sıcaklığı (°C)
-20
2.07
1.69
1.37
1.12
0.90
0.73
0.59
0.47
0.38
0.31
0.25
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
+10
2.17
1.78
1.42
1.15
0.93
0.77
0.61
0.49
0.40
0.32
0.26
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
+30
2.29
1.88
1.50
1.20
0.98
0.79
0.64
0.52
0.42
0.34
0.27
0.22
0.18
0.14
0.11
0.09
0.07
+50
2.43
2.00
1.61
1.29
1.04
0.84
0.69
0.55
0.44
0.36
0.29
0.24
0.19
0.15
0.12
0.10
0.08
Bakır Bonı Çapı - O.D. (Tip-L)
1/2"
585
520
460
410
365
325
290
255
225
200
180
160
140
125
110
98
87
5/8"
1100
982
870
775
694
607
544
486
430
382
340
302
268
238
210
186
166
7/8" 1-1/8"
2900
2600
2310
2060
1836
1632
1455
1292
1125
1022
910
813
718
640
568
500
445
1-3/8"
5900 10.300
5250
4700
4200
3740
3330
2960
2640
2340
2090
1850
1660
1470
1300
1156
1030
922
1-5/8"
9200
8160
7310
6520
5850
5160
4620
4080
3640
3260
2900
2580
2300
2040
1800
1600
2-1/8"
16.300
14.500
13.000
11.500
10.300
9240
8190
7300
6500
5820
5160
4600
4080
3640
3230
2890
2570
34.000
30.000
27.000
24.000
21.500
19.000
17.000
15.250
13.600
11.500
10.800
9600
8500
7600
6800
6000
5380
Sıvı Sıcaklığı
+10
2.16
1.76
1.41
1.15
0.93
0.75
0.61
0.49
0.39
0.32
0.26
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
30
2.30
1.85
1.50
1.21
0.98
0.80
0.64
0.52
0.42
0.34
0.28
0.22
0.18
0.15
0.12
0.10
0.08
50
2.50
2.02
1.61
1.31
1.04
0.87
0.69
0.55
0.45
0.37
0.30
0.24
0.20
0.16
0.13
0.10
0.08
Demir Boru Çapı (Sch.40)
3/4"
2600
2350
2100
1900
1700
1525
1360
1225
1100
980
875
775
700
635
565
505
450
1"
4950
4450
4000
3580
3200
2890
2585
2325
2090
1870
1680
1500
1350
1200
1080
965
865
1-1/4"
10.200
9200
8250
7430
6650
5985
5360
4800
4330
3860
3475
3110
2810
2500
2240
2000
1800
1-1/2*
15.300
13.880
12.375
11.140
9975
9000
8030
7200
6500
5850
5200
4690
4200
3780
3375
3000
2700
2"
29.500
26.500
24.000
21.500
19.500
17.500
15.600
14.000
12.500
11.250
10.100
9050
8150
7300
6500
5850
5250
oc>>
o0<c
>H
m
(O
Tablo. VIII-13)
a
î
i
eSto
§
î
ı|I
Roo
+10
Ap
1.1
0.83
0.62
0.49
0.36
0.28
0.21
0.16
0.12
0.09
0.07
0.05
0.04
—
—
—
—
At
5.1
4.0
2.95
2.22
1.68
1.32
1.00
0.76
0.58
0.43
0.33
0.25
0.19
—
—
—
—
R-22 Emiş Borular(için Seçim
Evaporasyon Sıcaklığı (°
0
Ap
1.6
1.14
0.86
0.64
0.51
0.37
0.28
0.22
0.16
0.12
0.09
0.07
0,05
0.04
0.03
—
—
At
9.1
6.9
5.3
4.0
3.0
2.3
1.73
1.31
0.98
0.75
0.57
0.43
0.33
0.25
0.19
—
—
-10
Ap
2.1
1.6
1.18
0.9
0.68
0.52
0.39
0.30
0.22
0.17
0.13
0.10
0.07
0.05
0.04
0.03
—
At
6.4
2.4
9.3
7.0
5.4
4.1
3.1
2.3
1.76
1.33
1.02
0.76
0.58
0.43
0.33
0.19
—
-20
Ap
—
—
1.7
.26
0.97
0.74
0.56
0.41
0.32
0.24
0.18
0.14
0.10
0.08
0.06
0.04
—
At
—
—
17.7
13.5
10.2
7.6
5.8
4.4
3.3
2.5
1.9
1.45
1.09
0.83
0.63
0.36
—
C)
-30
Ap
—
—
—
1.84
1.40
1.04
0.81
0.61
0.46
0.35
0.26
0.20
0.15
0.11
0.09
0.05
0.03
At
—
—
—
25.8
9.7
14.7
11.4
8.6
6.5
4.9
3.7
2.8
2.1
1.62
1.24
0.70
0.40
Tablosu
-35
Ap
—
—
—
—
1.73
1.29
0.98
0.75
0.56
0.42
0.32
0.24
0.18
0.14
0.11
0.06
0.04
At
—
—
—
—
28.2
22.0
16.4
12.5
9.4
7.0
5.4
4.0
3.0
2.3
1.75
1.02
0.58
i ve
-40
Ap
—
—
—
—
—
1.6
1.2
0.91
0.69
0.53
0.40
0.30
0.23
0.17
0.13
0.07
0.05
At
—
—
—
—
—
31
23.7
18.2
13.6
10.4
7.8
5.9
4.6
3.5
2.6
1.5
0.85
Akış iDebileri (kg/h)
Bakır Boru Çapı - O.D. (Tip-L)
5/8"
122
105
90
78
66
57
49
42
36
31
26
—
—
—
—
—
—
7/8"
320
275
235
200
175
152
130
110
96
82
70
60
52
45
38
28
—
1-1/8"
645
560
480
410
355
305
265
225
995
168
145
122
106
91
78
57
42
1-3/8"
1130
965
835
725
620
533
462
397
340
294
250
216
186
160
138
100
74
1-5/8"
1770
1540
1320
1145
980
845
725
625
540
465
400
344
296
250
218
160
118
2-1/8"
3670
3180
2720
2365
2040
1760
1515
1295
1130
962
826
716
612
528
455
335
246
2-5/8"
6500
5575
4825
4170
3600
3100
2690
2310
1975
1710
1480
1265
1088
938
800
595
438
3-1/8"
10.300
8900
7650
6660
5740
4950
4280
3685
3180
2750
2350
2025
1750
1500
1290
955
705
Demir Boru Çapı (Sch.40)
1-1/4"
1090
950
820
720
620
540
470
408
353
308
266
230
200
175
150
115
85
1-1/2"
1630
1425
1235
1075
935
815
705
610
530
460
400
348
302
262
227
170
128
2"
3170
2750
2375
2075
1800
1565
1360
1175
1030
890
775
670
580
505
440
330
250
2-1/2"
5000
4350
3800
3300
2870
2500
2175
1875
1630
1425
1240
1075
930
800
700
525
395
3"
8800
7650
6700
5850
5075
4420
3820
3320
2900
2500
2175
1890
1645
1430
1250
935
706
Tablo. VIII-14) R-22 için KONDENSER ile SOĞUTUCU AKIŞKAN DEPOSU/RESİ-VER Arası Boru Çapı Seçim Tablosu ve Akış Debileri (kg/h)
Sıvısıc.(°C)
10
20
30
40
50
Bakır Boru Dış Çapı -O.D. (Tip-L)
5/8"
440
425
410
395
385
7/8"
910
880
850
820
790
1-1/8"
1550
1500
1455
1400
1355
1-3/8"
2370
2295
2220
2145
2070
1-5/8"
3340
3230
3125
3020
2915
2-1/8"
5825
5640
5455
5270
5085
2-5/8"
8990
8700
8420
8130
7850
Demir/Çelik Boru (sch.40)
3/4"
995
965
930
900
870
1"
1640
1590
1535
1485
1430
1-1/4"
2810
2720
2630
2545
2455
1-1/2"
3835
3715
3590
3470
3350
2"
6060
5870
5675
5485
5290
2-1/2"
9020
8730
8445
8160
7870
Not: Akış hızlan 0.5 m/s alınmıştır.
Tablo. VIII-15) R-22 için DÜŞEY EMİŞ BORULARINDA Yağın Sürüklenebilmesi içinGerekli Min. HIZ ve KAPASİTELER (+40°C Yoğuşum Sıcaklığında)
BakırboruDış
çapıO.D.
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Emiş Gazı Sıcaklığı (°C)
-40
Hız(m/s)
6.9
7.8
8.6
9.4
10.5
12.0
13.3
Kpst.Ton/R
0.41
0.78
1.3
2.1
4.0
7.0
11.0
-30
Hız(m/s)
5.4
6.1
6.8
7.3
8.3
9.4
10.3
Kpst.Ton/R
0.48
0.92
1.6
2.5
4.7
8.5
13.1
-20
Hız(m/s)
4.2
4.8
5.2
5.7
6.2
7.3
7.9
Kpst.Ton/R
0.58
1.15
1.85
2.9
5.6
10.0
15.0
-10
Hız(m/s)
3.3
3.8
4.2
4.6
5.3
5.9
6.4
KpstTon/R
0.72
1.32
2.2
3.4
7.2
11.3
18.7
0
Hız(m/s)
2.6
3.0
3.3
3.7
4.2
4.7
5.1
KpstTon/R
0.78
1.52
2.5
4.1
8.0
14.0
21.0
+10
Hız(m/s)
2.2
2.5
2.7
3.0
3.4
3.8
4.1
KpstTon/R
0.85
1.80
3.0
4.8
10.0
15.0
22.0
Tablo. VIII-16) R-22 için DÜŞEY BASMA/SICAK GAZ BORULARINDA Yağın Sürük-lenebilmesi için Gerekli Min. HIZ ve KAPASİTELER (+5°C Emiş Gaz Sıc.'da)
BakırboruDış
çapıO.D.
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Yoğuşum Sıcaklığı (°C)
+25
Hız(m/s)
1.93
2.22
2.46
2.68
3.08
3.41
3.72
Kpst.Ton/R
1.16
2.2
3.7
5.7
11.2
20.0
30.0
+30
Hız(m/s)
1.8
2.05
2.29
2.5
2.84
3.16
3.48
Kpst.Ton/R
1.13
2.1
3.6
5.6
11.0
20.0
30.0
+35
Hız(m/s)
1.68
1.9
2.11
2.31
2.65
2.94
3.25
Kpst.Ton/R
1.1
2.1
3.6
5.6
11.6
20.0
30.0
+40
Hız(m/s)
1.56
1.76
1.98
2.16
2.48
2.75
3.02
KpstTon/R
1.1
2.2
3.7
5.6
11.6
20.0
30.0
+45
Hız(m/s)
1.45
1.65
1.85
2.02
2.33
2.58
2.80
KpstTon/R
1.1
2.2
3.7
5.7
11.6
20.0
30.0
+50
Hız(m/s)
KpstTon/R
Not: Kısmi yüklerde çalışma halinde yeterli hız sağlanması için yukarıdaki hız ve kapasite değerleri %2iarttırılmalıdır (Tablo:VIII-15 ve 16).
Jr r
r
i
i'" r
398 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
66E vı/\ı±noos nvı^ıvınoAn
100 mt Eşdeğer boru uzunluğunda Basınç (Ap: kgfcm2) ve Sıcaklık (At: °C) Düşümü
T
p
en
po
oS
S
"s"
oin
p
pO)
pA.
pcoOl
O
İS
O
p
s
pİS
P
O l
( O
o
ö
coco
p
uco
o
pö
o pİd
O
CO
pKo
p P
a
IV)
coo
8
N)
S
COl\3Ol
8<j>
Sco
o Ol
sS 8
8
süFs 8
00N>
8
co
S i S
8
pco
uco
o
21
DO
1?
pp
IV)
ODO
•Ooı
3-
s S s s
5-
§
<oer
O)OQ<C
m
Tablo. VIII-18) R-502
• & >
1E
îsmç
OD
= 1
jnlu
J UZ
t
o1
LU
E
Sn
-20
2.O5
1.67
1.35
1.10
0.89
0.72
0.58
0.47
0.39
0.32
0.26
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
Sıvı/Likit Boruları i
i Sıcaklığı (*C)
+10
2.14
1.73
1.40
1.13
0.92
0.7S
0.60
0.49
0.40
0.32
0.26
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
+30
2.22
1.79
1.46
1.17
0.96
0.78
0.63
0.51
0.41
0.33
0.27
0.22
0.18
0.1 S
0.12
0.10
0.03
+S0
2.33
1.89
1.S3
1.23
1.01
0.82
0.66
0.53
0.43
0.35
0.28
0.23
0.1 9
0.1 S
0.12
0.10
0.08
için Seçim Tablosu ve Akış Debileri
Bakır Boru Çapı - 0-D. (T\QL)
1/2-
595
530
470
420
375
33 S
3 0 0 .
265
235
210
185
165
147
130
115
—
—
sft-
1125
995
890
795
705
630
560
500
445
395
350
312
278
248
220
İ9S
175
7IZ-
2960
2640
2350
2100
1860
1670
1480
1320
1180
1050
93S
830
740
660
585
520
462
1-1/8"
5930
S340
4760
4240
3790
3380
3000
2680
2390
2120
1900
1695
1510
1345
1195
1070
950
1-3/8"
10.300
9300
8300
7425
6630
5950
5275
4700
4180
3740
3330
2975
26S0
2365
2100
1860
1670
ı-sft-
16.500
14.600
13.100
11.700
10.475
938 S
8375
7480
6630
593 0
5275
4720
4200
3750
3340
2990
2650
2-1/8"
34.00C
31.000
27.3 0C
24.500
21.750
19.500
17.400
15.500
14.000
İ2.37S
11.000
9850
8785
7850
7615
6190
S6S0
o<
|
a
ODCD
•fim
=}
Z3
3
O
CL>
•o</yLU
E
(kg/h)
Snr
+10
2.13
1.72
1.39
1.12
0.91
0.74
0.60
0.48
0.39
0.32
0.26
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
• Sıcaklığı
30
2.28
1.84
1.49
1.20
0.97
0.79
0.63
0.51
0.41
0.33
0.27
0.22
0.18
0.14
0.11
0.09
0.07
5 0
2.47
2.01
1.61
1.30
1.05
0.85
0.69
0.55
0.45
0.36
0.29
0.24
0.19
0.1 S
0.12
0.10
0.08
Demir Boıtı Cap(Sch.
3/4"
2660
2390
2140
1930
1730
İS60
1390
1250
1120
1000
900
815
725
650
580
S20
465
1 -
5000
4520
4070
3640
3270
2950
2640
2370
2120
1900
1710
1S40
1380
1240
1100
990
890
1-1/»-
İ0.30C
9.300
8300
7500
6700
6090
5440
4900
4380
3940
3530
3175
2850
2565
2290
20S0
1840
ı-ıö-
15.500
14.000
12.500
11.250
10.150
9100
8160
7340
6580
5900
5300
4750
4280
3830
3440
3080
2760
40)
2 "
30.000
27.000
24.200
21.750
19.550
17.500
15.750
14.200
12.700
11.400
10.300
9230
8300
7430
6120
5970
5350
oc
>
>
oc
m
2 -
: 3
=§"
|
iCM
1tÎTâ1I|i|
1
Fiöö
+10
Ap
.15
0.88
0.66
0.52
0.39
0.29
0.22
0.17
0.13
0.10
0.07
—
—
—
—
—
—
At
5.1
4.0
2.9
2.2
1.7
1.3
0.96
0.75
0.57
0.44
0.33
—
—
—
—
—
—
R-502 Emiş Boruları için Seçim Tablosu ve
Evaporasyon Sıcaklığı (°
0
Ap
.55
.16
0.89
0.68
0.52
0.39
0.30
0.23
0.17
0.13
0.10
0.08
0.06
0.04
0.03
—
—
At
8.6
6.5
4.9
3.8
2.9
2.2
1.6
1.25
0.95
0.71
0.55
0.43
0.32
0.24
0.18
—
—
-10
Ap
2.1
1.6
1.23
0.92
0.70
0.54
0.40
0.31
0.23
0.18
0.14
0.10
0.08
0.06
0.05
0.03
—
At
4.7
1.3
8.5
6.6
4.9
3.8
2.9
2.2
1.64
1.25
0.97
0.71
0.55
0.43
0.32
0.18
—
-20
Ap
—
2.2
1.7
1.3
0.98
0.74
0.57
0.42
0.32
0.25
0.19
0.14
0.11
0.08
0.06
0.04
—
At
—
20.0
15.3
11.6
8.8
6.6
5.1
4.0
3.0
2.2
1.7
1.3
1.0
0.76
0.58
0.33
—
C)
-30
Ap
—
—
2.4
1.8
1.4
1.03
0.81
0.61
0.46
0.35
0.26
0.20
0.15
0.12
0.09
0.05
0.3
At
—
—
29.1
22.0
6.7
12.7
9.6
7.3
5.6
4.3
3.2
2.4
1.9
1.4
1.1
0.63
0.36
-35
Ap
—
—
—
2.2
1.7
1.28
0.98
0.75
0.56
0.42
0.32
0.25
0.19
0.14
0.11
0.06
0.03
At
—
—
—
31.1
23.6
18.0
13.7
10.6
7.9
6.0
4.6
3.5
2.6
2.0
1.5
0.89
0.51
-40
Ap
—
—
—
—
2.1
1.6
1.2
0.9
0.68
0.52
0.40
0.30
0.22
0.17
0.13
0.08
0.04
At
—
—
—
—
34.7
26.5
20.2
15.2
11.5
0.87
6.7
5.0
3.8
2.9
2.2
1.3
0.75
; Akış
5/8"
150
130
112
96
82
71
62
53
45
39
33
29
—
—
—
—
—
Debileri (kg/h)
Bakır Boru Çap
7/8"
395
342
295
252
218
190
163
140
120
104
89
77
66
57
49
36
—
1-1/8"
800
690
595
512
440
380
330
284
245
210
180
157
135
116
99
73
54
1-3/8"
1380
1200
1035
890
770
670
575
495
430
370
315
275
235
200
175
130
95
ı - O.C
1-5/8"
2175
1890
1630
1420
1220
1050
910
785
680
580
500
435
375
325
275
210
150
). (Tip-L)
2-1/8"
4500
3900
3350
2910
2530
2180
1900
1630
1410
1210
1050
900
775
670
580
430
315
2-5/8"
8000
6880
5970
5160
4450
3850
3330
2900
2480
2150
1850,
1590
1375
1190
1030
760
560
3-1/8"
12.500
10.900
9500
8200
7070
6160
5330
4600
4000
3440
2960
2570
2200
1900
1640
1220
910
Demir Boru Çapı (Sch.40)
1-1/4"
1300
1130
980
850
745
650
565
495
430
370
320
280
245
210
185
140
104
1-1/2"
1940
1700
1480
1290
1120
980
850
740
645
560
485
420
365
320
275
210
155
2"
3740
3260
2840
2475
2160
1875
1635
1425
1240
1070
935
815
710
620
540
405
300
2-1/2"
5985
5195
4540
3970
3445
3000
2610
2270
1970
1715
1500
1300
1140
980
860
650
490
3"
10.500
9150
7980
6930
6050
5300
4620
4000
3500
3020
2650
2300
2000
, 1740
1520
1150
865
Tablo. VIH-20) R-502 için KONDENSER ile SOĞUTUCU AKIŞKAN DEPOSU/RESİ-VER Arası Boru Çapı Seçim Tablosu ve Akış Debileri (kg/h)
Sıvısıc.(°C)
10
20
30
40
50
Bakır Boru Dış Çapı -O.D. (Tip-L)
5/8"
320
310
300
290
280
7/8"
700
680
660
635
615
1-1/8"
1165
1130
1095
1060
1025
1-3/8"
1810
1755
1700
1645
1590
1-5/8"
2540
2460
2385
2310
2230
2-1/8"
4435
4300
4165
4030
3900
2-5/8"
6825
6620
6415
6210
6000
Demir/Çelik Boru (sch.40)
3/4"
760
735
715
690
665
1"
1225
1190
1150
1115
1075
1-1/4"
2130
2065
2000
1935
1870
1-1/2"
2915
2830
2740
2650
2565
2"
4610
4470
4330
4190
4050
2-1/2"
6825
6620
6415
6210
6000
Not: Akış hızları 0.5 m/s alınmıştır.
Örnek: R-502 soğutucu akışkanlı, -40/+30°C şartlarında 20 000 kcal/h kapasi-teli bir soğutma sisteminin eşdeğer boru uzunlukları aşağıda gösterilmiştir. Sisteminboru çaplarını saptayın.
a) Basma/Sıcak gaz borusu : 15 mt
b) Sıvı/Likit hattı borusu : 40 mt
c) Emiş/Dönüş hattı borusu : 50 mt
Önce, sistemde dolaşımı gereken R-502 debisi, kg/h olarak saptanır. Tablo VIII-4'de -40/+30°C şartlarında beher kcal/h soğutma gücü için dolaşımı gereken R-502 debisi 45 gram/h olarak bulunur. Bu örnekte 20 000 kcal/h olarak verilmişolan sistem kapasitesi için; 20 000 x 45 / 1000 = 900 kg/h soğutucu akışkan do-laşımı gerekecektir. Diğer yandan, eşdeğer boru uzunluklarından gidilerek müsaadeedilen Basınç/Sıcaklık düşümlerinin 100 mt eşdeğer boru boyu karşıtlarının bulun-ması gerekecektir.
a) Basma hattı 15 mt olup toplam 1.1 °C sıcaklık düşümüne müsaade edilirse,100 mt için At - 100 x 1.1 / 15 - 7.33°C olacaktır. Tablo VIII-17'den 30°C Yo-ğuşum Sıcaklığı kolonunda At = 7.33°C aranır. En yakın değer olan 7.9°C değerin-den yatay olarak sağ tarafa doğru ilerlendiğinde Bakır Boru Çapı 1-1/8" olan kolon-da akış debisi 1485 kg/h en yakın değer olarak bulunur ve 1-1/8" boru çapı seçil-miş olur.
b) Sıvı-Likit hattı 40 mt olup toplam sıcaklık düşümü 0.6°C veya 100 mt için;100 x 0.6 / 40 = 1.5°C olur. Tablo VIII-18'den 30°C sıvı sıcaklığı için ve At = 1.5°C(En yakın değer 1.46°C'dır) için boru çapı 5/8" olarak bulunur ki akış debisi 890kg/h olarak sağlanmaktadır.
c) Emiş borusu: 100 mt için At = 100 x 1.1 / 50 = 2.2°C olup -40°C evaporas-yon sıcaklığında 2.2°C değerinden yatay olarak sağa doğru ilerlenip 2-5/8" bakırboru çapı kolonunda en yakın akış debisi değeri olan 1030 kg/h bulunur ki seçilenboru çapı uygun sayılabilir.
Lr
1 /'
i;< /•
iı< r
402 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
alî I
oc>
>03
OC «
m
S
7aWo. VIII-21,
İ D
O V;=>
O
â
cod.
Eco
ıt=cocoCûco
•o
|
O.O
cB
•eC/>*LLJ
Ec =c=>T—
) R-717 AMONYAK için BASMA/SICAKGAZ BORULARI Seçim Tablosu
Yolu fu m-KO nde nzasyon Sıcaldığ • (*Q
20
AD
—
4.9
3 . 8
3 . 0
2.4
1.9
1.5
1.18
0.93
0.74
0.57
0.46
0.3 6
0.23
0.22
0.14
0 . 0
A t
—
7.3
13.7
10.9
8 . 5
6.9
5.3
4.2
3.3
2.6
2.0
1.6
1.3
1.0
0.81
0.50
0.31
25
AD
—
4.2
3.3
2.6
2.1
1.6
1.3
1.0
0.8
0.63
0.50
0.39
0.31
0.24
0.19
0.12
0.08
A t
—
3.4
0.5
8.4
6.5
5.1
4.1
3.2
2.5
2.0
1.6
1.24
0.93
0.77
0.61
0.38
0.24
30
AD
4.6
3 . 6
2.9
2.3
1.8
1.4
1.1
0.87
0.69
0.55
0.43
0.34
0.27
0.21
0.17
0.1 0
A t
13.2
10.4
8.1
6.4
5.0
4.1
3.1
2.5
2.0
1.55
1.22
0.96
0.7S
0.61
0.47
0.29
—
35
A »
4.0
3 . 2
2.5
2.0
.55
.24
0.98
0.78
0.61
0.47
0.37
0.30
0.24
0.19
0.15
0.09
—
A t
0.2
8 . 0
6.3
5.0
4.0
3.1
2.5
2.0
1.53
1.20
0.95
0.75
0.59
0.47
0.38
0.23
—
4 0
AD
3.5
2.8
2.2
1.7
1.4
1.08
0.86
0.67
0.52
0.41
0.3 2
0.26
0.20
0.16
0.13
—
—
A t
8.0
6.3
5.0
4.0
3.1
2.4
1.9
1.53
1.2
0.95
0.75
0.59
0.46
0.36
0.29
—
—
4 5
AD
3.1
2.5
1.9
1.5
1.2
0.95
0.75
0.58
0.46
0.37
0.29
0.23
0.13
0.14
0.11
—
—
A t
6.4
5.0
4.0
3.1
2.4
1.95
1.5
1.22
0.95
0.75
0.59
0.46
0.3 6
0.29
0.23
—
—
50
AD
2.7
2.2
1.7
1.4
1.05
0.83
0.65
0.52
0.40
0.32
0.25
0.20
0.1 6
0.13
0.1 0
—
—
At
5.0
4.0
3.1
2.5
2.0
1.S3
1.22
0.97
0.75
0.61
0.46
0.38
0.29
0.24
0.18
—
—
ve Akış- Debileri (kg/h)
Demir/Çelik Boru Adsai-Nominai Çap(Sch.40)
1-1/4"
1080
9 6 0
8 5 0
7 5 0
6 6 0
5 9 5
5 2 5
465
410
365
32S
235
250
225
200
1SS
120
i iö-
1615
1440
1275
1130
1000
8 90
790
695
61 S
545
485
430
380
335
300
235
180
2~
3110
277S
2450
21 75
1930
1715
1525
1350
1195
1060
940
840
740
650
580
450
3 Sû
2-lft-
sooo
4400
3 900
3475
3080
2750
2440
21 50
1905
1695
1495
1330
1170
1050
9 2 5
725
5 7 0
3 "
8 750
7800
6900
6160
5440
4800
4280
3780
3375
3000
2650
2350
2080
1850
1630
1290
1000
4"
17.8 00
15.750
14.100
12.500
11.150
9800
8 700
7700
6890
6030
S400
4800
4270
3780
3340
2640
2050
5 "
32.000
23.500
2S.300
22.500
20.000
17.650
15.750
14.000
12.375
10.950
9750
8675
7670
6800
6000
4750
3725
S"
52.000
46.000
41.000
36.300
32.300
28.500
25.400
22.600
20.000
17.700
15.700
14.000
12.375
11.000
9 800
7650
6000
2 Tablo. VIII-22) R-717 AMONYAK için SIVI/LİKİT BORULARI Seçim Tablosu ve Akış Debileri (kg/h)
cı—
>
>
O
c
m
0
rfr
îBa
sı
f3
i*
-40
1.89
1.55
1.24
1.01
0.82
0.67
0.54
0.44
0.35
0.28
0.23
0.19
0.16
0.13
0.10
0.08
0.06
Sıvı
-20
1.96
1.60
1.28
1.04
0.84
0.69
0.55
0.45
0.36
0.29
0.23
0.19
0.16
0.13
0.10
0.08
0.06
Amonyak Sıcaklığı (°C)
0
2.03
1.65
1.33
1.08
0.87
0.71
0.57
0.46
0.37
0.30
0.24
0.20
0.17
0.14
0.10
0.08
0.06
+20
2.10
1.70
1.38
1.12
0.90
0.74
0.59
0.48
0.38
0.31
0.25
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
+35
2.17
1.76
1.42
1.15
0.93
0.76
0.61
0.49
0.39
0.32
0.26
0.21
0.17
0.14
0.11
0.09
0.07
+50
2.25
1.83
1.47
1.19
0.97
0.79
0.63
0.51
0.41
0.33
0.27
0.22
0.18
0.1.5
0.12
0.10
0.07
Demir/Çelik Boru Adsal-Nomina
Schedule-80
1/2"
600
545
490
435
390
350
315
280
250
225
200
180
160
145
130
115
105
3/4"
1360
1230
1100
990
885
795
710
635
570
515
460
410
365
330
295
265
235
1 "
2675
2410
2160
1930
1740
1560
1400
1250
1125
1010
905
815
725
650
580
520
465
1-1/4"
5750
5160
4625
4150
3740
3360
3020
2690
2420
2175
1945
1740
1560
1400
1250
1120
1000
1-1/2"
8700
7850
7070
6350
5680
5140
4600
4120
3700
3300
2975
2660
2390
2140
1915
1725
1550
I Çapı
Schedule-40
2"
20.000
18.000
16.500
14.800
13.240
11.960
10.750
9600
8675
7725
6975
6225
5630
5030
4515
4040
3625
2-1/2"
32.500
29.250
26.250
23.500
21.200
19.000
17150
15.350
13.850
12.400
11.100
9970
8920
8075
7140
6460
5800
3"
57.250
51.600
46.500
41.750
37.400
33.500
30.200
27.200
24.300
22.000
19.650
17.650
15.800
14.200
12.700
11.425
10.000
oezi—>s:>C/DoO'c
>Hm
ooı
Tablo. VIII-23)
m
ovEo
ş
-&)
ç=tr>
ÛQco
•ot=
crnzn
ojn
<S>Ö9
-Ö
E
0
AP
1.4
1.03
0.76
0.59
0.44
0.33
0.25
0.19
0.14
0.10
0.08
0.06
0.044
0.033
—
—
—
At
8.3
6.4
4.6
3.5
2.6
2.0
1.5
1.14
0.86
0.65
0.49
0.36
0.27
0.20
—
—
—
R-717 AMONYAK için EMİ Ş/DONUŞ BORULARI Seçim Tablosu
Evaporasyon !
-10
AP
.97
1.5
1.12
0.83
0.62
0.48
0.3 5
0.27
0.20
0.15
0.11
0.08
0.06
0.05
0.04
—
—
At
16.4
12.4
9.1
6.8
5.1
3.9
2.9
2.2
1.64
1.22
0.91
0.69
0.S3
0.40
0.3 0
—
—
-30
AP
—
—
1.62
1.24
0.93
0.70
0.53
0.40
0.30
0.22
0.17
0.13
0.10
0.07
0.05
0.03
—
A t
—
—
18.8
14.4
10.8
8.0
6.1
4.6
3.4
2.6
2.0
1.46
1.09
0.82
0.62
0.34
—
Sıcak••il <-CÎ
-30
AP
——
—
1.9
1.41
1.06
0.81
0.61
0.46
0.35
0.26
0.20
0.15
0.11
0.08
o.os
0.03
At
—
—
—
31.4
23.8
18.1
13.4
10.4
7.6
5.7
4.4
3.3
2.4
1.8
1.38
0.78
0.45
-36
AP
—
—
—
—
1.84
1.37
1.03
0.77
0.57
0.44
0.32
0.25
0.18
0.14
0.10
0.06
0.03
At
—
—
—
—
36.S
28.2
21.0
15.8
11.8
8.8
6.8
5.0
3.8
2.8
2.2
1.2
0.63
^40
AP
—
—
—
—
—
—
1.32
0.98
0.74
0.55
0.42
0.32
0.24
0.18
0.13
0.08
0.04
At
—
—
—
—
—
—
33.1
2S.2
18.6
14.2
10.7
8.0
6.1
4.5
3.4
1.95
1.1
1
ı-
200
175
150
130
112
98
84
72
62
53
46
40
35
3 0
—
—
—
ı ve Akis Debileri (kg/h)
3emir/Çelik Boru Adsai-Nominaı
ı-ırt-
410
360
310
270
230
200
175
150
130
11 2
96
82
70
60
53
39
28
ı-ıft-
620
540
460
405
3 50
3 00
260
225
195
168
145
İ2S
108
92
80
60
44
2 "
1200
1035
895
780
670
580
500
435
375
325
280
240
205
180
155
115
S5
2-1Ö-
1900
1650
1430
1235
1070
925
800
690
600
520
450
385
336
290
250
185
136
3 "
33 70
2900
2525
2180
1890
1640
1420
1225
1060
920
795
685
590
51 0
440
325
240
Cap(!
4"
6800
5950
5150
4450
38 50
33 S0
2900
2500
21 75
1875
1626
1400
1200
1040
900
670
500
ÎCfl.40
5 "
12.000
10.500
9250
8000
7000
6000
5250
4550
3900
3426
2950
2550
2200
1900
1630
1225
900
)
6"
20.000
17.250
15.000
13.000
11.400
9800
8500
7400
6350
5500
4750
4100
3550
3080
2650
1975
1460
• • * '
Tablo. VIII-24) R717 için Kondenser ile Soğutucu Akışkan Deposu (Receiver) ArasıBoru Çapı Seçim Tablosu ve Akış Debileri (kg/h)
Sıvısıc.(°C)
10
20
30
40
50
Boru Çapı (Schedule-80)
3/4"
317
309
301
293
285
1"
520
505
495
480
465
1-1/4"
950
925
905
880
855
1.1/2»
1300
1265
1230
1200
1165
Boru Çapı (Schedule-40)
2"
2395
2335
2270
2210
2150
2-1/2"
3550
3460
3365
3275
3185
3"
5450
5315
5175
5035
4895
4"
9400
9165
8925
8685
8445
5"
14800
14420
14000
13670
13290
Not: R717/Amonyak akışkan ve Demir/Çelik boru için akış hızları 0.5 m/s alınmıştır.
Tablo. VIII-25) Bu Bölümdeki Tablolarda Gösterilen Demir/Çelik Boruların Tarifi
Boru'nunAdsalÇapı
Dış çap,mm
İç çap,mm
Et kalınlığımm
1 mt boy.
ağır), kg
SCHEDULE-40
1/2"
21.3
15.8
2.8
1.27
3/4"
?6 7
20.9
2.9
1.68
1 "
33 4
26.6
3.4
2.5
1-1/4"
4 ? ?
35.0
3.6
3.38
1-1/2"
4 8 ?
40.9
3.7
4.05
2"
60 3
52.5
3.9
5.43
M/2"
73 0
62.7
5.2
8.62
3"
Rfi9
77.9
5.5
11.3
4 "
114 3
102.2
6.0
16.1
5"
141 3
128.2
6.6
21.8
6"
168.3
154
7.1
28.2
SCHEDULE-80
1/2"
21.3
13.9
3.7
1.62
3/4"
?fi7
18.8
3.9
2.19
1 "
33 4
24.3
4.5
3.23
1-1/4'
4 ? ?
32.4
4.9
4.46
1-1/2'
48 2
38.1
5.1
5.4
Boru çaplarının hesaplanma ve seçilmesinde şu husus hatırdan çıkarılmamalıdır:Soğutma kapasitesi gereksinimi hesaplandıktan sonra buna göre seçilen soğutmakompresörünün çalışma şartlarındaki kapasitesi, hesaplanan değerden genellikle bi-raz daha yüksek olmaktadır. Boru çapları hesaplanırken, yukarıdaki tablolarda, da-ima seçilen kompresörün gerçek kapasitesi esas alınarak boru çapı seçilmelidir. Zira,soğutma sistemi gerçekte bu kapasiteyle çalışacaktır ve boru çaplarının da bunauyum sağlaması gerekir. Diğer yandan, seçilen kompresörün gerçek kapasitesine uy-gun kapasitelerde kondenser ile evaporatör ve ekspansiyon valfi kapasitelerinin desağlanması gerekli ve önemlidir. Aşırı derecede farklı kapasite değerlerini havi soğut-ma elemanlarının beraberce bir soğutma sisteminde kullanılması pek çok zararlı so-nuçlar meydana getirebilir ki bunlar metnin bir çok yerinde önemle belirtilmiştir.
Bir soğutma sistemi hiç bir zaman düz borulardan meydana gelmez ve boru şe-bekesi üzerinde bir çok dirsek, tee, redüksüyon gibi fitingsler bulunacağı gibi bunlar-dan başka bir çok vana, çek valf ve benzeri yardımcı elemanlar da bulunacaktır. He-saplamada sağladığı kolaylık bakımından, bu elemanların her birisinin eşdeğeri olanaynı çaptaki boru uzunluğu toplanıp normal olarak ölçülen boru uzunluğuna ilaveedilir. Boru çaplarının hesaplanmasında, "eşdeğer boru uzunlğu" olarak adlandırılandeğer bu toplam değerdir. Aşağıdaki Tablo VIII-25 soğutma sistemlerinde rastlanan,
406 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
iM' i'
ir
ir
değişik türden boru aksamının ortaya koyduğu basınç kaybının eşdeğeri olan aynıçaptaki boru uzunluklarını göstermektedir. Örnek: 5/8" çaplı sıvı boru hattında aşa-ğıda gösterilen elemanlar bulunan bir sistemin sıvı hattı eşdeğer boru uzunluğu nekadardır?
3 Ad. dirsek - 90° Standart
1 Ad. Tee, düz geçiş
2 Ad. Globe tipi kapama valfi, düz
1 Ad. Görme camı (Sight glass)
1 Ad. 180° U-dönüşü
1 Ad. Solenoid valfi (Globe valf ile aynı)
22 mt. Düz boru (5/8" O.D.)
Tablo VIII-26'den, 5/8" boru çapına ait aşağıdaki değerler bulunabilir.
5/8" 90° standart dirsek 3 Ad. x 0.6 = 1.80 mt.
5/8" Tee düz geçiş 1 Ad. x 0.43 = 0.43 mt.
5/8" Glop tipi kap. valfi, düz 2 Ad. x 6.7 = 13.40 mt.
5/8" Görme camı 1 Ad. x 0.43 = 0.43 mt.
5/8" U-Dönüş ' 1 Ad. x 1.00 = 1.00 mt.
5/8" Solenoid valfi 1 Ad. x 6.7 = 6.70 mt.
5/8" Düz boru 22 mt = 22.00 mt.
Toplam eşdeğer boru uzunluğu = 45.76 mt.
Bulunan bu değere göre, boru iç yüzeyindeki düzgünsüzlükler ve bilinmeyen ka-yıplar için %10 civarında bir ilave yapılması uygun olacağından toplam eşdeğer bo-ru uzunluğu 50 mt alınır.
Bu bölümde, soğutucu akışkan borularıyla ilgili olarak verilenleri tekrarlamak vebir arada değerlendirmek amacıyla aşağıda bir örnek yapılmaktadır. Görüleceği gibi,bu örnekte sistem hava ile soğutmalı kondenserli olarak seçilmiş ve böylece Konden-ser-Soğutkan deposu arası yoğuşum borusunun da örneklendirmede bulunması sağ-lanmıştır. Ayrıca, kompresör kapasite kontrollü olarak alınıp basma borusunun çiftkolonlu olarak tertiplenmesi gösterilmiş, soğutucu akışkan borusunun da bir denge-leme borusu ile teçhiz edilişi örneğe dahil edilmiştir. Her boru çapının hesabındansonra soğutkan akış hızları heseplanarak bunların nümerik değerleri irdelenmiştir.R12 soğutucu akışkana göre verilen, örneğin diğer soutucu akışkanlar için tekrarlan-ması, pratik kazanılması yönünden okurlara tavsiye edilir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 407
Tablo. VIH-26) Boru Aksamındaki Basınç Kayıplarının Eşdeğer Boru Uzunluğu Cinsinden Karşılıkları (mt)
oci—>>
o
>
Hm2
Boru Çapı
(D
3/8"
1/2"
5/8 - 3/4"
7 / 8 - 1 "
1-1/8-1-1/4"
1-3/8-1-1/2"
1-5/8-2"
2-1/8-2-1/2"
2-5/8 ~ 3"
3-1/8-3-1/2"
3-5/8 ~ 4"
Düz
Kapama
Valfi
(Glob)
(3)
5.2
5.5
6.7
8.9
11.6
13.1
16.8
21.0
25.6
30.5
36.6
Dirsek
Çapama
Valfi
(Glob)
(3)
1.9
2.2
2.8
3.7
4.6
5.5
7.3
8.9
10.7
12.5
14.3
ç *Valfi
(Swing)
(2)
1.5
1.9
2.5
3.1
4.3
4.9
6.1
7.6
10.5
10.7
12.2
90°Standart
Dirsek
Rti = 1
0.43
0.50
0.60
0.80
1.00
1.2
1.5
1.8
2.3
2.8
3.1
90°GenişDirsek
Rti s 1,5
0.30
0.30
0.43
0.52
0.70
0.80
1.00
1.3
1.5
1.8
2.0
45°
Standart
Dirsek
0.20
0.25
0.28
0.40
0.52
0.64
0.80
1.00
1.2
1.5
1.6
180°
Standart
"U"
Dönüşü
0.7
0.8
1.0
1.3
1.7
1.9
2.5
3.1
3.7
4.6
5.2
"Tee"Yan
Çıkış
0.8
1.0
1.3
1.6
2.2
2.5
3.1
3.7
4.6
5.5
6.4
"Tee"Düz
Geçiş(Görme
camıaynı)
0.3
0.3
0.43
0.52
0.70
0.80
1.00
1.3
1.6
1.8
2.1
Ani
Daralma
dO=1 M
D d
~İ4)
0.22
0.28
0.37
0.50
0.70
0.90
1.3
1.6
2.0
2.4
2.8
Ani
Daralma
c*D=1 12.
(4)
0.16
0.22
0.31
0.37
0.55
0.67
0.92
1.2
1.5
1.9
2.1
AniGenişleme
d O = 1 At
d D
(4)
0.43
0.55
0.77
1.00
1.5
1.8
2.5
3.1
4.0
4.6
5.2
Ani3en işleme
4D = 1A
• (4)0.25
0.34
0.46
0.61
0.92
1.1
1.5
1.9
2.5
2.8
3.4
SolenoidValf
5.2
5.5
6.7
8.9
11.6
13.1
16.8
21.0
25.6
30.5
36.6
(1) Tip-L bakır boru Dış Çapı (O.D.); Sch.40 Demir/çelik boru adsal çapını göstermektedir.
(2) Tapa tipi (lift) çek valfler için "Düz Kapama Valfi (Glob Valf)" değerleri kullanılabilir.
(3) Gösterilen değerler vanaların tam açık konumu için verilmiştir.
(4) Birinci kolonda gösterilen boru çapı (1) değeri "d" olarak alınacaktır.
Örnek: Aşağıda şematik olarak gösterilen R12 soğutucu akışkanlı sistemin boruçaplarını hesaplayın.
I KONDENSER Net Boru Uzunlukları(+40°C Yoğuş. Sıc.) h, = 8 mt
h 2 = 5 mtAB = 15 mtCD = 17 mtEF = 10 mtGH = 6 m t
Sol. V.
G EVAPORATÖR(-20°C Evap. Sıc.)
Jfm§ kspanr
Soğutucus*r
tKOMPRESÖR : -20/+40°Cşartlarında kapasitesi: 40.000 kcal/h(%25,50, 75,100 kapasite kontr.)
•s%F.
Dolaşımı gereken soğutucu akışkan debisi, Tablo VIII-4'den R-12 için ve -20/+40°C şartlarında, 1 kcal/h için 40.1 gram/h bulunur. 40.000 kcal/h için 40.000x 40.1/1000 = 1604 kg/h olacaktır (Buradaki hesabımızda 1600 kg/h alındı).
1) Basma/sıcak gaz borusu: Kompresör kapasite kontrollü olduğu için, kısmi yük-lerde yağın düşey sürüklenmesini sağlamak üzere yukarıdaki şekilde gösterildiği gibiikinci bir boru hattı konulmuştur ki bunun, %25 kısmi yükte, yağın sürüklenmesi içingerekli minimum hızı sağlayacak şekilde ölçülendirilmesi gerekecektir.
Basma borusu uzunluğu AB = 15 mt olup diğer fitingsler ve kompresör çıkışvalfi için eşdeğer boru uzunluklarının buna eklenmesi gerekir. Ancak, boru çapı bi-linmeden boru aksamının eşdeğer boru uzunlukları Tablo VIII-25'den saptanama-yacağı için önce bir kabul yapılarak ortalama sıcaklık düşümü bulunup akışkan de-bisine göre boru çapı seçilir. Bu boru çapına göre tekrar geri dönülüp boru aksa-
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 409
minin yeni eşdeğer uzunlukları saptanır. Net boru boyuna eklenen boru aksamı eş-değer uzunlukları ile bulunan toplam eşdeğer boru uzunluğuna göre yeniden birimsıcaklık düşümü hesaplanıp Tabblo VIII-25'den ilk kabul edilen birim sıcaklık dü-şümüyle karşılaştırılır ve yeni değere göre boru çapı seçilir. Boru çapı değişik çık-tığı sürece yeniden geri dönülüp gerek boru aksamı eşdeğer uzunlukları gereksebirim sıcaklık düşümü yeniden tahkik edilmeli ve gerekli hesap düzeltmeleri yapıl-malıdır.
Kompresör çıkış valf i (Dirsek) 4.6 mt
Tee düz geçiş
Tee yan çıkış
180°C Std. U-dönüş
Düz boru (A-B hattı)
Ani genişleme (kondenser)kollektör borusu)
Toplam eşdeğer boru boyu:
(Tablo VIII-26'den orta değerler)*
0.7 mt (Tablo VIII-26'den orta değerler)
2.2 mt (Tablo VIII-26'den orta değerler)
2x1.7 mt (Tablo VIII-26'den orta değerler)
15.0 mt (*) Kompresör üzerindeki valfin çapıbelli ise gerçek valf çapı kullanılmalıdır.
1.5 mt
27.4 mt bulunur.
Toplam sıcaklık düşümünün 1.1 °C sınırını aşmaması gerektiğinden, 27.4 mt'de1.1°C düşüm için birim (100 mt'de) sıcaklık düşümü 100 x 1.1/27.4 = 4.01°C ol-malıdır. Diğer yandan, çift borudan geçen sıcak gazın %75'i ana borudan %25'i kıs-mi yük borusundan geçecektir. Bu nedenle ana borudan geçecek R12 debisi 1600x 0.75 = 1200 kg/h olacaktır. Bu iki değer (4.01°C ile 1200 kg/h) ve 40°C yoğu-şum sıcaklığı birlikte Tablo VIII-5'ye uygulandığında 1-3/8" boru çapı bulunur. Buboru çapma göre boru aksamının eşdeğer boru uzunlukları şöyle olacaktır.
Kompresör çıkış valfi
Tee düz geçiş
Tee yan çıkış
180° St. U-dönüş (2 Ad.) x 1.9
Ani genişleme (Kond. Koli.ne)
Düz boru AB hattı
Toplam eşdeğer boru boyu
5.5
0.8
2.5
3.8
1.8
15.0
29.4 mt (eşdeğer boru uzunluğu)
Buna göre 100 mt'de müsaade edilen sıcaklık düşümü ise:
100 x 1.1/29.4 = 3.74°C olmalıdır. Tekrar Tablo VIII-5'e bu yeni değer ile giril-diğinde boru çapı gene 1-3/8" bulunur. Yağın sürüklenmesi için düşey borularda ge-rekli minimum hızlar Tablo VIII-10'da min. kapasiteyle birlikte verilmiş olup bununsağlanıp sağlanmadığı tahkik edilmelidir. Tablo VIII-10'da minimum hız ve kapasite-ler, 1-3/8" boru için +40°C yoğuşum sıcaklığında 2.13 m/s ve 2.6 Ton/R (2.6 x3024 = 7862 kcal/h) olarak gösterilmiş olup örneğimizdeki kapasite 40.000 x %75
İ! ( /•
I i
i•• /
, 7
i1' /'
410 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
= 30.000 kcal/h, bunun çok üzerindedir ve gerekli minimum hızı rahatlıkla sağlaya-caktır. Bu borudaki hızın, tavsiye edilen maksimum sınırı (4000 fpm = 20 m/san)aşıp aşmadığı saptanmak istenirse bunu şöylece hesaplamak veya bu maksat için ha-zırlanmış grafiklerden bulmak mümkündür.
G ( k g / h ) = vm (m/s) x 3600 x 7 I x d ı ( m t )
x?,(kg
R12 özgül ağırlığının (y), sıcak gazın gerçek sıcaklığında alınması gerekir ki bu sı-caklık yoğuşum sıcaklığı olan 40°C'nin hayli üzerindedir. Bu sıcaklığı ancak bir T-Sveya p-i diyagramından saptamak uygun olacaktır. (Örneğin ASHRAE Fundamen-tals, sayfa 17.76 fig.2). Bu sıcaklık ve özgül ağırlık değerleri takriben 55°C ve 55kg/m3 bulunur. Tip-L, 1-3/8" bakır boru iç çapı, Tablo VIII-28'den 32.2 mm bulu-nup böylece;
G 1200 _ .- ,= 7.45 m / s7txd2 3600x55x71(0.0322)2/4
x y x
bulunur ki bu değer 20 m/s'nin çok altında ve emniyetlidir. Kısmi yüklerde yardımcıolacak ikinci borunun çapı da aynı şekilde ve %25 yüke göre (1600 x 0.25 = 400kg/h) Tablo VIII-5'den 7/8" olarak saptanır. Tablo VIH-10'dan da minimum hız tah-kik edilip (7/8" çapi ve 40°C yoğuşum için) 1.68 m/san ve 0.82 Ton/R (2480kcal/h) bulunur ki örneğimizdeki kapasite (40.000 x 0.25 = 10.000 kcal/h) bununçok üzerindedir ve akış hızı yağın sürüklenmesine yeterli seviyededir.
Burada her bir kolon borusu çapı, debiyi %25 ve %75 oranlarında taşıyacak şe-kilde seçilmiştir. Gerek kompresör çıkışında gerekse kondenser girişinde bu iki borubirleşmiş durumdadır. Bu nedenle, iki borunun birleşmesi halindeki boru çapını datoplam debiye göre seçmek gerekir. İki borunun iç kesitleri toplamını veren bir boruçapı bunu sağlayacaktır ve;
_ _ _ n x d 2 nxdjFt = Fj + F2 = + - olmalıdır.
Tablo VIII-28'den Tip-L; 7/8" bakır boru için Fj = 3.146 cm2
Tablo VIII-28'den Tip-L; 1-3/8" bakır boru için Fo = 8.155 cm2
Toplam Ft = 11.301 cm2 olmalıdır.
Tablo VIII-28'den bu kesiti sağlayan Tip-L bakır boru çapı 1-5/8" bulunur. Dik-kati çekeceği gibi, boru aksamı için alman eşdeğer boru uzunluğu değerlerinin 1-5/8" birleşik boru çapı için düzeltilmesi ve yeniden tahkiki gerekir. Kompresör çıkışvalf i, tee geçişler ve kondenser kollektörüne girişler bundan etkilenmektedir. Nume-
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 411
rik değerlerle yapılan kontrolda boru çaplarının değiştirilmesine gerek olmadığı so-nucu ortaya çıkmaktadır.
2) Sıvı/Likit R12 Borusu: Boru aksamı için eşdeğer boru uzunlukları, yapılan ka-bule göre ilk sınamada şöyle alınabilir.
Depo çıkış valfi (dirsek tipi)
Filtre-Drayer
Gözetleme camı
Solenoid valf
Dirsek 90° Std. 2 Ad. x 0.5
Düz boru boyu (EF)
Toplam
2.2 mt
- (iyi bir konstrüksüyon için sıfır)
0.3 mt
5.5 mt
1.0 mt
10 mt
19.0 mt
Toplam basınç düşümünün 2 psi (0.14 kg/cm2) sınırını aşmaması için 100 mt'debirim basınç düşümü 100 x 0.14 / 0.19 = 0.74 kg/cm2 olmalıdır. Sıvı sıcaklığı, yo-ğuşum sıcaklığı ile aynı ve 40°C alınabilir. Tablo VIII-6'da bu değerlerden girilip1600 kg/h R12, akış debisi aranıldığında 7/8" boru çapının 1620 kg/h sağladığıgörülür. Boru aksamının eşdeğer boru uzunlukları tekrar kontrol edilirse:
Depo çıkış valf 7/8"
Gözetleme camı 7/8"
Solenoid valf 7/8"
Dirsek 90° Std. 2 Ad. (7/8") x 0.8
Düz boru boyu (EF)
Toplam
3.7 mt
0.52 mt
8.9 mt
1.6 mt
10.0 mt
24.72 mt bulunur.
Buna göre 100 mt birim uzunluktaki basınç düşümü değeri 100 x 0.14/24.72 =0.57 kg/cm2 olmalıdır. Bu yeni değere göre 7/8" boru 1440 kg/h debi sağlamak-tadır. Bu durumda 1-1/8" boru çapına çıkmak veya biraz daha fazla basınç kaybınamüsaade ederek 7/8" sıvı hattı boru çapını ekonomik bir seçim olarak kabul etmekgerekecektir. Buna karar vermeden önce hız ve köpürme durumlarını tahkik etmekuygun olacaktır. 40°C'de sıvı R12 için y = 1204 kg/m3 olup, 7/8" boru çapında
3600 x F x1600 (kg/h)
3.14610.000
1.17 m/s.
Bu değer, tavsiye edilen 1.5 m/s değerini aşmamaktadır. Sıvı köpürmesi ise, eva-poratör sıvı deposundan daha yüksekte olduğu için, doymuş sıvı şatlarında (aşırı so-ğutma yok ise) kaçınılmaz olacaktır. Beher metre düşey yükselmenin sebep olacağıbasınç kaybı Bölüm IX'da R12 için 0.13 kg/cm2 olarak verilmiş olup, örneğimizde-ki 5 mt düşey yükselme durumunda basınç kaybı 5 x 0 . 1 3 = 0.65 kg/cm2 olacaktır.
412 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
I
I
T-'»
flr e
iW' /'
i
Bu değer ise yalnız başına önerilen 2 psi (0.14 kg/cm2) sınırını bile çok aşmak-tadır. Bu nedenle, sıvı köpürmesini önlemek üzere uygulanan önlemlerden birisi alın-malıdır. Tablo IX-l'de 35 C yoğuşma sıcaklığında 6 mt düşey yükselme durumundaR12 için 3.5°C aşırı soğutma (Subcooling) öngörülmüş olup bunun sağlanması ge-rekir. Ayrıca, 7/8" boru çapı kullanılması durumunda (Tablo VIII-6'dan) 100 mt'debasınç kaybı 0.74 kg/cm2 civarında olacağından 24.72 mt eşdeğer boru boyunda0.74 x 24.72 / 100 = 0.18 kg/cm2 basınç kaybı olacaktır. Bunun karşıtı olan dü-şey yükselme 0.18 / 0.13 = 1.4 mt olup, 5 + 1.4 = 6.4 mt düşey yükselmeye gö-re aşırı soğutma sıcaklık farkı hesaplanmalıdır. Sonuç olarak 4°C civarında bir aşırısoğutma gerekeceği anlaşılmakta ve 7/8" boru çapı seçimi daha ekonomik olmak-tadır.
Ekspansiyon valfi ile evaporatör arası irtibat borusunun uzunluğu mümkünolduğunca kısa olmalı ve hız 0.75 m/s civarında tutulmalıdır. TEV çıkışında ıs-laklık (-20°C / +40°C yoğuşum sıc.) T-S diyagramından 0.40 civarında bulu-nup, bu konumdaki R-12 için y = 880 kg/cm3 bulunur ve;
F " 0.0007 rf <7vm x 3600 x y 0.75 x 3600 x 880
Bu ise 1-3/8" O.D. Tip-L bakır boru ile sağlanabilecektir.3) Emiş Borusu: Gene önce yaklaşık eşdeğer boru uzunluğunu saptamak üzere
yapılan kabul ile aşağıdaki değerler bulunmuştur.
Kompresör emiş valfi : 5.5 mt (Kompresör belli ise gerçek çap alınır)
90° Std. dirsek : 1.2 mt
Düz boru boyu (GH) : 6.0 mt
Toplam : 12.7 mt
Öngörülen sıcaklık düşümü sınırı 1.1 °C olup 100 mt birim uzunluk için sıcaklıkdüşümü 1.1 x 100 / 12.7 = 8.66 olmalıdır. Tablo VIII-7'den -20° evaporasyon sı-caklığı ve 8.66°C sıcaklık düşümü değerlerinden gidilerek 1600 kg/h akış debisineuygun boru çapı 2-5/8" olarak saptanır. Bu boru çapına göre boru aksamının eşde-ğer uzunlukları yeniden Tablo VIII-26'den alındığında;
Kompresör emiş valfi : 10.7 mt
90° Std. dirsek : 2.3 mt
Düz boru boyu (GH) : 6.0 mt
Toplam : 19.0 mt bulunur.
Buna göre 100 mt'deki birim sıcaklık farkı 1.1 x 100 / 19 = 5.8°C bulunur. Buyeni At değeri Tablo VIII-7'de uygulandığında gene 2-5/8" boru çapı ile 1600 kg/hR12 akış debisinin rahatlıkla karşılanabileceği görülmektedir. Borudaki akış hızları-nın maksimum ve minimum sınırlar arasında kalıp kalmadığını saptamak gerekirse;
v = Ç = on i 6 0 0 - = 15.8 m/s3600 x F x y 3 6 0 0 30.92 x Q1 kg / rf
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 413
• t' I i
Bu değer, minimum 2.5 m/s (yatay borularda yağın sürüklenebilmesi için gereklihız) ve maksimum 20 m/s sınırları arasında kalmakta olup seçilen boru çapı 2-5/8"uygun bir boru çapı olarak kabul edilebilir.
4) Kondenser ile soğutucu akışkan deposu arasındaki boru çapı Tablo VIII-8'den40°C sıvı sıcaklığı için 1-3/8" (1860 kg/h sağlamaktadır) olarak verilmiştir. Örneği-mizde, sıvı deposu girişinde kapama vanası bulunması ve borunun 5 mt gibi oldukçauzun bir yatay ilerleme ortaya koyması nedeniyle sıvı deposuna bir dengeleme boru-su konulması uygun görülmüştür. Dengeleme borusunun çapı, Şekil VIII-11'den sıvıborusu çapı 1-3/8" in karşısında 3/8" olarak gösterilmiş olup bu değer alınır.
Ön proje-hesap yapımı ve ön keşif çıkarılması gibi yaklaşık değrelerin yeterli ol-duğu durumlarda, zaman kazandırma amacı ile hazırlanan tablolar pek çok yararsağlamaktadır. Bu tablolar uygulamada da gerek kurulmuş bir sistemin boru çapları-nın tahkiki ve kontrolü için gerekse boru çaplarının acilen saptanmasının gerektiğihallerde oldukça sıhhatli değerler vermektedirler. Alttaki Tablo VIII-27 en sık rastla-nan soğutucu akışkanların sıvı, emiş ve çıkış boru çaplarını üç ayrı eşdeğer boruuzunluğu için vermektedir. Tablolar, +5°C evaporasyon ve +40°C yoğuşum sıcaklık-ları şartında Ton/Frigo olarak net soğutma kapasitelerini vermektedir. Farklı evapo-rasyon veya yoğuşum şartları için en alttaki düzeltme katsayıları tablosundan buluna-cak katsayı, proje (uygulama) kapasite değeri ile çarpıldıktan sonra üstteki boru se-çim tablosuna uygulanmalıdır.
Tablo. Vlll-27) Soğutkan Boru Kapasiteleri-Ton/R Olarak (Toplam tsp = 2 psi olduğu-na göre ve +5°C Buharlaşma/Evaporasyon, +40°C Yoğuşum Şartlarında (*) verilmiş-tir. 1 Ton/R = 3024 kcal/h = 12000 BTU/h).(*) Değişik Buharlaşma ve Yoğuşum Sıcaklıkları için alttaki "Kapasite Düzeltme Faktörleri" tablosundan
bulunacak değerlere göre düzeltiniz.
15 METRE EŞDEĞER BORU UZUNLUĞU İÇİN (KISA BORULU • YAKIN SİSTEM)
R-12
3oıu 0
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Sıvı
1.6
3.3
6.3
10.7
16.5
33.9
58.5
72.5
195.0
339.0
550.0
Emiş
—
0.5
0.9
1.4
2.2
4.5
7.7
12.5
25.3
45.9
71.5
S. Gaz
—
1.0
1.9
3.2
4.9
9.9
16.6
26.8
55.5
100.0
155.0
R-22
3oıu 0
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Sıvı
2.3
5.3
10.1
17.1
26.9
53.5
93.5
153.0
313.0
545.0
887.0
Emiş
—
0.9
1.6
2.8
4.3
8.6
15.1
23.7
49.5
86.5
139.0
S. Gaz
—
1.9
3.4
5.9
9.1
18.5
32.2
50.5
106.0
187.0
295.0
AMONYAK /R-717
Boru 2
3/8"
1/2"
3/4"
1"
1-1/4"
1-1/2"
2"
2-1/2"
3"
—
—
Sıvı
19.2
28.6
100.0
183.0
337.0
537.0
1175
1870
3320
—
—
Emiş
-15°C
1.5
3.3
6.0
11.6
17.5
31.8
50.5
86.3
—
—
S. Gaz
—
4.9
10.9
21.8
57.0
83.0
162.0
261.0
458.0
—
—
414 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
•v, r
iW' t
I'• r
Tablo. VHI-27) Soğutkan Boru Kapasiteleri-Ton/R Olarak (Toplam bp = 2 psi olduğu-na göre ve +5°C Buharlaşma/Evaporasyon, +40°C Yoğuşum Şartlarında (*) verilmiş-tir. 1 Ton/R = 3024 kcal/h = 12000 BTU/h).(*) Değişik Buharlaşma ve Yoğuşum Sıcaklıkları için alttaki "Kapasite Düzeltme Faktörleri" tablosundan
bulunacak değerlere göre düzeltiniz.
30 METRE EŞDEĞER BORU UZUNLUĞU İÇİN (ORTA UZAKLIKTAKİ SİSTEMLER)
R-12
3oru 0
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Sıvı
1.0
2.3
4.0
7.3
11.3
23.1
40.3
63.5
133.0
232.0
376.0
Emiş
—
0.3
0.6
1.0
1.5
3.1
5.3
8.6
17.5
31.7
49.6
S. Gaz
—
0.7
1.3
2.2
3.4
6.8
11.6
18.7
38.5
69.0
107.0
R-22
Som 0
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Sıvı
1.6
3.7
6.8
11.6
18.1
36.2
63.5
103.0
212.0
365.0
598.0
Emiş
—
0.6
1.1
1.9
2.9
5.9
10.3
16.3
33.9
60.0
94.5
S. Gaz
—
1.3
2.4
4.1
6.3
12.8
22.3
34.5
73.5
129.0
204.0
AMONYAK /R-717
Boru 2
3/8"
1/2"
3/4"
1"
1-1/4"
1-1/2"
2"
2-1/2"
3"
—
—
Sıvı
12.0
20.0
70.0
125.0
230.0
370.0
800.0
1280
2270
—
—
Emiş
•15°CEvapsıc. için
1.0
2.2
4.0
8.0
12.0
22.0
35.0
60.0
—
—
S. Gaz
—
3.43
7.5
15.0
39.2
58.0
113.0
180.0
316.0
—
—
60 METRE EŞDEĞER BORU UZUNLUĞU İÇİN (UZUN BORULU -UZAK SİSTEM)
R-12
Boru 0
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Sıvı
0.7
1.5
2.9
5.0
7.7
15.8
27.7
43.4
90.5
161.0
258.0
Emiş
—
—
0.4
0.7
1.1
2.1
3.7
6.0
12.2
22.0
34.4
S. Gaz
—
0.5
0.9
1.5
2.4
4.7
8.1
13.0
26.8
47.4
74.5
R-22
Soru 0
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
Sıvı
1.1
2.5
4.7
7.9
12.3
24.7
43.2
70.0
143.0
250.0
402.0
Emiş
—
0.4
0.8
1.3
2.0
4.1
7.2
11.2
23.4
405
65.0
S. Gaz
—
0.9
1.6
2.8
4.3
8.8
15.4
24.0
50.0
89.0
140.
AMONYAK /R-717
Boru (2
3/8"
1/2
3/4"
1"
1-1/4"
1-1/2"
2"
2-1/2"
3"
—
—
Sıvı
8.0
13.5
46.5
83.5
150
246
532
855
1515
—
—
Emiş
-15'CEvap.sıc. için
0.67
1.5
2.7
5.3
8.0
14.7
23.5
40.0
—
—
S. Gaz
—
2.3
5.0
10.0
26.2
38.7
75.5
120.0
211.0
—
—
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 415
(•) Değişik
Yoğunlaş-
•çaktığı,
°C
30
35
40
45
50
' ,66
Yoğuşum ve Buharlaşma Sıcaklıkları için
R-12
SI
1.00
1.05
1.10
1.16
1.22
1.29
EVAPORASYON
-20°C
EM
1.54
1.61
1.69
1.73
1.88
2.00
SG
1.16
1.13
1.11
1 08
1.04
1.01
SICAKLIĞI
-5°C
SI
0.95
0.99
1.03
1.08
1.15
1.20
EM
1.10
1.15
1.20
1 ?fi
1.34
1.40
SG
1.10
1.07
1.05
1 n?
0.97
0.94
+10"C
sı
0.90
0.94
0.98
1.02
1.07
1.12
EM
0.82
0.86
0.90
0.94
0.98
1.04
SG
1.05
1.01
0.98
0.96
0.92
0.89
Düzeltme Faktörleri
R-22
SI
0.97
1.02
1.07
1 13
1.19
1.25
20°C
EM
1.55
1.62
1.70
1 79
1.89
2.00
EVAPORASYON
SG
1.15
1.11
1.08
1 05
1.04
1.04
SICAKLIĞI
-5°C
SI
0.93
0.98
1.02
1 07
1.13
1.19
EM
1.10
1.15
1.27
1 27
1.34
1.42
SG
1.11
1.07
1.04
1 01
0.99
0.99
+10°C
SI
0.90
0.94
0.99
1 03
1.08
1.15
EM
0.84
0.88
0.92
0 96
1.01
1.07
SG
1.07
1.02
1.00
0 97
0.95
0.94
Boru çapı hesabı tablosundaki değer (Ton/F) = Proje Kapasitesi x Düzeltme Faktörü, şeklindedüzeltilerek alınacaktır.
Örnek: Yukarıda şeması verilen ve akış debileriyle hesaplama metodu için örnekolarak yapılan soğutma sisteminin boru çaplarını Tablo VIII-27'den bulun.
1) Sıcak gaz borusu: AB borusu net uzunluğu 15 mt olup boru aksamı için de yak-laşık olarak 15 mt ilave edilirse toplam eşdeğer boru uzunluğu 30 mt olarak bulunur.Buna göre Tablo VIII-27'deki orta grup değerleri kullanılacaktır. Soğutma kapasitesiana gidiş borusu için 40.000 x 0.75 = 30.000 kcal/h veya 10 Ton/R'dir. -20° eva-porasyon ve +40°C yoğuşum sıcaklıkları için düzeltme faktörü 1.11 olarak bulunurve düzeltilmiş kapasite 10 x 1.11 = 11.1 T/R olur. Tablo VIII-27'den 1-3/8" boruçapı 11.6 T/R soğutma kapasitesine kadar yeterli olmaktadır. Yardımcı boru çapı da0.25 x 40.000 / 3024 veya 3.3 Ton/R'ne 1.11 düzeltme faktörü uygalanıp 3.66Ton/R bulunur. Tabloda 7/8" boru çapı 3.4 Ton/R'ye kadar yeterli olup 3.66 T/Rdeğerine çok yakındır.
2) Sıvı R12 borusu: Düzeltme faktörü 1.1 olarak verilmiş olup düzeltilmiş kapasi-te 40000 x 1.1/3024 = 14.55 Ton/R olarak bulunur. Buna uygun boru çapı iseTablo VIH-27'de 7/8" (11.3 T/R) ile 1-1/8" (23.1 T/R) arasında kalmaktadır. Yu-karıdaki örnekte izah edilen nedenlerle 7/8" boru çapı alınabilir.
3) Emiş borusu: Düzeltme katsayısı 1.69 olarak verilmektedir ve düzeltilmiş kapa-site 40.000 x 1.69 / 3024 = 22.35 Ton/R olarak bulunmaktadır. Tablo VIH-27'debu kapasiteye en uygun boru çapı 2-5/8" (31.7 Ton/R) olarak verilmektedir.
Görüldüğü gibi burada bulunan boru çapı değerleri, yukarıdaki akış debilerine gö-re yapılan hesaplama ve seçime aynen uymaktadır. Yağın sürüklenmesi, minimum vemaksimum hız sınırları arasında kalınıp kalınmadığının tahkiki aynen yukarıdaki ör-nekte olduğu şekilde burada da yapılabilir.
VIII-3) Boru Güzergahı SeçimiBoru güzergahının seçiminde en önemli husus, boru tesisatının biribirine irtibat-
ladığı soğutma elemanları arasında mümkün olduğu kadar kısa, doğrusal ve az fi-tingsli olarak tertiplenmesidir. Bu suretle, hem boru harcamı azalacak, hem boru ba-sınç kayıpları daha düşük seviyede tutulabilecek hem de sisteme verilmesi gerekensoğutucu akışkan şarjının miktarında düşme olacaktır. Buna ilaveten aşağıdaki husus-ların göz önünde tutulması gerekir:
416 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
! ' / '
i,iÜ1' /'
i•• /
ii-'l
iı< r
a) Kompresörün ve diğer soğutma aksamının tamir, servis, bakım, kontrol veayarlarının yapılmasını boru tesisatı engellememelidir. Kompresör ve diğer cihazlar,gerektiğinde kısmen veya tümüyle sökülüp dışarıya çıkartılabilmelidir.
b) Kompresörün yağ seviye camı, sıvı soğutucu akışkan gözetleme camı, termo-metre, manometre, termostatik ekspansiyon valfi, basınç ve sıcaklık kontrol eleman-ları gibi aksamda akış, seviye, ayar ve ölçüm değeri doneleri kolayca görülüp izlene-bilmeli ve gerektiğinde ayarları yapılabilmelidir.
c) Borularla soğutma ekipmanı ve duvar-tavan arasında, servis-bakım-tamir içinyeterli boşluk bırakılmalıdır.
d) Boruların duvar, tavan ve döşeme geçişlerinde serbest hareketine imkan vere-cek şekilde geçiş bilezikleri konulmalıdır. Dış darbelere maruz kalması mümkün olanborularda koruma önlemi alınmalıdır. (Çelik boru veya spiral içine alma, vb)
e) Boru güzergahında kapı, pencere gibi elemanların çalışması ve insan geçitleri-nin engellenmesinden kaçınılmalıdır.
f) Borular belirli aralıklarda taşıyıcı elemanlar tarafından desteklenerek soğutmatesisatı elemanlarına ve bağlantı parçalarına boru ağırlığının ve titreşimlerin iletişimimümkün olduğu kadar önlenmelidir. Boru taşıyıcı elemanlarının konulacağı aralık ençok 40 boru çapı mesafede bir olmalıdır. Ayrıca, boru taşıyıcı elamanları, borununısıl uzama ve kısalmalarına uyum sağlayabilmeli ve boruda aşırı gerilimler meydanagetirmemelidir. Bu uzama ve kısalmaları karşılamanın en pratik yolu, boruları üç ay-rı yönde bir miktar ilerletmektir. Soğutucu akışkan borularında kayar tip (pistonlu vs.)genleşme alıcılar kesinlikle kullanılmamalıdır.
Soğutucu akışkan borularının soğutma tekniği yönünden ve değişik uygulama ko-şullarına göre ne uygun tertip şekilleri Bölüm IX'da (c) pragrafı altında daha geniş birşekilde gösterilmiştir.
VIII-4) Boru MalzemeleriBoru malzemesi olarak, Halokarbon türü soğutucu akışkanlı sistemlerde bakır en
çok kullanılan malzemedir. Ayrıca, siyah demir, çelik, pirinç gibi malzemeler de ge-rek halokarbon türü gerekse amonyak dışındaki diğer soğutucu akışkanlar için uygunolmaktadır. Bakır ve bakır alaşımları (pirinç, bronz, vs.) amonyak ile kullanılmamak-tadır. Magnezyum alaşımları ise halokarbon soğutucu akışkanlar ile kullanılmamalı-dır. Bakır borular, bilhassa 4" çap değerlerine kadar (amonyak hariç) hem hafif ol-ması, hem de korozyona dayanıklı ve montajının daha kolay olması bakımından ter-cih edilmektedir. Soğutma tesisatında kullanılacak bakır boru tipi; kalın etli, Tip-K ve-ya Tip-L olmalıdır. Bakır boruların adsal çapları, halen soğutma uygulamalarında ge-çerli olan Amerikan ölçü sistemi birimlerine göre ve dış çaplar esas alınarak gösteril-mektedir. Küçük çaplı bakır borular (1/4" ile 3/4") çoğunlukla tavlanmış, yumuşakborudur ve piyasada kangal halinde bulunur. Daha büyük çaplı bakır borular ise tav-sız ve düz boylar halindedir. Aşağıdaki Tablo VIII-28'de Tip-K ve Tip-L bakır borula-rın fiziksel ölçüleri ve özellikleri belirtilmektedir. Çapı 4" den daha büyük olan boru-larda, her tür soğutucu akışkan için genellikle çelik çekme boru kullanılmaktadır. Faz-la miktarda boru kullanımını gerektiren uygulamalarda, ekonomik olması bakımından50 mm ve daha büyük çaplı boruların da çelik çekme olması tercih edilebilir. TabloVIII-25'de Amerikan ölçü sistemi birimlerine ve standartlarına göre iki değişik tür bo-runun fiziksel ölçüleri verilmiş olup, metrik karşılıkları da gösterilmiştir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 417
KTablo. VIII-28) Bakır Boru Ölçüleri (TİP-K)
Dış Çap
O.D
1/4"
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
3-5/8"
4-1/8"
DIŞ Çap
mm
6.25
9.65
12.70
16.0
19.0
22.3
28.7
35.Û
41.4
54.1
66.8
79.5
92.2
104.9
İç Çap
mm
4.85
7.85
10.2
13.5
16.5
19.0
25.4
31.7
37.7
50.0
62.0
74.0
86.1
98.1
Et Ka-
lınlığı
0.75
0.90
1.25
1.25
1.25
1.65
1.65
1.65
1.83
2.10
2.40
2.77
3.05
3.40
1 mt Ağırlığı
(Kg)
0.120
0.216
0.400
0.513
0.623
0.955
1.250
1.550
2.026
3.07
4.37
5.96
7.63
9.70
1 mt Dış
yüzeyi (m2]
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.09
0.11
0.13
0.17
0.21
0.25
0.29
0.33
İç Kesit
alanı
0.185
0.47
0.82
1.41
2.15
2.81
5.02
7.87
11.1
19.4
30.1
42.8
58.1
75.5
1 mt boru
İç hacmi
(İt)
0.02
0.05
0.08
0.14
0.22
0.28
0.50
0.79
1.11
1.94
3.01
4.28
5.81
7.55
İşletme
Emniyet
Bas.(Atü)
65
65
65
55
50
50
40
35
30
25
25
25
22
22
BAKIR BORU ÖLÇÜLERİ (TİP-L)
1/4"
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1-1/8"
1-3/8"
1-5/8"
2-1/8"
2-5/8"
3-1/8"
3-5/8"
4-1/8"
6.35
9.65
12.70
16.0
19.0
22.3
28.7
35.0
41.4
54.1
66.8
79.5
92.2
104.9
4.95
8.05
10.9
14.0
16.9
20.0
26.2
32.2
38.3
50.5
62.7
74.9
87.1
99.3
0.70
0.80
0.90
1.02
1.07
1.14
1.27
1.40
1.52
1.78
2.03
2.28
2.54
2.79
0.112
0.174
0.295
0.424
0.539
0.677
0.974
1.315
1.700
2.607
3.689
4.949
6.386
8.000
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.09
0.11
0.13
1.17
0.21
0.25
0.29
0.33
0.192
0.508
0.933
1.539
2.246
3.146
5.400
8.155
11.537
20.058
30.92
44.1
59.67
77.55
0.02
0.051
0.093
0.154
0.225
0.315
0.540
0.816
1.154
2.006
3.092
4.410
5.967
7.755
60
55
50
45
40
35
30
30
25
20
20
20
18
18
418 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i-.'i
i'" r
ıHr t
VIII-5) Soğutucu Akışkan Borularının Tccrit'iSoğutucu akışkan borularının tecrit'inden maksat (a) ısı geçişinin, (b) terlemenin
önlenmesi, olarak düşünülür. Bir soğutma sistemindeki boruların tümü için, sayılanbu iki amaç mevcut olmadığından tüm boruların tecrit edilmesine de gerek olmamak-tadır. Boruların döşenmesi tamamlanıp basınç-kaçak testleri yapılmadan borularıntecriti yapılmamalıdır. Tecrit uygulamasında göz önünde bulundurulacak genel husus-lar aşağıda kısaca belirtilmektedir.
a) Sıvı soğutucu akışkan boruları: Normal olarak sıvı soğutucu akışkan boru-larının tecrit edilmesine gerek yoktur. Ancak, sıvı hattı çok sıcak hacimlerden ge-çiyorsa veya uzun mesafelerde güneş ışınlarına maruz kalıyorsa ısıl yönden tec-rit edilmesinde fayda görülebilir. Normal olarak, boru yüzeyindeki sıcaklığın mu-hit çiğ nokta sıcaklığı altına düşmesi söz konusu olmadığından, buhar kesici ko-nulmasına gerek olmayacaktır. Diğer yandan, emiş hattı-sıvı hattı arasına ısı de-ğiştirgeci konulan uygulamalarda sıvı çıkış sıcaklığı oldukça düşük seviyelere ine-ceğinden, bilhassa sıcaklığı yüksek hacimlerden geçişlerde sıvı hattının ısıl yön-den, hatta buhar kesicili olarak tecrit edilmesi gerekebilir. Yoğuşum sıcaklığı dü-şük olan veya "Kaskat" esasa dayalı soğutma sistemlerinin alçak sıcaklık tarafı-nın sıvı akışkan borularının tecrit edilmesi de gerekir. Bazan sıvı soğutucu akış-kan borusu, emiş borusu ile bitişik ve hatta birbirine kaynakla tespit edilmiş va-ziyette döşenmektedir. Bunun amacı, sıvı hattı-emiş hattı ısı değiştirgeci etkisimeydana getirmektir ve bunun yararları diğer bölümlerde izah edilmiştir. Bu şe-kildeki sıvı hattı-emiş hattı uygulamalarında her iki borunun beraberce tecrit edil-mesi bir çok yarar sağlayacaktır.
b) Sıcak gaz boruları: Bu borular da normal olarak tecrit edilmemektedir. Ancak,sıcak gaz borularının geçirilmesinden kaçınılmayan ve bu borulardan gelecek ısı'danzarar görebilecek hacimlerde ısı tecriti gerekebilir. Keza, insanların değerek zarar gö-rebileceği kısımlarda da boruların tecrit edilmesi gerekebilir. Tecrit yapıldığında, bu-har kesiciye gerek olmayacaktır.
c) Emiş hattı boruları: Emiş hattı borularının hem ısıl yönden hem de terleme-ye karşı tecrit edilmesi gerekir. Ancak, emiş-evaporasyon sıcaklığının yüksek oldu-ğu klima gibi uygulamalarda, emiş borularının geçtiği hacimlerde sıcaklık ve rutu-bet seviyeleri çok yüksek değilse bu boruların tecrit edimesine gerek kalmayabilir.Hatta emiş borularına dışarıdan bir miktar ısı girmesi, emiş hattında bulunabilec-ek buharlaşmamış soğutucu akışkanın buharlaşmasına yardım edeceği için, komp-resöre sıvı halde soğutucu akışkan gelmesinin önlenmesi bakımından faydalı görü-lebilir. Soğuk oda ve benzeri uygulamalarda ise emiş borularının buhar kesicili ola-rak tecrit edilmesi gereklidir. Buhar kesici uygulanmasında ek yerlerinin sızdırmazşekilde kapatılmasına bilhassa dikkat edilmelidir. Isı tecrit malzemesi olarak boru-lar için kullanılan malzemeler tabii-prefabrik mantar, cam yünü, plastik ve kauçukköpük/foam olarak sayılabilir. Bu tecrit maddelerinin üzerine genellikle bir buharkesici film konulmaktadır. Buhar kesici olarak; metal folyo (çoğunlukla alümin-yum), emprenye edilmiş kraft kağıdı, plastik-pvc folyo ve fırça veya sprey meto-duyla uygulanan asfalt, resin, polimer, pigment ve benzeri esaslı bir dış yüzey kap-laması kullanılmaktadır.
Son yıllarda yapılan birçok soğutma borusu tecrit malzemesi hem ısıl tecrit hemde buhar kesici görevini birlikte yapabilecek evsaftadır. Örneğin dış yüzeyi gözenek-siz, boruya göre şekillendirilmiş veya levha şeklinde bir sentetik kauçuk foam malze-
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 419
me geniş ölçüde ve başarıyla kullanılmaktadır. Buna benzer ve şerit bant şeklinde, birtarafı yapışkan tecrit malzemesi değişik çap ve şekilde boru, fittings ve diğer soğukyüzeylere kolaylıkla uygulanabilmekte, böylece hem ısıl tecrit hem de buhar kesici ih-tiyacı karşılanmaktadır. Aşağıdaki tablo, düşük sıcaklıktaki borulara uygulanması öne-rilen tecrit kalınlıklarını vermektedir.
Tablo. VIII-29) Soğuk Borular için tecrit kalınlıkları
Sıcaklık
(°C)
10/24
10/24
0/10
0/10
-18/-4
-18/-4
-18/-4
-32/-18
-32/-18
-32/-18
Boru dış çapı
5"kadar
6"den büyük
3"e kadar
4"den büyük
1 "e kadar
1-1/4-3" arası
3"den büyük
1/2-3" arası
3-1/2-4" arası
4"den büyük
Tecrit Kalınlığı
3/4" (19 mm)
1"(25mm)
3/4" (19 mm)
2 kat 3/4" veya
1 kat 2"
2" (51 mm)
2-1/2 (64 mm)
3" (76 mm)
3" (76 mm)
3-1/2 (90 mm)
4" (102 mm)
Tecrit Malzemesi
(veya eşdeğeri)
Cam yünü keçe
Cam yünü keçe
Cam yünü, keçe
Cam yünü, keçe
veya 1-1/2" mantar
Mantar veya 2-1/2"
cam yünü keçe" " 3 "u 0 4 ıı ıı
Mantar
Mantar
Mantar
a) Kauçuk Köpük/Foam(Kendinden Buhar Kesici)
b) Prefabrik üretan, üzeri Buhar kesici Folyo Kaplı
c) Sentetik Kauçuk Bant izole (Kendinden BuharKesici) Fitingslere uygulama kolaylığı Görülmektedir
Şekil. VHI-9) Soğuk borular için tecrit örnekleri
d) Cam Yünü. üzeri BuharKesici Folyo Kaplı
!< / '
İ
i'" r
ı
ı420 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
VIII-6) Boru Aksamı:Boru aksamı olarak; boru ekleme parçaları-fitingsler, boru titreşimlerinin iletimini
önleyici parçalar-titreşim önleyiciler, kompresörün sıkıştırma işlemini yapması sıra-sında meydana gelen sesin sisteme gitmesini önleyici elemanlar-susturucular, borula-rı taşıyıcı elemanlar akışı kesmek için veya ters yönde gidişini önlemek için kullanılanelemanlar (valfler, çek valfler, solenoid valfler vs.), borulardaki akışkan geçişini izle-mek için kullanılan elemanlar-gözetleme camları ve daha pek çok değişik amaçla kul-lanılan elemanlar olarak özetlenebilir. Fitingsler ve titreşim önleyicilerin dışındaki di-ğer elemanlar ayrı ayrı Bölüm-V'de izah edilmiştir.
Boru ekleme usûlleri; Vidalı, flanşlı, kaynakla, lehimle ve havsalama suretiyle ya-pılmaktadır. Aşağıdakki Şekil VIII-10'da kaynaklı tip fitings çeşitleri, Şekil VIII-1 l 'devidalı fitingsler gösterilmiştir.
j b)Dar clYatımDirsek Dirsek Dirsek
d)Redüksiyon e)U-Dönüj f)Te«
Şekil. VIII-10) Kaynaklı tip bakır boru fitingsleri
ı)Ünyon b)Ünyon
5AE x MPT SAE x 5AEc)Kısa Rakor d)Uzun Rakor
•Sie) Nipel f)Pedüksiyon
MPT x MPT Ünyon-SAE•) Tapa-Dij i
5AE h)Tapa- Erkek
F-SAExSAE F-SAExMPT SAE x FPTj) Adaptör Örnekleri
Tüp Adaptörü
GDk) ManşonF P T x F P T
Şekil. VIII-11) Vidalı tip fitings çeşitlerinden örnekler
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 421
tf.SAE x FPT x SAE
SAE x MPTSAE
SAE x SAE x SAE
SAE x 5AE x SAESAE x Swival
SAE x SAERedüksiyon
SAE x SAE x-SAE
m) D i ş l i Tee ' ler n) Çapraz/Kros/Haç(SAE)
SAE x SAE SAE x MPTo)Rakor §apka«ı(Tapa) p)9akır Conta(SAE)
1) Dişli Dirsekler
Not: MPT-Boru diş'i, Erkek FPT-Boru diş'i - Dişi SAE-Havşalı Bağlantı
Şekil. VIH-llIdevami) Vidalı tipfitings çeşitlerinden örnekler
Titreşimin geçişini önlemek için, titreşim önleyiciler kullanılabileceği gibi titreşiminmeydana geldiği cihaza (genellikle kompresör) bağlanan boruların her üç yönde 15 ile30 boru çapı kadar mesafede ilerletilmesi suretiyle de ödenebilmektedir, ilk boru taşı-yıcı eleman, titreşime karşı alınan önlemden hemen sonra konulmalıdır. Aşın veya çokyönlü titreşimlerin mevcut olduğu durumlarda, her titreşimin yönüne dik açı teşkil ede-cek tarzda, birden fazla sayıda titreşirn önleyici konulması gerekebilir. Çok büyük çap-lı bakır borular ile kullanıldığında titreşim önleyicilerden iyi sonuç alınamadığı görülmüş-tür. Bilhassa sıcak gaz boru hattında, basınç dalgalanmalan aşın türbülanslarla aşın hız-ları ve bunun sonucunda da aşırı ses ve titreşimleri meydana getirebilir. Bilhassa rezo-nans oluşabildiği taktirde bu durum borulann tahrip olmasına neden olabilir. Sıcak gazhattı susturucusu konulması bu durumun önlenmesinde çok etken olmaktadır. Bu ko-nuda alınabilecek diğer önlemler; Boru çapının büyütülmesi, bakır boru yerine çelik bo-ru kullanılması veya kompresörün devir sayısının değiştirilmesi şeklinde olabilecektir.
a) Kaynaklı Bağlantı
b) Vidalı Bağlantı c) Flanşlı Bağlantı
Şekil. VIII-12) Titreşim önleyiciler ve boruya bağlantı şekilleri
422 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
1 Tl i•••'«
i
I-1»
iW' /'
VIII-7) Sirkülasyon Pompaları:Kondenser suyu ve soğutulmuş su ile salamura, etilen glikol gibi indirekt soğutu-
cu akışkanların boru şebekesinde dolaşımını sağlamak üzere sirkülasyon pompaların-dan yararlanılmaktadır.Sogutma tekniğinde bugün kullanılan pompaların büyük birekseriyeti santrifüj tipidir. Bir santrifüj pompa, kanatlı-dönel bir rotor (çark) ile onuçevreleyen sabit, salyangoz şekilli bir hücreden oluşmaktadır. Kanatlı-dönel rotorungöbek kısmından giren akışkan dönel hareketin sağladığı merkezkaç kuvvetin etkisiy-le kanat boşluklarından rotorun çevresine doğru hızlanarak hareket eder ve salyan-goz şekilli dış gövdeye ulaşır. Kesiti gittikçe genişleyen salyangoz dış gövdede dina-mik enerjisinin bir bölümü statik enerjiye-basınca dönüştürülen akışkan burada gittik-çe birikerek çıkış ağzına doğru ilerler ve salyangoz gövdeyi belirli bir hız ve statik ba-sınçta terkeder (Şekil: VIII-13). Pompanın tahriki için harcanan enerjinin büyük birkısmı böylece akışkana hız ve basınç kazandırmak için harcanmış olurki bunun gerikalan kısmı da mekanik ve hidrolik kayıplara terkedilir. Bir santrifüj pompanın kapa-sitesinden bahsedilirken bu daima Debi ve Manometrik-basma yüksekliği çifti şeklin-de ifade edilir. Böylece, santrifüj pompaların kapasite değerleri demeti de Debi-Ma-nometrik yükseklik koordinatları üzerinde, bir eğri şeklinde gösterilir ve buna pom-pa karakteristik eğrisi adı verilir. Her santrifüj pompanın karakteristik eğrisi, kendisi-nin fiziki boyutlarını da kapsayan (bilhassa rotor çapı) konstrüktif dizaynına ve roto-runun devir sayısına bağlı olarak değişecektir. Ancak, santrifüj pompalar genellikleyatık ve dik karakteristik eğrili olmak üzere iki gruba ayrılır (Bak; Şekil VIII-14a). Sı-fır debi basıncı, verimin en yüksek olduğu noktadaki manometrik basıncının 1.1 ile1.20 katı civarında olan santrifüj pompalar yatık eğrili pompa ve bu değeri 1.20 denyüksek olan pompalar dik karakteristik eğrili pompa olarak nitelendirilmektedir. Bil-hassa 2-yollu otomatik kontrol valfleri kullanılan kapalı devreli, sıcak veya soğutul-muş su uygulamalarında yatık karakteristik eğrili santrifüj pompalar tercih edilmeli-dir. Böylece, küçük manometrik basınç değişimleriyle daha geniş bir debi ayarı saha-sı ve dolayısıyla daha geniş kapasite ayarı sahası sağlanabilecektir.
Santrifüj pompaların karakteristik eğrilerinden bahsedildiğinde çoğu zaman,pompanın verim eğrileri, güç gereksinimi eğrileri, devir sayısı değişimlerinin etkisinigösteren eğriler ve bunlara benzer, pompanın teknik karakteristiklerini içeren diğereğrilerin tümü kastedilmektedir ki, aslında bunlara "Pompa Performans Eğrileri" de-mek daha doğru olabilir.
İmalatçı firmaların hazırlamış olduğu pompa karakteristik eğrilerinin kesildiği, sonbulduğu noktaların ötesindeki bir rejimde pompa çalışması genellikle iyi sonuç ver-meyecektir ve kavitasyon, aşırı gürültü, sarsıntı gibi istenmeyen durumlar meydanagetirecektir. Bu nedenle, pompa seçimi daima karakteristik eğri sınırları içinde kala-cak tarzda yapılmalıdır. Karakteristik eğrilerde görülen sıfır debinin karşıtı olan ma-nometrik basınç seviyesi santrifüj pompalarda genellikle sisteme zarar verecek sevi-yelere ulaşamaz. Hatta pompanın güç gereksinimi bu çalışma rejiminde azaldığın-dan, sıfır debide pompa tahrik motoru daha az yüklenecektir. Ancak, bir pompanınbu çalışma rejiminde uzun süre çalışması sonucu pompa içinde hapsolan akışkanın,kesme kuvvetleri etkisiyle ısınmasına hatta buhar cepleri oluşturarak tehlikeli ve za-rarlı sonuçlar meydana getirmesin^ neden olabilir ki, kavitasyon bunlardan en önem-lisidir ve bu olay aşağıdaki paragraflarda daha etraflı şekilde izah edilmektedir.
Enerji tasarrufu amacıyla pompa devir sayısının, sistemin çalışma rejimi değişim-lerine göre değiştirilmesi son yıllarda dış ülkelerde çok uygulanan bir çözüm şeklidir.Böyle bir uygulamada pompanın çalışma sahası sınırları belirlenmeli ve seçilen pom-panın bu çalışma sahasındaki verimlerinin kabul edilebilir seviyelerde kalmasına itina
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 423
gösterilmelidir. Santrifüj pompanın devir sayısı (n) değişiminin, debi (W) ve manomet-rik basınç (H) ilişkisi şöyle ifade edilebilir:
w 2
v e = — veyaHı W, N, {n, 1— I = | —L | v e a ü c IM. = | i l |H 2
ve güçN9
Pompalama için harcanacak güç ise:
N (BHP) = W(lt/san)xy(kg/dm3)XH(mSS)
toplam hidrolik verimdir ve konulacak tahrik motoru, mekanik kayıpları da karşıla-yabilecek güçte olmalıdır,/
ÇIKIŞ
GİRİŞ
1- Dış Gövde2- Boşaltma tapası3- Rotor Çarkı4- Mekanik tip şaft
sızdırmazlık ele-manı
5- Yağlama yağı se-viye camı
6- Kaymalı tip yatak7- Yağlama yağı sa-
vurucu8- Yatak muhafaza-
sı9- Şaft ve yatakları
taşıyıcı kafa
iw r
Şekil. VIII-13) Tek girişli tipik bir santrifüj pompanın iç yapısı
Santrifüj pompalar, akışkan zerrelerinin hızlandırılmasında merkezkaç kuvvet et-kisinden yararlandığına göre rotorun çevresel hızı ne kadar yüksek olursa sonuçta okadar yüksek bir pompa çıkış toplam basıncı değerine ulaşılabilecek demektir. Çev-resel rneın yüksek olması (a) Rotor çapının büyük olması (b) devir sayısının yüksek ol-masına bağlıdır. Şekil VIII-14/b-c'de devir sayısı ve rotor çapı artışlarının manomet-rik basma yüksekliğini arttırışı karakteristik eğrilerle gösterilmektedir. Devir sayısınıveya rotor çapını pratikman belirli sınırların üzerine çıkarmak mümkün olmayacağın-dan, çok yüksek manometrik basma yüksekliklerini gerektiren uygulamalarda biribi-rine seri vaziyette bağlanmış pompalar veya kademeli pompalar kullanılır (Bak ŞekilVIII-15). Akışkan debisinin yüksek olduğu uygulamalara cevap verebilecek santrifüj
i424 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
pompaların ise akışkan geçiş kesitlerinin büyük olmasının gerekeceği şüphesizdir. Butür pompaların dış gövdesini oluşturan salyangoz şekilli zarf da daha şişkin görünüm-lüdür. Bunlardan, çift grişili-gövdesi yatay açılımlı (horizontal split case) pompa ilginç-tir (Şekil VIII-17b) Debinin sağlanmasının tek bir pompa ile pratikman mümkün ol-madığı hallerde iki pompanın biribiriyle paralel tarzda bağlanması iyi bir çözüm ola-rak kabul edilebilir. Şekil VIII-16'da paralel çalışan pompaların ayrı ayrı ve toptan ka-rakteristik eğrisinin tipik durumu görülmektedir. Santrifüj pompaların seri ve bilhas-sa paralel bağlanarak çalıştırılmasında; debi-manometrik basınç eğrilerinin birbirinebenzer ve yakın karakteristikleri havi olmasına, mümkünse aynı tip ve büyüklüktekipompaların birlikte kullanılmasına gayret edilmelidir.
Santrifüj pompaların verimlerinin yüksek olması, harcanan tahrik enerjisindenpompalama için daha fazla yararlanıldığı anlamını taşıdığından, çok önemlidir ve be-lirli bir uygulama için pompa seçilirken daima çalışma rejimindeki verimi yüksek olanbir pompa seçilmesine dikkat edilmelidir. Unutulmamalıdır ki, akışkanın aşırı şekildeyön değiştirmesi pompa veriminin düşmesine neden olmaktadır ve pompanın ima-lat düzgünlüğü kadar dizayn konstrüksüyonu da önemli dikkati gerektiren bir konu-dur. Aynı nedenle, akışkanın çok sayıda yön değiştirmesi söz konusu olan kademelipompaların verimleri de tek kademeli pompalara nazaran genellikle daha düşüktür.
çal?.•) GENEL GÖRÜNÜMÜ b ) 0EVİR O E S İ S İ M İ N İ N
ETKİSİ
W(m3/h)
c) ROTOR ÇAPI BE&İŞİMİ-NİN ETKİSİ
Şekil. VIII-14) Santrifüj pompa karakteristik eğrileri
Santrifüj pompa karakteristik eğrisinin gösterildiği koordinatlar üzerinde, pompanınsirkülasyonunu sağladığı akışkanın boru ve diğer aksamına ait bir basınç-debi eğrisinide göstermek mümkündür. Bu eğriye "sistem eğrisi" adı verilir ve bu eğrinin, sistemdekullanılan pompanın karakteristik eğrisiyle kesiştiği nokta çalışma rejimini belirler.
11 8
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
KADEMELİ POMPA(SERİ POMPALAR)
425
H(mSS)
PDMPA-1 PÖMPA-2
SERİ POMPALAR
. VIII-15) Seri halde çalışan santrifüj pompalar ve kademeli pompa
,,-Seri çalışan iki pea- panın karakteristik
Eğrisi
z^iat tamiri . .«,..._..„ *1 yük«^g«rı»kairti«i
Poanpa-2
/P«r«l«l çsl i f*n iki pampm-k«rıkt«ri«tit< »grisi
Sistem
PARALEL POMPALAR
Şekil. VIII-16) Paralel halde çalışan santrifüj pompalar
Santrifüj pompanın emiş tarafında, bilhassa rotor kanatçıkları arasından geçerkenakışkan zerrelerinin santrifüj kuvvetler etkisiyle hızlandırıldıgı evvelce belirtilmişti. Buhızlanma ile statik basıncın, emiş ağzında ve kanat aralıklarında düşeceği açıktır. Budüşmenin seviyesi, pompanın devrine, giriş ağzıyla kanatçıkların dizayn konstrüksü-yonuna ve akışkanın geçiş hızlarına bağlı olacaktır. Bilhassa akışkanın sıcaklığı yük-sek ise, pompa emişinde düşen basıncın seviyesi akışkanın buharlaşma basıncının al-tına inebilecek ve bunun sonucunda akışkanın içinde buhar cepleri oluşacaktır.
Buhar molekülleri sıvınmkilere nazaran çok daha hızlı hareket edibeldiğinden bah-sedilen buhar ceplerindeki moleküller temas ettikleri katı metal yüzeylere hızla çar-parak buralarda tahribatlar yapabilmekte, ayrıca, aşırı ses, gürültü, darbe titreşimmeydana getirmekte ve pompalama işleminin yetersiz kalmasına neden olmaktadır.Bu olay'a Kavitasyon adı verilir ve bunun mutlak surette önlenmesi gerekir. Belirli tipve boyuttaki bir pompanın belirli devirde ve çalışma rejimindeki Emiş Net Pozitif Ba-sınç değeri /ENPY (Net Positive Suction Head/NPSH) sabittir ve deneylerle buluna-
i" r
iir /"
' /
426 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
bilmektedir. Uygulamanın sağladığı ENPY değeri pompanın gerektirdiğinden dahayüksek ise yukarıda bahsedilen buhar cepleri yani kavitasyon oluşmayacaktır. Bu ne-denle, pompa seçimlerinde daima imalatçı ENPY (NPSH) eğrisi üzerinde, çalışmaşartlarında pompanın gerektirdiği ENPY değeri bulunup sistemin sağladığı ENPY de-ğerinin bunun üzerinde bulunduğu görülmelidir. Sistemin sağlayacağı ENPY yaklaşıkolarak şöyle hesaplanacaktır:
ENPYsist = he + hz x y - hp - hb (mmSS) olup burada;
he = Pompanın emdiği akışkanın yüzeyindeki mutlak basınç (mSS)
hz = Pompa ekseni ile emdiği akışkan yüzeyi arasındaki düşeş yükseklik (m).Akışkan yüzeyi pompa ekseninden aşağıda ise bu değer negatif olacaktır.
hp = Akışkanın bulunduğu sıcaklıktaki buharlaşma mutlak basıncı (mSS)
7 = Akışkanın çalışma sıcaklığındaki özgül ağırlığı (g/cm3, kg/dm3, v.s.)
hb = Pompa emiş tarafındaki boru donanımı basınç kaybı (mSS)
Örnek: Çalışma şartlarında ENPY değeri, imalatçı katalogunda 4 mSS olarak ve-rilmiş olan bir pompa 80°C'de, 0.5 atü basınç altındaki, 5 metre aşağıda bulunankapalı bir tanktan su emiyorsa ve emiş tarafı boru donanımı kayıpları toplamı 3 mSSolarak hesaplanmışsa bu pompanın kavitasyon sınırına girip girmediğini saptayınız:
ENPYslst = (0.5 + 1.0) x 10 + (-5) x 0.972 - 0.483 x 10 - 3 = 2.31 mSS
he hzxy hp hb
ENPYp o m p = 4 mSS > ENPYsist = 2.31 mSS olup pompa bu çalışma şartların-da kavitasyon sınırına girmektedir ve bu şartlarda kullanılması sakıncalıdır.
Santrifüj pompalar Rotor (çark) tipine ve sayısına, dış hücre konstrüksüyonuna veyapısına, tahrik elemanına bağlanma şekline göre sınıflandırılmaktadır.
A) Rotor tipine göre sınıflandırma:
1. Radyal tip çarklı pompalar
2. Francis tipi çarklı pompalar
3. Aksiyal (pervane) tipi pompalar
4. Rejeneratif türbin tipi pompalar
5. Özel tipli pompalar
B) Rotor sayısına göre sınıflandırma
1. Tek kademeli pompalar
2. Çok kademeli pompalar
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 427
C) Dış hücre-zarf konstrüksüyonuna göre
1. Salyangoz tipi (su çıkışı pompa şaftına dikey)
2. Difüzör tipi (su çıkışı pompa şaftına paralel)
D) Pompanın yapısına göre sınıflandırma
1. Baş taraftan emişli pompalar
2. Yatay veya düşey bölünmüş dış zarflı (split-case pump)
3. Boru hattına entegre bağlı tip (in-line) pompalar
4. Düşey milli pompalar
Bu pompalardan, soğutma uygulamalarında en çok kullanılanlar A-l, A-2 rotortipli ve B-l'deki dış hücreli tip pompalardır. Şekil VIII-17'de değişik tür pompa ör-nekleri verilmektedir.
a) Tek Kademeli-Tek Emişli, Salyangoz tipi Dış Hücreli Pompalar
b) Yatay bölün-müş dış zarf(Split-Case)
1
i; ' / •
ir
c) Boru Hattına Entegre Bağlı Tip Pompalar d) Düşey Milli e) Dalgıç Tipi
Şekil. VIII-17) Santrifüj pompa tiplerinden örnekler
Bir pompanın kullanılabileceği sıcaklık ve basınç sınırlamalarına pompalananakışkanın cinsi ile salmastrasının konstrüktif ve malzeme yapısı en büyük etkendir.Pompa tahrik şaftının yataklanması için rulmanlı yataklar çok sık kullanılmakta ve fa-kat kaymalı yataklara da sık sık rastlanmaktadır (bilhassa boru hattına entegre bağlıtip-sirkülatörler). Pompa tahrik motoru olarak genellikle elektrik motorları kullanıl-maktadır.
Bir santrifüj pompanın kullanıldığı sistemi "Açık" veya "Kapalı" sistem olarak ifa-de etmek mümkündür. "Açık" ve "Kapalı" terimlerinin buradaki anlamı, sistemin at-mosfere açık olması veya kapalı olmasıdır. Açık bir sistemde emiş ve basma tarafla-rının seviye farkı statik basınç farkı olarak boru sürtünme kayıplarına eklenecektir.Örneğin, bir soğutma kulesinde, geliş borusu ile toplanma haznesinin su seviyesi far-kı statik basınç farkı olarak pompa tarafından karşılanacaktır. Kapalı bir sistemde ise
428 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i/ •
I,r
seviye farklarının pompa seçimine bir etkisi olmayacak ve sadece boru sürtünme ka-yıpları ile diğer basınç kayıplarının toplamı pompa seçiminde esas alınacaktır.
t
Ç
hV9
b»
=10
a) Emişte Alt Basınç b) Emişte Üst Basınç
ç g ç k
c) Kapalı Sistem
H : Pompa manometrik basınç gereksinimi (mSS)
he : Atmosfer basıncı (Açık sistemde hem emişde hem çıkışta mevcut) (mSS)
Statik yükseklik farkı (düşey seviye farkı; mt) e: emişte, ç: çıkışta
Emiş tarafı toplam boru ve boru aksamı kayıpları (mSS)
hb ç : Basma tarafı toplam boru ve boru aksamı kayıpları (mSS)
Emiş tarafı giriş kayıpları (Akışkanı hızlandırma ve yönlendirme) mSS
Basma tarafı çıkış kayıpları (Akışkanın borudan çıkış hızı ile harcanan)
Proses kabındaki kayıplar (Eşanjör, soğutucu, vs.) mSS
Akışkanın özgül ağırlığı (Kg/dm3, vs.).
Şekil. VIII-18) Açık ve kapalı sistemlerde pompa basıncının saptanması
Akışkanın dolaştırılacağı boru şebekesinde, pompanın konulacağı yerin seçimin-de, bazı hususlara dikkat etmek gerekir. Açık bir sistemde, pompanın emişine akış-kan graviteyle kendiliğinden dolacak tarzda ve pompanın girişinde akış engellenme-yecek şekilde tertiplenmelidir. Bu husus bilhassa akışkan sıcaklığı yüksek olan, az birbasınç düşümü ile buhar basıncının altına düşülmesi söz konusu olan uygulamalariçin önemlidir. Bu gibi uygulamalarda pompanın emiş tarafındaki boru uzunluğu iledirsek ve basınç kaybına neden olabilecek diğer boru aksamı mümkün olduğu kadaraz olmalıdır. Soğutma kulesi olan uygulamalarda ise kule alt hazne çıkışından pom-pa emişine doğru serbest akışı sağlayacak bir eğim verilmeli ve pompa, kule alt haz-nesindeki su seviyesinden biraz daha aşağıda bir seviyede tutulmalıdır.
Kapalı sistemlerde, pompanın konulacağı yer konusunda önemli bir sorun çıkmamak-tadır. Genel prensip olarak, akışkan sıcaklığının yüksek olduğu uygulamalarda pompayıakışkan sıcaklığının en düşük olduğu boru hattına (kavitasyon ihtimalinin azaltılması bakı-mından), akışkan sıcaklığının dış hava çiğ nokta sıcaklığının altına düştüğü uygulamalardaise pompayı akışkan sıcaklığının en yüksek olduğu boru hattına (pompa gövdesinin dış kıs-mında yoğuşum-terleme olmaması bakımından) konulması uygun olmaktadır.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ 429
Santrifüj pompaların dış gövdesi genellikle pik dökümden yapılmakta, rotor çar-kı ise akışkanın türüne göre; pik, pirinç, bronz, paslanmaz çelik gibi malzemelerdenolmaktadır. Pompa tahrik şaftı çoğunlukla paslanmaz çeliktir. Santrifüj pompalarınşaft sızdırmazlığı pompa konstrüksüyonun önemli bir konusu olup salmastralı ve me-kanik tip olmak üzere iki değişik türüne rastlanmaktadır. Yüksek sıcaklıktaki akışkan-ların bulunduğu sistemlerde çalıştırılan pompaların bilhassa salmastralarının özel ola-rak yapılmış olması, hatta bazı uygulamalarda su ile soğutma gömlekli tip olması, ay-rıca ısıl genleşmelere uygun bir konstrüksüyona sahip bulunması gerekir. Korosifakışkanların söz konusu olduğu uygulamalarda, içi korozyona dayanıklı bir filmlekaplı veya tümüyle korozyona dayanıklı malzemeden yapılmış pompalar kullanılmak-tadır. Deniz suyu ile soğutmalı kondenserlere, salamura ara maddeli soğutuculara ve-ya daha başka korosif solüsyonların bulunduğu soğutma uygulamalarına sık sık ratla-mak mümkündür ve bu nedenle bahsedilen pompalara gerek duyulması beklenmeli-dir. Santrifüj pompaların tahrik şekli çoğunlukla direkt akuple tarzda, motor ile pom-pa şaftlarının bir kavrama ile bağlanması şeklinde yapılmakta ve kayışla tahrik şekli-ne soğutma uygulamalarında çok seyrek rastlanmaktadır. Tahrik motoru genelliklebir elektrik motoru olup pompa ile birlikte, döküm veya kaynaklı profilden imal edil-miş bir şasi üzerinde tespit edilmiş vaziyette bulunmaktadır. Boru hattına bağlı tippompalarda ise bu tür bir şasiye çoğunlukla gerek kalmamaktadır.
ı, r
! i / '
430 UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ