sanay‹de enerj‹ ekonom‹s‹blog.yalova.edu.tr/.../sanayide-enerji-ekonomisi.pdf · t.c....

T.C. ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ YAYINI NO: 2578

AÇIKÖ⁄RET‹M FAKÜLTES‹ YAYINI NO: 1548

SANAY‹DE ENERJ‹ EKONOM‹S‹

YazarlarYrd.Doç.Dr. Ziya SÖ⁄ÜT (Ünite 1, 3)

Mak.Müh. Serkan ÜREN (Ünite 2, 4, 5, 8)Dr. Celalettin ÇEL‹K (Ünite 6)

Mak.Müh. fiaban DURMAZ (Ünite 6)Yrd.Doç.Dr. ‹lkay ORHAN (Ünite 7)

EditörProf.Dr. Tahir Hikmet KARAKOÇ

ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹

Bu kitab›n bas›m, yay›m ve sat›fl haklar› Anadolu Üniversitesine aittir.“Uzaktan Ö¤retim” tekni¤ine uygun olarak haz›rlanan bu kitab›n bütün haklar› sakl›d›r.

‹lgili kurulufltan izin almadan kitab›n tümü ya da bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kay›tveya baflka flekillerde ço¤alt›lamaz, bas›lamaz ve da¤›t›lamaz.

Copyright © 2012 by Anadolu UniversityAll rights reserved

No part of this book may be reproduced or stored in a retrieval system, or transmittedin any form or by any means mechanical, electronic, photocopy, magnetic tape or otherwise, without

permission in writing from the University.

UZAKTAN Ö⁄RET‹M TASARIM B‹R‹M‹

Genel Koordinatör Doç.Dr. Müjgan Bozkaya

Genel Koordinatör Yard›mc›s›Doç.Dr. Hasan Çal›flkan

Ö¤retim Tasar›mc›lar›Yrd.Doç.Dr. Seçil Banar

Ö¤r.Gör.Dr. Mediha Tezcan

Grafik Tasar›m YönetmenleriProf. Tevfik Fikret Uçar

Ö¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›z Ö¤r.Gör. Nilgün Salur

GrafikerlerAyflegül Dibek

Hilal Küçükda¤aflanGülflah Y›lmaz

Aysun fiavl›

Kitap Koordinasyon BirimiUzm. Nermin Özgür

Kapak DüzeniProf. Tevfik Fikret Uçar

Ö¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›z

DizgiAç›kö¤retim Fakültesi Dizgi Ekibi

Sanayide Enerji Ekonomisi

ISBN 978-975-06-1245-9

1. Bask›

Bu kitap ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ Web-Ofset Tesislerinde 4.500 adet bas›lm›flt›r.ESK‹fiEH‹R, Haziran 2012

‹çindekilerÖnsöz ............................................................................................................ ix

Sanayide Enerji Verimlili¤i...................................................... 2G‹R‹fi .............................................................................................................. 3ENERJ‹............................................................................................................ 3Temel Kavramlar .......................................................................................... 3

Sistem....................................................................................................... 3S›cakl›k..................................................................................................... 4Bas›nç....................................................................................................... 5Yo¤unluk ve Özgül Hacim..................................................................... 6Özgül ›s›................................................................................................... 6

Enerji Analizi ve Enerji Verimlili¤i ............................................................... 7Ekserji Analizi ve Ekserji Verimlili¤i ........................................................... 10

Ölü Hal (Çevre)....................................................................................... 11Sistemlerde Enerji Kay›plar› ve Entropi ....................................................... 12

Enerji Kay›plar› ........................................................................................ 12Entropi .................................................................................................... 13

Yanma ve Yak›tlar......................................................................................... 15Yanma Verimi.......................................................................................... 16

Yakma Yönetim Sistemleri............................................................................ 19Yakma Sistemlerinde Enerji Verimlili¤i.................................................. 19

SANAY‹DE ENERJ‹ KULLANIMI VE ENERJ‹ VER‹ML‹L‹⁄‹ ......................... 20F›r›nlar............................................................................................................ 21

F›r›nlarda Enerji Verimlili¤ini Etkileyen Faktörler ................................. 24F›r›nlar›n Is› Depolama Kapasitesi ve Yap›sal Is› Kay›plar› ................. 25

De¤irmenler ................................................................................................... 26De¤irmenlerde Enerji Verimlili¤i............................................................ 27

BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹....................................................................... 29ELEKTR‹K S‹STEMLER‹ ................................................................................ 30Elektrik Motorlar›........................................................................................... 32

Motorlarda Enerji Verimlili¤i .................................................................. 34Özet ............................................................................................................... 36Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 37Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 38S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 38Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 40

Is› Geri Kazan›m› ..................................................................... 42G‹R‹fi .............................................................................................................. 43‹LK YATIRIMDA OPT‹MUM DE⁄ER‹N BEL‹RLENMES‹.............................. 44ISI GER‹ KAZANIM YÖNTEM‹N‹N BEL‹RLENMES‹ VESANKEY D‹YAGRAMI ................................................................................... 46Gazlarda At›k Is› Geri Kazan›m›................................................................... 47S›v›larda At›k Is› Geri Kazan›m› .................................................................. 48Cidar Is›s›ndan Enerji Geri Kazan›m› ........................................................... 48ATIK ISININ GER‹ KAZANILMASINDA KULLANILANS‹STEM VE EK‹PMANLAR............................................................................. 48

‹ ç indek i ler iii

1. ÜN‹TE

2. ÜN‹TE

Is› Geri Kazan›m Sistemlerinin S›n›fland›r›lmas›.......................................... 48Is› Geri Kazan›m Sistem ve Ekipmanlar› ..................................................... 49

Is› Tekerle¤i ............................................................................................. 49Plakal› Tip Is› De¤ifltiricileri ................................................................... 51

Is› Borular› ..................................................................................................... 53Borulu Is› De¤ifltiricileri .......................................................................... 54S›v› Ak›flkanl› ‹ndirekt Is› De¤ifltiricileri................................................. 55Gaz Gaza ‹ndirekt Is› De¤ifltiricileri....................................................... 56Ekonomizörler ......................................................................................... 57At›k Is› Kazanlar› ..................................................................................... 58Reküperatörler ......................................................................................... 59Is› Pompalar›............................................................................................ 61At›k Maddelerden Yararlanma ve Çöp Yakma F›r›nlar› ....................... 62

Özet................................................................................................................ 64Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 65Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 66S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 66Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 67

Çeflitli Sanayi Sektörlerinde Enerji Ekonomisi..................... 68G‹R‹fi .............................................................................................................. 69ENERJ‹ KULLANIMI VE SÜRDÜRÜLEB‹L‹RL‹K............................................ 69Enerji Arz Talep ve Projeksiyonu ............................................................... 70ENERJ‹ TÜKET‹M‹NDE SANAY‹ SEKTÖRLER‹N‹N ROLÜ .......................... 72Türkiye’de Enerji Tüketimi ve Projeksiyonu ............................................... 73ÇEfi‹TL‹ SANAY‹ SEKTÖRLER‹ VE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ ............................ 77Demir Çelik Sektörü...................................................................................... 77

Çelik Üretimi .......................................................................................... 78Demir-Çelik Üretiminde Enerji Kullan›m›.............................................. 80Demir Çelik Sektöründe Enerji Verimlili¤i Çal›flmalar› ......................... 81

Çimento Sektörü............................................................................................ 82Çimento Üretimi ..................................................................................... 83Çimento Sektöründe Enerji Kullan›m› ................................................... 85Çimento Sektöründe Enerji Verimlili¤i Çal›flmalar› ............................... 87

Tekstil Sektörü............................................................................................... 89Tekstil Üretimi ......................................................................................... 90Tekstil Sektöründe Enerji Verimlili¤i .................................................... 91

Seramik Sektörü ........................................................................................... 93Seramik Üretimi....................................................................................... 94Seramik Kaplama Malzeme Üretimi ..................................................... 94Seramik Sa¤l›k Gereçleri Üretimi ........................................................... 95Seramik Sektöründe Enerji Kullan›m› ................................................... 96Sektörde Enerji Verimlili¤i ..................................................................... 96

Ka¤›t Sektörü ................................................................................................. 97Ka¤›t Üretim Prosesi ............................................................................... 98Selüloz Üretimi ........................................................................................ 99Ka¤›t Üretimi .......................................................................................... 99Ka¤›t Sektöründe Enerji Kullan›m› ....................................................... 100

Demir D›fl› Metaller Sektörü ......................................................................... 101Demir D›fl› Metal Sektöründe Enerji Verimlili¤i .................................... 101

‹ ç indek i leriv

3. ÜN‹TE

Alüminyum Sektörü ..................................................................................... 102Alüminyum Üretimi ............................................................................... 103Alüminyum Sektöründe Enerji Verimlili¤i ............................................. 105

Bak›r Sektörü................................................................................................. 105Bak›r Üretimi ........................................................................................... 106Bak›r Sektöründe Enerji Verimlili¤i........................................................ 107

Kimya Sektörü .............................................................................................. 108G›da Sektörü.................................................................................................. 109Özet ............................................................................................................... 111Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 112Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 113S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 113Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 114

Buhar Sistemleri ...................................................................... 116G‹R‹fi .............................................................................................................. 117BUHAR TES‹SATI VE BUHARLA ‹LG‹L‹ TEMEL ........................................ 117B‹LG‹LER........................................................................................................ 117Buharla ‹lgili Temel Tan›m ve Kavramlar ................................................... 117

Buhar ....................................................................................................... 117Doymufl buhar......................................................................................... 117K›zg›n buhar ............................................................................................ 117Flafl buhar ................................................................................................ 117Kondens................................................................................................... 118Buhar Kapan› (Kondenstop) .................................................................. 118Is› Eflanjörü (Is› De¤ifltiricisi).................................................................. 118Presostat................................................................................................... 118Süspansiyon............................................................................................. 118

Buhar Kullan›m›n›n Avantaj ve Dezavantajlar›............................................ 119KAYNAR SULU S‹STEMLER .......................................................................... 120KIZGIN YA⁄ S‹STEMLER‹ ............................................................................ 120BUHAR, KAYNAR SU VE KIZGIN YA⁄ ..................................................... 120TES‹SATLARININ KARfiILAfiTIRILMASI........................................................ 120BUHAR KAZANLARI .................................................................................... 122BUHAR AKÜMÜLATÖRLER‹ ....................................................................... 123BUHAR KAZANI DONANIMLARI................................................................. 123BUHAR TES‹SATINDA KULLANILAN ELEMANLAR .................................... 125Buhar Kapanlar› (Kondenstoplar) ............................................................... 125Kondens Miktar› Hesab› .............................................................................. 127Degazörler .................................................................................................... 128Kazan Besleme Suyu Pompalar› ................................................................. 128Buhar Sayaçlar› ............................................................................................ 128BUHARLI S‹STEMLERDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹............................................ 129Kondens Suyundan Is› Geri Kazan›m›......................................................... 129Yüzey ve Dip Blöfünden Yaralanma........................................................... 129Flafl Buhardan Yararlanma ........................................................................... 131Ekonomizör Kullan›m› .................................................................................. 132Kazan Tafl›n›n Enerji Tüketimine Etkisi ...................................................... 132Buhar Bas›nc› ve Bas›nç Seçimi ................................................................... 133BUHARLI S‹STEMLERDE ENERJ‹ TASARRUFU VE .................................... 134

‹ ç indek i ler v

4. ÜN‹TE

SORUNLARIN AZALTILMASI ‹Ç‹N BAZI ÖNER‹LER................................... 134Özet ............................................................................................................... 137Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 138Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 139S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 139Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 140

Bas›nçl› Hava Sistemleri ......................................................... 142G‹R‹fi .............................................................................................................. 143BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹ VE KOMPRESÖRLERE ‹L‹fiK‹N TANIM VE KAVRAMLAR............................................................................... 143Kompresör ..................................................................................................... 143‹flletme Bas›nc›............................................................................................... 143Kullan›m Faktörü........................................................................................... 144Özgül Güç Tüketimi ..................................................................................... 145Yüksüz Güç Tüketimi ................................................................................... 146Bas›nçl› Havan›n ‹çerdi¤i Su Miktar›............................................................ 147Bas›nçl› Hava Kurutucular› ........................................................................... 148Bas›nçl› Hava Filtreleri .................................................................................. 148KOMPRESÖRLER‹N SINIFLANDIRILMASI VE ÖZELL‹KLER‹ ...................... 149BASINÇLI HAVA HATLARI VE S‹STEMLER‹................................................ 151BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ TASARRUFU ÇALIfiMALARI .. 155Hava Kaçaklar› .............................................................................................. 156Üfleme Sistemlerinde Enerji Tasarrufu......................................................... 158Projelendirme ................................................................................................ 159Girifl Havas›n›n fiartlar›.................................................................................. 159Kompresörler ................................................................................................. 160Filtre ve Kurutucular›n Seçim ve Kullan›m›................................................. 160ISITMA, HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDEK‹ HAVA KANALLARINDA ENERJ‹ TASARRUFU ........................................................ 160Özet ............................................................................................................... 164Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 165Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 166S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 167Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 169

Is› Pompas› Sistemleri............................................................. 170G‹R‹fi .............................................................................................................. 171TEMEL B‹LG‹ VE KAVRAMLAR.................................................................... 171ELEKTR‹K TAHR‹KL‹ KOMPRESÖRLÜ ISI POMPASININ ÇALIfiMA PRENS‹B‹ ....................................................................................................... 173ISI POMPASI B‹LEfiENLER‹ ......................................................................... 176Kompresörler ................................................................................................. 176So¤utucu Ak›flkanlar ..................................................................................... 177Is› Eflanjörleri - Buharlaflt›r›c› ve Yo¤uflturucu ............................................ 178Kontrol Panelleri ........................................................................................... 178ISI POMPASININ KULLANIM ALANLARI .................................................... 179ISI POMPASI T‹PLER‹ ................................................................................... 180Mekanik Kompresörlü Is› Pompalar› .......................................................... 180Elektrik Tahrikli Kompresörlü Is› Pompalar› .............................................. 180

‹ ç indek i lervi

5. ÜN‹TE

6. ÜN‹TE

Çift Kompresörlü Is› Pompalar› .................................................................... 182Büyük Kapasiteli Özel ‹malat Is› Pompalar›................................................ 183Motor Tahrikli Kompresörlü Is› Pompalar› ................................................ 183Sorbsiyonlu Is› Pompalar› ............................................................................ 184Absorbsiyonlu Is› Pompalar› ....................................................................... 184Adsorbsiyonlu Is› Pompalar› ....................................................................... 185Vuilleumier Is› Pompalar› ............................................................................ 187Gaz Yak›tl› Modern Is›tma Cihazlar›n›n Sorpisyonu Is› Pompalar› ‹le Birlefltirilmesi............................................................................................ 187PERFORMANS KATSAYISI VE YILLIK PERFORMANS SAYISI.................... 189Performans Katsay›s› ..................................................................................... 189Y›ll›k Performans Say›s› ................................................................................ 192

Toprak, Su ve Hava Kaynakl› Is› Pompalar› ‹çin COP ve Kapasite Diyagram› ................................................................................. 192

Özet................................................................................................................ 194Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 196Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 197S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 197Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 198

Birleflik Is› ve Güç Sistemleri.................................................. 200G‹R‹fi .............................................................................................................. 201Birleflik Is› ve Güç Sistemlerinin Avantajlar›................................................ 202Birleflik Is› ve Güç Sistemlerinin Uygun Oldu¤u Sektörler ........................ 203Birleflik Is› ve Güç Sistemlerinde Verim ...................................................... 204Birleflik Is› ve Güç Sisteminde Enerji Üretim Süreci ................................... 205B‹RLEfi‹K ISI VE GÜÇ S‹STEM‹N‹N TEMEL ELEMANLARI ......................... 206Pistonlu Motor ............................................................................................... 207

Pistonlu Motorun Teknolojik Özellikleri ............................................... 207Pistonlu Motorda Bak›m ......................................................................... 208Pistonlu Motorda Is›n›n Geri Kazan›m› ................................................. 208Pistonlu Motorun Kullan›n Alanlar›........................................................ 209

Gaz Türbinli Motor ...................................................................................... 209Gaz Türbinli Motorun Teknolojik Özellikleri........................................ 210Gaz Türbinli Motorda Bak›m.................................................................. 211Gaz Türbinli Motorda Is›n›n Geri Kazan›m›.......................................... 212Gaz Türbinli Motorun Kullan›m Alanlar› ............................................... 213

Buhar Türbini ................................................................................................ 213Buhar Türbininin Teknolojik Özellikleri .............................................. 214Buhar Türbinin Bak›m› ........................................................................... 216Buhar Türbininde Is›n›n Geri Kazan›m› ................................................ 216Buhar Türbinin Kullan›m Alanlar›.......................................................... 216

At›k Is› Kazan› ............................................................................................... 216Jeneratör......................................................................................................... 218Kontrol Sistemi .............................................................................................. 219TR‹JENERASYON........................................................................................... 219Trijenerasyon Tesislerinin Kullan›m Alanlar› ............................................... 221Özet................................................................................................................ 222Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 223Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 224

‹ ç indek i ler vii

7. ÜN‹TE

S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 224Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 226

Yakma Sistemleri veYak›t Enerji Hesaplar› ......................... 228YANMA VE YAKMA S‹STEMLER‹NE ‹L‹fiK‹N TEMEL TANIM VE KAVRAMLAR............................................................................... 229G‹R‹fi .............................................................................................................. 229Brülör ve Pülverizasyon................................................................................ 229Viskozite ........................................................................................................ 229Yak›t Filtresi................................................................................................... 230Yanma............................................................................................................ 230Tam Yanma, Eksik Yanma ve Hava Fazlal›k Katsay›s›............................... 230Oksijen/Yak›t ve Hava/Yak›t Oran› ............................................................. 230Yo¤uflma Teknolojisi..................................................................................... 231Kimyasal Reaksiyon, Reaktant ve Ürün....................................................... 231Endotermik ve Ekzotermik Reaksiyon......................................................... 231Yanma............................................................................................................ 231Is› ve S›cakl›k................................................................................................. 231GAZ YAKITLAR VE ÖZELL‹KLER‹ ............................................................... 231SIVI YAKITLAR VE ÖZELL‹KLER‹ ................................................................ 233YANMA DENKLEMLER‹ ................................................................................ 234Teorik Hava ‹htiyac›n›n Hesab›.................................................................... 235Yanma Ürünlerinin Hesab› ........................................................................... 236YAKIT ENERJ‹ HESAPLARI ......................................................................... 237BRÜLÖRLER................................................................................................... 242Gaz Yak›t Brülörleri ...................................................................................... 242Brülör Seçimi ................................................................................................. 246S›v› Yak›t Brülörleri....................................................................................... 247

S›v› Yak›t Brülörlerinin Çal›flma Prensibi............................................... 247S›v› Yak›t Brülör Tipleri ................................................................................ 249Yak›t Dolafl›m ve Yakma Havas› Sistemi..................................................... 250Özet................................................................................................................ 252Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 253Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 254S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 254Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 255

‹ ç indek i lerviii

8. ÜN‹TE

ÖnsözEnerji kaynaklar›n›n sürekli olarak azalmas› ve enerjiye olan talebin giderek

artmas› enerji fiyatlar›n› art›rmakta, bu da tüm üretim mallar›n›n fiyatlar›n› do¤ru-dan etkilemektedir. Fosil kaynaklar›n gelece¤e yönelik ömür tahminleri de gözönüne al›nd›¤›nda giderek artan enerji darbo¤az›na çözüm olmak üzere acil ted-birler al›nmaktad›r. Avrupa Birli¤i’nde bu yönde yap›lan düzenleme ve direktiflerTürkiye’ye de yans›maktad›r. Bu soruna özüm olmak üzere yenilenebilir kaynak-lar›n kullan›m›n›n art›r›lmas›na yönelik çal›flmalar yo¤un bir flekilde sürdürülmek-te, bu kaynaklar›n kullan›m›na yönelik zorlay›c› ve özendirici önlemler ortaya ko-nulmaktad›r. Tüm bunlar›n yans›ra enerjinin verimli kullan›lmas› ve enerji ekono-misi çal›flmalar›na, yeni bir enerji kayna¤› gözüyle de bak›labilmektedir. SanayideEnerji Ekonomisi bafll›kl› bu kitab›m›zda, sanayide enerji ekonomisi yap›labilecekpek çok alan ve sistem incelenmifltir. Her bir sistem, ayr› bir ünite içersinde ayr›n-t›l› olarak ele al›nm›flt›r.

Enerjinin nas›l kullan›ld›¤›n›n önemli bir göstergesi de enerji yo¤unlu¤udur.Enerji yo¤unlu¤u, y›ll›k gayri safi milli has›la bafl›na, y›ll›k olarak tüketilen birincilenerji miktar›d›r. Bu tan›mlama, tüm dünyada kullan›lan bir gösterge olup, pekçok durumda karfl›laflt›rma kriteri olarak da kullan›lmaktad›r. Bir ülkenin enerjiyo¤unlu¤u hesaplanarak, enerjinin verimli ya da verimsiz kullan›ld›¤› söylenebilir.Bir ülkenin enerji yo¤unlu¤u ne kadar düflükse, o ülkede birim has›la bafl›na har-canan enerji de o kadar düflük demektir ve enerjinin do¤ru kullan›ld›¤› anlam›nagelmektedir. Enerji yo¤unlu¤unun düflüklü¤ü ayn› zamanda ayn› miktar enerji iledaha çok katma de¤er üretildi¤ini göstermektedir. Bir ülkenin enerji aç›s›ndan ge-liflmiflli¤i, kifli bafl› enerji tüketiminin yüksek ve enerji yo¤unlu¤unun düflük olma-s› ile da ifade edilmektedir. Ülkemizde enerji yo¤unlu¤u OECD ülkelerine göre ikikat, Japonya’ya göre dört kat yüksektir. Kitap içeri¤inde yer alan ünite bafll›klar›dikkatle incelendi¤inde, bu çal›flmalar›n enerji yo¤unlu¤unu düflürmede önemlietkileri olaca¤› kolayca anlafl›lmaktad›r. Kitaptaki üniteler, belli bir sistematik içe-risinde s›ralanm›flt›r. ‹lk ünitede sanayide enerji verimlili¤i konusu incelenmifltir.Daha sonra genel olarak, enerji geri kazan›m teknikleri ikinci ünitede incelenmifl-tir. Üçüncü ünitede topluca çeflitli sanayi sektörlerinde enerji ekonomisi gözdengeçirilmifltir. Bundan sonraki her ünitede sanayide enerji ekonomisi amac›yla be-lirli bir bafll›k incelenmifltir. Buharl› sistemler dördüncü ünitede, bas›nçl› hava sis-temleri beflinci ünitede, ›s› pompas› sistemleri alt›nc› ünitede, bileflik ›s› güç sis-temleri yedinci ünitede, yakma sistemleri ve yak›t enerji hesaplar› ise kitab›n sonbölümde olan sekizinci ünitede incelenmifltir.

Aç›kö¤retim tekni¤ine göre haz›rlanan tüm kitaplar›m›zda oldu¤u gibi, bu ki-tapta da örneklerin arkas›ndan verilen s›ra sizde sorular› ile ö¤rencinin konuyukavramas› amaçlanm›flt›r. Kitab›n arkas›nda verilen kendimizi s›nayal›m bölümüy-le konunun anlafl›lmas›n›n sa¤lan›p sa¤lanmad›¤› s›nanm›flt›r.

Kitab›n haz›rlanmas›nda yazarlar›n, ö¤renim tasar›m› ve grafik tasar›m› ekiple-rinin ciddi katk›lar› olmufltur. Bölüm yazar› olarak katk› veren de¤erli meslektafl-lar›ma, kitab›n düzenleme ve bask›s›nda eme¤i geçen üniversite personelimize te-flekkür ederim. Kitab›n yaz›m, düzenleme ve kontrolünde çal›flma arkadafllar›mve meslektafllar›m›n katk›lar› olmufltur. Bu katk›lar›ndan dolay› Arfl.Gör.Dr. ÖnderALTUNTAfi, Mak.Müh. Elif YILDIRIM, Mak.Müh. Yasin fiÖHRET, Uçak Müh. Sey-hun DURMUfi ve Özge BEfi‹KÇ‹’ye çok teflekkür ediyorum. Kitab›n ö¤rencilerimi-ze yararl› olmas›n› diliyorum.

EditörProf.Dr. T. Hikmet KARAKOÇ

Önsöz ix

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Bir sistemde enerji ve ekserji analiz kavramlar›n› ve verimlili¤i tan›mlayabilecek,Yanma ve yanma verimlili¤inin etkilerini aç›klayabilecek, Sanayide enerji verimlili¤inin önemini tart›flabilecek, F›r›nlarda enerji verimlili¤inin etkilerini yorumlayabilecek,De¤irmenlerde enerji analizlerini uygulayabilecek, Bas›nçl› hava sistemlerinde verimlili¤in ekonomik etkisini aç›klayabilecek,Enerji verimlili¤inde elektrik tüketiminin önemini anlatabilecek, Elektrik motorlar›n›n enerji maliyetlerine etkilerini aç›klayabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Sanayi Sektörleri• Enerji Verimlili¤i• CO2 Emisyonlar›

• Enerji Analizleri• Enerji Maliyetleri• Sürdürülebilir Çevre

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNNNNN

Sanayide EnerjiEkonomisi

Sanayide EnerjiVerimlili¤i

• G‹R‹fi• ENERJ‹• TEMEL KAVRAMLAR• ENERJ‹ ANAL‹Z‹ VE ENERJ‹

VER‹ML‹L‹⁄‹• EKSERJ‹ ANAL‹Z‹ VE EKSERJ‹

VER‹ML‹L‹⁄‹• ENERJ‹ KAYIPLARI VE ENTROP‹• YANMA VE YAKITLAR• SANAY‹DE ENERJ‹ VER‹ML‹L‹⁄‹• FIRINLAR• DE⁄‹RMENLER• BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹• ELEKTR‹K S‹STEMLER‹• ELEKTR‹K MOTORLARI

1SANAY‹DE ENERJ‹ EKONOM‹S‹

G‹R‹fiSanayi sektörü ülkenin yap›s›na ba¤l› olmakla birlikte nihai enerji tüketimi içindeen büyük paya sahip sektördür. Türkiye’de de benzer bur durum söz konusudur.Türkiye’nin2008 y›l›nda sanayi sektörünün nihai enerji tüketimindeki pay› yaklafl›k%37, elektrik üretimindeki pay› ise %55’tir. sanayide enerjinin verimli kullan›m›üretim maliyetlerini do¤rudan etkilemesiyle birlikte, günümüzde h›zla yay›lmayabafllayan çevresel kirlilik, küresel ›s›nma ve etkileri yönüyle de önemlidir. Üretimproseslerinde enerjinin verimli kullan›m› temelde termodinamik süreç olarak de-¤erlendirilen sistemler için, sistem, s›cakl›k, ›s›, enerji, ekserji, entropi gibi temelkavramlara ba¤l› olarak de¤erlendirilmektedir.

ENERJ‹‹nsan yaflam› için vazgeçilmez bir unsur olan enerji, geçmiflte oldu¤u gibi günümüz-de de tüm Dünyada ve Türkiye’de gündemi yo¤un olarak meflgul eden konular›nbafl›nda yer almaktad›r. Enerji, ülkelerin ekonomik ve sosyal olarak gelifliminde, top-lumsal refah›n artt›r›lmas›nda önemli bir etkendir ve olmaya da devam edecektir.Enerji, ifllevsel olarak sanayiden toplumsal yaflama, de¤iflik formlardaki enerjininüretimini, dönüflümünü, iletimi ve kullan›m›n›, mümkün olan en az kay›pla gerçek-lefltirmek için çal›fl›r. Teknik anlamda enerji, üç temel amaç için kullan›l›r. Bunlar;mekanik veya elektrik enerjisinin elde edilmesi amac›yla güç tesislerinde, ›s›nmaamac›yla ›s› tesislerinde ve her tür üretim maksad›yla üretim tesislerinde kullan›md›r.

Sanayide enerjinin verimli kullan›m›; üretim maliyetlerini do¤rudan etkileme-siyle beraber günümüzde önemi h›zla yay›lmaya bafllayan çevresel kirlilik, küresel›s›nma ve neden oldu¤u etkiler yönüyle de önemlidir. Üretim proseslerinde ener-jinin verimli kullan›m› temelde termodinamik süreç olarak de¤erlendirilen sistem-ler için temel kavramlara ba¤l› olarak de¤erlendirilir. Bu bölümde enerji verimlili-¤i konusuyla do¤rudan iliflkili temel kavramlar› ö¤renece¤iz.

Temel Kavramlar

SistemSanayi uygulamalar›nda tüm prosesler için biranaliz ve de¤erlendirme yap›lmadan önce flema-land›r›larak de¤erlendirme noktalar›n›n belirlen-mesi önemlidir. Mühendislik uygulamalar›ndaher proses için genelde sistem kavram› kullan›-

Sanayide Enerji Verimlili¤i

fiekil 1.1

S‹STEM

ÇEVRETermodinamikproseslerde sistemçevre iliflkisi

l›r. Sistem, kütle ve enerji transferlerinin incelendi¤i s›n›rlar› belirlenmifl bölge ola-rak tan›mlanabilir. ‹ncelenen sistemin d›fl›nda kalan ve sistemin üzerinde etkisi olanher fleye çevre denir. Sistemi çevreden ay›ran yüzeye ise, sistem s›n›r› ad› verilir.

Sistemlerde kütle ve enerji hareketine ba¤l› olarak aç›k, kapal› ve izoleli (yal›-t›lm›fl) sistemler olmak üzere üç temel yap› göze çarpar. fiekil 1.2’de sistem türleriile çevre aras›ndaki iliflki tan›mlanmaktad›r. Sanayi kurulufllar›n üretim süreçlerin-de ço¤unlukla aç›k sistemler kullan›lmaktad›r. Çimento üretiminde döner f›r›n, çe-lik üretiminde kupol f›r›nlar, g›da endüstrisinde ›s› de¤ifltiricileri bunlara örnek ve-rilebilir. Pek çok üretim süreçlerinde sistemler ›s›ya ba¤l› çal›fl›rlar. Is›ya do¤rudanveya dolayl› ba¤l› tüm sistemler ›s› sistemleri olarak tan›mlan›rlar. Aç›k sistemler,madde ve enerji geçifllerinin oldu¤u sistemlerdir. Ancak sistem s›n›rlar›ndan geçenkütle ak›fllar› korunur bir özelliktir. Kapal› sistemlerde, sistemle çevre aras›nda sa-dece enerji geçifli vard›r. Kütle geçifli yoktur. Kapal› sistemde kütle sabittir. ‹zolelisistemde, sistem ile çevre aras›nda kütle ve enerji geçifli yoktur. Sistem ile çevrearas›nda kütle ve enerji geçiflini engelleyen izole tabakas› vard›r.

Bir sistemde enerjiye ba¤l› de¤erlendirme yapabilmek için öncelikle sistemlerintemel girdi parametrelerinin incelenmesi gerekir. Bir sistemde bu parametrelerinöncelikle kütleye ba¤l› olup olmad›¤› sorgulan›r. Bu özelliklere kütleye ba¤l›özellikler veya kütleye ba¤l› olmayan özellikler demek mümkündür. Bu özel-likler Tablo 1.1’de verilmifltir.

S›cakl›kS›cakl›k bir sistemde ›s› de¤ifliminin ölçütüdür. Ancak s›cakl›k ve ›s› birbirine do¤-rudan ba¤l› fakat farkl› kavramlard›r. S›cakl›k hiçbir zaman sistemdeki enerji yükü-nü tan›mlamada kendi bafl›na yeterli bir parametre de¤ildir. S›cakl›k (T), bir mad-denin ›s›l durumunu ve onun bir madde ile temas etti¤inde enerji de¤iflim kabili-yetini gösterir. S›cakl›¤›, enerji hareketini tan›mlamada bir ölçüt olarak da de¤er-lendirmek mümkündür. Buna göre termodinamik süreçlerde enerjinin bir nokta-dan di¤erine hareketinde, hareket yüksek s›cakl›ktan düflük s›cakl›¤a do¤ru ger-çekleflir. Bu ak›fl›n özelli¤inde s›cakl›¤› tan›mlamakta termodinami¤in s›f›r›nc› ya-sas› etkindir. Birbiriyle temas eden iki cisim bir ›s›l dengeye ulafl›ncaya kadar bir-biriyle ›s› al›flverifline devam eder. Bunlara temas eden üçüncü bir cisim de bu ikimadde ile bir ›s›l dengeye gelinceye kadar ›s› al›fl verifline devam eder. Bu süreç-

Kütleye ba¤l› özellikler Kütleye ba¤l› olmayan özellikler

Özellik Birimi Sembolü Özellik Birimi Sembolü

Kütle kg m Bas›nç Pa P

Hacim m3 V S›cakl›k K, °C T

Yo¤unluk kg/m3 Ú

4 Sanayide Ener j i Ekonomisi

ÇEVREKÜTLE

ENERJ‹

ENERJ‹

a. Aç›k sistem b. Kapal› sistem

S‹STEM S‹STEM

KÜTLE

ÇEVRE

c.‹zoleli sistem

S‹STEM

KÜTLE ENERJ‹

ÇEVRE

fiekil 1.2

Sistem türleri

Tablo 1.1SisteminTermodinamikÖzellikleri

te ›s› yüksek s›cakl›ktan düflük s›cakl›¤a akar. Bu termodinami¤in s›f›r›nc› yasas›olarak tan›mlan›r.

Uygulamalarda genellikle s›cakl›k termometre ile ölçülür. Termometreler suyunkaynama ve donma noktalar›n› referans alarak ölçeklendirilmifllerdir. Dünyada de-¤iflik ölçü sistemlerinin en çok kulland›¤› ölçekler Celsius (°C), Fahrenheit (°F) veKelvin (K)’dir. fiekil 1.3’te bu üç ölçütün mukayeseli de¤erleri verilmifltir.

Referans noktas› Celcius ölçe¤inde suyun donma s›cakl›¤› (0 °C) ve kaynamas›cakl›¤› (100 °C) dir. Mutlak s›cakl›k (T), Kelvin derecesinde mutlak s›f›r›n üzerin-deki derece say›s›d›r. Celcius ölçe¤i ile mutlak s›cakl›k aras›ndaki iliflki;

T = t (°C) + 273 (K) (1)

olarak tan›mlan›r. Burada “t” Celcius ölçe¤i ile ölçülen s›cakl›kt›r. Günümüzde en-düstriyel uygulamalarda ölçülen s›cakl›k de¤eri derece cinsinden Celcius s›cakl›¤›-d›r. Her üç ölçütün birbirleriyle iliflkili ba¤›nt›lar› afla¤›da verilmifltir.

(2)

90/70 °C s›cakl›kla çal›flan bir s›cak su ›s›tma sisteminde s›cakl›k parametrelerini mutlaks›cakl›kla tan›mlay›n›z.

Bas›nçSanayi uygulamalar›nda enerji hareketi, sürekli ak›fl özelli¤ine sahip sistemlerdeyo¤un olarak gözlenir. Bu ak›fl süreçlerinde materyal ak›fllar› bas›nç etkisiyle ger-çekleflir ve bu ak›fl etkisi sistemin enerji verimini do¤rudan etkiler. Bu nedenle ba-s›nç kavram› sanayi sistemlerinde etkin ve önemli bir kavramd›r. Bas›nç (P), birak›flkan taraf›ndan birim alana dik yönde uygulanan kuvvettir. Mühendislik hesap-lamalar›nda geçerli olan bas›nç mutlak bas›nçt›r. Mutlak bas›nç tüm sistemler içinetkin (gösterge) bas›nc›n standart atmosferik bas›nçla bütünleflmifl halidir. Etkinbas›nç atmosferik bas›nc›n s›f›r kabul edildi¤i bir bas›nç ölçüsüdür ve mutlak ba-s›nç için atmosfer bas›nc›n›n üzerine eklenir. Atmosferik bas›nc›n alt›nda kalan ba-s›nçlar ise, vakum bas›nc› olarak tan›mlan›r. En çok kullan›lan bas›nç birimleri Pas-cal (Pa), Atmosfer bas›nc› (atm) ve DIN normunda kullan›lan bar’d›r.

oC100

= F - 32180

= K - 273100

51. Ünite - Sanayide Ener j i Ver iml i l i¤ i

fiekil 1.3

100 212 373

273320

Suyun KaynamaNoktas›

Suyun DonmaNoktas›

Celcius °C(santigrad) Fahrenhait (°F) Kelvin (K)

Kullan›lan S›cakl›kÖlçekleri veDe¤erleri

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE SIRA S ‹ZDE

AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N NK ‹ T A P

T E L E V ‹ Z Y O N

K ‹ T A P


1

Pm = Patm + Pgös (3)

Pvakum = Patm - Pgös (4)

Burada Pm mutlak bas›nc›, Patm atmosfer bas›nc›n›, Pgös bir bas›nç ölçme aletiy-le sistemde ölçülen bas›nc›, Pvakum vakum bas›nc›n› ifade eder. Bas›nç için kulla-n›lan birim her metrekareye düflen dik kuvvet yani Newton’dur (N/m2). Newtonbir kuvvet birimidir. Uluslararas› kabullerde en yayg›n bas›nç birimi Pascal’d›r.Standart atmosferik bas›nç 101325 Pa veya 101,3 kPa’d›r.

Sanayi uygulamalar›nda materyallerin neden oldu¤u bas›nç etkisi fiekil 4’de ve-rilen manometre türlerinden olan yayl› manometreler ile ölçülür. Çok hassas uygu-lamalarda yayl› manometreler yerine dijital manometreler kullan›lmaktad›r. Akade-mik çal›flmalarda ise bas›nç etkisi u tipi manometreler yard›m›yla bulunur.

Bir otomobil lasti¤inde ölçülen bas›nç 20 bar’d›r. Lasti¤i bir sistem kabul edersek sistembas›nc›n› kPa cinsinden bulunuz.

Yo¤unluk ve Özgül HacimIs›l etkilerin oldu¤u tüm sistemlerde materyal ak›fllar›n üzerinde yo¤unluk, bafltagaz ak›flkanlar olmak üzere buhar ve benzeri ak›flkanlarda ise özgül hacim önem-li parametrelerdir. Yo¤unluk (ρ) bir maddenin iflgal etti¤i (kaplad›¤›) birim hac-min kütlesidir. Özgül hacim (υ) hacmin kapsad›¤› birim kütle miktar›d›r. Yo¤un-luk ve özgül hacim birbirlerine ters orant›l›d›r. Sistemlerde en çok referans al›nanveya kullan›lan suyun ve havan›n standart atmosferik bas›nçta yo¤unluklar› s›ras›y-la 998 kg/m3, 1.2 kg/m3’tür. Bir madde için yo¤unluk;

(5)

ba¤›nt›s›yla tan›mlan›r. Burada m kütleyi, 6 hacmi ifade eder. Özgül hacim ise;

(6)

4x6x3 m boyutlar›nda olan bir çal›flma ofisinde havan›n özgül hacmi 0,83 m3/kg ise oda-daki havan›n sahip oldu¤u kütleyi ve yo¤unlu¤u bulunuz.

Özgül ›s›Özgül ›s› bir maddenin s›cakl›¤›n› 1 °C (veya 1K) yükseltmek için gerekli enerjimiktar›d›r. Bir maddenin özgül ›s›s› sahip oldu¤u s›cakl›ktaki ›s› yükünü do¤rudanetkiler. Tan›mlama, sabit hacimde (kapal› sistemlerde) özgül ›s› Cv ve sabit bas›nç-

vm

m kg= =∀1 3

ρ( / )

ρ =∀m kg m( / )3


fiekil 1.4

Manometreler

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P


‹ N T E R N E T ‹ N T E R N E T

2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T


AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N N

3

ta (aç›k sistemlerde) özgül ›s› Cp olmak üzere iki çok yayg›n iki yap›da kullan›l›r.Sanayide enerji hareketi ço¤unlukla aç›k sistemler için geçerli olmas› nedeniylehesaplamalarda Cp daha çok kullan›lmaktad›r. Özgül ›s›n›n birimi kJ/kg°C veyakJ/kgK’dir. Baz› maddelerin özgül ›s› kapasite de¤erleri Tablo 1.2’de verilmifltir.

Tabloda da görülebilece¤i gibi; suyun özgül ›s›s› 4,18 kJ/kg°C’dir. Bu de¤er, birkilogram suyun s›cakl›¤›n› bir derece artt›rmak için 4,18 kJ’lük ›s› enerjisi gerekti-¤ini gösterir. Benzer örnek kat›lar için de verilebilir. Örne¤in demir için bu de¤er0,45 kJ/kg°C’dir. Yani, bir kilogram demirin s›cakl›¤›n› bir derece artt›rmak için0,45 kJ’lük ›s› enerjisine ihtiyaç vard›r.

Enerji Analizi ve Enerji Verimlili¤iGünümüzde enerji yaflam› konforlu k›lan en önemli de¤erdir. Enerji, genellikle iflya da ifl yapabilme yetene¤i olarak tan›mlan›r. Bu, enerjinin ihtiva etti¤i anlam aç›-s›ndan daha az belirgindir. Çünkü sistemlerde enerji kavram› ifl ve ›s›ya ba¤l› mo-leküler hareketle flekillenir. Bu nedenlerle yukar›daki ifle ba¤l› tan›m yerine ener-ji; hareket ya da hareket üretme yetene¤i olarak tan›mlanmal›d›r. Örnek olarak birkapta ›s›t›lan su verilebilir. Su ›s›t›lmaya bafllar bafllamaz moleküller harekete bafl-lar ve su molekülleri ›s›n›n etkisiyle ve artmas›na ba¤l› olarak hareketini yükseltir.Enerji süreklili¤i var olan bir kavramd›r. Bir sistemde enerji hiçbir zaman kaybol-maz. Ancak enerji bir baflka enerjiye dönüflür. Örnek olarak bir araba motoru en-tropi, verilebilir. Bir benzinli araçta yak›t hava kar›fl›m› motor pistonlar›nda yanmave patlama sonucu ›s› enerjisine dönüflür. Is› enerjisi motor pistonlar›n› hareket et-tirir ve ›s› enerjisi mekanik enerjiye dönüflür. Krank mili vas›tas›yla tekerleklere ta-fl›nan bu enerji arac›n hareket etmesini sa¤lar. Termodinami¤in temel yasalar›ndanbiri olan enerjinin korunum yasas›na göre enerjinin de¤er ölçüsü, enerjinin formdönüfltürme yetene¤idir. Bu yetenek, di¤er enerji türlerine s›n›rs›z veya tamamendönüfltürülebilen enerji (örne¤in mekanik enerji, elektrik enerjisi, potansiyel ener-ji, kinetik enerji vb.), di¤er enerji türlerine s›n›rl› (k›smen) dönüfltürülebilen enerji(örne¤in iç enerji, ›s› enerjisi vb.), Di¤er enerji türlerine dönüfltürülmesi imkâns›zenerji (örne¤in çevrenin iç enerjisi vb) olmak üzere üç ayr› grupta toplamak müm-kündür. Termodinami¤in birinci yasas›na göre (enerjinin korunumu yasas›); ener-ji yoktan var edilemez, var olan enerji yok edilemez ancak enerji bir baflka formadönüfltürülebilir.

Termodinamik yasalar› ve termodinamik ile ilgili di¤er temel tan›mlar hakk›nda daha faz-la bilgi edinmek için Çengel Y. Ve Boles M.A. taraf›ndan yaz›lm›fl olan Mühendislik Yakla-fl›m›yla Termodinamik (Literatür yay›nc›l›k, 2010) isimli kitaptan yararlanabilirsiniz.

Madde Özgül ›s› ( kJ/kg K ) Madde Özgül ›s› ( kJ/kg K )

Su 4,18 Amonyak 4,43

Demir 0,45 Karbondioksit 0,59

Alüminyum 0,92 Propan 2,25

Karbon 0,71 Metan 3,49

Civa 0,14 Gliserin 2,32


Tablo 1.2Baz› Yayg›nMaddelerin Özgül Is›Kapasiteleri

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Bir sistemde enerji iki temel özellikle ifade edilir. Bu iki temel özellik ifl ve ›s›-d›r. Enerjinin bir formu olan ifl kavram› mekanik etkiye ba¤l› olabilir (örne¤in ka-r›flt›r›c›, fan vb), sisteme verilen elektrik yüküne ba¤l› olabilir (elektrik motoru,elektrikli ›s›t›c› vb.) veya bir piston yard›m›yla sistemde s›k›flt›rma ve geniflleme ifl-levine ba¤l› olabilir. Sistemlerde enerjinin ›s›ya ba¤l› tan›mlanmas›, sistemde tüke-tilen yak›t ile do¤rudan iliflkilidir. Bir sistemde ›s› veya ifle ba¤l› enerji de¤iflimi;

(7)

fiekilde ifade edilir. Burada W sistemdeki toplam net ifl de¤iflimini, Q ise sistem-deki net ›s› de¤iflimini tan›mlar. Sistemdeki enerji de¤iflimi sistemi yap›s›n› etkile-yen enerji türlerinin toplam› olarak da tan›mlan›r. Bu durumda bir sistemde enerjide¤iflimi;

(8)

Hareketli cisimler ifl yapabilme yetene¤ine sahiptirler yani bu cisimlerin enerji-leri vard›r. Bu hareketinden dolay› cisimlerin sahip olduklar› enerjiye kinetik ener-ji denir. Cisimlerin hareket halinde olmad›klar› durumlarda sahip olduklar› enerji-ye potansiyel enerji denir.

Enerji ve enerji biçimleri hakk›nda daha fazla bilgi sahibi olmak için Tsonis A. A. taraf›n-dan yaz›lm›fl olan, An Introduction to Atmospheric Thermodynamics Second Edition (Cam-bridge University Press The Edinburgh Building, Cambridge, USA, 2007) isimli kitaptan ya-rarlanabilirsiniz.

Burada ∆Esistem sistemdeki enerji de¤iflimini, ∆Eiç iç enerjideki de¤iflimini, ∆E kin. kinetik enerji de¤iflimini, ∆Epot.l potansiyel enerji de¤iflimini, ∆Ediger ise sistemdekimyasal, nükleer vb. enerji türleri etkisi varsa bu tür enerjilerdeki de¤iflimi ifadeetmektedir. Bir sistemde ›s› veya ifl olarak tan›mlanan enerji, ak›fl›n›n yönü itibariy-le farkl› tan›mlan›r. fiekil 1.6’da sistemde ›s› ve ifl ak›m›n›n özellikleri verilmifltir.

∆ ∆ ∆ ∆ ∆E E E E Esistem iç kin pot l diger= + + +. .

Q W E kJsistem− = ∆ ( )


fiekil 1.5

350 Watt’l›kEnerjinin Farkl›Kullan›m›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Bir sistemdeki net enerji de¤iflimi sistemden çevreye ise sistemden çevreyeenerji kayb› olarak tan›mlan›r. Bu de¤er pozitif ise sistemin enerji kazanc› vard›r.

Bir süt mayalama tank›nda mayalama ifllevi için tanka bir kar›flt›r›c› ile 80 kJ’lük ifl veril-mektedir. Tank› 60 °C s›cakl›kta tutabilmek için tank çeperlerine 200 kJ’lük buhar enerji-si verilmektedir. Tank›n yüzeyinden çevreye do¤ru oluflan ›s› kayb› 40 kJ ise sistemdekinet enerji de¤iflimini bulunuz.

Bir ofis binas› 2500 kW’l›k elektrikli ›s›t›c› ile ›s›t›lmaktad›r. Ofisin d›fl yüzeyinden çevre-ye 1500 kW’l›k enerji kayb› oldu¤u tespit edilmifltir. Ofis binas›ndaki net enerji de¤iflimi-ni hesaplay›n›z.

Baflta sanayi uygulamalar› olmak üzere bina, ulafl›m uygulamalar› gibi enerjitüketen sektörlerde enerjinin verimli kullan›m› gittikçe önem kazanmaktad›r. Bu-nun temel nedenleri; fosil kaynaklar› görünür gelecekte tükenece¤i, alternatifenerji kaynaklar›n›n henüz ekonomik olmamas›, geliflim sürecine ba¤l› olarak ar-tan talep nedeniyle fiyatlar›n sürekli artmas›, yerli kaynaklardaki yetersizli¤in yolaçt›¤› ithal ba¤›ml›l›¤›n›n önlenememesi, kontrolsüz enerji tüketiminin çevre üze-rindeki olumsuz etkileri olarak s›ralanabilir. Sanayi uygulamalar›nda proseslerindurumu göz önüne al›nd›¤›nda aç›k sistemlerin yayg›n olarak kullan›ld›¤› gözlen-mifltir. Enerji verimlili¤i en basit anlat›m›yla; enerji kaynaklar›n›n üretimden tü-ketime kadar tüm safhalarda en yüksek etkinlikte de¤erlendirilmesini ifade edenbir kavramd›r. Enerji verimlili¤i, harcanan her birim enerjinin, daha çok hizmet veürüne dönüflmesi olarak tan›mlanabilir. Bu tan›mlamalara ba¤l› kalarak termodi-namik süreç olarak de¤erlendirilen sanayi üretim sistemleri için enerji verimlili¤i;bir sistemden ç›kan enerjilerin giren enerjilere oran› olarak de¤erlendirilir. Bir sis-temde enerji verimlili¤i;

(9)

olarak ifade edilebilir. Burada ΣEç ç›kan toplam enerji yükünü, ΣEg giren toplamenerji yükünü tan›mlar. Endüstriyel proseslerde sistemin enerji verimi, elde edil-mek istenen ve prosesten ç›kan ürünlerin sistemde harcanan yak›t›n ve girdinintoplam enerjisine oran› olarak da tan›mlan›r.

ηIÜrün

Harcanan enerji

EçEg

= =∑

∑


fiekil 1.6

S‹STEM

Sisteme giren ifl(-W )giren

Sistemden ç›kan ifl(+W )ç›kan

Sistemden ç›kan ›s›(-Q )ç›kan

Sisteme giren ›s›(+Q )giren

Bir Sistemde Is› VeIfl HareketlerininTan›mlanmas›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Sanayi uygulamalar›nda s›cak su ihtiyac›n›n karfl›lanmas›nda kullan›lan yöntemlerden bi-ri de eflanjörlerdir. Primer ve sekonder devreye sahip bu proseste primer devrede ›s›t›l-mak istenen su, sekonder devrede buhar veya kaynar su dolaflt›r›l›r. Afla¤›da flemas› veri-len bir eflanjörde primer ve sekonder ak›fllar› tan›mlanm›flt›r. Eflanjörün enerji veriminibulunuz. (Cp,su =4,18 kJ/kg°C, Cp,buhar=2,23 kJ/kg°C)

90 kW gücünde benzinli bir motor yak›t deposundan 7 gr/s debi ak›fll› 44000 kJ/kg ›s›l de-¤ere sahip benzini kullanmaktad›r. Motorun ›s›l verimini hesaplay›n›z.

Ekserji Analizi ve Ekserji Verimlili¤i Enerji kullan›m›n›n ve dönüflümlerinin oldu¤u tüm sistemlerde performans de¤er-lendirmeleri termodinami¤in birinci yasas›na göre yap›lmaktad›r. Termodinami¤inbirinci yasas› enerjinin niceli¤ini sorgular ve sistemlerde elde edilen net faydayadikkat edilmeden girdi enerji ile ç›kt› enerji aras›nda say›sal bir de¤erlendirme or-tam› sa¤lar. Hâlbuki termodinami¤in ikinci yasas›; Kelvin Planck’in de ifade etti¤igibi, hiç bir sistemin %100 verimle çal›flamayaca¤›n› tan›mlar.

Kelvin-Planck ifadesine göre; periyodik olarak çal›flan bir tek ›s› kayna¤› ile ›s›al›fl verifli yaparak sürekli olarak ifl üreten bir makinenin yap›lmas› mümkün de¤il-dir. Termodinami¤in birinci yasas› durum de¤ifliminin yönü üzerine bir k›s›tlamakoymamaktad›r. Birinci yasaya göre bir çevrimde ›s› tamamen ifle dönüfltürülebilir.Yani birinci yasaya göre, sistemden çevreye ›s› vermeksizin ifl yapabilen bir ›s› mo-toru, yani %100 verimli bir motor, yapmak mümkündür. ‹flte ‹kinci Yasa buna k›-s›tlama getirmektedir.

II. yasaya göre, bir çevrim esas›na göre çal›flan sistemler, tersinmezlikler nede-niyle enerji kaybedeceklerdir. Bu durum baca gazlar› gibi faydal› olmayan enerjiak›fllar› yan›nda, sistemin çal›flt›¤› ortamlara ba¤l› olarak kontrol edilemeyen ener-ji kay›plar›na da neden olur. Sistemlerde enerji ak›m›n›n bir k›sm› ise faydal› ifledönüfltürülür. Enerjinin bir baflka enerjiye tamamen dönüflen faydal› k›sm›na ek-serji denir. Ekserji kelimesi Yunanca ex (d›fl ) ve ergon (kuvvet ve ifl) kelimelerin-den türetilmifltir. Afla¤›da daha genifl kapsaml› olarak ele al›naca¤› gibi, ekserji;enerji, çevre ve sürdürülebilir geliflmenin bir kar›fl›m› olarak karfl›m›za ç›kar. Ekser-ji, en k›sa ifade ile kullan›labilir enerji fleklinde tan›mlanmaktad›r. Ekserji ayn› za-manda, verilmifl bir durumda bütün di¤er enerji türlerine dönüfltürülebilen enerjimiktar›n›n bir ölçüsü de olmaktad›r. Ekserji, maksimum ifl (düzenli hareket) ya daifl üretebilme kabiliyetidir. Hareket, s›k s›k belirli bir yönü olmayan, yani anlams›zifltir. Bafllang›çta ekserji, tamamen baflka bir enerjiye dönüflen enerji oran›n› gös-termektedir. Günümüzde ise ekserji, verilen flartlardaki bir sistemin, çevresi (ölühal) ile ayn› flartlara getirilmesi sonucu elde edilebilecek maksimum ifl potansiyelifleklinde tan›mlanm›flt›r. Bu durumda termodinamik anlamda çevre (ölü hal) içintan›mlanmas› gereken özelliktir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

So¤uk su So¤uk su T= 40°C m

.= 35m3/h T= 80°C m

.= 35m3/h

BuharT= 160°C m

.= 25m3/h Kondens

Buharlaflma ›s›s›: T= 92°C m.= 25m3/h

2725kJ/kg

ISI EfiANJÖRÜ

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Ölü Hal (Çevre)Bir sistemin ölü hal olmas› çevresiyle termodinamik dengede bulunmas› anlam›nagelir. Ölü halde iken sistem çevre s›cakl›¤›nda ve bas›nc›ndad›r. Yani çevreyle ›s›lve mekanik dengededir. Ayr›ca sistemin çevresine göre kinetik ve potansiyel ener-jileri s›f›rd›r. Sistem ölü halde iken çevre ile kimyasal reaksiyona girmez. fiekil1.7’de bir sistemin ölü durumda çevresi ile termodinamik denge halini oluflturmasüreci verilmifltir. Sistemin ölü haldeki termodinamik özellikleri P0, T0, h0. U0, veS0’d›r. Ölü hal durumunda P0= l atm. (101.325 kPa) ve T0=25 °C (298.15 K)’dir.

Ekserji bir sistemde ifl yapabilme yetene¤ini ifade etmektedir. Di¤er enerji tür-lerine dönüfltürülmesi olanak d›fl› olan enerjiye kullan›lmaz enerji, ba¤›l enerji yada anerji ad› verilmektedir. Dolay›s›yla bütün enerji türleri için en genel enerjieflitli¤i;

Enerji=Ekserji+Anerji (9)

dir. Elektrik enerjisi ve mekanik enerji gibi enerji türlerinin anerji bölümü s›f›raeflittir. Ayn› flekilde çevrenin iç enerjisinin tamam› anerji oldu¤u için çevre ener-jisinin ekserjisi de s›f›ra eflit olmaktad›r. Bu tan›mlardan hareketle termodinami-¤in I. ve II., kanunu ekserji kapsam›nda k›saca flöyle ifade edilebilir; I. Kanun;bütün termodinamik süreçlerde anerji ve ekserjinin toplam› sabit kal›r. II. Kanunise; tersinir süreçlerde ekserji sabit kal›r, yani tersinmez süreçlerde ekserjinin birk›sm› veya tamam› anerjiye dönüflür veya anerji ekserjiye dönüflmez fleklinde ifa-de edilebilir. Bu ifadeler ›fl›¤›nda bir sistem için ekserji türlerine ba¤l› genel ek-serji dengesi;

Ex= Exkin+Expot+Exfiz+Exkiml (10)

olarak tan›mlan›r. Burada Exkin kinetik ekserjiyi, Expot potansiyel ekserji, Exfiz fi-ziksel ekserji, Exkim kimyasal ekserjiyi ifade etmektedir. Sürekli ak›fll› aç›k bir sis-tem için ekserji dengesi;


fiekil 1.7

Yak›t Yak›t

S›cakl›¤›nda hava S›cakl›¤›ndaürünler hava ve yanma

T1+ dT

(a) (b) (c)

ZamanEnerji miktar› yo¤unlu¤u

Kullan›mdaki muhtemel kal›plar

Yal›t›lm›fl sistems›n›rlar›

T1

Ölü DurumdaSistemin Çevresi IleTermodinamikDenge Hali

(11)

dir. giren ekserjiyi, ç›kan ekserjiyi, tüketilen ekserjiyi ifadeeder. Potansiyel, kinetik ve kimyasal ekserjiler ihmal edilmesi durumlar için ekser-ji dengesi;

(12)

fleklinde yaz›labilir. Burada , ürün s›cakl›¤›nda sistem s›n›rlar›ndan geçen›s› transfer oran›, net ifl miktar›, ψ ak›fl ekserjisi, s entropi, 0 indisi ise çevreninölü hal (P0 ve T0) flartlar›ndaki durumu ifade etmektedir. Sistemde ekerjinin nedenoldu¤u ak›fl ekserjisi;

(13)

dir. Burada h entalpi kavram›n› ifade eder. Oluflan analizlere ba¤l› olarak bir pro-sesin temel ekserji verimi ise temel verim yaklafl›m›na ba¤l› olarak;

(14)

tan›mlan›r. Burada ΣExç ç›kan ekserjiyi, ΣExg giren ekserjiyi ifade eder. Ekserji mü-hendislik biliminde çevre ve ekonomi olmak üzere iki temel konuyu da kapsa-maklad›r. Ekserji, eko teknolojik bak›mdan minimum çevresel etki, maksimumenerji ve enerji kaynaklar›n›n ideal koflullarda iflletilece¤i teknolojileri, çevreyi kir-letme potansiyelleri yüksek olan maddelerin çcvrcsel davran›fllar›, çevresel de¤er-lendirme, enerji ve toplum güvenli¤i olmak üzere üç temel kavram kapsam›ndaele al›nmaktad›r.

Teknik ifl yapma kapasitesi olarak da tan›mlad›¤›m›z ekserji sadece faydal›enerji düflüncesinden oluflmamakta ayn› zamanda çevreyi kirleten enerji kaynakla-r›n›n tüketiminin azalt›lmas› ve yeni çevre dostu enerji kaynaklar›n›n kullan›ma su-nulmas› gibi konular› da kapsayan çok önemli bir mühendislik yaklafl›m›d›r. Bukapsamda ekserji analizleri; enerji kaynaklar› kullan›m›n›n çevreye olan etkilerininen iyi flekilde belirlenmesinde ana bir araç, enerji sistemlerinin tasar›m› ve analiziiçin termodinami¤in ikinci yasas›yla birlikte kütle ve enerjinin korunumu prensip-lerini kullanan etkin bir yöntem, daha fazla verimli kaynak kullan›lma amac›n› des-tekleyen uygun bir teknik, belirlenmesi gereken at›k ve kay›plar›n yerleri, tiplerive gerçek büyüklüklerini belirleyen bir yöntemdir. Ekserji analizleri mevcut sis-temlerdeki verimsizlikleri azaltarak, daha verimli enerji sistemlerini tasarlaman›nnas›l mümkün olup olamayaca¤›n› gösteren etkin bir teknik, sürdürülebilir gelifl-menin elde edilmesinde anahtar bir bileflen ve enerji politikalar›n oluflturulmas›n-da kullan›labilecek önemli bir araçt›r.

Sistemlerde Enerji Kay›plar› ve Entropi

Enerji Kay›plar›Sanayide enerji kullan›m›m›n gerçekleflti¤i birçok uygulamada enerji kay›plar›n›nmaliyetleri do¤rudan etkiledi¤i bir gerçektir. Sanayi uygulamalar›nda enerji kay›p-lar›n›n maliyet etkilerinin azalt›lmas› aç›s›ndan üzerinde çal›fl›lmas› gereken önem-li bir konudur. Sanayi proseslerinde bu kay›plar; proseslerde ›s›l kay›plar›, proses-

η =∑∑

Ex

Exç

g

ψ = − − −( ) ( )h h T s s0 0 0

W.

Tk

.Qk

.( )

. . . . .1 0

1− − + − =∑ ∑ ∑ ∑

TT

Q W m m lk g g ç çψ ψ

l.

∑Exç

.∑Ex g

.∑

Ex Ex lg ç

. . .

∑ ∑ ∑− =


lerde tüketilen yak›t gibi enerji türlerinin bilinçsiz tüketimi ve proseslerde s›z›nt›kay›plar› olarak tan›mlan›r. Bilimsel araflt›rmalarda kay›plar›n analizde ifadesi san-key diyagramlar›yla yap›labilir. Bu diyagramlar bir prosesin enerji ve madde ak›flflemalar›n› tan›mlamalar› aç›s›ndan önemli bir göstergedir. Bu diyagramlarda birsistemde madde ak›fl ve enerji ak›fl parametreleri ile enerji da¤›l›m yüzdeleri tan›m-lan›r. Enerji de¤›l›m›n›n yüzde ifadesine fiekil 1.8’de domates salças› üretimindekullan›lan ön ›s›t›c› proseste enerji ak›fl›n›n % da¤›l›m› örnek olarak verilmifltir.

fiekil 1.8’de de görülebilece¤i gibi prosesin enerji kayb› %56,19 olarak hesap-lanm›flt›r. Bu durum sistemdeki toplam enerji girdisinin %56,19’unun ›s› transferi-ne, prosesteki ak›fl kaynakl› kay›plara ve prosesten kullan›lmadan ç›kan at›k ener-jiye ba¤l› olarak kaybedilmesi anlam›na gelir.

Entropi Entropi en temel flekliyle, enerji analizleri referans al›nd›¤›nda sistemlerin nedenoldu¤u kay›plar için nicel bir tan›mlamay› ifade etmektedir. Örne¤in fiekil 1.8’deverilen Sankey diyagram›nda prosesin enerji kay›plar› %56,19 olarak tan›mlanm›fl-t›r. Genellikle enerji verimlili¤inin %50-60’lar›n üzerinde olmas›, iflletmelerde ve-rimsizli¤i kabul edilebilir bir s›n›r olarak yorumlanmaktad›r. Ancak proseslere ilifl-kin nitel de¤erlendirmelerin, kay›plar›n gerçek boyutlar›n› tan›mlamada oldukçaönemli bir süreç oldu¤u unutulmamal›d›r. Bu de¤erlendirme için alüminyum sek-töründe bir üretim prosesi örnek olarak inceleyelim. Yap›lan çal›flmalarda alümin-yum üretim sürecinde ham madde haz›rlama prosesinin enerji verimlili¤inin %85’lercivar›nda oldu¤u görülmüfltür. Bu durumda sistemin enerji kay›plar› %15 demek-tir. Ancak bu de¤erlendirmenin proses aç›s›ndan aç›l›m› çok sa¤l›kl› de¤ildir. Çün-kü bu sistemde ne kadar enerjinin içi bünyede tüketildi¤ini, ne kadar enerjinin sis-temden baca ile at›ld›¤›n› anlatmak mümkün de¤ildir. Oysa tüm prosesler tersin-mezdir ve tüm proseslerde tersinmezlik entropi üretir. Bu durum süreçlerde tersin-mezli¤i azaltmak ad›na gerçek kay›p de¤erlerinin bilinmesini zorunlu hale getir-mektedir. Entropi pek çok bilim dal›n›n ilgi duydu¤u çok önemli bir konudur.Özellikle enerjiye ba¤l› proseslerde tersinmezli¤i ifade eden entropi kavram› Cla-sius eflitsizli¤ine dayan›r. Bu kanun Kelvin Planck ifadesiyle termodinamik süreç-lerde anlam kazan›r. Termodinamik süreçlerde çevreyle ›s›l dengeye gelmek iste-yen tüm sistemler ya enerji kaybederler veya enerji kazan›rlar. Bu süreçte sistem-den çevreye entropi üretimi gerçekleflir. Bu durumu bir ›s› makinesi üzerinden in-celeyelim. Is› makinalar› yüksek ›s› kayna¤›ndan enerji al›p bu enerjinin bir k›sm›-


fiekil 1.8

Buhar %92

Domates %8

Kay›plar%56,18

fi›ra%9,32

Kondens%34,49G

iren

Ener

ji

Ç›k

anEn

erji

Salça üretimi ön›s›t›c› ünitesi enerjiverimlili¤i SankeyDiyagram›

n› faydal› ifle çeviren ve kalan enerjisini düflük ›s› kayna¤›na gönderen makinalar-d›r. Bir çevrim esas›na ba¤l› çal›flan tüm makineler ›s› makinalar›d›r. fiekil 1.9’da bir›s› makinas› için ak›fl verilmifltir. Is› makinesine en iyi örnek benzinli bir otomobilmotorudur. Motor yüksek ›s› kayna¤› olarak yak›ttan enerjisini al›r. Bu enerjininyanmas› sonucu bir k›sm› faydal› ›s›ya dönüflür. Kalan k›sm› ise egzozdan d›flar›at›l›r.

(15)

(16)

Clasius eflitsizli¤ine göre entropi;

(17)

90 kW gücünde bir otomobil motorunun ›s›l verimi %37,5’dir. Yak›t yanma sonucu oluflans›cakl›k 1500 °C, egzoz s›cakl›¤› 85 °C ve ›s›l de¤eri 40000 kJ/kg olan benzinli motora bi-rim yükte 7 gr/s ile beslenmektedir. Clasius eflitsizli¤ine göre sistemde entropi oluflumu-nu de¤erlendiriniz.

Sistemde entropi art›fl› gerçek bir prosesi tan›mlamaktad›r. Entropi kavram›n›kapal› bir sistemi üzerinde ›s›l de¤iflime ve oluflan ›s› kayb›na ba¤l› tan›mlayabili-riz. Sistemlerde entropi üretimi sistem ile çevre aras›ndaki iliflkiyle tan›mlan›r. Budurumda sistemin enerji kayb› çevrenin enerjisinin artmas›na neden olaca¤› içinçevrenin entropisi sürekli artacakt›r. Bu durum fiekil 1.10’da verilen kapal› bir kap-ta ›s›t›lan bir su kütlesinin çevreye olan ›s› kayb› ile tan›mlanabilir.

(18)

(19)

(20)

(21)∆∆ ∆

S QT

Q

Türetimsistem

çevre

çevre= + ≥ 0

∆∆

SQ

Tçevreçevre

çevre=

∆∆S S S Q

Tsistemsistem

= − =2 1

∆ ∆ ∆S S Süretim sistem çevre= + ≥ 0

QT

QT

QT

H

H

L

L∫ = − ≤ 0

& & &Wnet Q QH L= −

Verim WnetQH

( )η =&&


Is›Makinas›

QH

Wnet

QL

Yüksek S›cakl›¤a sahipIs› Kayna¤›

Düflük s›cakl›¤a sahipIs› Kayna¤›

(TH)

(TL)

fiekil 1.9

Bir Is› Makinas›ndaEnerji Ak›fl›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

Su (Tsistem)

Sistem

Çevre(Tçevre)

Q

QQ

fiekil 1.10

Kapal› Sistem

fiekilde gösterilen sürtünmesiz piston silindir düzene¤inde bafllang›çta 100 °C s›cakl›¤›n-da doymufl s›v›-buhar kar›fl›m› su bulunmaktad›r. Daha sonra 25 °C s›cakl›ktaki çevre ha-vaya sabit bas›nçta bir hal de¤iflimiyle, 600kJ ›s› geçifli olmaktad›r. Hal de¤iflimi s›ras›ndasilindir içinde bulunan su buhar›n›n bir bölümü yo¤uflmaktad›r.

a) Suyun entropi de¤iflimini hesaplay›n›z?b) Hal de¤iflimi s›ras›nda çevre havan›n entropi de¤iflimini bulunuz?

Yanma ve Yak›tlarSanayi uygulamalar›nda bir yak›ta ba¤l› olarak üretilen ve ihtiyaç duyulan ›s›, bu-har veya direkt enerji üretiminde ihtiyaç duyulan enerji ak›fl›n›n elde edilmesininilk aflamas› yanmad›r. Yanma, sanayide kazan f›r›n vb ünitelerde, evlerde yemekpiflirme ocaklar›nda, ›s›nma ve ›s›tma araçlar›nda, buhar ve güç üretme tesislerin-de kullan›lan kimyasal bir ifllemdir. Yanma, yak›t olarak tan›mlanan maddelerleoksijenin bir arada oluflturdu¤u kimyasal bir reaksiyon sürecinin oluflturdu¤u ifl-lemdir. Bu ifllem sürecinde aç›¤a ç›kan kimyasal enerji ›s›, ›fl›k, mekanik enerji gi-bi farkl› formlarla yay›lma özelli¤i gösterir.

Yanma iflleminde, yanma üç temel parametre ile tan›mlan›r. Bu parametreleryanma s›cakl›¤›, türbülans ve zamand›r. Bu parametreler ayn› zamanda yanma ve-rimlili¤inin sa¤lanmas›nda önemli parametrelerdir. Örne¤in yanma ifllemi için ya-k›t›n gerekli tutuflma s›cakl›¤›na sahip olmas› ideal yanma koflulu yönüyle önem-lidir. ‹yi bir yanma için yak›t ile oksijenin (havan›n) homojen kar›fl›m› yanma ve-rimini olumlu etkiler. Özellikle s›v› ve gaz yak›tlarda bu ifllem türbülansla sa¤la-n›r. Yak›t, hava ile ne kadar iyi kar›flt›r›larak oca¤a pülverize edilerek gönderilir-se verimli yanma o oranda gerçekleflmifl olur. Bu amaçla hava emifl ve yak›t püs-kürtme a¤›zlar›n›n iyi dizayn edilmesi, yak›t ve hava püskürtme bas›nçlar›n›n yük-sek tutulmas›, kullan›ld›¤› sistemlerde yanma odalar›n›n yap›lar› ve tasar›mlar› tür-bülans›n etkilerine tesir eden ana faktörlerdir. Türbülans›n iyi sa¤land›¤› yakmasistemilerinde, yanma odas› alev ebatlar› küçük, buna ba¤l› olarak da yanma ha-cimleri küçüktür. Yanma iflleminde en önemli bileflen yak›tt›r. Bir enerji kayna¤›olarak de¤erlendirilen yak›tlar›, kat›, s›v›, gaz ve at›k yak›tlar olarak dört gruptatoplamak mümkündür.

Baflta odun, kömür, kok kömürü olmak üzere kat› yak›tlar olarak tan›mlananyak›tlar, havan›n oksijeni ile direk olarak yanabilen genellikle %50-90 aral›¤›ndakarbon içeren organik bitkisel kökenli maddelerdir. Kat› yak›tlar, yanma ifllemi so-nucunda türüne ba¤l› olarak de¤iflik miktar ve bileflimde kül b›rakan yak›tlard›r.Özellikle sanayi uygulamalar›nda kullan›lan kat› yak›tlarda az kül b›rakan, nemoran› düflük ve yüksek ›s› özelli¤ine sahip kömür türleri tercih edilir.

Ham petrolün rafine edilmesi ile elde edilen s›v› yak›tlar, günümüz sanayi uy-gulamalar›nda özellikle petrol fiyatlar›daki art›fllar ve ekonomik daralmalar›n ne-den oldu¤u fiyat art›fllar› nedeniyle önemini yitirmeye bafllam›flt›r. Ancak yine dekullan›m pay› oldukça yüksektir. S›v› yak›tlar, motorin, hafif fuel-oil (4), orta fuel-oil (5), a¤›r fuel-oil (6), çok a¤›r fuel-oil yak›tlar olarak s›n›fland›r›l›rlar. S›v› yak›t-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

Su T=100°C

Q=600kj Tçevre=25

lar genellikle pülverize edilerek hava birleflimi sa¤lan›r ve bir k›v›lc›m sayesindeyanma ifllemi gerçekleflir. S›v› yak›tlarda motorin ve 5 ve 6 numaral› fuel-oiller yan-ma iflleminden önce ›s›t›lmas› gerekir.

Sanayiden konut ›s›t›lmas›nda kullan›lmak üzere yayg›n olarak kullan›lmayabafllanan do¤al gaz baflta olmak üzere gaz yak›tlar, depolama ortam›na ihtiyaçduymamalar›, kül ve kat› at›k b›rakmamalar›, alev ve duman kontrolüne uygun ol-ma özellikleri nedeniyle s›v› ve kat› yak›tlara göre daha üstün özelliklere sahiptir-ler. Ancak hava ile %15 oran›nda kar›fl›mlar› durumunda patlama özelli¤ine sahipolmalar›, havaya çabuk yay›lmalar›, bo¤ucu etkiye sahip olmalar› önemli deza-vantajlar›d›r. Uygulamalarda gaz yak›t olarak baflta hava gaz› olmak üzere günü-müzde ço¤unlukla do¤al gaz ve LPG kullan›l›r. Gaz yak›tlarda yanma ifllemi ge-nellikle gaz ile havan›n bas›nçland›r›larak bir meme a¤z›ndan yönlendirilmesiylegerçekleflir.

Yanma VerimiKazan, ocak veya f›r›nlarda ›s› transferi yanma sonucu aç›¤a ç›kan ›s›n›n ak›flkanatafl›nmas›yla sa¤lan›r. Yanma, yukar›da da ifade edildi¤i gibi, k›saca bir yak›t›nkimyasal reaksiyon sonucunda d›flar›ya bünyesinden ›s› vererek, oksijenle birlefl-mesi olay›d›r. Yanma ifllemi s›ras›nda, yak›t›n bünyesinde yer alan karbon, hidro-jen ve kükürt gibi ana bileflenler hava içinde bulunan oksijenle kimyasal olarakbirleflir ve ›s› aç›¤a ç›kar. Ortaya ç›kan yeni bileflenler baca gazlar›n› oluflturur.Yanma ifllevinin gerçeklefltirildi¤i ünitelerde iyi bir yanma için;

• Yak›t için gerekli hava miktar› yanma hacmine gönderilmeli,• Yak›t›n yeterli miktarda hava ile temas› sa¤lanmal›,• Yak›t›n hava ile homojen bir kar›fl›m› sa¤lanmal›,• Yanma odas› içindeki s›cakl›k yak›t içeri girerken onu tutuflturacak kadar

yüksek olmal›,• Yanma odas›, yanman›n tamamlanabilmesi için yeterli zaman sa¤layacak

kadar genifl olmal›d›r.Yanma iflleminde mükemmel bir yanma için, yanma haznesi denilen yanma

odas› ile kullan›lan yak›c›n›n uyumu çok önemlidir. Sistemlerde verimlili¤in esasal›nmas› durumunda iyi bir yanma iyi tasarlanm›fl bir yanma odas› tasar›m›ylamümkündür. Yanman›n temel parametreleri olan s›cakl›k, türbülans ve zaman gi-bi koflullar›n istenilen de¤erlerde sa¤lanabilmesi yanma odas›n›n yap›sal özellikle-riyle do¤rudan ilgilidir. ‹yi bir yanma odas› tasar›m›nda ocak kapasitesi ve boyutu,ocak yüzeylerinin so¤utma flekli, yak›t›n cinsi, yak›c›lar›n cinsi ve özellikleri ile se-çilecek ocak ve refrakter malzemeleri gibi kriterler dikkate al›nmal›d›r.

Yanma ifllemi için gerekli olan oksijen havan›n bilefliminde varolan bir gaz bi-leflendir. Yanma ifllemi tan›mlan›rken genelde yak›t›n hava ile tepkimeye sokulma-s› olarak tan›mlan›r. Yanma sürecinde yak›t ile birlikte havan›n flartlar›da önemli-dir. Hava, bünyesinde yaklafl›k %21 oksijen ve yaklafl›k %79 oran›nda nitrojen iledi¤er gazlar›n bir kar›fl›m›d›r. Yanma sürecinde yak›t›n bünyesindeki elementlerlereaksiyona giren sadece oksijen faydal› elementtir. Teorik Yanma Havas›: Yanmaodas›nda yanma ifllemi için gerekli oksijeni sa¤layan yeterli hava miktar›na teorikhava denir. Uygulamalarda, yanma odas› için gerekli olan teorik hava miktar›ndanher zaman fazla hava yanma odas›na gönderilir. Bu da yanma ifllevinin gerçeklefl-ti¤i tüm sistemlerde yanman›n ihtiyaç duyuldu¤u teorik hava d›fl›nda kalan havamiktar›na fazla hava olarak tan›mlan›r.


Yanma odas›nda her zaman teorik hava ihtiyac›ndan fazla hava vard›r. Gerekliolan fazla hava miktar›, birinci olarak yak›t ve havan›n ne kadar iyi kar›flt›r›labildi-¤ine ba¤l›d›r. Do¤al gaz gibi yak›tlar, yanma havas›yla gayet kolay kar›flabildi¤in-den, kömür gibi yak›tlara nazaran daha az fazla havaya gerek gösterirler. ‹yi biryanma ortam› için fazla hava miktar› olabildikçe düflük seviyede tutulmal›d›r. Zira;yanma havas› içinde ›s›nan fazla hava, kazanda ›s› transfer etkisini azaltt›¤› gibi bü-yük bir ›s› kayb›na da neden olur.

Kazan, f›r›n, ocak vb sistemlerde eksik yanma sonucu, yak›t içinde bulunankarbon (C) atomlar›, özellikle karbonmonoksit (CO) oluflumuna, hidrojen atomla-r› (H2) su buhar›na (H2O), kükürt atomlar› (S) ise kükürt dioksite (SO2) dönüfl-mektedir. Yetersiz oksijen sonucu karbonun karbondioksite dönüflmeden, karbonmonoksit halinde kalmas›yla kaybedilen enerji miktar› sistem performans›na ba¤l›olarak %60-70 mertebesine ulaflmaktad›r. Yanma iflleminde ideal hava oran›n›nsa¤lanmas› çok önemlidir. Yak›t cinsine ba¤l› olarak de¤iflen hava fazlal›k katsay›-n›n az veya çok olmas› durumunda etkileri Tablo 1.3’de verilmifltir.

Yanma sonucu ortaya ç›kan Baca Gaz› Bileflenleri:• Oksijen: Baca gazlar› içerisinde yak›t cinsine ve hava fazlal›k katsay›s›na

ba¤l› olarak, karbonmonoksit oluflumuna neden olmayacak flekilde, oksijenoran›n›n mümkün oldu¤unca düflük olmas› istenir. Do¤algazda %2-3, s›v›yak›tta %3-4, kat› yak›tta %5-6 oksijen oran› baca gaz› analizleri için idealde¤erler olarak kabul edilmektedir.

• Karbonmonoksit: Yak›ta verilen oksijen art›r›larak, yada di¤er bir deyiflle ek-sik yanma tamamlanmak suretiyle karbonmonoksit mutlaka karbondioksitedönüfltürülmelidir. Baca gaz› analizlerinde karbonmonoksit miktar› 100 ppmde¤erine kadar normal kabul edilebilmektedir.

• Karbondioksit: Yak›t cinsine ba¤l› olarak karbondioksitin baca gazlar› içe-risinde yüksek oranda bulunmas› tercih nedeni olmaktad›r. Do¤algazda%11, s›v› yak›tta %14, kat› yak›tta %14 karbondioksit de¤erleri, baca gaz›analizleri için uygun mertebeler olarak söylenebilmektedir. Öte yandankarbondioksit küresel ›s›nmada sera etkisiyle bafll›ca sorumlulardan biri ka-bul edilmektedir.

• Kükürtdioksit: Brülör ve sistemlerde al›nacak önlemlerle ilgisi olmayan bugaz, ancak düflük kükürtlü yak›tlarla baca gazlar›nda azaltabilmektedir. Do-¤algaz kullan›m›nda, baca gaz›nda “0” olan kükürtdioksit de¤eri, %0,5 kü-kürt ihtiva eden ithal kömür kullan›ld›¤›nda, baca gazlar›nda 150-200 ppmde¤erlerinde oluflabilmektedir. Kükürtdioksitin, baca gazlar›nda, düflük s›-cakl›klarda, su buhar› ile birleflerek sülfirik asite dönüfltü¤ü ve kazanlardatahribatlara neden oldu¤u bilinmektedir.


Hava oran›n›n düflük olmas› Hava oran›n›n yüksek olmas›

Baca gazlar›nda CO etkisi artar Baca gazlar›nda O2 miktar› artar

Sistemde üretilen enerji yükü düfler Kullan›lmayan fazla hava ›s›t›larak at›l›r

Bacada kararma ve is oluflur Yanma kalitesi bozulur

Yanma verimi düfler Yanma verimi düfler

Tablo 1.3Hava Fazlal›kKatsay› De¤iflimininEtkileri

• Azotoksitler (NOX): Yak›t cinsine ba¤l› olarak, oca¤a verilen havan›n fazla-l›k katsay›s› ile ocak dizayn›ndan kaynaklanan nedenlerle oluflan azotoksit-ler, çevre aç›s›ndan emisyon kabul edilmektedir. Yak›t hava ayar›n›n elver-di¤i oran d›fl›nda azotoksitlere müdahale imkan› bulunmamakta, sistem ter-cihi ve al›m› s›ras›nda dikkate al›nmas› gereken bir parametre olarak de¤er-lendirilmektedir. Günümüzde Düflük Ocak Yükü, Baca Gazlar› Resirkülas-yon Sistemi, Düflük NOX Brülörleri azotoksitlerle mücadelede etkin yöntem-ler olarak kabul edilmektedir.

Yanma sonucu aç›¤a ç›kan gazlarda karbondioksit yüzdesinin yüksek, karbon-monoksitin ise hiç bulunmamas› iyi bir yanmay› tan›mlar. Hacimsel olarak yanmasonucu karbondioksit miktar› maksimum %21,33 olmal›d›r. Bu de¤er teorik havade¤eri için yanma sonucu karbondioksit miktar›d›r. Gerçek uygulamalarda her za-man fazla hava olmas› nedeniyle karbondioksit yüzdesi daima %21,33 den dahaafla¤›dad›r. Hava fazlal›k oran› yak›t türü aç›s›ndan da önem kazan›r. Yak›t türüneba¤l› hava fazlal›k katsay›lar› Tablo 1.4’de tan›mlanm›flt›r.

Uygulamalarda bu oran›n %12-15 aral›¤›nda olmas› kabul edilebilir bir yanma-y› ifade eder. Bir yanma sisteminde hava fazlal›k oran› ölçülen karbondioksit yüz-desine ba¤l› olarak hesaplan›r. Örnek olarak; yanma sonucu ölçüm yap›lan bir ba-ca gaz› analizi ile karbondioksit miktar› %17 ölçülmüfl olsun.

k= 4,33621,33= %20,3 Hava fazlal›k oran› %20,3 olarak bulunmufltur.

k CO CO teorik= ∆ 2 2/ ,∆CO2 4 33= ,

∆CO2 21 33 17= −,∆CO CO COteorik ölçülen2 2 2= −, ,


Yak›t Türü Cinsi Ocak cinsi Hava fazlal›k katsay›s›

Kömür

Toz kömür

Su so¤utmal› yafl veya kuru tip ocakl› 1,15-1,20

K›smi su so¤utmal›, kuru tip 1,15-1,40

Toz kömür yak›c›lar 1,10-1,20

Parçal› kömür Siklon ocaklar 1,10-1,15

Taneli kömür

Atmal› stokerle mekanik beslemeli 1,30-1,60

Su ile so¤utmal› titreflim ›zgaral› 1,15-1,50

Alttan beslemeli stokerli 1,20-1,50

Elle beslemeli 1,60-2,00

S›v› yak›tlar

Fuel-oil Hava üflemeli 1,05-1,10

A¤›r fuel-oil Hava üflemeli 1,10-1,20

Motorin Hava üflemeli 1,15-1,20

Gaz yak›tlar Do¤al gaz Hava üflemeli 1,07-1,12

Tablo 1.4Yak›t ve OcakTürlerine Ba¤l› HavaFazlal›k Katsay›lar›

Baca gaz› ölçüm cihaz›nda CO2 miktar› %12 ölçülmüfltür. Sistemdeki hava fazlal›k oran›n›hesaplay›n›z. Bu durumun etkisini yorumlay›n›z.

Günümüzde baca gaz› ölçüm cihazlar›, baca gazlar›nda ölçülen, oksijen, kar-bondioksit, karbonmonoksit, baca gaz› s›cakl›¤› ve ortam s›cakl›¤› gibi pa-rametreler de¤erlendirilerek, yanma verimi (ηy) otomatik olarak hesaplanabilmek-tedir. ‹flletmeci taraf›ndan yanma verimi üzerinde yorum yap›l›rken, sonuca etkieden faktörler kolayca görülebilmektedir. Bir sistem için kapasite ve verim tespitiyap›lmak isteniyorsa; yanma sonucu ç›kan kül veya baca filtresinde (mevcutsa) bi-riken kurum miktar›, sistemin radyasyon kay›plar› ve yanmam›fl karbon kay›plar›da tespit edilmelidir.

Sistemlerin veriminin tespitinde yanma veriminden radyasyon ve kül kay›plar›olarak düflülmesi gereken miktar, yaklafl›k olarak, do¤algazda %1, fuel-oilde %2-3,kömürde ise %4-5 olarak kabul edilmektedir. Ancak, bu yöntem sadece enerji eko-nomisi sa¤lanmas›na yönelik de¤erlendirmeler için kullan›l›r. Sistemlerde yanmaveriminin baca gaz› analizörü kullan›larak tespiti durumunda, yanma optimizasyo-nu sa¤lanarak verim kontrolü yap›labilir.

Yakma Yönetim SistemleriEnerji ekonomisi yönüyle sanayi uygulamalar›nda yanma ve yakman›n yönetimiönem kazanm›flt›r. Büyük kapasiteli kazanlarda yak›t tüketimin artmas›, otomasyo-nun önemini ve verimin kontrolünü ortaya ç›karm›flt›r. Bu amaçla tam otomatikmikro modülasyonlu yakma yönetimi ve oksijen trim kontrol sistemlerigelifltirilmifltir. Böylece (O2), (CO2), (CO) ve baca gaz› s›cakl›¤› gibi baca gaz› pa-rametreleri sürekli ve otomatik kontrollerle takip edilir. Bu tür otomasyonlar;

• Yanma veriminin sürekli izlenmesini,• Yak›t karakterinde ve atmosferik flartlarda olabilecek de¤iflikliklerin önce-

den kontrol alt›na al›nmas›n›, • Sistemlerde yak›t/hava ayar›n›n otomatik yap›lmas›n›, • Gerekti¤inde frekans konvektörlü brülör fanlar› ile eflgüdümlü çal›flarak fan

enerji tüketiminden tasarruf sa¤lanmas›n›,• Hassas ve oransal kontrol ile tam yanma sonucu sistem verimi yükseltilme-

sini ve yak›t tasarrufunun sa¤lanmas›n›,• Sistem otomatik kalibrasyon ve hata tespitine imkan vererek, bina otomas-

yon sistemlerine de entegre edilebilme imkan›n› sa¤lar.

Yakma Sistemlerinde Enerji Verimlili¤i• Sistemlerde yakma ifllemine ba¤l› verim baca gaz› s›cakl›klar›yla de¤erlendi-

rilebilir. Baca gazlar› içerisindeki kükürt dioksit (SO2), su buhar› (H2O) iledüflük s›cakl›klarda reaksiyona girerek sülfirik asit (H2SO4) oluflturmakta,bunun sonucu olarak da sistemlerde korozyonla istenmeyen tahribatlarmeydana gelmektedir. Bu nedenle, örne¤in içerisinde yo¤uflmaya izin veril-meyen normal çelik kazanlarda, do¤algaz kullan›m›nda 110-150 °C, kat› ves›v› yak›t kullan›m›nda 110-175 °C lik baca gaz› s›cakl›klar› uygun de¤erlerolarak kabul edilir. Ancak ideal baca gaz› s›cakl›klar› sistemlerde yanma vehava fazlal›k de¤erlerine ba¤l› olarak kontrol alt›nda tutulmal›d›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10

• Yüksek baca gaz› s›cakl›¤›n›n oldu¤u sistemlerde kazan veya brülör siste-mi mutlaka kontrol edilmeli, kapasite kontrolü veya kazan borular›na tür-bülatörler ilave edilmek süretiyle, baca gaz› s›cakl›¤› düflürülmelidir. Uy-gulamalarda, her 20 °C baca gaz› s›cakl›k düflümünde, verimin %1 art›¤›görülmüfltür.

• Kondenzasyonlu (yo¤uflmal›) do¤algaz kazanlar›nda, entegre yo¤uflturucu-da, baca gazlar›nda bulunan su buhar›n›n yo¤uflmas› sa¤lanarak, sistem dö-nüfl suyu s›cakl›¤› yükseltilip baca gaz› s›cakl›klar› baca gaz› çi¤lenme s›cak-l›¤› olan 55 °C’ye kadar düflürülebilir. Bu tür uygulamalarda verim de¤erin-de %10-15 bir art›fl sa¤lanabilmektedir. Alt ›s›l de¤er esas al›nd›¤›nda bu türyo¤uflmal› kazan verimleri günümüzde %100’den büyük ifade edilmektedir.Ancak bu yaklafl›m do¤ru de¤ildir. Termodinamik yasalar›na ayk›r› olan budurum bir yaklafl›m hatas›d›r. Gerçek verim de¤erleri her zaman %100’denküçüktür.

• Sanayi uygulamalar›nda, brülör kapasiteleri ve baca kesitleri gere¤inden büyükseçilmemelidir. Ayr›ca yanma odas› ve brülör uyumuna özen gösterilmelidir.

• Yak›t kontrolü ve brülörlerde oransal veya modülasyon sistemleri tercih edi-lerek, sistemlerde yak›t tasarruf verileri periyodik olarak kontrol edilmelidir.

• Özellikle ›s›tma amaçl› kullan›lan kazanlar›n primer devre kontrolü kar›flt›r›-c› vanalarla yap›larak sekonder devre s›cakl›klar› kontrol edilmelidir. Bu türotomatik kontrollerle, sistemlerde 80-90 °C gibi sabit bir kazan suyu s›cakl›-¤› yerine, düflük s›cakl›k kontrolüyle önemli bir yak›t tasarrufu yarat›labilir.

• Özellikle kat› yak›t kullanan sistemlerde de¤iflken s›cakl›k de¤erleri nede-niyle ekonomizör kullan›lmas› zordur. S›v› veya do¤al gazl› sistemlerin ba-ca ç›k›fl›na Ekonomizör ilave ederek do¤al gaz›n baca gaz› s›cakl›¤› 55-60°C’ye kadar indirilebilir. Bu ›s› ile proses, s›cak suyu yada kullanma s›cak su-yu için s›cak su üretimi yapabilir ya da bu baca gaz› at›k ›s›s› bina ›s›tmas›n-da kullan›labilir.

• Yanma ihtiyac›n›n oldu¤u sistemlerde verimin yüksek tutulabilmesi ve bü-yük tesislerde y›ll›k ortalama verimde herhangi bir kayba u¤ramamak içinsürekli, küçük tesislerde ise periyodik olarak baca gaz› analizörü kullanmaal›flkanl›¤› kazan›lmal›d›r.

SANAY‹DE ENERJ‹ KULLANIMI VE ENERJ‹VER‹ML‹L‹⁄‹Sanayi sektörü, ülkelerin yap›s›na ba¤l› olmakla birlikte, nihai enerji tüketimi için-de en yüksek paya sahip sektördür. Türkiye’nin 2008 y›l›nda sanayi sektörününnihai enerji tüketimindeki pay› yaklafl›k %37, sadece elektrik tüketiminde pay› ise%55’tir. Sanayi uygulamalar›nda gerekli olan enerji ihtiyac› ço¤unlukla fosil yak›t-lara ve elektri¤e dayanmaktad›r. Elektrik tüketiminin genel enerji kullan›m›ndakipay› kullan›m alanlar›na ba¤l› olarak %15-25 aral›¤›ndad›r. Türk sanayi yap›s› daözellikle yüksek enerji tüketen sanayileri içeren bir özellik göstermektedir. Birfabrikada üretim maliyetleri, hammadde, iflçilik, iflletme ve enerji maliyetlerinintoplam›n› içerir. Genellikle enerji, basit bir flekilde toplam üretim maliyetlerinedahil edilir ve ayr› bir kalem olarak dikkate al›nmaz. Enerji maliyetleri fiekil1.11’de gösterildi¤i gibi fabrikan›n özelli¤ine ba¤l› olarak toplam üretim maliyet-lerinin bir k›sm›n› ve bazen de oldukça önemli bir k›sm›n› teflkil etmekle beraberbu durum ço¤u kere fabrika yöneticileri taraf›ndan önemsenmez. Enerji, maliyet-


lerinin %50’sinin üzerine ç›kabilir. Ülkemizde en yüksek oran %55’le çimento sek-töründe görünmektedir.

Enerji verimlili¤i sanayi kurulufllar›n›n çevre performans geliflmelerini etkileyenen h›zl› ve en ekonomik yollardan biridir. Enerji maliyetinin yüksek oldu¤u sana-yi kurulufllar›nda enerji girdilerinde süreklilik, kalite ve düflük maliyet sa¤lamakkaç›n›lmaz olmufltur. Uluslararas› rekabetin artt›¤› dünyada, enerji-yo¤un sanayileraras›nda yer alan demir-çelik, di¤er metal, tafl, toprak, çimento sanayi, ka¤›t sana-yi vs. gibi sanayiler ancak enerji etkin üretim süreçlerini kullanarak ayakta kalabil-mektedir. Sanayi kurulufllar›n›n temel enerji tüketimini do¤rudan ilgilendiren pro-seslerde verimlili¤i ilgilendiren enerji türleri; elektrik enerjisi, ›s› enerjisi, mekanikenerji, proses enerjisi ve madde enerjisi olarak say›labilir. Bu enerjilerin temeldedayand›klar› enerji kaynaklar›n›n elektrik ve fosil yak›tlar oldu¤u görülebilir.

Sanayi proseslerinde enerjinin; güç ihtiyaçlar›, ayd›nlatma, çal›flt›rmada primerenerji olarak elektrik, ›s›l hareketler, maddesel faz de¤iflimleri gibi ihtiyaçlar için ya-k›ta ba¤l› ›s› enerjisi olarak tüketildi¤i görülmektedir. Bu süreçlerde özellikle ›s› ener-jisi baflta imalat sanayi olmak üzere pek çok alanda önemli ifllevleri yerine getirmek-tedir. Bunlar; kaynatmak, kimyasal reaksiyon, yo¤uflturma, so¤utma, ayr›flt›rma, ku-rutma, buharlaflt›rma, ›s›tma, ergitme, kar›flt›rma olarak say›labilir. Bu süreçler ifllev-sel yetenekleriyle termodinamik özellikler ihtiva etmektedir. Bu ifllevlerin oldu¤uprosesler; f›r›nlar, de¤irmenler, kazanlar, ›s› de¤ifltiricileri, bas›nçl› hava sistemleri veelektrik enerjisi tüketimi ve özellikle elektrik motorlar› say›labilir. Bu bölümde f›r›n-lar, de¤irmenler, bas›nçl› hava sistemleri ve elektrik sistemleri incelenmifltir.

F›r›nlarSanayide hemen hemen tüm ürünlerde üretimlerinin herhangi bir bölümünde pro-ses ›s›tmas›na ihtiyaç duyulur. Bu nedenle ürün özelliklerine ba¤l› olarak pek çokf›r›n kullan›lmaktad›r. F›r›nlar; baflta çelik ve tafl sektörü olmak üzere pek çok üre-tim süreçlerinde ürün üzerinde yüksek s›cakl›klarda ›s›tma, ergitme, kimyasal re-aksiyon gibi ifllevleri yerine getiren yüksek enerji tüketimine sahip proseslerdekullan›lmaktad›r. Sanayide kullan›lan f›r›nlar yak›t türüne, ›s› uygulama yönte-mine ve malzemenin f›r›na verilifl yöntemine göre kategorize edilirler.


fiekil 1.11

RafineriG›da

TekstilMetalurjiSeramik

Ka¤›tGübre

CamÇelik

AlüminyumAmonyak

Çimento

0 10 20

ENERJ‹ MAL‹YET‹ % DA⁄ILIMI

SAN

AY

‹SEK

TÖ

RLE

R

7.510

12.515

20

25.125

303030

50

55

30 40 50 60

SanayiSektörlerindeEnerjinin ÜrünMaliyetlerdekiOran›

F›r›nlar›n üretim süreçlerindeki ifllevleri nelerdir ?

F›r›nlarda yak›t›n sa¤lad›¤› ›s› üretimine ba¤l› olarak üretilen enerji, radyas-yon, konveksiyon (tafl›n›m) veya kondüksiyon (temas) yoluyla ürüne aktar›l›r.F›r›nlarda enerji kaya¤› olarak fosil yak›tlar (petrol, kat› yak›t veya gaz) veyaelektrik kullan›l›r.

F›r›nlarda ›s›tma ifllevi do¤rudan veya dolayl› yanma sonucu gerçekleflir. Dolay-l› yanma özelli¤ine sahip f›r›nlar 900 °C s›cakl›k ve alt› için kullan›lan en basit mo-deller olarak bilinir. Homojen ›s› da¤›l›m› olmayan bu tür f›r›nlarda özellikle fosilyak›t yak›c›lar›n›n konumuna ba¤l› olarak f›r›n ve alev s›cakl›¤› aras›nda büyük s›-cakl›k farklar› vard›r. Do¤rudan yanmal› f›r›nlar, alttan yanmal› f›r›nlar, üstten yan-mal› f›r›nlar, yandan yanmal› f›r›nlar olarak s›n›fland›r›l›r.

Dolayl› yanma özelli¤ine sahip f›r›nlar, yanma gazlar›n›n ›s›t›lan ürünle temas›istenmeyen üretim süreçlerinde kullan›lan f›r›nlard›r. Bu tip f›r›nlarda enerji ürünile do¤rudan temas› istenmez ve ürün farkl› bir ortamda yanma farkl› bir ortamdaolur. Bu tip f›r›nlar ise mufi f›r›nlar ve dald›rmal› tip f›r›nlar olarak s›n›fland›r›l›r.

F›r›nlar neden do¤rudan veya dolayl› yanma ifllevine sahiptir?

Sanayide ürün ak›fllar› dikkate al›narak ürünün f›r›na verilifl flekline göre de s›-n›fland›rma yap›l›r. Bu özellik özellikle ürünün f›r›ndan almas› istenen enerji for-muna göre de de¤erlendirilebilir. Bu özelli¤e göre f›r›nlar; kesikli çal›flan veya sü-rekli çal›flan f›r›nlar olarak s›n›fland›r›l›r. Kesikli çal›flan f›r›nlarda, f›r›n içine al›nanmalzeme istenilen enerjiyi ald›ktan sonra f›r›n›n çal›flmas› kesilir ve ürün d›flar› al›-n›r. Sürekli çal›flan f›r›nlar ise malzeme ›s›t›l›rken hareket halindedir ve f›r›nda mal-zemenin hareket yöntemi, s›cakl›¤›, büyüklü¤ü ve malzeme biçimi üretim süreci-ne ba¤l› olarak de¤iflkendir. Kesikli çal›flan f›r›nlar›n; Arabal› ve kapakl› veyaçanl› f›r›nlar olmak üzere iki tipi vard›r. Sürekli çal›flan f›r›n tipleri ise; ‹tmeli tip,yuvarlamal›, yürüyen tabanl›, makaral› (roller), Tafl›y›c›l›, Helezon hare-ketli, döner yüksek s›cakl›k bölgeli f›r›nlard›r.

Kesikli çal›flan veya sürekli çal›flan f›r›nlar aras›ndaki temel fark nedir. K›saca nedeniniaç›klay›n›z.

Sanayi uygulamalar›nda sektörlerin enerji tüketimlerinin potansiyeli f›r›n özel-liklerini ortaya ç›karmaktad›r. Özellikle demir çelik sektöründe ocaklar veya f›r›n-lar›n ergitme ifllevleri için tercih edildikleri görülür. Bu tür prosesler, a¤›r sanayiuygulamalar›nda en çok enerji tüketen proseslerdir. Bu tür f›r›nlarda enerji verim-lili¤i teorik enerji miktar›n›n sistemde kullan›lan gerçek enerji miktar›na ba¤l› ola-rak de¤erlendirilir. Bu süreçte sisteme girdi olarak kat›lan her maddenin teorikenerji yükü ç›kan maddelerin enerji yüküyle mukayese edilir.

Yo¤un enerji ve madde ak›fl›na sahip bu tip f›r›nlarda enerji analizlerine ba¤l›enerji verimlilkleri sanayide sektörlere ba¤l› olarak de¤iflkenlikler gösterir. fiekil1.12’de bir f›r›n için enerji ve madde ak›fl süreci gösterilmifltir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



11

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



12

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



13

F›r›nlarda enerji ak›fllar› her bir girdinin sahip oldu¤u madde ak›fl›na ba¤l› ener-ji miktar›d›r. Bu ak›flta maddeler, elektrik veya fosil yak›t›n sahip oldu¤u enerjininyanma ifllevi sonucu aç›¤a ç›kmas› ve madde ak›fl›yla birleflmesiyle sahip oldukla-r› enerji yüklerini artt›r›rlar. Her f›r›n›n yap›sal özelli¤ine ba¤l› olarak oluflan yük-sek enerji kay›plar› f›r›n›n enerji ak›fl verimini olumsuz etkiler. Tablo 1.5’de sana-yide kullan›lan f›r›n tiplerine göre enerji verimlilik oranlar› verilmifltir.

Bu tür proseslerde enerji verimlili¤ini baflta baca kay›plar›, ürün kay›plar›, f›r›nyüzeylerinde veya ürün ak›fllar›nda oluflan radyasyon (›fl›n›m) yoluyla ›s› kay›pla-r›, yüzeylerde ›s› iletim ve tafl›n›m kay›plar›, at›k s›cak gaz veya cürufla beraber sis-temden uzaklaflan madde miktar› do¤rudan etkiler.

Sanayi uygulamalar›nda enerjiyi yo¤un kullanan demir çelik ve çimento sektör-lerinde verimsizli¤in potansiyelinin s›ras›yla %90’lara ve %65’lere ulafl›ld›¤› görül-mektedir. Bu tür sektörlerde enerji tasarruf çal›flmalar›n›n do¤ru yap›labilmesi içingerçekte enerji analizlerinin yan›nda termodinami¤in ikinci yasas›na göre ekserjianalizlerinin de yap›lmas› bir zorunluluktur. Ancak enerji analizleri bile verimsizli-¤in ciddi boyutlar›n› ortaya koymas› aç›s›ndan önemlidir. Bu tür proseslere yöne-lik enerji verimlili¤i fiekil 1.13’te özellikle çimento sektöründe kullan›lan döner f›-r›n örnek al›narak verilmifltir


fiekil 1.12

Elektrik veya fosil

FIRIN(300-1900°C)

Baca gazlar›

Enerji kay›plar›

Ürün ç›k›fl›

Hava

Katk› elemanlar›,geridönüflümler vb.

Ana metaller,Hammaddeler

F›r›nlarda Maddeve Enerji Ak›flSüreci

F›r›nlar(‹malat ve kullan›mözelliklerine göre)

Kullan›ld›¤› sektörEnerji verimlilik aral›¤›

(%)

Pota f›r›n› (Gaz yak›tl›) Demir çelik ve metal sanayi 7-19

Kupol f›r›nlar Demir çelik ve metal sanayi 40-50

Ark f›r›nlar› Demir çelik ve metal sanayi 35-45

‹ndüksiyon f›r›nlar› ‹malat sektörü 50-76

Baca tipi f›r›nlar Boya ve g›da sektörü 40-45

Döner f›r›nlar Tafl sektörü 35-50

Tablo 1.5F›r›nlar ve EnerjiVerimlilikleri

Bu f›r›nlarda, ön ›s›t›c› siklonlardan gelen ve farin ad› verilen toz kar›fl›m›, f›r›-n›n enerjisini sa¤layan yak›t (linyit kar›fl›m› ve petrokok’a dayanan kat› yak›t), ya-k›t› tafl›yan hava ile yanma için gerekli primer ve sekonder hava ile birlikte s›z›nt›havas› girmektedir. F›r›ndan ise yanma sonucu aç›¤a ç›kan gaz ve çimento ara ürü-nü olan klinker ç›kmaktad›r. Verimlilik k›saca ç›kan›n girene oran› olarak tan›mla-n›r ve f›r›n›n verimi afla¤›da tan›mlanm›flt›r.

F›r›nlarda Enerji Verimlili¤ini Etkileyen FaktörlerF›r›nlarda enerji verimlili¤inin temel nedenleri olarak tasar›m, konstrüksiyon, ifllet-me ve bak›m konular› ortaya ç›km›flt›r. Her bir proses için öncellikle enerji verim-lili¤i bak›m ve iflletme faaliyetlerinin de¤erlendirilmesi ile bafllar. Bununla birlikteotomasyonun modernizasyonu yak›t hava kontrollerinin optimum noktalara tafl›n-mas›, ›s› geri kazan›m› ile dolayl› tasarruf imkan›n›n yarat›lmas›, yal›t›m özellikleri-nin sorgulanmas› ve iyilefltirilmesi verimlili¤in gelifltirilmesinde temel parametre-lerdir. Bir f›r›n için yap›lacak de¤erlendirmelerde afla¤›daki temel kriterler dikkateal›n›r:

• Üretilecek ürünün tipi, boyutu, flekli veya üretim miktar›,• F›r›nda istenen s›cakl›klar ve aral›klar›, • Oluflacak yanma veya ergitme için istenen hacim,• F›r›nda ürün ak›fl h›z›, miktar› veya ergitme oran›-h›z›,• Kesikli veya sürekli iflletim,• F›r›n atmosferi için ve at›k gazlar için istenen flartlar.Bir f›r›n için tasar›m kapasitesi, enerji verimlili¤ini önemli bir flekilde etkile-

mektedir. Özellikle üretim talebinin üzerinde seçilmifl f›r›nlarda, iflletme maliyet-lerinin üretim üzerindeki etkileri oldukça yüksek olacakt›r. Bunun nedeni f›r›nkapasitesi dikkate al›nd›¤›nda f›r›n›n çal›flt›r›lmas› için gerekli enerji miktar›, ürü-nün ihtiyac›ndan fazla olacakt›r. Is› ak›fl›n›n önemli oldu¤u f›r›nlarda yap›sal tasa-

E E E Eçıkan klin gaz toz∑ = + +ker

η =∑

∑

E

E

çıkan

giren

.

.


M=51581,08 kg/hT=1080 K

Farin GazM=89486,21kg/hT=1308 K

S›z›nt› HavaM=257,29 kg/hT=295 K

S›z›nt› HavaM=2939,79 kg/hT=295 K

KömürM=8150 kg/hT=316 KTafl›y›c› HavaM=5350,46 kg/hT=326 KPrimer HavaM=7053,1 kg/hT=295 K

Sekonder HavaM=53392,42 kg/hT=895 KM=46711,83kg/h

T=1195 K

Farin

KlinkerM=39237,94kg/hT=1723 K

Döner F›r›n

fiekil 1.13

ÇimentoÜretimindeDöner F›r›nSistemininMadde veS›cakl›k Ak›fl›

E E E E Egiren farin Kömür sızıntıhava sekonderhav∑ = + + + aa primerhava tasıyıcıhavaE E+ +

r›m dikkate al›nmas› gereken bir kriterdir. F›r›n içinde ›s›n›n ürüne transferinde,meydana gelen radyasyonun maksimum transferi, ›s›n›n f›r›n içinde homojen ola-rak sirkülasyonu ile sa¤lan›r. Bunun için f›r›na brülörlerin yerlefltirilme flekli veyakat› yak›t›n beslenmesi f›r›n içinde ›s› da¤›l›m›n› etkiler. Yanma ürünlerinin f›r›niçindeki dolafl›m› ve bacadan at›ld›¤› noktadaki s›cakl›klar dikkat edilmesi gere-ken noktalardand›r.

Bir f›r›nda ürüne ›s› transferi aç›s›ndan enerji verimlili¤ini etkileyen temel faktör nedir?

F›r›n sistemlerinde görünür yüzey kay›plar›n›n yan›nda, malzeme ak›fl›n›n oldu-¤u geçifl noktalar›nda oluflan kay›plar da önemli bir potansiyele sahiptir. fiayetmadde ak›fl›nda flarj ve deflarj noktalar› atmosfere aç›k ise, f›r›na giren so¤uk havayak›t tüketimini artt›rd›¤› gibi, f›r›n içinde so¤uk bölümler yaratarak ürün kalitesi-ni bozacakt›r.

F›r›nlar›n Is› Depolama Kapasitesi ve Yap›sal Is› Kay›plar›F›r›n performans› ve yak›t tüketimini etkileyen önemli faktörlerden biri de iflletme-ye uygun refrakter ve ›s› yal›t›m malzemesinin seçimi ve uygulanmas›d›r. Kesikliolarak iflletilen bir f›r›n sisteminde uygun olmayan yüksek kal›nl›klarda yal›t›m ya-p›lmas›, f›r›n›n ›s› depolama kapasitesini artt›racak, bu durum yak›t tüketiminiolumsuz etkileyecektir.

Bir f›r›n sisteminde yap›lacak yal›t›m ve f›r›n malzemeleri, iflletme süresi, mal-zeme yükleme oran›, istenen s›cakl›k profili gibi parametreler ile birlikte gözönüne al›nmal›d›r. Son y›llarda f›r›nlarda sa¤lanan teknolojik de¤iflimlerde bu mal-zemelerin gelifltirilmesi a¤›rl›kl› olarak yer almaktad›r. Normal refrakterler yerinekullan›lan s›cak yüzey refrakter izolasyonu (Hot Face Refractory Insulation) ve se-ramik elyaf (ceramic fibre) yaln›z ›s› kayb›n›n azalt›lmas› de¤il, di¤er (hafiflik, so-¤uma zaman›nda düflüfller gibi) avantajlar› nedeniyle kullan›m› yayg›nlaflmaktad›r.

Ülkemizde de baz› tesislerde bu uygulamalar bafllam›flt›r. TÜB‹TAK ve TTGVbilim teknolojiler tart›flma platformunda enerji verimlili¤ine iliflkin alt yap› çal›flmaraporunda yenilik olarak adland›r›labilecek bu malzemeler ait uygulama sonuçlar›


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



14

Duvar konstrüksiyon Kesikli iflletme 12 saat/gün, 5gün/hafta

Tipi229 mm

Refrakter

229 mm S›cak

Yüzey Refrakterü

(SYR)

114 mm SYR +

114 mm

Diatometic

‹zolasyon

63 mm Seramik

Elyaf + 102 mm

Mineral Yünü

Is› Kayb› (MJ / hafta) 3217 1192 722 443

Is› Depolama Kayb›

F›r›n Çal›flmad›¤›

Zaman

(MJ/ hafta)

5275 1720 1783 383

Toplam Kay›p

(Mj / hafta)8493 2912 2505 828

Yal›t›m Kullan›larak

Is› Kay›plar›nda

Sa¤lanan Is› Kayb›

Azalma Oran›

65.5 70.5 90.3

Tablo 1.6De¤iflikRefrakterlerin Is›Kay›plar›

Tablo 1.6’da verilmifltir. Tabloda 100 °C de haftada 5 gün, günde 12 saat kesikliolarak iflletilen 3,7 m2 f›r›n iç yüzey alan›na sahip bir f›r›ndan de¤iflik izolasyonlasa¤lanan tasarruf potansiyelleri verilmifltir.

F›r›nlarda enerji verimlili¤ini etkileyen önemli bir faktör ›s› kay›plar›d›r. Yüzey›s› kay›plar› f›r›nlarda (seramik, tu¤la ve üretilen f›r›nlarda) toplam kay›plar içinde%10 civar›nda bir paya sahiptir. Ancak kesikli olmas› durumunda f›r›n izolasyonuenerji kayb›n› etkilemektedir. F›r›nda kullan›lan yakma havas› s›cak gaz olarak ba-cadan at›l›r. Reküperatör ve rejeneratörü olmayan yüksek s›cakl›kl›, kesikli olarakmalzeme yüklenen (batch type) ve kütle ve ›s› balans›n›n sa¤land›¤› bir f›r›nda ba-ca ile oluflan kay›plar bazen %80’leri bulabilmektedir.

F›r›n yüzeylerinde zamanla oluflan küçük delikler yüzey duvar›n›n potansiyeli-ne göre daha düflük ve ihmal edilebilir ›s› kay›plar›na neden olmakla birlikte, f›r›nkap›s›n›n aç›k b›rak›lmas› önemli kay›plara yol açmaktad›r. Baz› f›r›n üreticileriözellikle yükleme ve bofllatma s›ras›ndaki kay›plar› azaltmak için ikinci kap› veyadaha de¤iflik tasar›mlar gelifltirmifl ve bu tasar›mlar sanayi uygulamalar›nda yayg›n-laflmaya bafllam›flt›r.

F›r›nlarda 250 °C-750 °C aras›nda yüksek dereceli ›s› ve 20 °C-250 °C aras›ndaolmak üzere düflük dereceli ›s› olarak iki seviyede at›k ›s› meydana gelir. Bu ›s›-n›n geri kazan›m› da s›cakl›¤a, miktara, ›s›n›n kazan›ld›¤› ve de¤erlendirildi¤i ye-re ve kirlili¤e ba¤l› olarak çok genifl uygulamalara ve alternatiflere sahiptir. En ge-nel uygulama, rejenaratör veya reküperatör sistemleriyle f›r›n yakma havas›n›n ön›s›tma yap›lmas›d›r. At›k ›s› kazanlar› ile buhar üretimi fleklinde de de¤erlendirme-ler son y›llarda kojenerasyonla birlikte gündeme gelmifltir. Öte yandan metal er-gitmede kullan›lan ocaklardaki, f›r›n yap›s›n› korumak ve refrakterin de¤ifltirilmezaman›n› uzatmak için yap›lan su ile so¤utma bir ›s› kayna¤› olarak de¤erlendiril-mektedir. Bu tür uygulamalar›n Türkiye’de sanayi uygulamalar›nda çok yayg›n ol-mad›¤› görülmektedir.

S›v› ve gaz yak›t yakan f›r›nlardaki önemli bir etken de brülörlerdir. Günümüz-de yeni tip reküparatif ve rejeneratif brülörler birçok f›r›nda kullan›lmakta, yakmahavas›n› yüksek derecelerde ›s›tt›klar›ndan enerji tasarrufu sa¤lamaktad›rlar.

De¤irmenlerSanayi uygulamalar›nda hammadde haz›rlama, ürüne katk› ilave etme gibi ço¤un-lukla ö¤ütme ve kar›flt›rma ifllevlerde kullan›lan de¤irmenler; baflta madencilik, de-mir çelik, çimento, boya, seramik, alüminyum gibi pek çok sektörde üretim süreç-lerinde yo¤un olarak kullan›lmaktad›r. Bu tür sektörlerde üretim süreçlerinde kul-lan›lan malzemeler; ince (<100µm), çok ince (<10µm) veya süper ince (<1µm)boyutlarda s›n›fland›r›l›rlar. Madencilik sektöründe ise, yüksek tenorlu cevherintükenmesiyle birlikte üretim süreçlerinde tane boyutu çok ince olan düflük tenor-lu cevherler ve tesis at›klar›n›n ekonomik olarak de¤erlendirilmesi önem kazan-maya bafllam›flt›r. Her iki durum da malzemelerin çok ince boyutlara kadar ö¤ütül-mesi ihtiyac›n› do¤urmaktad›r.

Sanayide kullan›lan de¤irmenlerde ö¤ütme ifllevini ö¤ütme boyutlar›na göre s›n›fland›r›n›z?

Sanayi uygulamalar›nda ve özellikle tafl ve maden sektörlerinde malzemelerinçok ince boyutlara ö¤ütülme ifllemlerinde genellikle kar›flt›rmal› ve titreflimlibilyeli de¤irmenler kullan›lmaktad›r. Ö¤ütme ifllemlerinin ilk uygulamalar›nda


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T


N N

15

tamburlu ve titreflimli bilyeli de¤irmenlerin kullan›ld›¤› görülür. Günümüzde kul-lan›lan kar›flt›rmal› bilyeli de¤irmenlerde iç enerjinin olumlu etkileri nedeniyle öz-gül enerji tüketim de¤erleri oldukça düflüktür. Bu nedenle bu de¤irmenler tambur-lu ve titreflimli bilyeli de¤irmenlerin yerine tercih edilmektedir. Bununla birlikte ar-tan enerji tüketimiyle birlikte bilyeli de¤irmenlerde elde edilen tane boyutu >10µmiken kar›flt›rmal› de¤irmenlerde <10 µm ürün boyutuna ulafl›labilmektedir.

Bilyal› ve kar›flt›rmal› de¤irmenleri ö¤ütme boyutlar›n› dikkate alarak karfl›laflt›r›n›z?

De¤irmenler ifllevlerini yerine getirirken yo¤un enerji tüketen sistemlerdir. Bil-yeli de¤irmenlerin üretim proseslerine ba¤l› olarak çal›flma koflullar› ›slak veya ku-ru olarak s›n›fland›r›labilir. Maden ve tafl endüstrisinin üretim süreçlerinde özellik-le mikron düzeyinde malzeme ihtiyac› kuru tip bilyal› de¤irmenlerin yayg›n olarakkullan›lmas›n› sa¤lam›flt›r.

Geliflen teknoloji ile beraber plastik, seramik, boya, g›da ve kozmetik gibi fark-l› endüstri kollar›nda ince (<100µm), cok ince (<10µm) veya süper ince (<1µm)olarak adland›r›lan boyutlardaki malzemeye olan ihtiyaç giderek artmaktad›r. Ma-dencilik sektöründe ise, yüksek tenorlu cevherin tükenmesiyle birlikte tane boyu-tu çok ince olan düflük tenorlu cevherler ve tesis at›klar›n›n ekonomik olarak de-¤erlendirilmesi önem kazanmaya bafllam›flt›r. Her iki durum da malzemelerin cokince boyutlara kadar ö¤ütülmesi ihtiyac›n› do¤urmaktad›r. Boya, plastik seramiküretimi gibi endüstriyel yap›larda kar›flt›rmal› bilyal›, jet veya yörüngesel (plane-tary) tip de¤irmenlerin kullan›ld›¤› görülür. Sanayi de kullan›lan de¤irmenlere ilifl-kin s›n›fland›rma Tablo 1.7’de verilmifltir.

De¤irmenlerde Enerji Verimlili¤iSon y›llarda gelifltirilen kar›flt›rmal› bilyeli de¤irmenler; kar›flt›rma ve ö¤ütme ifllev-lerinde de¤irmen içinde çok yüksek miktarda enerjiyi aç›¤a ç›kart›rlar. Dolay›s›ylade¤irmenlerin özgül enerji tüketimini oldukça düflürürler. Bu özellikte de¤irmen-lerde daha ince tane üretimini sa¤lar. Özellikle tafl, çimento, maden sektörlerindebu istenen bir özelliktir. De¤irmenlerde tane büyüklü¤üne ba¤l› enerji tüketimlerienerji verimlili¤i yönüyle dikkate al›nmas› gereken parametrelerdir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



16

Kar›flt›r›c› tipine göre Kesit eksenine göre Üretim prosesine göre

Diskli Yatay Yafl

Pinli Dikey Kuru

Halkal›

Tablo 1.7Kar›flt›r›c› veÖ¤ütücüDe¤irmenler

Kar›flt›rma ve ö¤ütme ifllevine sahip de¤irmenlerde ürünlerin tane büyüklü¤ü-nün optimum de¤erlerde sa¤lanabilmesi stres fliddetine ba¤l›d›r. Stresin fliddeti ve-ya yo¤unlu¤u ürünün inceli¤i ile tüketilen özgül enerji parametrelerini etkiler. Dü-flük stres fliddeti taneleri k›rmak için yeterli olmayacakt›r. Bu da fazla enerji tüke-timine yol açacakt›r. Bu stres fliddeti ürün inceli¤i aç›s›ndan optimum aral›¤a geti-rilmelidir. Bu tür de¤irmenlerde ürünün ö¤ütülme ifllevi, harcanan özgül enerji vestres yo¤unlu¤unun bir fonksiyonu olarak tan›mlan›r. Özellikle tafl sektöründeö¤ütme ve kar›flt›rma ifllevini yerine getiriken yüksek enerji ak›fl›, yüzeylerdenyüksek ›s› kay›plar›n›n oluflmas›na neden olur. Bu tür de¤irmenlerin yap›sal özel-liklerinde yal›t›m, yap›sal özellik nedeniyle önemsenmez. Oysa yüzey ›s› kay›plar›sadece silindir yap›s› bile dikkate al›nd›¤›nda oldukça önemlidir. Örnek olarak çi-mento sektöründe farin de¤irmeni verilebilir. Farin de¤irmeni silindirik bir yap›yasahiptir ve sadece yüzey ›s› kay›plar› %14’ün üzerindedir.

Bu tür proseslerde kapasite kontrolü, enerji verimlili¤i yönüyle dikkat edilmesigereken bir durumdur. De¤irmenlerde yüksek miktarda kat› madde ak›fl› vard›r.Enerji transferi bu kapasiteye ba¤l› olarak verilir. Kütle ak›fl›nda kapasite kontrolü-ne dikkat edilmedi¤i durumlarda gereksiz enerji ak›fl› oluflacakt›r. Ayr›ca baz› sek-törlerde ö¤ütülmek istenen ürünlerin nem potansiyelleri de dikkat edilmesi gere-ken parametrelerden biridir. Nem oran›n›n istenenden fazla olmas›, de¤irmenlerdeverimsizli¤i do¤rudan etkileyecektir. De¤irmenlerde enerji tasarruf imkanlar› kul-lan›m amaçlar›na göre de¤iflse de yo¤un sektörler aç›s›ndan genellikle afla¤›dakitemel kriterlerle de¤erlendirilir.

• At›k ›s› geri kazan›m›• Yal›t›m• Kapasite kontrolü• Kütle girifl ve ç›k›fllar›nda kaçak noktalar›n azalt›lmas›• Bofl yükte çal›flt›r›lmamas›


Ener

ji,kW

h/t

1000

100

10

11 10 100 1000

Ö¤ütme ürünün d80 tane boyutu, mikron

Çok ‹nce Ö¤ütme

‹nce Ö¤ütme

Yeniden Ö¤ütme

Geleneksel Ö¤ütme

Bilyal› De¤irmenlerKar›flt›rmal› De¤irmenler

fiekil 1.14

Kar›flt›rmal› veBilyeliDe¤irmenlerdeTane Boyu ‹leEnerji TüketimininDe¤iflimi

• Döngü kay›plar›n›n azalt›lmas› • Kuru tip de¤irmenlerde nem kontrolü

BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹Bas›nçl› hava sistemleri, endüstriyel tesislerde yayg›n bir flekilde kullan›lan veenerji tüketiminde etkin sistemlerdir. Pek çok sisteme göre güvenli oldu¤u için birgüç kayna¤› olarak delme ifllerinde, kontrol valflerinde, temizleme ve so¤utma ifl-levlerinde, boyama ifllevi için bas›nç takviyesinde, sökme, takma gibi mekanik ifl-levlerde yo¤un olarak kullan›l›r.

Genel uygulamalarda pek çok avantaja sahip olmas›n›n verdi¤i etki onun yük-sek maliyetli bir kaynak oldu¤u gerçe¤ini unutturur. Bu nedenle enerjinin etkinkullan›m›nda dikkat edilmesi gereken bir unsurdur. Sanayi uygulamalar›nda ba-s›nçl› hava Tablo 1.8’de tan›mlanan ifllemlerde yayg›n olarak kullan›l›r.

Bas›nçl› hava kullan›m› endüstriyel kullan›mda imalattan, çevresel etkilere ol-mak üzere pek çok avantaja sahiptir. Bunlar;

• Hava atmosferde bol miktarda bulunan bir kaynakt›r,• Bas›nçland›rma ile uzak mesafelere tafl›nmas› mümkündür,• Atefl alma veya patlama tehlikesi olmad›¤› için s›cak ortamlarda emniyetle

kullan›labilir,• Çevreye zararl› olmayan bir maddedir,• Devre ve tesisat elemanlar› basit ve ucuzdur,• Ak›fl h›z› ve etki kuvvetleri istenildi¤i de¤erlerde set edilebilir,• Afl›r› yüklerde emniyetli çal›flma imkan›na sahiptir. Bas›nçl› Hava üretiminde en önemli elemanlar kompresörlerdir. Kompresörler;

bir gaz›n bas›nc›n› mekanik bir kuvvet veya pnömatik ak›flkan kuvvetine efl bir et-kiye getiren makinalard›r. Kompresörleri kanatl› eksenel(turbo) kompresörler vehaval› kompresörler olmak üzere iki genel s›n›fta toplamak mümkündür. Kanatl›eksenel (turbo) kompresörler özellikle uçak motorlar›nda yak›t›n yüksek verimleyanmas›n› sa¤layan s›k›flt›r›lm›fl havay› yanma odalar›na veren kompresörlerdir.Haval› kompresörler, atmosferden emdi¤i havay› kapal› bir kaba veya sisteme ba-sarak s›k›flt›ran makinelerdir. Hava kompresörleri genelde kendilerini süren motor-dan ald›klar› enerjinin yaklafl›k %20-30’unu bas›nç enerjisine dönüfltürürken, kalank›s›m ›s›ya dönüflür. Bas›nçl› hava, d›fl ortamdan al›nan havan›n bir kompresördebelli bir oranda s›k›flt›r›lmas›yla elde edilir. Serbest hava hacmi (dm3/sn), kompre-sörün debisini belirten atmosferik hava bas›nc›ndaki standart birimdir. Bir kompre-sörün s›k›flt›rma ifllemi serbest hava hacminin bas›nçl› hava hacmine oran› olaraktan›mlan›r.

(25) β =∀

∀

&sh

bh


Kullan›lma amac› ‹fllevi

Temizleme Tezgah temizli¤i, talafl, toz vs. temizli¤i, kiflisel temizlik vb.

Ay›rma Konveyörler üzerindeki hatal› ürünlerin üfleme ile at›lmas›

Transfer Bas›nçl› hava ile madde transferi

Kurutma Nem giderme vb. ifllevler için ürünlerin kurutulmas›

So¤utma Plastik, çelik ve birçok üretimde s›cak malzemenin bas›nçl› hava ileso¤utulmas›

Tablo 1.8Bas›nçl› HavaKullan›m Alanlar›

Burada β S›k›flt›rma oran›n›, serbest hava hacmini (m3/sn), bas›nçl› ha-va hacmini tan›mlar.

300 kPa bas›nçta bas›nçl› hava üreten bir kompresör grubunun s›k›flt›rma oran› 3.24 tür.0.2 m3/ sn kapasiteli bir kompresör grubundan üretilen bas›nçl› hava hacmini bulunuz?

Bas›nçl› hava sistemlerinde enerji ekonomisini etkileyen en önemli unsur havakaçaklar›d›r. Bas›nçl› hava sistemi olan fabrikalarda kompresör motor güçleri ol-dukça yüksektir. Hava kaçaklar›n›n etkisi motor gücünün gereksiz kullan›lmas› an-lam›na gelir. Hava kaçaklar›n›n kompresör güçleri üzerindeki etkileri, toplam elek-trik tüketiminin %10 ile %15’i aras›nda bir etkiye sahiptir. Hava kaçaklar› bu sis-temlerde ço¤unlukla ba¤lant› noktalar› ve valfler, yol verme kaplinleri ve pnöma-tik elemanlar gibi ba¤lant› ve kullan›m noktalar›nda meydana gelir. Bas›nçl› havasistemlerinde kay›plar›n etkisi;

(26)

ba¤›nt›s› ile hesaplan›r. Burada kay›p havadan kaynaklanan kompresör gücü-nü, kay›p hacmini, kompresörün kurulu gücünü gösterir. Hava kaçak-lar› kompresör gücü üzerinde olumsuz etkiye sahiptir.

5 bar bas›nçta 2 mm çap›ndaki bir delikten 0,04 m3/sn hava kaça¤› mevcuttur. 0.35 m3/snbas›nçl› hava kapasitesine sahip sistemin gücü 26 kW’t›r. Hava kaçaklar›n›n etkisini hesap-lay›n›z?

ELEKTR‹K S‹STEMLER‹ Sanayide üretim proseslerinde, ›s›tmada, makineleri hareket ettiren elektrik motor-lar› tahrikinde ve üretim alanlar›nda, idari binalarda, depolarda ve pek çok ifllevinyerine getirilmesinde, üretim alanlar›n›n, sahalar›n ayd›nlat›lmas›nda temel enerjikayna¤› elektriktir. Türkiye’de toplam enerji tüketimi içinde %40’l›k paya sahipolan sanayi sektöründe elektrik enerjisinin pay› % 19’dur. Pek çok sektörde önem-li bir girdi kalemine sahip olan elektrik tüketimine ürün maliyetlerine olan etkileriyönüyle de dikkat edilmektedir. fiekil 1.15’de sanayi sektörlerinde elektrik enerji-sinin alt sektörlere ba¤l› da¤›l›m› verilmifltir.

&Wkomp&∀k

&Wl

&& &

WW

lk komp

sh=

∀

∀

.

&∀bh&∀sh


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



17

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



18

Makine, ElektrikliAletler ve Ulafl›mAraçlar› Yap›m›

4%

Organize ve Di¤erFabrikasyon

Sanayii20%

G›da Meflrubat,‹çki ve Tütün

Sanayii6%

Tekstil, Deri veGiyim Sanayii

19%

A¤aç ‹flleri ve Ka¤›tSanayii

4%

Kauçuk, Lastik vePlastik Sanayii

3%

Kimya Sanayii8%

Toprak ve ÇimentoSanayii11%

Demir-ÇelikÜretimi ve ‹flleme

Sanayii21%

Demir D›fl› MetalÜretimi ve ‹flleme

Sanayii4%

fiekil 1.15

ElektrikEnerjisinin AltSektörlere GöreDa¤›l›m›

Elektrik enerjisine iliflkin de¤erlendirmeler yapabilmek için gerilim, ak›m, aktifgüç reaktif güç harmonik, kompanzasyon gibi temel kavramlar›n bilinmesi gerekir.Bir elektrik alan› içindeki iki nokta aras›ndaki potansiyel fark gerilim olarak tan›m-lan›r. Gerilim ak›fl halindeki elektronlar› maruz kald›klar› elektrostatik alan kuvve-tine karfl› hareket ettiren kuvvet olarak da tan›mlan›r. Gerilimin birimi volt’tur vevoltmetre olarak tan›mlanan bir ölçü aleti ile ölçülür. Bina uygulamalar›nda flebe-ke gerilimi 220V sanayide kullan›lan flebeke gerilimi 380 V’tur. Elektrik sistemlerin-de elektrik yükünün hareketi elektrik ak›m› olarak tan›mlan›r. Elektrik ak›m› “+” ve“-” kutup aras›nda “-”’den “+”’ya do¤ru elektron hareketi olarak da ifade edilir.Elektrik ak›m›n›n birimi amper ile tan›mlan›r ve A ile gösterilir. Elektirik ak›m› dev-re hatt› üzerinde seri ba¤lanan ampermetre ile ölçülür.

Güç ölçüm ve de¤erlendirmelerinde önemli bir parametre olan görünür güç,çekilen ak›m›n belli bir gerilim de¤erindeki gücüdür. Görünür güç çekilen ak›m›ngerilim ile çarp›m›na eflittir ve birimi VA(Voltamper) olarak ifade edilir. Bir dirençüzerinden geçen elektrik ak›m›n›n belirli bir gerilim de¤erindeki gücüne ise aktifgüç denir ve birim (W) Watt’t›r. Aktif güç ile görünür güç aras›ndaki ilflki bir φ de-¤erine ba¤l› olarak ifade edilir. Aktif güç görünür gücün Cos φ de¤eriyle çarp›m›-na eflittir. Bu eflitlik;

(27)

(28)

fleklinde ifade edilir. Burada P aktif gücü, S görünür gücü tan›mlar. Elektrik sistem-lerinde yük de¤erleri bobin veya kapasitif direnç kavramlar›yla tan›mlan›r. Bobinveya kapasitif direnç üzerinden geçen elektrik ak›m›n›n, belli bir voltaj de¤erinde-ki gücüne ise Reaktif Güç denir ve birimi ise Var’dir. Reaktif güç bir baflka flekildegörünen gücün sin φ ile çarp›m›na eflittir. Görünür, aktif ve reaktif güç aras›ndakiiliflki afla¤›da verilmifltir.

(29)

(30)

(31)

Güç kalitesi ve verimlili¤i önemli ölçüde etkileyen harmonikler; bilgi teknoloji-lerinde kullan›lan kesintisiz güç kaynaklar›, h›z kontrol sistemleri, redresörler, bil-gisayar ve sistemleri, ark f›r›nlar›, ayd›nlatma gibi do¤rusal olmayan yüklerdenkaynaklanan olumsuz etkilerdir. Harmonikler, flebekede harmonikli ak›m ve reak-

Tan aktif güçAktif güç

QP

φ = =Re

Sin aktif güçGörünür güç

QS

φ = =Re

Cos Aktif güçGörünür güç

PS

φ = =

P I V Cos= . . φ

P S Cos= . φ


Aktif güç(P)

Reaktif güç(Q)

Görünür güç(S)

tif güç çekerek enerji hatlar›nda kalitenin ve verimlili¤in düflmesine neden olur.Elektrik tüketimlerinde özellikle harmonikle ba¤l› olarak enerji verimlili¤ini olum-suz etkileyen aktif reaktif güç kullan›mlar›n›n dengelenmesi önemli bir tasarruf ne-denidir. Sistemin flebekeden çektikleri aktif gücün, reaktif güç çekilerek faz kayd›-r›c›lar taraf›ndan dengelenmesine kompanzasyon denir. Kompazasyon uygula-malar› sisteme göre lokal (bireysel) grup ve merkezi olmak üzere üç yöntemle ger-çeklefltirilir. Sanayi uygulamalar›nda tüm elektrik sistemlerinde elektrik enerjisininverimli kullan›m› iyi bir kompazasyon sistemiyle bafllar.

Sanayide elektrik tüketiminde ayd›nlatman›n pay› %20-25 aral›¤›ndad›r. Sanayiuygulamalar›nda ayd›nlatmada enerji tasarrufunda temel hedef, konfordan herhan-gi bir ödün vermeden, en az ayd›nl›k fliddetinin sa¤lanmas›d›r. Bunun gerçeklefle-bilmesi için öncelikle ayd›nlatma sistemlerinde düflük verimli ›fl›k kaynaklar› yeri-ne yüksek verimli ›fl›k kaynaklar› tercih edilmelidir. Her fleyden önce ayd›nlatmanoktalar›n›n tespiti yap›l›rken üretim sahalar› ve idari binalar›n ayd›nlatma ihtiyaç-lar› do¤ru tespit edilmelidir. Türkiye ‘de sanayide ayd›nlatma ihtiyac› için genellik-le wolfram flamanl›, floresan, civa yada sodyum buharl› lambalar kullan›lmaktad›r.Lamba seçilirken ›fl›k etkisi yönüyle incelendi¤inde, ›fl›k etkinli¤i tungsten flaman-l› ampullerde 15 lümen/watt, floresan ampullerde 35-40 lümen/watt ve yüksek bu-har bas›nçl› lambalarda 140 lümen/watt civar›nda oldu¤u görülmektedir. Lambatercihinde gerçek ihtiyaç de¤erlerine göre uygun lamba seçimi önemli bir tasarrufsebebidir.

Elektrik Motorlar›Sanayide yo¤un enerji tüketimlerinden biri de elektrik tüketimidir. Elektrik tüke-timinde toplam sanayi elektrik enerji tüketim potansiyelinin dünyada yaklafl›k%40’›n›, Türkiye’de yaklafl›k %70’ini elektrik motorlar› tüketmektedir. Tüm dünya-da oldu¤u gibi Türkiye’de de insanlar motorlar›n bak›m›, tamiri, ve yenilenmele-rine iliflkin motor verimlili¤i ve motorlar›n tüketti¤i enerjinin maliyetinin boyutuile yeterli bir alt yap›ya sahip de¤illerdir. Bir sistemle birlikte sat›n al›nan motor-lar›n büyük k›sm› çal›flt›racaklar› aletler ile beraber al›n›r. Kullan›c›lar yeni ald›k-lar› bir üründe nas›l bir motor kullan›ld›¤›n› pek sorgulamazlar ve verimlilik kri-teri yerine motorun ilk maliyetinin ön plana ç›kart›rlar. Bu durum ise genellikle%25’lere varan daha ucuz standart motorlar›n tercih edilmesine sebep olur. Tipikbir motorun sat›n alma maliyeti, genellikle motorun toplam maliyetinin %2’sindenbile azd›r. Ancak enerji maliyeti uygulamaya ba¤l› olarak toplam maliyetin %98’iolabilmektedir. Di¤er ifadeyle tipik bir motorun çal›flma ömrü ortalama 20 y›l iseömür sürecinde sat›n alma maliyetinin 50 kat›ndan fazlas›n› tüketti¤i enerjinin ma-liyeti olarak ödetir.

Elektrik motorlar› en genel tan›mlamayla elektrik enerjisini mekanik enerjiyedönüfltüren ayg›tlara denir. Elektrik motorlar› baflta pompalar, fanlar, kompresör-ler, de¤irmenler, presler gibi pek çok proseste bir tahrik sistemi olarak çal›fl›rlar.Elektrik motorlar› temelde biri sabit (Stator) ve di¤eri kendi çevresinde dönen (Ro-tor ya da Endüvi) iki ana parçadan oluflur. Bu parçalara ek olarak elektrik ak›m›n›ileten parçalar (örne¤in: sarg›lar), manyetik ak›y› ileten parçalar ve konstrüksiyonparçalar› (örne¤in: vidalar, yataklar) da elektrik motorlar›n›n di¤er k›s›mlar›d›r. fie-kil 1.16’da bir elektrik motorunun k›s›mlar› verilmifltir.


Elektrik motorlar› genellikle kulland›klar› ak›m türlerine göre s›n›fland›r›l›rlar.Sanayide yayg›n olarak kullan›lan motorlar alternatif ak›m motorlar›d›r. Afla¤›dafiekil 1.17’de elektrik motorlar› s›n›fland›r›lm›flt›r.

Do¤ru ak›m motorlar›nda motorun dönme h›z›, motorun gerilimi ile do¤ruorant›l›d›r. Do¤ru ak›m motoru, içinden ak›m geçen iletkenin manyetik ortam d›-fl›na itilmesi prensibine göre çal›fl›r. Motorlarda endüktör, gerekli manyetik alan›noluflumunu sa¤lar. Endüvi üzerinde bulunan iletkenlere f›rça ve kolektör yard›m›y-la do¤ru gerilim uygulan›r. Böylece endüvi üzerideki iletkenden geçen ak›m man-yetik alan oluflur. Endüktör sarg›s›n›n manyetik alan› (N-S), endüvide üzerindemanyetik alan oluflturan iletken veya iletken demetini d›fla do¤ru iter. Bu itilme,mil etraf›nda dönmeyi meydana getirir.

Alternatif ak›m motorlar› rotorlar›nda sarg› görevi gören k›sa devre iletkenler al-ternatif ak›ma ba¤l› oluflan elektromanyetik etkiyle milin dönmesini sa¤layan mo-torlard›r. Sanayide en çok kullan›lan motorlard›r.


fiekil 1.16

Yan Kapak

Ba¤lant›Kutusu

Gövde (Stator)

Fan

F›rçalarKolektör

Endüvi

Mil (fiaft)

Elektrik Motoru veK›s›mlar›

fiekil 1.17

Elektrik Motorlar›

Do¤ru ak›m (DC) motorlar Alternatif ak›m (AC) motorlar

F›rçal› motorlar F›rças›z motorlar Sekron motorlar Asekron motorlar

1 fazl› 3 fazl›

ElektrikMotorlar›n›nS›n›fland›r›lmas›

Motorlarda Enerji Verimlili¤iElektrik motor sistemlerinde enerjiyi verimli kullanmak için yap›lan uygulamalar;enerji tüketiminin ölçü ve kontrolü, yüksek verimli motor kullan›m›, de¤iflken h›zsürücüsü tercihi ve enerji yönetimi olmak üzere dört temel ad›m› kapsamaktad›r.

Günümüzde elektrik motorlar› 90kw’a kadar genel olarak en verimli (EFF1), or-ta verimli (EFF2) ve en verimsiz (EFF3) olmak üzere 3 temel verimlilik s›n›f›ndaüretilmekte ve de¤erlendirilmektedir. Tablo 1.9’da Avrupa Elektrik Makineleri veGüç Elektroni¤i ‹malatç›lar› (CEMEP) komitesine göre elektrik motorlar› ve stan-dartlar› verilmifltir.

Analizlere göre CEMEP üyesi ülkelerde en fazla EFF2 s›n›f› motorlar tercih edi-lirken, Türkiye’de en yayg›n kullan›m›n EFF3 s›n›f› motorlar›n oluflturdu¤u gözlen-mifltir. Bu durum sanayi enerji tüketiminde önemli bir paya sahip elektrik motor-lar›nda önemli bir tasarruf potansiyelinin oldu¤unu vurgulamaktad›r.

Elektrik motorlar›nda verimlili¤i etkileyen en önemli parametre kay›plard›r. Ka-y›plar; stator ve rotor sarg› kay›plar›, demir kay›plar›, sürtünme ve vantilasyon ka-y›plar›ndan oluflur ve tamamen ›s›ya dönüflürler. Tablo 1.10’da bir asekron motor-da kay›plar›n da¤›l›m› verilmifltir.

Bu kay›plar d›fl›ndaki tüm kay›plar, tek tek ele al›nd›¤›nda ihmal edilebilir ol-malar›na ra¤men, motor verimlili¤ine olumsuz etkileri vard›r. Bu kay›plar›n mini-muma indirilmesi ile elde edilen yüksek verimli motorlar, yaln›zca ›s› kay›plar›n›engellemekle kalmaz, ayn› zamanda di¤er tüm kay›plar› da minimuma indirger.


Ç›k›flGücü(kW)

2 Kutuplu Motorlar (%) 4 Kutuplu Motorlar (%)

EFF1 EFF2 EFF3 EFF1 EFF2 EFF3

1,1 >= 82,8 >= 76,2 < 76,2 >= 83,8 >= 76,2 < 76,2

1,5 >= 84,1 >= 78,5 < 78,5 >= 85,0 >= 78,5 < 78,5

2,2 >= 85,6 >= 81,0 < 81,0 >= 86,4 >= 81,0 < 81,0

3 >= 86,7 >= 82,6 < 82,6 >= 87,4 >= 82,6 < 82,6

4 >= 87,6 >= 84,2 < 84,2 >= 88,3 >= 84,2 < 84,2

5,5 >= 88,6 >= 85,7 < 85,7 >= 89,2 >= 85,7 < 85,7

7,5 >= 89,5 >= 87,0 < 87,0 >= 90,1 >= 87,0 < 87,0

11 >= 90,5 >= 88,4 < 88,4 >= 91,0 >= 88,4 < 88,4

15 >= 91,3 >= 89,4 < 89,4 >= 91,8 >= 89,4 < 89,4

18,5 >= 91,8 >= 90,0 < 90,0 >= 92,2 >= 90,0 < 90,0

22 >= 92,2 >= 90,5 < 90,5 >= 92,6 >= 90,5 < 90,5

30 >= 92,9 >= 91,4 < 91,4 >= 93,2 >= 91,4 < 91,4

37 >= 93,3 >= 92,0 < 92,0 >= 93,6 >= 92,0 < 92,0

45 >= 93,7 >= 92,5 < 92,5 >= 93,9 >= 92,5 < 92,5

55 >= 94,0 >= 93,0 < 93,0 >= 94,2 >= 93,0 < 93,0

75 >= 94,6 >= 93,6 < 93,6 >= 94,7 >= 93,6 < 93,6

90 >= 95,0 >= 93,9 < 93,9 >= 95,0 >= 93,9 < 93,9

Tablo 1.9CEMEP’e Göre MotorVerim S›n›flar›

Bir sistemin verimlili¤i için sadece yüksek verimli elektrik motoru kullanmakyeterli de¤ildir, ayn› zamanda uygun güçte elektrik motoru seçimi ve motoru enyüksek verim bölgesinde çal›flt›rmak da gereklidir. Motorlar yüke uyumlu olarakseçilmeli ve afl›r› ihtiyatl› davran›p gere¤inden büyük motor seçme al›flkanl›¤›ndanvazgeçilmelidir. Böylelikle motorlar›n plakalar›nda yaz›l› anma güçlerine göre dü-flük güçte ve dolayesi ile düflük verimde çal›flmalar› önlenmelidir. Motorlarda yükartt›kça verim de artar ve motor verimi genellikle %75 yükte azami seviyeye ulafl›r.Düflük yüklerde tüketilen elektrik enerjisi mekanik güç yerine artan oranda ›s›yaçevrilir ve motorlarda afl›r› ›s›nmadan do¤an ar›za riskini artt›r›p motorun ömrünük›salt›r. Elektrik motorlar› nominal gücünde en yüksek verimi sa¤lamak üzere di-zayn edilirler dolay›s›yla gerekli güçten daha büyük yada daha küçük güçte elek-trik motoru kullan›m› motorun verimsiz çal›flmas›na sebep olur.

Bununla birlikte motorun de¤iflken yüklere göre h›z kontrol cihaz›yla uygundevir say›s›nda ve en yüksek verim bölgesinde çal›flt›r›lmas› da sistem verimlili¤iaç›s›ndan gereklidir. Bilindi¤i üzere asenkron motorlar kalk›flta (demeraj) nominalak›m›n 6-7 kat› kadar ak›m çekerler, bu da sistemde afl›r› kay›plara sebep olur. Buyüzden motora dur kalk yapt›rmak yerine motoru h›z kontrol cihaz›yla sürekli ola-rak gerekli devir say›s›nda çal›flt›rmak sistem verimi aç›s›ndan daha faydal›d›r.

De¤iflken h›zl› sürücü (DHS) sistemleri-invertörlü veya de¤iflken frekansl› sürü-cü sistemleri olarak da bilinir-alternatif ak›m›n frekans›n› ve dolay›s› ile motorundönüfl h›z›n› de¤ifltirerek motorun gere¤inden fazla yük çekmesini önler. Bu daayn› iflin çok daha az enerji kullanarak yap›lmas›n› sa¤lar.

Motorlara invertör sistemi ilavesi ile %50’ye varan enerji tasarrufu mümkündür.Yani ayn› ifl için motorun tüketti¤i elektrik enerjisi yar› yar›ya azalt›labilir. Invertörile teçhiz edilmifl motorlar›n maliyeti elbette daha yüksektir. Ancak do¤ru seçilmifluygulamalarda-pompa ve kompresörler gibi-DHS sistemleri maliyetlerini genellik-le iki y›l veya daha az bir süre içinde tasarruf ettikleri enerjiden öderler. Baz› ana-lizlere göre motor sistemlerinde enerji tasarruf potansiyelinin sadece %10 kadarl›kk›sm› verim art›fl›yla sa¤lanabilir. Geriye kalan %90’l›k k›s›m ancak motorlar›n in-vertör sistemleriyle teçhiz edilmesiyle gerçekleflebilir.

Elektrik motorlar›nda motor flaft›na ba¤lanan güç aktarma elemanlar›n›n (ka-y›fl gerginli¤i, cinsi, adedi, kasnaklar›, kaplinler gibi) do¤ru seçimi ve bak›m› ve-rimlili¤i do¤rudan etkiler. Motor gücünün direk ba¤lant› yerine indirek olarak düzkay›fl veya standart V ay›fllar› ile iletildi¤i sistemlerde kay›fl kaymas› ve sürtünme-den dolay› %2 ile %8 aras›nda kay›plar oluflur. Bu kay›plar ve ortaya ç›kan kay›fl›s›nmas› standart kay›fllar›n t›rt›ll› yüksek verimli V-kay›fllar› ile de¤ifltirilmesiyleönlenebilir.


Kay›plar Yüzde (%)

Primer kay›plar 5,6

Sekonder kay›plar 2,7

Demir göbek kay›plar› 3,0

Sürtünme ve hava sürtünme kay›plar› 1,4

Yükün dalgalanmas›yla oluflan kay›plar 2,3

Toplam 15

Tablo 1.10Motor Kay›plar›ndaDa¤›l›m


Enerji ifllevsel olarak sanayiden toplumsal yaflama, de-¤iflik formlardaki enerjinin üretimini, dönüflümünü, ile-timi ve kullan›m›n›, mümkün olan en az kay›pla ger-çeklefltirmek için çal›fl›r. Teknik anlamda enerji, üç te-mel amaç için kullan›l›r. Bunlar; mekanik veya elektrikenerjinin elde edilmesi amac›yla güç tesislerinde, ›s›n-ma amac›yla ›s› tesislerinde ve her tür üretim maksad›y-la üretim tesislerinde kullan›md›r. Sanayide enerjininverimli kullan›m›; üretim maliyetlerini do¤rudan etkile-mesiyle beraber günümüzde önemi h›zla yay›lmaya bafl-layan çevresel kirlilik, küresel ›s›nma ve neden oldu¤uetkiler yönüyle de önemlidir. Üretim proseslerinde ener-jinin verimli kullan›m› temelde termodinamik süreç ola-rak de¤erlendirilen sistemler için sistem, s›cakl›k, ›s›,enerji, ekserji, entropi gibi temel kavramlara ba¤l› ola-rak de¤erlendirilir. Sanayi sektörü, ülkelerin yap›s›na ba¤l› olmakla birlik-te, nihai enerji tüketimi içinde en yüksek paya sahipsektördür. Türkiye’nin 2008 y›l›nda sanayi sektörününnihai enerji tüketimindeki pay› yaklafl›k %37, sadeceelektrik tüketiminde pay› ise %55’tir. Sanayi uygulama-lar›nda gerekli olan enerji ihtiyac› ço¤unlukla fosil ya-k›tlara ve elektri¤e dayanmaktad›r. Elektrik tüketiminingenel enerji kullan›m›ndaki pay› kullan›m alanlar›naba¤l› olarak %15-25 aral›¤›ndad›r. Türk sanayi yap›s› daözellikle yüksek enerji tüketen sanayileri içeren bir özel-lik göstermektedir. Sanayi proseslerinde enerjinin güç ihtiyaçlar›, ayd›nlat-ma, çal›flt›rmada primer enerji olarak elektrik, ›s›l hare-ketler, maddesel faz de¤iflimleri gibi ihtiyaçlar için yak›-ta ba¤l› ›s› enerjisi olarak tüketildi¤i görülmektedir. Sanayide enerji tüketimlerinin temeli fosil yak›tlara vebunlar›n proseslerde yanma ifllemlerine dayan›r. Pro-seslerde yanma ifllemi enerji verimlili¤i yönüyle dikkatedilmesi gereken önemli bir ifllemdir. Do¤al gaz tüketi-minin yayg›nlaflt›¤› günümüzde teknolojinin katk›lar›y-la yüksek verimli üretim proseslerinin yayg›nlaflt›¤› gö-rülmektedir. Ancak bunlarda dahi ideal yanma koflulla-r› sistemlerde verimlili¤i do¤rudan etkilemektedir. Sanayi sektörlerinde üretim süreçlerinde özellikle ›s›enerjisi baflta imalat sanayi olmak üzere kaynatma, kim-yasal reaksiyon, yo¤uflturma, so¤utma, ayr›flt›rma, ku-rutma, buharlaflt›rma, ›s›tma gibi pek çok ifllevi yerinegetirmektedir. Bu süreçler ifllevsel yetenekleriyle ter-modinamik özellikler ihtiva etmektedir. Bu ifllevler ço-¤unlukla f›r›nlar, de¤irmenler, kazanlar, ›s› de¤ifltiricile-

ri, bas›nçl› hava sistemleri ve elektrik motorlar› olaraks›n›fland›r›labilir.Sanayide hemen hemen tüm ürünlerde üretimlerininherhangi bir bölümünde proses ›s›tmas›na ihtiyaç du-yarlar. Bu nedenle ürün özelliklerine ba¤l› olarak pekçok f›r›n kullan›lmaktad›r. F›r›nlar; baflta çelik ve taflsektörü olmak üzere pek çok üretim süreçlerinde ürünüzerinde yüksek s›cakl›klarda ›s›tma, ergitme, kimyasalreaksiyon gibi ifllevleri yerine getiren yüksek enerji tü-ketimine sahip prosesler içindir. Bir f›r›n için tasar›mkapasitesi, özellikle üretim talebi yönüyle, enerji verim-lili¤ini önemli bir flekilde etkilemektedir. Sanayi uygulamalar›nda hammadde haz›rlama, ürünekatk› ilave etme gibi ço¤unlukla ö¤ütme ve kar›flt›rmaifllevlerde kullan›lan de¤irmenler; baflta madencilik, de-mir çelik, çimento, boya, seramik, alüminyum gibi pekçok sektörde üretim süreçlerinde yo¤un olarak kullan›l-maktad›r. Bu tür proseslerde kapasite kontrolü, enerjiverimlili¤i yönüyle dikkat edilmesi gereken bir durum-dur. De¤irmenlerde yüksek miktarda kat› madde ak›fl›vard›r. Enerji transferi bu kapasiteye ba¤l› olarak verilir.Di¤er bir sistem olan bas›nçl› hava sistemleri, genel uy-gulamalarda pek çok avantaja sahip olmas›n›n verdi¤ietki ile, yüksek maliyetli bir kaynak oldu¤u gerçe¤iniunutturur. Bu nedenle enerjinin etkin kullan›m›nda dik-kat edilmesi gereken bir unsurdur.Sanayide yo¤un enerji tüketimlerinden biri de elektriktüketimidir. Elektrik tüketimi, proseslerde güç ihtiyaçla-r› yan›nda elektrik motorlar›n›n kullan›m› yönüyle deverimlilik de¤erlendirmelerinde dikkat edilmesi gere-ken unsurdur. Elektrik tüketiminde toplam sanayi elek-trik enerji tüketim potansiyelinin dünyada yaklafl›k%40’›n›, Türkiye’de yaklafl›k %70’ini elektrik motorlar›tüketmektedir. Bu nedenle enerji verimlilik çal›flmala-r›nda önemsenmesi gereken elemanlard›r.

Özet


1. Afla¤›dakilerden hangisi enerji kavram› için söyle-

nemez?

a. Is› bir enerjidir ve yanma sonucu ortaya ç›kar b. ‹fl enerjinin bir formudur. c. Enerji moleküler yap›larda hareketi oluflturur. d. Enerji sadece yanmaya ba¤l› bir etkidir.e. Enerji gerçek proseslerde yok edilemez.

2. Afla¤›dakilerden hangisi ›s›n›n ölçü birimidir?a. kWb. Fahrenayt c. Derece d. Celcius e. Su seviyesi göstergesi

3. Gerçek proseslerde enerji hareketine ba¤l› elde edi-lecek maksimum ifl nas›l tan›mlan›r?

a. Enerjib. Entropi c. Ekserjid. Is›e. Ölü hal

4. Afla¤›daki proseslerden hangisi imalat sanayi içindikkate al›nmayacak prosestir?

a. Termostatik valfler b. Kazanlarc. De¤irmenlerd. F›r›nlar e. Elektrik motorlar›

5. Afla¤›dakilerden hanisi bir f›r›n›n enerji verimlili¤inetkileyen faktör de¤ildir?

a. F›r›nda istenen s›cakl›klar ve aral›klar›b. F›r›n›n d›fl yüzey fleklic. F›r›nda ürün ak›fl h›z›, miktar› veya ergitme ora-

n›-h›z›d. Kesikli veya sürekli iflletime. F›r›n atmosferi için ve at›k gazlar için istenen

flartlar

6. De¤irmenler için kapasite kontrolü yap›lmas› afla¤›-dakilerden hangisini do¤rudan etkiler?

a. Malzeme özelli¤inib. At›k miktar›n›c. Üründeki nem miktar›n›d. De¤irmen a¤›rl›¤›n›e. Enerji verimlili¤ini

7. Afla¤›dakilerden hangisi iyi bir yanma ifllemi içinsöylenemez?

a. Yak›t pompa s›cakl›¤›na dikkat edilmelib. Yak›t için gerekli hava miktar› yanma hacmine

gönderilmelic. Yak›t›n yeterli miktarda hava ile temas› sa¤lan-

mal›d. Yak›t›n hava ile homojen bir kar›fl›m› sa¤lanmal›e. Yanma odas› içindeki s›cakl›k yak›t içeri girer-

ken onu tutuflturacak kadar yüksek olmal›

8. Sistemin flebekeden çektikleri aktif gücün, reaktifgüç çekilerek faz kayd›r›c›lar taraf›ndan dengelenmesi-ne ne denir?

a. Aktif güçb. Reaktif güç c. Kompanzasyon d. Görünür güçe. Kapasitif güç

9. Afla¤›dakilerden hangisi bas›nçl› hava sistemlerininkullan›lma amac› de¤ildir?

a. Temizlemeb. Bas›nçland›rmac. Ay›rma d. Transfere. Kurutma

10. Elektrik motorlar›nda enerjinin verimli kullan›m›n-da hangi uygulama geçerli de¤ildir?

a. Ölçü ve kontrolb. Yüksek verimli motorc. Frekans invertörüd. Yak›t kontrolü e. Enerji yönetimi

Kendimizi S›nayal›m


1. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temel Kavramlar” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

2. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temel Kavramlar” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

3. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temel Kavramlar” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

4. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Sanayide Enerji Verimlili¤i”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

5. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “F›r›nlar” konusunu yenidengözden geçiriniz.

6. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “De¤irmenler” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.

7. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yanma ve Yak›tlar” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

8. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elektrik Sistemleri” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

9. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Sistemi” ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.

10. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elektrik Motorlar›” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1

T= t (°C) + 273 (K)

T= 90 + 273= 363 K

T= 70 + 273= 343 K

S›ra Sizde 2

P= Patm + Pgös

P=gös= 20 bar= 2000 kPa

1atm= 101.325kPa

P = 2000+01,325 = 2101,325 kPa

S›ra Sizde 3

Odan›n hacmi 72 m3 ve böylece odadaki kütle miktar›;

S›ra Sizde 4

(kJ)

W=0 (sisteme ifl girifli yoktur.)

(kJ)

kJ

kJ

S›ra Sizde 5

kJ

S›ra Sizde 6

S›ra Sizde 7

S›ra Sizde 8

& & &Q m Q kJ

QT

QT

QH ısıl değer

H

H

= = =

∫ = =

−. . .6 10 40000 2403

LL

LT

QTQT

≤

∫ =+

−−

+≤

∫ = −

0

2401500 273

240 9085 273

0( )

( )( )

00 284 0, ≤

& & &E m Q kW

E

yakıa ısıl değer

ç

= = × =

=∑

−. .7 10 44000 3083

1η∑∑

= = = =E

WEg

motor

yakıa&

90308

0 292 29 2, % ,

& &E m C T kJ hkondens p= = =. . . , . /25 4 18 92 9614

& &E m C T kJ hs pıcak su = = =. . . , /35 4 1840 11704

& &E m C T kJ hsoguk su p= = =. . . , /35 4 1840 5852

∆ &E kJ MJsistem = =4000 4

∆ &Esistem = − −1500 2500( )

& & &Q W Esistem− = ∆

& & &Q W Esistem− = = − − =∆ 160 80 240( )

&Qnet = − =200 40 160

& & &Q Q Qnet giren c= − ıkan

& & &Q W Esistem− = ∆

p kg m= =86 772

1 204 3, , /

m m

m kgkg=

∀= =

ν , / ,72

0 8386 7

3

3

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›

& & &Ebuhar m C T m Ep buhar= + = + =. . . . , . .25 4 18 160 25 2725

844845kJ h/

η1 =∑

∑=

+

+=

E

E

E E

E Eç

g

kondens s k su

soguk su buhar

& &

& &ıca 99614 11704

5852 84845

0 235 23 5

++

=

=, % ,


S›ra Sizde 9

Bas›nç sabit kald›¤› için, s›cakl›¤› da 100 °C de¤erindekalacakt›r. Dikkat edilirse suyun s›cakl›¤›nda bir de¤i-fliklik olmay›p çevreye verilen ›s›, su buhar›n›n bir bö-lümünün daha yo¤uflmas›na harcanarak entropisininazalmas›na neden olmufltur.Düflük s›cakl›kta ›s›l enerji deposu çevre havan›n entro-pi de¤iflimi de benzer biçimde hesaplan›r. Fakat bu kez›s› geçifli art› de¤erdedir. Çünkü sistem taraf›ndan veri-len ›s› çevre hava taraf›ndan al›nmaktad›r.

S›ra Sizde 10

Sistemde kullan›lan yak›t miktar› gere¤inden fazla ve ›s›transfer miktar› düflüktür.

S›ra Sizde 11

F›r›nlar üretim süreçlerinde ürünün üretilmesi için ihti-yaç duyulan yüksek s›cakl›klarda ›s›tma, ergitme, kim-yasal reaksiyon gibi ifllevleri yerine getiren proseslerdir.

S›ra Sizde 12

Sanayide ›s› ihtiyac› olan pek çok ürün üretim hatt› üze-rinde f›r›n proseslinden geçirilir. Ürünlerin imalat ifllev-lerinde ihtiyaçlar›na ba¤l› olarak ›s› ile temas› sa¤lan›r.Örne¤in çimento üretiminde klinker alevle direk temasettirilirken, kaplama sanayinde alev banyo yüzeylerind›fl›nda tutulur.

S›ra Sizde 13

Kesik çal›flan f›r›nlarda, f›r›n içine al›nan malzeme iste-nilen enerjiyi ald›ktan sonra f›r›n›n çal›flmas› kesilir veürün d›flar› aln›r. Sürekli çal›flan f›r›nlar ise malzeme ›s›-t›l›rken hareket halindedir ve f›r›nda malzemenin hare-ket yöntemi, s›cakl›¤›, büyüklü¤ü ve malzeme biçimiüretim sürecine ba¤l› olarak de¤iflkendir.

S›ra Sizde 14

F›r›n içinde ›s›n›n ürüne transferinde, yanmaya ba¤l›oluflan radyasyon, konveksiyon gibi ›s› transferi etkile-riyle ›s›n›n f›r›n içinde homojen olarak sirkülasyonununsa¤lanmas› verimlili¤i etkileyen en önemli unsurdur.

S›ra Sizde 15

De¤irmenlerde ö¤ütme ifllevi ö¤ütme boyutlar›na göreince (<100µm), çok ince (<10µm) veya süper ince(<1µm) boyutlarda s›n›fland›r›l›rlar.

S›ra Sizde 16

Bilyeli de¤irmenlerde elde edilen tane boyutu en kü-çük 10µm iken, tane boyutu kar›flt›rmal› de¤irmenlerdeen fazla 10µm urun boyutuna ulafl›labilmektedir.

S›ra Sizde 17

S›ra Sizde 18

5 bar bas›nçta bir sistemde 2 mm’lik bir deli¤in kom-presör gücü üzerinde %11.42’lik bir kayba neden ol-maktad›r. Sistemde süreklilik de¤erlendirilirse kompre-sör gücü üzerindeki y›l›k maliyet etkisi; (Elektri¤in kW:0.172 TL/kWh ve y›ll›k 8600 saat çal›flanbir kompresör için)Y›ll›k Tüketim:

Görülece¤i gibi sadece 2mm’lik bir delikten oluflan ka-çak havan›n iflletmeye maliyeti 4393.22 TL/y›l gibi cid-di bir bedeldir.

&W kWhM TL yW

= × =

= × =

2 97 8600 2554225542 0 172 4393 22

,, , / uu

&& &

&

&

WWk

sh

komp

W kW

1

1

=∀

∀

= =

.

, .,

,0 04 26

0 352 97

β =∀

∀=

∀

∀ = =

&

&sh

bh bh

bh m sn

3 24 0 2

0 23 24

0 062 3

. .

..

. /

∆

∆

∆

CO CO CO

COCO

teorik ölçülen2 2 2

2

2

21 33 12

9

= −

= −

=

, ,

,

,333

9 33 21 33 43 742 2k CO CO

kteorik=

= =

∆ /

, / , % ,,

& &

&

Q Q

QT

Çevre Sistem

ÇevreSistem

Çevre

=

= =

600

600

kJ

S∆kkJ

KkJ K

( ), /

25 2732 01

+=


Aybers N. (1980). Mühendislik Termodinami¤in

Esaslar›, Üçer Matbaac›l›k, ‹stanbul. Aydo¤an N. A., Ergün L., (2004). Yüksek Bas›nçl› Mer-

daneli De¤irmenler, Madencilik, Cilt 43, Say› 3,Sayfa 27-37.

Bejan A., Tsatsaronis G., Moran M.(1996) Thermal De-

sing and Optimizasyon, A Wiley-‹ntersciencePublcation, John Wiley&Sons,‹nc., New York.

Celep O., ALP ‹.(2008). Kar›flt›rmal› De¤irmenler ‹le

‹nce Ö¤ütmenin Refrakter Alt›n Cevherlerine

Uygulanabilirli¤inin ‹ncelenmesi, Madencilik,Cilt 47, Say› 3, Sayfa 15-26.

Celep O., Alp ‹., Türk T.(2008). ‹nce Ö¤ütme Tekno-

lojisinde Kar›flt›rmal› Ortam De¤irmenleri ve

Cevher Hazirlamadaki Uygulamalar›, ‹stanbulYerbilimleri Dergisi, C. 21, S. 2, SS. 61-73.

CEMBUREAU (2010). Activity Report 2010, Associati-on Européenne du Ciment The European CementAssociation Rue d’Arlon 55-BE-1040 Bruxelles.www.cembureau.eu

Cornelissen ,R.L. (1997). Bibliografy on Exergy Analy-

sis and Related Tecniques 1985-1994 and Cor-

nelissen” ,R.L.’s publication in 1985-1997, Ensche-de, The Netherlands.

Çengel Y., Boles M.A., (2010). Mühendislik Yaklafl›-

m›yla Termodinamik, Literatür Yay›nc›l›k, ‹stanbul.Çomakl› Ö., Çomakl› K., Karsl› S., Y›lmaz M. (2002)

Termal Sistemlerin Ekserjetik Analizi, Termodi-namik Dergisi.

Dinçer ‹., Rosen M. A.(2005) Thermodynamic Aspects Of

Renewable And Sustainable Development, Rene-wable & Sustainable Energy Reviews, 9, Pages 169-189.

DPT Müsteflarl›¤›, (2006). Dokuzuncu Kalk›nma Pla-

n› (2007-2013), Tafl Ve Topra¤a Dayal› SanayilerÖzel ‹htisas Komisyonu Refrakter Sanayii Ön Rapo-ru, http://plan9.dpt.gov.tr/oik47_tastoprak/refrak-te-9p-oik.pdf , Ankara.

Ercan, Y. Durmaz, A. Çürüksulu M., Dalo¤lu fi. (2006).Türkiye Çimento Sektöründe Enerji Verimlili-

¤inin Art›r›lmas› Ve Sera Gaz› Emisyonlar›n›n

Azalt›lmas› ‹le ‹lgili Fayda-Maliyet Analizleri

Son Raporu, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniver-sitesi, Ankara.

Eyriboyun M.(2011) Yanma ders notlar›, http://maki-na.karaelmas.edu.tr/akademik_kadro/meyribo-yun/MAK411/yanma_ders_notu_m_eyr ibo-yun_zku.pdf

‹ncropera F. P.,Dewitt D.P.(2003). Is› Kütle Geçifli Te-

melleri, Litaratür yay›nc›l›k, ‹stanbul Kaymakç›o¤lu F.(1996) Elektrik enerjisinin sanayide

verimli kullan›lmas›, TMMOB 1. Enerj› Sempoz-yumu, EMO yay›nlar›

Kartal E. (2001) Yanma ve yanman›n optimizasyo-

nu, Türk Tesisat Mühendisleri Dergisi Say› 16.www.ttmd.org.tr/userfiles/dergi/dergi16.pdf

K›l›ç M.,Yi¤it A. (2004 ). Is› Transferi, Alfa Bas›m Ya-y›m Da¤›t›m Ltd.fiti., ‹stanbul Sayfa 428-435.

Kedici, Ö. (1993). Enerji Yönetimi, Elektrik ‹flleri Etüd‹daresi Genel Müdürlü¤ü Enerji Kaynaklar› Etüd Da-iresi Baflkanl›¤›, Ankara.

Özgener, L. Hepbafll›, A. (2003). HVAC sistemlerinde

ekserji analizinin gereklili¤i ve uygulamalar›,

VI Ulusal Tesisat Mühendisli¤i kongresi ve sergisi,‹zmir.

Sanayi ve Ticaret Bakanl›¤›.(2010) Çimento Sektör Ra-

poru, Sektörel Raporlar ve Analizler Serisi SanayiGenel Müdürlü¤ü, Ankara.

Sezen Y.,(2000). Termodinamik Tablolar, Birsen Ya-y›nevi, ‹stanbul

Sö¤üt, M. Z.(2005). Çimento fabrikas›nda enerji ta-

ramas› ve üretim hatt› ›s› proseslerinde enerji

ve ekserji analizi, Yüksek Lisans Tezi, Bal›kesirÜniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Bilimleri Üni-versitesi, Bal›kesir.

Wall G. (1986). Exergy Flow in industrial processes,

Physical Resource Theory Group, Chalmers Univer-sity of Technology and University of Göteborg, 96Göteborg, Sweden, S-412.

Tübitak (1998). TTGV Bilim-Teknoloji-Sanayi Tart›fl-

malar› Enerjinin Etkin Kullan›m› ve Enerji Ta-

sarrufu ile ‹lgili Teknolojiler Alt Grup Raporu,

Sayfa 34-35, Ankara Dünya Enerji Konseyi,(2008). 2007-2008 Türkiye Ener-

ji Raporu, Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Ko-

mitesi, Poyraz Ofset, ISSN : 1301-6318, ‹zmirTMMOB, (2008) Dünyada ve Türkiye’de Enerji Ve-

rimlili¤i Oda Raporu, Türkiye Makine Mühendis-leri odas›, ‹stanbul

Kavak K.(2005). Dünyada ve Türkiye’de Enerji Ve-

rimlili¤i ve Türk Sanayiinde Enerji Verimlili¤i-

nin ‹ncelenmesi, Devlet Planlama Teflkilat› ‹ktisa-di Sektörler ve Koordinasyon Genel Müdürlü¤ü Uz-manl›k tezi, YAYIN NO: DPT: 2689, Ankara

Yararlan›lan Kaynaklar


EPA,(2007). Energy Trends in Selected Manufactu-

ring Sectors: Opportunities and Challenges for

Environmentally Preferable Energy Outcomes,

U.S. Environmental Protection Agency Office of Po-licy, Economics, and Innovation Sector StrategiesDivision, Amerika

Ünlü N. (2010). Sanayi Sektörü Mevcut Durum De-

¤erlendirmesi Raporu, Türkiye’nin Ulusal ‹klimDe¤iflikli¤i Eylem Plan›’n›n Gelifltirilmesi Projesi

Özdabak A. (2008). Sanayide Enerjinin Verimli Kul-

lan›lmas›, VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu,UTES 2008, ‹stanbul.

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Sanayide ›s› geri kazan›m›n›n önemi ve yarar›n› ifade edebilecek,‹lk yat›r›mda optimum de¤erin belirlenmesindeki faktörleri aç›klayabilecek,Is› geri kazan›m yönteminin belirlenmesini kavrayabilecek ve Sankey diyag-ram›n› aç›klayabilecek,At›k ›s›n›n geri kazan›lmas›nda kullan›lan sistem ve ekipmanlar› s›ralayabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Is› Geri Kazan›m›• Is› Borusu• Is› De¤ifltirici• Is› Tekerle¤i• Sankey Diyagram›

• Ekonomizör• At›k Is› Kazan›• Reküperatör• Is› Pompas›• Çöp Yakma F›r›n›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNN

N


Is› Geri Kazan›m›

• G‹R‹fi• ‹LK YATIRIMDA OPT‹MUM

DE⁄ER‹N BEL‹RLENMES‹• ISI GER‹ KAZANIM YÖNTEM‹N‹N

BEL‹RLENMES‹ VE SANKEYD‹YAGRAMI

• ATIK ISININ GER‹KAZANILMASINDA KULLANILANS‹STEM VE EK‹PMANLAR


G‹R‹fiSanayide kullan›lan enerjinin önemli bir bölümü s›cak gaz veya s›v›larla d›flar›yaat›lmaktad›r. Baz› sanayi tesislerinde kullan›lan enerjinin dörtte biri, s›cak gaz ves›v›yla d›flar›ya at›lmaktad›r. Proses gere¤i d›flar›ya at›lan bu s›cak gaz veya s›v›da-ki enerji, çeflitli yollarla geri kazan›labilir. Bu amaçla pek çok ›s› geri kazan›m tek-ni¤i kullan›labilmektedir. Baz› uygulamalarda da at›k ›s›n›n geri kazan›lmas›n› sa¤-layacak, prosese yönelik düzenlemeler yap›labilmektedir. Yat›r›m›n bafllang›c›ndatasarlanan bu tür uygulamalarda yat›r›m maliyeti düflük olarak ortaya ç›kabilmek-tedir. At›k ›s›n›n geri kazan›lmas›yla, uygulanan sistemin toplam verimi artt›r›labil-mektedir. Sonuçta, enerji tüketiminde ve maliyetlerde önemli boyutta azalmalarortaya ç›kabilmektedir.

At›k ›s›dan yararlanman›n do¤rudan ve dolayl› pek çok katk›s› bulunmaktad›r.Do¤rudan katk›s›, enerji maliyetlerinde azalma olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bu an-lamda at›k enerjiden yararlanmaya yeni bir enerji kayna¤› gözüyle de bak›labilmek-tedir. At›k enerjiden yararlanman›n di¤er bir katk›s› ise, sa¤lad›¤› enerji tasarrufu ne-deniyle daha az yak›t kullan›laca¤›ndan çevreye verilen karbonmonoksit, azotoksit,kükürtoksit gibi emisyonlar›n azalmas›d›r. Kullan›lan yak›t miktar›n›n azalmas›, yan-ma için kullan›lan fan, kanal, baca, brülör gibi cihazlar›n boyutlar›n›n da azalmas›anlam›na gelmektedir. Fan, pompa gibi cihazlar›n boyutlar›nda ve kapasitelerinde-ki azalma, bunlar›n elektrik tüketimlerinin de azalmas› anlam›na gelecektir.

D›flar›ya at›lan s›v› ya da gaz›n enerjisinden çeflitli yollarla yararlan›labilmektedir.Bu alandaki en yayg›n uygulamalar; yakma havas›n›n ön ›s›t›lmas› ve kazan besle-me suyunun ön ›s›t›lmas› olarak karfl›m›za ç›kmaktad›r. At›k enerjiden yararlan›la-rak ›s›tma ve s›cak su eldesinden yararlanma ise yine yayg›n olarak kullan›lan uy-gulamalar aras›ndad›r. D›flar›ya at›lan s›cak gaz ya da s›v›n›n enerjisinden yararlan-mak üzere ›s› de¤ifltiriciler kullan›lmaktad›r. Is› de¤ifltiricilerinde, bir taraftan at›k s›-cak gaz ya da s›v› girip, enerjisini vererek so¤umufl olarak ç›karken, di¤er taraftan,›s›tmak üzere yollad›¤›m›z gaz ya da s›v› girerek at›k enerjiden yararlan›r ve s›cak-l›¤› artm›fl olarak d›flar› ç›kar. Is› de¤ifltiricileri sanayide ›s› eflanjörleri olarak da an›l-maktad›r. Örne¤in, borulu veya plakal› tip ›s› eflanjörlerinde ›s›t›lan ak›flkan ve ener-jisini veren ak›flkan s›zd›rmaz bir yüzeyle ayr›lmaktad›r. Bu yüzey üzerinde ›s›n›n,yüksek s›cakl›ktaki ak›flkandan düflük s›cakl›ktaki ak›flkana geçmesi sa¤lanmakta-d›r. S›cak gazdaki ›s›n›n geri kazan›lmas› amac›yla plakal› ve serpantinli tip ›s› de-¤ifltiricilerinin yan› s›ra ›s› borusu, ›s› tekeri ve ›s› pompas› gibi çeflitli ›s› geri kaza-

Is› Geri Kazan›m›

n›m ekipmanlar›ndan da yararlan›lmaktad›r. Çeflitli sanayi tesislerinde bacadan at›-lan yüksek s›cakl›ktaki gazdan yararlanmak amac›yla at›k ›s› kazanlar› kullan›lmak-tad›r. At›k ›s› kazanlar›nda, bacadan d›flar›ya at›lan at›k gaz›n enerjisi, at›k ›s› kaza-n›nda dolaflmakta olan suya aktar›lmaktad›r. Is›nan su, ›s›tma sisteminde kullan›la-rak fabrika binas› ve lojmanlar›n ›s›tma ihtiyac› ile s›cak su kullan›m ihtiyac›nda kul-lan›lmaktad›r. Sanayide uygulanan prosesin do¤al gere¤i olarak çevreye s›cak s›v›ya da gaz at›klar b›rak›lmaktad›r. Bu at›klarla birlikte kayda de¤er bir miktardakienerji de atmosfere at›lmaktad›r. Atmosfere at›lmakta olan bu enerjinin ekonomikolarak önemli bir k›sm›n›n geri kazan›lmas› ve tekrar kullan›labilmesi mümkündür.Bu amac› gerçeklefltirmek üzere de bir yat›r›m yap›lmas› gerekmektedir. Bu yat›r›m-la kurulacak tesis, iflletmeye bir kazanç sa¤layacakt›r. Yap›lacak yat›r›mla, bu ifllet-menin ekonomik ömrü boyunca elde edilecek kazanç karfl›laflt›r›larak iflletmeningeri ödeme süresi hesaplan›r. ‹flletmeler genellikle bafllang›çta bu tür yat›r›mlaramaliyet artt›r›c› yat›r›m gözüyle bakabilmektedirler. Özellikle enflasyonun yüksekde¤erlerde oldu¤u y›llarda iflletmeci, elindeki paray› bu tür yat›r›mlara harcamakyerine faiz geliri olarak almay› tercih etmekteydi. Enflasyonun makul düzeylere gel-mesinden sonra, enerji tasarrufu yat›r›mlar›n›n geri dönüfl süreleri alternatif yat›r›m-larla karfl›laflt›r›ld›¤›nda daha karl› oldu¤u ortaya ç›kmaktad›r. Bu tür yat›r›mlar özel-likle enflasyonun daha düflük seyretmeye bafllamas› ve Kyoto protokolünün imza-lanmas›ndan sonra pek çok iflletme için zorunlu bir yat›r›m haline gelmifltir. Son y›l-lardaki uygulamalarda, enerji geri kazan›m›na yönelik bu tür yat›r›mlar, 1-3 y›l gibisürelerde kendini geri ödeyebilecek flekilde ortaya ç›kabilmektedir. Sanayide ener-ji ekonomisi amac›yla at›k ›s›n›n geri kazan›lmas› uygulamalar›n›n bafllang›c›nda,tüm sistem için bir enerji analizi yap›lmas› gerekmektedir. Yap›lan bu enerji anali-zinde, enerji girifl ve ç›k›fl noktalar› ile bu noktalardaki enerji miktarlar› ve yüzdele-ri ortaya konulmaktad›r. Bu analizin sonunda, d›flar›ya at›lan enerji noktalar› vemiktarlar› belirlendikten sonra bu noktalarda neler yap›labilece¤i ve bu enerjidennas›l yararlan›labilece¤i incelenmektedir. Bu enerji analizi s›ras›nda mevcut sisteminproses ve iflletme flartlar› da çok iyi bir flekilde irdelenmelidir.

Frank P. Incropera ile David P. DeWitt taraf›ndan yaz›lan ve Taner Derbentli, Osman Gen-celi, Ali Güngör, Arif Hepbafll›, Zafer ‹lken, Necdet Özbalta, Feridun Özgüç, Cem Parmak-s›zo¤lu, Yalç›n Uralcan taraf›ndan çevirisi yap›lan Is› ve Kütle Geçiflinin Temelleri (Litera-tür Yay›nc›l›k, 2007) adl› kitaptan ›s› geçifli hakk›nda daha fazla bilgi edinebilirsiniz

Bu bölümde at›k ›s›dan hangi tekniklerle yararlan›labilece¤i ortaya konulmaktad›r.

‹LK YATIRIMDA OPT‹MUM DE⁄ER‹N BEL‹RLENMES‹Uygulanacak enerji geri kazan›m tekni¤i ne olursa olsun ilk yat›r›m maliyetinin be-lirlenmesi ve geri ödeme süresinin hesab› büyük önem tafl›maktad›r. Di¤er bir ifa-deyle, ›s› geri kazan›m› amac›yla yap›lacak hesaplamalarda, yat›r›m›n, ne kadar birsüre içerisinde yat›r›mc›s›na geri ödenece¤i hesaplanmal›d›r. Bu hesaplaman›n so-nucunda yat›r›m›n sa¤layaca¤› getiriyle birlikte, yat›r›m›n geri dönüfl ve yat›r›m›nuygulanabilir olup olmad›¤› ortaya ç›kar›lacakt›r. Bu hesaplamalar sonucunda ya-t›r›m›n karl› oldu¤u ortaya ç›k›yorsa, yat›r›m yapmaya karar verilecektir.

Is› geri kazan›m sistemlerinin ilk yat›r›m masraflar›n› ve enerji maliyetlerini azalt-mak amac›yla, daha tasar›m aflamas›nda pek çok noktan›n göz önüne al›nmas› gerek-mektedir. Örne¤in, ›s› geri kazan›m cihazlar›n›n kullan›m› nedeniyle daha büyük fanya da motor kullan›m›n›n ilk yat›r›m maliyetine getirece¤i art›fl›n yan›nda, iflletme ma-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



liyetleri de göz önüne al›nmal›d›r. Hangi ›s› geri kazan›m sisteminin seçilmesi gerek-ti¤i irdelenirken her bir sistemin avantaj ve dezavantajlar› gözden geçirilmelidir. Buamaçla, her bir sistem için ilk yat›r›m, geri ödeme süresi ve iflletme maliyetleri gibi ko-nular karfl›laflt›rmal› olarak ortaya konulmal›d›r. Seçilecek cihazlar›n kapasitelerininbelirlenmesinde yüksek emniyet paylar› konulmamal›d›r. Bu durum kapasitelerinyüksek seçilmesi sonuncunda sistemin sürekli düflük verimle çal›flmas›na neden ola-cakt›r. Kullan›lacak cihazlar›n amortisman süreleri iyi belirlenmelidir. Kullan›lacak ›s›geri kazan›m cihazlar›n›n bak›m onar›m masraflar› da dikkate al›nmal›d›r. Ayr›ca ›s›geri kazan›m cihazlar›n›n tüm sisteme getirece¤i karmafl›k yap›n›n, daha kalifiye biriflletme personeline ihtiyaç duyaca¤› da göz önüne al›nmal›d›r. Asl›nda her zamanana amac›n o iflletmedeki esas çal›flma alan› dikkate al›nmal›, yap›lacak yeni uygula-man›n, iflletmenin esas çal›flma alan›na zarar vermeyecek flekilde çal›flmas›na özengösterilmelidir. Kullan›lan ›s› geri kazan›m sisteminin verimlili¤inin artmas›, enerji ma-liyetlerini azaltmakla birlikte, ilk yat›r›m maliyetlerini artt›rmaktad›r. Örne¤in, d›flar›yaat›lan s›cak gaz bir ›s› de¤ifltiricisinden geçirilirken, ›s› de¤ifltiricisinin yüzey alan› art-t›r›ld›kça transfer edilen ›s› miktar› da artmaktad›r. Dolay›s›yla enerji tasarrufu da art-maktad›r. Bununla birlikte ›s› transfer yüzeyini artt›rmak demek, yat›r›m›n da artmas›anlam›na gelmektedir. Is› transfer yüzeyini nereye kadar artt›rmak gerekmektedir? Is›transfer yüzeyinin artmas› belli bir noktadan sonra istenilen fayday› sa¤lamamaktad›r.fiekil 2.1 incelendi¤inde ilk yat›r›m maliyeti artt›kça enerji harcamalar›n›n düfltü¤ü gö-rülmektedir. Di¤er taraftan toplam maliyet e¤risi incelendi¤inde toplam maliyet, be-lirli bir optimum noktaya kadar azalmakta, bu noktadan sonra ise art›fl e¤ilimine gir-mektedir. Toplam maliyet e¤risinin en düflük oldu¤u nokta, seçilecek optimum nok-ta olarak belirlenmektedir. Bu de¤erlendirmeye göre enerji harcamalar›n›n en azado¤ru gitti¤i nokta toplam maliyet aç›s›ndan çok kötü bir sonuç verebilmektedir. Is›geri kazan›m sistemi ile, toplam ›s› transferi yüzey alan›n›n miktar› cihaz›n bina için-de kaplayaca¤› alan› da etkilemektedir. Is› transfer yüzeyinin gere¤inden fazla artt›r›l-mas› cihaz boyutlar›n›n çok fazla artmas›na neden olabilmektedir. Ayr›ca, ›s› transferyüzeyinin artmas› bas›nç kay›plar›n›n artmas›na, dolay›s›yla daha yüksek fan gücü ge-reksinimlerini ortaya ç›kmas›na neden olabilmektedir. Tüm bunlar dikkate al›narakoptimum bir seçim yap›lmas› gerekmektedir.

452. Ünite - Is › Ger i Kazan›m›

fiekil 2.1

Ilk Yat›r›mdaOptimum MaliyetinSeçilmesi

ISI GER‹ KAZANIM YÖNTEM‹N‹N BEL‹RLENMES‹ VESANKEY D‹YAGRAMIIs› geri kazan›m› amac›yla yap›lan çal›flmalarda bafllang›çta, kapsaml› bir enerjianalizi yap›lmas› büyük önem arz etmektedir. Yap›lan bu enerji analizi sonucundaSankey diyagram› haz›rlanmaktad›r. Sankey diyagram›, sisteme enerji girifl ç›k›fl› ileenerji miktarlar›n› flematik olarak gösteren diyagrama verilen isimdir. fiekil 2.2’debir çimento fabrikas› için haz›rlanm›fl Sankey diyagram› görülmektedir.

Bu flekle bak›larak flöyle bir de¤erlendirme yap›labilmektedir: Bu tesiste girenenerjinin %46’l›k bir k›sm› çimento hammaddesi olan klinkerin oluflum ›s›s› olarakkullan›lmaktad›r. Giren enerjinin %15’i kuru baca gaz› kayb› olarak bacadan d›fla-r› at›lmaktad›r. Giren enerjinin %6’s› ise hammaddedeki nem ile birlikte d›flar› at›l-maktad›r. Sonuçta giren enerjinin yaklafl›k %21’i baca yoluyla d›flar› at›lmaktad›r.So¤utma ünitesinden d›flar› ç›kan gazla birlikte at›lan enerji miktar› ise %15 düze-yindedir. Bu diyagrama bakt›¤›m›zda bacadan at›lan ve so¤utma ünitesinden at›langaz›n enerjisinden yararlanma olana¤› oldu¤u görülmektedir. Bu sektördeki yay-g›n kullan›m alanlar›; at›k ›s› kazan› ile ›s›tma sistemi ve s›cak su elde sistemidir.So¤utma ünitesinden at›lan gazlar›n yakma havas›n›n ön ›s›t›lmas›nda kullan›m›yayg›n olarak görülmektedir. Bu örnekten de anlafl›ld›¤› gibi bir tesiste at›k ›s›danyararlanma olanaklar›n›n incelenmesinden önce enerji analizi çal›flmas› yap›lmas›gerekmektedir.

Sankey diyagram›na göre iflletmedeki at›k ›s› kayna¤› belirlendikten sonra ›s›geri kazan›m cihaz›n›n seçimi ile buna iliflkin boyutland›rma ve maliyet çal›flmala-r›na bafllan›r. ‹lk yat›r›m maliyeti ve kazan›lan enerjinin optimizasyonuyla cihaz se-çimi ve boyutland›rma tamamlanm›fl olur. Cihaz seçimi, boyutland›rma, geri öde-me süresi ve toplam maliyet de¤erleri belirlenmifl olur. Is› geri kazan›m ekipman-lar› genelde, at›k ›s›n›n tipine göre iki ana grupta toplanmaktad›r. Bunlar: s›v›lar-dan at›k ›s› geri kazan›m› ve gazlardan at›k ›s› geri kazan›m›d›r.

At›k enerjiden yararlanmak amac›yla birbiriyle kar›flmayan ak›flkanlar boru yada plakal› yüzeylerden geçirilirler. Paralel ya da ters ak›m prensibiyle yap›lan bugeçifl s›ras›nda s›cak ak›flkan enerjisini so¤uk ak›flkana aktar›r. Ters ak›m prensi-binde s›cak ve so¤uk ak›flkanlar ters yönde akmaktad›rlar. Paralel ak›m prensibin-de ise so¤uk ve s›cak ak›flkanlar›n ak›fl› ayn› yöndedir. S›cak ak›flkan ile so¤uk


Giren enerji%100

Nemli bacagaz kayb› %6

Kuru bacagaz kayb› %15 So¤utma ünitesinden

at›lan gaz %15

Klinker üretimindekullan›lan enerji

%46

Yüzey ›s›Kayb› %9

S›z›nt› ve aral›kKayb› %9

fiekil 2.2

Bir ÇimentoFabrikas› ‹çinSankey Diyagram›

ak›flkan aras›nda ›s› iletim katsay›s› yüksek olan bir malzeme seçilmelidir. Is› iletimkatsay›s› malzemenin bir özelli¤i olup W/m.K birimiyle an›lmaktad›r. 1 metreuzunlu¤undaki malzemenin ay›rd›¤› iki ortam aras›ndaki s›cakl›k fark›n›n 1 Kelvinolmas› durumunda, bu malzemeden, Watt biriminde olmak üzere iletim ve tafl›-n›mla geçen ›s› miktar›d›r. Çeflitli malzemelerin ›s› iletim katsay›s› de¤erleri kata-loglar›nda yer almaktad›r. Ak›flkanlar aras›ndaki ›s› transfer yüzeyi ne kadar fazlaise transfer edilen ›s› miktar› da o kadar artmaktad›r. Uygulamada ›s› transfer yü-zeyinin artt›r›lmas› amac›yla kanatç›k kullan›lmas› yoluna da gidilmektedir. Bu uy-gulama, maliyet ve boyutlar›n küçülmesini sa¤lamaktad›r. Kanatç›k uygulamas›n›gerçeklefltirmek için genellikle borulu tip ›s› de¤ifltiriciler kullan›lmaktad›r. Borulutip ›s› de¤ifltiricilerinde iç içe geçmifl iki borunun iç k›sm›ndan bir ak›flkan, d›fl k›s-m›ndan ise di¤er ak›flkan dolaflt›r›lmaktad›r. Kanatç›k uygulamas› plakal› tip ›s› de-¤ifltiricilerinde de kullan›labilmektedir. Plakal› tip ›s› de¤ifltiricilerinde, so¤uk ve s›-cak ak›flkan bir plaka yüzey ile ayr›lm›flt›r. So¤uk ve s›cak ak›flkanlar›n her ikisininde s›v› oldu¤u durumda plakal› tip ›s› de¤ifltiricilerinde ›s› transferinin daha h›zl›oldu¤u görülmüfltür. Genel olarak bak›ld›¤›nda plakal› tip ›s› de¤ifltiricilerinde ›s›transfer katsay›s›, borulu tiptekilere göre iki kat daha fazlad›r. Bu durum, plakal›tip ›s› de¤ifltiricilerinin daha az yer kaplamalar›n› sa¤lar. Plakal› tip ›s› de¤ifltiricile-rinin di¤er bir avantaj› ise kirlenmenin daha az olmas›d›r. Bunun nedeni plakal› tip›s› de¤ifltiricilerinde yüksek türbülans, tortu ve birikintilerin uzaklaflt›r›lmas›n› sa¤-lamaktad›r. Plakal› tip ›s› de¤ifltiricilerinde ak›flkan h›z›n›n düflük oldu¤u bölgelerbulunmamaktad›r. Plakal› tip ›s› de¤ifltiricilerinin di¤er bir avantaj›, bak›m ve te-mizli¤inin daha kolay olmas›d›r. Bunun d›fl›nda bu tip ›s› de¤ifltiricilerinde kapasi-te art›fl› istendi¤inde ek ›s›tma yüzeyleri kolayl›kla eklenebilmektedir. Borulu tip ›s›de¤ifltiricilerinin konstrüksiyonunda birim alan bafl›na boru maliyeti, de¤iflik mal-zemeler göz önüne al›nd›¤›nda, pek çok malzeme için plakal› tip ›s› de¤ifltiricile-rinde kullan›lan malzemenin maliyetinden yüksek ç›kmaktad›r. K›saca birim alanbafl›na malzeme maliyeti borulu tipte genellikle daha yüksek ç›kmaktad›r. Borulutip ›s› de¤ifltiricilerinin avantaj› olarak bas›nç ve s›cakl›k aral›klar›n›n plakal› tiple-re göre daha fazla oldu¤u kaydedilmektedir.

Gazlarda At›k Is› Geri Kazan›m›Sanayide at›k enerjinin en yayg›n kullan›m alan› at›k gazlara yönelik uygulamalar-d›r. Gazlardan at›k ›s›n›n geri kazan›lmas›nda en s›k karfl›lafl›lan uygulamalardanbiri; at›k ›s›dan yararlanarak at›k ›s› kazan› kullan›lmas›d›r. Bu uygulama ile ifllet-menin s›cak su ve ›s›tma ihtiyac›n›n karfl›lanmas› yoluna gidilmektedir. At›k s›cakgazdan di¤er bir yararlanma yolu ise; uygulanan proseste ihtiyaç duyulan havan›nön ›s›t›lmas›d›r. Havaland›rma sistemlerinde at›lan ›s›n›n geri kazan›lmas› yoluylataze havan›n ön ›s›t›lmas› en yayg›n kullan›m alanlar›nda birisidir. Böylece, yaz›nd›flar›dan al›nan havan›n ön so¤utulmas› sa¤lan›r, k›fl›n ise d›flar›dan al›nan hava-n›n ön ›s›t›lmas› sa¤lan›r. Her iki halde de klima sisteminin ›s›tma veya so¤utmayükünde azalma sa¤lanmaktad›r.

At›k gaz›n enerjisinden yararlanmada di¤er bir yol ise, at›k gaz›n bünyesinde bu-lunan buhar›n yo¤uflturulmas›yla sa¤lanacak enerji geri kazan›m›d›r. Özellikle kazan-larda bu yol kullan›lmakta ve bu yöntemi kullanan kazanlar yo¤uflmal› kazanlar ola-rak adland›r›lmaktad›r. Özellikle do¤algaz kullan›m›nda yanma sonucu oluflan H2Oyüksek s›cakl›klarda buharlafl›rken yak›t›n da bir miktar enerjisini almaktad›r. Buenerjiden tekrar yararlanmak için baca gaz› yo¤uflma s›cakl›¤›na kadar getirilir. Böy-lece baca gaz›ndaki suyun yo¤uflma enerjisi olan gizli ›s›s›ndan yararlan›lm›fl olur.


Yo¤uflma ve yo¤uflman›n oluflumu hakk›nda daha fazla bilgi sahibi olmak için Editörlü¤ü-nü Prof.Dr. T. Hikmet Karakoç’un yapt›¤› Enerji Ekonomisi (Anadolu Üniversitesi Yay›nla-r› Yay›n No: 2114, 2010) isimli kitapta yer alan Yo¤uflmal› Sistemler (Sayfa 100) bafll›¤›n›inceleyebilirsiniz.

S›v›larda At›k Is› Geri Kazan›m› Sanayide at›k s›v›lar›n enerjisinden yararlanmak amac›yla s›v›lar›n birbirine ka-r›flmad›¤› ›s› de¤ifltiricilerinden yararlan›lmaktad›r. Bu yolla, at›k s›cak s›v›n›nenerjisi, ›s›t›lmak istenen so¤uk s›v›ya aktar›lacakt›r. Bu iki s›v›n›n birbirine ka-r›flmamas› amac›yla, s›v›lar birbirinden boru ya da plaka yüzeylerle ayr›lmakta-d›rlar. Sanayide s›v›lardan at›k ›s› geri kazan›m› çeflitli uygulamalarla yayg›n ola-rak kullan›lmaktad›r.

Cidar Is›s›ndan Enerji Geri Kazan›m›Çimento sanayinde döner f›r›n, seramik sanayinde tünel f›r›nlar gibi pek çok uy-gulamada yüzey s›cakl›klar› çok yüksek de¤erlere ulaflabilmektedir. Bu cidarlar›netraf›na paneller yerlefltirilerek bu ›s›dan yararlanma yoluna giden çeflitli uygula-malar bulunmaktad›r.

ATIK ISININ GER‹ KAZANILMASINDA KULLANILANS‹STEM VE EK‹PMANLAR

Is› Geri Kazan›m Sistemlerinin S›n›fland›r›lmas›Sanayide at›k ›s›n›n geri kazan›lmas›nda çok farkl› sistemler kullan›lmaktad›r. Ge-nel olarak bak›ld›¤›nda bunlar dört ayr› grupta toparlanabilirler. Bunlar s›ras›yla:reküperatif sistemler, rejeneratif sistemler, ›s› tekerleri ve ›s› pompalar›d›r.

Reküperatif sistemlerde ›s› transferi, d›fl hava ile at›k hava aras›nda olur. Sistemtek bir cihaz üzerinde toplanm›flt›r. At›k gaz›n s›cakl›¤› çi¤ noktas›n›n alt›na inersegizli ›s›n›n transferi mümkün olmaktad›r. Malzeme seçiminde mukavemet, ›s› trans-fer katsay›s› ve korozyona dikkat edilmelidir. Is› transferi ancak by-pass kullan›l-mas› durumunda yap›lmaz. Reküperatif sistemlere, levhal› ›s› de¤ifltirici ve borulu›s› de¤ifltirici örnek olarak verilebilir.

• Levhal› ›s› eflanjöründe ak›flkanlar› ay›ran yüzeyler vidal›, kaynakl› ya da le-himli ba¤lant› ile birlefltirilir. Levhal› ›s› de¤ifltiricileri küp veya dikdörtgenprizma fleklinde tasarlanmaktad›r. Modüler oldu¤undan yan yana veya arkaarkaya eklenmesi ile kapasite artt›r›labilir. Bu uygulamalarda, s›z›nt› olma-mas› için ba¤lant› flekline ve bas›nç fark›na dikkat edilmelidir. Bak›m veonar›m› kolayd›r.

• Borulu ›s› eflanjöründe, ince kanall› borular ba¤lant› yap›laca¤› levhaya kay-nakla ba¤lan›r. Uygulamada boru çap› ve boru aral›klar› de¤iflmektedir. Ba-k›m onar›m›n ve temizli¤in kolay olmas› için, borular›n sapt›rmal› yerinedüzgün yerlefltirilmesi önerilmektedir.

Rejeneratif sistemler, zorlanm›fl dolafl›ml› sistemler ve ›s› borular› olarak s›n›f-land›r›labilmektedir. Zorlanm›fl dolafl›ml› sistemler, daha çok birbirinden uzaktabulunan d›fl taze hava ve at›k hava kanallar› uygulamalar›nda kullan›lmaktad›r. Butür ›s› de¤ifltiricileri birbirlerine borularla ba¤lanm›fl olup iki ›s› de¤ifltirici aras›nda-ki ›s› al›flverifli, borularda dolaflan bir ak›flkan arac›l›¤›yla gerçekleflmektedir. Is› ta-fl›y›c› ak›flkan olarak genelde su veya donmaya karfl› katk›l› su kullan›lmaktad›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Ak›flkan›n dolafl›m› bir pompa vas›tas›yla gerçeklefltirilmektedir. Is› borular›ndaenerjinin tafl›n›m› yine bir ak›flkan vas›tas›yla yap›lmaktad›r. Termosifonlu ›s› boru-lar›nda ise düz borulardan ve kanatç›kl› borulardan imal edilen sistemde ak›flkan›nhareketi yerçekimiyle sa¤lanmakta olup, k›lcal boru prensibine dayanmaktad›r.

Is› tekerlerinde at›k gaz›n enerjisi ›s› tekeri üzerindeki ›s› depolama malzemesiüzerinde biriktirilir. Daha sonra d›flar›dan al›nan taze hava ›s› tekeri üzerindekienerjiyi alarak ihtiyaç duyulan yere gönderir. Is› tekeri dönerken ›s› depolama yü-zeyleri sürekli olarak at›k gaz ve taze havayla temas eder. Döner tekerin yaklafl›kyar›s› d›flar›dan gelen taze hava ile, yar›s› da at›k havayla temas halindedir. Dönertekerin devir say›s›n›n de¤ifltirilmesi ile ›s› geri kazan›m etkinli¤i ayarlan›r.

Is› pompalar› buzdolab›n›n çal›flma prensibine dayanmakta olup, toprak kay-nakl›, su kaynakl› ve hava kaynakl› olmak üzere üç tipe ayr›lmaktad›r. Yaz konu-munda odadan al›nan enerji havaya, topra¤a ya da suya at›larak oda so¤utulmak-tad›r. Odan›n içindeki ›s› de¤ifltiricisinde bulunan so¤utucu ak›flkan buharlaflmak-ta, buharlafl›rken odan›n enerjisini alarak oday› so¤utmaktad›r. Örne¤in, toprakkaynakl› bir ›s› pompas›nda toprak alt›na yerlefltirilen borulardaki ak›flkan yo¤ufla-rak odadan çekti¤i enerjiyi topra¤a atmaktad›r. K›fl konumunda ise topra¤›n ener-jisi al›n›p odaya verilerek oda ›s›t›lmaktad›r. Örne¤in, toprak kaynakl› bir ›s› pom-pas›nda topra¤›n alt›nda bulunan borulardaki so¤utucu ak›flkan yo¤uflmakta vetopra¤›n enerjisini almaktad›r. Oda içindeki ›s› de¤ifltirici bölüm kondenser (yo-¤uflturucu) olarak çal›flmakta, ›s› de¤ifltiricisi içerisindeki so¤utucu ak›flkan buradayo¤uflarak, enerjisini odaya vererek oday› ›s›tmaktad›r.

Is› Geri Kazan›m Sistem ve Ekipmanlar›D›flar›ya at›lan ak›flkandan ›s›n›n geri kazan›lmas› ak›flkanlar aras›ndaki yüzeydenenerjinin di¤er ak›flkana transferi vas›tas›yla olmaktad›r. Uygulamada at›k enerji-den yararlanmada pek çok ›s› geri kazan›m ekipman ve sistemi kullan›lmaktad›r.Bu ekipmanlar›n seçiminde çeflitli faktörler vard›r. Bunlar, at›k ak›flkan›n s›v› ya dagaz halinde olmas›, at›k ak›flkan›n enerjisinin kullan›m amac›, at›k ak›flkan›n s›cak-l›¤› ve at›k ak›flkan›n kirlili¤i gibi pek çok faktör göz önüne al›n›r. At›k enerjidenyararlanmada kullan›lan bafll›ca ›s› geri kazan›m sistem ve ekipmanlar› flunlard›r:Is› tekerle¤i, plakal› tip ›s› de¤ifltiriciler, ›s› borular›, borulu ›s› de¤ifltiriciler, s›v›ak›flkanl› indirekt ›s› de¤ifltiriciler, gaz kullanan indirekt ›s› de¤ifltiriciler, ekonomi-zörler, at›k ›s› kazanlar›, reküperatörler, ›s› pompalar›, at›k maddelerden yararlan-ma ve çöp yakma f›r›nlar›.

Is› Tekerle¤iIs› tekerle¤i, döner tip ›s› de¤ifltiricisi olarak da an›lmaktad›r. Bu tür ›s› de¤ifltirici-lerinde bir ak›flkandan al›nan ›s› depolanarak di¤er ak›flkana aktar›lmaktad›r. Is› te-kerle¤i, biri girifl havas›n› di¤eri egzoz gaz›n› tafl›yan iki kanal içine yerlefltirilmifl-tir. Is› tekeri dönerken içinden geçen at›k s›cak gaz›n enerjisi emilir. Daha sonradepolanan bu enerji so¤uk girifl havas›na transfer edilir. fiekil 2.3’te görüldü¤ü gi-bi gaz ak›fllar› ters yöndedir. Döner tip ›s› tekerle¤i ile ilgili yeni uygulamalarda ›s›-n›n yan› s›ra nem de transfer edilmektedir. Bu tür ›s› tekerlerine higroskopik ›s› te-kerleri de denilmektedir.

Büyük termik santrallerde ›s›n›n geri kazan›lmas› amac›yla, Ljungström ›s› de-¤ifltirgeci olarak da bilinen döner tip ›s› tekerleri uzun bir süreden beri kullan›l-maktad›r. Döner tip ›s› tekerle¤inin basit bir uygulama flemas› fiekil 2.3’te görül-mektedir.


Döner tip ›s› de¤ifltiricilerinde ak›flkan h›z› 2,4- 4 m/s olarak al›nmaktad›r. H›z›ndüflük olmas› bas›nç kayb›n›n azaltt›¤› gibi, etkinli¤in yüksek ve iflletme maliyetinindüflük olmas›n› sa¤lamaktad›r. Bu tür bir uygulaman›n dezavantaj› ise tesisin kapla-d›¤› alan›n büyümesi ve ilk yat›r›m masraf›n›n fazla olmas›d›r. Döner tip ›s› de¤iflti-ricilerinde kasa, rotor ve yap› malzemesi seçiminde daha çok alüminyum ve çeliktercih edilmektedir. Döner tip ›s› de¤ifltiricileri birçok ›s› geri kazan›m sisteminde ol-du¤u gibi, s›cak iklim bölgelerinde, binalar›n klimatizasyonunda havan›n ön so¤u-tulmas› iflleminde kullan›lmaktad›r. Klimatizasyon, bir ortam›n havas›n›n s›cakl›k,nem ve temizlik gibi özelliklerinin düzenlenmesi ya da belli seviyede tutulmas› içingerçeklefltirilen ifllem olarak tan›mlanmaktad›r. Uygulamada ›s› de¤ifltiricilerin örgübiçiminde alüminyumdan veya kafes tel biçiminde paslanmaz çelikten yap›ld›¤›gözlenmektedir. Kafes tip uygulamalar genellikle daha ucuzdur ve hava ak›m› te-kerlek içerisinde daha büyük bir yüzeyle karfl›laflt›r›ld›¤›ndan, ›s› transfer verimi da-ha yüksek olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bununla beraber bu tip kafeslerde bas›nç kay-b› oldukça yüksek ve kafes telin bozulmas› ihtimali di¤er tiplerden daha fazlad›r.Kafes oluklu yap› olarak da laminer ak›m tekerleri gelifltirilerek, bas›nç kayb› ve ka-fes tellerinin bozulmas› sorunu azalt›lm›flt›r. Laminer ak›m, ak›flkan›n bir do¤ru bo-yunca sapmalar göstermeksizin tabakalar halinde akmas› olarak tan›mlanmaktad›r.Paslanmaz çelik kafes uygulamas›nda s›cakl›klar 820°C’ye kadar ç›kabilmektedir.Otomobil endüstrisinde gaz türbinleri için gelifltirilen döner tip ›s› de¤ifltiricilerinde1000°C’nin üzerindeki s›cakl›klarda silikon nitrat kafes test edilerek uygulanm›flt›r.

Döner tip ›s› de¤ifltiricilerinde tekerlek dönerken sac kanatç›klar içinden geçenve d›flar› at›lmakta olan s›cak gaz›n bir k›sm›n›n ay›rma düzleminin üst bölümünegeçmesi ve burada di¤er yönden gelen taze havan›n içerisine kar›flmas› durumunadikkat edilmelidir. Bu sorunu ortadan kald›rmak için taze havan›n ç›k›fl rotor bö-lümüne bir temizleme cebi eklenmektedir. Böylece s›cak gazla kar›flan kirli havad›flar›ya at›lm›fl olacakt›r. Bu tip uygulamalarda egzoz ve taze hava debileri eflit ola-rak al›nmaktad›r. Taze hava debisinin egzoz debisinden çok fazla oldu¤u (4 kat ci-var›nda) durumlarda döner tip ›s› de¤ifltiricileri egzoz debisi dikkate al›narak seçi-lebilir. Bu durumda girifl havas›n›n bir k›sm› bu yolla ›s›t›lm›fl olur. Kalan k›s›m iserejeneratörden by-pass edilerek, ön ›s›t›lm›fl hava ile kar›flt›r›l›r.


fiekil 2.3

Is› Tekerle¤ininÇal›flma Prensibi

Toplam ›s› transferini artt›rmak amac›yla higroskopik döner ›s› de¤ifltiricilerikullan›lmaktad›r. Higroskopik ›s› de¤ifltiricilerinde transfer edilen enerji miktar› di-¤erlerine göre %30-40 daha fazla olabilmektedir. Bu tür higroskopik maddeli dö-ner ›s› de¤ifltiricileri, gizli ›s› transferi ile özellikle nemlendirmeli veya so¤utmal› ik-limlendirme sistemlerinde önerilmektedir. Higroskopik maddeli ›s› de¤ifltiricilerinmaliyeti di¤erlerine göre daha yüksektir. Ancak, sa¤lad›¤› ek enerji tasarrufu ilekendini k›sa sürede geri ödeyebilmektedir. Higroskopik döner ›s› de¤ifltiricileri da-ha çok matbaac›l›k alan›nda uygulanmaktad›r. Bir matbaa tesisinde kullan›lan 2metre çap›nda ve 280 mm kal›nl›¤›ndaki döner tip ›s› de¤ifltiricisine iliflkin uygula-ma fiekil 2.4’te verilmifltir.

Is› de¤ifltiriciler nas›l bir prensibe göre çal›flmaktad›r? Aç›klay›n›z.

Plakal› Tip Is› De¤ifltiricileriPlakal› tip ›s› de¤ifltiricileri, levhal› ›s› de¤ifltiricileri olarak da an›lmaktad›r. Bu tür›s› de¤ifltiricilerinde birbirine paralel olarak s›ralanm›fl ve contalarla ayr›lm›fl incelevhalar bulunmaktad›r. Plakalar aras›ndaki kanallarda enerji alan ve enerji verenak›flkanlar ters yönde hareket etmektedirler. Enerjisini verecek olan s›cak ak›flkanalt kanallardan birinden geçerek yukar›ya do¤ru giderken, enerji alacak olan so-¤uk ak›flkan üstteki bir kanaldan geçerek s›cak plakalar›n aras›ndan afla¤›ya do¤-ru yönlendirilmektedir. Plakal› tip ›s› de¤ifltiricileri baflta g›da endüstrisi olmak üze-re pek çok endüstri alan›nda kullan›lmaktad›r. Plakal› tip ›s› eflanjörünün çal›flmaprensibi fiekil 2.5’te görülmektedir.


fiekil 2.4

Higroskopik döner›s› de¤ifltiricisi

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Birinci ve ikinci devredeki s›v› ak›flkanlar maksimum ›s› transferini sa¤lamakamac›yla dalgal› bir yap›ya sahip olacak flekilde tasarlan›r. Bu tür bir yap› türbü-lansl› bir ak›fl sa¤layacakt›r. Türbülansl› ak›fl, ak›flkan›n k›vr›mlar ve girdaplaroluflturarak düzensiz flekilde akmas›d›r. Yekpare gövde içine yerlefltirilmifl çok sa-y›daki ince levha aras›ndan karfl›t ak›m prensibine dayal› olarak enerji alan veenerji veren ak›flkanlar dolaflt›r›lmaktad›r. Plakal› tip ›s› de¤ifltiricilerinde levha sa-y›s› artt›r›larak ›s› de¤ifltiricisinin büyüklü¤ü artt›r›labilir. Say›lar birkaç yüze ç›kar-t›larak transfer edilen ›s› miktar› maksimum düzeye ç›kart›labilir. Levha say›s› art-t›r›larak ›s› transfer miktar› artt›r›l›rken ilk yat›r›m gideri de bununla orant›l› olarakartmaktad›r. Yat›r›m ve enerji tasarrufunu optimize edecek bir levha say›s› belir-lenmesi bu tür uygulamalarda büyük önem tafl›maktad›r. Plakal› tip ›s› eflanjörle-ri endüstride pek çok alanda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Binalardaki ›s›tma vehavaland›rma sistemlerinde, piflirme f›r›nlar›nda, kurutma ve kavurma f›r›nlar›nda,buhar kazanlar›n›n ve gaz türbinlerinin at›k enerjisinden yararlanmada yayg›nolarak kullan›lmaktad›r.

Plakal› tip ›s› de¤ifltiricileri binalardaki ›s›tma, so¤utma ve havaland›rma uy-gulamalar›nda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Plakal› tip ›s› de¤ifltiricileri, endüs-triyel flartland›rma veya havaland›rmada, hastanelerde, kapal› yüzme havuzlar›n-da, kapal› garajlarda, kurutma tesislerinde ve matbaa tesislerinde uygulama ala-n› bulmaktad›r. Büyük klima santrallerinde havadan havaya plakal› tip ›s› de¤ifl-tiricileri kullan›m›yla, d›flar›ya at›lan kirli havan›n enerjisi d›flar›dan al›nan tazehavaya aktar›l›r. Bu durum klima santralinin ›s› yükünün azalt›lmas›nda önemlibir katk› sa¤lamaktad›r. Yaz›n d›flar›dan al›nan havan›n ön so¤utulmas›nda, k›fl›nise d›flar›dan al›nan havan›n ön ›s›t›lmas›nda bu tip ›s› de¤ifltiricilerinden yararla-n›lmaktad›r. Böylece k›fl›n klima santralinin ›s›tma yükü yaz›n da so¤utma yüküazalt›lmaktad›r. Bu uygulamayla ›s› yüklerinde yaz flartlar›nda %20-40’l›k k›fl flart-lar›nda ise %45-65’lik azalma sa¤lanmaktad›r. Bu durum klima santralinin boyut-lar›n›n da küçülmesini sa¤lamaktad›r. Bu tür uygulamalar santralin kurulu gücü-nü azaltman›n yan› s›ra elektrik ve yak›t sarfiyat›n› da düflürmekte, iflletme gider-lerinde önemli oranda tasarruf sa¤lanmaktad›r. Bunun d›fl›nda mekanik tesisattakullan›lan vana, boru, valf, pompa ve izolasyon malzemesi gibi elemanlar›n ka-pasite ve miktarlar›n›n azalt›lmas› sa¤lanmaktad›r. Klima santrallerinde en yayg›nkullan›lan ›s› geri kazan›m sistemi çapraz ak›fll› plakal› ›s› de¤ifltiricileridir. Plakademetini oluflturan her plakan›n bir yüzü egzoz havas›, di¤er yüzü ise taze havaile temas halinde bulunmaktad›r. Egzoz havas›ndan plakaya geçen enerji plaka-dan da taze havaya geçmektedir.


fiekil 2.5

Plakal› Tip Is› De¤ifltiricileri

Is› Borular›Is› borulu ›s› de¤ifltiricileri, at›k enerjinin yararlan›lmas›nda kullan›lan sistemlerdenbiridir. Is› borulu ›s› de¤ifltiricilerinde hareketli parça yoktur. Bir ›s› borusunun içiuygun bir ak›flkanla doldurulur, s›zd›rmazl›¤› sa¤lanm›fl, k›lcal bir yap›da tasarlan-m›flt›r. Bu uygulamada her iki ucu kapal› ve içinde so¤utucu ak›flkan vas›tas›ylaat›k ›s›n›n enerjisinin di¤er bir gaza aktar›ld›¤› bir sistemdir. Is› borusunun iç yüze-yi k›lcal bir boru ile donat›lm›flt›r. Küçük çapl› ince boru olarak tan›mlanan k›lcalboru içinde so¤utucu ak›flkan bulunmaktad›r. Is› borular› vakumlanm›fl durumda-d›r. ‹çerisinde bir miktar so¤utucu ak›flkan bulunmaktad›r. Is› borusunun bir bölü-mü evaporatör (buharlaflt›r›c›) di¤er k›sm› ise kondenser (yo¤uflturucu) olarak ta-sarlanm›flt›r. Her iki k›s›mda da buharlaflma ve yo¤uflma s›ras›nda enerji transferisa¤lanmaktad›r. Evaporatör ve kondenser k›s›mlar›, ›s› borusunun iki ucunda bu-lunmaktad›r. Orta k›s›mda ise herhangi bir ›s› transferinin olmad›¤› bir bölüm bu-lunmaktad›r. Çal›flma flartlar›na ba¤l› olarak ›s› borusu içerisinde tafl›y›c› ak›flkanolarak farkl› maddeler kullan›labilmektedir. Kullan›lan so¤utucu ak›flkan›n yüksekbuharlaflma gizli ›s›s›, yüksek yüzey gerilimi ve çal›flma bölgesinde düflük s›v› vis-kozitesine sahip olmas› beklenir. Çal›flma ak›flkan› ayn› zamanda ›s›l bak›mdan dakararl› olmal›d›r. Düflük ve orta s›cakl›k uygulamalar›nda en çok kullan›lan ak›fl-kan; su, metanol, amonyak ve di¤er so¤utucu ak›flkanlard›r. Günümüzde ›s› boru-lar› çok çeflitli alanlarda ve yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Elektronik devrelerdebellek üzerindeki çiplerin so¤utulmas›nda, bilgisayarlarda ifllemci ve ekran kartla-r›n›n so¤utulmas›nda, uzay araçlar›nda ›s› iletim mekanizmalar›nda, vakum tüplügünefl enerjisi sistemlerinde kullan›lmaktad›r. Hareketli parças› olmamas›, sessizçal›flmas›, reaksiyon zaman›n›n k›sa olmas› ve çok farkl› ortamlarda kullan›labilme-si ›s› borular›n›n önemli avantajlar› olup, yayg›n olarak kullan›m alan› bulmas›ndaetkili olmaktad›r. Is› borusunun çal›flma prensibi fiekil 2.6’da görülmektedir.

fiekil 2.6’da görüldü¤ü gibi, ›s› borusunun bir ucundan at›k ›s› geçirilmektedir.So¤utucu ak›flkan at›k ›s›n›n enerjisiyle buharlafl›r ve buhar termodinamik yasalar›gere¤i borunun so¤uk bölgesine do¤ru hareket eder. Borunun so¤uk bölgesi ha-van›n ›s›t›lmas› amac›yla kullan›lan bölümdür. Bu bölümde verilen so¤uk hava ›s›-t›larak de¤iflik amaçlar için kullan›lmaktad›r. Bu bölüme giden so¤utucu ak›flkan,so¤uk hava ile karfl›lafl›nca enerjisini so¤uk havaya vererek yo¤uflur. Böylece d›fla-


fiekil 2.6

Is› BorusununÇal›flma Prensibi

r› at›lan at›k gaz›n enerjisi so¤uk havaya aktar›lm›fl olur. Boru çeperlerinde yo¤un-laflan so¤utucu ak›flkan, at›k ›s› yönüne do¤ru e¤imle yap›lm›fl borudan afla¤›yado¤ru giderek s›cak bölüme geçer ve tekrar yo¤unlafl›r. Çevrim bu flekilde süreklidevam ederken at›k ›s›n›n enerjisi, ›s›t›lacak havaya do¤ru yönlendirilir. Is› de¤ifl-tiricileri boyunca her iki kanaldaki ak›fltan maksimum verim elde edilmesi amac›y-la at›k gaz ve temiz havan›n ters yönde olmas› tercih edilmektedir. Is› borular› ya-tay pozisyonda yerlefltirilirler. Is› borusunun e¤iminin, sistemin performans›n› bü-yük ölçüde etkiledi¤i bilinmektedir.

Cihaz büyüklü¤ü hava ak›fl›na göre de¤iflmektedir. Eflanjör boyunca bas›nçkayb›n›n uygun düzeylerde tutulmas› için h›z de¤erinin 2-4 m/s aras›nda seçilme-si önerilmektedir. Yüksekli¤i 0,3 metre ve geniflli¤i 0,6 metre olan küçük ünitelerde mevcuttur. Bunun yan› s›ra geniflli¤in 5 metre, yüksekli¤in 1.5 metreyi buldu¤uuygulamalar da bulunmaktad›r. Gaz ak›fl yönündeki tüp s›ralar› say›s› genellikle 8’igeçmemektedir. Genellikle tüp say›lar› 4-6 aras›ndad›r. Baz› uygulamalarda seri fle-kilde arka arkaya birkaç tüp demeti kullan›labilmektedir. Sistemin performans›, ›s›borusundaki kanatç›k say›s›na, boru demeti s›ra say›s›na, gaz ak›fl h›z›na, gaz yo-¤unlu¤una ve her iki gaz›n debisine ba¤l›d›r. Is› borular› uygulamada 350°C’ye ka-dar çal›flt›r›labilmektedir. Bu sistemler daha çok ›s›tma ve havaland›rma amac›ylakullan›lmaktad›r. Boru malzemesi olarak genellikle bak›r veya alüminyum kullan›-l›r. Gaz içindeki kirlili¤in asidik oldu¤u durumlarda, yüksek s›cakl›klarda ve dahadayan›kl› malzeme kullan›m›n›n zorunlu oldu¤u durumlarda paslanmaz çelik kul-lan›l›r. Genel olarak egzoz s›cakl›¤›n›n 260°C’nin alt›nda oldu¤u durumlar için bo-ru ve kanatç›klar›n imalinde alüminyum malzeme kullan›lmaktad›r. Korozyon vekirlili¤in sorun oldu¤u uygulamalarda ise maliyeti alüminyumdan daha fazla olma-s›na ra¤men bak›r ürünler tercih edilmektedir. S›cakl›¤›n 260°C’i aflt›¤› uygulama-larda boru ve kanatç›klar yüksek s›cakl›klara daha dayan›kl› olmas› nedeniyle çe-likten imal edilmektedir. Kanatç›klar›n paslanmas›n› önlemek amac›yla özel kapla-ma tekniklerinin kullan›ld›¤› uygulamalar bulunmaktad›r.

Is› borular›n›n genifl bir kullan›m alan› bulunmaktad›r. Haval› kurutucular›n ta-ze hava giriflinde, tu¤la ocaklar›n›n taze hava giriflinde, tekstil f›r›nlar›n›n taze ha-va giriflinde, endüstriyel kurutma ifllemlerinde, tah›l kurutucular›nda, otomobil bo-ya kurutma f›r›nlar›nda, boya sprey kabinlerinde, fosfatlama tesislerinde, so¤utu-cular›n girifllerinde kullan›lmaktad›r. Is› borular› ›s›tma ve havaland›rmayla ilgilibirçok sahada genifl bir uygulama alan› bulmaktad›r. Fabrikalarda çeflitli ortamla-r›n ›s›t›lmas›nda, otellerde, büyük ma¤azalarda, hastanelerde, laboratuarlarda,okullarda, ofislerde, yüzme havuzlar›nda, büyük mutfaklarda, tiyatrolarda ve çeflit-li sanayi tesislerinin ›s›tma ve havaland›rma sistemlerinde kullan›lmaktad›r. Is› bo-rular›n›n endüstriyel uygulamalar› aras›nda proses at›k ›s›s›n›n geri kazan›m›, ik-limlendirme sistemlerinde ›s› geri kazan›m› ve yakma havas›n›n ön ›s›t›lmas› gibiuygulamalar s›ralanabilir.

Is› borular›n›n ömürleri 15 y›l civar›nda olup geri ödeme süreleri yaklafl›k 2 y›l-d›r. Is› borulu sistemler ›s›tman›n yan›nda so¤utma amac›yla da kullan›labilmektedir.

Is› borular›, at›k ›s› geri kazan›m›n›n yan› s›ra hangi alanlarda kullan›lmaktad›r? Araflt›r›n›z.

Borulu Is› De¤ifltiricileriEndüstride çok yayg›n kullan›lan ›s› de¤ifltirici tiplerinden biridir. Kullan›lan tüm›s› de¤ifltiricilerinin yar›dan ço¤unun bu tipte oldu¤u belirtilmektedir. Borulu ›s›de¤ifltiricileri, boru ekseni gövdenin eksenine paralel olacak flekilde büyük silindi-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

rik gövde içine yerlefltirilen birbirine paralel borulardan oluflmaktad›r. Paralel ve-ya karfl›t ak›ml› olarak tasarlanabilmektedir. fiekil 2.7’de paralel ve karfl›t ak›fll› tekgeçiflli borulu ›s› de¤ifltirici flekli görülmektedir.

Boru çap›, uzunlu¤u ve dizilifl flekli de¤ifltirilerek farkl› konfigürasyonlar olufl-turulabilir. Çift borulu ve gövde borulu ›s› de¤ifltiricileri borulu ›s› de¤ifltiricilerinintipleri olarak an›labilir. Çift borulu ›s› de¤iflicilerinde borular ayn› eksendedir. Ak›fl-kanlardan biri boru içinden akarken, di¤eri boru d›fl›ndan akmaktad›r. Bu tiplerdeak›m yönü paralel ya da karfl›t olabilmektedir. Gövde borulu ›s› de¤iflicilerinde isesilindirik bir gövde içine yerlefltirilen boru demetleri vard›r. Ak›flkanlardan biri bo-rular›n içinden geçerken di¤eri gövde içinden akmaktad›r.

S›v› Ak›flkanl› ‹ndirekt Is› De¤ifltiricileriS›v› ak›flkanl› ›s› de¤ifltiricilerinde, önce at›k enerji bir borudan geçirilirken s›v›ak›flkanla karfl›laflt›r›l›r ve enerjisi bu ak›flkana aktar›l›r. Daha sonra ikinci bir boru-dan enerji transfer edilecek ak›flkan geçirilir. Bu borunun içerisine at›k ak›flkan›nenerjisini alm›fl olan s›v› ak›flkan geçirilir. fiekil 2.8’de s›v› ak›flkanl› indirekt ›s› de-¤ifltiricisinin çal›flma prensibi görülmektedir.


fiekil 2.7

a) Karfl›t Ak›fl

b) Parelel Ak›fl

Paralel ve Karfl›tAk›fll› Tek GeçiflliBorulu Is›De¤ifltiricisi

fiekil 2.8

S›v› Ak›flkanl›‹ndirekt Is›De¤ifltiricileriÇal›flma Prensibi

Çal›flma s›cakl›¤› esas al›narak seçilen sirkülasyon s›v›s› enerji alan ve enerji ve-ren ak›flkanlar içersinden sürekli olarak dolaflt›r›larak enerjinin aktar›lmas› sa¤lan›r.Sirkülâsyon s›v›s›n›n dolafl›m› bir pompa arac›l›¤›yla sa¤lan›r. Ak›flkan olarak yük-sek s›cakl›klar söz konusu oldu¤unda su-glikoz kar›fl›m› kullan›l›r. fiekilden görül-dü¤ü gibi indirekt ›s› de¤ifltiricileri, seçilen bir s›v› arac›l›¤› ile ›s› transferinin sa¤-land›¤› bir sirkülasyon sistemi ile donat›lm›fl olan iki ›s› de¤ifltiricisinden oluflur. S›-v› ak›flkanl› indirekt ›s› de¤ifltiricilerinin, ›s› borulu sisteme göre en önemli avanta-j›, s›cak gaz kanal› ile ›s›t›lacak hava kanal›n›n birbirinden uzak olarak konumlan-d›r›lmas›na imkan sa¤lamas›d›r. S›v› ak›flkanl› indirekt ›s› de¤ifltiricilerinde kullan›-lan ak›flkan›n tafl›nmas› amac›yla kullan›lan pompan›n tüketti¤i enerji geri kazan›-lan enerjinin yaklafl›k olarak %1’ine karfl›l›k gelmektedir. ‹sviçre’de bulunan bir so-sis zar› üretim fabrikas›nda s›v› ak›flkanl› indirekt ›s› de¤ifltiricisi kullan›lmaktad›r.Buna iliflkin bir flema fiekil 2.9’da gösterilmektedir.

Bu uygulamada minimum -14°C’de d›flar›dan al›nan hava, s›v› ak›flkanl› indirekt›s› de¤ifltiricilerinde at›k gaz›n enerjisi ile ›s›t›larak 35°C’ ye kadar ç›kart›lmaktad›r.Bu tür uygulamalardaki geri ödeme süresi 1,5 y›l civar›nda olmaktad›r.

Gaz Gaza ‹ndirekt Is› De¤ifltiricileriGazdan gaza ›s› de¤ifltiriciler genellikle bacadan at›lan at›k ›s›dan yaralanmak ama-c›yla kullan›l›r. Bu tür bir uygulama, yakma havas›n›n ön ›s›t›lmas› ya da proses ha-vas›n›n ön ›s›t›lmas›nda kullan›lmaktad›r. Gazdan gaza ›s› de¤ifltiricisine iliflkin uy-gulaman›n temel prensibi fiekil 2.10’da verilmifltir.


fiekil 2.9

S›v› Ak›flkanl› Is›De¤ifltiricisininKullan›ld›¤› BirUygulama (ReayD.A.,1979)

fiekilden görüldü¤ü gibi at›k proses ›s›s›, bacadan d›flar› yollan›rken bacaya yer-lefltirilen bir ›s› de¤ifltiricisinden so¤uk çevre havas› geçirilmekte, böylece d›flar›-dan al›nan so¤uk hava ›s›t›larak proses amac›yla kullan›lmak üzere gönderilmek-tedir. Is› de¤ifltiricisinde verilen enerji ile istenilen s›cakl›¤a ulafl›lmad›¤›nda ek ›s›-t›c› devreye girmektedir.

EkonomizörlerEkonomizörler sanayide yayg›n olarak kullan›lan enerji geri kazan›m sistemlerin-den bir tanesidir. Ekonomizörler genellikle kazan besleme suyunun ön ›s›t›lmas›n-da kullan›lmaktad›r. Kazan besleme suyu bacadan d›flar› at›lan at›k gaz ile ön ›s›-t›lmaktad›r. Böylece kazanda besleme suyunu ›s›tmak için daha az enerji kullan›l-m›fl olacakt›r. Kazanda yak›t›n yanmas› sonucu oluflan baca gaz› kazandaki suyu›s›tt›ktan sonra bacadan d›flar› at›lmaktad›r. Bacadan d›flar›ya at›lan gazda hala kul-lan›labilecek miktarda enerji bulunmaktad›r. Bu enerjiyi kullanmak üzere bacayabir ekonomizör yerlefltirilir. Bu ekonomizörle bacadan at›lmakta olan enerjinin birk›sm› geri kazan›lm›fl olur. Baca gaz› s›cakl›¤›n›n yüksek olmas› ve besleme suyus›cakl›¤›n›n düflük olmas› nedeniyle yo¤uflma sorunlar› ortaya ç›kabilmektedir. Yo-¤uflman›n ortadan kald›r›lmas› amac›yla, ekonomizöre giren kazan besleme suyus›cakl›¤›n›n artt›r›lmas› yoluna gidilmektedir.

Uygulanacak ekonomizörün iflletme giderleri ve ilk yat›r›m giderleri de¤erlen-dirilerek optimum çözüm noktalar› aranmal›d›r. Özellikle sadece mevsimlik çal›flanve zaman zaman devreye giren buhar kazanlar›nda ekonomizörün uygun olup ol-mad›¤› irdelenmelidir. Yanma sonu ürünleri kullan›larak bunun enerjisinden sade-ce besleme suyunun ›s›t›lmas›nda yararlanabilindi¤i gibi bu enerjiden gazdan gaza›s› de¤ifltiricisi kullan›larak hava ›s›tmada da yararlan›labilmektedir. Büyük iflletme-lerde at›k gaz›n enerjisinden hem ekonomizör hem de hava ›s›t›c›s› olarak kullan›-labilmektedir. ‹flletmede ekonomizör veya hava ›s›t›c›s› ya da ikisini birlikte kulla-n›rken hava debisi, bas›nç kayb›, korozyon, ilk yat›r›m ve bak›m onar›m giderleriirdelenerek de¤erlendirilmelidir. Ekonomizör kullan›m›nda önemli iflletme prob-lemlerinden birisi de korozyondur. Ekonomizörlerdeki korozyon sorunu, at›k ga-


fiekil 2.10

Gaz Gaza Is›De¤ifltiricisi

z›n s›cakl›¤›n›n çi¤ noktas› de¤erinin alt›na düflmesinden sonra bafllamaktad›r. At›kgaz›n s›cakl›¤› çi¤ noktas› derecesinin alt›na düfltü¤ünde yo¤uflma bafllayarak, eko-nomizör yüzeyi üzerinde su damlac›klar› birikmesiyle ortaya ç›kmaktad›r. Koroz-yon özellikle suyun ekonomizöre girifl bölümünde bulunan so¤uk yüzeylerde or-taya ç›kmaktad›r. Korozyonu ortaya ç›karan neden, at›k gazda bulunan SO2 veSO3 gazlar›n›n, su buhar›yla birleflmesi sonucu oluflan H2SO2 ve H2SO4 asitleridir.Ekonomizörlerde ortaya ç›kan korozyonu önlemenin iki yolu bulunmaktad›r. Bun-lardan birisi; gaz s›cakl›¤›n› çi¤lenme s›cakl›¤›n›n alt›nda tutmakt›r. E¤er bu yap›la-m›yorsa ekonomizörler korozyona dayan›kl› malzemelerden imal edilmelidir.

Son y›llarda s›cak su ve buhar kazanlar›na yo¤uflmal› tip ekonomizörler ilaveedilmektedir. fiekil 2.11’de yo¤uflmal› tip ekonomizörün kazanla birlikte kullan›m›görülmektedir.

Bu ekonomizör üç s›ral› serpantin fleklinde k›vr›lm›fl borulardan oluflmaktad›r.Kazandan ç›kan 150°C mertebelerine kadar so¤utulmufl duman gaz›, bu serpantinborular›n üzerinden geçerken yo¤uflma s›cakl›¤›n›n alt›na kadar so¤utulmaktad›r.At›k gaz içindeki buhar yo¤uflarak tafl›d›¤› gizli ›s›y› da borular›n içindeki suya ver-mektedir. Is› geçifl yüzeyleri tamamen paslanmaz çelikten yap›lmaktad›r. Yo¤uflansu, nötralize edilerek kanalizasyona verilir. Yo¤uflmal› ekonomizör kullan›m› yak›tolarak do¤al gaz kullan›lmas› durumunda önerilmektedir. Yo¤uflmal› ekonomizör-lerde at›k gaz›n by-pass edilebilme olana¤› bulunmal›d›r. Yo¤uflmal› ekonomizör-lerde sisteme beslenen so¤uk taze suyun ›s›t›lmas› da düflünülebilir. Bir baflka kul-lan›m alan› ise bunun boyler olarak de¤erlendirilerek kullanma s›cak suyu eldesifleklindedir.

Ekonomizörlerin kazana sa¤lad›¤› faydalar› aç›klay›n›z.

At›k Is› Kazanlar›At›k ›s› kazanlar› sanayide baca gaz›yla at›lan enerjiden yararlanmada kullan›lanyollardan birisidir. At›k s›cak gaz›n önüne at›k ›s› kazan› yerlefltirilerek, at›k s›cakgaz›n enerjisinden yararlan›l›p suyun ›s›t›lmas› sa¤lanmaktad›r. Bu yolla s›cak su yada buhar üretilerek çeflitli amaçlarla de¤erlendirilebilmektedir. Elde edilen s›cak su,›s›tma sisteminde ya da s›cak su kullan›m amac›yla de¤erlendirilebilmektedir. At›k


Baca

Ekonomizör

Buhar Kazan›

fiekil 2.11

Yo¤uflmal› TipKazanla BirlikteEkonomizörKullan›m›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

›s› kazanlar›n›n fabrikalar d›fl›nda da uygulama alanlar› bulunmaktad›r. ‹çten yan-mal› motorlarda bu amaçla dik at›k ›s› kazan› kullan›lmaktad›r. At›k ›s› kazanlar› gaztürbinlerinde de kullan›lmaktad›r. Türbin ç›k›fl›ndaki s›cak gaz, at›k ›s› kazan›ndangeçirilerek enerjisi suya aktar›lmaktad›r. Bu tür uygulamalar kojenerasyon tesislerin-de kullan›lmaktad›r. fiekil 2.12’de bir kojenerasyon tesisinde kullan›lan at›k ›s› ka-zan› flematik olarak görülmektedir. Kojenerasyon hem ›s› hem de elektrik enerjisi-nin bir arada üretilerek kullan›ld›¤› tesislerdir. Kojenerasyona iliflkin ayr›nt›l› bilgikitab›m›z›n, “Bileflik Is› ve Güç Sistemleri” bölümünde yer almaktad›r.

ReküperatörlerReküperatörler gazdan gaza enerji aktaran ›s› de¤ifltiricileridir. Kazan ya da f›r›n gi-riflinde havan›n ön ›s›t›lmas›nda kullan›l›r. Yakma havas›n›n ön ›s›t›lmas› ile kazan-larda yak›t tasarrufu sa¤laman›n yan›nda, bu yolla yüksek alev s›cakl›klar›na ç›k-mak da mümkün olabilmektedir. Yakma havas›n›n ön ›s›t›lmas›, yanmam›fl yak›tmiktar›n› azaltarak yanman›n daha h›zl› ilerlemesini de sa¤lamaktad›r. Reküpera-törler ›s› geçifl flekline göre sekiz tipte s›n›fland›r›lmaktad›r. Bunlar: ›s› tafl›n›ml› re-küperatörler, seramik malzemeli reküperatörler, dökme demir malzemeli reküpe-ratörler, çelik borulu reküperatörler, ›s› ›fl›n›ml› reküperatörler, iki k›l›fl› reküpera-törler, kanal içine monte edilmifl reküperatörler, ›s› tafl›n›m› ve ›s› ›fl›n›m› olankombine reküperatörler olarak s›n›fland›r›lmaktad›r.

Gaz s›cakl›¤›n›n 1000°C’den daha az oldu¤u durumlarda ›s› tafl›n›ml› reküpera-törlerin kullan›lmas› önerilmektedir. Yüksek s›cakl›klarda kullan›m, özel imalatteknikleri ile mümkündür. S›cakl›k sorunlar› nedeniyle bafllang›çta seramik malze-meden yap›lan reküperatörler, kaçak problemlerinin artmas›yla yerlerini metalikreküperatörlere b›rakm›fllard›r. At›k gaz s›cakl›¤›n›n 950˚C’ye kadar oldu¤u uygu-lamalarda, kompozit tüplü ›s› tafl›n›ml› reküperatörler kullan›lmaktad›r. S›cakl›¤›ndaha fazla oldu¤u durumlarda ise çelik tüplü reküperatörler kullan›lmaktad›r. Is››fl›n›ml› reküperatörler, iç içe geçmifl iki silindirden oluflur. Baca gaz› s›cakl›¤›n›nçok yüksek olmad›¤› ve yüksekli¤in s›n›rl› oldu¤u durumlarda hem ›s› tafl›n›ml›hem de ›s› ›fl›n›ml› reküperatörlerin özelliklerini tafl›yan kombine reküperatörlerkullan›l›r. Dört geçiflli, yatay bacakl›, kompozit dökümlü bir reküperatör uygula-mas› fiekil 2.13’te görülmektedir.


fiekil 2.12

KK TJ

Y.O

TJ

Hava

Buhar

At›k ›s› kazan›

Egzoz gaz›

SuKojenerasyonTesisindeKullan›lan At›k Is›Kazan›

Seramik malzemeden imal edilen reküperatörler, seramik malzemeli reküpera-törler olarak an›l›r ve seramik malzeme ile ayr›lm›fl kanallardan at›k gaz ve enerjialacak gaz geçirilerek ›s› transferi sa¤lan›r. Bu tip reküperatörlerin en önemli de-zavantaj›, onar›m›n›n çok zaman almas›d›r. Bu tip reküperatörlerin di¤er bir deza-vantaj› ise kaplad›¤› alan›n büyüklü¤ü ile imalat ve montaj fiyatlar›n›n yüksekli¤i-dir. Seramik reküperatörlerin avantaj› ise yüksek s›cakl›klarda kullan›labilmeleridir.Ömürleri 4-6 y›l aras›nda olup kullan›m ömrü artt›kça kaçak oran› da %30’a kadarç›kabilmektedir.

Çelik ve dökme demirden imal edilen reküperatörler, metalik reküperatörolarak an›lmaktad›r. Bu tip reküperatörlerin en önemli avantaj› %0,1 mertebele-rine kadar düflen kaçak oranlar›d›r. Bununla birlikte korozyon oluflumu ortayaç›kt›¤›nda, kay›p oranlar›nda art›fl meydana gelmektedir. Metalik reküperatör-lerde kullan›lan s›cakl›k de¤eri 500-600°C civar›ndad›r. Bu tip reküperatörlerinömürlerinin ise kullan›m s›cakl›¤›na göre de¤iflmekle beraber 4-6 y›l aras›ndaoldu¤u gözlemlenmektedir. Metalik reküperatörlerin, seramik reküperatörleregöre avantajl› olan taraflar›; daha az yer kaplamalar› ve tamir ve bak›mlar›n›ndaha kolay olmas›d›r.

Baca gaz› s›cakl›¤›na ve ›s›t›lan hava s›cakl›¤›na ba¤l› olarak sa¤lanabilecekyak›t tasarrufu de¤iflmektedir. fiekil 2.14’te verilen diyagramda baca gaz› s›cak-l›¤›na ve ›s›t›lan hava s›cakl›¤›na ba¤l› olarak sa¤lanabilecek yak›t tasarrufu gö-rülmektedir.


fiekil 2.13

Dört Geçiflli, YatayBacakl›, KompozitDökümlü BirReküperatörUygulamas›

Santigrat (°C) olarak verilen bir s›cakl›¤› mutlak s›cakl›k birimi olan Kelvine (K) dönüfl-türmek için T(K)= T(°C)+273 eflitli¤inin kullan›ld›¤›n› hat›rlay›n›z.

Baca gaz› s›cakl›¤› 627°C olan bir tesiste yakma havas› s›cakl›¤› 227°C’a kadar ç›-kar›l›yorsa, sa¤lanacak yak›t tasarrufu yüzdesi ne kadard›r?

Çözüm: Sorunun çözümüne bafllamadan önce s›cakl›klar›n Santigrattan Kel-vin’e çevrilmesi gerekmektedir. Çünkü, diyagramda verilen s›cakl›klar Kelvin bi-rimindedir. Baca gaz› s›cakl›¤› 627°C verilmifltir. Kelvin’e çevrildi¤inde 627 + 273= 900 K olmaktad›r. Is›t›lan hava s›cakl›¤› ise, 227 + 273 = 500 K olacakt›r. fiekil2.14’te verilen diyagramda düfley eksende 900 K noktas› iflaretlenip, daha sonrabu nokta diyagram›n içerisindeki ›s›t›lan hava s›cakl›¤› e¤rilerinden 500 K ile ke-sifltirilir. Bu kesiflim noktas›ndan yatay bir çizgi çizilirse yak›t tasarrufu %9 olarakbulunacakt›r.

Baca gaz› s›cakl›¤› 727°C olan bir tesiste yakma havas› s›cakl›¤› 327°C’ye ç›kar›l›yorsa sa¤-lanacak yak›t tasarrufu yüzdesi ne kadard›r?

Is› Pompalar›Bu bölümde flimdiye kadar enerji geri kazan›m›n›n, at›k s›cak gaz ya da s›v›dan ›s›transferi ile alan ›s›tmas›, yakma havas›n›n ›s›t›lmas› veya do¤rudan ›s›tma amac›y-la kullan›ld›¤› örnek ve uygulamalar anlat›lm›flt›r. Is› pompalar› birçok endüstridedüflük kalitedeki at›k ›s›n›n de¤erlendirilmesinde kullan›lmaktad›r. At›k su, ar›t›l-m›fl veya ar›t›lmam›fl kanalizasyon suyu, endüstriyel proseslerde at›lan so¤utma su-yu, endüstriyel s›v› at›klar› ve baca gaz› ›s› kayna¤› olarak kullan›labilir. Is› pom-pas›n›n çal›flma prensibi flematik olarak fiekil 2.15’te gösterilmifltir.


fiekil 2.14

Baca Gaz›S›cakl›¤›na VeIs›t›lan HavaS›cakl›¤›na Ba¤l›OlarakSa¤lanabilecekYak›t Tasarrufu(Da¤söz A.K.,1991)

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Is›tma ya da so¤utma amac›yla kullan›labilen ›s› pompas› fiekil 2.15’te de görül-dü¤ü gibi dört üniteden oluflmaktad›r. Bunlar s›ras›yla: evaporatör, kompresör,kondenser ve genleflme valfidir. Buharlaflt›r›c›da at›k ›s›yla buharlaflan ak›flkan,kompresör ünitesinde s›k›flt›r›larak kondenserin bas›nç seviyesine ç›kar›l›r. Kon-denserde so¤uk ortam ile karfl›laflan ak›flkan yo¤uflurken enerjisini, ›s›t›lacak hava-ya verir. Kondenserden ç›kan ak›flkan genleflme valfine gönderilir. Genleflme val-finde bas›nç evaporatör düzeyine düflürülür. Endüstride ›s› geri kazan›m amac›ylapek çok ›s› pompas› uygulamas› kullan›lmaktad›r. Bu uygulamalardan baz›lar›, ha-vadan havaya, s›v›dan s›v›ya, ›s›tma ve so¤utma olarak s›ralanabilir. Havadan ha-vaya ›s› pompalar› endüstride hammadde kurutma amaçl› kullan›lmaktad›r. Bu uy-gulamada atmosfere yollanan egzoz gaz›n›n enerjisinden yararlanarak taze hava-n›n ›s›t›lmas› sa¤lan›r. Buharlaflt›rma görevini gören evaporatör at›k gaz›n oldu¤ubölüme yerlefltirilmektedir. At›k gaz›n enerjisini alan ak›flkan bu bölümde buhar-laflmaktad›r. Kondenserde so¤uk hava ile karfl›laflan ak›flkan yo¤uflur. Yo¤uflma s›-ras›nda ortaya ç›kan enerjiyle so¤uk hava ›s›t›larak ihtiyaç olan yere gönderilir.

S›v›dan s›v›ya ›s› pompas› uygulamas›nda at›k sudan yararlan›l›r. Bu uygulama-da da evaporatör at›k s›v›n›n oldu¤u bölgeye yerlefltirilir. At›k s›v›n›n enerjisinialan ak›flkan burada buharlafl›r. Kondenserde so¤uk su ile karfl›laflan ak›flkan yo-¤uflarak enerjisini suya verir.

Is›tma ve so¤utma amaçl› ›s› pompalar›nda evaporatör bölümünde so¤utma ifl-lemi yap›l›rken, kondenser bölümünde ›s›tma ifllemi yap›lmaktad›r. Buna örnekolarak, bir plastik enjeksiyon tesisinde kal›p so¤utularak, kal›p içindeki plasti¤insertleflmesini sa¤lamak için gerekli so¤uk su evaporatörden temin edilirken, kon-denserden at›lan ›s› atölyenin ›s›t›lmas›nda kullan›lmas› verilebilir.

Is› pompas›n›n ›s›tma amac›yla kullan›lmas› elektrik enerjisiyle karfl›land›¤›ndabir enerji tasarrufu ortaya ç›kmaktad›r. Performans katsay›s› 3,5 olan bir ›s› pompa-s› ile termik verimi %30 civar›nda olan bir tesisin elektrik enerjisini 3.5 kat artt›r›la-rak ›s› enerjisine çevirmekle, santraldeki girdinin üzerinde bir ›s›nma elde edilebi-lece¤i görülmüfltür. Avrupa’da çok yayg›n olarak kullan›lmakta olan ›s› pompas›-n›n ülkemizde kullan›m oran› henüz istenen düzeyde de¤ildir. Is› pompas› kulla-n›m›na iliflkin ayr›nt›l› bilgilere bu kitab›n “Is› Pompas› Sistemleri” bölümünde yerverilmifltir.

At›k Maddelerden Yararlanma ve Çöp Yakma F›r›nlar›Çöpe at›lmakta olan pek çok madde asl›nda at›k enerji olarak de¤erlendirilebile-cek niteliktedir. Özellikle endüstride, enerjisinden yararlan›labilecek çok say›daat›k malzeme bulunmaktad›r. Çok say›da imalat prosesinde at›k maddelerin yak›-


fiekil 2.15

Is› Pompas›n›nÇalfl›ma Prensibi

larak de¤erlendirilmesiyle enerji tasarrufu ve ekonomik avantaj elde edilebilecek-tir. Sanayide at›k madde üreten tesislerde, bu maddelerin enerji kayna¤› olarak ya-k›lmas›nda baz› noktalar göz önüne al›nmal›d›r. Burada üretilen günlük at›k mad-denin hacimce yo¤unlu¤u önemlidir. Günlük at›k maddenin hacmiyle yo¤unlu¤uçarp›larak, bir günde üretilen at›k madde kütlesi hesaplanabilmektedir. Bulunangünlük at›k madde kütlesiyle at›k maddenin ortalama kalorifik de¤eri çarp›larak,bir günde üretilen at›k maddenin enerjisi hesaplanabilmektedir. Günde yak›lanat›k maddenin kilogram olarak toplam miktar›n›n, saat olarak yakma süresine bö-lünmesiyle de saatte yak›lan at›k madde miktar› bulunabilir. Çeflitli maddelerin ku-ru haldeki üst kalorifik de¤erleri afla¤›da verilmifltir. Kalorifik de¤er bir kilogrammaddenin MJ olarak enerjisi olarak tan›mlanmaktad›r. Baz› maddelerin üst kalori-fik de¤erleri flu flekilde verilmektedir: Odun 20,35 MJ/kg, belediyeye ait çöpler or-talama 12,79 MJ/kg, ka¤›t 16,28 MJ/kg, polietilen 46,52 MJ/kg, polipropilen 44,19MJ/kg, deri at›klar› 18,61-19,77 MJ/kg, lastik at›klar› 26,75-27,91 MJ/kg, odun tala-fl› 17,45-18,61 MJ/kg, zift 36,98 MJ/kg. Çok de¤iflik tipte kat› ve s›v› at›klar, modernçöp yakma f›r›nlar›nda ucuz ve verimli bir flekilde, ayn› zamanda çevreye zararvermeden yak›labilmektedir. Çöp yakma f›r›nlar›, 1000°C’nin s›cakl›klarda uzunsüre kullan›labilen ve atefle dayan›kl› refrakter tu¤la ile örülürler. Bu tür f›r›nlar çe-lik bir gövde ile yakma havas›n› da¤›tan iç kanallardan oluflmaktad›r.



Sanayide kullan›lan enerjinin önemli bir bölümü s›cakgaz veya s›v›larla d›flar›ya at›lmaktad›r. Baz› sanayi te-sislerinde kullan›lan enerjinin dörtte biri, s›cak gaz ves›v›yla d›flar›ya at›lmaktad›r. Proses gere¤i d›flar›ya at›-lan bu s›cak gaz veya s›v›daki enerji, çeflitli yollarla ge-ri kazan›labilir. Bu amaçla pek çok ›s› geri kazan›m tek-ni¤i kullan›labilmektedir. Baz› uygulamalarda da at›k›s›n›n geri kazan›lmas›n› sa¤layacak, prosese yönelikdüzenlemeler yap›labilmektedir. Yat›r›m›n bafllang›c›n-da tasarlanan bu tür uygulamalarda yat›r›m maliyeti dü-flük olarak ortaya ç›kabilmektedir. At›k ›s›n›n geri kaza-n›lmas›yla, uygulanan sistemin toplam verimi artt›r›la-bilmektedir. Sonuçta, enerji tüketiminde ve maliyetler-de önemli boyutta azalmalar ortaya ç›kabilmektedir.At›k ›s›dan yararlanman›n do¤rudan ve dolayl› pek çokkatk›s› bulunmaktad›r. Do¤rudan katk›s›, enerji mali-yetlerinde azalma olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bu anlam-da at›k enerjiden yararlanmaya yeni bir enerji kayna¤›gözüyle de bak›labilmektedir. At›k enerjiden yararlan-man›n di¤er bir katk›s› ise, sa¤lad›¤› enerji tasarrufu ne-deniyle daha az yak›t kullan›laca¤›ndan çevreye verilenkarbonmonoksit, azotoksit, kükürtoksit gibi emisyonla-r›n azalmas›d›r. Kullan›lan yak›t miktar›n›n azalmas›,yanma için kullan›lan fan, kanal, baca, brülör gibi ci-hazlar›n boyutlar›n›n da azalmas› anlam›na gelmekte-dir. Fan, pompa gibi cihazlar›n boyutlar›nda ve kapasi-telerindeki azalma, bunlar›n elektrik tüketimlerinin deazalmas› anlam›na gelecektir.Uygulanacak enerji geri kazan›m tekni¤i ne olursa olsunilk yat›r›m maliyetinin belirlenmesi ve geri ödeme süre-sinin hesab› büyük önem tafl›maktad›r. Di¤er bir ifadey-le, ›s› geri kazan›m› amac›yla yap›lacak hesaplamalarda,yat›r›m›n, ne kadar bir süre içerisinde yat›r›mc›s›na geriödenece¤i hesaplanmal›d›r. Bu hesaplaman›n sonucun-da yat›r›m›n sa¤layaca¤› getiriyle birlikte, yat›r›m›n geridönüfl süresi de ortaya ç›kar›lacak ve yat›r›m›n fiz›b›l(uygulanabilir) olup olmad›¤› ortaya ç›kar›lacakt›r. Buhesaplamalar sonucunda yat›r›m›n karl› oldu¤u ortayaç›k›yorsa, yat›r›m yapmaya karar verilecektir. Sanayide at›k ›s›n›n geri kazan›lmas›nda çok farkl› sis-temler kullan›lmaktad›r. Genel olarak bak›ld›¤›nda bun-lar dört ayr› grupta toparlanabilirler. Bunlar s›ras›yla:reküperatif sistemler, rejeneratif sistemler, ›s› tekerlerive ›s› pompalar›d›r.Reküperatif sistemlerde ›s› transferi d›fl hava ile at›k ha-va aras›nda olur. Sistem tek bir cihaz üzerinde toplan-

m›flt›r. At›k gaz›n s›cakl›¤› çi¤ noktas›n›n alt›na inersegizli ›s›n›n transferi mümkün olmaktad›r. Malzeme seçi-minde mukavemet, ›s› transfer katsay›s› ve korozyonadikkat edilmelidir. Is› transferi ancak by-pass kullan›l-mas› durumunda yap›lmaz. Reküperatif sistemlere lev-hal› ›s› de¤ifltirici ve borulu ›s› de¤ifltirici örnek olarakverilebilir. Is› tekerlerinde at›k gaz›n enerjisi ›s› tekeri üzerindeki›s› depolama malzemesi üzerinde biriktirilir. Daha son-ra d›flar›dan al›nan taze hava ›s› tekeri üzerindeki ener-jiyi alarak ihtiyaç duyulan yere gönderir. Is› tekeri dö-nerken ›s› depolama yüzeyleri sürekli olarak at›k gaz vetaze havayla temas eder. Döner tekerin yaklafl›k yar›s›d›flar›dan gelen taze hava ile, yar›s› da at›k havayla te-mas halindedir. Döner tekerin devir say›s›n›n de¤ifltiril-mesi ile ›s› geri kazan›m etkinli¤i ayarlan›r. Is› pompalar› buzdolab›n›n çal›flma prensibine dayan-makta olup, toprak kaynakl›, su kaynakl› ve hava kay-nakl› olmak üzere üç tipe ayr›lmaktad›r. Çöpe at›lmakta olan pek çok madde asl›nda at›k enerjiolarak de¤erlendirilebilecek niteliktedir. Özellikle en-düstride, enerjisinde yararlan›labilecek çok say›da at›kmalzeme bulunmaktad›r. Çok say›da imalat prosesindeat›k maddelerin yak›larak de¤erlendirilmesiyle enerjitasarrufu ve ekonomik avantaj elde edilebilecektir. Sa-nayide at›k madde üreten tesislerde, bu maddelerinenerji kayna¤› olarak yak›lmas›nda baz› noktalar gözönüne al›nmal›d›r. Burada üretilen günlük at›k madde-nin hacimce yo¤unlu¤u önemlidir. Günlük at›k madde-nin hacmiyle yo¤unlu¤u çarp›larak, bir günde üretilenat›k madde kütlesi hesaplanabilmektedir. Bulunan gün-lük at›k madde kütlesiyle at›k maddenin ortalama kalo-rifik de¤eri çarp›larak, bir günde üretilen at›k maddeninenerjisi hesaplanabilmektedir. Günde yak›lan at›k mad-denin kilogram olarak toplam miktar›n›n, saat olarakyakma süresine bölünmesiyle de saatte yak›lan at›kmadde miktar› bulunabilir.

Özet


1. Bir sisteme enerji girifl ç›k›fl› ile enerji miktarlar›n›flematik olarak gösteren diyagram afla¤›dakilerden han-gisidir?

a. Prensip flemas›b. Enerjitik diyagramc. Ekserjitik diyagramd. Enerji hesap pusulas›e. Sankey diyagram›

2. Afla¤›da verilen cihazlardan hangisi at›k ›s› geri ka-zan›m› için kullan›lmamaktad›r?

a. Is› borular›b. Genleflme valfi c. Döner tip rejeneratörd. Is› de¤ifltiricisie. Ekonomizör

3. Lehval› ›s› de¤ifltiricileri olarak da bilinen ›s› geri ka-zan›m ekipman› afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Is› borusub. Is› tekerle¤ic. Plakal› tip ›s› de¤ifltiricid. Levhal› reküperatöre. Ekonomizör

4. Afla¤›dakilerden hangisi ›s› borular›n›n bafll›ca at›k›s› kazan›m› için kullan›ld›¤› uygulamalardan de¤ildir?

a. CPU so¤utma b. Otomobil boya kurutma f›r›nlar›c. Tu¤la ocaklar› taze hava giriflid. Tah›l kuruturcular›e. Haval› kurutucular›n taze hava girifli

5. S›v› ak›flkanl› endirekt ›s› de¤ifltiricileri için afla¤›da-kilerden hangisi söylenemez?

a. Sirkülasyon s›v›s› çal›flma s›cakl›¤› esas al›narakseçilir.

b. Yüksek s›cakl›klar›n söz konusu oldu¤u durum-larda su/glikoz kar›fl›m› s›v› kullan›l›r.

c. Is›nm›fl s›v› ›s›t›lacak gaz›n geçti¤i bir kanal içi-ne yerlefltirilmifl ›s› eflanjörü içine pompalan›r.

d. Bu sistemde ak›flkan›n tafl›nmas› için kullan›lanpompan›n tüketti¤i enerji, geri kazan›lan enerji-nin yaklafl›k %30’una karfl›l›k gelmektedir.

e. Is› eflanjörü içerisinde ak›flkan›n ›s›s› ›s›t›lacakgaza aktar›l›r.

6. Afla¤›dakilerden hangisi ›s› geçifl flekline göre bir re-küperatör tipi de¤ildir?

a. Çok borulu reküperatörlerb. Seramik malzemeli reküperatörlerc. Is› tafl›n›ml› reküperatörlerd. Dökme demir malzemeli reküperatörlere. Çelik borulu reküperatörler

7. Kazan besleme suyunun ön ›s›t›lmas› amac›yla sana-yide yo¤un olarak kullan›lan ›s› geri kazan›m ekipma-n›/sistemi afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Is› borusub. Reküperatörc. Ekonomizörd. At›k ›s› kazan›e. Çöp yakma f›r›n›

8. Baca gaz› s›cakl›¤› 777°C olan bir tesiste yakma ha-vas› s›cakl›¤› 327°C’a ›s›t›l›yorsa sa¤lanacak yak›t tasar-rufu yüzdesi ne kadard›r?

a. %18,5b. %17,5c. %16,5d. %15,5e. %14,5

9. Afla¤›dakilerden hangisi bir ›s› pompas› bilefleni de-

¤ildir?

a. Evaporatörb. Kondenserc. Genleflme valfid. S›k›flt›rma valfie. Kompresör

10. Bir kilogram maddenin MJ olarak enerjisi olarak ta-n›mlanan kavram afla¤›dakilerden hangisidir?

a. ‹ç enerjib. Kalorifik de¤er c. Özgül enerjid. Özgül ›s›e. Entropi



1. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Geri Kazan›m Yöntemi-nin Belirlenmesi ve Sankey Diyagram›” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

2. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Geri Kazan›m Sistemve Ekipmanlar›” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

3. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Plakal› Tip Is› De¤ifltiricile-ri” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

4. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Borular›” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.

5. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “S›v› Ak›flkanl› ‹ndirekt Is›De¤ifltiricileri” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

6. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Reküperatörler” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

7. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ekonomizörler” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

8. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ekonomizörler” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

9. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Pompalar›” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

10. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “At›k Maddelerden Yarar-lanma ve Çöp Yakma F›r›nlar›” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

S›ra Sizde 1

Is› de¤ifltiriciler, bir ak›flkandan, bir di¤er ak›flkana ›s› ak-tar›m› için tasarlanm›fl cihazlard›r. Genellikle iki ak›flka-n›n birbirine kar›flmamas› için bir yüzey ile ayr›l›rlar. Is›de¤ifltiricisi içerisinden akan iki ak›flkan, aradaki bu yü-zey üzerinden birbirleri ile ›s› al›flveriflinde bulunurlar.

S›ra Sizde 2

Günümüzde ›s› borular›n›n kullan›m alan› çok genifltir.Bu yelpaze içerisinde bilgisayar CPU’lar›n›n so¤utulma-s›ndan nükleer santrallere, uzay araçlar›ndaki kullan›m-dan elektronik sanayisine, çeflitli proseslerin kontrolün-den günefl enerjisi uygulamalar›na, iklimlendirme tesis-lerinden otoyollara ya da petrol boru hatlar›na ve dahabir çok uygulama alan›nda yer bulabilmektedir.

S›ra Sizde 3

Ekonomizörün kazana iki türlü faydas› bulunmaktad›r. • Baca gaz› s›cakl›¤›n› düflürerek kazan verimini yük-

seltir ve yak›t tasarrufu sa¤lar.• Kazana yollanan su ile buharlaflmakta olan su veya

›s›tma suyu aras›nda s›cakl›k fark› düflece¤inden ka-zandaki ›s›l gerilmeler azal›r, su içerisindeki gaz›nç›k›fl› kolaylafl›r.

S›ra Sizde 4

Sorunun çözümüne bafllamadan önce s›cakl›klar›n San-tigrat’tan Kelvin’e çevrilmesi gerekmektedir. Çünkü, di-yagramda verilen s›cakl›klar Kelvin birimindedir. Bacagaz› s›cakl›¤› 727°C verilmifltir. Kelvin’e çevrildi¤inde727 + 273 = 1000 K olmaktad›r. Is›t›lan hava s›cakl›¤›ise, 327 + 273 = 600 K olacakt›r. fiekil 2.14’te verilen di-yagramda düfley eksende 1000 K noktas› iflaretlenip,daha sonra bu nokta diyagram›n içerisindeki ›s›t›lan ha-va s›cakl›¤› e¤rilerinden 600 K ile kesifltirilir. Bu kesiflimnoktas›ndan yatay bir çizgi çizilirse yak›t tasarrufu %13olarak bulunacakt›r.

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar›


Çengel A. Y., Boles M., Çevirenler: P›narbafl› A., BuyrukE., Özalp C., Bilgin A., Günerhan H., Basan S. (2008),Mühendislik Yaklafl›m›yla Termodinamik (Be-

flinci Bask›), Güven Kitabevi.Da¤söz A. K. (1991), Sanayide Enerji Tasarrufu, Alfa

Teknik Kitaplar.Elektrik ‹flleri Etüt ‹daresi Genel Müdürlü¤ü Ulusal Ener-

ji Tasarrufu Merkezi (2006), Sanayide Enerji Yö-

netimi Esaslar› Cilt IV.

Günerhan H., A¤› S. (2003), Enerjinin Gelece¤i, TürkTesisat Mühendisleri Derne¤i Dergisi Say›: 26.

Güven K. O. (2003), Havadan Havaya Is› Geri Kaza-

n›m Sistemleri, Türk Tesisat Mühendisleri Derne-¤i Dergisi Say›: 26.

Karakoç T. H. ve di¤erleri (2010), Enerji Ekonomisi

(Editör: Prof. Dr. T. Hikmet Karakoç), AnadoluÜniversitesi Yay›nlar› Yay›n No: 2114, Eskiflehir.

Karakoç T. H. (1997), Enerji Ekonomisi, DemirDö-küm Teknik Yay›nlar›.

Kartal E. (2003), Is› ve Buhar Üretiminde Geri Kaza-

n›m Sistemleri ve Uygulamalar›, Türk Tesisat Mü-hendisleri Derne¤i Dergisi Say›: 26.

Özsoy A., Acar M. (2005), Yerçekimi Destekli Bak›r

Su Is› Borusu ‹çin Deneysel Bir Çal›flma, TesisatMühendisli¤i Dergisi Say›: 87.

Reay D. A. (1979), A Handbook for Engineers and

Managers Industrial Energy Conservation 2nd

Edition, Pergamon Press.


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Enerji ve sürdürülebilirlik kavramlar›n› tan›mlayabilecek,Enerji tüketiminde sanayi sektörlerinin rolünü aç›klayabilecek,Türkiye’de ve Türk sanayi sektöründe enerji tüketim projeksiyonunu söyleyebi-lecek,Sanayi sektörlerinde enerji yo¤unlu¤unu ve enerji ekonomisini aç›klayabilecek,Demir çelik sektörünü ve enerji verimlili¤ini iliflkilendirebilecek,Çimento sektörünü ve sektörde enerji verimlili¤ini aç›klayabileyecek,Seramik sektörünü ve sektörde enerji tasarruf potansiyellerini aç›klayabileyecek, Tekstil sektöründe enerji ekonomisini ifade edebilecek,Ka¤›t, demir d›fl› metaller, kimya ve g›da sektöründe enerji verimlili¤ini aç›k-layabilecek,için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Enerji Ekonomisi• Enerji Yo¤unlu¤u• Enerji Yönetimi

• Sanayi Sektörleri• Enerji Verimlili¤i• Enerji Maliyetleri

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNNNNNN


• G‹R‹fi• ENERJ‹ KULLANIMI VE

SÜRDÜRÜLEB‹L‹RL‹K • ENERJ‹ TÜKET‹M‹NDE SANAY‹

SEKTÖRLER‹N‹N ROLÜ• ÇEfi‹TL‹ SANAY‹ SEKTÖRLER‹NDE

ENERJ‹ EKONOM‹S‹

Çeflitli SanayiSektörlerinde Enerji

Ekonomisi


G‹R‹fiGenellikle ülkelerin geliflmifllik düzeyi de¤erlendirilirken kifli bafl›na enerji tüketi-mi ile enerji yo¤unlu¤u de¤erlendirilmektedir. Enerji maliyetinin yüksek oldu¤usanayi kurulufllar›nda enerji girdilerinde süreklilik, kalite ve düflük maliyet kriterle-rine dikkat edilmelidir. Özellikle enerji yo¤un sektörlerde enerji verimlili¤i veenerji etütleri çok önemlidir. Demir-çelik, cam çimento gibi enerjiyi yo¤un olarakkullanan sektörlerde al›nabilecek önlemlerle %20-30’a kadar enerji tasarruf potan-siyelleri ortaya ç›kabilmektedir.

ENERJ‹ KULLANIMI VE SÜRDÜRÜLEB‹L‹RL‹K1970’li y›llarda emek maliyetlerine nazaran enerji maliyetlerinin ucuzlu¤u, sektör-lerde emek yerine enerjinin yo¤unlu¤unun artt›r›lmas› tercihi öne ç›km›fl, bu du-rum enerjiyi yo¤un kullanan sektörlerde enerji maliyetlerinin kontrolsüz art›fl›nayol açm›flt›r. 1970’li y›llarda ortaya ç›kan petrole ba¤l› ekonomik kriz sanayi sek-törlerini yüksek enerji maliyetleri nedeniyle oldukça etkilemifltir. Özellikle geliflmiflülkelerin artan enerji taleplerine karfl›n üretim maliyetlerinin bunu karfl›lamamas›,sanayi üretiminin aksamas› ve enerji fiyatlar›n›n beklenmedik art›fl›na yol açm›flt›r.

Son y›llarda fosil yak›tlar›n üretim ve tüketimleri sürecinde, atmosfere yay›lankarbon emisyonlar›n›n neden oldu¤u küresel ›s›nma ve iklim de¤iflikli¤i etkileridünyada giderek sorgulanmaya bafllanan bir olgu olmufltur. Bu nedenle enerji sek-töründe de¤iflim yaratan bir süreci tetikleyen genifl bir küresel tepki oluflmufltur.1997 y›l›nda oluflturulan Kyoto Protokolü ile sera gazlar›n›n s›n›rland›r›lmas› çal›fl-malar›, 2009 Kas›m’›nda Kopenhag’da toplanan uluslararas› konferans ve 2012 y›l›sonras› için karbon sal›n›mlar› konusundaki küresel mutabakat›n sa¤lanabilmesiiçin çal›flmalar, dünyan›n sera gaz› emisyonlar›ndaki çal›flmalar›n›n bir etkisi olarakflekillenmifltir. Bu etkiler, enerji sektöründe ve imalat› yönlendiren sanayi sektörle-rinde enerji verimlili¤ini temel alan bir sürecin oluflumuna katk› sa¤lam›flt›r. Bu sü-reçte enerjinin üretim ve tüketiminde olas› sonuçlar de¤erlendirilerek hedefleryönlendirilmifltir.

Geliflmekte olan ülkeler, kapasite art›fllar›yla birlikte, güçlü sektörel yap›lar›nteknolojik alt yap›lar›n› yeterince gelifltirememeleri nedeniyle geliflmifl ülkelere na-zaran daha fazla enerji tüketirler. Geliflmekte olan ülkelerde enerji kaynaklar›nda-ki s›n›rlar veya d›fla ba¤›ml›l›k ile birlikte kapasite art›fl›na karfl›n enerji arz›n›n kar-fl›lanamamas› enerji kullan›m yo¤unlu¤unu do¤rudan etkilemektedir. Bu durum

Çeflitli Sanayi SektörlerindeEnerji Ekonomisi

enerji arz›n›n k›s›tl› kalmas›na ve bunun sonucu olarak sanayi üretiminin aksama-s›na yol açacakt›r. Bu da ülkelerde enerji fiyatlar›n›n yükselmesine yol açacak veekonomik rekabet gücünü düflürücü sonuçlar ortaya ç›karacakt›r.

Enerji Arz Talep ve Projeksiyonu Uluslararas› Enerji Ajans›’n›n 2008 sonlar›nda yay›nlad›¤› “Gelece¤e Bak›fl” Raporuverilerine göre 2005-2030 y›llar› aras›nda, dünya enerji talebinin yaklafl›k %50 art-mas› beklenmektedir. Özellikle geliflmekte olan OECD d›fl› ülkelerde enerji talepart›fl›n›n %84 olaca¤›, buna karfl›n OECD ülkelerinde enerji art›fl›n›n %19 düzeyin-de kalaca¤› tahmin edilmektedir. Oysa ayn› süreç içinde, OECD ülkelerinde veOECD d›fl› ülkelerde y›ll›k ortalama ekonomik büyüme oran›n›n s›ras›yla %5,2 ve%2,3 olaca¤› öngörülmüfltür. 2030’da, OECD d›fl› ülkelerin talebinin, OECD tale-binden %43 fazla olaca¤› öngörülmektedir. 2030 y›l›na kadar dünya birincil enerjitalebindeki art›fl e¤ilimi fiekil 3.1’de verilmifltir.

Araflt›rmalar, fosil yak›tlar›n en az 2030 y›l›na kadar enerji sektöründeki hâki-miyetlerinin devam edece¤ini göstermektedir. Rezervlerin yeterlili¤i aç›s›ndanönemli bir s›k›nt›n›n yaflanmayaca¤›, olas› rezervlerin, teknolojideki geliflmelereba¤l› kurtar›m faktörü art›fllar› ve konvansiyonel olmayan kaynaklar›n da katk›s›ile önümüzdeki on y›lda da yeterli olaca¤› öngörülmüfltür. Ancak temel problem,enerji kaynaklar›n›n üretilmesi, kullan›lmas› için gerekli yat›r›m maliyetlerininkarfl›lanabilmesidir.

Fosil yak›t rezervlerinin kullan›m›nda yaflanacak temel problemler nelerdir?

2007-2030 y›llar› aras›nda, küresel ölçekte, toplam 26,3 trilyon dolarl›k enerjiyat›r›m›na ihtiyaç duyulaca¤›, bu ihtiyaçlar›n %52’sinin elektrik sektöründe,%24’ünün petrol, %21’inin ise do¤algaz sektöründe yap›laca¤› de¤erlendirilmifltir.fiüphesiz bu durumun paralelinde enerji maliyetlerinin de art›fl e¤iliminde olaca¤›öngörülmüfltür. Bu de¤erlendirmeye göre 2030 y›l› tahmini petrol fiyatlar› fiekil3.2’de verilmifltir.


% 50

% 40

% 30

% 20

% 10

% 01980 1990 2000 2010 2020 2030 2035

Petrol

KömürDo¤al gaz

Biyokütle ve at›k

Nükleer

Di¤er yenilenebilir

Hidro

fiekil 3.1

Dünya BirincilEnerji Talebi

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

2030’a kadar fosil yak›tlar›n kullan›m›n›n a¤›rl›¤›n›n sürece¤i öngörüldü¤ün-den, enerji tüketiminden kaynaklanan CO2 sal›n›m›n›n, 2005’deki 28,1 milyon ton-luk seviyesinden, 2015’de 34,3; 2030’da ise, 42,3 milyon tona eriflmesi beklenmek-tedir. 2005-2030 aras› y›ll›k ortalama sal›n›m art›fl›n›n ise %1,7 olarak gerçekleflece-¤i tahmin edilmektedir. 2005’de OECD ile OECD d›fl› ülkelerin enerji kaynakl› CO2emisyon miktar› bafla bafl iken, 2030 y›l›nda OECD d›fl› ülkelerin sal›n›mlar›n›nOECD ülkelerine k›yasla neredeyse 2 kat› fazla sal›n›m yapacaklar› tahmin edil-mektedir. Bu da¤›l›m ak›fllar› fiekil 3.3’de verilmifltir.

Dünyan›n enerji projeksiyonlar›nda 2030 veya 2050 tarihleri esas al›narak pekçok iyi veya kötü senaryo gelifltirilmifltir. Bu senaryolar incelendi¤inde k›sa vadede2030 y›l› için dünya enerji talebinin özellikle de geliflen ülkelerde %50 artaca¤› bek-lenmektedir. Bu süreçte talebin %60’n› karfl›layan petrol ve gaz, birincil enerji kay-naklar› olmaya devam edecektir. Bu süreç, baflta fosil yak›t kaynakl› olmak üzeretüm enerji kaynaklar›ndan kaynaklanan CO2 emisyon oranlar›n› da benzer oranlar-da artt›rmaya devam edecektir. Benzer bir projeksiyon çal›flmas› olan Uluslararas›iklim de¤iflikli¤i panelinin (IPCC) 2007 y›l›nda yay›nlad›¤› çal›flmas›nda; sanayi kay-nakl› emisyon da¤›l›m› için 2030 y›l› projeksiyonuna ait iki senaryo öngörülmüfltür.Buna göre her iki senaryoda sanayi enerji kaynakl› CO2 emisyonunun 2030 y›l›nakadar y›ll›k art›fl› oran›n›n %1,3’ten %2,7’e yükselece¤i öngörülmüfltür. Bu de¤er

713. Ünite - Çefli t l i Sanayi Sektör ler inde Ener j i Ekonomisi

fiekil 3.3

2030

2025

2020

2015

2010

2005

0 5 10 15 20 25 30

OECD d›fl›OECD14

14.1

14.6

15

15.2

16

CO2 sal›n›m› milyar metrik ton

6055504540353025201510502010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

WEO 2009450 ppm case

ETP 2010 analysis

CCS 19%Renewables 17%Nuclear 6%Power generationefficiency and fuelswitching 5%End-use fuelswitching 15%End-use fueland electricityefficiency 38%

Baseline emissions 57 Gt

Gt

CO

2

BLUE Map emissions 14 Gt

Y›ll

ar

Dünya EnerjiKaynakl› CO2Emisyonlar›

OECD-OECD D›fl› Ülkeler(Milyer metrik ton)

Yak›t Türlerine göre CO2 emisyonindeksi

fiekil 3.2

1980$0

$20

$40

$60

$80

$100

$120

$140

$160

$180

$200

1990 2000 2010 2020 2030

ProjectionsHistory

Düflük Fiyat

Referans Senaryo

Yüksek

Fiyat

$69

$113

$186

Nom

inal

Dol

lars

per

Ban

rel

Ortalama DünyaPetrol Fiyatlar› ‹çin3 Senaryo

2004 y›l›na göre %102’lik bir art›fl demektir. Uluslararas› Enerji Ajans›’n›n çal›flmas›n-da da 2050 y›l›na kadar yak›t türüne ba¤l› CO2 emisyon beklentileri benzer sonuç-lar vermifltir. fiekil 3.3’de Uluslararas› Enerji Ajans›’n›n çal›flmas› verilmifltir.

Karbondioksit di¤er sera gazlar›na göre %55’lik bir oranla, do¤al s›cakl›k dengelerininbozulmas›nda en büyük etkiyi yaparak küresel ›s›nmaya neden olmaktad›r. Kömür veyapetrol gibi fosil yak›tlar›n yanmas› sonucu, daima CO2 oluflur. Yap›lan ölçümler milyonlar-ca y›ld›r 180-280 ppm aras›nda de¤iflen CO2 seviyesinin günümüzde 360 ppm seviyesineç›kt›¤›n› göstermektedir.

Küresel ›s›nman›n oluflumunda sera etkisinin rolü büyüktür. Sera Etkisini, güneflten gelenk›sa dalga ›fl›nlar›n›n geçmesine izin veren gaz tabakas›n›n, dünya üzerinden yans›yanuzun dalga ›fl›nlar›n›n büyük bir k›sm›n› tutmas› sonucu meydana gelen atmosferik denge-sizlik olarak k›saca aç›klayabiliriz.

ENERJ‹ TÜKET‹M‹NDE SANAY‹ SEKTÖRLER‹N‹N ROLÜBir ülkede ekonomik büyümenin en önemli unsuru baflta imalat sektörü olmaküzere sanayi sektörlerinin sahip oldu¤u etkilerdir. Ülkenin kaynaklar›n› önemlioranda kullanan sanayi sektörleri üretim sürecini etkin ve verimli olarak sürdüre-bilmek için do¤al kaynaklar›n miktar› ve özellikleri, insan kaynaklar›n›n miktar› veözellikleri, sermaye araçlar›n›n miktar›, teknolojinin durumu, tam istihdam ve ka-pasite miktar›, üretim sürecinde kaynaklar›n etkin kullan›larak verimlili¤in sa¤lan-mas› gibi alt› temel unsuru dikkate almak zorundad›r. Bu parametreler planlamave üretim sürecinde her bir sektör için geçerli parametrelerdir. Do¤al kaynaklar,teknolojinin durumu istihdam ve kapasite kullan›m› ve verimlilik gibi parametrele-rin temelinde enerji ve enerji yo¤unlu¤u dikkate al›nmal›d›r.

Tüm dünyada ve ülkemizde yükselen enerji tüketimi ve maliyetleri nedeniyle,özellikle sanayi sektörlerinde enerjinin etkin kullan›m›, enerji verimlili¤i ile enerjitasarrufu çal›flmalar› yo¤un flekilde yap›lmaktad›r. Sanayi sektörleri enerji tüketimiyo¤un sektörlerin bafl›nda gelir. Enerji girdilerinin de yüksek oldu¤u bu tip sektör-lerde, enerji girdilerinde süreklilik, kalite ve düflük maliyetin sa¤lanmas› kaç›n›l-maz olmufltur. Sanayi sektörleri 2007 verilerine göre 150 eksajoules (EJ) enerji tü-ketimi ile dünya enerji tüketiminin yaklafl›k üçte birini tüketmektedir. Bu oran1971 verileri ile mukayese edildi¤inde 38 y›ll›k süreç için yaklafl›k %65’lik bir art›-fl› ifade etmektedir. Sanayi sektörlerinde enerji da¤›l›m› incelendi¤inde; tüketiminyaklafl›k %60’›n›n geliflmifl ülkeler, geriye kalan yaklafl›k %40’›n›n ise OECD ülke-lerine ait oldu¤u görülmüfltür.

fiekil 3.4’de Uluslararas› Enerji Ajans›n›n sanayi sektörlerinin enerji kullan›m da-¤›l›mlar› verilmifltir. Sanayi sektörlerinde enerji kullan›m›nda kömür ve türleri, s›v›yak›tlar, do¤algaz ve elektrik öne ç›kmaktad›r. Biyokütle, at›k ›s›, yenilebilir ener-ji kaynaklar›n›n toplam› ise %9’a ulaflm›flt›r. Özellikle fosil kaynaklar›n gelecek 30y›lda sektördeki hâkimiyetlerinin devam edece¤i düflünülürse, CO2 emisyonunda-ki art›fl›n temel nedeni anlafl›lm›fl olur.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Türkiye’de Enerji Tüketimi ve ProjeksiyonuSosyal hayat›n, insano¤lu için konfor ve yaflam›n önemli bir kayna¤› olan enerji;tüm dünyada oldu¤u gibi Türkiye’de de ekonomik potansiyelin önemli bir unsuruolan üretim ve hizmet sektörünü etkileyen oldukça önemli bir parametredir. Ener-jinin maliyetler dolay›s›yla ülkenin ekonomik parametreleri üzerindeki olumsuz et-kileri, harcanan her birim enerjinin verimli kullan›lmas›n›n önemini ortaya ç›kart-m›flt›r. Bu amaçla baflta üretimde ve günlük yaflamda enerji yo¤unlu¤unun düflürül-mesi; tüm enerji zincirinde verimlili¤in art›r›lmas›, iletim ve da¤›t›mda kay›p-kaçak-lar›n azalt›lmas›, üretimde verimlilik art›r›c› teknolojilerin uygulanmas›, binalar›n re-habilitasyonu, verimli elektrikli ev aletleri ve ofis cihazlar›n›n tercih edilmesi ve il-gili bütün unsurlar›n e¤itilmesi ve bilinçlendirilmesi öncelikli hedef olmal›d›r. Tür-kiye’de enerji profili temelde fosil yak›ta dayan›r. Enerji arz›ndaki en büyük pay s›-ras›yla do¤algaz, s›v› yak›tlar ve kömüre aittir. 2008 y›l›nda Türkiye’de toplam birin-cil enerji tüketimi 106,3 milyon TEP, üretimi ise 29,2 milyon TEP olarak gerçeklefl-mifltir. Enerji arz›nda %32’lik pay ile do¤algaz ilk s›ray› al›rken, do¤algaz› %29,9 ilepetrol kaynakl› s›v› yak›tlar, %29,5 ile kömür izlemekte, %8,6’l›k bölüm ise hidrolikdahil olmak üzere yenilenebilir enerji kaynaklar›ndan karfl›lanmaktad›r.

Birincil enerji kaynaklar›, hayvan ve bitki orijinli fosil enerjileridir. Nakliye ko-layl›¤›, ihraç potansiyeli, sahip olduklar› çevresel etkiler, nihai kullan›m esnekli¤ive ikame potansiyeli vb. aç›lardan birbirlerinden önemli farkl›l›klar göstermekte-dirler. Bu kaynaklara tükenebilir ya da konvansiyonel enerjiler de denilmektedir.Bunlar da; kömür, petrol ve do¤algazd›r. ‹kincil enerji kaynaklar›; elektrik, nükle-er, günefl, jeotermal, rüzgâr, deniz-dalga ve biyomas (odun, tezek, vb.) enerjileri-dir. Bu kaynaklara yenilenebilir enerjiler de denilmektedir. fiekil 3.5’de enerji kay-naklar›n›n s›n›fland›rmas›na yer verilmifltir.


fiekil 3.4

Di¤er9% Kömür ve

kömür türleri26%

Petrol Kaynakl›s›v› yak›tlar

25%Do¤algaz

21%

Elektrik19%

SanayiSektörlerinde EnerjiKullan›m›

Bir ülkenin geliflmifllik düzeyi, enerji aç›s›ndan iki temel gösterge dikkate ala-rak de¤erlendirilir. Bunlardan biri kifli bafl›na enerji tüketimi, di¤eri ise enerji yo-¤unlu¤udur. Kifli bafl›na enerji tüketiminin yüksek olmas›, hem ülkedeki ekonomikfaaliyetlerin canl›l›¤›n›, hem de (ulafl›m araçlar›n›n çoklu¤undan elektrikli aletlerinyayg›nl›¤›na ve yüksek konforlu bar›nma imkânlar›na kadar genifl bir alanda) re-fah düzeyinin yüksekli¤ini gösterir. Enerji yo¤unlu¤unun düflüklü¤ü ise, ayn› mik-tar enerjiyle daha çok katma de¤er üretilmesini simgeler. Bu durumda bir ülkedeenerji aç›s›ndan geliflmiflli¤in ideal flart›, kifli bafl› enerji tüketiminin yüksek veenerji yo¤unlu¤unun düflük olmas›d›r.

Enerji yo¤unlu¤u, bir ülkenin art› ya da eksi parasal de¤ifl tokuflunu gösterenGSY‹H (Gayri Safi Yurt ‹çi Has›la)’nin esas al›nd›¤› bir indikatördür. Evrensel öl-çekli en önemli karfl›laflt›rma ölçütü olan enerji yo¤unlu¤u; uluslararas› de¤erlen-dirmelerde genellikle 1000 $’l›k bir de¤er için tüketilen TEP (ton petrol eflde¤eri)miktar›n›n göstergesidir. Burada TEP; çeflitli enerji kaynaklar›n›n miktarlar›n› ta-n›mlamak için kullan›lan kg, m3, ton, kWh gibi farkl› birimleri ayn› düzlemde ifa-de etmeye yarayan bir tan›md›r. 1 TEP, 1 ton petrolün yak›lmas›yla elde edilecekenerjiye karfl›l›k gelen bir de¤erdir. Bu de¤er yaklafl›k 107 Kcal’ye, 41,8x106kJ’e ve11,6x103 kWh’a karfl›l›k gelmektedir. Enerji yo¤unlu¤u;

(1)

Burada Enet y›ll›k net enerji tüketimini, Pd mal üretiminin ekonomik de¤erini,Ey›l iflletmenin TEP cinsinden y›ll›k enerji tüketimini, Ehiz TEP cinsinden iflletmeningenel yönetim ve destek hizmetlerinin enerji tüketimini, Müfe ilgili sektörün üreti-ci fiyat endeksini, Py›l y›l içinde üretilen mal miktar›n›, Mürün bin T cinsinden y›liçinde üretilen mallar›n piyasa de¤erini ifade etmektedir.

Enerji Yo¤unlu¤u kavram› geliflmifllik tan›mlamas›nda en sa¤l›kl› ve do¤ru parametreolup, birim enerjiden üretilen birim ekonomik de¤er aras›ndaki iliflkidir. Gayri safi yur-tiçi hâs›la bafl›na tüketilen birincil enerji miktar›n› temsil eden ve tüm dünyada enerji ve-rimlili¤inin takip ve karfl›laflt›r›lmas›nda yayg›n olarak kullan›lan bir araçt›r. Geliflmifllik,az enerji kullanarak çok ekonomik de¤er yaratabilmekle ölçümlenebilir.

Enerji Yoğunluğu = =−∑

∑∑ ∑E

P

E E

MP M

net

d

hiz

ÜFE

yıl

yıl1

üürün∑


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Nük

leer

KömürlerHam Petrol

NGLDo¤algaz

Petrollü fiistler

Is

› ve

Elek

trik

Olm

ayan

Ele

ktri

k

Yenilenemeyenler

Yenilebilirler

Yak›tlar

Birincil ‹kincil

Biyoyak›t

At›klar

Is› v

e El

ektr

ik

Petrol ÜrünleriKat› Yak›t ve

Gazlardan ‹mal Edilenler

YenilenebilirlerdenTüretilen Tüm Yak›tlar

fiekil 3.5

Enerji Kaynaklar›

Bir iflletmede, alt ›s›l de¤eri 4000 kcal/kg olan kömürden y›lda 5000 ton yak›ld›¤›n› ve10000 MWh elektrik enerjisi tüketildi¤ini varsayal›m. Bu iflletmenin y›ll›k enerji tüketimi-nin kaç TEP oldu¤unu hesaplay›n.

Kifli bafl› primer enerji arz› ortalamas›n›n 4,64 TEP oldu¤u OECD ülkeleriylekarfl›laflt›r›ld›¤›nda; Türkiye 1,35 TEP ile oldukça düflük bir de¤ere sahiptir. AncakTürkiye enerji yo¤unlu¤u yönüyle yüksek bir de¤ere sahiptir. OECD ülkeleri ilekarfl›laflt›r›ld›¤›nda enerji yo¤unlu¤unun %10, Almanya ve ‹talya ile karfl›laflt›r›ld›-¤›nda s›ras›yla %25, %35 daha yüksek oldu¤u görülmüfltür. Bu durum bile Türki-ye’de enerji verimlili¤inin iyilefltirilmesi için önemli bir potansiyele sahip oldu¤u-nu göstermektedir. Türkiye’nin kifli bafl›na enerji arz› ve enerji yo¤unlu¤u da¤›l›m-lar›n›n OECD ülkeleri ile mukayesesi fiekil 3.6’da verilmifltir. Birincil enerji tüketi-mi için öngörülen referans senaryo çerçevesinde, Türkiye’de 2020 y›l›na kadarolan dönemde y›ll›k ortalama %4 oran›nda artmas› beklenmektedir. Türkiye’ninstrateji plan›na göre 2023 y›l›nda Türkiye’nin GSY‹H bafl›na tüketilen enerji mikta-r›n›n veya referans senaryoya göre tahmin edilen toplam birincil enerji ihtiyac›n›nen az %20 azalt›lmas› hedeflenmektedir.

Enerji verimlili¤i, sanayi kurulufllar›n›n çevre performans geliflmelerini etkile-yen en h›zl› ve en ekonomik yollardan biridir. Enerji maliyetinin yüksek oldu¤u sa-nayi kurulufllar›nda enerji girdilerinde süreklilik, kalite ve düflük maliyet sa¤lamakkaç›n›lmaz olmufltur. Bu nedenle sanayi kurulufllar›n›n; bünyelerinde enerji kulla-n›m›n› yönlendirecek ve sa¤lanacak enerji tasarruflar› sayesinde iflletmelerde veri-mi ve karl›l›¤› artt›racak enerji yönetim teflkilatlar›n› oluflturmalar› zorunluluk hali-ne gelmifltir.

Bir iflletmede enerji yönetim sistemi hangi faaliyetleri yürütür?

1998-2008 döneminde Türkiye’nin toplam nihai enerji tüketimindeki y›ll›k or-talama art›fl oran› %3,81’dir. Ayn› dönem için y›ll›k ortalama art›fllar›n sanayi sek-töründe %3,56; konut sektöründe %3,49; ulaflt›rma sektöründe %4,07 hizmet sek-töründe ise %7,44 civar›nda oldu¤u görülmektedir. Türkiye’de sanayi sektörleriaras›nda demir çelik ve metal d›fl› maden sektörlerinin enerji tüketim da¤›l›mlar›n-da önemli bir yeri vard›r. Sanayi sektörlerin enerji tüketim da¤›l›mlar› fiekil 3.7’deverilmifltir.


fiekil 3.6

Enerji Yo¤unlu¤u (TEP/’000 GSY‹P,2000 $)

Enerji Kullan›m› (TEP/kifli)

20 18 18 16 10 15 1220

15 19

43

27

7,75 4,64 4,15 4,03 4,02 3,99 3,48 3,21 3 2,88 2,66 1,35

ABD

OEC

D

Fran

saAlm

anya

Japon

yaAvu

stury

a‹ng

iltere

‹span

ya

‹talya

Yuna

nistan

Mac

arist

anTü

rkiye

OECD Ülkelerin KifliBafl› Enerji Arz› VeEnerji Yo¤unlu¤u

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Demir çelik ve metal d›fl› ürünlerin enerji tüketim paylar›n›n toplam› yaklafl›k%38’dir. Toprak-tafl sanayi sektörünün pay› ise %27’dir. Kimya sektörünü de için-de bar›nd›ran petro-kimya sektörleri de %9 ile önemli bir paya sahiptir. Sanayisektörlerinde ürün maliyetlerinin hesaplanmas›nda enerji maliyetleri sektörleregöre de¤iflim gösterir. Ancak üretimde tüketilen enerjinin sahip oldu¤u maliyet-ler, ürün maliyeti üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Türkiye’de yap›lan araflt›r-maya göre bu maliyet baz› sektörlerde %50’yi aflmaktad›r. Enerji maliyetinin yük-sek oldu¤u sanayi kurulufllar›nda enerji girdilerinde süreklilik, kalite ve düflükmaliyet sa¤lamak kaç›n›lmaz olmufltur. Enerji verimlili¤i sanayi kurulufllar›n›nçevre performans geliflmelerini etkileyen en h›zl› ve en ekonomik yollardan biri-dir. Bu nedenle sanayi kurulufllar›; bünyelerinde enerjinin verimli kullan›m›n›yönlendirmeli, sa¤lanacak enerji tasarrufu imkânlar› ile iflletmelerde karl›l›¤› art-t›rmalar› temel hedef olmal›d›r.

Bir sanayi kuruluflu için enerji verimlili¤i; kaynaklar›n etkin kullan›m›, birimenerji kullan›m maliyetleri azalt›lmas›, mevcut enerji tüketim noktalar›nda verimlikullan›m teknolojilerinin kullan›lmas›, ürün maliyetlerinde enerji maliyet oran›n›nazalt›lmas›, enerji kalitesinin yükseltilmesi, enerji tüketiminin çevre üzerindekiolumsuzluklar›n›n azalt›lmas› fleklinde temel ilkelerle tan›mlan›r.Ancak tüm dünya-da oldu¤u gibi Türkiye’de de sanayi sektörlerinde enerjinin verimli kullan›m› vebunu destekleyecek tasarruf çal›flmalar›n›n uygulanmas›nda zorluklar mevcuttur.Bunun nedenleri; fiyat de¤iflmelerine olan tepkinin yavafl olmas›, mevcut iflletme-lerin verimli çal›flt›¤› kan›s›n›n hakim olmas›, enerji tasarrufu yat›r›mlar›n›n komp-leks oluflu, önerilen yeni ekipmanlara da güvenilememesi ve gerekli revizyonlarnedeniyle üretimin aksamas›n›n istenmemesi, enerji tasarrufu yat›r›mlar›n›n, çoksay›da küçük yat›r›mlardan oluflmas›, son y›llarda, ekonomik flartlar›n a¤›rlaflmas›nedeniyle yeni yat›r›mlara yeterli kaynak ayr›lamamas›, verimin iyilefltirilmesindençok üretim art›fl›na önem verilmesi ve üst yönetimin enerji tasarrufuna yeterince il-gi göstermemesi olarak say›labilir.

Bu nedenlerin yan›nda, sanayide enerji tasarrufu çal›flmalar› teknik ve mali en-gellerle de karfl›laflmaktad›r. Üstelik bazen teknik, mali ve ekonomik engeller üstüste gelmektedir. Tesis baz›nda uygun teknik imkânlar›n bilinmemesi, enerji yöne-timi konusunda uzman kadrolar›n bulunmay›fl›, ölçü ve kontrol aletlerinin eksikli-¤i gibi faktörler, teknik engelleri oluflturmakta ve enerji tasarrufu çal›flmalar›n› ge-


fieker 3%

PetroRafinerileri 3%

Gübre 5%

Kimya 2%Petro-kimya 4%

Tekstil 6%

Ka¤›t 3%

Cam 2% Çimento

20%

Seramik 5%

Demir d›fl› metaller 2%

Demir çelik 36%

Di¤erleri 8%

Sebze ve Meyve 1%

fiekil 3.7

SanayiSektörlerinde EnerjiKullan›m›

ciktirmektedir. Mali engeller ise, sermaye k›tl›¤›, yüksek faiz oranlar› ve enerji ta-sarrufu ekipmanlar› için orta vadeli basit finansman imkânlar›n›n bulunmay›fl›d›r.Bu engeller ülkemiz gibi geliflmekte olan ülkelerde, sanayileflmifl ülkelere nazarandaha ciddi boyutlardad›r. Türkiye’de sanayi sektörlerine yönelik yap›lan çal›flmala-ra göre özellikle imalat sektörü baflta olmak üzere tüm sektörlerde önemli orandaenerji tasarruf potansiyelleri mevcuttur. Sanayi sektörlerinde enerji tasarruf potan-siyelleri fiekil 3.8’de verilmifltir.

Enerji yo¤un sanayi olarak de¤erlendirilebilecek Türkiye’de, alt sektörlerde deyo¤un bir enerji tasarruf potansiyelinin oldu¤u görülmektedir. Bu potansiyelininaktif hale getirilmesi, rekabetin yo¤un yafland›¤› günümüzde enerji ekonomisi yö-nüyle birer zorunluluk haline gelmifltir. Afla¤›da özellikle imalat sanayi baflta olmaküzere yo¤un enerji tüketen sektörleri ve bunlar›n enerji ekonomileri incelenmifltir.

ÇEfi‹TL‹ SANAY‹ SEKTÖRLER‹ VE ENERJ‹ EKONOM‹S‹Sanayi uygulamalar›nda önemli bir maliyet haline gelen enerji, kontrol edilmesi veyönetilmesi gereken bir parametredir. Tüm dünyada h›zla geliflen enerji yönetimuygulamalar›nda temel görev enerjinin verimli kullan›m›n› hedefleyerek tasarrufçal›flmalar›n›n yap›lmas›d›r. Türkiye’de yürürlü¤e giren enerji verimlilik kanunu,y›ll›k toplam enerji tüketimi 1000 TEP olan endüstriyel iflletmeler ile kurulu gücü100MW üstü olan elektrik üretim tesislerinde enerji yönetiminin kurulmas› ön gör-müfltür. Bu yönetimlerce, sanayi kurulufllar›nda enerji ekonomisini do¤rudan ilgi-lendiren enerjinin verimli kullan›m›, enerji tasarruf çal›flmalar›n›n yönlendirilmesi,ürün maliyetlerinde enerji maliyet etkilerinin azalt›lmas› ve enerjinin çevre üzerin-deki etkilerinin azalt›lmas› gibi faaliyetler yönetilir. Türkiye’de enerji yo¤un sektör-lerde enerji profilleri ile birlikte enerji verimlili¤ini do¤rudan etkileyen detaylarafla¤›da verilmifltir.

Demir Çelik SektörüTürk demir çelik sektörü Türk ekonomisinin geliflmesinde ve endüstrileflmesindeönemli bir rol üstlenmifltir. Türk demir çelik sektörü, 2009 y›l›nda 12 milyon tonihracat› ile gayri safi milli hâs›lan›n %3’üne, endüstriyel sektörlerdeki toplam istih-dam›n %1’ine, toplam ihracat›n %12’sine sahip bulunmaktad›r. Bu yönü ile sektör,en çok ihracat yapan sektörler aras›nda üçüncü s›rada yer almaktad›r. Demir çeliksektöründe, baflta inflaat ve otomotiv olmak üzere, boru, profil, dayan›kl› tüketim


fiekil 3.8

Di¤erleri

fieker

Kimya

Tekstil

Cam

Seramik

Demir çelik

Sekt

örle

r

Tasarruf potansiyeli(%)

0 5 10 15 20 25 30 35

SanayiSektörlerinde EnerjiTasarrufPotansiyelleri

eflyas›, yak›t araç ve gereçleri imalat›, tar›m araçlar› imalat›, teneke tüketicileri ilegemi infla sektörlerine yönelik üretim yap›lmaktad›r. Çelik ürünleri üretimi için, en-tegre tesislerde demir cevherinden ham demir ve ham demirden çelik üretimi yön-temi, di¤eri ise ark ocaklar›nda çelik hurdas›ndan çelik üretimi yöntemi olmaküzere iki üretim sistemi mevcuttur.

Türkiye’de çelik üretimine 1928 y›l›nda, savunma sanayiinin çelik ihtiyac›n›karfl›lamak amac›yla K›r›kkale’de aç›lan ilk çelik fabrikas› ile üretime bafllanm›flt›r.Daha sonra bunu Karabük ve Ere¤li Demir Çelik Fabrikalar› izlemifltir. 1970’li y›l-larda özel sektöründe devreye girmesiyle sektörde üretim kapasitesi büyümüfltür.2010 y›l›nda ergitme (çelikhane) kapasitesi, 42,7 milyon tona, ham çelik üretim ka-pasitesi ise 48,7 milyon tona ulaflm›flt›r. Türk çelik sektöründe 2011 y›l› itibariyle,3 adet entegre tesisi, 23 adet elektrik ark f›r›n› ve 3 adet indüksiyon f›r›n› olmaküzere toplam 29 tesis bulunmaktad›r. Üretimin %20,6’s› entegre tesislerinde, %79,4’üark ve indüksiyon f›r›nlar›nda gerçeklefltirilmifltir. Gerçekleflen ham çelik kapasite-sinin %83,1’i uzun ürün üretimi, %14,7’si yass› ürün üretimi, geriye kalan %2,2’sivas›fl› çeli¤e dayanmaktad›r. Bu üretim potansiyeli ile Türkiye; dünyan›n en büyükonuncu, Avrupa’n›n ise ikinci büyük üreticisi konumuna sahiptir.

Çelik Üretimi Çelik, sanayide hemen hemen tüm uygulamalarda ve yap› sektöründe en çok kul-lan›lan malzemelerden biridir. Çelik, do¤ada en yayg›n halde oksit cevheri (mag-netit- Fe3O4), kükürt cevheri (Pirit-FeS2) ve karbonat cevheri (Spathik demir-Fe-CO3) fleklinde bulunan demir ile alafl›m malzemesi karbon veya mekanik özellik-lere ba¤l› di¤er elementlerle alafl›m sonucu oluflan malzemedir. Çelik, bünyesindeen fazla %2,06 oran›nda karbon içeren s›cak flekillendirmeye elveriflli malzemedir.Demir çelik üretiminde ham demir ve hurda, ham malzemelerdir. Do¤ada cevherhalinde bulunan demir, yüksek f›r›nlarda ham demire dönüfltürülür. fiekil 3.9’dabir yüksek f›r›n›n ak›fl flemas› görülmektedir.

Yüksek f›r›n, yüzeyinde so¤utma kanallar›yla so¤utulan, çelik bir iskelet taraf›n-dan desteklenen, sabit duvardan yap›lm›fl ve dik olarak çal›flan bir f›r›nd›r. Yüksekf›r›nlarda doldurma ifllemi, savak ad› verilen üst kapaktan yap›l›r. Yüksek f›r›nlardaf›r›n›n ihtiyaç duydu¤u havay› ›s›tmak amac›yla s›cak hava sa¤layan ›s›t›c› ünitelermevcuttur. S›cak hava, f›r›n›n içine dolan›m hatt› yard›m›yla gönderilir. Yüksek f›-r›nlarda kok kullan›l›r. Cevher harman› ile kok yüksek f›r›na kademeli doldurulur.Cevher harman›, demir cevheri ile kirecin bir kar›fl›m› olarak haz›rlan›r.


HammaddelerHurda-Oksijen

ElektirikArk Oca¤›

Hammaddeler-Katk› Maddeleri(kireç vekömür)-Ferro Alyajlar

Pota Oca¤›

Vakum tesisi

Sürekli döküm

Tav f›r›n›

Profil hadde Çubuk Hadde

Paketleme

Stok sahas›

fiekil 3.9

Yüksek F›r›n Ak›flfiemas›

Katk› maddeleri yüksek f›r›n›n s›cak k›sm›nda, bir cüruf oluflturacak flekilde er-gir ve de¤iflik metotlarla f›r›n d›fl›na al›n›r. F›r›n içinde kokun bir k›sm›n›n yanma-s› ile birlikte harman›n yanma ve ergime s›cakl›¤› artar. Kokun yanmayan di¤er k›s-m› ise indirgeme ve karbürleme vas›tas› olarak kullan›l›r. Kokun yanmas›yla olu-flan s›cak gaz afla¤›dan yukar›ya do¤ru yükselirken yukar›dan dökülen cevher kat-manlar› kurur ve ›s›n›r. Afla¤› inen katmanlar ›s›nmaya devam eder ve 1300°C-1500°C’ye düfler. Bu s›cakl›kta ergiyen kar›fl›m pota içinde toplan›r ve potan›nocaktan çekilmesiyle boflalt›l›r. Kullan›m amac›na göre s›v› ham demir, demir kü-tü¤ü olarak dökülür veya çelik üretim prosesinde kullan›lmak üzere pota arabala-r›na dökülür. Yüksek f›r›nlarda üretilen ham demir bir ara üründür. Karbon ele-mentine ek olarak ham demir içinde; mangan, silisyum, fosfor ve kükürt içermek-tedir. Çelik üretiminde kullan›lan ham demir ise yüksek mangana sahiptir. Yüksekf›r›nda f›r›n gaz› %25 oran›nda yanabilen karbonmonoksit ve hidrojen içerir. Bugaz›n bir k›sm› yüksek f›r›n için gerekli olan s›cak havan›n ›s›t›lmas› için kullan›l›r.

Çeli¤i nas›l tan›mlar›z?

Çelik üretiminde demir bak›m›ndan zengin ham demirin elde edilmesinin birbaflka yolu indirgeme tesisinde yaklafl›k 1100°C’de gazla cevherin buluflturulma ifl-levidir. Bu arada ham demirin yüzeylerinde gözenekli yüzeyler oluflur. Bu yap›yademir süngeri ad› verilir. ‹ndirgeme tesislerinde indirgeme maddesi ve yan›c› mad-de olarak CO ve H2’den meydana gelen bir gaz kar›fl›m› kullan›l›r. Bu gaz kar›fl›-m›; yak›t olarak do¤algaz, petrol türevi yak›tlar veya düflük de¤erdeki kömürdenüretilir. ‹ndirgeme tesisleri, öncelikle yüksek f›r›n tesisinin pahal› oldu¤u ve indir-geme gaz› için yukar›da ifade edilen yak›tlar›n ucuz oldu¤u yerlerde tercih edilir.Ham demirin veya demir süngerinin çeli¤e dönüfltürülmesi sürecinde alafl›mdakikarbon oran›n›n düflürülmesi veya istenmeyen maddelerin hemen hemen tamam›-n›n ayr›flt›r›lmas› ifllemidir. Bu iflleme çelik üretim sürecinde tasfiye ad› verilir. Enyayg›n kullan›lan tasfiye yöntemleri; oksijen üfleme yöntemi ve elektro ›fl›n yönte-midir. Oksijen üfleme yöntemi dünyada en yayg›n kullan›lan üretim yöntemidir.Bu yöntem daha ekonomik ve çevreye daha az zararl› olmas› nedeniyle Thomas,Bessemmer ve Siemens-Martin metotlar›n›n yerini alm›flt›r. Bu yöntemde; s›v› ergi-yi¤in üstünden ve içinden 8-12 barl›k yüksek bas›nçta oksijen üfürülmesidir. Buyöntem tasfiye zaman›n›n düflmesine, daha fazla hurda katk›s›na ve daha fazla bo-flaltma düzeyine imkan yarat›r. Elektroçelik yöntemi olarak da adland›r›lan elek-tro›fl›n yöntemi, ergiyik için gerekli olan ›s›, bir ark veya indüksiyon vas›tas›yla el-de edilir. Elektrik ark f›r›n›; hurda, demir süngeri, az miktarda ham demir, katk›maddeleri ve indükleme (saflaflt›rma) maddesi ile doldurulur. Grafit elektrotlardanergiyik maddesine akan ark köpü¤ü, f›r›nda 3500°C’ye varan bir s›cakl›k üretir. Buyöntem yard›m›yla Volfram, Molibden ve Tantal gibi zor ergiyen alafl›m element-lerini de ergitmek mümkündür. Bu tasfiye yöntemlerinden sonra çelik üretimininson safhas› ›s›l ifllem yöntemiyle çeli¤in kalitesindeki iyilefltirmenin yap›lmas›d›r.Is›l ifllem yöntemi; Desoksidasyon, y›kama gaz› ifllemi, vakum ifllemi ve tekrar er-gitme yöntemidir. Bu ifllemlerden sonra çelik döküme haz›r hale gelmifltir ve çelikhadde sürecinde ifllenebilmesi için çubuk döküm, blok döküm halinde biçimlen-dirilir. Döküm halinde haddeleme sürecine al›nan çelik, haddeleme, dövme, çek-me veya presleme suretiyle yar› mamul veya haz›r mamul haline getirilir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Demir-Çelik Üretiminde Enerji Kullan›m›Enerjiyi yo¤un kullanan demir çelik sektöründe Türkiye’nin toplam enerji tüketimiiçerisindeki pay›, ortalama %6, sanayinin enerji tüketimi içerisindeki pay› ise, %15 ci-var›ndad›r. Üretim proseslerinde ark ocaklar›n›n enerji kullan›m›m›, elektrik %65, mo-torin %5 ve do¤algaz %30’dur. Entegre tasislerinde ise kömürün %75, elektri¤in %5,petrol türev yak›tlar›n %5 ve do¤algaz›n %15 oran›nda kullan›ld›¤› görülmektedir.

Demir-çelik sektöründe; ark ocakl› tesislerde, enerji tüketimi elektrik, do¤algazve motorine, entegre tesislerde ise, kömür, elektrik, petrol ve do¤algaza dayan-maktad›r. Demir çelik üretiminde üretimi ve verimlili¤i etkileyen önemli paramet-relerden biri de hammaddenin kalitesi ve kompozisyonudur. Son y›llarda daha dü-flük tenörlü cevher ve daha az verimli hurdada art›fl yaflanmas›; demir çelik üreti-cilerinin hammadde kalitesini artt›rmalar›n› ve daha fazla çaba harcamalar›n› ge-rektirmektedir. Bu süreç enerji kullan›m›n› önemli ölçüde etkiler.

Demir çelik sektöründe enerji tüketimi hangi kaynaklara dayan›r?

Demir Çelikte cevhere dayal› üretimin gerçekleflti¤i entegre tesislerde, yak›t ola-rak kullan›lan kömür, fuel-oil, do¤algaz ve türevlerinin, toplam maliyet içerisindekipay›, %20 civar›ndad›r. Hurdan›n hammadde olarak kullan›ld›¤› ark ocakl› tesisler-de, yüksek maliyete sahip elektrik enerjisi tüketim maliyeti, sanayi maliyetleri için-de, hammaddeden sonra ikinci s›radad›r ve ortalama %15 civar›nda bir paya sahip-tir. 2000-2009 y›llar› aras›nda, entegre tesislerin ham çelik üretiminin, toplamda %45ve y›ll›k bazda, yaklafl›k %5 oran›nda artt›¤›, enerji tüketiminin ise, toplamda %25ve y›ll›k bazda % 2.7 oran›nda düfltü¤ü görülmektedir. Elektrik ark ocakl› tesislerinham çelik üretiminin, toplamda %95 ve y›ll›k olarak % 10,6 oran›nda artt›¤›, elektrikenerjisi tüketiminin ise, toplamda %9 civar›nda, y›ll›k bazda %1 oran›nda düfltü¤ügörülmektedir. Entegre tesislerinde yak›t kullan›m› 19,4 GJ/ton çelik ve elektrik kul-lan›m› 0,35 GJ/ton mertebesinde iken ark f›r›nlar›nda yak›t kullan›m› 1 GJ/ton çelikve elektrik kullan›m› 1,5 GJ/ton mertebesindedir. Demir çelik sektörünün enerjikullan›m› ile ilgili uluslararas› karfl›laflt›rmalar (benchmark) iyi uygulamalarda tonçelik bafl›na 0,33 TEP gösterirken, Türkiye’deki tesislerde 0,51 TEP/ton çelik ile or-talamalara yak›n bir mertebede gerçeklefltirilmektedir.


Y›llar

Entegre Ark f›r›nlar›

Ham çelik

üretimi

(103 ton/y›l)

Enerji Tük.

(MJ/ton üretim)

Ham çelik

üretimi

(103 ton/y›l)

Elektrik enerji Tük.

(MWh/ton üretim)

2000 5229 33315.40 9096 0.558

2007 6392 25695.02 19362 0.507

2008 7178 5976.657 19771 0.504

2009 7562 25023.07 17741 0.508

2010 9000 24390.07 22500 0.475

2015 12000 23128.93 30000 0.475

2020 15000 22642.01 40000 0.475

Tablo 3.1Entegre TesislerindeVe Ark F›r›nlar›ndaHam Çelik Üretimi-Enerji Tüketimi

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Tablo 3.1’de de görülebilece¤i gibi, küresel ölçekte çelik üretiminden kaynak-lanan sera gaz› emisyonlar›n›n de¤erlendirilmesinde ise Türkiye 1990 y›l›ndan iti-baren enerji verimlili¤i çerçevesinde gerçeklefltirilen çal›flmalar sayesinde do¤ru-dan emisyonlar bak›m›ndan dünya ortalamas›n›n alt›ndad›r. Dolayl› emisyonlarabak›ld›¤›nda nükleer ve yenilenebilir enerji kaynaklar› kullanan ülkelerin üzerin-de; ancak büyük oranda kömür kullanan ülkelerin alt›nda bir yer bulmaktad›r.

Demir Çelik Sektöründe Enerji Verimlili¤i Çal›flmalar›Demir çelik sektöründe, a¤›rl›kl› olarak ithal girdi kullan›lmaktad›r. Ark f›r›nlar›n-da kurulufllarda hammadde olarak kullan›lan hurdan›n %70 civar›ndaki bölümü it-hal edilmektedir. Entegre tesislerde ise, hammadde olarak kullan›lan demir cevhe-rinin %60’› ve metalürjik kok kömürü üretiminde kullan›lan tafl kömürünün %90 ci-var›ndaki bölümü ithal edilmektedir. Hammadde giriflinin bu kadar yüksek oran-larda ithale dayand›¤› sektörde yo¤un enerji tüketimi, maliyetleri olumsuz etkile-mektedir. Sektörde, enerji verimlili¤ini artt›rmaya yönelik olarak; enerji kullan›m›n-da, etkin bir enerji yönetim sisteminin oluflturulmas› ve enerji tüketimlerinin izlen-mesi, do¤al kaynak tüketiminin azalt›lmas›, yanma verimliliklerinin artt›r›lmas› veemisyonlar›n kontrolü, proses kontrol tekniklerinin gelifltirilmesi ve otomasyon uy-gulamas›, her türlü yan ürün ve at›¤›n geri kazan›m› gibi enerji kullan›m›n› do¤ru-dan etkileyen konularda çal›flmalar yap›lmal›d›r. Enerji verimlili¤ine yönelik çal›fl-malarda entegre demir çelik tesisleri, elektrik ve ›s› enerjisinde yaklafl›k %21 ora-n›nda, ark ocakl› tesisler, elektrik enerjisinde %11.7 ve ›s› enerjisinde yaklafl›k %1.2oran›nda enerji tasarrufu potansiyeline sahiptir. Bu kapsamda üretim sistemlerindeyap›lan araflt›rmalarda üretim proseslerinin enerji verimlili¤ini gelifltirmeye yönelikçal›flma konular›;

• Yüksek f›r›nlara pulverize kömür enjekte edilmesi,• Kömür ve kok neminin kontrolü,• Kok gaz›, yüksek f›r›n gaz› gibi yan ürün gazlar›n›n, tesis içinde yak›t olarak

de¤erlendirilmesi ve tüketim oranlar›n›n artt›r›lmas›,• Yan ürün gazlar›ndan, daha fazla yararlanabilmek için, özellikle, buhar ka-

zanlar›nda, gerekli iyilefltirme çal›flmalar› yap›larak, fuel-oil tüketiminin dü-flürülmesi,

• Hurda kalitesini iyilefltirmek amac›yla, hurdan›n ay›klanmas›, y›kanmas› vezenginlefltirilmesi, hurda ön ›s›tma sisteminin devreye al›nmas›,

• fiarj aras›, enjeksiyon kömürü miktar›n›n artt›r›lmas›, • Yüksek kapasiteli motorlarda (toz toplama fanlar›, haddeleme motorlar›)

frekans invertör sistemi kullan›lmas›, • Tav f›r›n› ve buhar kazanlar›n›n baca gaz› analizlerinin sonuçlar›na göre, ya-

k›t-hava oran›n›n ayarlanarak verimli yanman›n sa¤lanmas›,• Ark f›r›nlar›nda oksijen-do¤algaz brülörü (jet brülör) kullan›m› ile, kimyasal

enerji kullan›m›n›n artt›r›lmas› ve bunun sonucunda, döküm süresinin azal-t›lmas›,

• Ergitme s›ras›nda, oksijen tüketiminin artt›r›lmas›n›n yan›nda, toz karbon ila-ve edilmesi,

• Ark f›r›nlar›nda, f›r›n duvarlar› ile tavan›n›n, su veya buharla so¤utulmas›, • Elektrik flebekesindeki kay›plar›n azalt›lmas› için, orta gerilim elektrik hatt›

için, kompanzasyon ünitesinin (SVC) devreye al›nmas›, • S›cak gazlar›n ve at›k ›s›lar›n; yanma havas› ön ›s›tmas›nda, s›cak su eldesin-

de ya da kütük ön ›s›tmada kullan›larak geri kazan›m›,


• Is› geri kazan›m›n›n mümkün oldu¤u tav f›r›nlar›nda, eflanjör sistemlerininkullan›lmas›,

• Ark oca¤› at›k gazlar›n›n buhara dönüfltürülmesi, • Ark oca¤›nda elektrotlara enerji sa¤layan iletim sisteminin, yeni tip alümin-

yum kollarla de¤ifltirilerek, döküm süresinin azalt›lmas›,• Haddehane kontrollü so¤utma ünitesinde düflük verimli yüksek bas›nçl›

pompalar›n yüksek verimli pompalarla de¤ifltirilmesi, • Sürekli döküm tesislerindeki, kal›p ve kamara sular›nda yap›lan otomasyon

uygulamas› ile su tüketiminin kontrol alt›na al›nmas›, • ‹flletme sahas›ndaki buhar kaçaklar›n›n giderilerek, kazan›lan buhar›n elek-

trik üretiminde kullan›lmas›,• Fabrika iç ve d›fl ayd›nlatmalar›nda, halojen ve c›va buharl› lambalar yerine

daha verimli ayd›nlatma sa¤layan yüksek bas›nçl› sodyum lambalar›n kulla-n›lmas› fleklinde s›ralamak mümkündür.

Çimento SektörüTüm dünyada yo¤un enerji tüketimine sahip çimento sektörü, enerji tüketimi vemaliyetlerinin en yüksek oldu¤u sektörlerden biridir. Ülkemizde sanayi sektörübünyesinde yer alan çimento sektörü, enerji maliyetleri aç›s›ndan de¤erlendirildi-¤inde; %55 ile en yüksek orana sahiptir. Son y›llarda yaflanan ekonomik krize ra¤-men dünya çimento üretiminde art›fl h›zla devam etmektedir. 2000 y›llar›nda yak-lafl›k 2.1 Bton üretim kapasitesine sahip sektörde 2010 y›l›nda 3.3 Bton üretimle%50’nin üzerinde bir art›fl yaflanm›flt›r. Sanayi sektörü içerisinde demir-çelik endüs-trisinden sonra en çok enerji tüketen sektördür. Genel olarak çimento sektörününenerji tüketimi; sanayi sektörünün %12-15’ini, ülkelerin toplam enerji tüketiminin%2-6’s›n› tüketmektedir.

Türkiye çimento sektörü, Dünya ülkeleri aras›nda onuncu s›rada, Avrupa’da ise‹talya, Almanya ve ‹spanya’n›n ard›ndan dördüncü s›rada yer almaktad›r. Türki-ye’de hâlihaz›rda 48 adet entegre çimento tesisi ve 19 adet çimento ö¤ütme tesisibulunmaktad›r. Bu tesislerde 2006 y›l› itibariyle 44 Mton olarak gerçekleflen çimen-to üretim miktar›, 2009 y›l› itibari ile 60 Mton mertebesine yükselmifltir. Türkiye’nin1990-2020 y›llar› için çimento üretim de¤erleri ve projeksiyonu fiekil 3.10’da veril-mifltir.1990 ve 2004 y›llar›na ait veriler, gerçekleflen fiili de¤erlerdir. 2004-2013 y›l-lar›na ait veriler, DPT müsteflarl›¤› 9. Kalk›nma Plan›’ndan sa¤lanan üretim projek-siyonlar›d›r. 2013-2020 y›llar›na ait veriler ise, 2013 y›l›ndan itibaren 9. Kalk›nmaPlan›’nda öngörülen y›ll›k ortalama %4,11’lik üretim art›fl› esas al›narak hesaplananüretim projeksiyonlar›d›r. fiekil 3.10’dan da görülebilece¤i gibi, üretim kapasitesi-nin 2015 y›l›na kadar talebi karfl›layabilece¤i, ancak 2020 y›l›nda ise 10.03Mton/y›l’l›k ek ö¤ütme kapasitesine ihtiyaç duyulaca¤› de¤erlendirilmektedir.


Üre

tim (

M t

on/y

›l) ÜretimMevcut tesisYeni tesis

80706050403020100

Y›llar 1990 2004 2010 2015 2020

fiekil 3.10

1990-2020 Y›llar›Türkiye ÇimentoÜretimProjeksiyonu

2004 y›l› klinker üretim kapasitesi 39 Mton/y›l olarak gerçekleflmifltir. Ön kalsi-natör ilaveleri ile bu kapasite 48,8 Mton/y›l ‘a ç›kart›lm›flt›r. Hesaplanan üretimprojeksiyonlar›na göre, 2015 y›l›ndan sonra yaklafl›k 10 Mton/y›l ek klinker üretimkapasitesine ihtiyaç duyulaca¤› görülmektedir.

Çimento Üretimi Çimento üretiminde temelde kuru, yar› kuru, yar› yafl ve yafl sistem olmak üzeredört farkl› ana üretim prosesi uygulanmaktad›r. Son y›llarda flaft üretim olarak özelüretim yöntemlerine de raslanmaktad›r. Günümüzde en yayg›n üretim prosesi ku-ru sistem üretimidir. Ancak enerji kullan›m›ndaki aç›k dezavantaj›na ra¤men yaflsistemler tamamen terkedilmemifltir. Teknolojik alt yap›lar› geliflmifl ABD ve ‹ngil-tere gibi ileri ülkeler olmak üzere pekçok ülkede çok say›da yafl f›r›n üretim yap-maktad›r. Türkiye’de tercih edilen çimento üretimi, ön kalsinasyonlu kuru sistemçimento üretimidir. Kuru sistem çimento fabrikalar›nda üretim ak›fl›; hammaddehaz›rlama, farin haz›rlama, yak›t haz›rlama, klinker haz›rlama, katk› haz›rlama, çi-mento üretimi ve paketleme bölümlerini içermektedir. Çimento üretim prosesi ak›flflemas› fiekil 3.11’de verilmifltir.

Kuru sistem çimento üretiminde üretim prosesleri nelerdir?

Do¤al hammaddeler kil, kalker vb. maden sahas›nda ç›kar›ld›ktan sonra k›r›c›-lardan genellikle iki aflamada geçirilerek tane boylar› küçültülür. Konkasörlerde k›-r›lan bu maddeler, hammadde silolar›na gönderilir. Farin haz›rlama bölümü, ürünolarak sat›lan çimentonun kalitesi üzerinde direkt bir etkiye sahiptir. Hammaddesilolar›nda ön homojenisazyon sonras›nda hammaddeler, hammadde de¤irmeninebeslenir ve farin ad› verilen ara ürün elde edilir. Farin oluflumu; farin de¤irmenin-de hammadde silolar›ndan gelen kalker kil ve demir cevherinin önce kurutulmas›ve sonra ö¤ütülmesi ile sa¤lanmaktad›r.


fiekil 3.11

HAMMADDE HAZIRLAMA

KALKER K‹L DEM‹R

GAZSIZINTI HAVA

FAR‹N DE⁄‹RMEN‹

FIRIN+NEM+BUHAR+GAZ+HAVA

SEPERATÖR

ÖN ISITICI

DÖNER FIRIN

SO⁄UTUCU

Ç‹MENTO DE⁄‹RMEN‹

STOK S‹LO STOK S‹LO STOK S‹LO

GAZ

ÜSTÜF

TRASS‹LOSU

DÖNÜfi

HAVA

KÖMÜRDE⁄‹RMEN‹

KÖMÜRS‹LOLARI

ALÇI VE KATKIBUNKER‹

KL‹NKERBUNKER‹

TRASDE⁄‹RMEN‹

HAM MADDE S‹LOLARI

Çimento ÜretimHatt› Ak›fl fiemas›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Elde edilen farin; farin depolar›na al›n›r ve burada ortalama 50°C ile 60°C s›cak-l›k aral›¤›nda üretim politikas›na göre bekletilir. Çimento üretiminin en önemli afla-mas› klinkerin oluflumudur. Bu aflama; farin silolar›ndan ön ›s›t›c›lara farinin öncepiflirilmesi ve kalsine edilmesi, sonra so¤utularak klinkerin elde edilmesi ile sonbulur. Modern çimento fabrikalar›nda farin enerji tasarrufu amac› ile f›r›na girme-den önce bir ön ›s›tmaya tabi tutulur. Yükseklikleri 60 metreyi geçen ön ›s›tma ku-lelerinde seri halindeki siklonlarda farin taneleri f›r›ndan gelen s›cak egzoz gazla-r› içinde savrularak ›s›n›rlar ve k›smen kalsine olurlar. Siklonlu ön ›s›t›c›lar, birbiriüzerine yerlefltirilmifl dört siklondan oluflmufltur.

Çimento fabrikalar›na karakteristik görünümü veren kuleler ve döner f›r›nlar buaflamada kullan›l›rlar. fiekil 3.12’de bir döner f›r›n prosesinin kesiti verilmifltir. Dö-ner f›r›n dünyada endüstri tesislerinde bulunan en büyük üretim eleman› olarakkabul edilir. Döner f›r›n sistemi olarak da adland›r›lan bu üretim bölümünde; ku-rutma, ön ›s›tma, ön kalsinasyon ve sinterleme ifllemleri gerçekleflir. Klinker oluflu-munda ön ›s›t›c›dan gelen malzeme, f›r›na intikal ünitesinden girer ve f›r›nla bera-ber dönerek, yuvarlanarak, kayarak daha s›cak bölgelere, alt uçtaki aleve do¤ruilerler. Bu arada geri kalan CO2 malzemeden ayr›l›r ve bir dizi kimyasal reaksiyonmeydana gelmeye bafllar. Döner f›r›n›n alt ucunda toz kömür, do¤al gaz, fuel oilgibi yak›tlar›n yak›lmas› ile oluflturulan alevin ç›kt›¤› boru bulunur. Alev borusun-dan ç›kan kor halindeki alevin s›cakl›¤› 1870°C de¤erine ulafl›r. Bu en s›cak bölge-de, s›cakl›¤› 1480°C ‘ye varabilen kalsine malzeme, k›smen ergiyip s›v›laflmayabafllar ve ince taneler birbirlerine yap›fl›p daha büyük boydaki klinker taneleriniolufltururlar. F›r›n›n alt ucundan ç›kan klinkere so¤utma ifllemi uygulan›r.

Çimento üretim sürecinde döner f›r›nlarda ürün hangi ifllemlerden geçirilir?

Klinker so¤utucular›n›n 150°C ile 1550°C s›cakl›k aral›¤›nda f›r›ndan dökülenklinkerin so¤utulmas› ve ›s›n›n geri kazan›lmas›, klinkerin kristal yap›s›n›n düzen-lenmesi ve sonraki ekipmanlar için klinkeri uygun s›cakl›¤a getirilmesi olmak üze-re üç farkl› görevi bulunmaktad›r. Klinker so¤utucular bu görevlerini so¤utma fan-lar›ndan gönderilen yüksek debili hava yard›m› ile gerçeklefltirirler. Klinker so¤utu-cular›n döner f›r›n türlerine ve üretim teknolojilerine göre de¤iflik uygulanma mo-dellerine sahiptir. Bunlar; döner tip, ›zgaral› tip ve dikey tip klinker so¤utucular›d›r.

Klinker so¤uma flartlar›n›n, klinkerin mineralojik yap›s›na büyük tesirleri vard›r.Ayn› klinker üzerinde yap›lan bir araflt›rmada, yavafl so¤utmada C3S miktar› %59.8,


4

3

2

1

fiekil 3.12

Kuru Sistem DönerF›r›n Bölümü

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

orta süratli bir so¤utmada C3S miktar› %65.2, h›zl› so¤utmada ise bu miktar %70 ol-mufltur. Bir klinkerde C3S miktar› ne kadar fazla ise o klinkerden elde olunacak çi-mentonun mukavemeti o kadar yüksek olur. O halde klinker so¤utmaya indi¤in-de en k›sa sürede so¤utulmal›d›r ki, bünyesindeki C3S miktar› ayr›flmadan muha-faza edilsin. Klinkerin h›zl› so¤utulmas›n›n bir baflka etkisi de kristallerin büyüklü-¤ü üzerinde olur. H›zl› so¤utmada kristaller küçük, yavafl so¤utmada kristaller bü-yük olur. C3S mineralleri büyüdükçe hem kristallerin ö¤ütülmesi güçleflir hem dezor ö¤ünmeden dolay› çimento de¤irmenlerinin kapasitesinin düflüp enerji sarfi-yatlar›n›n artmas›na sebep olur. Ayr›ca büyük C3S kristallerinin su ile reaksiyonagirme h›zlar› düfler. Bu durum çimentoda bas›nçlar›n düflmesine yol açar.

Türk ve Avrupa çimento sanayi taraf›ndan a¤›rl›kl› olarak fosil yak›tlar aras›ndalinyit kömür, ithal kömür ve petro-kok’un tercih edildi¤i görülmektedir. Endüstri-yel at›klar olarak; ya¤, lastik, boya ve benzeri maddeler gibi alternatif yak›tlar dade¤erlendirilmektedir. Tipik yanma havas›nda oksijen fazlal›¤› %2 seviyesindedir.‹htiyaç duyulan fazla oksijen kalsinasyon koflullar›n›n sa¤lanmas› için gerekli olupklinker fazlar›n›n oluflmas›nda ve dolay›s› ile klinker kalitesinde etkili olur. Ana ya-k›c›n›n alevinin, sinter oluflumunu sa¤lamas› ve di¤er proses koflullar›n›n opti-mumda tutulabilmesi için ayarlanmas› ve limitler dahilinde tutulmas› gereklidir. Bunedenle sekonder hava yan›nda toplam yanma havas›n›n %10’u mertebesinde kö-mürün tafl›nmas› için gereken havada dahil olmak üzere primer hava kullan›l›r.

Yak›t›n istenmeyen k›sm› kül ve nemdir. Yakma iflleminde külün büyük bir k›s-m› klinker bünyesine al›n›r. Bu nedenle kömür külünün kimyasal kompozisyonu,farinin kimyasal bilefliminin hesaplanmas›nda göz önüne al›nmal›d›r. Kömürün ku-rutulmas›nda dikkat edilecek husus tam olarak kuru kömürün zor yanmas›d›r. Ya-ni karbon do¤rudan do¤ruya hava oksijeni ile birleflemez. Karbonun ilk önce faz-laca etkili OH köküne etki etmesiyle zincirleme reaksiyonlar bafllar. Yak›t›n atefl-lenmesi için az miktarda su buhar›n›n bulunmas› gereklidir. Kömürde nem mikta-r› yaklafl›k %1 ile %1.5 aral›¤›nda olmal›d›r.

Çimento üretim sürecinde so¤utucudan ç›kan klinker, çimento üretiminde birara ürün say›l›r. Klinkerin yan›nda istenen çeflitli özellikler için çimentoya ilaveedilecek alç›, döner f›r›n cürufu gibi katk›lar›n kurutularak ve homojenize edilerekhaz›rlanmas›d›r. Daha sonra yaklafl›k 2 cm çap›ndaki klinker tanelerinin çimentotanesi inceli¤ine kadar ö¤ütülmesi gerekir. Çimento tane boyutlar› genellikle 40mikronun alt›nda, ortalama 15-20 mikron (0.0015-0.0020 cm) oldu¤una göre, buaflama sonunda klinker tanesinin 1000 kere kadar küçültülmüfl olmas› gerekmek-tedir. Klinker ve alç›n›n ö¤ütülmesinde daha çok bilyal› de¤irmenler kullan›l›r.Yaklafl›k 3 m çap›nda çelik silindir fleklindeki de¤irmenlerde hacimlerinin üçte bi-rine kadar çelik ezici bilyalarla doldurulmufl bölmeler bulunur. Silindir dönerkenbilyalar klinker tanelerine çarparak onlar› ufalar. Son bölmede istenilen incelik el-de edilmifl olur. Klinker do¤rudan so¤utucudan gelmiflse hâlâ 50-100°C aras› s›cak-l›ktad›r ve ö¤ütme s›ras›nda de¤irmen içine bas›nçl› su verilerek s›cakl›¤›n artmas›önlenmifl olur. Çimento de¤irmenlerinden elde edilen çimento sat›fl politikas›naba¤l› olarak paketleme veya haz›r beton bölümüne gönderilir. Buradan çimentotalebine ba¤l› olarak kullan›m noktalar›na sevk edilir.

Çimento Sektöründe Enerji Kullan›m›Çimento üretiminde oluflturulabilecek sürdürülebilir enerji yaklafl›m› ile gereksini-mi olan enerjinin en az finansmanla, en az çevresel ve sosyal maliyetle ve sürekliolarak teminine olanak sa¤layan politikalar›n oluflturulmas›, geliflmifl üretim tekno-


lojileri ve uygulamalar› ile sa¤lanacakt›r. Bu koflullar›n sa¤lanmas› enerjinin etkinkullan›m› ve enerji tasarrufu, enerji üretimi ve kullan›m›n›n çevrede meydana ge-tirdi¤i olumsuz etkilerin ve kirlenmenin en aza indirilmesi için çevre dostu enerjistratejilerin gelifltirilmesi, yenilenebilir enerji kaynaklar› kullan›m›n›n artt›r›lmas› vebu alandaki teknoloji yetene¤inin yükseltilmesi olarak tan›mlanabilecek üç ana il-keye dayanmaktad›r.

Sektörde temelde kömür ve türlerinin tercih edildi¤i görülmektedir. Sektördetüketilen yak›tlar ise baflta ithal petrokok olmak üzere, ithal tafl kömürü, ithal lin-yit, yerli linyit, yerli taflkömürü ve az miktarda fuel oil ile do¤algaz say›labilir. An-cak fuel-oil, fabrikada sadece döner f›r›n ilk iflletmeye al›nd›¤›nda ön ›s›t›c› olarakkullan›l›r. Döner f›r›n›n sürekli çal›flmas›ndan dolay›, fuel oil tüketimi çok düflük-tür. Bir çimento fabrikas›nda enerji kullan›m› ve enerjinin maliyetler üzerindeki et-kileri Tablo 3.2’de verilmifltir.

Tüm yak›tlarda birim kg bafl›na ›s›l de¤erleri dikkate al›n›r. Buna göre geneldekullan›lan yak›tlardan petrokokun 7.500 Kcal/kg, ithal tafl kömürün 6.000-6.300Kcal/kg, yerli linyitin 3.500-4.500 Kcal/kg ve yerli taflkömürün 6.000 kcal/kg orta-lama ›s›l de¤erine sahip olduklar› görülmektedir. Çimento fabrikalar›n›n 2010 y›l›itibariyle kurutucu gücünün ihtiyaç duydu¤u kömür miktar› yaklafl›k 6,5 milyonton’dur. Çimento üretiminde çimentonun kimyasal özellikleri, hammaddelerinözelliklerinin yan›nda yak›t›n yanmas› ile birlikte çimento bünyesinde kalan külünözelli¤ine de ba¤l›d›r. Küldeki maddeler, çimentonun kimyasal özelli¤ini etkileyenbir de¤iflkendir ve hammaddelerin kütle ak›fllar› bu özelliklere göre ayarlan›r. Dü-flük kül oran›na sahip olan petrokok, çimento kalitesine olumlu katk› sa¤layan birde¤iflken olarak de¤erlendirilebilir.

Is›l de¤erinin yüksekli¤i yan›nda, kül içeri¤inin az olmas›, ö¤ütülebilirli¤ininkolay olmas›, kalorisinin yüksek olmas› ve maliyetlerinin de uygun olmas› gibiavantajlar nedeniyle sektörde petrokok kullan›m› giderek artmaktad›r. Bununlabirlikte çimento sektöründe kullan›m› tercih edilen standart ve birincil yak›t türüoldu¤unu, piflirmede kullan›lan yak›t›n çimento üretim maliyetleri içindeki pay›n›n%30 oldu¤unu ve sektörde AB ülkelerinden daha yüksek kapasitesi olan ülke ola-rak rekabet flans›m›z› sürdürmemiz için petrokokun kullan›lmas› gerekli bir yak›toldu¤unu ›srarla vurgulamaktad›rlar. Türkiye’de Çevre Bakanl›¤›’n›n 1995 tarihligenelgesi ile ›s›nma amaçl› petrokok kullan›m› yasaklanm›fl, sadece çimento fabri-kalar› ve modern teknoloji ile çal›flan (reküperasyonlu) kireç fabrikalar›nda kulla-n›m›na izin verilmifltir.

Çimento sektöründe enerji kullan›m› aç›s›ndan daha verimli üretim yöntemleri-nin yan› s›ra, fosil yak›tlara alternatif olacak sürdürülebilir enerji kaynaklar› aray›-fl›na girmifltir. Yaklafl›k 20 y›ld›r Avrupa, çimento endüstrisinde alternatif yak›t kul-lan›m›na yönelmifltir. Avrupa Çimento Üreticileri Birli¤i (CEMBUREAU) 2006 y›l›verilerine göre, Avrupa çimento sektörü yak›t ihtiyac›n›n %17’sini at›k yak›tlardansa¤lamaktad›r. Bu oran giderek artmakta olup, baz› yörelerde flimdiden %50 sevi-yesine ulafl›lm›flt›r. Ülkemizde oran %1 veya %2 mertebesinde olup, çok düflük dü-zeydedir. Hurda araç lastikleri, at›k ka¤›tlar, at›k ya¤lar, ahflap at›klar›, ka¤›t prosesçamuru, ar›tma tesislerinin at›k çamurlar›, lastik ve plastikler ve etkinli¤i kaybol-


Yak›tlar Elektrik (%) Yerli linyit (%) Petrokok (%)

Enerji tüketim oran› 19 55 26

Enerji maliyet oran› 59 28 13

Tablo 3.2Çimento Fabrikas›ndaEnerji Kullan›m› VeMaliyet Oranlar›

mufl solventler çimento sanayiinin alternatif yak›t olarak kullanmakta oldu¤u bafl-l›ca at›klard›r. At›klar›n çimento sanayiinde alternatif yak›t olarak kullan›lmalar›n›nçevre aç›s›ndan da birçok avantajlar› vard›r. Bunlar;

• Kömür gibi yenilenmeyen fosil yak›t tüketiminin ve bunun yan› s›ra kömürmadencili¤ine ba¤l› çevresel etkilerin azalmas›,

• Her halükarda yak›larak bertaraf edilmeleri gereken ve bu nedenle çevreyeemisyon ve art›klar b›rakacak olan at›klar›n kullan›lmas› sonucu sera gazla-r› benzeri emisyonlar›n azalt›lmas›na katk›,

• Klinker üretim sürecinde klinker f›r›n›nda at›k enerjisinin tamam›ndan istifa-de edilebilmesi nedeniyle, at›klardan sa¤lanabilen enerji miktar›n›n pratiktemümkün olan en üst seviyeye ç›kar›lmas›,

• Yak›lan at›klar›n içindeki inorganik unsurlar, çimento için gereken ham-maddelerin yerini alarak çimentonun bir parças› olma niteli¤ini kazand›kla-r› için at›klar›n yanmayan k›s›mlar›ndan elde edilecek faydalar›n pratiktemümkün olan en üst seviyeye ç›kar›lmas›,

• At›klar›n yak›lmas›ndan sonra cüruf ve kül gibi herhangi bir kal›nt›oluflmamas›d›r.

Çimento sektöründe alternatif yak›t olarak tercih edilen yak›t türleri nelerdir?

Çimento Sektöründe Enerji Verimlili¤i Çal›flmalar›Yo¤un enerji tüketen çimento sektöründe artan enerji maliyetleri ve çevresel s›n›r-lamalar nedeniyle etkin enerji kontrolü önemli bir unsurdur. Türkiye’de ton çi-mento bafl›na enerji tüketimi 0,083 ile 0,109 TEP aras›nda de¤iflirken, bu de¤erAB’de 0,075 TEP’e kadar düflmektedir. Bu de¤erlendirme bile sadece maliyetlerdeen az %20’lere varan bir tasarruf potansiyelinin varl›¤›n› ortaya ç›karmaktad›r.Farkl› yöntemlerin kullan›ld›¤› çimento üretiminde enerji tüketim oranlar› da de-¤iflmektedir. Çok kademeli ön kalsinasyonlu kuru tiplerde ton klinker bafl›na yak-lafl›k 3,5 GJ, yar› kuru tiplerde yaklafl›k 4,2 GJ, yafl f›r›nlarda yaklafl›k 5,7 GJ ve flaftf›r›nlarda yaklafl›k 4,5 GJ oldu¤u görülmektedir.

Türkiye’de ön ›s›t›c›l› kuru tip çimento üretimi yayg›nd›r. Bu yöntemde enerjitüketimi ortalama 3,5 GJ/Ton klinkerdir. Oysa Türkiye’de bu oran ton bafl›na 7,5GJ/Ton klinkeri bulmaktad›r. Bu durum özellikle sektörde önemli bir tasarruf po-tansiyelinin de göstergesidir. Çimento sektörü enerji verimlili¤i çal›flmalar› maliyetindirimi yan›nda sera gaz› azalt›m›n› birlikte sa¤lamay› amaçlamaktad›r. Türk çi-mento sanayinin son y›llarda özellikle sera gaz› emisyonu yönüyle di¤er ülkeler ilekarfl›laflt›r›ld›¤›nda, oldukça baflar›l› oldu¤u görülmektedir. %80 klinker oran› ileToplam CO2 verimi ton üretim bafl›na 690 kg CO2 ile geliflmifl ülkelerin alt›nda birde¤ere sahiptir.

Enerji ve çevre yönüyle üretimden kaynaklanan olumsuzluklar›n fark›nda olançimento sektöründe teknolojik geliflmelere paralel olarak verimlili¤ini artt›rmakiçin yo¤un çal›flmalar yap›lmaktad›r. 1970’lerin ve 2000’lerin getirdi¤i ekonomik et-kiler ve enerji krizleri, enerji yo¤un bir üretim biçimi olan sanayi sektörleri bafltaolmak üzere çimento sektöründe de a¤›r maliyet yükleri getirmifltir. Dünya gene-linde inflaat sektöründe yaflanan kriz sonucunda çimento üreticilerinin daralan içpazarlar›n ortaya ç›kard›¤› kapasite fazlas›n› uluslararas› çimento pazar›na kanali-ze etme arzular› sonunda ortaya ç›kan yo¤un rekabet, fiyatlar› asgari düzeye indir-mifl ve maliyetlerin düflürülmesi konusunu en önemli unsur haline getirmifltir. Budurum enerji maliyetlerinin olumsuz etkilerinin de artmas›na yol açm›flt›r. Son y›l-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

larda dünyan›n karfl› karfl›ya kald›¤› sera gaz› emisyonlar›n›n da tetikledi¤i küresel›s›nma tehdidi, birçok ülkede çevrenin korunmas› konusunda bilinçlenmenin art-mas›na ve daha s›k› yasal düzenlemelerin yürürlü¤e konulmas›na yol açm›flt›r. Budurum çimento sektörüne, çevre kirletici etkilerini kontrol alt›na almada yeni so-rumluluklar yüklemifltir.

Son y›llarda bir Japon firmas› taraf›ndan üretilen ve kullan›m› yayg›nlaflan kurutip ön kalsinasyonlu sistem gelifltirilmifltir. Ana fikir konvansiyonel döner f›r›n sin-ter bölgesinde radyasyon yolu ile oluflagelen ›s› transferinin ekonomik olmas›nara¤men kalsinasyon bölgesindeki ›s› transferinin çok a¤›r geliflmesi ve rasyonel ol-may›fl›ndan kaynaklanmaktad›r. Ön ›s›t›c› sistemde s›cak gazlar içinde dolanan fa-rin taneciklerinin 25 saniye gibi çok k›sa bir zamanda 30°C’den 800°C’ye ›s›nma-s›ndan esinlenerek s›cak gazlar içinde dolanan farin taneciklerini kalsinasyon ka-maras› denilen ek bölümde yak›t vermek suretiyle ›s› transferine tabi tutulmakta vekalsinasyonu %90 oran›nda gerçeklefltirmektedir. Böylece kalsinasyon için gerekli›s›n›n f›r›n d›fl›na aktar›lmas› sonucu, f›r›na yüklenen ›s› ile klinkerizasyon gücünün2 misli artmas› ve f›r›n çap› sebebi ile s›n›rlanm›fl olan azami üretim kapasitesinin10.000 ton/gün’e kadar yükselmesi imkan dahiline girmifltir. Sistem ayr›ca ›s› sarfi-yat›n› %5-10 civar›nda azaltmaktad›r. Bu uygulama ayn› zamanda çimento f›r›nla-r›nda düflük kalorili kömürlerin ve at›klar›n yak›lmas›na da imkân vermektedir.

Çimento sektöründe enerji verimlili¤i çal›flmalar› proses özellikleri dikkate al›na-rak ton klinker bafl›na enerji tüketim potansiyelini do¤rudan veya dolayl› olarakazaltmay› hedeflemektedir. Bu amaçla enerji verimlili¤inin gelifltirilmesi çal›flmalar›;baflta yak›t kalitesinin iyilefltirilmesi yan›nda, stok kontrolü, otomasyon kontrolü,›s›l kontrol, proses yal›t›mlar›, kompanzasyon kontrolü, güç tüketim noktalar›ndafrekans kontrolü ve ›s› geri kazan›m proseslerinin geifltirilmesi olarak s›ralanabilir.

Çimento üretiminde kullan›lan elektrik enerjsinin %40’› ö¤ütme sistemlerindekullan›lmaktad›r. Geleneksel ö¤ütme prosesleri yerine enerji verimlili¤i yüksekö¤ütücüler ile daha az enerji kullan›m› sa¤lanabilir. Bu amaçla son y›llarda %15-20oranlar›nda enerji tasarrufu sa¤layan eziciler, k›r›c›lar, ö¤ütücüler, separatörler vede¤irmenler gelifltirilmifltir. Klinker, kömür veya hammadde ö¤ütmede kullan›lançarpmal› k›r›c›lar, dik valsli de¤irmenler veya yüksek bas›nçl› merdaneli ö¤ütücü-lerinde de bu tasarruf oranlar›na ulafl›lm›flt›r.

Çimento üretim proseslerinde kay›plar›n önemli bir oran›n› da abgaz-toz tafl›-ma sistemlerinde oluflan bas›nç kay›plar› oluflturur. Yeni uygulanan yo¤un-fazpnömatik tafl›ma sistemleri enerji tüketiminde önemli tasarruf sa¤lamaktad›r. “Yo-¤un-faz-tafl›ma” asgari gaz ivmesi ve azami yükle kat›lar›n tafl›nmas› prensibini uy-gulamaktad›r. Sistem %50 daha az hava gerektirdi¤i için kompresör kapasiteleriküçülmekte, toz tutma yüzeyleri daralmakta, boru hatt›n›n çap› azalmakta ve dola-y›s›yla inflaat yat›r›m› da düflmektedir.

Dünyan›n birçok bölgesinde gittikçe büyük önem kazanan çimentoda katk›madde kullan›m›, enerji tasarrufunda önemli katk›lar sa¤lam›flt›r. Dünya üretimininyaklafl›k 1/3’ü katk›l› çimento’dur. Dünyada çimento üretiminde kullan›lan uçucukül miktar›, 40 milyon ton’dan fazlad›r. Birçok ülkede ve özellikle Akdeniz ülkele-rinde do¤al puzolanlar artan ölçüde kullan›lmaktad›r. Ülkemiz do¤al puzolan aç›-s›ndan zengin kaynaklara sahiptir. Bu nedenle üretilen çimentolar›n yaklafl›k %60’›katk›l› çimentolardan oluflmaktad›r.

Çimento üretiminde verimsizli¤i etkileyen en önemli unsurlardan biri de f›r›n-larda refrakter malzemelerin tahribat›na ba¤l› olarak üretimin durdurulmas› ve sü-reçte orataya ç›kan enerji, ürün ve maliyet kay›plar›d›r. Daha dayan›kl› ve güveni-


lir refrakter malzemeye olan ihtiyaç, çimento sanayi için çok acil bir konu olmufl-tur. Seramik teknolojsindeki son geliflmelere ba¤l› olarak, günümüzde manyezit-krom tu¤lalar yerlerini, periklas-spinel teknolojisi ile üretilen tu¤lalara b›rakm›flt›r.Bu türlerin üretimi pahal› olmakla birlikte normal krommanyezit tu¤lalara nazaran2-3 misli daha dayan›kl› olduklar› görülmüfl bu durum f›r›nlarda klinker üretiminiart›rm›flt›r. Türkiye’de toplam tu¤la kullan›m›n›n yaklafl›k %10’u bu tip tu¤lalardanoluflmaktad›r.

Son y›llarda sanayi sektöründe enerji tüketen sistemlerde her bir prosesin oto-matik kontrolle donat›lmas› her yönüyle verimlili¤i olumlu gelifltirmifltir. Çimentoüretiminde de proses kontrolu ve kalite kontrol fonksiyonlar›n›n icras›nda, bilgisa-yar kullan›m› ve otomasyon bu fonksiyonlara büyük h›z ve verimlilik getirmifltir.Otomasyon, çimento sektöründe muhasebe, personel, envanter ve stok kontrolu,bilgisayar destekli koruyucu bak›m gibi birçok idari ve teknik fonksiyonlar›n gelifl-tirlmesine katk› sa¤lam›flt›r. Türkiye’de çimento üretiminin hemen hemen tama-m›nda otomasyon kullan›lmaktad›r.

Çimento sektöründe sera gaz› emisyonlar›n›n en göze batan çevre kirlenmesi,proses esnas›nda ç›kan tozdur. Son y›llarda birçok ülkede toz yay›lmas› önemli öl-çüde düflürülmüfltür. Bu, toz tutma sistemlerindeki büyük geliflmenin sonucudur.Özellikle, so¤utma kuleleri ile donat›lm›fl elektrostatik çöktürücüler ve torbal› fil-treler, güvenilir performans vermektedirler. F›r›nlarda NOx oluflumunu asgariye in-direcek yeni brülör tipleri gelifltirilmifltir.

Son y›llarda çimento sanayinde yüksek h›zl› döner paketleyiciler, yükleme, ta-fl›ma, paketleme, depolama, shrink paketleme sistemleri gibi çok say›da yenilikuygulamaya konulmufltur. Ak›flkan yatakl› yak›c›lar, at›klar›n yak›t olarak daha uy-gun kullan›m›, çok genifl kullan›m alan›na sahip süper beton üretimi gibi daha bir-çok yenilik çimento sanayinde yayg›n kabul görme yolundad›r.

Tekstil SektörüTekstil sektörü haz›r giyim, sanayileflme sürecinin önemli yap› tafl›n› oluflturan vegeliflmekte olan ülkelerin kalk›nmas›na ciddi katk›lar sa¤layan enerji istihdam yo-¤un sektörlerden biridir. Geliflmifl ülkelerin ekonomilerinde de yarat›lan katma de-¤er s›ralamalar›nda, ilk s›ralarda yer almaktad›r. 18. yüzy›ldan itibaren sanayileflmesürecinde öne ç›kan tekstil sektörü; imalat ve haz›r giyim olmak üzere iki bölüm-de ele al›nan enerji yo¤un sektörlerden biridir. Tekstil sektöründe enerjinin yo¤untüketildi¤i imalat (tekstil) bölümü; elyaftan bafllayarak iplik, dokuma, örme, boyave bask› gibi süreçleri kapsar. Haz›r giyim bölümü ise bu süreci kullan›m eflyas›nadönüfltürecek ifllemleri kapsamaktad›r.

Tekstil ve haz›r giyim sektörünün ekonomik potansiyeli, uluslararas› ticaretteyaflanan k›s›tlamalara ra¤men sürekli art›fl e¤iliminde devam etmektedir. 80’li y›l-lardan 2000’li y›llara üretimde %15 art›fl gösteren dünya tekstil üretimi, ticaret po-tansiyelinde %150’lik bir art›fl göstermifltir. Dünya Ticaret Örgütünün 2005 y›l›ndanitibaren yapm›fl oldu¤u düzenlemeler ile sektörün ticari potansiyelinde önemli ar-t›fl sa¤lanm›fllard›r. Tekstil sektöründe özellikle ekonomik bloklar›n (AB, NAFTA,Uzakdo¤u) ticaret kriterleri blok d›fl› ülkeler için önemli sorunlar yaratsa da sektör-deki üretim art›fl› engelenememekte ve talep sürekli artmaktad›r. Bu geliflmeler,tekstil sektörünün sanayileflmifl ülkeler yan›nda geliflmekte olan ülkelerde de iflgü-cü maliyetleri düflük olmas›na ra¤men ticaret paylar›n› artt›rm›flt›r. Tekstil üretimi-nin 2000’li y›llarda Avrupa’da %33 azalmas›na karfl›n, Asya ve Amerika’da s›ras›yla%100 ve %75 artt›¤› görülmüfltür.


Türkiye’de 2008 verilerine göre, KOB‹ a¤›rl›kl› bir sektör olan tekstil ve haz›rgiyim sektöründe iflletme say›s› hakk›ndaki tahminler farkl›l›k göstermektedir. Bukonuda Devlet Planlama Teflkilat› (DPT) Dokuzuncu Kalk›nma Plan› Özel ‹htisasKomisyonu’nun verilerine göre; say›n›n 35.000 ile 70.000 adet aras›nda de¤iflti¤iifade edilmektedir. Bununla birlikte ülke genelinde ihracata yönelik üretim yapan%90’› KOB‹ niteli¤inde toplam 18.500’ün üzerinde imalatç›/ihracatç› firma bulun-du¤u ve bunlar›n 11.000’inin haz›r giyim ve 7.500’ünün de tekstil imalat›/ihracat›alan›nda faaliyet gösterdi¤i ifade edilmektedir. Tekstil sektöründe konfeksiyon yansanayi ve nak›fl hariç olmak üzere yaklafl›k 2.000.000 kiflinin istihdam edildi¤i vebunlar›n %75’inin haz›r giyim, %25’inin tekstil bölümünde bulundu¤u belirlenmifl-tir. Tüm dünyada oldu¤u gibi Türkiye’de de tekstil sektörü sanayi sektörleri aras›n-da, ekonomik, teknolojik sosyolojik yap›s› ile önemli bir sektördür. Ürün kalitesi,imalat standartlar› yönüyle tüm dünyada rekabet gücü yüksek olan tekstil sektörü-müz, yüksek teknolojiye de sahiptir. Tekstil sektöründe de¤erlendirmeler; i¤ ve ro-tor say›lar›, pamuk tipi k›sa elyaf kapasitesi, dokuma kapasitesi, kumafl iflleme (ter-biye) kapasitesi olarak dört farkl› flekilde s›n›fland›r›l›r. Türkiye’nin kurulu üretimkapasitesi; i¤ say›s› yönüyle dünyada alt›nc›, rotor say›s›nda ise dördüncü s›radayer almaktad›r. Türkiye’nin 2008 y›l› için Avrupa ve dünyada imalat kapasite veri-leri Tablo 3.3’de verilmifltir.

Türkiye k›sa elyaf kapasitesi, Avrupa Birli¤i’nin hemen hemen yar›s›na sahiptir.Sektörde dokuma ve örgü kumafl üretim kapasitesi ise, AB toplam›n›n dörtte biri-ne ulaflm›fl, bu kapasite içinde örme kapasitesi Avrupa’daki en büyük kapasiteyesahiptir.

Kumafl iflleme (terbiye) kapasitesi, kurulu ham bez üretim kapasitesini (dokumave örgü) rahatl›kla iflleyecek seviyededir. Terbiye (boya, bask›, apre) sanayimiz gerekboyutu ve teknoloji düzeyi, gerekse ürün kalitesi aç›s›ndan AB kurulu kapasitesine enaz›ndan eflit düzeydedir. Tekstil sektörünün bugünkü konumunu daha da güçlendi-rerek sürdürebilmesi ise, teknolojisini ça¤›n önünde tutabilecek düzeyde gelifltirmesi-ne, bilgi yo¤unlu¤u ve katma de¤eri yüksek ürünlere yönelmesine ba¤l›d›r.

Tekstil ÜretimiTekstilde üretim prosesleri pek çok çeflitlilik göstermekle beraber, Türkiye’de enyayg›n üretim türleri iplik ve konfeksiyon üretimleridir. Tüm üretim süreçlerindeen önemli ifllem, ham elyaf›n üretimidir. Tekstilde kullan›lan elyaf do¤al kaynak-lardan (yün, pamuk, vb.), selüloz malzemelerden veya tamamen sentetik (polyes-ter, naylon) malzemelerden elde edilebilir. Elyaf üretiminden sonra özellikle kon-


Dünyadaki durumu Avrupadaki durumu

Kurulu kapasite % Kurulu kapasite %

K›sa elyaf i¤ kapasitesi 3 K›sa elyaf i¤ kapasitesi 43,5

Uzun elyaf i¤ kapasitesi 5 Uzun elyaf i¤ kapasitesi 12

Rotor say›s› 7,3 Rotor say›s› 19

Pamuklu sistem mekiksiz

dokuma tezgâhlar›3,5

Pamuklu sistem mekiksiz


Pamuklu sistem mekikli


Pamuklu sistem mekikli


‹pekli/filament dokuma tezgâhlar› 0,6 ‹pekli/filament dokuma tezgâhlar› 7,2

Yünlü dokuma tezgâhlar› 5,1 Yünlü dokuma tezgâhlar› 12,2

Tablo 3.3Tekstil SektöründeTürkiye’nin ‹malatKapasite Durumu

feksiyon üretimi iplik üretimi, kumafl üretimi, kumafl iflleme (Wet Processing) vegiysi/elbise üretimi olmak üzere dört temel ifllemden oluflur. Elyaf üretildikten son-raki süreçlerde iplik üretiminde ise farkl› üretim süreçlerini gözlemliyebiliyoruz.

Elyaf üretimi, tekstilde temel malzeme üretimidir. Özellikle do¤al elyaf›n de¤erlioldu¤u sektörde; do¤al elyaflar›n iplik haline dönüfltürülme süreci, harman-hallaç bö-lümü, tarak bölümü, cer prosesi, fitil bölümü, ring iplik e¤irme prosesi olmak üzerebefl ana iflleme dayan›r. ‹plik üretiminde harman hallaç bölümünün amac›, balyalarhalinde gelen elyaf› mümkün oldu¤u kadar tek lif halinde aç›p yabanc› maddeleri te-mizlemek ve homojen bir kar›fl›m elde etmektir. Elyaflar harmanland›ktan sonra ilkaflama olarak balya aç›c›dan geçer. Burada farkl› cinsteki hammaddeler kar›flt›r›labile-ce¤i gibi ayn› cins hammadde de kar›flt›r›labilir. ‹yi bir harman için homojen bir kar›-fl›m yap›lmas› esast›r. ‹plik üretimi; ham elyaf›n ipli¤e dönüfltürülmesini içeren ifllemintümüne verilen isimdir. Bu ifllem boyunca al›nan ham elyaflar harmanlan›r, temizle-nir, ayr›l›r ve en sonunda e¤irme ifllemine gelerek dokuma için haz›rlanm›fl olurlar.Ham elyaftan iplik üretim süreci fiekil 3.13’de verilmifltir.

Tekstil üretiminde temel malzeme olan elyaf›n iplik haline dönüfltürülme süreçleri nelerdir?

Dokumac›l›k veya örme ifllemleri sonucunda üretilen kumafl, kaba bir haldedir veço¤u zaman “gri” kumafl (gray fabric) olarak adland›r›l›r. Kumafl bu haliyle kaba, sertve dokunulmas› hofl olmayan bir haldedir. Kumafl iflleme prosesi (wet processing), ku-mafl›n görünümünü iyilefltirmek ve daha uzun ömürlü olmas›n› sa¤lamak için yap›l›r.‹fllemin bu k›sm›nda yap›lan ana ifllemler; ön-ifllem, boyama, bask› ve yafl terbiyedir.fiu ana kadar yap›lan aç›klamalardan da görüldü¤ü gibi tekstil üretiminde ilk iki ifllem;iplik ve kumafl üretimi a¤›rl›kl› olarak kuru ifllemler (çok az s›v› ve kimyasal madde)içerirler. Üretimin üçüncü ifllemi, kumafl iflleme ise a¤›rl›kl› olarak ›slak bir prosestir.Tekstil üretiminde, elyaftan ürüne ak›fl süreçleri fiekil 3.14’de verilmifltir.

Tekstil Sektöründe Enerji Verimlili¤i Di¤er sanayi sektörlerinde oldu¤u gibi tekstil sektöründe de girdi maliyetlerindenbiri ve hatta en önemlisi enerji maliyetleridir. Türkiye’de tekstil sektörü, di¤er sa-


fiekil 3.13

Ham Elyaf Aç›c›/Kar›flt›r›c›

Temizleme ifllemi

Tarakifllemi

Çekmeifllemi E¤ilme Sarma

ifllemi ‹plikPamuk ve Yün ‹plikÜretim Süreçleri

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

fiekil 3.14

Elyaf

‹plik Üretimi

Kumafl üretimi

Kumafl iflleme

Giysi iflleme

Giysi

‹plik üretimi

Ham iplik

Kilim üretimi

Kilim

Tekstil Üretim‹fllemleri

nayi sektörleri ile birlikte de¤erlendirildi¤inde orta düzeyde enerji tüketen bir sek-tördür. Ancak bu özelli¤e ra¤men enerji tüketimindeki yüksek ve de¤iflken mali-yetler nedeniyle sürdürülebilir ekonomik flartlarda en çok etkilenen sektörlerdenbiridir. Sektörde ulusal ve uluslar aras› rekabetin oluflturulabilmesi için enerjininverimli kullan›m› ve enerji tasarrufu önemli bir etkendir. Nitekim sektörde enerjiyo¤unlu¤unun sürekli art›¤› ve 2010 y›l› itibariyle 0,18 TEP/Bin$’a ulaflt›¤› gözlen-mifltir. Sanayi sektörleri aras›nda önemli bir enerji tüketim potansiyeline sahip olantekstil sektörü, toplam enerji tüketiminin %6-8 ‘s›na sahiptir. Ekonomide yaflanandalgalanmalar›n do¤rudan etkiledi¤i sektörde enerji kullan›m›n›n dalgal› bir seyirizledi¤i görülse de bu oran %6’n›n alt›na düflmemektedir.

Tekstil sanayinde enerji tüketimi, genellikle elektrik ve ›s›l enerjiye dayan›r. Buenerji türleri makinelerin çal›flt›r›lmas› ve ifllemlerin yürütülmesi, üretimin gerçek-lefltirilece¤i ortamlar›n iklimlendirilmesi ve ayd›nlat›lmas› gibi pek çok amaç içinkullan›lmaktad›r. Ortam›n ayd›nlat›lmas› ve makinelerin çal›flt›r›lmas› için elektrikenerjisi kullan›l›rken; proseslerin yürütülmesi için elektrik ve ›s› enerjisine ihtiyaçduyulmaktad›r. ‹fllevler de¤erlendirildi¤inde dokuma, terbiye ve konfeksiyon afla-malar›nda elektrikle beraber ›s› enerjisine de ihtiyaç duyulmaktad›r. Dokumada veterbiyede kullan›lan ›s› enerjisi; yayg›n olarak kömür, do¤algaz, mazot, fuel-oil vebuhar›n ›s› enerjisinden elde edilirken; konfeksiyonda ütüleme için kullan›lanenerji, do¤rudan buhar›n ›s› enerjisinden ya da elektrik enerjisi kullan›larak eldeedilmektedir. Tekstil sektöründe ›s› enerjisi potansiyeli toplam kullan›ma göre enaz %6’l›k bir orana sahipken, toplam elektrik enerjisi kullan›m› ise %18’lik bir pa-ya sahiptir. Sektör içinde elektrik enerjisi kullan›m oran› %30’lar civar›ndad›r. Is›kayna¤› olarak günümüzde yayg›n olarak do¤algaz kullan›l›rken fuel oil, kömürgibi fosil yak›tlar da kullan›lmaktad›r.

Enerji kullan›m› ve çevrenin getirmifl oldu¤u k›s›tlamalar nedeniyle son y›llardatekstil sektöründe üretim stratejilerinde köklü de¤iflikliklere gidilmifltir. Bu amaçla›s›, elektrik enerjisi ve su tüketimlerini azaltacak de¤ifliklikler yap›lm›flt›r. Tekstilsektöründe ›s› kayna¤› kullanan bask›, boyama, kurutma ve son ifllem gibi proses-lerde yeni teknolojiler gelifltirilmifltir. Günümüzde kullan›lan enerji verimli tekno-lojilere ilflkin örnekler Tablo 3.4’de verilmifltir.


‹fllem Proses Enerjiihtiyac›

Ortalamatasarruf

potansiyeli(%)

Geriödemesüresi(Y›l)

Son ‹fllemBuhar temizleme sisitemi Elektrik-Is› 65 2

fiok Buhar sistemi Elektrik-Is› 30 3

Bask›Köpük Emdirme Elektrik-Is› 50 2-3

Temas yoluyla Banyo transferi Elektrik-Is› 50 2-3

BoyamaDüflük banyo oran› Elektrik-Is› 25-50 3

Yüksek performansl› boyamayast›kç›lar› Elektrik 40 3

Kurutma

Aktarma yolu ile bask› Elektrik-Is› 40 3

Yüksek Performansl› BükmeYast›kç›lar› Elektrik-Is› 60 3

Vakumlu Ay›rma Elektrik-Is› 30 2

Radyo frekansl› kurutma Elektrik 30 2-3

Delikli tambur tipi kurutucular Elektrik-Is› 30 2-3

Direk gaz yanmal› kurutucular Elektrik-Is› 30 2

Tablo 3.4Tekstil ÜretimindeEnerji TasarrufPotansiyeli

Tekstil endüstrisi; örgü kumafl üretimi ve dokuma, bask›, boya ve apre proses-lerinden oluflmaktad›r. Dokuma bölümünün esas›n› mekanik enerji kullan›m› olufl-tururken, ›s›tma ve kurutma proseslerinde ise 70-200°C aral›¤›nda de¤iflen s›cak sukullan›l›r. Boya-apre ifllemlerinde kullan›lan su, bir sonraki ifllem aç›s›ndan zararl›kimyasal maddeler içerdi¤i için belli ifllemlerden geçirilip at›lmaktad›r. At›l enerjininbüyüklü¤ü, enerji tasarrufunun ve seçilecek yöntemin önemini vurgulamaktad›r.

Tekstil endüstrisi temelde hangi üretim proseslerinden oluflur?

Is› geri kazan›m›, Türkiye’nin geliflen sanayileflme sektörünün, mevcut enerjidar bo¤az› için yapabilece¤i en önemli faaliyetlerden biri haline gelmifltir. Bu bo-yutta benzeri ancak Uzakdo¤u’da görülebilen Türkiye’nin tekstil sektörü, bu sana-yinin en h›zl› geliflenleri aras›ndand›r. Tekstilde enerjinin, özellikle ›s›l enerjinin ençok kullan›ld›¤› yer terbiye bölümü olmaktad›r. ‹flletmenin toplam ›s›l enerjisinin%70’ini kullanan terbiye bölümüdür. Tüketilen enerjiyi s›n›fland›racak olursak;%45-75 ‘ini yafl ifllemler (boyama), %15-40 ‘ini kurutma ifllemleri, %8-18 ‘ini di¤erifllemler oluflturmaktad›r.

Seramik Sektörü Teknolojik aç›dan seramik, anorganik maddelerin dikkatlice haz›rlan›p harmanlan-mas›, biçimlendirilmesi ve kurutularak piflirilmesi yoluyla elde edilen ürünlerdir.Seramik ürünlerinin hammaddelerinin harmanlanarak piflirilmesi yoluyla üretilme-si süreci, seramik üretiminde tu¤la, çimento, afl›nd›r›c›lar, ›s›ya dayan›kl› malzeme-ler, sofra eflyas›, tüm cam ürünleri, tek kristaller, elektronik endüstrisinde kullan›-lan malzemeler gibi çeflitli malzemelerin üretilmesine imkân yaratm›flt›r.

Seramik sektörü, baflta seramik kaplama malzemeleri, seramik sa¤l›k gereçleriolmak üzere seramik sofra ve süs eflyalar›, porselen sofra ve mutfak eflyalar›, tek-nik seramikler, refrakter harç ve tu¤lalar ile seramik hammaddeleri alt sektörlerin-den oluflan ve inflaat sektörüne önemli oranda girdi sa¤layan enerji yo¤un sektör-lerden biridir. Bünyesinde yo¤un enerji tüketen kurutma ve piflirme proseseslerinibar›nd›ran seramik sektörü, maliyetleri içinde enerji pay›n›n oldukça yüksek oldu-¤u sektörlerden biridir.

1990 y›l›ndan itibaren h›zl› bir büyüme gösteren seramik sektörü, günümüzde 2Milyar Dolara ulaflan bir ticaret hacmi, 20000 kifliyi aflan istihdam potansiyeli ileönemli bir sektördür. Dünya seramik kaplama malzemeleri üretiminin %93’ü 26 ül-ke taraf›ndan yap›lmaktad›r. Seramik kaplama malzemeleri üretiminde; Çin, ‹talya,‹spanya, Brezilya, Endonezya ve Türkiye ilk s›ralarda yer almaktad›r. Türkiye, sera-mik karoda dünya tüketiminin %3,5 ini, Avrupa tüketiminin ise %11’ini karfl›lamak-tad›r. Türkiye’de ihracat özelli¤i yüksek olan, sektörü içinde en yüksek ihracat ve


Enerji Üretim ve Kontrol

Kojenerasyon Elektrik-Is› 30 2-4

Direk banyo ›s›tma (Y›kama) Elektrik-Is› 15 3-4

Direk banyo ›s›tma (Kurutma) Elektrik-Is› 30 3

S›v› at›klardan ›s› geri kazan›m› Elektrik-Is› 30 4

Klima sistem optimazyonu Elektrik 12 3

De¤iflken h›z sürücülerin kulan›m› Elektrik 10 3

Ayd›nlatma Elektrik-Is› 30 4

Tablo 3.4Devam›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10

üretim oran›, seramik kaplama malzemeleri ürün gruplar›na aittir. Sektör; seramiksa¤l›k gereçleri üretiminin yaklafl›k %70’ini de ihraç etmektedir. Seramik sa¤l›k ge-reçleri sektöründe Avrupa’da lider konumda bulunan Türkiye’nin; bu özellikleriyleyerli girdiler kullanan seramik sektörüne yaratt›¤› katma de¤er çok yüksektir.

Bu kadar yüksek rekabet gücüne sahip seramik sektöründe en önemli sorunlarenerji ve tafl›mac›l›k sorunlar› olarak göze çarpmaktad›r. Elektrik ve ›s› enerjisinienerji kayna¤› olarak kullanan sektörde; özellikle elektrik, do¤algaz ve LPG tüke-tim maliyetlerinin en yak›n rakibi olan ‹spanya ile mukayese edildi¤inde %30’larcivar›nda daha pahal› oldu¤u görülmüfltür.

Seramik ÜretimiSeramik sektörü, kaplama malzemeleri ve sa¤l›k gereçleri olmak üzere iki temelüretim yap›s›na sahiptir. Seramik kaplama malzemeleri yer ve duvar kaplamas›ndakullan›lan, seramikten yap›lm›fl plakalard›r. Seramik sa¤l›k gereçleri, inorganik-me-talik olmayan hammaddelerin belirli oranlarda kar›flt›r›larak ak›flkan bir çamur hali-ne getirilmesi, daha sonra da alç› ve/veya sentetik reçine kal›plarda flekillendirile-rek 1200-1250°C civar›nda piflirilmesiyle oluflan, su emme de¤eri %0.75’in alt›ndaolan ürünlerdir. Afla¤›da her iki alt sektörün imalat süreci ayr› ayr› incelenmifltir.

Seramik kaplama ve sa¤l›k malzemeleri nelerdir? K›saca tan›mlay›n›z.

Seramik Kaplama Malzeme Üretimi Seramik yer ve duvar kaplamalar› (karo seramik, karo fayans ve granit seramikler);kil, kaolen, feldspat, mermer, kuvars gibi inorganik hammaddelerin ögütülüp be-lirli oranlarda kar›flt›r›l›p plaka halinde flekillendirildikten sonra, s›rl› veya s›rs›z de-senli veya desensiz olarak, bir veya birden fazla piflirilerek sertlestirilmesi suretiy-le elde edilen, yer ve duvar kaplamas›nda kullan›lan seramik malzemedir. Tablo3.5’de seramik kaplama malzemelerinin üretiminde kullan›lan ana hammadeler ileyard›mc› maddeler verilmiflitr.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



11

Ana Hammadeler kil kaolin feldspat kuvars

Yard›mc› Maddeler

frit pegmatit korund çinko oksit

mermer boraks zirkon asit borik

talk volastonitrenk verici metal

oksitler

glazür

(s›r boyas›)

glazür oksitleri glazür boyas› granüle masse1

Tablo 3.5Seramik KapalamaMalzemeleriÜretimindeKullan›lan Maddeler

Seramik kaplama malzemeleri üretiminde yer ve duvar kaplamalar›n›n üretimyöntemlerini ayr› ayr› de¤erlendirmek gerekir. Üretim genel olarak hammadde k›r-ma, tartma, kar›flt›rma, bilyeli de¤irmenlerde sulu olarak ö¤ütme, püskürtücülü ku-rutucularda granül haline getirme, preste plaka halinde flekilendirme, kurutma, ka-ro yüzeyini s›rlama, dekorlama, f›r›nlarda piflirme, kalite s›n›flar›na ay›rma ve am-balajlama sürecini ifade eder. Yer ve duvar kaplamalar› üretim yöntemi, birbirinebenzer ak›fl süreci tafl›r. ‹ki üretim yöntemi aras›nda temel fark piflirme niteli¤idir.Duvar karolar›nda bir veya iki piflirim uygulan›rken, yer seramiklerinde 2-4 aral›-¤›nda piflirme gerçekleflir. Tek piflirim sisteminde karo yüzeyi s›rland›ktan sonra1100°C üzerinde piflirilmektedir. Çift piflirim yönteminde ise, flekillendirilip kurutu-lan karolar, önce s›rs›z halde piflirilerek bisküvi elde edilmekte, daha sonra s›rla-narak ikinci defa piflirilmektedir. Baz› çeflitlerde s›rl› karolar dekorlanarak üçüncükez piflirilmektedir. Çift piflirim yapan yer ve duvar karosu üreticileri daha ekono-mik olan h›zl› tek piflirim yöntemine dönmektedirler. Ancak duvar karosunda ba-z› çeflitlerin üretimi için çift piflirim gerekmektedir. Dekor piflirimi ise, özellikle al-benisi olan canl› renklerle ve yald›zlarla süslenen çok renkli çeflitlerde, el deseni,ç›kartma ve pano olarak ço¤unlukla duvar karolar›nda uygulanmaktad›r.

Seramik Sa¤l›k Gereçleri ÜretimiSeramik sa¤l›k gereçleri; banyo, tuvalet, mutfak gibi alanlarda kullan›lan lavabo, evi-ye, klozet, rezervuar, bide, helâtafl›, pisuar, dufl teknesi vb. s›rl›-s›rs›z, beyaz-renkliürünlerin genel ad›d›r. Bu ürünleri tek parça, tak›m parça ve aksesuar parça ürünleriolmak üzere üç gruba ay›rabiliriz. Seramik üretiminde ana hammaddeleri kil, kaolin,feldspat ve kuvars oluflturmaktad›r. Seramik sa¤l›k gereçleri üretiminde gelenekselüretim yöntemi döküm sistemidir. Bu sistemde sulu çamur alç› kal›plar içine dökülür,belirli bir süre içinde sulu çamurun suyu alç› taraf›ndan emilerek çamur d›fl cidardaniçe do¤ru kal›nl›k al›r. Sürenin bitiminde emilmemifl sulu çamur geri boflalt›larak flekil-lendirme gerçeklefltirilir. Üretim süreci; masse haz›rlama, s›r haz›rlama, kal›p haz›rla-ma, kal›plama, kurutma, s›lama ve piflirme gibi aflamalardan oluflmaktad›r. Tablo 3.6’daseramik sa¤l›k gereçlerinin üretim ifllemleri k›saca anlat›lm›flt›r.


‹fllemin Ad› Aç›klama

Masse

Haz›rlama

Kil, kaolen, feldspat gibi seramik ana hammaddeleri belirli bir reçeteyegöre kar›flt›r›l›p, sulu bir flekilde de¤irmende ö¤ütülerek seramik çamuruelde edilir.

S›r Haz›rlamaKaplama serami¤ini oluflturacak kaolen, kuvars, zirkonyum gibi seramikmineralleri yine belli bir reçeteye göre k›r›l›p ö¤ütüldükten sonra seramiks›r› elde edilir.

Kal›p Haz›rlamaAlç› kal›plar›n kullan›ld›¤› tesislerde alç› ve di¤er sa¤lamlaflt›r›c›, dondurucumalzemeler kar›flt›r›larak ürüne sekil verecek kal›p parçalar›n›noluflturulmas› ifllemidir.

Kal›plamaÇamurun, farkl› döküm teknolojileri kullan›larak alç› veya sentetik reçinekal›plara dökülmek suretiyle flekilli gövdenin oluflturulmas› ifllemidir.

S›rlamaKal›pta flekillendirilerek kurutulan yar› mamul gövde, s›rlama bölümünderobot veya el ile s›rlan›r ve tekrar kurumaya b›rak›l›r.

Pisirme Kuruyan s›rl› yar› mamuller yaklafl›k 1250°C civar›nda piflirilir.

Dekorlama Daha sonra iste¤e ba¤l› olarak dekorlanmas› gereken ürünler dekorlamaiflleminden geçirilir

Tablo 3.6Seramik Sa¤l›kGereçleri Üretimifllemleri

Seramik Sektöründe Enerji Kullan›m› Yo¤un enerji tüketen sektörlerden biri olan seramik sektörünün; birim maliyetiçinde enerji girdi pay› %30-35’ler düzeyindedir. Avrupa örneklerini inceledi¤imiz-de, ‹talya sektöründe birim maliyet içinde enerjinin pay›n›n %15.2 oldu¤u görül-müfltür. Rekabet gücünü olumsuz etkileyen bu durum için sektörde maliyetleri dü-flürmek ad›na; yasal beklentiler yan›nda, enerjinin verimli kullan›m› ve enerji gerikazan›m çal›flmalar› yo¤un olarak yap›lmaktad›r.

Seramik kaplama malzemelerinin üretiminde enerji tüketimlerinde ve CO2emisyonlar›nda azaltmaya yönelik çal›flmalar özellikle Avrupa’da ciddi çal›flmalar-la desteklenmektedir. Son y›llardaki çal›flmalarla birim üretim bafl›na özgül enerjitüketiminde %40 oran›nda azalma gerçekleflti¤i görülmektedir. Türkiye’de ise sek-törün enerji kullan›m›; tesislerin eski ve yeni olufluna ve kullan›lan teknolojiye gö-re de¤iflmektedir. Seramik sektörü için en uygun yak›t, do¤algazd›r. Ancak, Türki-ye’de do¤algaz’›n yan›nda LPG kullan›m› da mevcuttur. Ancak LPG do¤algazaoranla daha pahal› bir yak›tt›r ve maliyetler üzerinde olumsuz etkiye sahiptir. Tür-kiye’de sektörün kulland›¤› do¤algaz tüketiminin sektördeki oran› %58, LPG tüke-timi ise %42’dir. Seramik kaplama uygulamalar›nda m2 bafl›na ortalama enerji tü-ketimi 22196 kCal’dir. Kaplama sektörü; toplam sanayi do¤al gaz tüketiminin%14’ünü, LPG tüketiminde ise %16’s›n› kullanmaktad›r. Seramik sa¤l›k gereçlerisektörü ise toplam sanayi do¤algaz tüketiminin %3,5’ini, LPG tüketiminin %4,5’inikullanmaktad›r. Seramik sa¤l›k gereçlerinde do¤algaz tüketimi sektörün %55’ini,LPG ise %45’ini kapsamaktad›r. Birim kg bafl›na enerji tüketimi ise 5764 kcal’dir.Her iki alt sektörün toplam›nda seramik sektörü toplam sanayi sektörünün tüket-ti¤i toplam enerjinin do¤algazda %17’sini, LPG’de %20’sini tüketmektedir. Elektriktüketimi incelendi¤inde kaplama sektöründe m2 bafl›na enerji tüketimi 3,1 kWh,seramik sa¤l›k gereçleri sektöründe ise kg bafl›na 0,8 kWh oldu¤u görülmüfltür.

Sektörde Enerji Verimlili¤i Seramik sektöründe üretim sürecinin her aflamas›nda yo¤un enerji tüketimi vard›r.Günümüzde her proseste kendi sürecinde enerji verimlili¤inin gelifltirilmesi içinyap›labilecek pek çok uygulama gelifltirilmifltir. Örnek olarak piflirme f›r›nlar› veri-lebilir. Yak›t tüketiminin yaklafl›k %55’ini kullanan bu proseslerde, baca gaz› ve so-¤utma havas› ›s›lar›n›n kullan›lmas› önemli bir enerji tasarrufu yaratacakt›r. Sera-mik sektöründe enerji tasarruf imkanlar› afla¤›da verilmifltir.

• Piflirme f›r›nlar›nda baca s›cakl›klar›n›n 160°C s›cakl›¤›n üstüne ç›kt›¤› görül-müfltür. Baca gaz› s›cakl›¤›nda s›n›r de¤erin 120°C oldu¤u de¤erlendirilirseyüksek debili bu gaz ak›fl›nda önemli bir enerji tasarruf imkan›n›n oldu¤ugörülür.

• Piflirme f›r›n›ndan, 1200°C s›cakl›ktaki bir ortamdan ç›kan seramiklerin so-¤utulmas› için kullan›lan so¤utma havalar›n›n ortam ›s›t›lmas› veya yanmahavas› olarak kullan›lmas› ile enerji tasarruf amaçl› sa¤lanabilir. Yanma ha-vas› amaçl› kullan›mlarda yak›ttan %0,2 oran›nda, f›r›na giren ürünlerin birön kurutmaya tabi tutulmas› ile rutubetlerinin %1 oran›nda düflürülmesi ile,yak›ttan %0,5 oran›nda tasarruf etmek mümkündür.

• Seramik üretiminde toplam yak›t tüketiminin %40’› kurutma f›r›nlar›nda har-can›r. Kurutma iflleminde homojen bir kurutma yarat›larak baca gaz›ndakinem oran› kontrol edilmek suretiyle tasarruf sa¤lanabilir. Örnek olarak; ba-ca gaz›n›n bünyesinde yer alan 0,21 kg su buhar›/kg kuru hava de¤erine sa-


hip mutlak nem oran›, 0,23 kg su buhar›/ kg kuru hava de¤erine ç›kar›l›rsa,proseste %1,5 oran›nda yak›t tasarrufu sa¤lanm›fl olur.

• Türkiye’de elektrik tüketim tarifeleri sanayi ve konutlar için farkl› tarifeleresahip oldu¤u gibi tüketim gücüne ba¤l› olarak tüketici ve da¤›t›c› aras›ndasözleflme imkan›na da sahiptir. Yo¤un enerji tüketen sektörde maliyetleri enuygun tarife ve en uygun sözleflme gücü ile azaltmak, elektri¤in pahal› ol-du¤u periyod dikkate al›narak üretim stratejileri gelifltirmek gibi yayg›n yön-temler burada da geçerlidir. Ayr›ca, proseslerin ihtiyaçlar› için güç faktörü-nü talep edilen de¤erlerde tutmak da son derece önemlidir. Kompanzasyo-nun hemen trafo ç›k›fl›nda de¤il tüketim noktalar›nda yap›lmas›, kablolarda-ki kay›plar› azaltaca¤› gibi tüketimde ciddi tasarruflar sa¤layacakt›r. Seramiksektöründe proseslerin ak›fl süreçlerinde elektrik motorlar›ndan fanlara ka-dar de¤iflken güç ihtiyac›n›n oldu¤u pek çok elektrik motorlar› kullan›lmak-tad›r. Bu tür de¤iflken güç ihtiyaçlar›n›n oldu¤u makinalarda frekans kontro-lü yap›larak enerji tasarrufu sa¤lamak, çok önemli enerji tasarruf potansiye-li yaratacakt›r.

• Bu tür sektörlerde üretim, gün boyunca kesintisiz devam eder. Bu nedenleelektrik tüketiminin yaklafl›k %3’üne sahip olan ayd›nlatma son derece önem-li bir elektrik tüketim maliyetine sahiptir. Ayd›nlatmada verimlilik do¤ru ay-d›nl›k fliddeti ve do¤ru ayd›nlatma cihaz›n›n sa¤lanmas› ile mümkündür.

• Seramik sektöründe özellikle piflirme f›r›nlar› ile kurutucular, yüksek debiliat›k ›s› kayna¤›na sahiptir. Bu tür proseslerde reküparatör, koojenerasyongibi at›k ›s›n›n faydal› enerjiye dönüflümünü sa¤layan proseslerle önemli birenerji tasarrufu yarat›lm›fl olur.

Ka¤›t SektörüKâ¤›t sektörü; hammaddesinin odun, y›ll›k bitkiler ve at›k kâ¤›t oldu¤u, bu mad-delerden üretilen odun hamuru veya eski kâ¤›t hamurunun de¤iflik mekanik vekimyasal ifllemlerle kâ¤›da dönüfltürüldü¤ü ifllem sürecini içeren bir sanayi kolu-dur. Sektörde üretimin %10’u orman kaynaklar›ndan, geriye kalan hammadde mik-tar› ise senelik tar›msal maddelerden, at›k ka¤›ttan ve ithal selülozdan karfl›lan-maktad›r. Son y›llarda kullan›lan hammaddeler içindeki hurda ka¤›d›n pay› ortala-ma %77 gibi oldukça önemli bir orana ulaflm›flt›r. Bitki kökenli selüloz üretim tek-nolojilerinin büyük ölçüde terk edilmesi, s›n›rl› orman kaynaklar›n›n korunma ta-lebi, hurda ka¤›t kullan›m›n› artt›rm›flt›r.

Bugün ülkelerin kalk›nm›fll›k göstergelerinden birisi de kifli bafl›na kâ¤›t-kartontüketimidir. Bu oran Finlandiya, Belçika, Danimarka, Hollanda ve Almanya’da 200kilogram›n üzerinde, Yunanistan’da 62 kilogram, Türkiye’de 32 kilogram dünyaortalamas› ise 48,5 kilogramd›r.

Dünyada bu sektöre sahip olan ülkelerin ço¤unlu¤u hammadde kaynaklar›nada sahip olmalar› nedeniyle etkin rekabet gücüne ulaflm›fllard›r. Türkiye gibi baz›ülkelerde ise özellikle hammadde olarak kullan›lan selülozun ithal edilmesiyle ma-liyetleri olumsuz etkilemekte ve rekabet güçleri azalmaktad›r. Türkiye 1,5 milyonton kurulu kapasitesi ile dünya kâ¤›t-karton üretiminde 28. s›rada yer almaktad›r.Ekonomik geliflmelere paralel olarak kifli bafl›na kâ¤›t karton tüketiminin dünya or-talamas›na yükselmesi halinde dahi ülkemizde 3,2 milyon ton kâ¤›t-karton tüketi-lece¤i dikkate al›nd›¤›nda, kâ¤›t-karton üretiminin öneminin giderek artmas› kaç›-n›lmazd›r. Türkiye’de kâ¤›t üretim kapasitenin %20’si kamu kurulufllar›na, %80’iözel sektör kurulufllar›na aittir.


Ka¤›t sektöründe üretim süreci yönüyle maliyetleri ve rekabet gücünü olumsuz etkileyenunsurlar nelerdir?

Türkiye’de kâ¤›t sektörü; teknoloji üretme yetene¤inden yoksun, rekabet gücüzay›f, birçok teknolojik yenili¤i hep yurt d›fl›ndan almak zorunda olan bir sektör-dür. Kâ¤›t sektörünün; uygun kalitede ve dünya ile rekabet edebilen bir maliyetesahip kâ¤›t hamuru üretmek zorunda oldu¤u unutulmamal›d›r. Bu amaçla, sektö-rün gelece¤i için dünya ile rekabet edebilecek hem mekanik hem de kimyasal ha-mur üretmek için gerekli teknolojik ve alt yap› çal›flmalar›n›n yap›lmas› bir zorun-luluktur. Türkiye’de bu amaç için önceliklerden biri de ormanc›l›k sektörünün ye-niden yap›land›r›lmas› gereklili¤idir.

Ka¤›t Üretim ProsesiKa¤›t-Karton üretimi; baflta odun, y›ll›k bitki ve at›k ka¤›t gibi hammaddelerdenkimyasal, yar› kimyasal ve mekaniksel yollarla elde edilen hamurlar›n dövme, kes-me, saçakland›rma ve temizleme gibi ifllemlere tabi tutularak dolgu ve flartland›rmamaddeleri ilave edildikten sonra elek üzerinde safiha oluflturulmas›, kurutulmas› vebunun uygun ebatta kesilmesi ifllemlerinin bir bütünüdür. Kâ¤›t üretiminin anamaddesi, selüloz içeren bitkisel maddelerin üretimidir. Üretim; selüloz eldesi ve se-lülozdan kâ¤›t ve kâ¤›t ürünlerinin üretimi olmak üzere iki aflama ele al›nabilir. En-tegre tesislerde her iki aflamada gerçeklefltirilir. Ka¤›d›n yap›m›nda kullan›lan bafll›-ca hammaddeler; ladin, köknar, çam, kay›n, kavak, okaliptüs gibi orman ürünleriile bu¤day sap›, çeltik sap›, kendir, kenevir, jüt, kam›fl, bambu gibi y›ll›k bitkilerdir.Ayr›ca; at›k ka¤›tlar, keten, kendir eskileri ve pamuklu paçavralar da hammaddeolarak kullan›l›rlar. fiekil 3.15’de ka¤›t üretiminin ak›fl flemas› verilmifltir.

Ka¤›t üretiminde odun haz›rlanmas›, kaliteli üretim ve selüloz elde edilmesin-de önemlidir. Bu çerçevede odunun kesilmesi, tafl›nmas›, kabu¤unun soyulmas›,yongalanmas›, elenmesi ve depolanmas› yap›l›r. Kabuk soyma kimyasal olarak dayap›l›r. Bunun d›fl›ndaki ifllemler mekaniktir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



12

ATIK KA⁄IT PROSES‹ (Hamur haz›rlama)

KA⁄IT ÜRET‹M‹

BOB‹N KESME VEAMBALAJLAMA

KA⁄IT ÜRET‹M AKIfi fiEMASI

YONGA

SELÜLÖZ

KA⁄ITHAMURU

KA⁄IT

odun

ithal yonga

At›k ka¤›t‹thal selülöz

odun

Kesif siyahlikör

Yeflil likör

Kireççamur

Kireç

‹thal ka¤›t

SODA KAZANI

BUHARLAfiMA

KOST‹KLEfiT‹RME

DÖNER K‹REÇ FIRINI

TORBA ÜRET‹M‹

YONGALAMA

P‹fi‹RME YIKAMA

Zay›f si

yah

likör

Beyaz likör

fiekil 3.15

Ka¤›t Üretim Ak›flfiemas›

Selüloz ÜretimiSelüloz üretimi; mekanik, kimyasal veya bu iki yöntemin kombinasyonlar› olmaküzere üç yöntemle yap›labilir. Mekanik selüloz üretimi; ö¤ütme, temizleme, elemeve baz› hallerde termal ifllemleri kapsayan üretim sürecinden oluflur. Kimyasal se-lüloz üretimi pek çok üretim yöntemine sahip olmas›na karfl›n temelde iki s›n›ftatoplan›r. Yumuflak a¤açlar için asit-sülfit ve alkali-kraft sülfit prosesi uygulan›r. Buifllemde sülfürün yak›larak SO2 eldesi, bunun bir alkalide absorbsiyonu ile pisirmeçözeltisinin haz›rlanmas›, piflirme (lignin sülfonatlar›n olusturularak ligninin selü-lozdan ayr›lmas›) ve at›k sülfit likörünün (piflirme çözeltisi) geri kazan›lmas› ifllem-lerinden oluflur. At›k likörün geri kazan›lmas›, kirlilik yükünü önemli ölçüde azalt-makta ve çevre aç›s›nda büyük önem tafl›maktad›r. Sülfat (kraft) selülozu üretimigünümüzde en yayg›n kullan›lan prosestir. Bu üretimde odunlar yongalama maki-neleri; saman, kendir, kam›fl gibi y›ll›k bitkiler ise, kesme makineleri ile ufak par-çalara ayr›l›rlar. Yongalar daha ziyade kalsiyum bisülfit, sodyum hidroksit, sodyumsülfür kar›fl›m›; y›ll›k bitkiler ise sodyum hidroksit, sodyum monosülfit, sodyumsülfir gibi çeflitli kimyasal maddelerin kullan›ld›¤› Pandia, Sacia ve Kamyr proses-leri ile 135-180 °C’de, 4-7 Atü’lük bas›nç alt›nda piflirilirler. Bitkideki selüloz lifleri-ni birbirine ba¤layan lignin ve di¤er baz› kimyasal maddelerin büyük bir k›sm› buifllem esnas›nda çözeltiye geçer ve hamur halinde selüloz elde edilmifl olur. Esmerrenkli olan bu selüloz y›kan›r, içindeki yabanc› maddelerden ve az piflmifl k›s›mla-r›ndan temizlenir. ‹stenirse kimyasal maddelerle beyazlat›l›r. Üretimde Na2S ve Na-OH kar›fl›m›ndan oluflan bir çözelti piflirme çözeltisi olarak kullan›l›r. Piflirme çö-zeltisinden Na2S ve NaOH geri kazan›lmas›, prosesin bütünü içerisinde ele al›n›r.

Ka¤›t Üretimi Ka¤›t-karton üretimi birbirini takip eden dört aflamadan oluflmaktad›r. Birinci bö-lüm hamur haz›rlama bölümüdür. Bu bölümde hamur s›ras›yla açma, temizleme,dövme, parçalama, ö¤ütme ve katk› maddeleri ilavesi ifllemlerinden geçirilir. ‹kin-ci bölüm ise haz›rlanan hamurun ka¤›t makinesi öncesi ifllemlerinden oluflur. Bubölümde seyreltme ve temizleme kademeleri mevcuttur. Üçüncü bölüm ka¤›t ma-kinesi bölümüdür. Bu bölüm üretimin son safhas› olan süzme, presleme ve kurut-ma ifllemlerinden oluflur. Daha sonra son bölümde elde edilen ka¤›t-karton ürünübobinler halinde veya istenilen ebatlarda kesilerek piyasaya verilir. Üretimdeki buana bölümler, ka¤›t-karton alt gruplar›n›n üretim teknolojileri, kullan›lan hammad-de çeflidi ve ka¤›t makinesi özellikleri aç›s›ndan farkl›l›klar gösterir. Temelde üre-tim süreci; haz›rlanan hamur, yatay hamur teknesi, elek ve da¤›tma kasas›ndansonsuz süzgece gelmesiyle bafllar. Burada suyunun bir k›sm›n› b›rakarak yafl safi-ha halini al›r. Daha sonra bu yafl safiha, yafl preslerde suyunun bir k›sm›n› daha b›-rakarak safiha halini al›r ve buradan da kurutma silindirlerine, ard›ndan da perdahvalslerine giderek perdahlanm›fl olarak tamponlara sar›l›r. Bundan sonraki aflama-da safihalar ya istenilen boyutlarda kesilerek veya bobin haline getirilerek amba-lajlan›r ve sat›l›r. Ka¤›d›n kalitesi; hammadde, ka¤›t hamurunun haz›rlanma meto-du, ka¤›t hamuruna ilave edilecek çeflitli katk› maddeleri, ka¤›d›n gramaj› ve so-nuçta elde edilmifl olan ka¤›t yapraklar›na uygulanan kimyasal ifllemler gibi çeflitlinedenlere ba¤l› olurken, ka¤›d›n dayan›kl›l›¤›, üretiminde kullan›lan liftlerin mu-kavemeti ve uzunlu¤u ile imalat metotlar›na ba¤l›d›r.

Ka¤›t üretiminde üretilen ka¤›d›n kalitesi nelere ba¤l›d›r?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



13

Otomatik proses ve kalite kontrol teknolojilerindeki geliflmeler, ka¤›t üretimsektörünü olumlu desteklemifl ve kullan›m› dünyada oldu¤u gibi Türkiye’de deyayg›nlaflm›flt›r. Gazete ka¤›d› üretim yöntemi olarak, mekaniksel yöntemle (StoneGround Wood veya SGW) üretim, Kimyasal Termo Mekaniksel yöntemle (Chemi-Thermo-Mechanical Pulping veya CTMP) üretim örnek verilebilir. SGW yöntemi,odunun ö¤ütücü ad› verilen tafllarla ö¤ütülerek odun hamuru haline dönüfltürül-mesi prensibine dayan›r. CTMP yöntemi ise, yongalanm›fl odun yongalar›n›n birpiflirici kazanda kimyasal madde ve buhar›n etkisiyle piflirilip emdirmeye tabi tu-tulmas› (bas›nçla s›k›flt›rma uygulamas›) ve sonra da ö¤ütücülerde ö¤ütülerek ha-mur elde etme prensibine dayan›r. Uygulanan yöntemler, prensip olarak gazeteka¤›d› üretimi için teknolojide en yayg›n olan yöntemlerdir. Bu alanda dünyadagerek hammadde kullan›m›, gerek odun hamuru üretimi ve gerekse ka¤›t üretimikademelerinde birtak›m teknolojik geliflmeler veya uygulamalar kaydedilmifltir.

Ka¤›t hamuru haz›rlama at›k sular› “siyah su”, ka¤›t yapma k›sm› at›k sular› ise“beyaz su” olarak adland›r›l›r. Ka¤›t hamuru at›k sular›; piflirme, y›kama, a¤artma,kal›nlaflt›rma, elyaflar›n› ay›rma ifllemlerinden gelir. Bu at›klar sülfit s›v›s›, ince ha-mur, a¤artma için kullan›lan kimyasal maddeler, merkaptanlar, sodyum sülfit, kar-bonat, hidroksiller, ka¤›t, kazein, kil, mürekkep, boyalar, ya¤-gres ve elyaflar içer-mektedir. Ka¤›t yap›m›nda meydana gelen kirlili¤in büyük k›sm› ka¤›t hamuru ha-z›rlama proseslerinden oluflur.

Ka¤›t Sektöründe Enerji Kullan›m› Türkiye’de enerji yo¤un sektörlerinden biri olan ka¤›t sektöründe enerji maliyetle-ri, toplam üretim maliyetlerinin yaklafl›k %25’ini oluflturmaktad›r. Sektördeki büyü-meye paralel olarak enerji kullan›m›n›n artmas›n›n aksine, ç›kt› de¤erlerinin gide-rek düflmesi, enerji yo¤unlu¤unun artmas›na yol açm›flt›r.

Türkiye’de 2009 sonu itibari ile 38 adet kâ¤›t ve karton üretim tesisi bulunmak-tad›r. Tesislerin büyük k›sm› kâ¤›t hamurundan üretim yapmakla birlikte; 2 tesisselülozdan kâ¤›t elde etmektedir. Sektör, gerçeklefltirilen enerji verimlili¤i çal›flma-lar› ile enerji yo¤unlu¤unda AB ortalamas›n›n alt›nda de¤erlere ulaflm›flt›r. Bu du-rumun sera gaz› emisyon performans› üzerindeki olumlu etkisinin di¤er ülkelerlek›yaslanmas› Tablo 3.7’de verilmifltir.

Türkiye ka¤›t sektörü, enerji verimlili¤i yönüyle iyi uygulamalara sahip sektör-dür. Bunun nedeni olarak, baflta ka¤›t fabrikalar›n›n ço¤unun düflük enerji yo¤un-luklu bir proses olan geri dönüflümlü ka¤›t ve elyaf kullanmas› say›labilir. Üretim-de ka¤›t hamurundan üretilen ka¤›t hamur iflleme ve kurutma proseslerinde ener-


ÜlkeÜretim

(kton)

Do¤rudan

Emisyonlar

(kton)

Dolayl›

Emisyonlar

(kton)

Toplam CO2

verimi (kgCO2/ton

ürün)

ABD 95515 115284 16805 1360

Japonya 33008 35809 3682 1200

Kanada 27472 31736 3493 1280

Avrupa Birli¤i Ort. 5668 4787 592 1008

Rusya Federasyonu 8548 8583 2218 1260

Ukrayna 338 189 21 620

Türkiye 1241 953 171 900

Tablo 3.7Ka¤›t Sektörü KüreselSera Gaz› Verimlili¤iOrtalamalar›

ji verimlili¤ini gelifltirecek ›s› geri dönüflümleri bulunmaktad›r. Yenilenebilir EnerjiGenel Müdürlü¤ü’nün verilerine göre, ka¤›t alt sektöründe elektrik için %22’lik,yak›t için %21’lik bir tasarruf potansiyeli oldu¤u görülmektedir. Bu potansiyel y›l-da 206.000 TEP enerjinin geri kazan›m› demektir.

Türkiye’de; tüm sanayi sektörlerini olumsuz etkilemekte olan enerji fiyatlar›n›nyüksekli¤i ka¤›t sanayi içinde önemli bir sorundur. Halen kullan›lmakta olan elek-trik enerjisi AB ve EFTA ülkelerinden %40-80 oran›nda daha yüksektir ve standartkalitenin alt›ndad›r. Bu olgu ürün kalitesi ve maliyeti aç›s›ndan olumsuz bir faktörteflkil etmektedir. Yo¤un enerji kullanan sektörün elektrik enerjisinden ve do¤algazdan kaynaklanan maliyetlerinin azalt›lmas› do¤rultusunda belli indirimlerinsa¤lanmas› gereklidir. Kojenerasyon yat›r›mlar›n› desteklemek için mevcut teflvik-lere ek olarak orta vadeli ucuz kredi olanaklar›n›n sa¤lanmas›, üretilen elektrik faz-las›n›n daha kolay sat›labilir hale getirilmesi uygun olacakt›r.

Demir D›fl› Metaller SektörüDemir d›fl› metaller; alafl›m, döküm, dövme, ekstrüzyon, tel, kablo, boru gibi ürün-lerin yap›m›nda kullan›lan ve tar›m, enerji santrali gibi altyap› tesisleri, otomobil,tren ray›, telekomünikasyon, inflaat, mühendislik uygulamalar› ve kimyasal tesislergibi çeflitli sektörlerde kullan›lan bak›r, alüminyum, çinko, nikel, kurflun ve tenekegibi metalleri içerir. fiekil 3.16’da demir d›fl› metallerin s›n›fland›r›lmas› verilmifltir.

Sanayi uygulamalar›nda %2 enerji tüketim pay›na sahip, sektörde baflta alümin-yum ve bak›r olmak üzere pek çok demir d›fl› metal üretim sektörleri, üretim süreç-lerinde yo¤un enerji tüketimiyle dikkat çekmektedir. Türkiye’de çok güçlü olmayanbu sektörde de enerjinin verimli kullan›m› enerji tasarruf potansiyellerinin de¤erlen-dirilmesi, ürün maliyetleri yönüyle zorunluluk haline gelmifltir. Afla¤›da demir d›fl›metal sektörlerinden alüminyum ve bak›r sektörleri ayr› ayr› incelenmifltir.

Demir D›fl› Metal Sektöründe Enerji Verimlili¤iDemir-çelik d›fl› metal ana sanayi, enerji yo¤unlu¤unun sanayi ortalamas›n›n üze-rinde ve sürekli art›fl gösterdi¤i bir sektördür. Demir d›fl› metal malzemenin üretimsürecinde fleklendirildi¤i levha, disk, rulo, boru, profil, çubuk, yaprak, flerit, folyo,döküm, külçe, tel, plaka gibi imalat yap›lar› temel enerji tüketim süreçleridir. Te-melde %3’lere varan enerji tüketimi, sektörde dikkat çekmesede üretim maliyetle-ri yönüyle önemli bir de¤ere sahiptir. Sektörün enerji ihtiyac›n›n yaklafl›k %78’i kö-


fiekil 3.16

Demir D›fl› Metaller

Bak›r ve Alafl›mlar›Aliminyum ve Alafl›mlar›

DövmeAlafl›mlar›

DökümAlafl›mlar›

AliminyumBak›r SilisMagnezyum vb.

Aliminyum SilisMagnezyum vb.

Pirinçler Bronzlar

So¤uk‹flleme

S›cak‹flleme Döküm Dövme

Aliminyum Bronzlar

Dövme

Kurflun,Nikel,Kalay Çinko vb.

Döküm

Demir D›fl› Metaller

mür, fuel-oil ve elektrik enerjisine dayanmaktad›r. 1990’larda fuel-oil tüketimininsektördeki pay› %42’ler seviyesinde iken günümüzde elektrik enerjisinin pay›%50’leri aflm›flt›r. Günümüzde temel enerji kaynaklar› do¤algaz ve LPG kullan›m›y-la çeflitlenmifltir. Emisyon yükü aç›s›ndan 1990’l› y›llarda yo¤un tüketilen kok kö-mürünün kullan›m› günümüzde oldukça s›n›rl› bir yap›ya gelmifltir. Do¤algaz›npay› ise 2000’li y›llar›n bafl›ndan itibaren h›zla artm›flt›r.

Demir d›fl› metal üretiminde önemli bir proses olan döküm ocaklar› üretim sü-reçlerinde enerji kullan›m› yönüyle farkl›l›klar gösterir. Örne¤in çelik dökümde er-gitmenin %100’ü elektrik enerjisi ile yap›l›rken; endüksiyon ve ark ocaklar›ndagerçeklefltirilen pik dökümde ergitmenin %85’i elektrik enerjisi ile yap›lmakta ve%15’i kupol ocaklar›nda kok kömürü ile sa¤lanmaktad›r. Sfero ve temper döküm-de ise endüksiyon ocaklar›nda ergitmenin %95’i elektrik enerjisi ile yap›lmaktad›r.Alüminyum ve zamak ergitmede de elektrik ve do¤algaz kullan›lmaktad›r.

Döküm sektöründe kullan›lan s›v› metalin elde edilmesinde a¤›rl›kl› olarakelektrik enerjisi kullan›lmakta ve bu maliyette önemli bir pay tutmaktad›r. Türki-ye’deki enerji (elektrik, do¤algaz, akaryak›t) fiyatlar›n›n yüksekli¤i, 1 ton alümin-yum döküm parçan›n üretimi için gerekli olan (4,5 kw/s eflde¤er) enerji maliyeti-ni yükseltmekte ve ayn› enerjiyi 5 - 6,5 kw/s bedelle kullanabilen Do¤u Avrupa ül-kelerine göre rekabet gücümüzü azaltmaktad›r.

Baflta alüminyum, bak›r olmak üzere pek çok demir d›fl› metal at›k durumundatekrar ifllenerek kullan›labilme özelli¤ine sahiptir. Dünyada geliflmifl ülkeler enerjiverimlili¤i yönüyle at›k de¤erlendirme süreçlerini oldukça yüksek oranlarda kulla-n›rlar. Demir d›fl› metallerin üretim süreçlerinde aras›nda (alüminyum %20-30, ba-k›r %50-60, çinko %30-40, kurflun %10-20 aral›¤›nda) hurda kullan›m› söz konusu-dur. Bu oran üretim sürecinde %80’lere varan enerji tasarrufu yarat›r. Çevresel kir-lilik yönüyle önemli bir etkiye sahip olan demir d›fl› metallerin geri kazan›m oran-lar›n›n artt›r›lmas›; hem ekonomiktir, hem de enerji tasarrufu ve çevre yönüyleönemi faydalar sa¤lamaktad›r.

Alüminyum Sektörü Alüminyum sektörü temelde alüminyumu üreten veya ithal yolla gelen külçe dö-küm ve iflleme ingotunu, dökme, biçimlendirme, haddeleme, çekme ve dövme ifl-lemlerine tabi tutarak mal üreten bir sektördür. Ayr›ca sektör, hurda alüminyumve/veya külçeleri çeflitli yöntemler ile alafl›mland›rarak, uç ürünlere kadar iflleyenkurulufllar› da kapsamaktad›r. Sanayi de ve teknik uygulamalarda alüminyum vealafl›mlar› inflaat sektörü, kimya ve g›da sektörleri, ka¤›t, gübre, plastik sektörlerigibi pek çok sektörde yo¤un kullan›m alan›na sahip bir metaldir. Günümüzde alü-minyum teknolojisi geldi¤i düzey nedeniyle, ulafl›mdan enerjiye günlük hayat›nher noktas›nda oldukça genifl kullan›m alan›na sahiptir.

Birincil alüminyum ürünlerinin dünya çap›ndaki üretimi 2001 y›l›ndan bafllaya-rak art›fl göstermektedir. 2008 y›l›nda %3,6 oran›nda artan birincil alüminyum üre-timi, 38,8 milyon tona ulaflm›flt›r. 2009 y›l›nda ise, dünya çap›ndaki üretim 36,4 mil-yon ton olarak gerçekleflmifltir. Bu rakam bir önceki y›la göre %6,2’lik küçülmeyiifade etmektedir. 2010 y›l› sonunda gerçekleflen üretim miktar›, 2009 y›l› rakam›nagöre yaklafl›k %11,2’lik bir büyüme ile 40,4 milyon tona ulaflm›flt›r. Dünya alümin-yum üretiminin bölgelere da¤›l›m› fiekil 3.17’de görülmektedir.


Türkiye alüminyum sektörü, 4 milyar dolara yak›n ifl hacmiyle ülke sanayisininen önemli sektörlerinden birisidir. Son y›llarda özellikle hadde ve ekstrüzyonürünlerinde yap›lan yeni yat›r›mlar sayesinde, dünya pazarlar›nda rekabet edebilirölçekte kapasitelere ulafl›lm›fl olup bu sektörler ihracatta önemli aflamalar kaydet-mektedirler. 2007 y›l›nda yap›lan yeni yat›r›mlarla y›ll›k üretim kapasitesi, ekstrüz-yon ürünlerinde 360 bin tona, yass› ürünlerde 200 bin tona ulaflm›flt›r. Kapasitekullan›m oran›, 2007 y›l›nda özellikle ekstrüzyon ve yass› alüminyum üretimineyönelik yeni yat›r›mlarla %83’ler seviyesine ulaflm›fl, 2008 y›l› sonlar›ndaki küreselekonomik kriz ile %60 seviyelerine düflmüfltür. 2010 y›l› bafl›ndan itibaren çok ça-buk toparlanm›fl ve önceki h›z› ile tekrar yükselifle geçmifltir.

Alüminyum Üretimi Alüminyum sanayisi, birincil ve ikincil alüminyum sanayi olmak üzere ikiye ayr›l-maktad›r. ‹kincil alüminyum, hurdadan elde edilmektedir. Üretim yöntemlerine gö-re de alüminyum ürünleri; hammadde (külçe, biyet) ve yar› ürünler (ara mallar) olanekstrüzyon ürünleri (alüminyum profiller, çubuklar, lamalar, filmaflinler), yass› ürün-ler (levha, flerit, folyo), döküm ürünleri ve iletkenler olarak grupland›r›lmaktad›r.

Alüminyumun yeniden de¤erlendirilmesi sonucu elde edilen ikincil alüminyu-ma olan talep, yüksek enerji maliyetleri ve çevreci yaklafl›mlara paralel olarak art-maktad›r. ‹kincil alüminyum, birincil alüminyumda harcanan enerjinin yaln›zca%5’i kadar›n› tüketmektedir. Bu nedenle, maliyetleri düflüktür. Bugün alüminyumüretiminde, bütün dünya taraf›ndan kullan›lan; boksit madeni iflletmecili¤i, boksitcevherinden alümina üretimi, alüminadan elektroliz yolu ile s›v› alüminyum üreti-mi, s›v› alüminyumun alafl›mland›r›larak dökülmesi ve ekstrüzyon ve haddelemeifllemleriyle yar› ürün ve/veya uç ürün üretimi olmak üzere 5 ana üretim yöntemivard›r. Uygulamada bu yöntemlerin hepsi ba¤›ms›z birer sanayi koludur. Dünyadabu kademelerin tümünün bir arada bulundu¤u tesis say›s› çok azd›r. Bu tip tesis-lere “entegre tesis” ad› verilir. Türkiye’de Seydiflehir Alüminyum Tesisleri bu tesis-lerden biridir. Hammaddaden ve kullan›lm›fl alüminyumdan alüminyum üretim sü-reci fiekil 3.18’de verilmifltir.


fiekil 3.17

K.Amerika12%

Afrika4%

Körfez B.7%

Çin40%

Avusturya6%Do¤u/Orta Avrupa

10%

Bat› Avrupa9%

Asya (Çin Hariç)6%

G.Amerika6%

Dünya AlüminyumÜretimininBölgelere GöreDa¤›l›m›

Alüminyum üretiminde entegre tesisler hangi üretim proseslerinden oluflur?

Yeryüzünde oksijen ve silisyumdan sonra en çok bulunan üçüncü elementolan alüminyum, saf olarak bulunmad›¤›ndan, eldesi, alüminyum silikat, demir ok-sit ve alüminyum oksitten oluflan boksit cevherinden yap›l›r. Boksit, yerküre yüze-yinin kaz›lmas›yla ç›kar›l›r ve yaklafl›k %50 alümina içerir. Boksit, bayer ifllemiylealümina haline dönüfltürülür. Bayer Prosesi, boksitlerin yüksek ›s› ve bas›nçta Na-OH çözeltisi ile reaksiyona sokulmak suretiyle, cevherdeki alüminyum oksidin s›-v› faza al›nmas› ve buradan alüminyum hidroksit kristali halinde çöktürülüp, kal-sine edilerek alümina elde edilmesi esas›na dayan›r. Elde edilen hidrat, alüminyumsülfat ve kalsine alümina üretiminde, kalsine alümina da s›v› alüminyum üretimin-de kullan›lmaktad›r. Bayer ifllemi hammadde haz›rlama, otoklavlar ve k›rm›z› ça-mur, dekompozisyon ve hidrat filtrasyon, buharlaflt›rma, alümina kalsinasyon ol-mak üzere befl temel üretim prosesinden oluflmaktad›r.

Bayer iflleminde, ö¤ütülmüfl boksit, ›s› ve bas›nç alt›nda sudkostik ile reaksiyo-na sokulur. Bu ifllemin sonucunda meydana gelen sodyum alüminat çözeltisi ya-banc› maddelerden ayr›l›p ar›t›ld›ktan sonra dekompoze edilir. Dekompozisyonsonucu oluflan alüminyum hidrat, kalsine edilerek alümina haline getirilir. Alümi-na, hücre ad› verilen üretim birimlerinde elektroliz yöntemiyle alüminyuma indir-genir. Bu kademede, üretim maliyetinin en büyük girdisi olan enerji tüketimi çokyo¤undur. Genel olarak a¤›rl›kça 4 birim boksitten 2 birim alümina ve 2 birim alü-minadan da 1 birim alüminyum elde edilir. Döküm ünitesine s›v› olarak gelen ve-ya d›flar›dan tedarik edilen hurdalar, ocaklarda ergitilip alafl›mland›r›larak standarthaline gelmifl döküm, iflleme ingotu ve külçe halinde kat›laflt›r›larak flekillendirilir.Yass› ingot, s›cak ve so¤uk hadde tezgahlar›ndan geçirilerek istenilen kal›nl›klarda


Boksit madeni

K›r›c›lar

DigesterAlümina Üretimi

Döner f›r›n Filtre

Alümina

Çökeltme ünitesiBoksit bakiyesi

Geri dönüflüm

Alüminyum eritme‹flletme

Kal›ptan geçirme

Slindirden geçirme

Kal›ba dökme

fiekil 3.18

Hammaddeden veKullan›lm›flAlüminyumdanAlüminyum Üretim

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



14

levha haline getirilir. S›cak haddeleme iflleminde inilebilen kal›nl›k 8 mm, so¤ukhaddeleme iflleminde ise 0-15 mm’dir. Üretilen levhalar, gerdirme-düzeltme hatt›n-dan geçirilerek kullan›m amac›na göre rulo levha, tabaka levha ve oluklu levha ha-linde yar› ürün olarak piyasaya sürülür. So¤uk hadde ürünü rulolar, hadde tezgah-lar›nda, tekrar sarma, kaplama, ay›rma, dilme, laminasyon ve tavlama ifllemlerinetabi tutularak 7-200 mikron kal›nl›¤›nda folyoya kadar ifllenir. Saf ve alafl›ml› yuvar-lak ingotlar, preslerde yüksek bas›nç alt›nda istenilen flekil kal›plar›ndan geçirilerek,çeflitli tip ve kesitlerde ekstrüzyon ürünü elde edilir. Dökümhaneler, sat›n ald›klar›külçe ve hurday› ergiterek kum, kokil ve bas›nçl› döküm yöntemleriyle flekillendi-rir. Bunun sonucunda da levha, folyo, tel, profil vb. yar› ürünler elde edilir.

Alüminyum Sektöründe Enerji Verimlili¤iAlüminyum sektörü sanayi sektörleri içinde üretim pay› yönüyle yo¤un enerji kul-lanan sektörlerden biridir. Birincil alüminyum üretiminde bir ton alüminyum üre-timi için tüketilen enerji, benzer sektörlere göre de¤erlendirildi¤inde; bak›r ve po-lietilenin yaklafl›k iki kat›, çeli¤in ise yaklafl›k befl kat›d›r. Birincil alüminyum üre-timinde ana maliyet kalemleri s›ras›yla enerji, hammadde, malzeme ve ekipman ilepersonel giderleridir ve üretimde enerji pay› %35-45’dir. Tüm dünya alüminyumüreticilerini kapsayan genel bir de¤erlendirme yap›ld›¤›nda, üretim maliyetleriiçinde enerjinin pay›n›n, enerji fiyat› ve enerji verimini belirleyen kullan›lan üretimteknolojilerine göre farkl›l›k gösterdi¤i görülmektedir. Modern tesislerde s›v› alü-minyum üretimi maliyetlerinin enerji pay› en ucuz flartlarda %10-22 aras›nda, mo-dern teknolojilere sahip LME’ye endeksli enerji fiyat› girdisi olan ülkelerde ise%15-30 civar›ndad›r. Türkiye’de enerjinin üretim maliyetindeki pay› ise %37-47aral›¤›nda oldu¤u görülmüfltür.

Alüminyum üretiminde bir ton birincil alüminyumun cevher halinden kullan›l›rhale getirilmesine kadar tüketilen toplam enerjisi 50.000-66.500 kCal/kgAl aral›¤›n-dad›r. Kullan›lan teknoloji ve üretim politikas›na göre, bir birincil alüminyum tesi-sinde tüketilen enerjinin; %2-3’ü boksit’in ç›kart›lmas› ve haz›rlanmas›nda, %12-20’si bayer süreciyle alümina elde edilmesinde, %60-80 elektroliz bölümünde s›v›alüminyum üretilmesinde, geriye kalan› ise döküm ve hadde ifllemlerinde tüketil-mektedir. Üretim sürecinde en fazla enerji, elektroliz birimlerinde tüketilmektedirve bu kademede kullan›lan enerjinin neredeyse tamam› elektrik enerjisidir.

Birincil alüminyum üretiminde tüketilen enerjinin proseslere ba¤l› da¤›l›m oranlar› nelerdir?

Enerji verimlili¤i yönüyle oldukça kötü durumda olan sektörde baflta elektrikenerjisinin en yo¤un kullan›ld›¤› elektroliz bölümünde enerji yönetiminin opti-mum enerji tüketim ihtiyac›n›n belirlemesi, enerji ve maliyet muhasebesi ile ömürhesab›yla teknoloji yenilemenin avantajlar› de¤erlendirilmelidir.

Bak›r SektörüGünlük yaflamdan sanayiye çok genifl bir kullan›m alan›na sahip olan bak›r, insan-l›k tarihinde kullan›lmas› çok eski ça¤lara dayanan temel metallerden biridir. En-düstrileflme ve geliflmeye orant›l› olarak talep art›fl›n›n geliflti¤i sektörde tüketimde¤erleri geliflmifl ülkelerde y›ll›k bak›r tüketimi 10 kg, az geliflmifl ülkelerde 1-2kg’d›r. Sanayi uygulamalar›nda elektrik üretim ve iletimi ile ilgili tesislerde, inflaat-larda, ulafl›m makina ve teçhizatlar›nda en genifl kullan›m alanlar›na sahiptir. Bak›-r›n sahip oldu¤u elektrik ve ›s› iletkenli¤i özellikleri nedeniyle, elektrik üretim sü-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



15

reçlerinde, santrallarde ve iletken malzeme imalat›nda kullan›lan en önemli ham-maddedir. Bununla birlikte bak›r, so¤uk hava cihazlar›nda, paslanmaz özelli¤in-den ötürü tafl›mac›l›kta, evlerde ayd›nlatma gereçlerinde, radyo ve TV cihazlar› vebeyaz eflya makinelerinde, çat› kaplamalar›nda, boru sistemlerinde, imalat sana-yinde torna, freze, matkap, kaynak makinelerinde ve trafolarda önemli bir kullan›-ma sahip malzemedir. Ayr›ca bak›r, otomobil, gemi, tren gibi ulafl›m araçlar›ndaradyatör, boru gibi parçalarda, kimya sektöründe, mühimmat sanayinde, turistikeflya yap›m›nda, so¤utucu donan›mlarda da kullan›lmaktad›r.

Dünyada 2008 y›l› itibariyle 18,2 Mton üretimin gerçekleflti¤i bak›r tüketiminde,Çin ve ABD’nin öncü oldu¤u görülmektedir. Bak›r madencili¤inde ise 2008 y›l› iti-bar›yla 5,3 milyon tonluk bak›r madeni üretimi ile fiili üretim baz›nda birinci ülkeolurken, bu ülkeyi 1,3 milyon tonluk üretim ile ABD izlemifltir. Küresel toplam üre-tim ise yine 2008 y›l› için 15,3 milyon ton olmufltur. Türkiye’de ise bak›r sektörü,demir d›fl› metal üretiminin önemli bir k›sm›n› oluflturmaktad›r. fiekil 3.19’dan dagörülebilece¤i gibi 2008 y›l›nda Türkiye’nin toplam bak›r üretimi 6 milyon ton ola-rak gerçekleflmifltir. Her ne kadar bak›r üretimi 2004’ten itibaren her y›l art›fl gös-terse de, yetersiz rezervlerden dolay› ithalat seviyesi her zaman yüksek kalm›flt›r.Bak›r a¤›rl›kl› olarak Kazakistan, Rusya ve Bulgaristan’dan ithal edilmektedir. Buveriler Türkiye’nin bak›r talebini karfl›lama konusunda hâlen ithalata ba¤›ml› oldu-¤unu göstermektedir.

Bak›r ÜretimiCevherden ürün ç›kt›s›na kadar pek çok üretim sürecinden oluflan bak›r üretimi,yo¤un enerji tüketen bir yap›ya sahiptir. Bu süreçler genel olarak, bak›r cevherininocaktan ç›kar›lmas›, haz›rlanmas›, ö¤ütme, zenginlefltirme (flotasyon), ergitmeyöntemiyle mat ve curufa ayr›flt›r›lmas›, hava üfleme ile konvertörde mattan bilis-ter bak›r üretimi, anot f›r›n›nda anot bak›ra dönüfltürme, elektrolizle katot bak›r ya-p›m›, katot bak›r›n ergitilerek külçe haline getirilmesi ve sat›fla sunulmas›d›r. Bak›-r›n, aç›k ve kapal› iflletme yöntemleri olmak üzere iki farkl› madenden ç›kart›lmayöntemi mevcuttur. Bu süreçte flotasyon yöntemi ile %1-2 bak›r (Cu) içeren sülfür-lü cevherlerin zenginlefltirilmesiyle birlikte cevherdeki bak›r, ortalama %80’in üze-rinde metal rand›manlar› ile zenginlefltirilerek ortalama %15-25 Cu içeren bak›rkonsantreleri elde edilir. Bu süreçten sonra konsantreler, blister üretim sürecineal›n›r. Burada konvansiyonel izabe yöntemleri ile ortalama %95-99 oran›nda Cu


Türkiye Bak›r Üretimi

7.000

6.000

5.000

4.000

3.000

2.0001.000

2003 2004 2005 2007 20082006

1.000.800.600.400.200.00-0.20-0.40-0.60

000

ton 2.920

1.616

2.953

(45)%

4.294

45%

4.806

12%28%

6.166

Bak›r Üretimi Büyüme Oran›

83%

fiekil 3.19

Türkiye’nin Bak›rÜretimi

içeren blister bak›r üretilir. Buradan rafinasyon ifllemlerine tabi tutuldu¤u elektro-litik bak›r üretimi için yönlendirilen blisterdan, bak›r üretimi gerçekletirilir.

Bak›r üretiminde otomasyon kullan›m›n›n son y›llarda yayg›nlaflt›¤› görülmek-tedir. Üretim süreçlerindeki kontrol edilemeyen üretim hatalar›n› ortadan kald›ranotomasyon uygulamas›, üretim kalitesini olumlu etkilemifltir. Bak›r üretimiyle bir-likte bu proseslerde pirit üretimi de gerçeklefltirilir. Pirit, genellikle pirit yataklar›n-dan veya bak›r, kurflun, çinko gibi cevherlerin flotasyonla zenginlefltirilmesi s›ra-s›nda yan ürün olarak üretilen bir maddedir. Pirit cevher veya konsantreleri, özel-likle sülfirik asit üretimi veya çimento katk› maddesi olarak kullan›l›r. fiekil 3.20’debak›r üretim süreci verilmifltir.

Bak›r üretimiyle birlikte üretilen pirit nerelerde bulunur ve nerelerde kullan›l›r?

Dünya bak›r üretiminin yaklafl›k %15’i hidrometalurjik yöntemlerle gerçekleflti-rilmektedir. Bu yöntemlerde genellikle oksitli bak›r cevherleri yerinde veya y›¤›nliç ifllemleri uygulanarak de¤erlendirilir. Y›¤›n liç ifllemleri ile çözeltiye al›nan ba-k›r, daha sonra solvent ekstraksiyon ile birlikte elektrowinning yöntemleriyle me-tal bak›r olarak flekillendirilir.

Bak›r Sektöründe Enerji Verimlili¤iBak›r üretiminde temel enerji kayna¤› elektriktir. Üretim maliyetleri yönüyle önem-li bir potansiyele sahip olan enerji kullan›m›, rekabet koflullar›n›n sa¤lanabilmesiiçin sektörde enerji tasarrufu, enerjinin verimli kullan›m› ve enerji geri kazan›m› ilebirlikte at›k kullan›m›n›n teflvik edilmesi çal›flmalar› yo¤un olarak yap›lmaktad›r.Bu süreçlerde elektrikle çal›flan güç üretim noktalar›nda frekans konvektörlerininkullan›lmas› önemli bir tasarruf seçene¤i olarak görülür.

Özellikle flatasyon tesislerinde proses verimleri, stok kontrolleri, otomasyonyöntemleriyle üretimde metal kay›plar› azalt›larak maliyetler düflürülebilir. Yo¤unenerji tüketimine sahip bak›r flotasyon süreçlerinde bak›r konsantrelerinin Cu içe-riklerinin art›r›lmas›, enerji kullan›m›n›n en alt düzeye indirilmesi ile tesislerde per-formans art›fl› sa¤lanabilir ve üretim maliyetlerinde etkin bir düflüfl sa¤lanabilir.


fiekil 3.20

‹fiLEME

HAZIRLAMA KIRMA Ö⁄ÜTME FLATASYON

KONVERTÖR

B‹L‹STERMAT

ERG‹TMECÜRUFATI⁄I

ANOT FIRINI

KATOT FIRINI DÖKÜMMAK‹NASI BAKIR

BAKIRCEVHER‹

CEVHER HAZIRLAMA

ANOT DÖKÜMMAK‹NES‹

ELEKTROL‹Z

Bak›r Üretim Süreci

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



16

Bak›r, tüm di¤er metaller aras›nda geri kazan›m› en fazla olan metaldir. Araflt›r-malara göre üretilen tüm bak›r›n yaklafl›k %37’si geri kazan›lm›fl bak›rd›r. Yenile-nebilir kaynak olarak tan›mlanan bak›r, fiziksel ve kimyasal özelliklerini yitirme-den tekrar tekrar kullan›labilme özelli¤ine sahip bir üründür. Bu özelli¤i nedeniy-le ikincil bak›r olarak da adland›r›lan geri kazan›lm›fl bak›r›n, do¤rudan cevherdenüretilen birincil bak›rdan ay›rt edilmesi oldukça güçtür. Bu kullan›m ile üretim sü-reçlerinde ciddi enerji tasarruflar› sa¤lanabilir.

Kimya Sektörü Kimya sektörü; baflta petrol, do¤algaz, hava, su, metaller ve mineraller gibi hammaddeleri binlerce farkl› ürüne dönüfltüren, ekonomik potansiyeli oldukça yüksekolan ve tüm sanayi üretiminde önemli bir girdiye sahip olan önemli bir sektördür.Sektörün üretim yelpazesi baflta temizlik ürünleri, boya, kozmetik ürünleri, ilaçlargibi tüketim mallar› olmaka üzere, tar›m sektörü için gübreler ve tar›m ilaçlar›,kimya sanayinin de dâhil oldu¤u imalat sanayinin ihtiyaç duydu¤u organik veinorganik kimyasallar, boyalar, laboratuvar kimyasallar›, termoplastikler ve benze-ri ürünleri de kapsayan oldukça genifl bir yap›ya sahiptir. Sektörde bü üretimleriçin kullan›lan hammadde temel ürün gruplar› aras›nda kauçuk ve plastik ürünler,tekstil, giyim, petrol ar›t›m›, selüloz ve ka¤›t ile birincil metaller önceli¤i almakta-d›r. Kimya sektörü bu kapsamda 5 ana alt sanayi dal›na sahiptir. Bunlar;

• Ana kimya sanayii (ana kimyasal maddeler, polimerler, silikonlar, gübre ve ta-r›m ve tar›msal ilaçlar, sentetik reçineler, plastik, yapay ve sentetik lifler vb.),

• Di¤er kimyasal ürünler sanayii (sentetik, yafl ve selülozik boyalar, sentetikve selülozik vernikler, lak, tiner, neft, t›bbi ilaçlar, veterinerlik ilaçlar›, s›v›,toz ve kal›p sabunlar, s›v›, toz ve krem deterjanlar, di¤er temizleyici madde-ler, kolonya, parfüm, makyaj malzemeleri, saç kremi ve flampuanlar, difl vetrafl malzemeleri, spreyler, di¤er kozmetikler, tutkal ve benzeri yap›flt›r›c›lar,barut, dinamit, fitil, vb.),

• Petrol rafinerileri, • Çeflitli kömür ve petrol türevleri sanayii (bitüm kökenli inflaat izolasyon ve

ba¤lay›c› maddeler, kok kömürü ve briket, madeni ya¤ haz›rlama ve dolumifllemleri, LPG dolum ifllemleri, vb.),

• Lastik ürünleri sanayii (tekerlek iç ve d›fl lasti¤i, lastik ve plastik ürünler, vb.).Son y›llarda nanoteknoloji, biyokimya, katalizör, genetik, organik kimya ve po-

limer kimyas› gibi teknolojik geliflmelerin ve üretim yöntemlerinin kullan›ld›¤› sek-tör, teknoljik geliflimlere en aç›k sektördür. Dünyada kimya sektörünün üretim sü-reci dikkate al›nd›¤›nda; üretimin yaklafl›k %38’ini ana kimyasallar, %27’sini özelkimyasallar, %25’ini farmasötikler ve %10’unu tüketici kimyasallar› oluflturmakta-d›r. Bu üretiminin yaklafl›k %33’ü Asya, %29’u Avrupa Birli¤i, %25’i NAFTA ülkele-ri taraf›ndan gerçeklefltirilmektedir.

Türkiye’de 100.000’e yaklaflan istihdam potansiyeli ile kimya sektörü, sanayisektörleri içinde önemli bir ekonomik de¤ere sahiptir. Üretim süreçlerinde yeralan iflletmeler ‹zmir, ‹stanbul, Adana gibi sanayinin geliflti¤i büyük yerleflim alan-lar›nda faaliyet göstermektedir. Kimya sektöründe üretim süreci, ülkenin genelekonomik koflullar› ile di¤er sektörlerden do¤rudan etkilenmektedir. 2008-20012y›llar› aras›nda a¤›rl›kl› kapasite kullan›m oran›n›n artt›¤› gözlenmifltir. Bu oran,kimyasallar›n ve kimyasal ürünlerin imalat› sektöründe %73,8, temel eczac›l›kürünlerin ve eczac›l›¤a iliflkin malzemelerin imalat› sektöründe %74,2 ve kauçukve plastik ürünleri imalat› sektöründe %72 olmufltur.


Türkiye’de sanayinin enerji tüketim potansiyelinde y›llara ba¤l› olarak %17-30aral›¤›nda önemli bir potansiyeline sahip olan kimya sektörü, tafl ve topra¤a ba¤l›üretim yapan sektörlerden sonra en çok enerji harcayan sektördür. Ekonomik krizsürecinde olumsuz etkilenen sektörde, 2000’li y›llarda enerji yo¤unlu¤u sat›fltan eldeedilen gelirin düflmesiyle azalm›flt›r. Sektörde enerji yo¤unlu¤unun 0,126 TEP/Bin$ile 0,210 TEP/Bin$ aral›¤›nda oldu¤u görülmektedir. Ancak özellikle ana kimya sa-nayiinde enerji yo¤unlu¤unun 0,5 TEP/Bin $ üzerinde oldu¤u ve bu de¤erin Türki-ye’de sanayi ortalamas›n›n oldukça üzerinde bir de¤ere sahip oldu¤u görülmektedir.

Kimya sektöründe üretim süreçlerin yüksek enerji ihtiyac›, sektörün enerji tüke-timinde maliyetlerde etkin bir role sahiptir. Sektörde enerji kaynaklar› olarak, taflkö-mürü, linyit, benzin, LPG, motorin, do¤algaz ve elektrik say›labilir. Sektörde etkinolan enerji maliyetlerini düflürmekte öncelikli hedef, eski teknolojilere sahip üretimsüreçlerinden süratle kurtulmakt›r. Teknolojik geliflmelere aç›k sektörde, günümüzsistemlerinde enerji verimlili¤i ve çevre öncelik verilen konulard›r. Özellikle plastikve lastik sektörlerinde hurda kullan›m›n›n gelifltirilmesi, verimlili¤in dolayl› gelifltirl-mesi için bir yöntemdir.

G›da SektörüBünyesinde g›da ad› verilen ifllenmifl ve do¤al haldeki hayvansal, bitkisel ve sen-tetik kökenli yenilebilir ve içilebilir karakterli maddeleri içeren besin elementleriniüreten sektör g›da sektörüdür. G›da sektörü; g›da maddelerinin hammaddedenbafllayarak; depolama, tasnif, iflleme, de¤erlendirme, dayan›kl› hale getirme, amba-lajlama iflleriyle birlikte, g›da maddeleri sat›fl yerlerine gönderilmek üzere depolan-d›¤› tesisler ile bu tesislerin tamamlay›c›s› say›lacak yerlerin tamam›n› kapsayan birbütünlü¤e sahiptir.

G›da sektörü, üretilen ürün ve süreçlerine ba¤l› olarak pek çok alt sektörden olu-flan bir sektördür. Alt sektörler olarak; un ve unlu mamüller, süt ve süt ürünleri, mey-ve ve sebze ifllemecili¤i, bitkisel ya¤ ve margarin, fleker mamülleri, et mamülleri, içe-cek ve su ürünleri ile di¤er mamül üretim sektörleri say›labilir.

Hammaddesinin büyük bir k›sm›n› tar›mdan karfl›layan Türk g›da sektörü, ihtiyaçduyudu¤u hammadesinin büyük bir k›sm›n› ülke s›n›rlar› içinden karfl›lamaktad›r.Türkiye’de g›da sektörü; %65’ini un ve unlu mamullerin, %11’ini süt ve süt mamul-lerinin, %12’sini meyve-sebze ifllemecili¤inin, %3,5’ini bitkisel ya¤ ve margarin ifllet-melerinin, %3’ünü flekerli mamullerin, %1’ini et mamullerinin ve %4,5’lik k›sm›n› tas-nif d›fl› g›dalar, alkolsüz içecekler, su ürünleri imalatç›lar›n›n oluflturdu¤u bir yap›yasahiptir.

G›da sektöründe hammadde temininden üretime, üretimden sat›fla, sat›flta muha-faza ve uzun süreli depolama süreçlerinde sürekli enerji ihtiyac› vard›r. G›da üretentüm süreçlerde, ›s›tma ve so¤utma ifllemleri, kurutma, dondurma, y›kama vb ifllevler-de üretim süreçlerinde makinelerin çal›flt›r›lmas› veya elektro-kimyasal prosesler içinde¤iflik enerji türlerinin kullan›ld›¤› görülmektedir. Üretim süreçlerinde ›s›tma, bu-harlaflma ve kurutma ifllemlerde enerji kayna¤› olarak genellikle fuel-oil, kömür, mo-torin, LPG veya do¤algaz gibi yak›tlar kullan›lmakta olup, so¤utma, dondurma ve di-¤er ifllemler için ise, elektrik enerjisi tercih edilmektedir. G›da endüstrisinde kullan›-lan toplam enerjinin yaklafl›k %30’u ›s›tma ve kurutma, %15’i ise so¤utma ve dondur-ma süreçlerinde tüketilir. Proses analizleri dikkate al›nd›¤›nda; elektrik tüketimi yö-nüyle enerjinin %78’i g›da iflleme proseslerinde kullan›lmaktad›r. ‹flletmelerde üreti-min d›fl›nda, ayd›nlatma, mekan ›s›tma, havaland›rma gibi ifllemler için elektrik tüke-timinin yaklafl›k %12 ile %16’s› tüketilmektedir.


Sektörde üretim süreçlerinde sat›fla kadar g›dalar›n korunmas›nda en önemliözellik s›cakl›k kontrollerinin yap›lmas›d›r. Sektörde önemli bir tüketim pay›na sa-hip olan elektri¤in önemli bir bölümü üretim süreçlerinde so¤utma, dondurma ve-ya so¤uk muhafaza ifllemlerinde kullan›lmaktad›r. Eski üretim sistemlerinde enerjiverimlili¤inin çok dikkate al›nmad›¤› ve proseslerde özellikle yal›t›m kurallar›n›nuygulanmamas› nedeniyle yo¤un enerji kay›plar›n›n oldu¤u bilinmektedir. Sektör-de teknolojik geliflmeler; özellikle hijyen koflullar yan›nda, üretim proseslerininenerji verimlili¤ini de gelifltiren bir yap›da devam etmektedir. Yeni gelifltirilen sis-temlerde, nemli havan›n yeniden kullan›m› ve ›s› enerjisinin geri kazan›m›n› sa¤la-yan ekipmanlar gibi proseslerin ilavesiyle sistemlerde enerji kullan›m› oran›n›nyaklafl›k %40’lar seviyesinde oldu¤u görülmektedir.

Enerji Bakanl›¤› verilerine göre, g›da sektöründe enerji tüketimlerinde 2000’liy›llardan itibaren düzenli bir art›fl e¤ilimi göze çarpmaktad›r. G›da sektöründeenerji tasarruf potansiyeline ilflkin çal›flmalar sektörde yaklafl›k %25’ler seviyesindebir potansiyelin oldu¤unu göstermektedir. Bunula birlikte sektörün enerji yo¤un-lu¤u, 0,08-1,1 TEP/bin$ gibi bir de¤erle sanayi enerji yo¤unlu¤u de¤erinden ol-dukça düflüktür.

G›da sektöründe üretim sürecinin her aflamas›nda ciddi anlamda enerji verimli-lik çal›flmalar› yap›labilmektedir. Bunlar›n bafl›nda sektörde ciddi kapasitelere sahipiflletmelerde enerji yönetim süreçlerinin kurulmas› gelmektedir. Özellikle g›da üre-timinde önemli potansiyele sahip un ve unlu mamüllerin üretim süreçlerinde at›kenerjinin geri kazan›m›na yönelik çal›flmalar, enerji tüketimini azaltacak çal›flmalar-d›r. K›sa üretim süresine sahip sebze ve meyve iflletmecili¤inde ›s› kay›plar›n›n kon-trol alt›na al›nmas› ile, Avrupa’da yayg›n olarak kullan›lan s›cak et kullan›m› ile s›-cak parçalama ve s›cak iflleme teknikleri kullan›larak önemli ölçüde isçilik, tafl›mave enerji tasarruflar› sa¤lanabilmektedir. Bu nedenle modern teknolojinin uygulan-d›¤› tesislerde bu tür uygulamalara da mutlaka yer verilmelidir. Elektrik tüketimin-de önemli bir unsur olan elektrik motorlar›nda frekans kontrolleri de yap›lmal›d›r.



Bir ülkede ekonomik büyümenin en önemli unsuru,baflta imalat sektörü olmak üzere, sanayi sektörlerininsahip oldu¤u etkilerdir. Ülkenin kaynaklar›n› önemlioranda kullanan sanayi sektörleri üretim sürecini etkinve verimli olarak sürdürebilmek için, do¤al kaynaklar›nmiktar› ve özellikleri, insan kaynaklar›n›n miktar› veözellikleri, sermaye araçlar›n›n miktar›, teknolojinin du-rumu, tam istihdam ve kapasite miktar›, üretim sürecin-de kaynaklar›n etkin kullan›larak verimlili¤in sa¤lanma-s› gibi alt› temel unsuru dikkate almak zorundad›r. Buparametreler planlama ve üretim sürecinde her bir sek-tör için geçerli parametrelerdir. Do¤al kaynaklar, tek-nolojinin durumu istihdam ve kapasite kullan›m› ve ve-rimlilik gibi parametrelerin temelinde enerji ve enerjiyo¤unlu¤u dikkate al›nmal›d›r. Bir ülkenin geliflmifllik düzeyi, enerji aç›s›ndan iki te-mel gösterge dikkate alarak de¤erlendirilir. Bunlardanbiri kifli bafl›na enerji tüketimi, di¤eri ise enerji yo¤un-lu¤udur. Kifli bafl›na enerji tüketiminin yüksek olmas›,hem ülkedeki ekonomik faaliyetlerin canl›l›¤›n›, hemde (ulafl›m araçlar›n›n çoklu¤undan elektrikli aletlerinyayg›nl›¤›na ve yüksek konforlu bar›nma imkânlar›nakadar genifl bir alanda) refah düzeyinin yüksekli¤inigösterir.Enerji verimlili¤i, sanayi kurulufllar›n›n çevre perfor-mans geliflmelerini etkileyen en h›zl› ve en ekonomikyollardan biridir. Enerji maliyetinin yüksek oldu¤u sa-nayi kurulufllar›nda enerji girdilerinde süreklilik, kaliteve düflük maliyet sa¤lamak kaç›n›lmaz olmufltur. Bunedenle sanayi kurulufllar›n›n; bünyelerinde enerji kul-lan›m›n› yönlendirecek ve sa¤lanacak enerji tasarruflar›sayesinde iflletmelerde verimi ve karl›l›¤› artt›racak ener-ji yönetim teflkilatlar›n› oluflturmalar› zorunluluk halinegelmifltirBu yönetimlerce sanayi kurulufllar›nda, enerji ekono-misini do¤rudan ilgilendiren enerjinin verimli kullan›-m›, enerji tasarruf çal›flmalar›n›n yönlendirilmesi, ürünmaliyetlerinde enerji maliyet etkilerinin azalt›lmas› veenerjinin çevre üzerindeki etkilerinin azalt›lmas› gibi fa-aliyetler yönetilir. Türkiye’de enerji yo¤un sektörlerdeenerji profilleri ile birlikte enerji verimlili¤ini do¤rudanetkileyen detaylar ayr› ayr› ele al›nm›flt›r. Enerjiyi yo¤un kullanan demir çelik sektöründe Türki-ye’nin toplam enerji tüketimi içerisindeki pay›, ortala-ma %6, sanayinin enerji tüketimi içerisindeki pay› ise,%15 civar›ndad›r. Demir-çelik sektöründe; ark ocakl›

tesislerde, enerji tüketimi elektrik, do¤al gaz ve motori-ne, entegre tesislerde ise, kömür, elektrik, petrol ve do-¤algaza dayanmaktad›r. Enerji verimlili¤ine yönelik ça-l›flmalarda, entegre demir çelik tesislerinde, elektrik ve›s› enerjisinde yaklafl›k %21 oran›nda, ark ocakl› tesis-lerde, elektrik enerjisinde, %11.7 ve ›s› enerjisinde, yak-lafl›k %1.2 oran›nda enerji tasarrufu potansiyeline sa-hiptir.Tüm dünyada yo¤un enerji tüketimine sahip çimentosektörü, enerji tüketimi ve maliyetleri aç›s›ndan en yük-sek sektörlerden biridir. Ülkemizde sanayi sektörü bün-yesinde yer alan çimento sektörü, enerji maliyetleri aç›-s›ndan de¤erlendirildi¤inde; %55 ile en yüksek oranasahiptir. Yo¤un enerji tüketen çimento sektöründe ar-tan enerji maliyetleri ve çevresel s›n›rlamalar nedeniyle,etkin enerji kontrolü önemli bir unsurdur. Türkiye’deton çimento bafl›na enerji tüketimi 0,083 ile 0,109 TEParas›nda de¤iflirken, bu de¤er AB’den 0,075 TEP’e ka-dar düflmektedir. Bu de¤erlendirme bile sadece mali-yetlerde en az %20’lere varan bir tasarruf potansiyelininvarl›¤›n› ortaya ç›karmaktad›r. Yo¤un enerji tüketen sektörlerden biri olan seramiksektörünün; birim maliyet içinde enerji girdi pay› %30-35’ler düzeyindedir. Avrupa örneklerini inceledi¤imiz-de, ‹talya sektöründe birim maliyet içinde enerjinin pa-y›n›n %15.2 oldu¤u görülmüfltür. Rekabet gücünü olum-suz etkileyen bu durum sektörde maliyetleri düflürmekad›na yasal beklentiler yan›nda enerjinin verimli kulla-n›m› ve enerji geri kazan›m çal›flmalar› yo¤un olarakyap›lmaktad›r. Benzer etkilerin baflta tekstil sektörü olmak üzere ka¤›t,demir d›fl› metaller, plastik, lastik gibi kimya ve g›dasektörlerinde de enerji verimlili¤i çal›flmalar› yo¤un ola-rak yap›lmaktad›r. Baflta demir d›fl› metaller olmak üze-re ka¤›t, kimya sektörlerinde hurda kullan›m›n›n yay-g›nlaflt›r›lmas›, proseslerde enerji verimlili¤i yan›ndahurda malzemenin neden oldu¤u çevre kirlili¤inin azal-t›lmas›na da olumlu katk›lar yaratacakt›r.

Özet


1. Sanayi sektörlerinin üretim sürecini etkin ve verimliolarak sürdürebilmesi için afla¤›dakilerden hangisi dik-kat edilmesi gereken bir unsurdur?

a. ‹flletmenin kapal› alan›b. Üretim sürecinde kaynaklar›n etkin kullan›m›c. ‹stihdamda e¤itim durumud. Çal›flma saatlerie. Enerji türü

2. Afla¤›dakilerden hangisi bir sanayi kuruluflu içinenerji verimlili¤inin temel ilkelerinden biri de¤ildir?

a. Kaynaklar›n etkin kullan›m›b. Birim enerji kullan›m maliyetleri azalt›lmak c. Ürün maliyetlerinde enerji maliyet oran›n› azal-

t›lmakd. Proses geniflli¤ie. Enerji kalitesini yükseltilmek

3. Afla¤›dakilerden hangisi demir çelik üretiminde üre-timi ve verimlili¤i etkileyen önemli parametrelerdenbiridir?

a. Hammaddenin kalitesi ve kompozisyonub. Elektrik miktar› c. Personel kalitesid. So¤utma havas›e. Bas›nç oran›

4. Afla¤›daki hangi yak›t türü çimento sanayi taraf›n-dan kullan›lmamaktad›r?

a. Linyit kömür b. Petro-kok c. ‹thal kömür d. Endüstriyel at›klare. LPG

5. Tekstil sektörüne yönelik de¤erlendirmelerde afla¤›-dakilerden hangisi dikkate al›nmaz?

a. ‹¤ ve rotor say›lar› b. Pamuk tipi k›sa elyaf kapasitesi c. ‹flletme bas›nçlar›d. Dokuma kapasitesi e. Kumafl iflleme (terbiye) kapasitesi

6. Afla¤›dakilerden hangisi ka¤›t üretiminde verimlili¤ietkileyen faktörlerden biridir?

a. Ka¤›t cinsib. Üretim sürecic. Selüloz a¤›rl›¤›d. Hurda ka¤›t kullan›m›e. Rulo boyutlar›

7. Birincil alüminyum üretiminde enerji pay› afla¤›da-kilerden hangisidir’?

a. %75-80b. %35-45c. %10-15d. %65-75e. %12-30

8. Afla¤›dakilerden hangisi Flatasyon tesislerinde, mali-yetlerin düflürülmesi için söylenemez?

a. Proses verimleri b. Otomasyon yöntemleric. Dövme fliddetid. Stok kontrolleri e. Metal kay›plar› azalt›lmas›

9. Afla¤›dakilerden hangisi kimya sektöründe son y›l-larda tercih edilen teknolojik üretim yöntemlerindende¤ildir?

a. Nanoteknolojib. Polimer kimyas› c. Genetik d. Biyokimya e. Ark f›r›nlar›

10. G›da sektöründe elektrik enerjisinin kullan›m› han-gisi için geçerli de¤ildir?

a. Süt ürünlerinde so¤utma b. G›da dondurma c. Et ürünlerinde so¤uk muhafaza d. Salça üretiminde ön ›s›tmae. Konfor flartlar›nda iklimlendirme



1. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Enerji Tüketiminde SanayiSektörlerinin Rolü” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

2. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Enerji Tüketiminde SanayiSektörlerinin Rolü” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

3. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Demir-Çelik ÜretimindeEnerji Kullan›m›” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

4. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento Üretimi” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

5. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tekstil Sektörü” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

6. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ka¤›t Sektöründe Enerji Kul-lan›m›” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

7. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Alüminyum SektöründeEnerji Verimlili¤i” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

8. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bak›r Sektöründe Enerji Ve-rimlili¤i” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

9. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kimya Sektörü” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

10. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “G›da Sektörü” konusunuyeniden gözden geçiriniz.


Fosil yak›t rezervlerinin kullan›m›nda temel problem,enerji kaynaklar›n›n üretilmesi, kullan›lmas› için gerek-li yat›r›m maliyetlerinin karfl›lanabilmesidir.

S›ra Sizde 2

TEP’in hesaplanmas›nda iki yöntem uygulan›r. Birinci-sinde, ›s›l de¤erlere göre düzenlenmifl, çevrim katsay›-lar›n› veren haz›r tablolar kullan›l›r. ‹kincisinde ise, ya-k›tlar›n alt ›s›l de¤eri 10000 katsay›na bölünerek, çev-rim katsay›s› hesaplan›r. Burada, yak›tlarda tonun veelektrik enerjisinde ise, MW’›n baz al›nd›¤›na dikkatedilmelidir. Kömür: 1. Yöntem: Kömürün alt ›s›l de¤eri: 4000 kcal/kgBir ton için çevrim katsay›s›(θçevrim kat. ): 0,4Tüketim Miktar›: 5000 ton

2. Yöntem:

Elektrik: 1. Yöntem: 1 kWh= 860 kcal/kWhçevrim katsay›s› (θçevrim kat): 0,086Tüketim Miktar›: 10000 kWh

2. Yöntem:

S›ra Sizde 3

‹flletme enerji yönetimleri enerjinin verimli kullan›m›n›hedefleyen e¤itim, enerji etüdü, ölçüm, izleme, planla-ma ve uygulama faaliyetlerini yürütür.

S›ra Sizde 4

Çelik, do¤ada en yayg›n halde oksit cevheri (magnetit-Fe3O4), kükürt cevheri (Pirit-FeS2) ve karbonat cevheri(Spathik demir-FeCO3) fleklinde bulunan demir ile ala-fl›m malzemesi karbon veya mekanik özelliklere ba¤l›di¤er elementlerle alafl›m sonucu oluflan malzemedir.

S›ra Sizde 5

Demir-çelik sektöründe; ark ocakl› tesislerde, enerji tü-ketimi elektrik, do¤algaz ve motorine, entegre tesislerdeise, kömür, elektrik, petrol ve do¤algaza dayanmaktad›r.

S›ra Sizde 6

Kuru sistem çimento fabrikalar›nda üretim ak›fl›; ham-madde haz›rlama, farin haz›rlama, yak›t haz›rlama, klin-ker haz›rlama, katk› haz›rlama, çimento üretimi ve pa-ketleme bölümlerini içermektedir.

S›ra Sizde 7

Ön kalsinasyonlu kuru sistem bir döner f›r›n prosesin-de ürün üzerinde kurutma, ön ›s›tma, ön kalsinasyonve sinterleme ifllemleri gerçekleflir.

S›ra Sizde 8

Hurda araç lastikleri, at›k ka¤›tlar, at›k ya¤lar, ahflapat›klar›, ka¤›t proses çamuru, ar›tma tesislerinin at›k ça-

TEP mQ

TEP TEP= = =& . altısı

1000010000 860

10000860

TEP m TEP TEPçevrim kat= = =& . . ,.θ 10000 0 086 860

TEP mQ

TEP TEP= = =& . altısıl

100005000 4000

100002000

TEP TEP= =5000 0 4 2000. ,TEP m çevrim kat= & . .θ



murlar›, lastik ve plastikler ve etkinli¤i kaybolmufl sol-ventler, çimento sanayiinin alternatif yak›t olarak kul-lanmakta oldu¤u bafll›ca at›klard›r.

S›ra Sizde 9

‹plik üretimi; ham elyaf›n ipli¤e dönüfltürülmesini içe-ren ifllemin tümüne verilen isimdir. Bu ifllem boyuncaal›nan ham elyaflar harmanlan›r, temizlenir, ayr›l›r veen sonunda e¤irme ifllemine gelerek dokuma için ha-z›rlanm›fl olurlar.

S›ra Sizde 10

Tekstil endüstrisi; örgü kumafl üretimi ve dokuma, bas-k›, boya ve apre proseslerinden oluflmaktad›r.

S›ra Sizde 11

Seramik kaplama malzemeleri yer ve duvar kaplamas›n-da kullan›lan, seramikten yap›lm›fl plakalard›r. Seramiksa¤l›k gereçleri inorganik-metalik olmayan hammadde-lerin belirli oranlarda kar›flt›r›larak ak›flkan bir çamur ha-line getirilmesi, daha sonra da alç› ve/veya sentetik reçi-ne kal›plarda flekillendirilerek piflirilen ürünlerdir.

S›ra Sizde 12

Ka¤›t sektöründe maliyetleri ve rekabet gücünü olumsuzetkileyen en önemli unsur, hammadde olarak kullan›lanselülozu ithal etmeleridir.

S›ra Sizde 13

Ka¤›d›n kalitesi; hammadde, ka¤›t hamurunun haz›rlan-ma metodu, ka¤›t hamuruna ilave edilecek çeflitli katk›maddeleri, ka¤›d›n gramaj› ve sonuçta elde edilmifl olanka¤›t yapraklar›na uygulanan kimyasal ifllemler gibi çe-flitli nedenlere ba¤l›d›r.

S›ra Sizde 14

Bugün alüminyum üretiminde, entegre tesisler, boksitmadeni iflletmecili¤i, boksit cevherinden alümina üreti-mi, alüminadan elektroliz yolu ile s›v› alüminyum üreti-mi, s›v› alüminyumun alafl›mland›r›larak dökülmesi veekstrüzyon ve haddeleme ifllemleriyle yar› ürün ve/veyauç ürün üretimi olmak üzere 5 ana üretim prosesindenoluflur.

S›ra Sizde 15

Birincil alüminyum üretiminde bir ton alüminyum üreti-mi için tüketilen enerji, benzer sektörlere göre de¤erlen-dirildi¤inde; bak›r ve polietilenin yaklafl›k iki kat›, çeli¤inise yaklafl›k befl kat›d›r.

S›ra Sizde 16

Pirit cevher veya konsantreleri, özellikle sülfürik asitüretimi veya çimento katk› maddesi olarak kullan›l›r.

Yararlan›lan KaynaklarÇal›ko¤lu, E. (2009), Türkiye’de Enerji Verimliligi ve

Uygulamalar›, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl›¤›,Ankara.

CEMBUREAU. (2008). Act›v›ty Report 2007, The Eu-ropean Cement Association. www.cembureau.eu

DPT. (2000). Demird›fl› Metaller Sanayi Özel ‹htisas

Komisyonu Raporu, Devlet Planlama Teflkilat› Se-kizinci Befl Y›ll›k Kalk›nma Plan›, Ankara

DPT. (2006). Tafl Ve Topra¤a Dayal› Sanayiler Özel

‹htisas Komisyonu Çimento Sanayii Ön Rapo-

ru, Devlet Planlama teflkilat›, Dokuzuncu Kalk›nmaplan› (2007-2013), Ankara.

DPT. (2000). Tafl ve Topra¤a Dayal› Ürünler Sanayi

Özel ‹htisas Komisyonu Raporu (Seramik Kap-

lama Malzemeleri, Seramik Sa¤l›k Gereçleri,

Teknik Seramik), Devlet Planlama Teflkilat› Seki-zinci Befl Y›ll›k Kalk›nma Plan›, Ankara

DPT. (2000). Ka¤›t Sanayii Özel ‹htisas Komisyonu

Raporu, Devlet Planlama Teflkilat› Sekizinci BeflY›ll›k Kalk›nma Plan›, Ankara

DPT. (2006). G›da Sanayii Özel ‹htisas Komisyonu

Raporu, Devlet Planlama teflkilat›, Dokuzuncu Kal-k›nma plan› (2007-2013), Ankara.

Ercan Y., Durmaz A. Çürüksulu M., Dalo¤lu fi.(2006).Türkiye Çimento Sektöründe Enerji Verimlili-

¤inin Art›r›lmas› Ve Sera Gaz› Emisyonlar›n›n

Azalt›lmas› ‹le ‹lgili Fayda-Maliyet Analizleri

Son Raporu, Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Üniver-sitesi, Ankara.

Erdem B.(2006). Avrupa Birli¤inde Kimya Sektörü,

‹zmir Ticaret Odas›, D›fl Ekonomik ‹liflkiler Müdür-lü¤ü, ‹zmir

Erdo¤an M.(2000) Mühendislik Alafl›mlar›n›n Yap›

ve Özellikleri Cilt I-II, Nobel Yay›n Da¤›t›m, An-kara

IEA .(2011) Key World Energy Statistic, InternationalEnergy Agency, Head of Communication and Infor-mation Office 9 rue de la Fédération, 75739 ParisCedex 15, France.

Günay D.(2006) Alüminyum Sektörü Hakk›nda Bir

De¤erlendirme, Türkiye Kalk›nma Bankas›, Eko-nomik ve Sosyal Araflt›rmalar Müdürlü¤ü, Ankara.


Günefl E., Ünsal F.(2006). Türkiye’de G›da Sektörü-

nün Ekonomik Yap›s› ve Avrupa Birligine Uyu-

mu, Türkiye 9. G›da Kongresi, BoluKeskin, T.(2007). Enerji verimlilik kanunu ve uygu-

lama süreci, Mühendis ve Makine, 48(569)106-112s.

Kavak K. (2005) Dünyada ve Türkiye’de Enerji Ve-

rimlili¤i ve Türk Sanayiinde Enerji Verimlili¤i-

nin ‹ncelenmesi, Devlet Planlama Teflkilat›, ‹ktisa-di Sektörler Ve Koordinasyon Genel Müdürlü¤ü,Ankara

Oktay Y., fiahiner E.B. (2011). Ka¤›t Endüstrisinde

Oluflabilecek Çevre Sorunlar› ve Çözüm Öneri-

leri, Fatih Üniversitesi ‹stanbul. cevre.club.fa-tih.edu.tr/webyeni/konfreweb/konu26.pdf

Omurtay, B.(2006) 2004 Y›l› Benchmarking De¤er-

lendirmeleri (Çimento Sektörü), E‹E-UETM, An-kara.

Onat L.(1997). Çimentonun Kimyas› ve Üretimi, SETÇimento Bal›kesir Fabrikas›, Bal›kesir.

Ö. Kedici,(1993). Enerji yönetimi, Elektirik ‹flleri Etüd‹daresi Genel Müdürlü¤ü Enerji Kaynaklar› Etüt ida-resi baflkanl›¤› E¤itim Yay›nlar›, Ankara, 1993, p. 4.

Önöz E. (2008). Tekstil Sanayinde Enerji Verimlili¤i

ve Enerji Verimli Motor Sistemleri, Yüksek Li-sans Tezi, ‹stanbul Teknik Üniversitesi Enerji Ensti-tüsü, ‹stanbul.

Özdabak A, Ertem M.E.(2002). Enerji Yönetim Tek-

nikleri, Erdemir Demir Çelik Fabrikalar›, Sayfa 9-13, Karabük.

ETKB,(2011). Enerji verimlili¤i Strateji Belgesi 2011-

2023, Elektrik ‹flleri Etüd ‹daresi Enerji Verimlili¤iPortal›, Ankara.

http://enver.eie.gov.tr/ENVER.portal Öztürk M.(2005), Kullan›lm›fl Alüminyum Malzeme-

lerin Geri Kazan›lmas›, Çevre ve Orman Bakanl›-¤›, Ankara.

http://www.ertasaluminyum.com/aluminyum.htmPekin H. B. (2002). Seramik Sektörü, Sanayide Enerji

Verimlili¤i Forumu 21. Enerji Tasarrufu Haftas› Et-kinlikleri, Ankara

Sanayi Ticaret Müd.(2010). Türk Kimya Sanayi, Sana-yi ve Ticaret Bakanl›¤›, Sektörel Raporlar ve Analiz-ler Serisi, 2011/2, Ankara

Sogut Z., Oktay Z.(2006). Energy And Exergy Analy-

ses In Thermal Process Of Production Line Of

Cement Factory And Application, Igec-2 Interna-tional Green Energy Conference, Ontario Instituteof Technology (UOIT), Canada, 25-29 June 2006

Sö¤üt M. Z. (2005). Çimento fabrikas›nda enerji ta-

ramas› ve üretim hatt› ›s› proseslerinde enerji

ve ekserji analizi, yüksek lisans tezi, Bal›kesir Üni-versitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bal›kesir.

Szargut, J., Morris, D.R., Steward, F.R.(1988). Exergy

Analysis of Thermal and Metallurgical Proces-

ses, Hemisphere Publishing Corporation, USA.TMMOB.(2008) Dünyada Ve Türkiye’de Enerji Ve-

rimlili¤i Oda Raporu, Türkiye makine mühendis-leri Odas› Yay›nlar›, Ankara.

TOBB (2011). Türkiye Demir ve Demir D›fl› Metaller

Meclisi Sektör Raporu 2010, Türkiye Odalar VeBorsalar Birli¤i Türkiye Demir Ve Demir D›fl› Metal-ler Meclisi, Afflaro¤lu Matbaas› Ankara

Usta H. (2011) Ka¤›t Sektöründe Profil Araflt›rmas›

‹TO ‹stanbul www.ito.org.tr/Dokuman/Sektor/1-47.pdf

Utlu Z.(2003). Türkiyenin Sektörel Bazda Enerji ve

Ekserji Kullan›m Verimlili¤inin Analizi, Dokto-ra tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü ‹z-mir , Sayfa 160-175.

Ünlü N., Sanayi Sektörü Mevcut Durum De¤erlen-

dirmesi Raporu, Türkiye’nin Ulusal ‹klim De¤iflik-li¤i Eylem Plan›’n›n Gelifltirilmesi Projesi http://ik-l im.cob.gov.tr/ikl im/Files/Sanayi%20Sekto-ru%20Mevcut%20Durum%20Degerlendirme-si%20Raporu.pdf

Ünlü N.(2002). Tipik Bir Çimento Fabrikas› ‹çin

Enerji ve Kullan›labilirlik Analizi, Gebze yüksekTeknolojiler Enstitüsü Mühendislik ve Fen BilimleriEnstitüsü, Gebze.

Ye¤inbolu A.(2004). Çimento -Yeni Bir Ça¤›n Malze-

mesi, Türkiye Çimento Müstahsilleri Birli¤i-Ankara.World Energy Council.(2008) 2007-2008 Türkiye

Enerji Raporu, Dünya Enerji Konseyi Türk MilliKomitesi, Ankara

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Buharl› sistemler ve kullan›m alanlar›n› aç›klayabilecek,Buhar kazanlar›, buhar devresi ve elemanlar›n› tan›mlayabilecek,Buhar sistemlerinde enerji tasarrufunu uygulayabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Buhar• Doymufl Buhar• K›zg›n Buhar• Buhar Kazan›• Kondenstop

• Buhar Akümülatörleri• Flafl Buhar• Blöf• Ekonomizör• Buhar Kaça¤›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNN


Buhar Sistemleri

• BUHAR TES‹SATI VE BUHARLA‹LG‹L‹ TEMEL B‹LG‹LER

• KAYNAR SULU S‹STEMLER• KIZGIN YA⁄ S‹STEMLER‹• BUHAR, KAYNAR SU VE KIZGIN

YA⁄ TES‹SATLARININKARfiILAfiTIRILMASI

• BUHAR KAZANLARI• BUHAR AKÜMÜLATÖRLER‹ • BUHAR KAZANI DONANIMLARI• BUHAR TES‹SATINDA

KULLANILAN ELEMANLAR• BUHARLI S‹STEMLERDE ENERJ‹

EKONOM‹S‹• BUHARLI S‹STEMLERDE ENERJ‹

TASARRUFU VE SORUNLARINAZALTILMASI ‹Ç‹N BAZI ÖNER‹LER


G‹R‹fiGenellikle ülkelerin geliflmifllik düzeyi de¤erlendirilirken kifli bafl›na enerji tüketi-mi ile enerji yo¤unlu¤u de¤erlendirilmektedir. Enerji maliyetinin yüksek oldu¤usanayi kurulufllar›nda enerji girdilerinde süreklilik, kalite ve düflük maliyet kriterle-rine dikkat edilmelidir. Özellikle enerji yo¤un sektörlerde enerji verimlili¤i veenerji etütleri çok önemlidir. Demir-çelik, cam çimento gibi enerjiyi yo¤un olarakkullanan sektörlerde al›nabilecek önlemlerle %20-30’a kadar enerji tasarruf potan-siyelleri ortaya ç›kabilmektedir.

BUHAR TES‹SATI VE BUHARLA ‹LG‹L‹ TEMEL B‹LG‹LER

Buharla ‹lgili Temel Tan›m ve KavramlarBuhar tesisat›yla ilgili karfl›laflaca¤›n›z baz› tan›m ve kavramlar k›saca afla¤›da aç›k-lanm›flt›r.

BuharSuyun belli bir bas›nçta ›s›t›larak s›v› halden gaz haline geçmesi ile buhar elde edi-lir. Belli bir bas›nçtaki suya ›s› verilmeye baflland›¤›nda önce doymufl s›v› halinegelerek %100 s›v› durumunda olur. Daha sonra enerji verilmeye devam edilirse sa-bit s›cakl›k ve sabit bas›nçta buharlaflma süreci bafllar. Bu süreçte s›v› buhar kar›-fl›m› birlikte bulunmaktad›r.

Doymufl buharS›v› buhar kar›fl›m›na ›s› verilmeye devam edilirse, su buharlaflmaya devam ede-rek en sonunda %100 doymufl buhar haline gelir.

K›zg›n buharDoymufl buhar noktas›ndan sonra enerji verilmeye devam edilirse k›zg›n buhar el-de edilir.

Flafl buharSistemdeki buhar›n yo¤uflmas› sonucu kondens ortaya ç›kmaktad›r. Buhar›n yo-¤uflmas›, doyma s›cakl›¤›nda ortaya ç›kmaktad›r. Kondensat veya kazan blöfü da-ha düflük bir bas›nçta al›nd›¤› zaman, s›cakl›¤› düflük bas›nçtaki doyma s›cakl›¤›na

Buhar Sistemleri

kadar düflebilir. Buradaki s›cakl›k düflüflü s›ras›nda bir miktar ›s› enerjisi aç›¤a ç›k-maktad›r. Aç›¤a ç›kan bu ›s› enerjisi kondensat›n buharlaflmas›na sebep olur. Bubuhara flafl buhar ad› verilir.

KondensBuhar iletim hatlar›nda, hat boyunca ›s› kay›plar› ortaya ç›kmaktad›r. Bu ›s› kay›plar›n-dan dolay› bir miktar buhar yo¤uflarak su haline gelir buna kondens denilmektedir.

Buhar Kapan› (Kondenstop)Buhar sisteminde hava, gaz ve kondensi otomatik olarak tahliye eden ancak bu-har› tutan cihazlara kondenstop denir.

Is› Eflanjörü (Is› De¤ifltiricisi)Birbiriyle kar›flmayan ak›flkanlarda bir ak›flkandan di¤er ak›flkana ›s› geçiflinin ger-çeklefltirildi¤i cihazlard›r. Ak›flkanlar s›v› ya da gaz olabilir. Is› de¤ifltiricilerindeak›flkan ak›mlar› paralel ya da ters yönde olabilir.

PresostatBuhar kazanlar› üzerinde pek çok gösterge ve emniyet donan›m› bulunmaktad›r.Buhar kazanlar› üzerindeki en önemli emniyet cihaz› presostatt›r. Presostat kazanbas›nc› belli bir de¤erin üzerine ç›kt›¤› zaman bas›nc› düflüren bir emniyet cihaz›d›r.

SüspansiyonBir faz içerinde, baflka bir fazdaki maddenin çözünmeden as›l› olarak kalmas›durumudur.

Buhar, endüstride çeflitli amaçlara yönelik çok yayg›n olarak kullan›lan bir ak›fl-kand›r. S›v› haldeki ak›flkan›n gaz haline dönüflme durumu buhar olarak tan›mlan-maktad›r. Bu genel tan›m, su için yap›ld›¤›nda, s›v› haldeki suya ›s› verildi¤indebuhar haline dönüflmesi olarak tan›mlanmaktad›r. Standart atmosfer bas›nc›nda su,100°C’de buhar haline gelmektedir. Sabit bas›nçta suya ›s› verildi¤inde önce doy-mufl s›v› noktas›na ulafl›l›r. Is› verilmeye devam etti¤inde buharlaflma süreci bafllar.Buharlaflma süreci sabit bas›nç ve sabit s›cakl›kta gerçekleflir. Is› verilmeye devamettikçe suyun tamam› buharlafl›r ve doymufl buhar noktas›na ulafl›l›r. Bundan son-ra ›s› verilmeye devam edilirse buhar, k›zg›n buhar olarak tan›mlan›r.

Buhar›n ana kullan›m alanlar›, endüstriyel amaçlarla, ›s›tma amac›yla ve termiksantrallerde elektrik üretimi olarak karfl›m›za ç›kmaktad›r. Is›tma amac›yla buharkullan›m›, hemen hemen terk edilmifltir. Çünkü enerjinin etkin kullan›m› göz önü-ne al›nd›¤›nda, ›s›tma amac›yla düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerine geçilmifltir. An-cak baz› özel durumlarda ›s›tmada buhar kullan›m› söz konusu olabilmektedir. Bu-har›n ›s›tmada kullan›m›na genellikle bölgesel ›s›tma sistemlerinde rastlanmakta-d›r. Bu sistemlerde buhar üretimi, ›s› santrallerinde bulunan buhar kazanlar›ndagerçeklefltirilir. Kazanda üretilen buhar, bina alt›na kadar tafl›narak, bina alt›nda ›s›eflanjörü vas›tas›yla enerjisini ›s›tma amac›yla kullan›lacak suya aktar›r. Is› de¤iflti-ricisinde bünyesindeki gizli ›s›y› suya veren buhar, yo¤uflarak su haline gelir. Bu-har›n termik santrallerde elektrik üretiminde kullan›lmas›, Rankine çevrimiyle ger-çeklefltirilir. Rankine çevriminde kazanda üretilen buhar, k›zd›r›c›ya yollan›r. Bura-dan buhar türbinlerine yollanan buhar, buhar türbini ç›k›fl›nda yo¤uflturucuya ge-lir. Yüksek bas›nç ve s›cakl›kta, buhar türbinine giren buhar, buhar türbininin ka-natlar›n› döndürür. Kanatlara ba¤l› olarak dönen mil bir alternatöre ba¤l›d›r. Alter-natör, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren elektromekanik bir ayg›tt›r. Al-


ternatörden de elektrik enerjisi üretilir. Yo¤uflturucudan s›v› olarak ç›kan su, pom-pa ile tekrar kazana yollan›r. Günümüzde buhar, özellikle kimya, ka¤›t, tekstil,malzeme ve g›da endüstrisinde kullan›lmaktad›r. Ayr›ca sterilizasyon amac›yla has-tanelerde ve temizlik amac›yla çamafl›rhanelerde kullan›lmaktad›r.

Düflük ›s›tma sistemleri nedir? Nerelerde ve nas›l kullan›l›r?

Buhar kullan›m›n›n avantajl› yönleri flu flekilde ortaya konulmaktad›r. Buharideal bir ›s› tafl›y›c› ak›flkan olarak görülmektedir. Küçük çapl› borular tafl›nmas›nedeniyle ›s› kay›plar›n›n di¤er sistemlerden daha az oldu¤u kaydedilmektedir.Ancak bu noktada yal›t›m konusuna çok dikkat edilmesi gerekti¤i aç›kt›r. Buharkullan›m›nda otomasyon ve do¤ru tesisat çok önemlidir. Geliflmifl ›s› geri kazan›msistemleriyle kazan, blöf ve flafl buhar› d›flar› at›lmaz. Kazan besleme tank›na veri-lerek kazan besleme suyunun ›s›t›lmas›nda kullan›l›r.

Buhar›n elde edilmesi en yayg›n olarak bir kazanda yak›lan yak›tla suya enerjiverilmesi yoluyla gerçeklefltirilir. Buhar elde edilmesi için di¤er bir yol, endüstriyelproseslerden ç›kan at›k ›s›n›n bir ›s› de¤ifltiricisi vas›tas›yla suya verilmesi yoluylagerçeklefltirilmektedir. Di¤er bir buhar eldesi yolu ise, karfl› bas›nçl› türbinlerdenara buhar çekilmesi yoluylad›r.

Buhar Kullan›m›n›n Avantaj ve Dezavantajlar›Buhara iyi bir ›s› tafl›y›c›s› gözüyle bak›lmaktad›r. Bunun iki nedeni bulunmaktad›r.Birincisi kolay üretilebilen sudan elde edilebiliyor olmas›d›r. ‹kincisi ise güvenilirolarak kullan›labilece¤i s›cakl›kta büyük miktarda ›s› depolayarak tafl›nabilme özel-li¤idir. Buhar kullan›m›nda proses s›cakl›¤› daha hassas bir flekilde denetlenebil-mektedir. Bunun nedeni buhar›n yo¤uflma s›cakl›¤›n›n bas›nc›na ba¤l› olmas›ndankaynaklanmaktad›r. Böylece yo¤uflma bas›nc› kontrol edilerek istenen proses s›cak-l›¤› hassas bir flekilde elde edilebilir. Buhar kullan›m›nda küçük bir kütle ile büyükmiktarda enerji tafl›mak mümkün olmaktad›r. Buhar kullan›m›nda daha küçük bo-ru çap› ile tesisat›n kurulumu mümkündür. Bu da boru maliyeti ile yal›t›m maliye-tinde azalma sa¤lamaktad›r. Ayr›ca buhar›n tafl›nmas› bas›nç fark› ile gerçekleflti¤in-den pompalamaya ihtiyaç duyulmayaca¤›ndan pompalama enerjisinden de tasarrufedilecektir. Buhar enerjisini bir ›s› de¤ifltiricisi vas›tas›yla kullan›m yerinde suya ak-tarmaktad›r. Is› de¤ifltiricisindeki ›s› transferi sabit s›cakl›kta gerçekleflmektedir.Çünkü bu ›s› transferi yo¤uflma s›ras›nda gerçekleflmekte, yo¤uflma da sabit s›cak-l›kta olmaktad›r. Yo¤uflma ifllemi sabit s›cakl›kta gerçekleflti¤inden ›s›tma yüzeyiboyunca s›cakl›k sabit kalmaktad›r. Buhar yanmaz ve alev almaz özelli¤i nedeniylepatlay›c› ortamlarda emniyetli olarak kullan›labilmektedir. Buhar kullan›m›nda etki-li ve kaliteli s›zd›rmazl›k ürünlerinin kullan›m› büyük önem arz etmektedir. Endüs-tride buhar baflta g›da olmak üzere kimya, petro-kimya ve tekstil endüstrilerindegenifl ölçüde kullan›lmaktad›r. Özellikle g›da endüstrisinde buhar kullan›m› hijyenflartlar› nedeniyle çok önemlidir. Buhar saf ve hijyenik bir madde oldu¤undan g›daendüstrisinde dezenfeksiyon ve proses amac›yla kullan›lmaktad›r.

Buhar kullan›mlar›n›n dezavantajlar› ise flu noktalarda toplanmaktad›r. Buharkullan›m›ndaki önemli sorunlardan birisi tesisatta korozyon oluflma riskinin fazla-l›¤›d›r. Buhar da¤›t›m hatlar›nda yo¤uflmalar oldu¤undan kondens sular› oluflmak-tad›r. Bu kondens sular›n›n sistem içerisinde birikmemesi gerekmektedir. Buharda¤›t›m hatlar›n›n e¤imli olarak yap›lmas› mecburiyeti vard›r. Bu nedenle kon-dens hatt›n›n kurulmas›, iflletilmesi zor ve pahal›d›r. Buhar›n yaklafl›k olarak birkilometreden daha uza¤a tafl›nmas› teknik ve ekonomik aç›dan uygun bulunma-maktad›r. Kondens kay›plar›n›n fazla olmas› buharl› sistemlerinin iflletim masraf-lar›n› art›rmaktad›r.

1194. Ünite - Buhar S istemler i

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

KAYNAR SULU S‹STEMLERKaynar suyun s›cakl›¤›n›n 105°C’den daha yüksek oldu¤u sistemler, kaynar sulusistemler olarak an›lmaktad›r. Kaynar suyun bu düzeydeki, s›cakl›klarda tutulabil-mesi için bas›nç alt›nda bulundurulmas› gerekmektedir. Bu nedenle kaynar sulusistemler bas›nçl› sistemlerdir. Sistemde bas›nc›n ani ve h›zl› olarak düflmesine izinverilmez çünkü kaynar sulu sistemlerde bas›nç düfltü¤ünde ani buharlaflma bununsonucunda da patlama meydana gelebilir. Bas›nç ve s›cakl›klardaki büyük de¤i-flimler sistemde flok ve kaçaklara neden olur. Kaynar sulu sistemlerde bütün kon-troller kesin olarak, ›fl›kl›, sesli uyar›l›, otomatik durma ve çal›flt›rmal› fleklinde ol-mal›d›r. Kaynar sulu sistemlerde su kalitesi ve seviyesinin sürekli olarak kontroledilmesi önemlidir. Uygulamada kaynar sulu sistemler daha çok bölge ›s›tmas›ndakarfl›m›za ç›kmaktad›r. Kaynar sulu sistemlerde korozyon problemine daha az rast-lanmaktad›r. Buharl› sistemlere göre ilk yat›r›m›, iflletme maliyeti ile bak›m ve ona-r›m maliyeti daha düflüktür.

KIZGIN YA⁄ S‹STEMLER‹Is› transfer ak›flkan› olarak özel ya¤lar›n kullan›ld›¤› sistemler k›zg›n ya¤l› sistemolarak an›lmaktad›r. Bu sistemlerde iflletme s›cakl›¤› 280°C’ye kadar ç›kabilmekte-dir. K›zg›n ya¤l› sistemlerde ya¤›n oksitlenerek özelli¤ini yitirmemesi için hava iletemas›n›n kesilmemesi gerekmektedir. Bu amaçla azotla 02-05 bar de¤erlerindebas›nçland›r›lmas› gerekmektedir. Bu nedenle s›cak sulu sistemlerde oldu¤u gibibas›nçs›z bir sistemdir. K›zg›n ya¤l› sistemlerde, kazanda ya¤ ›s›t›larak ›s› tüketimcihazlar›na pompayla gönderilmektedir. Kullan›m yerinde enerjisini veren ya¤ tek-rar kazana geri yollanmaktad›r. Kazanda ›st›lan ya¤ sisteme yollanmaktad›r. Buçevrim sürekli tekrarlanarak ihtiyaç olan yere enerji transferi sa¤lanmaktad›r. Da-ha çok endüstriyel proseslerde kullan›lan k›zg›n ya¤ sistemlerinde dolaflt›r›lmas›gereken ak›flkan miktar› fazlad›r. Genel olarak bak›ld›¤›nda; bas›nçs›z olmas›, ko-rozyon riskinin az olmas›, patlama riskinin bulunmay›fl› ve ataletinin az olmas› busistemin avantajl› yönleri olarak ortaya ç›kmaktad›r. Ak›flkan maliyetinin yüksekli-¤i, kapasitesinin s›n›rl› olmas› ve yang›n riski bulunmas› bu sistemin dezavantajl›yönleri olarak ortaya ç›kmaktad›r.

BUHAR, KAYNAR SU VE KIZGIN YA⁄ TES‹SATLARININ KARfiILAfiTIRILMASISanayide buhar›n yan›nda kaynar su ve k›zg›n ya¤ tesisatlar› da kullan›lmaktad›r.

• Kullan›m alanlar› aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, buhar tesisat› yüksek bas›nca daya-n›kl› ›s›t›c›l› sistemlerin kullan›ld›¤› tesislerde ve yüksek s›cakl›k ihtiyac›ndauygun bir çözüm olarak ortaya ç›kmaktad›r. Buhar tesisat› kot fark›n›n yük-sek oldu¤u bölgelerde uzaktan ›s›tma sistemi olarak uygun bir seçenektir.

• Genel olarak bak›ld›¤›nda, buhar tesisat›n›n yat›r›m› kaynar su tesisatlar›nagöre daha pahal› olmaktad›r. 160°C s›cakl›k ve 10 bar iflletme bas›nc›ndakikaynar sulu sistemler genellikle kullan›m amaçlar›na göre bak›ld›¤›nda yük-sek s›cakl›kl› iflletmeler için daha ekonomik bir çözüm olarak ortaya ç›k-maktad›r. 180°C s›cakl›ktan sonra ise, bas›nc›n çok yüksek de¤erlere ç›kma-s› nedeniyle çok ekonomik olmamaktad›r. K›zg›n ya¤ tesisat› korozyon ris-ki olmayan ve çok yüksek s›cakl›ktaki ›s›t›c› ak›flkan kullan›m› uygulamala-r›nda ekonomik olmaktad›r. 180°C’nin üzerindeki s›cakl›klarda ilk yat›r›mmaliyetinin daha uygun oldu¤u belirtilmektedir.


• Yak›t maliyeti olarak bak›ld›¤›nda, buhar tesisat›nda kaynar sulu ve k›zg›nya¤ tesisat›ndan daha yüksek de¤erler ortaya ç›kmaktad›r. Buhar tesisat›ndayak›t maliyetinin yüksek olmas›n›n bafll›ca nedeni kondens suyu kay›plar›,blöf kay›plar›, kondenstop kaç›rmalar› ve buhar kaçaklar›d›r. Yak›t maliyetiaç›s›ndan özellikle sürekli iflletmelerde kaynar sulu tesisat en ekonomik ola-n›d›r. K›zg›n ya¤ tesisat›n›n yak›t maliyeti kaynar su tesisat›ndan fazla ancakbuhar tesisat›ndan daha azd›r.

• Verim aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, k›zg›n ya¤ kazanlar›n›n verimi buhar kazan›-na göre biraz daha düflük olmaktad›r. Buhar sisteminin kondens, blöf, kon-denstop gibi iflletme kay›plar› göz önüne al›nd›¤›nda k›zg›n ya¤ sisteminintoplam sistem verimi buhar tesisat›na göre daha düflük olmaktad›r.

• Korozyon problemleri aç›s›ndan bu üç sistem incelendi¤inde, buhar tesi-sat›n›n korozyon riski yüksektir. Kaynar sulu tesisatta ise korozyona dahaaz rastlanmaktad›r. K›zg›n ya¤ tesisat›nda ise korozyon ihmal edilebilirdüzeydedir.

• Is›t›lacak yüzeyde homojen s›cakl›k da¤›l›m› aç›s›ndan incelendi¤inde, bu-har seçene¤inin mükemmel oldu¤u söylenebilir. Kaynar sulu ve k›zg›n ya¤tesisat›nda yüzey s›cakl›¤› homojen de¤ildir.

• Yüksek s›cakl›¤a ulafl›labilme aç›s›ndan bir de¤erlendirme yap›l›rsa, doymuflbuhar veya k›zg›n buhar ile 300°C’ye kadar yüksek s›cakl›klara kadar ç›ka-bilmektedir. Bu tür uygulamalarda s›cakl›¤a karfl›l›k gelen bas›nç de¤erleri-ne dikkat edilmelidir. Kaynar su tesisat› 180°C’lik s›cakl›klardan sonra eko-nomik olmamaktad›r. K›zg›n ya¤ tesisat›nda ak›flkana ba¤l› olarak yüksek s›-cakl›klara ulafl›labilmektedir. Ancak ya¤daki bozulma riski dikkate al›narakya¤ kalitesine özen gösterilmelidir.

• Bu üç sistem ›s›l atalet aç›s›ndan karfl›laflt›r›ld›¤›nda, buhar tesisat›n›n ›s›lataleti kaynar suya göre daha az olmaktad›r. Buhar tesisat›nda kazandaki sumiktar› ve sistemdeki su miktar› kaynar suya göre daha az olmaktad›r. Sis-temin buhar tutmas›, buhar tesisat›nda daha uzun zaman almaktad›r. Kaynarsulu sistemde kazandaki ve sistemdeki su miktar› daha fazla oldu¤undanataleti daha fazlad›r bu nedenle devreye girmesi daha uzun zaman almakta-d›r. K›zg›n ya¤ tesisat›nda sistemde ve kazanda bulunan ya¤ miktar›n›n çokaz olmas› sistemin ataletinin daha az olmas›n› sa¤lamaktad›r. Bu nedenle busistemler hemen devreye girebilirler.

• Buhar tesisat›nda flafl problemi bulunmaktad›r. Flafl buhar kay›plar› sistemverimini düflürmektedir. Kaynar sulu ve k›zg›n ya¤ tesisat›nda ise flafl prob-lemi bulunmamaktad›r. Blöf kay›plar› aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, buhar tesisa-t›nda blöf kay›plar› bulunmaktad›r. Kaynar sulu tesisatta blöf kay›plar› dahaazd›r. K›zg›n ya¤ tesisat›nda ise blöf kay›plar› bulunmamaktad›r. Kondensbuhar tesisat›nda kondenizasyon oldu¤undan kondenstop gerekmektedir.Dolay›s›yla kondens suyu borusu döflenmesi gerekmektedir. K›zg›n ya¤ vekaynar su tesisat›nda ise kondens suyu borusu döflenmesine ve kondensto-pa gerek bulunmamaktad›r.

• Buhar tesisat›nda ak›flkan nakli buhar›n kendi bas›nc›yla sa¤land›¤›ndanpompalama ihtiyac› duyulmamaktad›r. (Kazana su basmak için kazanbesleme suyu pompalar› kullan›lmaktad›r). Kaynar su ve k›zg›n ya¤ tesi-sat›nda ise sistemde ak›flkan dolaflt›rmak için dolafl›m pompas›na ihtiyaçduyulmaktad›r.


• Servis bak›m s›kl›¤› ve maliyeti aç›s›ndan bir karfl›laflt›rma yap›l›rsa, buhartesisat› en fazla servis bak›m gerektiren seçenektir. Kaynar sulu tesisat›n ser-vis bak›m maliyeti daha ucuzdur. K›zg›n ya¤ tesisat› ise bak›m s›kl›¤› ve ih-tiyac› en az olan seçenektir. Yang›n riski aç›s›ndan de¤erlendirildi¤inde bu-har tesisat› ve kaynar sulu tesisat›n yang›n riski bulunmamaktad›r.

• Buhar, kaynar sulu ve k›zg›n ya¤l› sistemlerin kullan›m›n›n avantajl› oldu¤utesisler aç›s›ndan bir karfl›laflt›rma afla¤›daki flekilde yap›labilir: Buharl› sis-temler, yüksek s›cakl›k ihtiyac› olan sistemlerde kullan›l›r. Bu sistemlerdeyüksek bas›nca dayan›kl› ›s›t›c›lar kullanmak gerekmektedir. Buharl› sistem-ler kot fark› çok fazla olan bölgelerde, ›s›tma sistemi olarak kullan›labilmek-tedir. Bunlar›n d›fl›nda aç›k buhar kullanma ihtiyac›nda, yüksek s›cakl›k ih-tiyac› olan yerlerde tercih edilmektedir. Kaynar su tesisat›, yayg›n bölge ›s›t-ma sistemlerinde ve 180°C’ye kadar ›s›tma ihtiyac› olan ve buhara göre da-ha az korozyon riski olan ›s›t›c›lar›n kullan›ld›¤› tesislerde tercih edilmekte-dir. K›zg›n ya¤ tesisat›, ise yüksek bas›nç istenmeyen yüksek s›cakl›k ihtiya-c› olan tesislerde, küçük ve yayg›n olmayan tesislerde ve ›s›tma sistemindekorozyon riski olmamas› gereken tesislerde tercih edilmektedir.

BUHAR KAZANLARI Buhar kazanlar› kullan›m amac›na uygun olarak belirlenen s›cakl›k bas›nç ve mik-tarlarda buhar üretimi sa¤layan kazanlard›r. Uygulamada en çok karfl›lafl›lan kazantipleri alev duman borulu silindirik tip buhar kazanlar› ve su borulu buhar kazan-lar›d›r. Uygulamada buhar üretimi için genellikle alev duman borulu kazanlar ter-cih edilmektedir. ‹stenilen bas›nç ve buhar miktar›n›n daha ekonomik ve çevredostu bir yolla üretilebiliyor olmas› bu tür kazanlar›n tercih edilmesinin bafll›ca ne-denlerdir. Bu tür kazanlarda borular›n içerisinden duman gaz›, borular›n d›fl›ndaise su bulunmaktad›r. Alev duman borulu kazanlar büyük su hacimli kazanlar ola-rak da bilinmektedir. Bu tür kazanlarda büyük su hacimlerine ve yüksek depola-ma kapasitelerine ulaflmak mümkündür. Böylece kazan k›sa süreli büyük buharihtiyaçlar›nda bile kararl› bir buhar üretimi yapabilmektedir.

Buhar kazanlar›yla ilgili daha genifl bilgiyi, Prof. Dr. Osman Genceli taraf›ndan yaz›lan Bu-har Kazanlar› (Birsen Yay›nevi) isimli kitapta bulabilirisiniz.

Modern buhar kazanlar›nda duman gaz›ndan elde edilen enerjiden daha fazlayararlan›lmas› yoluna gidilmektedir. Bu amaçla kazanlar art›k üç geçiflli olarak ta-sarlanmaktad›r. Bunun anlam› duman gaz› üç kez suyla karfl›laflmaktad›r. Yanmasonu ürünleri, yanma odas›n›n sonundaki cehennemlik üzerinden ön duman san-d›¤›na geçer. Cehennemlik bölgesi birinci geçifl odas›d›r, ön duman sand›¤› girifliikinci geçifltir. Yanma sonu ürünleri ön duman sand›¤›ndan üçüncü geçifle aktar›-l›r. Yanma sonu ürünleri üçüncü geçiflten sonra kazandan ç›kmaktad›r.

Kazanlarla ilgili olarak, kazan iflletme bas›nc› ve konstrüksiyon bas›nc› tan›m-lanmaktad›r. Kazan iflletme bas›nc›, kazan›n normal çal›flma bas›nc›d›r. Kazankonstrüksiyon bas›nc› ise kazan mukavemet hesaplar›nda esas al›nan bas›nç olupsipariflte de belirtilmesi gerekmektedir. Konstrüksiyon bas›nc› kazan iflletme bas›n-c›ndan %10 daha büyük olmal›d›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



BUHAR AKÜMÜLATÖRLER‹ ‹flletmelerde buhar talebindeki de¤iflimlerin buhar kazan›yla karfl›lanamad›¤› du-rumlar ortaya ç›kmaktad›r. Buhar ihtiyac›n›n karfl›lanamad›¤› böyle durumlarda bu-har akümülatörüne ihtiyaç duyulmaktad›r. Buhar akümülatörü, buhar veya kaynarsuyla ›s›t›lan bir buhar kazan›d›r. Buhar akümülatörleri 3 ayr› tiptedir. Bunlar s›ra-s›yla do¤rudan temasl› ›s›t›c›lar, delikli boru ›s›t›c›lar ve kaskad tipli ›s›t›c›lard›r. Si-lindir fleklinde bas›nçl› bir kap olan buhar akümülatörünün hacimsel olarak yakla-fl›k 3/4’ü suyla 1/4’i ise buhar ile doludur. ‹flletmede buhara ihtiyaç duyuldu¤u za-manlar buhar akümülatöründen buhar çekilir tanktan buhar eksilmesiyle bas›nçtabir düflme meydana gelir. Bu bas›nç düflüflü, tanktaki doymufl suyun buharlaflmas›-na neden olur böylece sisteme buhar verilmeye devam edilebilir. Akümülatörler,belirlenmifl alt ve üst bas›nç limitleri aras›nda çal›flt›r›lmaktad›r. ‹flletmelerde buharakümülatörünün bulunmas› buhar kazan›n›n verimini artt›rmaktad›r. ‹flletmenin bu-har kazan› pik yükler için de¤il de normal ihtiyaç için seçilece¤inden kazan kapa-sitesinin daha küçük ve dolay›s›yla da boru çaplar›n›n daha küçük de¤erlerde seçil-mesini sa¤lar. Bu durumda buhar akümülatörü sadece pik ihtiyac› oldu¤unda kul-lan›l›r ve buhar ihtiyac› daha h›zl› bir flekilde karfl›lanabilir. Buhar akümülatörleri-nin tank büyüklü¤ü, doldurma bas›nc›na boflaltma bas›nc›na her seferde çekilecekbuhar miktar›na y›ll›k kapasiteye ve boflaltma periyodu gibi faktörlere ba¤l›d›r.

BUHAR KAZANI DONANIMLARIBuhar kazanlar›nda emniyet ve kontrol çok önemlidir. Emniyet ve kontrolün sa¤-lanmas› amac›yla buhar kazanlar› üzerinde pek çok donan›m bulundurulmas› ge-rekmektedir. Bunlar›n bafll›calar›; presostat, manometre, su seviye gösterge cihaz›,dip ve yüzey blöf vanalar›, kazan otomatik besleme cihaz›d›r.

Presostat, kazanlarda bulundurulmas› gereken en önemli emniyet cihazlar›n-dan biridir. Presostat, maksimum emniyet kazan emniyet bas›nc›n›n alt›nda bir ye-re ayarlanm›flt›r. Kazan bas›nc›, presostat üzerinde daha önceden ayarlanan bas›nçde¤erine geldi¤inde, bas›nc›n emniyetli bir flekilde düflülmesini sa¤lar. Standartlargere¤i buhar kazanlar› üzerinde iki adet presostat bulundurulmas› gerekmektedir.Yerlefltririlen birinci presostat, limit presostad› olarak an›lmakta olup ayarlanan ba-s›nç de¤erinde brülörün durdurulmas›n› sa¤lar. Buhar kazanlar›nda kullan›lan di-¤er presostat ise bas›nç ayar presostat›d›r. Bu presostat brülör cinsine göre on-offkontrollü veya oransal olabilir. Buhar kazan›nda iki kademeli brülör kullan›lmas›durumunda üç adet presostat bulundurulmas› zorunlulu¤u vard›r. Limit ve iflletmepresostatlar›n›n bas›nç de¤erlerini aç›klamak üzere afla¤›da bir örnek verilmifltir.

Maksimum iflletme bas›nc› 9,5 atü olan bir kazandaki presostad›n limit ve iflletmebas›nç aral›klar› ne olmal›d›r?

Çözüm: Limit presostat bas›nc›, kazan iflletme bas›nc›n›n 0,5 atü üzerinde ayar-lan›r. Soruda kazan iflletme bas›nc› 9,5 atü olarak verildi¤inden, limit presostad› 10atü olacak flekilde ayarlanmal›d›r. Presostad›n devreye girip ç›kmas›ndaki fark bas›n-c› genellikle 0,2 atü olarak belirlenir bu duruma göre presostat 9,8 ile 10 atü aras›n-da çal›flacakt›r. ‹flletme presostad› kazan iflletme bas›nc› de¤erine göre ayarlanmak-tad›r. Kazan iflletme bas›nc› 9,5 atü oldu¤undan, iflletme presostad› 9,5 atüye ayarla-nacakt›r. ‹flletme presostat›n›n devreye girip ç›kmas›ndaki fark de¤eri 0,5 olarak ve-rilmektedir. Bu duruma göre iflletme presostat› 9 ile 9,5 atü aras›nda çal›flacakt›r.


Ö R N E K

Atü nedir? Aç›klay›n›z.

Maksimum iflletme bas›nc› 8,5 atü olan bir kazanda iflletme presostat› ile limit presostathangi aral›klarda çal›flacakt›r?

Buhar kazanlar›nda bas›nc› ölçmek arac›yla manometre kullan›lmaktad›r. Buamaçla buhar kazanlar›nda iki adet manometre kullan›lmal›d›r.

Buhar kazanlar›nda kazandaki su seviyesini sürekli takip etmek amac›yla su se-viye gösterge cihazlar› kullan›l›r. Buhar kazanlar›nda su seviye gösterge cihaz›ndaniki adet bulunmal›d›r. Bu cihazlar çelik gövdeli ve refleks caml›d›r. Refleks cam d›-flar›dan gelen ›fl›¤›n yans›mas› ilkesine dayanmaktad›r. Gaz veya buhar ortam›nda-ki ›fl›k, görüfl cam›n›n içindeki herhangi bir görüntüyü, prizmatik lambalarla yans›-t›r. Likit durumda bu ›fl›k emilir, sonuç olarak karanl›k bir seviye görünümü orta-ya ç›km›fl olur. Su seviye göstergelerinin üç adet valfi bulunmaktad›r. Bu valfler s›-ras›yla girifl, ç›k›fl ve boflaltma amac›yla yerleflmifllerdir. Su seviye gösterge cihaz›-n›n yerleflimi de önemlidir. Cihaz›n en alt bölümü kazanda izin verilen en düflüksu seviyesinden 5 cm yukarda olmal›d›r. Seviye göstergesinin boyu kazanda izinverilen en yüksek su seviyesinin görülebilece¤i yükseklikte olmal›d›r.

Dip blöf ve yüzey blöf vanalar›n›n buhar kazanlar›nda buhar üretiminin sürek-li ve güvenilir olarak iflletilmesini sa¤lamak amac›yla zorunlu olarak kullan›lmas›gerekir. Su haz›rlama sisteminin tipine göre besleme suyundan kaynaklanan tuz vebaz› yabanc› maddeler kazana girebilmektedir. Kazandaki buharlaflmadan sonrakazan suyundaki tuz oran› artar. Tuz oran›n›n artmas›, kazanda kazantafl›, kazankorozyonu ve köpük oluflumuna sebep olur. Bunun d›fl›nda yüzeyde oluflan kö-pü¤ün buhar tesisat›na tafl›nma riski vard›r. Bu durum buhar kalitesini düflürür. Ka-zan içindeki tuz konsantrasyonu sürekli olarak ayarlanmal›d›r. Kazandaki tuz kon-santrasyonun ölçülmesi amac›yla yüzeye bir iletkenlik elektroliti yerlefltirilir. Ka-zandaki suyun tuz oran› artt›¤›nda do¤al olarak iletkenli¤i de artar. Bu noktaya ge-lindi¤inde yüzeydeki tortular›n tahliye edilmesi gerekir. Bu iflleme üst blöf ifllemidenir. Di¤er bir deyimle yüksek oranda tuz içeren su d›flar› at›lmal› ve yerine tazesu al›nmal›d›r. Bu ifllem yap›larak kazandaki tuz konsantrasyonunun düflürülmesisa¤lan›r. Üst blöf yap›lmamas› durumunda su yüzeyinde köpüklenme olur, bununsonucu olarak buharla beraber yüksek oranda tuz içeren su sürüklenir. Tuzlu sukontrol cihazlar›n›n ar›zalanmas›na, eflanjör yüzeylerinde birikim oluflmas›na ne-den olur. Ayr›ca sisteme giren tuzlu su; buhar kapanlar›n›n t›kanmas›na, borulardave cihazlarda korozyona neden olur. Sonuçta blöf yapman›n di¤er bir amac› buharkazan›ndaki suyun mineral de¤iflikli¤ini azaltmak böylece de korozyon sonucumetallerin erimesini önlemektir. Blöf ifllemi elle yap›labilece¤i gibi modern göze-timsiz çal›flan kazanlarda otomatik olarak da yap›labilmektedir. Otomatik yap›ld›-¤› durumlarda kazandaki suyun elektrik iletkenli¤ini ölçen elektrotlardan gelenuyar›yla iletkenli¤in belirli bir de¤eri aflmas› durumunda hidrolik olarak çal›flanmotorlu vana harekete geçirilir ve otomatik olarak blöf yap›lm›fl olur. Blöf ifllemin-de d›flar›ya tuz içeren köpük at›l›rken beraberinde bir miktarda buhar ve s›cak suat›lmaktad›r. Bu bir miktar enerji kayb›na da yol açabilmektedir. Kazan yüzeyinde-ki bu köpük oluflumunun yan› s›ra kazan dibinde baz› tuz ve yabanc› maddeler(tesisattan gelen pas, ya¤ ve kir) birikebilmektedir. Çöken bu birikinti kazan dibin-de bir çamur tabakas› meydana getirir. Bu durum kazanlarda korozyona neden


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

olabilecek bir tehlikedir. Kazan dibinde biriken bu çamur ve tortu, ayr›ca ›s› trans-ferine de güçlefltirmektedir. Kazan dibinde biriken çamur tortu gibi yabanc› mad-delerin d›flar› at›lmas› gerekmektedir. Bu ifllem dip blöf vanas›yla yap›lmaktad›r.Bu blöf ifllemi elle yap›labilece¤i gibi gözetimsiz çal›flan kazanlarda otomatik ola-rak yap›lmal›d›r. Otomatik dip blöf vanas› uygulamas› belirli zaman aral›klar›ndablöf yap›lmas› esas›na dayanmaktad›r. Genellikle günde bir kez ya da her vardiyada bir kez olmak üzere 2-3 saniye süreyle yap›l›r.

Buhar kazanlar›nda gaz taraf› patlamalar›na karfl› önlem almak üzere patlamakapa¤› konulmaktad›r. Patlama kapa¤› konulmas› son y›llarda tart›flmal› hale gel-mifl olup kullan›m zorunlulu¤u baz› standartlardan ç›kar›lmaktad›r.

BUHAR TES‹SATINDA KULLANILAN ELEMANLARKazanda üretilen buhar, borular arac›l›¤›yla kullan›laca¤› yerlere tafl›n›r. Kazan ç›k›-fl›ndaki ana buhar hatt›nda giden buhar, daha sonra küçük kollarla cihazlara kadartafl›n›r. Ana buhar hatt›nda giden buhar, yol boyunca bir miktar yo¤uflur. Yo¤uflanbuhar›n borunun üst k›sm›ndan en alt noktas›na do¤ru buhar ak›fl yönünde tafl›n-mas› sa¤lan›r. Buhar tesisat›nda yo¤uflan suyun belirli bir e¤imde ak›fl›na izin veri-lir. Bu amaçla, içinden buhar geçen boruya, buhar ak›fl yönüne do¤ru boruya %1-4 aras›nda e¤im verilir. Boru uzunlu¤u yatayda 50 metreyi geçiyorsa her 50 metre-de bir kondens suyu toplanmal›d›r. Buhar› kullanacak cihaz›n vanas› aç›ld›¤›ndabuhar da¤›t›m borusu vas›tas›yla cihaza do¤ru yönlendirilir. Buhar yol boyuncakendinden daha so¤uk yüzeylerle temas ederek buharlaflma ›s›s›n› vererek yo¤u-flur. Sistem rejime girdi¤inde borular ve cihaz ›s›naca¤›ndan buhar kullanan cihazasürekli bir buhar ak›fl› sa¤lanabilir. Doymufl haldeki suyun sabit haldeki özgül ›s›s›yaklafl›k olarak Cp = 4,18 kj/kg.K’dir. Özgül ›s›, bir maddenin birim kütlesinin s›cak-l›¤›n› bir Kelvin art›rmak için verilmesi gereken enerji miktar›d›r. Kazanda eksilensuyun yerine eksilen kadar su eklemek gerekmektedir. Eklenecek suyun olabildi-¤ince s›cak gönderilmesi istenir. Böylece buhar üretiminde kullan›lacak yak›t mik-tar›n›n azalt›lmas› sa¤lan›r. Bu amaçla çeflitli noktalarda yo¤uflan kondens suyu, ka-zan besleme suyu olarak kullan›l›r. Böylece kondens suyunun ve buradaki enerji-nin tekrar kullan›lmas› sa¤lanarak kazanda bir enerji tasarrufu elde edilir.

Buhar Kapanlar› (Kondenstoplar) Borularda kullan›m yerine do¤ru yönlendirilen buhar, ›s› kay›plar›ndan dolay› suhaline gelir. Buna kondens denilmektedir. Buhar kapanlar› genel olarak sistemde-ki havay›, gaz› ve yo¤uflan kondensi (suyu) tahliye amac›yla kullanmaktad›r. Bu-har kapan› havay›, gaz› ve yo¤uflan suyu tahliye ederken buhar› tutmaktad›r. Bu-har tesisinin verimli ve emniyetli bir biçimde çal›flabilmesi için yo¤uflan suyun ola-bildi¤ince çabuk bir flekilde sistemden al›nmas› gerekmektedir. Buhar hatt›nda vekollektörün alt›nda mutlaka buhar kapan› grubu kullan›lmal›d›r. Buhar kapan›n›nçal›fl›p çal›flmad›¤›n› ve kaçak olup olmad›¤›n› tespit etmek amac›yla bir gözetle-me cam› veya buhar kapan› kontrol cihaz› kullan›lmal›d›r. Buhar borusunun afla¤›veya yukar› yön de¤ifltirmesi halinde yo¤uflan suyun al›nmas› gereklidir. Tesisat›niçerisinde kalan ve özellikle yukar› dönüfllerde yo¤uflan ve y›¤›lan su, koç darbe-sine neden olabilir. Tahliye edilmeyen kondens, buharla birlikte yüksek h›z ve gü-rültüyle sürüklenerek dirsek ve vanalara çarpar. Bu olay koç darbesi olarak an›l-maktad›r. Kondens, ›s› eflanjöründe bir film tabakas› meydana getirir. Bu film taba-kas› ›s› transferini zorlaflt›r›r. Buhar kapanlar›, buhar kullanan cihazlardan sonraveya buhar hatt›n›n direnaj noktalar›nda kullan›lmaktad›r. Buhar kapanlar›, küçük


çapl› delikleri ve hareketli parçalar› içermektedir. Bu nedenle t›kanma tehlikesi bu-lunmaktad›r. Bu tehlikeyi ortadan kald›rmak amac›yla buhar kapan›ndan önce birpislik tutucu yerlefltirilir. Karfl› bas›nçla kondens hatt›nda kondensin geri kaçmas›-n› önlemek amac›yla buhar kapan› ç›k›fl›na çek valf yerlefltirilir. Buhar kapan› ilecihaz ç›k›fl› aras›ndaki borunun tamamen kondens ile dolu olmas› gerekmektedir.Bu bölümdeki kondens buharlafl›rsa; buhar kondens geçiflini önler. Bu olaya bu-har t›kac› denmektedir.

Buhar kapanlar› imal edildi¤i prensibe göre üç tipte adland›r›lmaktad›r. Bunlars›ras›yla; mekanik prensiple çal›flan buhar kapanlar›, termodinamik prensiple çal›-flan buhar kapanlar› ve termostatik prensiple çal›flan buhar kapanlar›d›r. Kondens-top seçiminde; buhar kapan›na giren buhar bas›nc›, karfl› bas›nç (buhar kapan›n-dan sonraki bas›nç), saatte oluflan kondens miktar› ve kullan›lacak ünite dikkateal›nmal›d›r. Kullan›lacak üniteye göre kondestop seçimi için üretici firma taraf›n-dan buhar kapan› seçim tablosu oluflturulmufltur.

Mekanik buhar kapanlar›, buhar ile kondens aras›ndaki yo¤unluk fark›n›n alg›-lanmas› prensibiyle çal›fl›r. Bu yo¤unluk fark›na göre oluflan kondens, buhar s›cak-l›¤›nda tahliye edilir. Ters koval› buhar kapan› ve flamand›ral› buhar kapan› olmaküzere iki tip mekanik buhar kapan› bulunmaktad›r. fiamand›ral› buhar kapanlar›mekanik buhar kapanlar› içinde en ideali olarak kabul edilmektedir. fiamand›ral›buhar kapanlar›nda kondens ulaflt›¤› anda tahliye edildi¤inden ›s›l verimi yüksek-tir. Bu tip buhar kapanlar›nda, kondens tahliye edilirken buhar geçifline izin veril-memektedir. fiamand›ral› buhar kapanlar› yüksek ve ani bas›nç de¤iflikliklerindenetkilenmezler ve paslanmaz çelik içyap›lar› nedeniyle korozyona ve afl›nmaya da-yan›kl›d›rlar. Ters koval› buhar kapanlar› de¤iflken yüklerin tahliyesi için de¤iflikorifis çaplar›na sahiptirler. Bu tip buhar kapanlar› sa¤lam bir konstrüksiyona sahipolup koç darbelerine dayan›kl›d›rlar. Bunun d›fl›nda kondens olufltu¤u anda tahli-ye etmesi özelli¤iyle ›s›l verimi yüksektir.

Termodinamik buhar kapanlar›nda kondens ile flanfl aras›ndaki dinamik fark-lar alg›lanarak kondensin, buhar s›cakl›¤›na yak›n bir de¤erde tahliye edilmesi sa¤-lan›r. Termodinamik buhar kapanlar›n›n en önemli özelli¤i, basit konstrüksiyonuve bak›m›n›n kolay olmas›d›r. Bu tip buhar kapanlar› genellikle paslanmaz çelik-ten yap›l›r. Küçük ve hafif olmalar› montaj maliyetlerini düflürür. Sa¤lam bir kons-trüksiyona sahip oldu¤undan koç darbesi, donma ve titreflimden etkilenmez. Ter-modinamik kapanlar›n izole edilmeleri gerekmektedir. ‹zole edilmezlerse çok s›kdevreye girip ç›karlar. ‹zolasyon amac›yla buhar ceketi kullan›lmaktad›r.

Termostatik prensiple çal›flan buhar kapanlar›nda kondens ile buhar aras›ndakis›cakl›k fark› alg›lan›r ve kondens tahliye edilir. Buhar s›cakl›¤›n›n alt›nda bir s›cak-l›k varsa bu, kondens olufltu¤u anlam›na gelmektedir. Termostatik prensiple çal›flanüç tip buhar kapan› bulunmaktad›r. Bunlar s›ras›yla denge bas›nçl› termostatik bu-har kapan›, bimetalik buhar kapan› ve s›v› genleflmeli buhar kapan›d›r. Termostatikbuhar kapanlar›, yo¤uflmayan gazlar›n buhar ortam›nda tahliyesine uygun olarak ta-sarlanm›flt›r. Paslanmaz çelikten yap›ld›¤›ndan korozyon ve afl›nmaya dayanmakta-d›r. Bu nedenle uzun ömürlüdürler. Karfl› bas›nçtan etkilenerek sistemde yüksekmiktarda kondens birikmesine neden olmazlar. Termostatik buhar, kapanlar›nda ba-s›nç dengeli kapsül bulundu¤undan koç darbesine karfl› dayan›kl›d›r.

Buhar kapan› tesisat›nda kullan›m yerine göre, ana buhar hatt›, proses hatt›, ›s›de¤ifltiricileri, kurutma silindirleri, sabit kazanlar, buharl› f›r›nlar, buharl› radyatör-ler, buharl› konvektörler ve panel ve levha ›s›t›c›lar› bulunmaktad›r.


Ana buhar hatt› buhar›n tafl›nd›¤› ana tesisat hatt› olarak an›lmaktad›r. Tesisat-taki buhar, içerisinde süspansiyon olarak su zerrelerini, boru cidar› boyunca kon-dens filmini ve havay› da tafl›maktad›r (Süspansiyon, bir faz içinde, baflka bir faz-daki maddenin çözünmeden as›l› kalmas› durumudur). Buhar d›fl›ndaki bu mad-delerin ana buhar hatt›ndan tahliye edilmeleri gerekmektedir. Yukarda aç›kland›¤›gibi bu ifllem, buhar kapanlar›yla gerçeklefltirilmektedir. Ana buhar hatlar›nda bu-har kapan› olarak genellikle termodinamik kondenstop önerilmektedir. Proses hat-t›, ana buhar hatt›n› cihaza ba¤lar. Cihaz giriflinden önce mutlaka buhar kapan›kullan›lmal›d›r. Buhar hatt›nda ›s› de¤ifltiricisi kullan›l›yorsa buhar kapan›n›n kon-dens tahliyesini en iyi flekilde yapacak ve fazla havay› da d›flar› atacak özellikte ol-mas› beklenmektedir. Bu nedenle en ideal buhar kapan› olarak hava tahliyeli tipönerilmektedir. Kondens toplama tank› ›s› de¤ifltiricisinin alt›na yerlefltirilmifl isekondens yerçekimi ile kolayca tahliye edilebilir. Kurutma silindirleri; çaplar›na,kondens toplama flekillerine ve h›zlar›na ba¤l› olarak çeflitli tiplerde bulunmakta-d›r. Koval›, sabit veya döner sifonlu tipleri bulunmaktad›r. Kurutma silindirleri, bu-har kapan›, pislik tutucu, hava kollektörü ve hava tahliye sistemlerine sahip olma-l›d›r. Sabit kazanlar›n buhar bas›nçlar› daha yüksektir. Bu tip kazanlarda hava vekondens tahliyesinin çabuk olmas› esast›r. Buharl› kazanlarda kondens ve hava-n›n iyi bir flekilde tahliye edilmesi önemlidir. Buharl› radyatörler genellikle 2,8 barbas›nçta çal›flt›r›lmaktad›rlar. Bu tip radyatörlerde genellikle termostatik buhar ka-pan› kullan›lmaktad›r. Buharl› konvektörlerin buhar hacmi küçüktür. Bu nedenlekondens oluflmas›na izin verilmez. Bu tip ›s›t›c›lar›n dekoratif ve olabildi¤ince kü-çük boyutta olmas› arzu edilmektedir. Konvektörlerde denge bas›nçl› termostatikbuhar kapanlar› önerilmektedir. Panel ve levha ›st›c›lar›nda ›s› miktar› yüzey s›-cakl›¤›na ba¤l› olmaktad›r. Bu özellik dolay›s›yla kondensin olabildi¤ince çabuktahliyesi önemlidir. Bu durumlar için en iyi çözüm flamand›ral› buhar kapanlard›r.

Kondens Miktar› Hesab› Buhar sistemlerinde kondens miktar› hesab› büyük önem tafl›maktad›r. Buhar kul-lanan üniteler için kondens miktar› flu ifadeyle hesaplanabilmektedir.

(4.1)

Eflitlik 4.1 de; Q kondens miktar›n› (kg/saat), W flanfl, vana ve borular›n top-lam a¤›rl›¤›n› (kg), Tb buhar s›cakl›¤›n› (K), Tç çevre s›cakl›¤›n› (K), Sp çeli¤in öz-gül ›s›s›n› (0,49 kj/kg.K), L buharlaflma gizli ›s›s›n› (kj/kg), m ›s›nma süresini (da-kika) göstermektedir.

65 mm çap›nda 90 metre uzunlu¤unda 12 adet flanfl ve 2 adet buhar vanas› bu-lunan bir buhar hatt›n›n ›s›nmas› s›ras›ndaki kondens miktar› ne kadard›r? (Bafl-lang›çtaki ortam s›cakl›¤› 12°C’dir. Buhar s›cakl›¤› 180°C’dir. Is›nma süresi 40dakika olarak verilmektedir. Buharlaflma gizli ›s›s› 2000 kj/kg’d›r. Boru flanfl vevanalar›n toplam a¤›rl›¤›, boru çap›na ba¤l› olarak verilen a¤›rl›k tablolar›na ba-k›larak 994,4 kg olarak bulunmaktad›r.)

Çözüm: Soruda verilen de¤erler s›ras›yla W= 994,4 kg, Tb= 180+273= 453 K,Tç= 12+273= 285 K, Sp= 0,49 kj/kg.K, L= 2000 kj/kg ve m= 40 dakika olarak veril-mektedir. Bu veriler Eflitlik 4.1’de kullan›l›rsa, kondens miktar› flu flekilde bulunur:

Q =W(T -T ).S

L.mb n P .60


Ö R N E K

Q= 61,39 kg/saat.

100 mm çap›nda 110 metre uzunlu¤unda 15 adet flanfl ve 2 adet buhar vanas› bulunan birbuhar hatt›n›n ›s›nmas› s›ras›ndaki kondens miktar› ne kadard›r? (Bafllang›çtaki ortam s›-cakl›¤› 12°C’dir. Buhar s›cakl›¤› 185°C’dir. Is›nma süresi 45 dakika olarak verilmektedir.Buharlaflma gizli ›s›s› 2000 kj/kg’d›r. Boru flanfl ve vanalar›n toplam a¤›rl›¤›, boru çap›naba¤l› olarak verilen a¤›rl›k tablolar›na bak›larak 2061,9 kg olarak bulunmaktad›r.)

Degazörler Degazörler, buhar kazanlar›nda korozif gazlar› ay›ran cihazlara verilen isimdir. Bu-har kazanlar›nda, kazana giden besleme suyunda erimifl durumda serbest oksijen,azot ve karbondioksit gazlar› bulunabilmektedir. Bunlardan oksijen ve karbondi-oksit, kazan›n ›s›tma yüzeyinin su taraf›nda ve buhar tesisat›n›n buhar ve kondenshatt›nda korozyona neden olmaktad›r. Kazan borular›n›n su taraf›nda oksijeninoluflturdu¤u mercimek büyüklü¤ündeki oyuklar, oksijenin neden oldu¤u bir ko-rozyon olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bu gazlar›n sudan ayr›lmas› gerekmektedir.Gazlar›n sudan ayr›lmas› fiziksel ve kimyasal yöntemlerle gerçeklefltirilebilir.

Buhar tesislerinde, gaz tahliyesi amac›yla kullan›lan en uygun yöntem, fizikselesasl› termik degazörlerdir. Termik degazörde, kazan besi suyu parçac›klar halinegetirilerek buharla ›st›lmaktad›r. Burada su s›cakl›¤› buharlaflma s›cakl›¤›na yaklafl-t›r›larak suda bulunan oksijen ve karbondioksitin ayr›flmas› sa¤lan›r. Termik dega-zörler, vakum alt›nda termik degazör ve bas›nçl› termik tip degazör olmak üzereiki tiptedirler. Buhar tesislerinde kullan›lan di¤er bir degazör tipi so¤uk degazör-dür. Bu tip degazörlerde içinde vakum olan bir kaba su püskürtülmektedir. Su zer-reciklerinin k›smi bas›nc› vakuma göre daha yüksek oldu¤undan parçalanarak gazhaline gelirler. So¤uk degazörler ço¤unlukla so¤utma tesislerinde kullan›lmakta-d›r. Kondens tank›nda degazöre kondens suyunu basan pompalara degazör pom-pas› denmektedir. Bu pompalar tek kademeli santrifüj tiptedir. Degazör pompala-r› bir asil bir yedek olmak üzere iki adet kullan›lmaktad›r. Baz› durumlarda üçpompa kullan›ld›¤› da görülmektedir.

Kazan Besleme Suyu Pompalar› Degazörden suyu al›p kazana basan pompalara ise kazan besi suyu pompas› de-nilmektedir. Sistemde degazör yoksa kazan besleme suyu pompalar› suyu kon-dens tank›ndan basmaktad›r. Kazan besleme pompalar› kazan say›s›ndan bir adetfazla olarak seçilmektedir. Fazla seçilen pompa yedek olarak de¤erlendirilmekte-dir. Pompalar›n debileri buhar kapasitesinin üzerinde seçilir. Kazan besleme suyupompalar›, kazan otomatik besleme cihaz›ndan kumanda al›r. Kazandaki su sevi-yesi azald›¤›nda pompalar çal›flarak kazana su basarlar.

Buhar Sayaçlar› Kazanda üretilerek ihtiyaç duyulan noktalara da¤›t›lacak olan buhar›n ölçülmesigerekmektedir. Buhar›n ölçülmesi, buhar miktar› ve enerji tüketimi hesaplar›ndakullan›lmaktad›r. Sistemde bir kaç büyük buhar tüketim buhar noktas› varsa siste-min sa¤l›kl› ve ekonomik iflletim için bu noktalarda buhar sayaçlar› kullan›larak tü-ketilen buhar miktarlar›n›n belirlenmesi büyük bir önem arz etmektedir. Buhar sa-

Q =−2061 9 458 285 0 49 60

2000 45, ( ). , .

.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

yaçlar›n›n seçiminde hassasiyet, tekrar edilebilme özelli¤i, buhar yük oran› ile ci-haz girifl ve ç›k›fl›ndaki düz boru uzunlu¤u gibi faktörler göz önüne al›nmal›d›r.

BUHARLI S‹STEMLERDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹Buhar kullanan sistemlerde pek çok noktada ciddi enerji kay›plar› ortaya ç›kmak-tad›r. Özellikle s›cakl›klar›n yüksek olmas›, enerji kay›plar›n›n artmas›n›n bafll›canedenidir. Bu nedenden dolay› son y›llarda ›s›tma sistemlerinde düflük s›cakl›kl››s›tma sistemlerine geçifl olmufltur. Endüstride ve mevcut sistemlerde buhar›n kul-lan›lmas›n›n uygun ve zorunlu oldu¤u durumlarda enerji kay›plar›n› azaltmakamac›yla çeflitli önlemler al›nmaktad›r. Buharl› sistemlerde enerji tasarrufu sa¤la-mak için, öncelikle enerji kayb› olan noktalar›n tespit edilmesinde yarar vard›r. Da-ha sonra bu noktalarda nas›l enerji tasarrufu yap›laca¤› irdelenmelidir. Buharl› sis-temlerde önemli enerji kay›plar›ndan birisi kondens suyudur. Di¤er enerji kayb›yüzey ve dip blöfünden kaynaklanmaktad›r. Buharl› sistemlerde di¤er enerji eko-nomisi yollar› flafl buhardan yararlanma ve ekonomizör kullan›m› ile sa¤lanabil-mektedir. Bu bölümde ayr›ca kazanda biriken kazan tafl›n›n enerji tüketimine etki-si, buhar bas›nc› ve bas›nç seçiminin enerji tüketimine etkisi ile buhar sisteminde-ki boru boyutland›rmas›n›n enerji tüketimine etkisi incelenecektir.

Kondens Suyundan Is› Geri Kazan›m›Buhar, kazanda üretildikten sonra kullan›m yerine giderken ›s› kay›plar› nedeniy-le yo¤uflmaktad›r. Yo¤uflan kondens, çeflitli noktalarda toplanmaktad›r. Buhar te-sisinin verimli ve iyi iflletilmesi kondensin ne kadar iyi topland›¤› ile iliflkilidir.Toplanan kondens, kullan›m amac›yla tekrar buhar kazan›na yollan›r. Bununla bir-likte baz› proseslerden sonra kondensteki kirlenmeler nedeniyle bu suyun tekrarkazana verilmesi sak›ncal›d›r. Örne¤in fuel-oil tanklar› buharla ›s›t›lmaktad›r. Butür tesislerde, serpantindeki olas› delinme riski nedeniyle kondens suyuna ya¤ ya-da yak›t kar›flma ihtimali bulunmaktad›r. Bu nedenle bu tesislerdeki kondens sis-teme geri yollanmaz ve do¤rudan d›flar› at›lmak durumundad›r. D›flar› at›lan bukondensin enerjisinden yararlanmak için çeflitli yollar denenmektedir. Bu amaçlayap›lan bir çal›flmada at›k kondens suyu bir ›s› eflanjöründen geçirildikten sonrad›flar› at›lmaktad›r. Is› eflanjöründe eflanjöre yollanan so¤uk su, kondens suyununenerjisiyle ›s›t›larak kapal› kondens devrelerinde kondens bas›nç alt›nda bulundu-rulmaktad›r. Kondensin sahip oldu¤u bas›nc›n, kullan›m yerindeki bas›nca eflit ol-du¤u öngörülmektedir. Kapal› devreli kondens sisteminde kondensten kaynakla-nan flafl buhar kayb› bulunmamaktad›r. Buna karfl›n aç›k kondens depolu sistem-lerde durum farkl›d›r. Bu tür sistemlerde kondens, aç›k kondens tank›na gönderil-di¤inde, bir k›s›m su buharlaflmaktad›r. Bu buhar, blöfte oldu¤u gibi flafl buharad›yla an›lmaktad›r. Genellikle aç›k kondens hatlar›nda; bu buhar, kondens tan-k›nda d›flar› kaçar ve bu buhar kayb›n›n önlenmesi bu sistemlerde bir enerji tasar-rufu yolu olarak önerilmektedir. Bu amaçla kondens hatt› dönüflüne bir flafl buhartank› yerlefltirilir ve bu buhar flafl tank›nda ayarlanan düflük bas›nç de¤eriyle bu-har elde edilir. Elde edilen bu buhar, tesiste düflük buhar ihtiyac› olan boyler gibiyerlerde kullan›labilir.

Yüzey ve Dip Blöfünden YaralanmaBuhar kazanlar›na gönderilen besleme suyunda karbonat, sülfat, klorit gibi malze-meler kazandaki su içinde erimifl halde bulunmaktad›rlar. Belirli bir süre sonra bi-riken bu malzemelerin miktar› belli bir de¤erin üzerine ç›kt›¤›nda kazan yüzeyin-


de köpürmeye ve çalkalanmaya neden olmaktad›r. Köpük içerisinde bulunan veyukar›da an›lan bu malzemeler, buharla birlikte, buhar›n kullan›laca¤› cihazlar vearmatürlere tafl›narak bunlar›n yüzeylerinde birikmektedirler. Cihaz yüzeylerindebiriken bu maddeler bir yal›t›m tabakas› oluflturarak ›s› transferini engellemekte vecihaz›n fonksiyonunu yapmas›na engel olmaktad›r. Bu sorunu ortadan kald›rmakiçin, kazan yüzeyinde bulunan köpük, üst blöf vanas›n›n aç›lmas›yla al›n›r ya daotomatik blöf alma sistemiyle, bu köpük ve tortular d›flar› al›n›r. Blöf yap›l›rken buköpükle birlikte bir miktar s›cak su da d›flar›ya al›nm›fl olunur. Yukar›da aç›klanansüspansiyon halindeki partiküllerin bir k›sm› kazan dibine çökmektedir. Kazan di-bine çöken bu maddeler, ›s› transferini engellemenin yan› s›ra korozyona da ne-den olarak kazan sisteminin ömrünü k›saltmaktad›r. Dipte çöken bu maddelerind›flar›ya at›lmas› ifllemi de dip blöfüyle gerçekleflir. Bu ifllem kazan dibinde bulu-nan dip kazan vanas› aç›larak gerçeklefltirilir. Yüzey blöfünde oldu¤u gibi dip blö-fünde de bu ifllem elle ya da otomatik olarak gerçeklefltirilebilir. Blöf s›ras›nda d›-flar›ya at›lan maddelerle birlikte bir miktar s›cak su da d›flar›ya at›lmaktad›r. Dola-y›s›yla dip blöfü iflleminde de bir miktar enerji kayb› ortaya ç›kmaktad›r. Yüzey vedip blöfü s›ras›nda suyun özelli¤ine ba¤l› olarak %1 ila 3 civarlar›nda bir verimkayb› ortaya ç›kabilir. D›flar›ya at›lmakta olan bu enerjinin %75’e varan k›sm›n› ge-ri kazanmak mümkündür. Blöf ifllemiyle ilgili olarak enerji tasarrufu sa¤lanacakolan ilk yol blöf miktar›n›n belirlenmesi ile ilgilidir. Blöf s›ras›nda ne kadar çok s›-cak su al›n›rsa enerji kayb› da o kadar artmaktad›r. Blöfün miktar› ve s›kl›l›¤›n›noptimizasyonu enerji tasarrufu aç›s›ndan çok önemlidir. Kazanlarda blöf iflleminielle yapmak yerine otomatik olarak yapmak daha sa¤l›kl› sonuç vermektedir. Blöfyap›lmas› gereken zaman yap›lmamas› da kazana zarar vermektedir ve benzer fle-kilde s›k yap›lmas› ise enerji kayb›na yol açmaktad›r. Otomatik blöf sisteminde yü-zeyde bulunan iletkenlik elektroliti ile kazan suyunun iletkenli¤i ölçülerek blöf ifl-leminin en isabetli zamanda yap›lmas› sa¤lan›r. Dolay›s›yla blöf sisteminin otomas-yonu ile sistemde enerji tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Otomasyon sisteminin olufl-turulmas› için, saatteki blöf miktar›n›n 40 kg’› geçmesi önerilmektedir. Blöf nede-niyle oluflan yak›t kayb›na iliflkin bir diyagram fiekil 4.1’de verilmifltir.


0

1.0

1.6

2.0

Besi suyu s›cakl›¤› 25°C›

3.0

4.0

Yak

›t K

ayb›

(%

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

14 bar

10.5 bar

7 bar

3.5 bar

Blöf %

fiekil 4.1

Blöf NedeniyleOluflan Yak›tKayb›

Kazan besleme suyu s›cakl›¤› 25 derece olan bir sistemde bas›nç 10,5 bar de¤erin-dedir. %6’l›k bir blöf ne kadarl›k bir kazan bas›nç kayb›na neden olmaktad›r?

Çözüm: fiekil 4.1’deki diyagram›n yatay ekseninde %6’l›k blöf noktas›ndan ka-zan bas›nç e¤risi 10,5 bar’a dikey ç›k›l›p bulunan noktadan yataydaki yak›t kayb›eksenine gidilirse 1,6 de¤eri bulunacakt›r. Bu sonuca göre %1,6’l›k bir bas›nç kay-b› söz konusudur.

Kazan besleme suyu s›cakl›¤› 25 derece olan bir sistemde bas›nç 14 bar de¤erindedir.%7’lik bir blöf nekadarl›k bir kazan bas›nç kayb›na neden olmaktad›r?

Flafl Buhardan YararlanmaSistemdeki buhar›n yo¤uflmas› sonucu kondens ortaya ç›kmaktad›r. Buhar›n yo-¤uflmas›, doyma s›cakl›¤›nda ortaya ç›kmaktad›r. Kondensat veya kazan blöfü da-ha düflük bir bas›nçta al›nd›¤› zaman, s›cakl›¤› düflük bas›nçtaki doyma s›cakl›¤›nakadar düflebilir. Buradaki s›cakl›k düflüflü s›ras›nda bir miktar ›s› enerjisi aç›¤a ç›k-maktad›r. Aç›¤a ç›kan bu ›s› enerjisi kondensat›n buharlaflmas›na sebep olur. Bubuhara flafl buhar ad› verilir. Kondens tank›na gelen kondensatta bu noktada flaflbuhar olarak yararlan›lma imkan› vard›r. E¤er bu imkandan yararlan›lmazsa flaflbuhar kondens tank›n›n haval›k borusundan kaçarak d›flar› at›lmaktad›r. Buharkullan›lan sistemlerde verim artt›rmak için bu tür enerji tasarruf eden yollardan ya-rarlan›lmas› istenmektedir. Flafl buhar yoluyla ortaya ç›kan kay›p, yo¤uflan suyun%5 ila 15’i kadard›r. Flafl buhar yoluyla ortaya ç›kan kayb›n önüne geçmek için,ak›flkan kondens tank›na girmeden önce, araya bir flafl buhar ünitesi yerlefltirilme-lidir. Flafl buhar ünitesinde buhar ayr›flt›r›l›r. Kullan›lan flafl buhar ünitesi ile kaza-n›lan enerji tasarrufu, bu sistemi korumak için harcanan yat›r›m› yaklafl›k 2 ay içe-risinde geri ödeyebilmektedir. Asl›nda flafl buhardan yararlan›lmas›, kondensin birk›sm›n›n buhar olarak tekrar elde edilmesi anlam›na gelmektedir. Dolay›s›yla ka-zanda, flafl buhar ünitesinde elde edilen buhar miktar›n› elde edecek enerji kadarbir tasarruf ortaya ç›kmaktad›r. Flafl tanklar›, yüksek bas›nçl› kazan suyu veya kon-densten, alçak bas›nçl› flafl buhar› elde etmek amac›yla da kullan›lmaktad›r. fiekil4.2.’de flamand›ral› tip buhar kapan›, emniyet vanas›, bas›nç gösterge seti ve bo-flaltma vanas›ndan oluflan flafl tank› sistemi görülmektedir.


Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

fiekil 4.2

Flafl Tank veEkipmanlar›(Is›san,2000)

fiekil 4.2 incelendi¤inde, flafl tank›na alt k›s›mdan yüksek bas›nç ve h›zdakidoymufl haldeki kondes s›v› gelmektedir. Bu s›v› kondens tank›na girerken ortayaç›kan bas›nçdaki düflme nedeniyle s›v›dan flafl buhar aç›¤a ç›kmaktad›r. Kondenstank›n dibinde toplan›rken, buhar üst k›s›ma do¤ru ç›kar. Tank›n üstünde topla-nan buharla birlikte s›v›n›n sürüklenmemesi gerekmektedir bu amaçla tanktaki bu-har h›z›n›n düflük olmas› sa¤lan›r. Bu h›z yaklafl›k olarak 3m/sn’dir. Altta toplanandüflük bas›nçl› kondens suyu yine alttan al›n›r. Flafl tanklar›, blöften ›s› geri kazan-ma yan›nda aç›k devreli buhar sistemlerinde yüksek bas›nçl› kondensin geri kaza-n›lmas›nda kullan›l›r.

Ekonomizör Kullan›m›Buhar kazan›ndan yüksek s›cakl›klarda at›lmakta olan baca gaz›, bir miktar enerji-yi de bünyesinde götürmektedir. Buhar üretimi yüksek s›cakl›klarda gerçekleflti-¤inden, baca gaz› da bu yüksek s›cakl›¤a kadar ç›kmaktad›r. Baca gaz› s›cakl›¤›n›nyüksek de¤erlerde olmas› yanma verimini %90’a kadar düflürebilmektedir. Baca-dan at›lmakta olan bu gaz›n enerjisinden yararlanmak için ekonomizör kullan›l-maktad›r. Ekonomizör kazan›n üçüncü geçiflinden sonra baca gaz› ç›k›fl›na yerlefl-tirilmektedir. Ekonomizörlerde, yüksek s›cakl›ktaki de¤erlerde at›lmakta olan bacagaz›n›n enerjisinden kazan besleme suyunun ›s›t›lmas›nda yararlan›lmaktad›r. Eko-nomizöre giren yüksek s›cakl›ktaki baca gaz› biraz daha so¤utulmufl olarak d›flar›-ya at›lmakta ekonomizöre giren kazan besleme suyuda ›s›t›lm›fl olarak kazana ve-rilmektedir. Böylece kazan besleme suyunu ›s›tmak için daha az enerji harcanaca-¤›ndan bir enerji tasarrufu ortaya ç›kmaktad›r. D›flar›ya at›lmakta olan baca gaz›n›ns›cakl›¤›ndaki her 20 derecelik düflüfl kazan verimini %1’e yak›n art›rabilmektedir.Ekonomizör kullan›m›yla kazan besleme suyunun s›cakl›¤› kazandaki doymufl bu-har s›cakl›¤›n›n 20 derece alt›na kadar ç›kar›labilmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤› isedegazörden gelen su s›cakl›¤›n›n 50 derece üzerine kadar so¤utulabilmektedir. Bu-rada dikkat edilmesi gereken nokta baca gaz› s›cakl›¤›n›n yo¤uflma s›cakl›¤›n›n al-t›na düflürülmemesidir. Buhar kazanlar›nda baca gaz› ç›k›fl›na yerlefltirilen ekono-mizör kullan›m› sonucunda kazan veriminde %5 ila 7 civar›nda bir art›fl ortaya ç›-kabilmektedir. Buhar kazanlar›nda ekonomizör kullan›larak kazandaki yanma ve-rimi %90’dan 95’e kadar ç›kar›labilmektedir. Sa¤lanabilecek bu ciddi verim art›fl›nedeniyle buhar kazanlar›ndan sonra ekonomizör kullan›m› önerilmektedir. Eko-nomizörde ›s› transferini artt›rmak amac›yla kanatl› borular kullan›lmaktad›r. Ka-natl› borular›n yüzeyinde yo¤uflma riskine engel olmak için, kazan besleme suyus›cakl›¤›, ekonomizör s›cakl›¤› giriflinde belli bir de¤erin alt›na inmemelidir. Ben-zer flekilde baca gaz› s›cakl›klar› da belli bir de¤erin alt›na düflürülmemelidir. Sis-temde bu s›cakl›klar sürekli olarak kontrol edilmeli belirlenen s›cakl›klar›n alt›nainildi¤inde kazan ç›k›fl›ndaki buhar›n ekonomizörü baypas etmesi sa¤lanmal›d›r.Bu ifllem otomasyon sistemi ile yap›labilece¤i gibi eski kazanlarda kazan iflleticisitaraf›ndan yap›lmaktad›r.

Kazan Tafl›n›n Enerji Tüketimine Etkisi Kazanlarda kazan besleme suyu içeri¤inden kaynaklanan kazan yüzeyinde tafl olu-flumu problemiyle karfl›lafl›lmaktad›r. Kazan yüzeyinde tafl oluflumu, kazanlarda is-tenmeyen bir olay olup, ›s› transferini güçlefltiren bir sonuç ortaya ç›karmaktad›r.Yüzedeki tafl oluflumu, yanma sonu ürünlerinden suya ›s› transferni zorlaflt›rmak-ta, gaz›n enerjisinin bir k›sm›n› veremeden d›flar›ya at›lmas›na neden olmaktad›r.Kazan yüzeyinde oluflan 1 milimetrelik kazan tafl›, verimde %1’lik bir kayba neden


olmaktad›r. Kazan tafl› nedeniyle ›s› transferi zorlaflt›¤›ndan, yanma sonu ürünleridaha yüksek s›cakl›klarda d›flar› at›lmaktad›r. Baca gaz› s›cakl›¤›ndaki her 20 dere-celik art›fl %1’lik verim kayb›na neden olmaktad›r. Kazan yüzeyindeki tafl oluflumu,›s› transferini zorlaflt›rman›n d›fl›nda, bu bölgede ›s› yay›lmas›na neden olur. Bu ›s›yay›lmas› metal s›cakl›¤›n› afl›r› derecede yükselterek, metalde yar›lma ve patmala-ra neden olabilmektedir. Bunlar› engellemek için kazan besleme suyunun içeri¤idikkate al›narak iyi bir ar›tma sistemi kurulmal›d›r. Ayr›ca kazan besleme suyunauygun kimyasallar›n eklenmesi, y›lda bir kez kazan›n uygun kimyasallarla y›kan-mas› ve kazan tafllar›n›n temizlenmesi kazan veriminin artt›r›lmas› ve kazanda or-taya ç›kabilecek hasarlar›n engellenmesi aç›s›ndan çok önemlidir.

Buhar Bas›nc› ve Bas›nç SeçimiBuhar üretiminde buhar bas›nc›n›n seçimi çok önemlidir. Buhar bas›nc› seçilirkenson kullan›c› ihtiyac›n› karfl›layabilecek en düflük bas›nç seviyesinde olmas›naözen gösterilmelidir. Çünkü ihtiyaç de¤erinden daha yüksek bas›nçda buhar üre-timi daha fazla buhar tüketimine neden olacakt›r. Ayr›ca bas›nc›n artmas› hem yü-zeyden hemde çeflitli noktalardan buhar kay›plar› olmas›na neden olabilir. Bas›n-c›n yüksek olmas› nedeniyle ortaya ç›kabilecek buhar kaça¤›n›n boyu ile buharkayb›n›n miktar› aras›ndaki iliflki fiekil 4.3’ te verilmifltir.

Bir buhar dag›t›m hatt›ndaki buhar kaça¤›n›n uzunlu¤u (hüzme uzunlu¤u) 0,5m’dir söz konusu hatt›n 1 y›l süre ile sürekli çal›flmas› durumunda sistemde mey-dana gelecek buhar kayb›n› hesaplay›n.

Çözüm: Buhar kaça¤›n›n boyu ile buhar kayb› miktar› aras›ndaki iliflki flekil4.3’de verilmifltir. Bu flekilde 0,5 m’lik buhar kaça¤› boyu için saattte 7 kg’l›k birbuhar kayb› ortaya ç›kaca¤› belirtilmektedir buna göre 1 y›lda meydana gelen bu-har kayb›; 7.365.24/1000= 61,32 ton olarak bulunur.


fiekil 4.3BUHAR KAÇAKLARI

HÜZME UZUNLU⁄U (m)

BUHAR DA⁄ITIM HAT KAYIPLARI

Buhar Kaça¤›n›nBoyu ‹le BuharKayb› Miktar›Aras›ndaki ‹liflki

Ö R N E K

Bir buhar da¤›t›m hatt›ndaki buhar kaça¤›n›n uzunlu¤u (hüzme uzunlu¤u) 1,5 m’dir sözkonusu hatt›n 1 y›l süre ile sürekli çal›flmas› durumunda sistemde meydana gelecek buharkayb›n› hesaplay›n.

Buhar sisteminde bas›nc›n düflük seçilmesiyle, birim a¤›rl›k bafl›na, yüksek ba-s›nçl› buhara göre daha fazla gizli ›s›ya sahip ak›flkan elde edilmektedir. Bu yönüy-le düflük bas›nçl› buhar asl›nda daha iyi bir ›s› tafl›y›c›s›d›r. Ancak bas›nç seviyesi dü-flük oldu¤undan, s›cakl›kta düflük olacakt›r. Bu nedenle düflük bas›nç üretimindesistemlerden gerekli ›s› yükünü alabilmek için, yüksek bas›nçl› buhara göre daha bü-yük bir yüzey alan› ihtiyac› ortaya ç›kacakt›r. Bunlar›n d›fl›nda düflük bas›nçl› buha-r›n tafl›nmas› amac›yla, seçilecek boru çap› daha büyük olacakt›r. Bu yönüyle buharda¤›t›m boru sisteminin boyutlar› sistem bas›nc›na ba¤l› olmaktad›r. ‹htiyaçtan dahaküçük çapta boru seçildi¤inde ise buhar hatt›na istenilen miktar ve bas›nçta buharsevk edilemeyecektir. Bunun sonucu olarak da ›s› ihtiyac› olan merkezlerin talep et-ti¤i miktarda ›s› karfl›lanamam›fl olacakt›r. Sonuç olarak buhar sistemlerinde sistemiverimli çal›flt›rabilmek için boru boyutu seçiminin büyük önemi bulunmaktad›r.

BUHARLI S‹STEMLERDE ENERJ‹ TASARRUFU VE SORUNLARIN AZALTILMASI ‹Ç‹N BAZI ÖNER‹LERBuhar kazan›nda üretilen buhar, ihtiyac› karfl›lamak üzere kullan›m noktalar›nakadar borular vas›tas›yla sevk edilmektedir. Gerek buhar üretilirken, gerek tafl›n-ma s›ras›nda, gerekse kullan›m aflamas›nda enerji tasarrufu önlemlerine özen gös-terilmelidir. Buharl› sistemlerde enerji tasarrufu ve sorunlar›n azalt›lmas› için baz›öneriler afla¤›da s›ralanm›flt›r.

• Di¤er enerji kullanan sistemlerde oldu¤u gibi buharl› sistemlerde de, sistem-deki enerji girifl ç›k›fl yerleri belirlenerek iyi bir enerji analizi yap›larak San-key diyagram› haz›rlanmal›d›r.

• Buharl› sistemlerde önemli ›s› kayb› noktalar›ndan birisi borulard›r. Bu ne-denle tüm boru ve vana tesisat›n›n iyi bir flekilde izole edilmesi gerekmek-tedir. Zaman zaman izolasyon malzemeleri kontrol edilerek bozulma olupolmad›¤› kontrol edilmelidir.

• Buharl› sistemlerde enerji analizi yap›ld›¤›nda en önemli enerji kayb› nokta-lar›ndan birinin de bacadan, baca gaz› yoluyla oldu¤u görülmektedir. Bacagaz› kayb›n› azaltmak amac›yla kazan ç›k›fl›nda eflanjör kullan›lmal›d›r.

• S›v› yak›tl› konvansiyonel buhar kazanlar›nda baca gaz› s›cakl›¤› 350°C mer-tebelerine ç›kabilmektedirler. Ayn› kapasitede do¤algaz kullanan 2 kademe-li ve yo¤uflmal› buhar kazanlar›nda ise baca gaz› s›cakl›¤› 50°C mertebeleri-ne düflürülebilmektedir. Bu nedenle e¤er tesisin yak›n›nda do¤algaz var isedo¤algazl› bir sistem kullanmak bir avantaj sa¤lamaktad›r.

• Do¤algaz kullanan yo¤uflmal› tip buhar kazanlar›nda baca tipi kay›plar› enaza indirilebilmektedir. Bu amaçla yak›t›n üst ›s›l de¤erinden yararlan›lmak-ta, bu yolla %17’e kadar enerji kazan›m› sa¤lanabilmektedir. Yak›t›n üst ›s›lde¤erinden yararlanmak, baca içinde bulunan suyun yo¤uflma enerjisindenyararlanmak anlam›na gelmektedir.

Yo¤uflmal› sistemlerle ilgili daha ayr›nt›l› bilgiye ‘Is›tma Havaland›rma Ve Klima Sistemle-rinde Enerji Ekonomisi’ kitab›n›z›n, Prof.Dr. T. Hikmet Karakoç taraf›ndan haz›rlanm›flolan, Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ünitesinden ulaflabilirsiniz.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Yo¤uflmal› tip buhar kazanlar›ndaki çal›flma sistemi ve verim de¤erlerini aç›klay›n›z.

• Buhar sisteminde yo¤uflan su, kazana geri yollanmal›d›r. Buhar sistemi aç›kkondensli oldu¤unda flafl buhar tank›yla ve ya baflka kondens so¤utma ön-lemleriyle buhar kay›plar› azalt›lmakla birlikte en ideal sistem kapal› kon-dens çevrimli olan›d›r.

• Otomatik blöflü sistemlerde, flafl buhar uygulanarak 0,2-0,5 bar civar›nda el-de edilen buhar, alçak bas›nçl› buhar kullanan sistemlerde de¤erlendirilebi-lir. Buradan kalan kirli su, kazan besleme suyunu ›s›tmak üzere bir de¤iflti-ricisine yollanabilir. Böyle bir uygulamayla, blöf ile d›flar›ya at›lan enerjinin%80’e yak›n bölümü geri kazand›r›labilmektedir.

• Buhar kullanan sistemlerde mutlaka yo¤uflan su toplanarak bundan yararla-n›lmal›d›r. Bu amaçla buhar geçen boruya bir e¤im verilerek kondensat›nboru içinde birikmesi ve toplanmas› önlenmelidir. Verilecek e¤im, buharak›fl yönünde ve %1 civar›nda olmal›d›r. Böylece oluflan kondensin ak›fl yö-nünde ilerlemesi sa¤lan›r. E¤er uzun yatay borular kullan›l›yorsa yaklafl›k 50m’de bir kondens al›nmal›d›r.

• Kollektörün alt›nda ve buhar hatt›nda buhar kapan› grubu olmal›d›r. Buharkapan›nda kaçak olup olmad›¤›n› ve çal›fl›p çal›flmad›¤›n› görmek amac›ylagözetleme cam› veya buhar kapan› kontrol cihaz› yerlefltirilmelidir.

• Çok az kullan›lan cihaz ve kullan›c›ya ba¤l› borular bir vana ile tesisattan ay-r›lmal› kullan›ld›¤› zaman vana aç›lmal›d›r. Böylece buralarda olacak ›s› ka-y›plar›n›n önüne geçilebilir.

• Ayn› devrede, birden fazla say›da buhar kazan› varsa, kazanlar›n ortak birkollektöre ba¤lanmas› gerekmektedir. Kollektör giriflinde, bir by-pass vana-s›, bir ana buhar vanas› ve bir çek valf bulunmal›d›r.

• Sistemde üretilen buhar do¤rudan kullan›lmak yerine ›s› de¤ifltirici ile ener-jisi aktar›lmas› yoluna gidilebilmektedir. Çünkü sistemde buhar›n do¤rudankullan›lmas›n›n çeflitli sak›ncalar› ortaya ç›kabilmektedir. Buhar do¤rudankullan›ld›¤›nda sürekli taze su ihtiyac› ortaya ç›kacak bu da su tasfiye ciha-z›n›n yükünü ve maliyetini yükseltecektir. Bu uygulama ayn› zamanda ka-zanda daha fazla blöf yapma ihtiyac› ortaya ç›karacakt›r.

• Buharl› sistemlerde enerji tasarrufunun sa¤lanmas› ve buhar tüketimininminimize edilebilmesi için gerekli olan yerlerde otomatik kontrol cihazlar›kullan›lmal›d›r.

• Buharl› sistemlerde, sistem ilk devreye al›nd›¤›nda, borularda genleflmelerortaya ç›kmaktad›r. Bu genleflmelerin kompanze edilebilmesi amac›yla ge-rekli önlemler al›n›p kompanzöterler kullan›lmal›d›r.

• Buhar kullan›m›nda, borulardaki buhar h›z› seçimi çok önemlidir. ‹deal flart-larda, 25-35 m/sn’lik h›z önerilmektedir.

• Buhar kazanlar›nda ›s› geçifl yüzeylerinin her iki taraf›n›nda düzenli olarak te-mizlenmesi büyük önem arz etmektedir. Zamanla, ›s› geçifl yüzeylerinin her ikitaraf›ndada kirlilikler ortaya ç›kabilmektedir. Bu durum ›s› geçiflinin azalmas›-na, gaz s›cakl›l›klar›n›n artmas›na ve verimin düflmesine neden olmaktad›r.

• Sistemdeki tüm cihazlar›n seçiminde oldu¤u gibi kazan besleme suyu pom-pas›n›n seçiminde de seçim hesaplar›na dikkat edilmeli, afl›r› büyük kapasi-telerden kaç›n›lmal›d›r. Cihazlar›n yüksek kapasitelerde seçilmesi eneji ka-y›plar›na ve cihaz›n düflük verimle iflletilmesine neden olmaktad›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

• Kondens hatt›ndan s›cak su al›n›rken dipte tortu ve çamur ile korozyonaba¤l› pas birikimleri ortaya ç›kabilmektedir. Bu nedenle kondens hatlar›n-da tortu tutucular kullan›lmald›r. Tortu tutucu kullan›lmad›¤› zaman, tortu-lar kazana giderek kazan ömrünün ve kazan veriminin düflmesine nedenolmaktad›r.

• Buhar kazanlar›n›n do¤ru iflletimi ve bak›m› enerji tasarrufu ve sorunsuz ifl-letme aç›s›ndan çok önemlidir. Otomatik olmayan sürekli olarak bir iflletmepersoneli gözetiminde çal›flacak kazanda bulunmas› gerekli bafll›ca eleman-lar flunlard›r: düflük seviye alarm› ve on-off seviye kontrolü, sürekli blöfkontrolü sürekli blöf için kazan suyundan ›s› geri kazan›m› amac›yla flafltank›na bir hat, tankdan ç›kan at›k blöf suyunu, besi suyu ön ›s›t›c›s›na yol-layacak hat, dip blöfü kontrolü, otomatik zaman saatli blöf kontrolü, çekvalf ve emniyet vanalar›d›r. Bu tür kazanlarda günde bir iki kez gözetim ya-p›larak operatörsüz çal›flma durumu için kazanda bulunmas› gerekli bafll›caelemanlar flunlard›r: göstergeli düflük seviye alarmlar›, limit termostat› ken-dinden göstergeli düflük seviye alarm› ve modülasyonlu besleme suyu kon-trolü, sürekli blöf kontrolü, sürekli blöf için kazan suyundan ›s› geri kazan›-m› amac›yla flafl tank›na bir hat, tanktan ç›kan at›k blöf suyunu, besi suyuön ›s›t›c›s›na yollayacak hat, dip blöf kontrolü, otomatik zaman saatli blöfkontrolü, ya¤ ve kirlilik dedektörü, çek valf geçirgenlik limit dedektörü,kondenstop, kazan kollektörüne ba¤l› düflük seviye alarm›, motorlu vana veemniyet vanalar›d›r.



Buhar, endüstride çeflitli amaçlara yönelik çok yayg›nolarak kullan›lan bir ak›flkand›r. S›v› haldeki ak›flkan›ngaz haline dönüflme durumu, buhar olarak tan›mlan-maktad›r. Bu genel tan›m, su için yap›l›¤›nda, s›v› hal-deki suya ›s› verildi¤inde buhar haline dönüflmesi ola-rak tan›mlanmaktad›r. Standart atmosfer bas›nc›nda su,100°C’de buhar haline gelmektedir. Sabit bas›nçta suya›s› verildi¤inde önce doymufl s›v› noktas›na ulafl›l›r. Is›verilmeye devam etti¤inde buharlaflma süreci bafllar.Buharlaflma süreci sabit bas›nç ve sabit s›cakl›kta ger-çekleflir. Is› verilmeye devam ettikçe suyun tamam› bu-harlafl›r ve doymufl buhar noktas›na ulafl›l›r. Bundansonra ›s› verilmeye devam edilirse buhar, k›zg›n buharolarak tan›mlan›r. Buhar›n ana kullan›m alanlar›, en-düstriyel amaçlarla, ›s›tma amac›yla ve termik santral-lerde elektrik üretimi olarak karfl›m›za ç›kmaktad›r. Is›t-ma amac›yla buhar kullan›m›, hemen hemen terk edil-mifltir. Çünkü enerjinin etkin kullan›m› göz önüne al›n-d›¤›nda, ›s›tma amac›yla düflük s›cakl›kl› ›s›tma sstemle-rine geçilmifltir. Ancak baz› özel durumlarda ›s›tmadabuhar kullan›m› söz konusu olabilmektedir.Buhara iyi bir ›s› tafl›y›c›s› gözüyle bak›lmaktad›r. Bu-nun iki nedeni bulunmaktad›r. Birincisi kolay üretilebi-len sudan elde edilebiliyor olmas›d›r. ‹kincisi ise güve-nilir olarak kullan›labilece¤i s›cakl›kta büyük miktarda›s› depolayarak tafl›nabilme özelli¤idir. Buhar kullan›-m›nda proses s›cakl›¤› daha hassas bir flekilde denetle-nebilmektedir. Bunun nedeni buhar›n yo¤uflma s›cakl›-¤›n›n bas›nc›na ba¤l› olmas›ndan kaynaklanmaktad›r.Böylece yo¤uflma bas›nc› kontrol edilerek istenen pro-ses s›cakl›¤› hassas bir flekilde elde edilebilir. Buharkullan›m›nda küçük bir kütle ile büyük miktarda enerjitafl›mak mümkün olmaktad›r.Buhar kullan›m›nda dahaküçük boru çap› ile tesisat›n kurulumu mümkündür.Bu da boru maliyeti ile yal›t›m maliyetinde azalma sa¤-lamaktad›r. Ayr›ca buhar›n tafl›nmas› bas›nç fark› ilegerçekleflti¤inden pompalamaya ihtiyaç duyulmayaca-¤›ndan pompalama enerjisinden de tasarruf edilecektir.Buhar yanmaz ve alev almaz özelli¤i nedeniyle patlay›-c› ortamlarda emniyetli olarak kullan›labilmektedir. Bu-har kullan›m›nda etkili ve kaliteli s›zd›rmazl›k ürünleri-nin kullan›m› büyük önem arz etmektedir. Endüstridebuhar baflta g›da olmak üzere kimya, petro-kimya vetekstil endüstrilerinde genifl ölçüde kulln›lmaktad›r.Özellikle g›da endütrisinde buhar kullan›m› hijyen flart-lar› nedeniyle çok önemlidir. Buhar saf ve hijyenik birmadde oldu¤undan g›da endüstrisinde dezenfeksiyonve proses amac›yla kullan›lmaktad›r. Buhar, kaynar sulu ve k›z›gn ya¤l› sistemlerin kullan›m›-n›n avantajl› oldu¤u tesisler aç›s›ndan bir karfl›laflt›rmaafla¤›daki flekilde yap›labilir: Buharl› sistemler, yüksek s›-cakl›k ihtiyac› olan sistemlerde kullan›l›r. Bu sistemlerdeyüksek bas›nca dayan›kl› ›s›t›c›lar kullanmak gerekmek-

tedir. Buharl› sistemler kot fark› çok fazla olan bölgeler-de, ›s›tma sistemi olarak kullan›labilmektedir. Bunlar›nd›fl›nda aç›k buhar kullanma ihtiyac›nda, yüksek s›cakl›kihtiyac› olan yerlerde tercih edilmektedir. Kaynar su tesi-sat›, yayg›n bölge ›s›tma sistemerinde ve 180°C’ye kadar›s›tma ihtiyac› olan ve buhara göre daha az korozyon ris-ki olan ›s›t›c›lar›n kullan›ld›¤› tesislerde tercih edilmekte-dir. K›zg›n ya¤ tesisat›, ise yüksek bas›nç istenmeyenyüksek s›cakl›k ihtiyac› olan tesislerde, küçük ve yayg›nolmayan tesislerde ve ›s›tma sisteminde korozyon riskiolmamas› gereken tesislerde tercih edilmektedir. Buhar kazanlar›nda emniyet ve kontrol çok önemlidir.Emniyet ve kontrolün sa¤lanmas› amac›yla buhar ka-zanlar› üzerinde pek çok donan›m bulundurulmas› ge-rekmektedir. Bunlar›n bafll›calar› presostat manometre,su seviye gösterge cihaz›, dip ve yüzey blöf vanalar›,kazan otomatik besleme cihaz›d›r. Kullan›m yerine do¤ru yönlendirilen buhar, ›s› kay›pla-r›ndan dolay› su haline gelir. Buna kondens denilmek-tedir. Buhar kapanlar› genel olarak sistemdeki havay›,gaz› ve yo¤uflan kondensi (suyu) tahliye amac›yla kul-lanmaktad›r. Buhar kapan› havay›, gaz› ve yo¤uflan su-yu tahliye ederken buhar› tutmaktad›r.Degazörler, buhar kazanlar›nda korozif gazlar› ay›rancihazlara verilen isimdir. Buhar kazanlar›nda, kazanagiden besleme suyunda erimifl durumda serbest oksi-jen, azot ve karbondioksit gazlar› bulunabilmektedir.Bunlardan oksijen ve karbondioksit kazan›n ›s›tma yü-zeyinin su taraf›nda ve buhar tesisat›n›n buhar ve kon-dens hatt›nda korozyona neden olmaktad›r. Kazan bo-rular›n›n su taraf›nda oksijenin oluflturdu¤u mercimekbüyüklü¤ündeki oyuklar, oksijenin neden oldu¤u birkorozyon olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bu gazlar›n sudanayr›lmas› gerekmektedir. Gazlar›n sudan ayr›lmas› fizik-sel ve kimyasal yöntemlerle gerçeklefltirilebilir. Buharkullanan sistemlerde pek çok noktada ciddi enerji ka-y›plar› ortaya ç›kmaktad›r. Özellikle s›cakl›klar›n yük-sek olmas› enerji kay›plar›n›n artmas›n›n bafll›ca nede-nidir. Bu nedenden dolay› son y›llarda ›s›tma sistemle-rinde düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerine geçifl olmufl-tur. Endüstride ve mevcut sistemlerde buhar›n kullan›l-mas›n›n uygun ve zorunlu oldu¤u durumlarda enerjikay›plar›n› azaltmak amac›yla çeflitli önlemler al›nmak-tad›r. Buharl› sistemlerde enerji tasarrufu sa¤lamak için,öncelikle enerji kayb› olan noktalar›n tespit edilmesin-de yarar vard›r daha sonra bu noktalarda nas›l enerji ta-sarrufu yap›laca¤› irdelenmelidir. Buharl› sistemlerdeönemli enerji kay›plar›ndan birisi kondens suyudur. Di-¤er enerji kayb› ise yüzey ve dip blöfünden kaynaklan-maktad›r. Buharl› sistemlerde di¤er enerji ekonomisiyollar› flafl buhardan yararlanma ve ekonomizör kulla-n›m› ile sa¤lanabilmektedir.

Özet


1. S›v› suya ›s› verilerek tamam›n›n buhar haline geldi-¤i hal, afla¤›dakilerden hangisi ile isimlendirilir?

a. Doymufl buhar halib. S›k›flt›r›lm›fl su halic. K›zg›n buhar halid. S›k›flt›r›lm›fl buhar halie. Doymufl su hali

2. Afla¤›dakilerden hangisi endüstride buhar kullan›-m›n›n getirdi¤i avantajlar aras›nda yer almaz?

a. Buhar sistemleri ile yüksek ak›flkan s›cakl›klar›-na ç›k›labilmektedir.

b. Küçük bir kütleyle, büyük miktarda ›s› enerjisinitafl›mak mümkündür.

c. Buhar kullan›m› daha küçük boru çap› ile tesi-sat kurulmas›n› sa¤lar.

d. Buhar tesisatlar›nda korozyonun meydana gel-me ihtimali yüksektir.

e. Buhar›n tafl›nmas› kendi bas›nc›yla gerçekleflir.

3. Kazanlarla ilgili olarak tan›mlanan konstrüksiyonbas›nc› de¤eri, kazan iflletme bas›nc› de¤erinden ne ka-dar büyük olmal›d›r?

a. %5b. %10c. %15d. %20e. %25

4. Afla¤›dakilerden hangisi buhar kazan› üzerinde bu-lundurulmas› gereken bafll›ca elemanlardan de¤ildir?

a. Presostatb. Türbülatörc. Su seviye gösterge cihaz›d. Manometree. Dip ve yüzey blöf vanalar›

5. Buhar tesisat›ndaki uzun borularda, kondens suyu-nun buhar ak›fl yönünde ne kadarl›k mesafe aral›klarlatoplanmas› gerekir?

a. 50 mb. 100 mc. 150 md. 200 me. 250 m

6. 65 mm çap›nda 70 m uzunlu¤unda 10 adet flanfl ve2 adet buhar vanas› bulunan bir buhar hatt›n›n ›s›nma-s› s›ras›ndaki kondens miktar› ne kadard›r? (Bafllang›ç-taki ortam s›cakl›¤› 17°C ve buhar s›cakl›¤› 192°C’dir.Is›nma süresi 35 dakika olarak verilmektedir. Gizli bu-harlaflma ›s›s› 2000 kj/kg’dir. Boru flanfl ve vanalar›ntoplam a¤›rl›¤›, boru çap›na ba¤l› olarak verilen a¤›rl›ktablolar›na bak›larak 797,2 kg olarak bulunmaktad›r.)

a. 39,1b. 48,4c. 58,6 d. 64,8e. 72,1

7. Degazörlerle ilgili olarak verilen afla¤›daki ifadeler-den hangisi yanl›flt›r?

a. Degazörler, buhar kazanlar›ndaki korozif gazla-r› ay›ran bir cihazlard›r.

b. So¤uk degazörde içinde vakum olan bir kaba supüskürtülmektedir.

c. Vakum alt›nda püskürtmeli degazör daha çokso¤utma suyu tesislerinde kullan›l›r.

d. Termik degazörde, kazan besleme suyu parça-c›klar haline getirilerek buharla ›s›t›lmaktad›r.

e. Termik degazörler suyun s›cakl›¤›n› buharlaflmas›cakl›¤›n›n alt›na düflürerek sudaki O2 veCO2’nin ayr›lmas›n› sa¤larlar.

8. Kazan ›s›tma sisteminde biriken kazan tafl› ile ilgiliolarak afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r?

a. Yüzeydeki kazan tafl› duman gaz›ndan suya ›s›transferini zorlaflt›r›r.

b. Kazan tafl›n›n 1mm kal›nl›¤›na ulaflmas› verimde% 1’lik kay›ba neden olur.

c. Kazan tafl› oluflumu duman gaz› s›cakl›klar›n›nnormal de¤erlerin alt›nda seyretmesine nedenolur.

d. Kazan yüzeyinde tafl oluflumu, ›s› y›¤›lmas›naneden olarak metalde yar›lma ve patlamalaraneden olabilir.

e. Kazanda tafl oluflumunu engellemek için, iyi birar›tma sistemi ile malzeme yüzeyindeki karbo-nat sülfat ve klorit birikiminin kontrolü gerekir.



9. Bir buhar da¤›t›m hatt›nda meydana gelen buhar ka-ça¤› boy uzunlu¤u (hüzme uzunlu¤u) 1,5 m’dir. Bu hat-t›n bir ay süre ile günlük 12 saat çal›flmas› sonucu, sis-temde meydana gelecek buhar kayb› kaç tondur?

a. 1,2 tonb. 1,8 tonc. 2,5 tond. 5,8 tone. 14 ton

10. ‹deal flartlarda buhar›n boru içerisindeki hareketh›zlar› için hangi aral›k önerilmektedir?

a. 5-10 m/snb. 10-15 m/snc. 15-20 m/snd. 25-35 m/sne. 35-40 m/sn

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›1. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buharla ‹lgili Temel Tan›m

ve Kavramlar” konusunu yeniden gözden geçi-riniz.

2. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar Kullan›m›n›n Avan-taj ve Dezavantajlar›”konusunu yeniden göz-den geçiriniz.

3. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar Kazanlar›” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

4. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar Kazan› Donan›mlar›”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

5. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar Tesisatinda Kulla-n›lan Elemanlar” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

6. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar Kapanlar›” konusunuyeniden inceleyiniz.

7. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Degazörler” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.

8. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazan Tafl›n›n Enerji Tü-ketimine Etkisi” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

9. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar Bas›nc› ve Bas›nç Se-çimi” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

10. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buharl› Sistemlerde EnerjiTasarrufu ve Sorunlar›n Azalt›lmas› Için Baz› Öne-riler” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

S›ra Sizde 1

Düflük ›s›tma sistemleri, s›cak suyun kazandan 90 °C’deç›k›p, tüm sistemi dolaflarak enerjisini verdikten sonra70 °C’de kazana geri döndü¤ü klasik sistemlere alterna-tif olarak kullan›lan ve 70/55, 65/45, 55/40 gibi düflükseviyelerde kazan ç›k›fl s›cakl›¤› ve kazan dönüfl s›cak-l›¤› de¤erlerine sahip sistemlerdir. Bu tür ›s›tma sistem-leri, döflemeden ve duvardan ›s›tma ile birlikte kullan›l-maktad›r. Döflemeden ›s›tma sistemlerinde su s›cakl›¤›-n›n 55 °C’yi geçmemesi istenmektedir. Düflük ›s›tmasistemlerinin radyatörlü ›s›tmada da kullan›lmas› sony›llarda uygulanmaya bafllanm›flt›r. Bu uygulama; yak›tolarak do¤algaz, kazan tipi olarak da döküm kazan kul-lan›ld›¤›nda olumlu sonuçlar vermektedir.

S›ra Sizde 2

1 atü; 0,980665 bar; 0,967841 atm; 735,559 mmHg;0,980665.105 Pa de¤erlerine karfl›l›k gelen bas›nç bi-rimidir.

S›ra Sizde 3

Kazan iflletme bas›nc› 8,5 atü ise limit presostat 9 atüyeayarlanmal›d›r. Presostat›n devreye girip ç›kmas›ndakifark de¤eri 0,2 olmal›d›r. Bu durumda cihaz, 8,8 ile 9,0aras›nda kontrol edilmelidir.‹flletme presostat› ise, 8,5 atü’ye ayarlanmal›d›r. Bu du-rumda iflletme presostat›n›n devreye girip ç›kmas›ndakifark de¤eri 0,5 olmal›d›r. Bu durumda iflletme presosta-t›, 8-8,5 atü aras›nda çal›flacakt›r.

S›ra Sizde 4

Soruda verilen de¤erler s›ras›yla W=2061,9 kg, Tb=185+273= 458 K, Tç=12+273= 285 K, Sp= 0,49 kj/kg.K,L= 2000 kj/kg ve m= 45 dakika olarak verlmektedir. Buveriler Eflitlik 4.1’de kullan›l›rsa, kondens miktar› flu fle-kilde bulunur:

Q= 116,52 kg/saat.

S›ra Sizde 5

Kazan besleme suyu s›cakl›¤› 25 derece olan bir sistem-de bas›nç 14 bar de¤erindedir. Yüzde 7’lik bir blöf kay-b›na neden olmaktad›r.fiekil 4.1’deki diyagram›n yatay ekseninde % 7’lik blöfnoktas›ndan kazan bas›nç e¤risi 14 bar’a dikey ç›k›l›pbulunan noktadan yataydaki yak›t kayb› eksenine gidi-lirse 2 de¤eri bulunacakt›r. Bu sonuca göre % 2’lik birbas›nç kayb› söz konusudur.

Q =−2061 9 458 285 0 49 60

2000 45, ( ). , .

.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›


S›ra Sizde 6

Buhar kaça¤›n›n boyu ile buhar kayb› miktar› aras›nda-ki iliflki flekil 4.3’de verilmifltir. Bu flekilde 1,5 m’lik bu-har kaça¤› boyu için saattte 39 kg’l›k bir buhar kayb›ortaya ç›kaca¤› belirtilmektedir. Buna göre 1 y›lda mey-dana gelen buhar kayb›; 39.365.24/1000= 341,64 tonolarak bulunur.

S›ra Sizde 7

Yo¤uflmal› tip buhar kazanlar›nda tek bir kazan gövde-si için hem yo¤uflmas›z hem de yo¤uflmal› ekonomizörbaca gaz› klepeleriyle birlikte tasarlanmaktad›r. Bu türbir uygulama, yo¤uflmal› tip buhar kazanlar›n›n normalbuhar kazanlar›na göre yaklafl›k %15-23 daha verimliolmas›n› sa¤lamaktad›r. Bu uygulama kazan boyutlar›n-da da küçülme sa¤lamaktad›r. Ayr›ca, montaj kolayl›¤›ile ›s› kay›plar›n› minimumda tutmaktad›r. Yo¤uflmas›zekonomizörlerde baca gaz› s›cakl›¤›, 150 °C mertebele-rindedir. Oysa yo¤uflma ünitesinde; baca gaz›, yo¤ufl-ma s›cakl›¤›na kadar so¤utuldu¤undan daha düflük s›-cakl›larda d›flar› verilmektedir. Bu durum baca gaz›enerjisinden daha çok yararlanmay› sa¤lamaktad›r. Ba-ca gaz›ndaki s›cakl›k düflüflünden kaynaklanan enerjikazanc›n›n yan››nda, baca gaz› içindeki buhar›n tafl›d›-¤› gizli ›s›dan kaynaklanan enerjiden de yararlan›l›r.Yo¤uflmal› tip cihazlarda ›s› geçi yüzeyleri tamamenpaslanmaz çelikten yap›lmal›d›r. Yo¤uflan su nötüralizeedildikten sonra kanalizasyona b›rak›l›r. Yo¤uflmal› bu-har kazanlar›nda, duman kanal› ve baca malzemesi dekorozyona dayan›kl› olmas› amac›yla özel alafl›ml› pas-lanmaz çelikten yap›lmaktad›r.

Bilgiç M. (2001), Kazan Dairesi El Kitab›, ÜniversalMakina ve Is› San. Tic. A.fi.

Çelik C. (2006), Buhar Sistemleri, E‹E‹ Enerji Tasarru-fu E¤itim Yay›nlar›, No: 3.

Çengel A. Y., Boles M. (2008), Mühendislik Yaklafl›-

m›yla Termodinamik (Beflinci Bask›), GüvenKitabevi.

Durmaz fi., Çelik C. (2006), Buhar Kazanlar› Sistem-

leri, TTMD Yay›nlar› Say›: 43ISISAN (2000), Buhar Tesisat›, ISISAN Çal›flmalar› No:

252.Karakoç T.H. ve di¤erleri (2010), Enerji Ekonomisi


Küçükçal› R. (2002), Buhar Sistemlerinde Enerji Ta-

sarrufu, TTMD Yay›nlar›, Say›:20.TMMOB MMO (2001), K›zg›n Sulu, K›zg›n Ya¤l› ve

Buharl› Is›tma Sistemleri, MMO Yay›n No: 282.


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Bas›nçl› hava sistemlerini ve kullan›m alanlar›n› aç›klayabilecek,Bas›nçl› hava sistemlerinde enerji tasarrufu yöntemlerini ifade edebilecek,Fanlarda ve hava kanallar›nda enerji tasarrufunu uygulayabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Bas›nçl› Hava• Pnömatik• Enerji Tasarrufu

• Kompresör• Fan• Hava Kanal›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNN


Bas›nçl› HavaSistemleri

• G‹R‹fi• BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹ VE

KOMPRESÖRLERE ‹L‹fiK‹N TANIMVE KAVRAMLAR

• KOMPRESÖRLER‹NSINIFLANDIRILMASI VEÖZELL‹KLER‹

• BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹NDEENERJ‹ TASARRUFU ÇALIfiMALARI

• ISITMA, HAVALANDIRMA VEKL‹MA S‹STEMLER‹NDEK‹ HAVAKANALLARINDA ENERJ‹TASARRUFU


G‹R‹fiBas›nçl› hava sanayide çeflitli alanlarda hava ihtiyac› olan her yerde yayg›n bir fle-kilde kullan›lmaktad›r. Bas›nçl› havan›n elde edilmesi kompresörlerde sa¤lan›r. Buamaçla d›fl ortamdan al›nan hava bas›nçland›r›larak ihtiyaç duyulan noktaya gön-derilir. Bas›nçl› hava endüstride enerji kayna¤› olarak kullan›lmaktad›r. Bunun d›-fl›nda pnomatik yolla malzemenin tafl›nmas›nda bir maddenin yer veya konumunude¤ifltirilmesinde kullan›lmaktad›r. Ayr›ca boya, ya¤ gibi malzemelerin istenilenyere püskürtülmesi amac›yla kullan›l›r. Bas›nçl› havan›n üretilmesi bir enerji tüke-timi gerektirmektedir. Bu nedenle elde edilen bas›nçl› havan›n dikkatli kullan›lma-s› gerekmektedir. Hava kaçaklar›, bas›nçl› hava kullan›m›ndaki sorunlar›n bafl›ndayer almaktad›r. Bas›nçl› hava sistemlerinde enerji tasarrufu çal›flmalar› yaparkenhava kaça¤› olacak noktalar belirlenmeli, sonra bu noktalarda al›nabilecek önlem-ler üzerine çal›flmalar yap›lmal›d›r.

BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹ VE KOMPRESÖRLERE‹L‹fiK‹N TANIM VE KAVRAMLAR

KompresörGenelde s›k›flt›r›labilir bir ak›flkan›n bas›nc›n› artt›rmak amac› ile kullan›lan maki-neler kompresör olarak adland›r›lmaktad›r. Kompresörün en önemli ifllevi bas›nc›artt›rmas›d›r. Bu anlamda girifl bas›nc› yüksek bas›nçl› bir de¤er de olabilir, bir va-kum de¤eri de olabilir. Benzer flekilde ç›k›fl bas›nc› atmosferin alt›nda bir de¤er deolabilir, on binlerce paskal de¤erinde de olabilir. Kompresörlerin çok genifl birkullan›m alan› bulunmaktad›r. Is›tma ve so¤utma sistemlerinde petrokimya endüs-trisinde, otomobillerde, buzdolaplar›nda, apartmanlarda, uçaklarda, gaz türbinlerigibi pek çok alanda kompresör kullan›lmaktad›r. Ak›flkan olarak hava, buhar gibimolekül a¤›rl›klar› göz önüne al›nd›¤›nda s›k›flt›r›labilir pek çok ak›flkan kullan›la-bilmektedir. Molekül a¤›rl›¤› 2 olan hidrojenden, molekül a¤›rl›¤› 352 olan uran-yum hexaflorid’e kadar pek çok ak›flkan, kompresörde kullan›lmaktad›r.

‹flletme Bas›nc›Kompresör seçiminde önemli kavramlardan birisi de iflletme bas›nc›d›r. ‹flletmeninihtiyaç duydu¤u hava miktar› ve iflletme bas›nc› de¤eri bulunmaktad›r. ‹flletme ba-s›nc› belirlendikten sonra, kompresör ile havan›n kullanaca¤› sistem aras›ndaki

Bas›nçl› Hava Sistemleri

tüm ba¤lant› elemanlar›, kompresörün maksimum ç›k›fl bas›nc›ndan daha büyükbir bas›nç ile tasarlan›r. Son kullan›m noktas›ndaki pnömatik cihaz, normal iflletmebas›nc›ndan daha düflük bas›nçta çal›fl›yorsa, pnömatik cihaz›n öncesine bir bas›nçregülatörü yerlefltirilmesi gerekmektedir. Sistemde ihtiyaç duyulan bas›nc›n seçimiçok önemlidir. Tüm cihaz kapasitelerinde oldu¤u gibi kompresör kapasitesinde dekapasitenin yüksek seçimi sistemde verimsizliklere neden olmaktad›r. Kompresörbas›nc›n›n emniyetli olmas› kayg›s›yla, ihtiyaç duyulan bas›nç de¤erinden dahayüksek seçildi¤inde tüm bas›nçl› devre üzerindeki sistemler sürekli olarak yüksekbas›nçla çal›flt›r›lm›fl olacakt›r. Böyle bir durum s›k›flt›rma için harcanan enerji mik-tar›n›n artmas›na, dolay›s› ile enerji kayb›na neden olacakt›r. Ayr›ca bas›nc›n art-mas›, hava kaçaklar›n›n artmas›na da neden olabilmektedir. Sistemde iki ayr› ba-s›nç seviyesine gereksinim duyuluyorsa genellikle iki ayr› uygulama ile karfl›lafl›l-maktad›r. Birinci uygulamada her bas›nç seviyesi için ayr› bir tesisat tasarlanmak-tad›r. ‹kinci uygulamada ise düflük olan bas›nçta gerekli olan hava debisinin mik-tar›n›n daha az oldu¤u tesislerde, yüksek bas›nçl› devre sonras›na yerlefltirilen birregülatör ile bas›nç düflürülerek, düflük bas›nçl› devreye hava sevk edilir.

Kullan›m FaktörüKullan›m faktörü, bas›nçl› hava cihaz›n›n çal›flma süresinin yüzdesi olarak ifadeedilen bir de¤erdir. Bas›nçl› hava sistemlerinde önemli kavramlardan bir tanesi dekullan›m faktörüdür. Kullan›m faktörü, bas›nçl› hava sistemlerinin kapasite tah-minlerinin yap›lmas›nda kullan›lmaktad›r. Kapasite tahminlerinin yap›lmas› amac›ile gün/vardiya bafl›na kullan›lan süre ile ekipman›n hava tüketim debisi hesapla-n›r. Sanayideki uygulamalarda bas›nçl› cihazlarda genifl bir aral›kta hava debisi ih-tiyac› beklenebilmektedir. Cihazlar›n kulland›¤› hava miktar›n›n tespiti amac› ilekullan›m faktörü olarak da tan›mlanan bu de¤iflkenin hesaplanmas› gerekmekte-dir. Bas›nçl› hava kullanan cihazlar›n kullan›m faktörleri %10 ile %100 aras›nda yeralabilmektedir. Cihazlar›n kullan›m faktörü belirlendikten sonra, iflletmenin gerçekhava ihtiyac›n›n saptanabilmesi amac› ile bas›nçl› hava ihtiyaç analiz çizelgesi ha-z›rlanmas› gerekmektedir. Bu çizelgede bas›nçl› hava kullanan alet tipleri, bu alet-lerin say›lar›, alet bafl›na ihtiyaç duyulan hava miktar› (lt/sn), alet say›s› ile alet ba-fl›na ihtiyaç duyulan hava miktar› çarp›m› ile elde edilen maksimum hava ihtiyac›miktar› ve kullan›m faktörüne yer verilir. Daha sonra kullan›m faktörü ile maksi-mum hava ihtiyac› çarp›larak gerçek hava ihtiyac› bulunur. ÖRNEK bir bas›nçl› ha-va ihtiyac› analiz çizelgesi Çizelge 5.1’de verilmifltir.

(1) ALET T‹P‹

(2)ALET

SAYISI

(3)ALET

BAfiINAHAVA

‹HT‹YACI(tl/sn)

(4)MAKS‹MUM

HAVA‹HT‹YACI

=(2).(3)(lt/sn)

(5)KULLANIMFAKTÖRÜ

(6) GERÇEK

HAVA‹HT‹YACI

(lt/sn)=(4).(5)

Matkap 3 20 60 40% 24

Hava Tabancas› 4 28 112 50% 56

Silindir 8 20 160 40% 64

Vinç 3 15 45 35% 15,75

Vida S›k›c› 5 7 35 10% 3,5

Toplam Bas›nç Hava Talebi 163,25


Çizelge 5.1Örnek Bir Bas›nçl›Hava ‹htiyaçÇizelgesi (Balc› M.,2006)

Çizelge 5.1’in ilk sat›r› incelenerek tablonun nas›l dolduruldu¤u aç›klanacakt›r.‹lk sat›rda yer alan matkaptan 3 adet bulunmakta ve ikinci sütunda yaz›lmaktad›r.Üçüncü sütuna alet bafl›na hava ihtiyac› yaz›lmaktad›r. Matkap için, matkap bafl›nahava ihtiyac› 20 lt/sn olarak belirlenmifltir. Dördüncü sütuna maksimum hava ihti-yac› yaz›lacakt›r. Bu amaçla ikinci ve üçüncü sütündaki de¤erler çarp›larak dör-düncü sütuna yaz›lmaktad›r. Bu ifllem yap›larak dördüncü sütuna 60 lt/sn de¤eriyaz›lacakt›r. Beflinci sütuna aletin kullan›m faktörü yaz›lmaktad›r. Matkab›n kulla-n›m faktörü %40 olarak belirlenmifltir. Alt›nc› sütuna gerçek hava ihtiyac› yaz›lmak-tad›r. Bunun için dördüncü sütundaki maksimum hava ihtiyac› ile beflinci sütunda-ki kullan›m faktörü çarp›lmaktad›r. Bu ifllem yap›l›rsa (60*0,40) 24 lt/sn de¤eri bu-lunacakt›r.

Bir iflletmede 6 adet hava tabancas› bulunmaktad›r ve hava tabancas› bafl›na 20lt/sn hava ihtiyac› bulunmaktad›r. Hava tabancas› kullan›m faktörlü %50’dir. Bu-na göre hava tabancas›n›n gerçek hava ihtiyac›n› lt/sn birimi cinsinden bulunuz.

Çözüm: Çizelge 5.1 e benzer flekilde bir çizelge haz›rlan›rsa afla¤›daki sonuçortaya ç›kar.

Çizelge 5.2’de verilen çözüm flu flekilde aç›klanabilir. ‹kinci sütundaki hava ta-bancas› say›s› de¤eri olan 6 ile üçüncü sütundaki hava tabancas› bafl›na hava ihti-yac› de¤eri 20 lt/sn ile çarp›larak, dördüncü sütunda görülen ve 6 hava tabancas›-n›n maksimum hava ihtiyac› olarak 120 lt/sn de¤eri bulunur. Hava tabancas›n›nkullan›m faktörü beflinci sütunda %50 olarak verilmektedir. Buna göre gerçek ha-va ihtiyac›, flu flekilde bulunur: Dördüncü sütunda yaz›lm›fl olan maksimum havaihtiyac› 120 lt/sn ile beflinci sütundaki kullan›m faktörü de¤eri %50 ile çarp›larak60 lt/sn de¤eri bulunur. Buna göre toplam bas›nçl› hava talebi 60 lt/sn olmaktad›r.

Bir iflletmede 7 adet vida s›k›c› bulunmaktad›r ve vida s›k›c› bafl›na 10 lt/sn hava ihtiyac›bulunmaktad›r. Vida s›k›c›lar›n kullan›m faktörü %25 olarak verildi¤ine göre, vida s›k›c›-lar›n gerçek hava ihtiyac›n› lt/sn biriminde bulunuz.

Özgül Güç TüketimiKompresörlerde, özgül güç tüketimi kW/(lt/sn) birimi ile verilmekte olup birimhava debisi bafl›na ihtiyaç duyulan kompresör gücü olarak tan›mlanmaktad›r. Öz-gül güç tüketimi de¤eri her kompresörün boyutuna ve tasar›m›na ba¤l› olarak de-¤iflmektedir. Özgül güç tüketimi ne kadar düflükse, kompresör bir anlamda birimhacimsel debi (lt/sn) bafl›na o kadar az güç tüketmektedir. Di¤er bir deyimle, kom-presörün özgül güç tüketimi ne kadar az ise, kompresörün tüketece¤i elektrikenerjisi de o kadar az olmaktad›r.

(1)

ALET

T‹P‹

(2)

ALET

SAYISI

(3)

ALET

BAfiINA

HAVA

‹HT‹YACI

(tl/sn)

(4)

MAKS‹MUM

HAVA

‹HT‹YACI

=(2).(3)

(lt/sn)

(5)

KULLANIM

FAKTÖRÜ

(6)

GERÇEK

HAVA

‹HT‹YACI

(lt/sn)

=(4).(5)

Hava

Tabancas›6 20 120 50% 60

Toplam Bas›nç Hava Talebi 60

1455. Ünite - Bas›nçl › Hava Sistemler i

Ö R N E K

Çizelge 5.2Verilen ÖRNEKtekiHava Tabancas› IçinBas›nçl› HavaIhtiyac› AnalizÇizelgesi

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

250 lt/sn kapasiteli iki yar› kompresörün özgül güç tüketimleri s›ras› ile 0,45kW/(lt/sn) ve 0,35 kW/(lt/sn) olarak verilmektedir. Her iki kompresör de y›lda 7500saat çal›flmaktad›r. Buna göre bu iki kompresörün y›ll›k enerji tüketimlerini hesap-layarak bunlardan hangisinin enerji tasarrufu aç›s›ndan tercih edilebilece¤inisaptay›n.

Çözüm: Birinci kompresör: 250lt/sn . 0,45 kW/(lt/sn) . 7500 saat= 843750 kWh‹kinci kompresör: 250lt/sn . 0,35 kW/(lt/sn) . 7500 saat= 656250 kWh

Bu iki kompresör aras›nda seçim yap›l›rken daha az güç tüketimi olan ikincikompresör seçilecektir. Çünkü ikinci kompresör hacimsel debi bafl›na daha az güçtüketmektedir. Örnekte görüldü¤ü gibi ikinci kompresör birim hacimsel debi bafl›-na 0,35 kW tüketirken birinci kompresör birim hacimsel debi bafl›na 0,45 kW tü-ketmektedir. Her iki kompresörün hacimsel debisi 250lt/sn olarak verilmektedir.Buna göre kompresörün ayr› ayr› tüketece¤i güç miktarlar› hesaplan›rsa; birincikompresör için (250lt/sn . 0,45 kW/(lt/sn)), 112,5 kW, ikinci kompresör için(250lt/sn . 0,35 kW/(lt/sn)), 87,5 kW de¤erleri bulunacakt›r. Bu de¤erler y›ll›k ça-l›flma saatleri ile ayr› ayr› çarp›ld›¤›nda her iki kompresör için ayr› ayr› y›ll›k ener-ji tüketim de¤erleri kolayca hesaplan›r.

300 lt/sn kapasiteli iki yar› kompresörün özgül güç tüketimleri s›ras› ile 0,40 kW/(lt/sn)ve 0,55 kW/(lt/sn) olarak verilmektedir. Her iki kompresör de y›lda 8000 saat çal›flmakta-d›r. Buna göre bu iki kompresörün y›ll›k enerji tüketimlerini hesaplayarak bunlardanhangisinin enerji tasarrufu aç›s›ndan tercih edilebilece¤ini saptay›n.

Yüksüz Güç TüketimiKompresörün boflta yani yüksüz olarak çal›flt›r›ld›¤› zaman geçti¤i güç yüksüz güçtüketimi olarak tan›mlanmaktad›r. Yüksüz güç tüketiminin birimi kW ile gösteril-mekte olup, kompresörün tasar›m›na ve boyutuna ba¤l› olarak de¤iflmektedir.Kompresör seçiminde ayn› debi için yüksüz güç tüketimi düflük olan kompresö-rün seçimi önerilmektedir. Buna iliflkin bir ÖRNEK afla¤›da verilmifltir.

Yüksüz güç tüketimleri s›ras› ile 30 kW ve 20 kW olan kompresörlerin her ikisininde tam yükteki güç tüketimleri 150 kW’d›r. Bu kompresörler y›ll›k çal›flma süreleri-nin %70’ini tam yükte %30’unu ise boflta çal›flarak geçirmektedir. Kompresörlerinher ikisi de y›lda 4500 saat çal›flmaktad›rlar. Her iki kompresöründe y›ll›k toplamenerji tüketimlerini hesaplayarak, bunlar› karfl›laflt›rarak hangisinin tercih edil-mesi gerekti¤ini belirleyiniz.

Çözüm: Birinci kompresörün tam yükte, boflta ve toplam enerji tüketimi flu fle-kilde hesaplan›r:

Boflta : 30 kW . 4500 saat . 0,30 = 40500 kWhTam yükte : 150 kW . 4500 saat . 0,70= 472500 kWhToplam : 40500 kWh + 472500 kWh=513000 kWh


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Ö R N E K

Ö R N E K

‹kinci kompresörün tam yükte, boflta ve toplam enerji tüketimi flu flekilde he-saplan›r:

Boflta : 20 kW . 4500 saat . 0,30 = 27000 kWhTam yükte : 150 kW . 4500 saat . 0,70= 472500 kWhToplam : 27000 kWh + 472500 kWh=499500 kWh

Sonuçlar de¤erlendirildi¤inde birinci kompresörün toplam enerji tüketimi513000 kWh, ikinci kompresörün toplam enerji tüketimi ise 499500 kWh’dir. Busonuca göre yüksüz güç tüketimi düflük olan ikinci kompresörün tercih edilmesigerekmektedir.

Yüksüz güç tüketimleri s›ras› ile 40 kW ve 25 kW olan kompresörlerin her ikisinin de tamyükteki güç tüketimleri 175 kW’d›r. Bu kompresörler y›ll›k çal›flma sürelerinin %70’initam yükte %30’unu ise boflta çal›flarak geçirmektedir. Kompresörlerin her ikisi de y›lda4000 saat çal›flmaktad›rlar. Her iki kompresöründe y›ll›k toplam enerji tüketimlerini he-saplay›n›z, bunlar› karfl›laflt›rarak hangisinin tercih edilmesi gerekti¤ini belirleyiniz.

Bas›nçl› Havan›n ‹çerdi¤i Su Miktar›Kompresörde s›k›flt›r›lm›fl olan bas›nçl› havan›n s›cakl›¤› yükselir. S›cakl›¤› yüksel-mifl olan hava ›s›l gerilmelere neden olur. Bu nedenle kullan›m yerine yollanma-dan önce hava so¤utulmal›d›r. Bu amaçla kompresörler su veya hava ile so¤utu-lurlar. Bas›nçl› havan›n içerisinde bulunan doymufl su miktar› fiekil 5.1’den yarar-lan›larak bulunur.

Bir kompresör 20°C s›cakl›k ve %70 ba¤›l nemi olan 20 m3 havay› 8 bar bas›ncakadar yükseltmektedir. Havan›n ç›k›fl s›cakl›¤› 23°C oldu¤una göre, afla¤›daki so-rular› cevaplay›n›.a) Kompresöre giren havan›n içerdi¤i nem miktar›n› bulunuz. b) Kompresörden ç›kan hava miktar›n› bulunuz.c) Kompresörden ç›kan havan›n içerdi¤i nem miktar›n› bulunuz.d) Kompresörün içinde kalan su miktar›n› bulunuz.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

fiekil 5.1

0 10 20 30 40 50 60 70-10

0

10

20

30

40

50

S›c

akl›k

°C

1m3 havadaki su miktar› (gr)

Bas›nçl› Havan›n‹çerisinde BulunanDoymufl Su Miktar›

Ö R N E K

Çözüm:a. Kompresöre giren havan›n nem miktar› fiekil 5.1’deki diyagramdan yararla-

n›larak bulunacakt›r. Diyagramda s›cakl›k skalas›nda 20°C’den e¤riye do¤ru yatayçizilip, buradan afla¤›ya do¤ru dikey inilirse, 20°C s›cakl›ktaki 1 m3 havada 18 grsu bulundu¤u görülecektir. 1m3 havada 18 gr su bulunursa soruda verilen 20 m3

havada 20 . 18= 360 gr su bulunacakt›r. Havada %70 ba¤›l nem bulundu¤undan360 . 70 / 100 = 252 gr de¤eri bulunacakt›r.

b. Kompresörden ç›kan havan›n hesab› için ideal gaz kanunundan yararlan›l›r.

P2.V2/T2= P1.V1/T1 (8+1).V2/(273+23)= 1.10/(273+20) 9.V2/296=10/293

V2=296.10/293.9 V2=2960/2637 V2=1,122 m3

c. Kompresörden ç›kan havan›n nem miktar› fiekil 5.1 deki diyagramdan yarar-lan›larak bulunacakt›r. Diyagramda s›cakl›k skalas›nda 23°C’den e¤riye do¤ru ya-tay çizilip, buradan afla¤›ya do¤ru dikey inilirse, 23°C s›cakl›ktaki 1 m3 havada 22,5gr su bulundu¤u görülecektir. 1m3 havada 22,5 gr su bulunursa b fl›kk›nda bulunan,kompresörden ç›kan 1,122m3 havada;

1,122 .22,5= 25,24 gr su bulunacakt›r.

d. Kompresörün içinde kalan su miktar›n›n hesab›nda sorunun a fl›kk›nda bu-lunan kompresöre giden havan›n içerdi¤i nem miktar›ndan, sorunun c fl›kk›ndabulunan kompresörden ç›kan havan›n içerdi¤i nem miktar› de¤eri ç›kar›l›r. Sonuç-ta kompresörün içinde 252 gr- 25,24 gr = 226,76 gr su kalacakt›r.

Bir kompresör 18°C s›cakl›k ve %60 ba¤›l nemi olan 15 m3 havay› 7 bar bas›nca kadar yük-seltmektedir. Havan›n ç›k›fl s›cakl›¤› 21°C oldu¤una göre, afla¤›daki sorular› cevaplay›n.a) Kompresöre giren havan›n içerdi¤i nem miktar›n› bulunuz. b) Kompresörden ç›kan hava miktar›n› bulunuz. c) Kompresörden ç›kan havan›n içerdi¤i nem miktar›n› bulunuz.d) Kompresörün içinde kalan su miktar›n› bulunuz.

Bas›nçl› Hava Kurutucular›Kompresörün içerisinde bulunan bas›nçl› havan›n s›cakl›¤› düfltü¤ünde, yüksek s›-cakl›klarda buhar halindeki su yo¤uflur. Yo¤uflan su, tesisatta korozyon problemiortaya ç›karmaktad›r. Korozyon da sistemde çeflitli ar›zalara yol açmaktad›r. Bu ne-denle bas›nçl› hava içerisindeki nemin hava içerisinden ayr›flt›r›lmas› gerekmekte-dir. Nemin ayr›flt›r›lmas› iki flekilde gerçeklefltirilmektedir. Birinci yol, havan›n ku-rutularak so¤utulmas› ve böylece nemden ayr›flt›r›lmas› ile gerçekleflir. ‹kinci yol-da ise higroskopik bir maddeden yararlan›l›r. Bas›nçl› hava bu higroskopik mad-denin içerisinden geçirilerek nemi al›n›r. Herhangi bir maddenin içinde bulundu-¤u ortamdaki su moleküllerinin difüzyon ya da yo¤unlaflt›rma yöntemi ile azaltmayetene¤ine sahip maddeler higroskopik maddeler olarak adland›r›l›r.

Bas›nçl› Hava FiltreleriYa¤lanan tipteki hava kompresörlerinden temin edilen bas›nçl› havada, kullan›lankompresörün tipine ba¤l› olarak 3-50 ppm civar›nda ya¤ bulunmaktad›r. Bas›nçl›hava kullanan pek çok uygulamada hava içerisinde ya¤ zerreciklerinin olmas› is-tenmemektedir. Özellikle boya ve pnömatik kontrol uygulamalar›nda ya¤ ve kat›partiküller kalitede ve iflletimde sorunlar ortaya ç›karmaktad›r. Bu tip sorunlarla


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

karfl›lafl›lmamas› için havan›n filtrelenmesi gerekmektedir. Özellikle son y›llardayap›lan uygulamalarda bas›nçl› hava hatlar›nda, bas›nçl› hava filtreleri kullan›lmak-tad›r. Hava içerisinde ya¤›n sorun olmayaca¤› uygulamalarda 20 ile 30 µm’den bü-yük partikülleri filtreleyen sinter-metal esasl› filtreler kullan›lmaktad›r.

KOMPRESÖRLER‹N SINIFLANDIRILMASI VE ÖZELL‹KLER‹Kompresörler pek çok yönteme göre s›n›fland›r›l›p aç›klanmaktad›r. Kullan›lan birs›n›fland›rma sisteminde kompresörler kesitli ve sürekli olarak ikiye ayr›lmaktad›r.Kesitli kompresörler bir çevrim içinde çal›fl›rlar. Bu tip kompresörlerde belli birmiktarda kompresöre al›nan ak›flkan s›k›flt›r›l›r ve kompresörden sevk edilir. Ak›fl-kan kompresörden yollanmadan önce yeni bir çevrim yap›lmaz. K›saca yeni birçevrime bafllamadan önce ak›flkan kompresörden d›flar› sevk edilir. Sürekli s›k›flt›r-ma yöntemine göre çal›flan kompresörler bir çevrim içerisinde çal›flmazlar. Di¤erbir deyimle, ak›flkan›n kompresöre al›n›p s›k›flt›r›lmas› ve d›flar›ya yollanmas› ayn›zamanda gerçekleflir. Kesikli s›k›flt›rma yöntemini kullanan kompresörler pozitifyer de¤ifltirmeli kompresörlerdir. Bu yönteme göre çal›flan kompresörler pistonluve dönel kompresörlerdir. Dönel kompresörler kanatç›kl›, s›v› pistonlu, helezonikodac›kl› ve düz odac›kl› olmak üzere 4 tipte görülmektedir. Sürekli ak›fll› kompre-sörler dinamik ve ejektörlü kompresörler olmak üzere iki tiptedirler. Dinamikkompresörler grubuna giren 3 tip kompresör bulunmaktad›r. Bunlar s›ras› ile rad-yal, kar›fl›k ve eksenel kompresörlerdir.

Kompresörler ISO5390-1977’ye göre deplasmanl› ve dinamik kompresörler ol-mak üzere iki ana gruba ayr›l›r. Deplasmanl› kompresörler, pistonlu ve dönel kom-presörler olmak üzere iki ana gruba ayr›l›r. Pistonlu kompresörler grubunda flaftl›serbest pistonlu ve di¤er tipteki pistonlu kompresörler yer almaktad›r. fiaftl› kom-presörler ise pistonlu ve diyaframl› olmak üzere ikiye ayr›lmaktad›r. Dönel kompre-sörler önce tek flaftl› ve iki veya çok flaftl› olarak ikiye ayr›l›r. Tek flaftl› kompresör-ler s›v› segmanl›, paletli, döner veya eksantrik hareketli pistonlu ve di¤er tipler ola-rak s›n›fland›r›l›r. ‹ki veya çok flaftl› kompresörler ise vidal›, çift döner flaftl› ve di-¤er tipler olarak üçe ayr›l›r. Dinamik kompresörler, turbo kompresörler ve enjeksi-yonlu kompresörler olmak üzere iki grupta yer almaktad›r. Turbo kompresörler iseaksiyal, radyal ve di¤er tipler olmak üzere üçe ayr›l›r. ISO5390-1977’ye göre kom-presörlerin s›n›fland›r›lmas› fiekil 5.2’de görülmektedir. Bu s›n›fland›rma sistemindeyer alan kompresör tiplerinden baz›lar› afla¤›da özellikleri ile aç›klanm›flt›r.


Sanayide en s›k kullan›lan kompresör tipi pistonlu kompresörlerdir. Bu neden-le de pistonlu kompresörler; daha fazla model, kapasite ve boyut çeflidine sahip-tirler. Silindir içerisindeki pistonun ileri geri hareketi ile havan›n s›k›flt›r›lmas› ve d›-flar› sevk edilmesi sa¤lan›r. Bu süreçte havan›n emilmesi, s›k›flt›r›lmas› ve d›flar›sevk edilmesi valflerin aç›l›p kapanmas› ile gerçeklefltirilir. Pistonlu kompresörler-de s›k›flt›rma ifllemi pistonun tek bir taraf›nda gerçeklefliyorsa tek yönlü kompre-sör olarak isimlendirilir. S›k›flt›rma ifllemi kompresörün her iki taraf›nda gerçekle-fliyorsa çift yönlü kompresör olarak isimlendirilir. S›k›flt›rma ifllemi için ihtiyacaba¤l› olarak bir silindir kullan›labilece¤i gibi birden fazla silindir de kullan›labil-mektedir. Birden fazla silindir kullan›m›nda, silindirler paralel olarak kullan›labile-ce¤i gibi, seri olarak da kullan›labilmektedir. Seri olarak kullan›mda birinci kom-presörden ç›kan hava ikinci kompresörde s›k›flt›r›lmaya devam edilir. Bu tür uygu-lamalara çok kademeli kompresör denilmektedir. Kompresörlerin gücü 1 kW’dan10000 kW’a kadar ç›kabilmektedir. Bas›nç olarak bak›ld›¤›nda ise 400 bar seviye-lerine kadar ç›k›labilmektedir. Rotary Tip Kompresörler, gövde üzerinde bulunankanatlar›n dönmesi ile, kompresöre giren hava daha küçük bir hacme gönderilir.Böylece bas›nc› artt›r›larak s›k›flt›r›lm›fl olur. Rotary tip kompresörlerin en önemliözelli¤i sessiz çal›flmas›d›r. Bu tip kompresörlerde küçük titreflim hareketleri var-d›r. 90 kW’›n üstündeki güçlerde, pistonlu kompresörlere göre daha fazla güç tü-ketimi ortaya ç›kmaktad›r. Vidal› kompresörlerde iki adet vida fleklindeki helisel


KOMPRESÖRLER

Deplasmanl›Kompresörler

DinamikKompresörler

PistonluKompresörler

DönerKompresörler

fiaftl› SerbestPistonlu

Di¤erTipler

Pistonlu Diyaframl› Tekfiaftl›

‹ki veyaÇok fiaftl›

S›v›Segmanl› Paletli

Döner veyaEksantrikHareketliPistonlu

Di¤erTipler Vidal›

ÇiftDönerÇarkl›

Di¤erTipler

TürboKompresörler

EnjektörlüKompresörler

Aksiyal Radyal Di¤erTipler

fiekil 5.2

ISO5390-1977’ye GöreKompresörlerinS›n›fland›r›lmas›

rotor birbirine z›t yönde döner. Rotorlar aras›ndaki serbest hacim eksen boyuncadaralarak gider böylece azalan hacimler içerisinden sürüklenen havan›n bas›nc›artt›r›lm›fl olur. Vidal› tip kompresörlerin ›slak ve kuru olmak üzere iki tipi bulun-maktad›r. Diyaframl› tip kompresörler genellikle tek kademeli olup diyafram›nafla¤› yukar› hareketi ile havay› s›k›flt›r›r. Bu tip kompresörlerde s›k›flt›rma ifllemi 7bara kadar ç›kabilmektedir. Dinamik kompresörlerde, kompresöre giren havayadöner kanatlar vas›tas›yla kinetik enerji verilir. Böylece havan›n ak›fl h›z› artt›r›l›r.Da¤›t›m sisteminde havan›n h›z› düflerken bünyesindeki kinetik enerjinin bir k›s-m› bas›nç enerjisine dönüfltürülerek hava bas›nçland›r›lm›fl olur.

BASINÇLI HAVA HATLARI VE S‹STEMLER‹Bas›nçl› hava sanayide hava ihtiyac› olan noktalar için yayg›n bir flekilde kullan›l-maktad›r. Bu amaçla d›fl ortamdan al›nan hava kompresörde bas›nçland›r›larak ih-tiyaç duyulan noktaya gönderilmektedir. D›fl ortamdan al›nan havan›n hacmi ilebas›nçl› havan›n hacmi aras›nda bir iliflki bulunmaktad›r. Çizelge 5.3’te, hava ba-s›nc› ile s›k›flt›rma oran› aras›ndaki iliflki görülmektedir.

Serbest hava hacminin bas›nçl› hava hacmine oran› s›k›flt›rma oran› olarak or-taya ç›kmaktad›r. Serbest hava hacmi, bir anlamda sistemde kullan›lan hacimseldebidir. 1 saniyede sisteme verilen dm3 birimindeki hava miktar› serbest hava hac-mi olarak tan›mlanmaktad›r. Dolay›s›yla birimi dm3/sn dir. Bu ifadeye göre s›k›fl-t›rma oran› flu flekilde yaz›labilir:

(5.1)

Eflitlik 5.1’de SO s›k›flt›rma oran›n›, SHH serbest hava hacmini, BHH ise bas›nç-l› hava hacmini göstermektedir.

Bir kompresör 4 bar bas›nçta hava üretmektedir. Bu tesis için serbest hava hacmi,SHH=120 dm3/sn olarak verilmektedir. Buna göre bu kompresörden ç›kan bas›nç-l› havan›n hacmi ne olacakt›r?

Çözüm: Öncelikle üretilen bas›nca karfl›l›k gelen s›k›flt›rma oran› Çizelge 5.3den bulunacakt›r. Çizelgede 4 bar’a karfl›l›k gelen s›k›flt›rma oran›, SO=4,95 olarakverilmektedir. Soruda istenen bas›nçl› havan›n hacmi Eflitlik 5.1’den yararlan›larakafla¤›daki flekilde hesaplan›r.

Bir kompresör 6 bar bas›nçta hava üretmektedir. Bu tesis için serbest hava hacmi, SHH=150dm3/sn olarak verilmektedir. Buna göre bu kompresörden ç›kan bas›nçl› havan›n hacmi neolacakt›r?

SOSHHBHH

BHHSHHSO

dm sndm sn= → = = =

1204 95

24 243

3/,

, /

SO =SHHBHH


HavaBas›nc›(bar)

0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 18

S›k›flt›rmaOran›

1,5 1,99 2,97 3,96 4,95 5,94 6,92 7,91 8,9 10,87 12,85 14,82 18,77

Çizelge 5.3Hava Bas›nc› ‹leS›k›flt›rma Oran›Aras›ndaki ‹liflki

Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Bas›nçl› hava hatlar›nda bulunan ci-hazlardan birisi bas›nçl› hava tanklar›-d›r. Bas›nçl› hava tanklar› emniyet ven-tili, manometre, pislik tutucu ve havakondenstopu ile donat›lm›flt›r. Bas›nç-l› hava tanklar›nda bulunan manomet-re, tanktaki bas›nc›n gözlenmesi ama-c› ile kullan›lmaktad›r. Emniyet ventiliise tanktaki bas›nc›n belli de¤eri geç-mesi durumunda bas›nc› düflürmekamac› ile kullan›lan bir tahliye vanas›-d›r. Pislik tutucu hatta herhangi bir pis-lik transferi olmamas› amac› ile kulla-n›lmaktad›r. Hava kondenstopu kulla-n›lmas›n›n amac›, tankta birken suyunsisteme yollanmadan burada tutulma-s›d›r. Bas›nçland›r›lm›fl hava bas›nçl›hava tanklar›nda tutulurken, so¤utula-rak bünyesindeki suyun aç›¤a ç›kart›l-mas› sa¤lan›r. Tank›n dibinde birikensuyun sisteme gönderilmemesi amac›ile bir hava kondenstopu yerlefltirilmifl-tir. Donan›m› ile birlikte bir bas›nçl› ha-va tank› fiekil 5.3’te görülmektedir.

Kompresör ile hava kullan›m nokta-s› aras›ndaki hatlar, hava hatlar› olarak adland›r›lmaktad›r. Hava hatt›nda boru ça-p› hesab› çok önemlidir. Boru çap› gere¤inden küçük çapta seçildi¤inde hava hat-t›ndaki hava h›z› artacakt›r. Bu durum bas›nç kay›plar›n›n artmas›na ve bas›nçl› ha-van›n kullan›m noktas›nda gerekli bas›nç seviyesine getirilmesi için kompresör ta-raf›ndan daha fazla güç harcanmas›na neden olacakt›r. Boru çap› gere¤inden bü-yük çapta seçildi¤inde ise hava hatt›n›n ilk yat›r›m maliyeti daha yüksek olacakt›r.Boru çap› tespitinde iki yöntem kullan›lmaktad›r. Bunlardan birisi h›za ba¤l› ola-rak di¤eri ise bas›nç kayb›na ba¤l› olarak yap›l›r.

H›za ba¤l› olarak boru çap› tespiti flu flekilde yap›l›r. Hava hatlar›nda bas›nçkayb›n›n kabul edilebilir seviyelerde tutulabilmesi için h›z›n 6 ile 9 m/sn civar›ndaolmas› istenir. Hava hatlar›nda havan›n h›z› ile boru çap›na ba¤l› olarak bas›nçl›hava hacmi (BHH) de¤erleri haz›rlanan bir çizelgede verilmektedir. Çizelge 5.4’tehava h›z›na ve bas›nçl› hava hacmine ba¤l› olarak boru çap› seçimi tablosu görül-mektedir. Bu çizelgeden makul hava h›z›na karfl›l›k bas›nçl› hava hacmi (BHH) de-¤erine bakarak boru çap› tespiti yap›labilecektir.


Emniyet ventili

Manometre

Pislik tutucu

Hava kondenstobu

fiekil 5.3

Donan›m›‹le BirlikteBirBas›nçl›HavaTank›

8 bar bas›nçta hava üreten ve serbest hava hacmi (SHH) de¤eri (kapasite de¤eri)120 dm3/sn olan bir kompresörden ç›kan hava hatt›n›n çap› ne olmal›d›r?

Çözüm: Öncelikle 8 bar bas›nca karfl›l›k gelen s›k›flt›rma oran› Çizelge 5.3 yar-d›m› ile bulunur. Çizelgeye bak›ld›¤›nda 8 bar için s›k›flt›rma oran› 8,9 olarak bu-lunacakt›r. Soruda serbest hava hacmi (SHH) de¤erinin 120 dm3/sn oldu¤u veril-mektedir. Eflitlik 5.1 den yararlan›larak bas›nçl› hava hacmi flu flekilde hesaplan›r:BHH=SHH/SO = 120 (dm3/sn) / 8,9 = 13,48 dm3/sn. Bu sonuca göre bu sistemde-ki bas›nçl› hava hacmi 13,48 dm3/sn olarak bulunmufltur. Bu de¤er Çizelge 5.4 dekullan›lacakt›r. Önce Çizelge 5.4 den hatlar için kabul edilebilir h›z de¤eri olan 6m/sn de¤eri bulunur. Bu de¤erden sa¤a do¤ru gidilerek bu sistemdeki bas›nçl› ha-va hacmi de¤eri yakalanmaya çal›fl›l›r. Çizelgeye bakt›¤›m›zda bas›nçl› hava hacmi-ne en yak›n büyük de¤er olan 13 dm3/sn de¤eri bulunur. Bu de¤erden yukar›yado¤ru ç›k›l›rsa bas›nçl› hava hatt› için seçilen kapasite de¤eri 50 mm olarak bulunur.

Bas›nç kayb›na ba¤l› olarak boru çap› tespiti afla¤›daki flekilde yap›l›r. Özellik-le uzun hava hatlar›nda h›za ba¤l› olarak seçilen çap de¤erlerinde bas›nç kayb› is-tenilen de¤erlerden daha yüksek ç›kabilmektedir. Bu nedenle uzun hava hatlar›n-da bas›nç kayb› hesap yolu ile tespit edilir. Bu amaçla afla¤›daki eflitlik kullan›l-maktad›r.

(5.2)

Bu ifadede L, efl de¤er boru uzunlu¤unu (m), SHH, serbest hava hacmini(dm3/sn), SO, boru öncesindeki s›k›flt›rma oran›n›, d, boru iç çap›n› (mm) göster-mektedir. K katsay›s› ise 800 olarak al›nmaktad›r. Bas›nç kayb› hesab› yap›l›rkenboru d›fl›nda pek çok ekipman›n da efl de¤er boru uzunlu¤una ihtiyaç duyulmak-tad›r. Çizelge 5.5 de bas›nçl› boru hatlar› üzerindeki çeflitli ekipmanlar›n efl de¤erboru uzunluklar› verilmifltir.

Basınç Kaybı bar( ) =K.L.SHH

SO.D

2

5,3


HIZ

(m/s)

ÇAP (mm)

15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200

3,0 0,6 1,1 1,7 3,0 4,1 6,5 10,9 15,1 25,7 39,2 56,2 98,5

3,5 0,7 1,3 2,0 3,5 4,7 7,6 12,7 17,6 30,0 45,7 65,5 115,0

1,0 0,8 1,4 2,3 4,0 5,4 8,7 14,6 20,1 34,2 52,2 74,9 131,0

4,5 0,9 1,6 2,6 4,5 6,1 9,8 16,4 22,6 38,5 58,5 84,2 147,0

5,0 1,0 1,8 2,8 5,0 6,8 10,8 18,2 25,1 42,8 65,4 93,6 164,0

5,5 1,1 2,0 3,1 5,5 7,4 11,9 20,0 27,6 47,1 71,9 103,0 181,0

6,0 1,2 2,1 3,4 6,0 8,1 13,0 21,8 30,1 51,3 78,5 112,0 197,0

6,5 1,3 2,3 3,7 6,5 8,8 14,1 23,7 32,6 55,6 85,0 122,0 213,0

7,0 1,4 2,5 4,0 7,0 9,5 15,1 25,5 35,1 59,9 91,5 131,0 230,0

7,5 1,5 2,7 4,3 7,5 10,1 16,2 27,3 37,6 64,2 98,0 140,0 246,0

8,0 1,6 2,8 4,5 8,0 10,8 17,3 29,1 40,1 68,5 105,0 150,0 263,0

8,5 1,7 3,0 4,8 8,5 11,5 18,4 31,0 42,6 72,8 111,0 159,0 278,0

9,0 1,8 3,2 5,1 9,0 12,2 19,5 32,8 45,1 77,1 118,0 169,0 296,0

Çizelge 5.4Hava H›z›na veBas›nçl› HavaHacmine Ba¤l›Olarak Boru Çap›Seçimi Tablosu

Ö R N E K

Borulardaki bas›nç kayb› ve boru iç çap› hesab› için bir abak haz›rlanm›flt›r. Buabakta, hava bas›nc› bar olarak, borudaki bas›nç düflümü mbar/m olarak, serbesthava hacmi SHH dm3/sn olarak ve boru iç çap› mm olarak yer almaktad›r. Bu abakkullan›larak bas›nçl› boru hatlar›n›n boru iç çap› kolayca seçilebilmektedir. fiekil5.4’te bas›nç hatlar›ndaki boru iç çap› seçim aba¤› verilmifltir. Aba¤›n kullan›lmas›için boru hatt›n›n uzunlu¤u, bas›nç kayb›, hava bas›nc› ve serbest hava hacmi ve-rilmelidir. Öncelikle soldaki ilk çubuktan hava bas›nc› iflaretlenir. Daha sonra ikin-ci çubuk üzerinden borudaki bas›nç düflümü iflaretlenir. Bu iki nokta birlefltirilipuzat›larak ortadaki referans do¤rusu üzerindeki nokta iflaretlenir. Bu noktadan iti-baren serbest hava hacmi çubu¤u üzerinde uygulama için belirlenen de¤er iflaret-lenerek referans do¤rusu üzerindeki nokta ile bu do¤ru birlefltirilir. Bu do¤ru bo-ru iç çap› çubu¤una do¤ru uzat›larak bu çubu¤u kesti¤i nokta belirlenir. Bu nok-taya en yak›n büyük çap, boru iç çap› olarak seçilecektir.

175 m uzunlu¤undaki bir hava hatt›nda bas›nç kayb›n›n 500 mbar’dan fazla ol-mamas› istenmektedir. Hava bas›nc› 8 bar ve serbest hava hacmi SHH 400 dm3/snoldu¤una göre, birim boru uzunlu¤u bafl›na bas›nç kayb›n› ve hava hatt›ndakiborunun çap›n› hesaplay›n›z.


15 20 25 32 40 50 65 80 100 120

Dirsek 0,26 0,37 0,49 0,67 0,76 1,07 1,37 1,83 2,44 3,2

Glob Vana 0,76 1,07 1,37 1,98 2,44 3,36 3,96 5,18 7,32 9,45

Gate Vana 0,107 0,14 0,18 0,27 0,32 0,40 0,49 0,64 0,91 1,20

Te 0,12 0,18 0,24 0,38 0,40 0,52 0,67 0,85 1,2 1,52

Çizelge 5.5Bas›nçl› BoruHatlar› ÜzerindekiÇeflitli Ekipmanlar›nEfl De¤er BoruUzunluklar›

100

80

65

50

40

32

25

20

1515

20

25

3035

40

50

60

7080

90100

10

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

x

1.0

2.0

3.04.05.0

10

20

30

1098765

4

3

2

Boru iç çap›mm

Serbest Havadm3/sn

Referans do¤rusu

BS 1387 Çelik Boru Borudaki Bas›nçDüflümü (mbar/m)

Hava Bas›nc›bar

fiekil 5.4

Bas›nçHatlar›ndaki Boru‹ç Çap› SeçimAba¤›

Ö R N E K

Çözüm: Sorunun birinci ad›m›nda birim boru uzunlu¤u bafl›na bas›nç kayb›sorulmaktad›r. Bunun için soruda mbar olarak verilen bas›nç kayb› de¤eri metreolarak verilen boru uzunlu¤una bölünür:

Birim boru uzunlu¤undaki bas›nç kayb› = 500/175 = 2,85 mbar/m

Sorunun ikinci bölümünde boru iç çap› istenmektedir. Bu amaçla flekil 5.4’tenyararlan›lacakt›r. fiekil 5.4’teki 1 numaral› çubuk üzerinde 8 bar olarak verilen ha-va bas›nc› iflaretlenir. Daha sonra ikinci çubuk üzerinde 2,85 mbar/m de¤erindeolan birim boru üzerindeki bas›nç kayb› de¤eri iflaretlenir. Birinci ve ikinci çubuküzerindeki noktalar birlefltirilip üçüncü çubu¤a do¤ru uzat›larak üçüncü çubuküzerinde iflaretlenir. Dördüncü çubuk üzerinde serbest hava hacmi SHH için veri-len 400 dm3/sn de¤eri iflaretlenir. Referans do¤rusu olan üçüncü çubuk üzerinde-ki nokta ile dördüncü çubuk üzerindeki nokta birlefltirilerek beflinci çubuk olanboru iç çap› çubu¤una do¤ru uzat›larak, bu çubu¤u kesti¤i nokta belirlenir. Beflin-ci çubuk olan boru iç çap› çubu¤u üzerinde iflaretlenen noktaya bak›l›rsa boru iççap› 65 mm olarak belirlenecektir.

200m uzunlu¤undaki bir hava hatt›nda bas›nç kayb›n›n 600 mbar’dan fazla olmamas› is-tenmektedir. Hava bas›nc› 7 bar ve serbest hava hacmi SHH 900 dm3/sn oldu¤una göre, bi-rim boru uzunlu¤u bafl›na bas›nç kayb›n› ve hava hatt›ndaki borunun çap›n› hesaplay›n›z.

DIN2403’e göre bas›nçl› hava hatlar›, çeflitli renk ve kodlarla s›n›fland›r›lmakta-d›r. Bas›nçl› hava hatlar›ndaki borular, kodlanmaktad›r. Bu kodlar, tüm birleflmenoktalar›nda, duvar girifl ve ç›k›fl noktalar›nda tüm boru hatlar›na uygulan›r. Ba-s›nçl› hava kodlamas›, Çizelge 5.6’da gösterildi¤i flekilde yap›l›r.

BASINÇLI HAVA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ TASARRUFU ÇALIfiMALARI Bas›nçl› hava, sanayide küçük iflletmelerden büyük boyutlu iflletmelere kadar he-men hemen tüm üretim tesislerinde yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Bas›nçl› havaendüstride, enerji kayna¤› olarak, pnomatik yolla malzemelerin tafl›nmas›nda birmaddenin yer veya konumunun de¤ifltirilmesinde boya, ya¤ gibi malzemelerin is-tenilen yere püskürtülmesi amac›yla kullan›lmaktad›r. Bas›nçl› hava ayr›ca yer alt›tünellerinde, karayolu tünellerinde, yer alt› depo ve korunaklar›nda, konut yap›-m›nda, otomotiv ve elektronik sanayisinde, havac›l›k ve denizcilik sektöründe, t›b-bi ifllemlerde üretim makinalar›nda k›saca sanayinin her alan›nda az ya da çokmiktarlarda kullan›lmaktad›r.


ORTAM GRUP RENK KODU NUMARA

Hava 3 Gri RAL 7001

Su 1 Yeflil RAL 6018

Yan›c› ak›flkan 8 Kahverengi RAL 6001

Gaz 4/5 Sar› RAL 1021

Su buhar›, buhar 2 K›rm›z› RAL 3000

Asit 6 Turuncu RAL 2003

Çözelti 7 Mor RAL 4001

Oksijen 0 Mavi RAL 5015

Çizelge 5.6Boru Hatlar›ndaKullan›lan RenkKodlamalar› (ÇatakE., 2005)

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Hava, bas›nçland›r›larak uzak mesafelere tafl›nabilmektedir. Afl›r› yükleme du-rumunda emniyetlidir. Hava kullan›larak yüksek h›zlara ç›k›labilmektedir. Bas›nç-l› havan›n kayna¤› olan hava atmosferde bol miktarda bulunmakta ve bu ifllemçevre kirlili¤ine yol açmamaktad›r. Havan›n kendi kendine tutuflma riski olmad›-¤›ndan yüksek s›cakl›kl› ortamlarda rahatl›kla kullan›labilmektedir. Daha az yat›-r›m yap›larak yüksek miktarlarda enerji depolanmas›, bunun tafl›nmas› ve hizmetesokulmas› avantajl›d›r. Bas›nçl› hava tesislerinin en iyi flartlarda kurulmas› ve iflle-tilmesi önemlidir. Bu amaçla projelendirme s›ras›nda gerekli olan bas›nç miktar› vedebi belirlenerek kompresör kapasitesi ve say›s›n›n belirlenmesi büyük önem arzetmektedir. Ayr›ca iflletmedeki bas›nçl› hava sisteminin boyutland›r›lmas›na dikkatedilmelidir. Bunun d›fl›nda kontrol devrelerinin tasar›m› ile iflletmede bak›m ifllem-lerini gerçeklefltirecek personelin e¤itimine özen gösterilmelidir. Bas›nçl› hava kul-lan›m›ndaki bir dezavantaj, gerçeklefltirilen birim bafl›na kullan›lan enerji miktar›-n›n yüksek olufludur. Bunun bafll›ca nedeni, kompresör verimlerinin düflüklü¤ün-den kaynaklanmaktad›r.

Son kullan›c›lar için bas›nçl› hava sistemlerindeki enerji tasarrufu pek çok aç›-dan önem arz etmektedir. Böylece; hava kaçaklar› en aza indirilmifl olacak, sistemyüksek verimle çal›flt›r›lacak, maliyetlerde önemli azalmalar ortaya ç›kacak, hatal›üretim minimuma indirilecektir.

Bas›nçl› hava kullanan bu tesislerde makinelerin pek ço¤unda standartlar gere-¤i temizlik amac›yla bas›nçl› hava kullan›lmaktad›r. Bas›nçl› hava kullanan tesisler-de bas›nçl› havan›n üretim maliyeti ile toplam enerji giderleri aras›ndaki pay› he-saplanmal›d›r. Ayr›ca bas›nçl› hava tüketim maliyetleri benzer tesislerle karfl›laflt›r-malar yap›larak iyilefltirmeler yap›lmaktad›r. Baz› tesislerde bas›nçl› hava sistemle-rinin toplam elektrik enerjisi gideri toplam giderler aras›nda üçüncü s›raya kadaryükselebilmektedir. Bas›nçl› hava kullan›m›nda hava kaçaklar› önemli kay›plarayol açabilmektedir. Bas›nçl› hava sistemlerinde enerji tasarrufunda hava kaçaklar›-n› ortadan kald›rmak önemlidir. En yayg›n bas›nçl› hava kullan›m› üfleme sistem-leri yolu ile olmaktad›r. Bu noktada da yap›labilecek çal›flmalar gözden geçirilme-lidir. Bas›nçl› hava sistemlerinde girifl havas›n›n flartlar› enerji tüketimini etkilemek-tedir. S›ras›yla bu bafll›klar› inceleyerek bas›nçl› hava sistemlerindeki enerji tasar-rufu çal›flmalar›n› gözden geçirebiliriz.

Hava Kaçaklar›Hava kaçaklar›, bas›nçl› hava kullan›m›nda önemli sorunlar›n bafl›nda yer almak-tad›r. Bas›nçl› hava sistemlerinde enerji tasarrufu çal›flmalar› yap›l›rken hava kaça-¤› olabilecek noktalar belirlenerek burada al›nabilecek önlemler ortaya konulma-l›d›r. Bas›nçl› hava sistemlerinde hava kaça¤› olabilecek noktalar; emniyet valfleri,kesici valfler, boru ve hortumlar›n ba¤lant› yerleri, yol verme kaplinleri ile bas›nç-l› hava kullanan pnömatik aletlerdir. Bas›nçl› hava sistemlerindeki hava kaçaklar›-n›n bafll›ca nedeni bak›m ifllemlerinin zaman›nda ve yeterli olarak yap›lmamas›d›r.Hava kaçaklar›n›n di¤er bir nedeni de projelendirme hatalar›ndan kaynaklanmak-tad›r. Pistonlu kompresörlerde hava kaçaklar›n›n tespit edilmesi amac› ile s›raylaizlenen bir prosedür önerilmektedir. Bu amaçla ilk ad›mda hava ile çal›flan tümekipmanlar durdurulur ve bu andaki saat kaydedilir. ‹kinci ad›mda sistem hat ba-s›nc›na ulaflana kadar kompresör çal›flt›r›l›r. Üçüncü ad›m kompresör tam yükteçal›flmaya bafllad›¤› durumdaki saatin not edilmesidir. Bu noktada aradaki zamanfark› kaydedilir. Kompresörün yüklü ve yüksüz haldeki çal›flma sürelerine iliflkinsonuçlar dört befl kez al›nmal›d›r. Bu ifllemler yap›ld›ktan sonra Eflitlik 5.3 kullan›-larak kaçak miktar› bulunabilir:


(5.3

Eflitlik 5.3’te, L toplam kaçak miktar›n›(lt/sn), Q kompresör kapasitesini (lt/sn),T tam yükte çal›flma süresini (sn), t yüksüz çal›flma süresini (sn) göstermektedir.Hava kaça¤› nedeni ile ortaya ç›kan güç kayb› W ise Eflitlik 5.4 yard›m› ile bulu-nur:

W = L.N (kW) (5.4)

Eflitlik 5.4 de, W hava kaça¤› nedeni ile kaybedilen güç miktar›n› (kW), L top-lam kaçak miktar›n› (lt/sn), N özgül güç miktar›n› (kW/(lt/sn)) göstermektedir. De-lik çap›na ba¤l› olarak, de¤iflik bas›nçlarda, her bir delikten meydana gelebilecekhava kaça¤› miktarlar› Çizelge 5.7 de verilmifltir.

Bir iflletmede bas›nçl› hava sisteminin çal›flma bas›nc› 7 bar olarak verilmektedir.Bu iflletmede 0,5 mm çapl› delikten 10 adet, 1 mm çapl› delikten 15 adet, 2 mmçapl› delikten 20 adet, 3 mm çapl› delikten 10 adet, 5 mm çapl› delikten 10 adet,10 mm çapl› delikten 5 adet bulundu¤u belirtilmektedir. Kompresörün 100 lt/snbafl›na güç tüketimi 35 kW oldu¤u verilmektedir. Bas›nçl› hava sisteminin y›lda2000 saat çal›flt›¤›n› kabul ederek afla¤›daki sorular› cevapland›r›n›z. a) Özgül güç tüketimini hesaplay›n›z. b) Kaçaklar nedeni ile ortaya ç›kan toplam hava miktar›n› hesaplay›n›z. c) Bu durumda y›ll›k enerji kayb›n›n ne kadar oldu¤unu hesaplay›n›z.

Çözüm: a. Özgül güç tüketimi N, biriminden de anlafl›laca¤› gibi birim debi (lt/sn) ba-

fl›na güç tüketimidir. Soruda 100 lt/sn bafl›na güç tüketiminin 35 kW oldu¤u belir-tilmektedir. Buna göre özgül güç tüketimi N=35 kW/100 (lt/sn) = 0,35 kW/(lt/sn)olmaktad›r.

b. Kaçaklar nedeni ile ortaya ç›kan toplam hava miktar› için Çizelge 5.8 kulla-n›larak yeni bir çizelge haz›rlanacakt›r. Bu çizelgede delik çap› delik say›s› ile 7 barbas›nçta delik bafl›na hava kaça¤› miktar› ile toplam hava kaça¤› miktarlar› tek tekhesaplanarak yaz›lacakt›r.

L =.T

(T +t)(lt / sn)

Q


Delik Çap› Delik Say›s›5 Bar Bas›nçtaDelik Bafl›na

Hava Kaça¤›(lt/sn)

Toplam HavaKaça¤› (lt/sn)

0,5 mm 15 0,25 3,75

1,0 mm 20 0,97 19,4

2,0 mm 25 3,92 98

3,0 mm 15 8,8 132

5,0 mm 5 24,4 122

10,0 mm 2 97,5 195

Toplam 570,15

Çizelge 5.7Delik Çap›na Ba¤l›Olarak, De¤iflikBas›nçlarda, Her BirDelikten MeydanaGelebilecek HavaKaça¤›

Ö R N E K

Bu çizelgeye göre toplam hava kaça¤› 1212,75 lt/sn de¤erinde olmaktad›r. c. Y›ll›k enerji kayb›n›n hesab› için, saniyedeki hava kaça¤› miktar› ile özgül

güç tüketimi ve y›ll›k çal›flma saati de¤erleri çarp›lmal›d›r. Buna göre y›ll›k enerjikayb› için flu de¤er bulunur:

Y›ll›k enerji kayb›= 1212,75 lt/sn. 0,35 kW/(lt/sn). 2000= 848 925 kWh/y›l

Bir iflletmede bas›nçl› hava sisteminin çal›flma bas›nc› 1 bar olarak verilmektedir. Bu ifllet-mede 0,5 mm çapl› delikten 15 adet, 1 mm çapl› delikten 20 adet, 2 mm çapl› delikten 17adet, 3 mm çapl› delikten 15 adet, 5 mm çapl› delikten 12 adet, 10 mm çapl› delikten 2 adetbulundu¤u belirtilmektedir. Kompresörün 100 lt/sn bafl›na güç tüketimi 30 kW oldu¤u ve-rilmektedir. Bas›nçl› hava sisteminin y›lda 2500 saat çal›flt›¤›n› kabul ederek afla¤›daki so-rular› cevapland›r›n›z.A) Özgül güç tüketimini hesaplay›n. B) Kaçaklar nedeni ile ortaya ç›kan toplam hava miktar›n› hesaplay›n. C) Bu durumda y›ll›k enerji kayb› ne kadar oldu¤unu hesaplay›n.

Üfleme Sistemlerinde Enerji TasarrufuÜfleme sistemlerinde enerji tasarrufunun yap›lmas› için al›nacak önlemler, bas›nç-l› hava kullan›m›nda, dolay›s›yla bunun için harcanacak enerjide tasarruf ortaya ç›-karabilmektedir. Sanayide küçük ya da büyük pek çok iflletmede, üfleme sistem-leri yayg›n olarak kullan›lmakta olup bas›nçl› hava sistemlerinde enerji kayb› orta-ya ç›karan noktalardan birisi olmaktad›r. Sanayi tesislerinde makinelerin pek ço¤uprosedür gere¤i bas›nçl› hava ile temizlenmektedir. Makinelerin baz›lar›n›n ise ba-s›nçl› hava ile temizlenmesi kolay oldu¤u için bu yol tercih edilmektedir. Bas›nçl›hava kullan›l›rken, bas›nçl› havan›n üretim maliyeti de dikkate al›nmal› gereksiz veyanl›fl kullan›mlar önlenmelidir. Bas›nçl› hava genellikle tezgah temizli¤i ile çal›-flanlar›n üzerindeki toz ve talafl›n temizli¤inde kullan›lmaktad›r. Bunun d›fl›nda üf-leme sistemleri ile ay›rma ifllemlerinde de kullan›lmaktad›r. Bu amaçla konveyörüzerindeki hatal› ürünler üflenerek at›lmaktad›r. Konveyör, yükleri havadan ya dayerden tafl›may› sa¤layan ve kapal› devre çal›flan sürekli bir aktarma mekanizma-s›d›r. Üfleme sistemleri bir parçan›n bir yerden bir yere sürüklenmesi amac›ylatransfer ifllemlerinde de kullan›lmaktad›r. Üfleme sistemlerinin di¤er bir kullan›malan› ise kurutma ifllemleridir. Bu amaçla y›kanm›fl parçan›n üzerindeki su üflene-rek kurutulmaktad›r. Üfleme sistemleri so¤utma amac›yla da kullan›labilmektedir.Bunun için s›cak parçalar›n üzerinde hava üflenerek so¤utulmaktad›r. Üfleme sis-temlerinin verimli olarak iflletilmesi enerji tasarrufu aç›s›ndan çok önemlidir. Bu


Delik Çap› Delik Say›s›7 Bar Bas›nçtaDelik Bafl›na

Hava Kaça¤›(lt/sn)

Toplam HavaKaça¤› (lt/sn)

0,5 mm 10 0,33 3,3

1,0 mm 15 1,31 19,65

2,0 mm 20 5,19 103,8

3,0 mm 10 11,6 116

5,0 mm 10 32,5 325

10,0 mm 5 129 645

Toplam 1212,75

Tablo 5.8Yukar›daki Örne¤inÇözümünde ToplamHava Kaça¤›n›nHesaplanmas› ‹çinHaz›rlanan Çizelge

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

amaçla kullan›lan üfleme memelerinin yeri ve flekli yap›lacak iflin niteli¤ine göreseçilerek ayarlanmal›d›r. Bu amaçla kullan›lan hava tabancas›n›n yeri ve üflemememesinin aç›s› kullan›lan hava miktar›n› etkilemektedir. Memeye ba¤lanan bes-leme hortumunun çap›n›n olabildi¤ince büyük olmas› önemlidir. Üfleme sistemle-rinde k›s›c› ya da h›z ayar valfi yerine regülatör kullan›lmas› önerilmektedir. Ayr›-ca kullan›lan valflerin olabildi¤ince üfleme noktas›na yak›n tasarlanmal›d›r.

ProjelendirmeProjelendirme, bas›nçl› hava kullanan sistemlerde, sistemin verimli ve uzun ömür-lü kullan›m›nda büyük önem arz etmektedir. Hava tafl›n›rken dirseklerden büyükbas›nç kay›plar› meydana gelmektedir. Bu nedenle projelendirmede mümkün ol-du¤unca düz borulara yer verilmelidir. Dirsek kullan›lmas› gerekiyorsa dirse¤indönüfl çap› içi çap›ndan en az on kat büyük olmal›d›r. Projelendirmede önemli birnokta boru hatlar›n›n ak›fl yönüne göre %1 ya da %2 e¤imle ve her 1 metrede 1-2santimetre alçalarak gitmesidir. Borular›n ucuna mutlaka biriktirme tüpü ve boflalt-ma muslu¤u yerlefltirilmelidir. Tesisatta ve kompresör deposunda biriken suyuns›k s›k boflalt›lmas› önemlidir. Bas›nçl› hava tesisat›nda sistemin, sistemdeki havabas›nc›n›n de¤eri de kay›plar aç›s›ndan çok önemlidir. Kullan›lan bas›nç miktar›art›kça do¤al olarak kay›p miktar› da artmaktad›r. Bu nedenle bas›nçl› hava tesisa-t›nda gere¤inden yüksek bas›nçlar kullan›lmas› enerji tüketiminin kayda de¤ermiktarlarda artmas›na neden olur. Ayn› flekilde sistemin ihtiyac›na uygun kapasiteseçimi de dikkatle hesaplanmal›d›r. Ayr›ca kompresör veya kompresör gruplar›n-dan boru tesisat›na titreflimin iletilmemesi amac›yla esnek ba¤lant› parçalar› kulla-n›lmal›d›r. Bas›nçl› hava sisteminin projelendirilmesinde en önemli nokta bas›nçl›havan›n üretildi¤i yerde kullan›lmas›d›r. Bu tür bir projelendirme gerçeklefltirildi-¤inde boru uzunluklar› minimum seviyede tutulmufl olur. Tesiste birbirinden uzakpek çok yerde bas›nçl› hava ihtiyac› varsa, tek merkezden bas›nçl› hava üretip bu-nu ihtiyaç yerlerine da¤›tmak yerine, ihtiyaç yerlerinde küçük bas›nçl› hava tesis-leri kurmak, hava kaçaklar›n›n ve bunlar için harcanan güç tüketiminin azalt›las›aç›s›ndan daha ekonomik olmaktad›r.

Girifl Havas›n›n fiartlar›Girifl havas›n›n flartlar›, bas›nçl› hava sisteminde enerji tüketimini etkilemektedir.Bas›nçl› hava sistemlerinde, al›nan havan›n s›cakl›¤›, nemi ve temizli¤i s›k›flt›rmaverimini etkilemektedir. Bas›nçland›r›lmak için al›nan havan›n so¤uk, kuru ve te-miz olmas› s›k›flt›rma verimini de artt›racakt›r. Bu amaçla s›k›flt›r›lacak havan›n gi-rifl a¤z› so¤uk olmas› aç›s›ndan kuzey yönüne do¤ru yerlefltirilmesi, nemli olma-mas› aç›s›ndan ya¤murdan korunakl› bir yap›da olmas›, toz ve pislikten ar›nd›r›l-mas› aç›s›ndan hava girifline filtre yerlefltirilmesi gerekmektedir. Kullan›lan filtrelerzaman›nda de¤ifltirilmelidir. Zaman›nda de¤ifltirilmeyen filtreler ciddi bas›nç ka-y›plar›na neden olur. Kompresör giriflindeki her 25 barl›k bas›nç kayb› kompresörperformans›n› %25 oran›nda azalt›lmas›na neden olmaktad›r. Bas›nç kay›plar›n› enaza indirmek için hava girifli ile kompresör aras›ndaki boru ba¤lant›s›n›n olabildi-¤ince k›sa, düz ve büyük çapl› olmas› istenmektedir. Havan›n kompresöre girifl s›-cakl›¤› yukar›da belirtildi¤i gibi enerji tüketimini etkilemektedir. Girifl s›cakl›¤›nda-ki her 5°lik düflme enerji tüketiminde %2’lik bir azalmaya neden olmaktad›r.

Bas›nç de¤erinin seçimine de özen gösterilmelidir. Bas›nçl› hava sitemlerindeenerji kay›plar›n›n bafll›ca sebeplerinden birisi havan›n gere¤inden yüksek bas›nçseviyelerine kadar s›k›flt›r›lmas›d›r. Bas›nc›n yükselmesi, s›k›flt›rma için harcana


enerjinin de yükselmesi anlam›n› tafl›maktad›r. Bas›nçl› hava ihtiyac› olan tümekipmanlar analiz edilmeli, ihtiyaç duyulan en uygun bas›nç ihtiyac› tespit edilme-li, kompresör ç›k›fl bas›nc› da buna göre ayarlanmal›d›r. Farkl› seviyelerde bas›nçihtiyac› varsa bunlar farkl› kompresör ve farkl› hatlardan beslenmelidir.

KompresörlerKompresörlerin kapasite ve say›s›n›n seçimi de bas›nçl› hava sistemlerinde önem-lidir. Büyük miktarda bas›nçl› hava ihtiyac› olan sistemlerde tek bir kompresör ku-rulmas› yerine, iki ya da üç kompresör kullanmak pek çok aç›dan daha uygun ol-maktad›r. ‹flletme her zaman pik yüklerde bas›nçl› hava talebinde bulunmayabilir.Bu durumlarda, daha küçük kapasiteli kompresörlerin devreye sokulmas› kompre-sörlerin verimli iflletimi aç›s›ndan önemlidir. Bu uygulama, bir anlamda kompre-sörlerin kaskad sistemi mant›¤›na göre çal›flt›r›lmas› anlam›na gelmektedir. Dolay›-s›yla ihtiyaç duyulmad›¤› zamanlarda çal›flt›r›lmayan kompresörlerden de önemlioranda enerji tasarrufu sa¤lanabilecektir. Bu uygulaman›n di¤er bir yarar› da, kom-presörlerin birisinde ar›za ç›kmas› durumunda di¤er kompresörlerle sistemin ihti-yac›n›n karfl›lanabilme imkan›d›r.

Filtre ve Kurutucular›n Seçim ve Kullan›m›Filtre ve kurutucular›n seçim ve kullan›m› bas›nçl› hava sistemlerinde enerji tasar-rufu ve sorunsuz iflletme aç›s›ndan önemlidir. Bu amaçla filtre üreticileri, filtreler-de kuru ve temiz hava tutabilmek için 60 mbar’l›k bir bas›nç düflümü, nemli ortambas›nc›nda ise 0,2-0,4 bar önermektedirler. Filtrelerdeki bas›nç fark›, filtrenin temizve istenilen standartlarda çal›flabilmesi aç›s›ndan önemlidir. Bu bas›nç fark›n›n 0,6bara ulaflmas› durumunda filtrenin de¤ifltirilmesi önerilmektedir. Bu durum, çal›fl-ma flartlar›na ba¤l› olmakla birlikte yaklafl›k 1 y›ll›k çal›flmaya karfl›l›k gelebilmek-tedir. Bas›nçl› havan›n haz›rlanmas› üç alt ifllemde gerçeklefltirilmektedir. Bunlars›ras›yla; kaba ay›rma ifllemi, kurutma ifllemi ve ayr›nt›l› haz›rlama ifllemidir. Bu ha-z›rlama s›ras›nda hava çeflitli filtrelerden geçirilmektedir. Bu ifllemler s›ras›nda ha-van›n gere¤inden çok ya da az filtreleme ifllemine tabi tutulmas› enerji ve bak›mmaliyetleri aç›s›ndan önem arz etmektedir.

Montaj s›ras›nda titiz davran›lmas› ve kurallara uyulmas› sistemin sorunsuz ça-l›flmas› ve enerji tüketimi aç›s›ndan önemlidir. Genelde di¤er sistemlerde oldu¤ugibi bas›nçl› hava sistemlerinde de projelendirme, imalat ve montaj aflamalar›; sis-temin verimini, ömrünü ve sorunsuz iflletimini etkilemektedir.

ISITMA, HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDEK‹ HAVA KANALLARINDA ENERJ‹ TASARRUFUIs›tma, havaland›rma ve klima sistemlerinde flartland›r›lm›fl hava, fanlar vas›tas›ylaihtiyaç yerlerine kadar tafl›n›r. Bu ifli gerçeklefltiren ve sürekli olarak çal›flan fan,sirkülasyon pompas› gibi cihazlar›n ciddi bir enerji tüketim paylar› bulunmaktad›r.Fanlar için enerji tasarruf olanaklar› de¤erlendirilirken, fan›n kullan›ld›¤› uygulamaalan› da dikkate al›nmal›d›r. Fanlara verilen enerji, bir anlamda hava kanallar› bo-yunca tüketilmektedir. Hava kanallar›n›n tasar›m›, ortaya ç›kacak enerji maliyetinide do¤rudan etkilemektedir. Is›tma, klima ve havaland›rma sistemlerinde genellik-le sabit debili fanlar kullan›lmaktad›r. ‹htiyac›n de¤iflken oldu¤u durumlar için de-¤iflken debili fan kullan›lmas› yoluyla, enerji tasarrufu ortaya ç›kaca¤› aç›kt›r. Bu-nunla birlikte mevcut uygulamada sabit debili fan kullan›l›yorsa, bunu de¤iflken


debili fana döndürme seçene¤i önerilmemektedir. Bu durumda fan debisinin de-¤iflimi, devir say›s› de¤ifltirilerek yap›labilecektir. Bu cihazlarda da kapasite seçimi-nin önemi büyüktür. Bu nedenle afl›r› kapasitelerden kaç›n›lmas› cihaz verimi veenerji tüketimi aç›s›ndan önemlidir. Di¤er cihazlarda oldu¤u gibi fanlarda da kapa-sitenin yüksek seçilmesi tamamen emniyetli olmak kayg›s›na dayanmaktad›r. Fan-da harcanan güç, fan debisinin küpüyle orant›l›d›r. Bu nedenle kapasitede dolay›-s›yla debide sa¤lanabilecek küçük bir azalma, gücü büyük ölçüde azaltacakt›r. Ha-va debisinin % 20 oran›nda düflürülmesi, güçteki ihtiyac› yar› yar›ya azaltabilmek-tedir. Fan debisini düflürmek için en uygun yol olarak devir say›s›n›n düflürülmesiönerilmektedir. Sabit devirli kay›fl kasnak sistemiyle tahrik edilen fanlarda, devirsay›s›n› düflürebilmenin en iyi yolu olarak kasna¤›n de¤ifltirilmesi önerilmektedir.Büyük kapasiteli fanlar, ço¤unlukla kay›fl kasnak sistemiyle iflletildi¤inden bu yön-tem, pratik olarak uygulanabilecek bir yoldur. Kay›fl kasnak sisteminin kendisi debir enerji kay›p nedenidir. Bu sistemde gücün % 10’a kadarki k›sm› transfer s›ra-s›nda kaybolabilmektedir. Bu kayb›n azalt›lmas›nda kasnak çap›n›n seçimi büyükönem tafl›maktad›r. Kasnak çap›n›n gere¤inden büyük olmas› ya da ihtiyaçtan kü-çük olmas›, güç kayb›na neden olmaktad›r. Sistemde do¤rudan tahrikli fan kulla-n›l›yorsa, kapasite ayar› yapabilmek için girifllerde damper kullan›lmaktad›r. Dam-per kullan›m› yerine debi ayar›n›n kay›fl kasnak sistemiyle yap›lmas›, ciddi bir ka-zanç ortaya ç›karabilmektedir.

Hava kanallar›nda ortaya ç›kan en büyük kay›p, kaçaklardan kaynaklanmakta-d›r. Bu nedenle hava kanal› kesitleri seçilirken daha az bas›nç kayb› olacak flekil-de projelendirme önemlidir. Is›tma, havaland›rma ve klima sistemlerinde, hava ka-nallar›nda oluflan kay›p sadece bas›nçtan de¤il; ciddi olarak flartland›r›lm›fl hava-dan da kaynaklanmaktad›r. Temiz oda uygulamalar› ile endüstriyel uygulamalarda,kanallardaki kay›plar daha çok flartland›r›lm›fl hava kay›plar›ndan kaynaklanmak-tad›r. E¤er sadece havaland›rma yap›l›yorsa, bu hava kaça¤›n›n enerji maliyeti fan-da ortaya ç›kmaktad›r. Kaçak miktar› art›kça fanda boflu bofluna enerji harcanm›flolacakt›r. Klima kanallar›ndaki hava kaçaklar›nda ortaya flartland›r›lm›fl hava kayb›ç›kaca¤›ndan ›s›tma ve so¤utma enerjisinden de kay›plar söz konusudur. Di¤er birdeyimle, klima sistemlerinde hava kaça¤› oldu¤unda, flartland›r›lm›fl havan›n ya-n›nda fandan da kay›plar ortaya ç›kmaktad›r.

Kanallardaki s›z›nt› miktar›n›n pek çok faktöre ba¤l› oldu¤u bilinmektedir. Ha-va kanallar›, iyi projelendirilip imal edilmedi¤inde, kanallardaki s›z›nt› miktar›, yol-lanan havan›n %30’na kadar ç›kabilmektedir. S›zd›rmazl›k uygulanm›fl ve uygulan-mam›fl pek çok kanala iliflkin test sonuçlar›na göre, ASHREA ve SMACNA kanal ka-çaklar›n› s›n›fland›rm›flt›r (ASHREA, ›s›tma, havaland›rma, iklimlendirme gibi tesi-satla iliflkin konularda uluslararas› kabul gören bir kurulufltur. SMACNA ise, ben-zer flekilde iklimlendirme alan›nda otorite say›labilecek bir uluslararas› kurulufltur).Bu s›n›fland›rmaya göre yuvarlak ve s›zd›rmazl›k ekipman› olan contalar kullan›l-m›fl kanallarda s›zd›rmazl›k s›n›f›, 3 olarak belirtilmekte, dikdörtgen contas›z kanal-larda ise s›zd›rmazl›k s›n›f› 48 olarak kaydedilmektedir. Çizelge 5.9’da statik bas›n-ca ba¤l› olarak s›zd›rmazl›k s›n›flar›ndaki s›z›nt› miktarlar› görülmektedir.

Çizelgenin birinci sütununda s›zd›rmazl›k s›n›f› 48 ve 3 olarak belirtilmifltir.‹kinci sütunda ortalama kanal yüzeyi bafl›na debi de¤erleri lt/s.m2 olarak verilmifl-tir. Daha sonra; statik bas›nca (Pa) ba¤l› olarak s›z›nt› miktar› hava debisinin yüz-desi olarak verilmektedir. Örne¤in; s›zd›rmazl›k s›n›f› 3 ve 48 olan bir kanal siste-mindeki s›z›nt› miktarlar›n› karfl›laflt›ral›m. Statik bas›nç 125 Pa ise, s›zd›rmazl›k s›-n›f› 48 olan kanal sisteminde hava debisine ba¤l› olarak s›z›nt› miktar›, %15 ila


%6,1 aras›nda de¤iflirken; s›zd›rmazl›k s›n›f› 3 olan kanal sisteminde hava debisineba¤l› olarak s›z›nt› miktar›, %1 ila %0,4 aras›nda de¤iflmektedir. Buradan da kanal-lardaki s›zd›rmazl›k s›n›f›n›n ne kadar önemli oldu¤u aç›kça görülmektedir.

S›zd›rmazl›k s›n›f› 48 olan bir kanal sisteminde ortalama kanal yüzeyi bafl›na de-bi 15 l/s.m2 olarak verilmektedir. Kanal sisteminde statik bas›nç 250 Pa ise, havadebisinin yüzdesi olarak s›z›nt› miktar› kaç olur?

Çözüm: Çizelge 5.9 incelendi¤inde 15 l/s.m2 ortalama kanal yüzeyi bafl›na de-bi miktar› ve 250 Pa için s›z›nt› miktar› hava debisinin %16’s› oldu¤u görülecektir.

S›zd›rmazl›k s›n›f› 3 olan bir kanal sisteminde ortalama kanal yüzeyi bafl›na debi15 l/s.m2 olarak verilmektedir. Kanal sisteminde statik bas›nç 250 Pa ise, hava de-bisinin yüzdesi olarak s›z›nt› miktar› kaç olur?

Çözüm: Çizelge 5.9 incelendi¤inde 15 l/s.m2 ortalama kanal yüzeyi bafl›na de-bi miktar› ve 250 Pa için s›z›nt› miktar› hava debisinin % 1’i oldu¤u görülecektir.

Bu iki örnek ve çözümü incelendi¤inde ayn› statik bas›nç seviyesi ve ayn› de-bide kanal sisteminde s›zd›rmazl›k s›n›f›na ba¤l› olarak kaçak miktar› 16 kat art-maktad›r.

S›zd›rmazl›k s›n›f› 48 olan bir kanal sisteminde ortalama kanal yüzeyi bafl›na debi 20l/s.m2 olarak verilmektedir. Kanal sisteminde statik bas›nç 500 Pa ise, hava debisinin yüz-desi olarak s›z›nt› miktar› kaç olur?

S›zd›rmazl›k s›n›f› 3 olan bir kanal sisteminde ortalama kanal yüzeyi bafl›na debi 20 l/s.m2

olarak verilmektedir. Kanal sisteminde statik bas›nç 500 Pa ise, hava debisinin yüzdesiolarak s›z›nt› miktar› kaç olur?

S›ra Sizde 8 ve s›ra sizde 9’u inceledi¤inizde ayn› statik bas›nç seviyesi ve ayn› debide ka-nal sisteminde s›zd›rmazl›k s›n›f›na ba¤l› olarak kaçak miktar› kaç kat artmaktad›r?


SIZDIRMAZLIKSINIFI

ORTALAMAKANALYÜZEY‹

BAfiINA DEB‹(l/s.m2)

STAT‹K BASINÇ (Pa)

125 250 500 750 1000

48

1012,7152025

1512107,76,1

241916129,6

3830251915

4939332520

5947393024

3

1012,7152025

1,00,80,60,50,4

1,51,21,00,80,6

2,41,91,61,30,9

3,12,42,01,61,2

3,73,02,52,01,5

Çizelge 5.9Statik Bas›nca Ba¤l›Olarak S›zd›rmazl›kS›n›flar›ndaki S›z›nt›Miktarlar› (ISISAN,1995)

Ö R N E K

Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10

Örneklerden ve Çizelge 5.9’dan da görüldü¤ü gibi kanal sistemlerinde bas›ncave debiye ba¤l› olarak kaçak miktarlar› büyük boyutlara ç›kabilmektedir. Hava ka-nallar›ndaki bas›nç kayb›n›n artmas›, fan gücünü ve fan› çal›flt›rmak için kullan›lanelektrik ihtiyac›n› da art›rmaktad›r. Fanlarda enerji tasarrufu sa¤lanmas›, öncelikletasar›m aflamas›nda bafllamaktad›r. Bu amaçla, kanal tasar›m› yap›l›rken enerji ma-liyetlerinin en az oldu¤u tasar›m tercih edilmelidir. Hava kanallar› tasarlan›rken ha-va h›z›n›n seçimi de büyük önem arz etmektedir. E¤er kanal kesiti yüksek hava h›-z›na göre tasarlan›rsa direnç artacakt›r. Direncin artmas› ya da azalmas›, tüketilenenerji miktar›n› da etkilemektedir. Bu nedenle hava kanallar›ndaki h›zlar seçilir-ken, cihaz ç›k›fl›ndan menfeze do¤ru azalarak gidecek flekilde olmas›na özen gös-terilmelidir. H›z›n azald›ktan sonra tekrar artmas›, gereksiz flekilde bas›nç kay›pla-r› oluflmas›na neden olur. Birbirinden farkl› dirençlerdeki hava kanallar› tek fanlabeslenmemelidir. Böyle yap›ld›¤›nda fan seçimi yüksek dirence göre yap›laca¤›n-dan gereksiz yere büyük fanlar kullan›lm›fl olur. Bu tür uygulamalarda direnci azolan devrelere havan›n k›s›larak direnç dengelemesi yap›lmas› önerilmektedir.Menfezlere hava da¤›t›m› yap›l›rken olabildi¤ince eflit uzunluklu ve eflit dirençlihava kanallar› tasarlanmal›d›r. Hava kanallar› tasarlan›rken s›zd›rmaz tipte olan s›-n›flar seçilmelidir. Ayr›ca montaj s›ras›nda s›zd›rmazl›kla ilgili tüm tedbirler al›nma-l› ve s›zd›rmazl›k testi yap›lmal›d›r. Özellikle yüksek bas›nçl› sistemlerde kaçakmiktarlar› çok yüksek de¤erlere ç›kabilmektedir. Çizelge 5.9’dan görüldü¤ü gibistatik bas›nc›n artmas›yla ve debiye de ba¤l› olarak kaçak miktar› %59’a kadar ç›-kabilmektedir. Bu nedenle hava kanallar›nda en önemli konu s›zd›rmazl›kla ilgiliönlemler ve kanal›n s›zd›rmazl›k s›n›f›d›r.



Kompresörler, pek çok yönteme göre s›n›fland›r›l›paç›klanmaktad›r. Kullan›lan bir s›n›fland›rma sistemin-de kompresörler kesitli ve sürekli olarak ikiye ayr›l-maktad›r. Kesitli kompresörler bir çevrim içinde çal›fl›r-lar. Bu tip kompresörlerde belli bir miktarda kompresö-re al›nan ak›flkan s›k›flt›r›l›r ve kompresörden sevk edi-lir. Ak›flkan kompresörden yollanmadan önce yeni birçevrim yap›lmaz. K›saca yeni bir çevrime bafllamadanönce ak›flkan kompresörden d›flar› sevk edilir. Süreklis›k›flt›rma yöntemine göre çal›flan kompresörler, bir çev-rim içerisinde çal›flmazlar. Di¤er bir deyimle, ak›flkan›nkompresöre al›n›p s›k›flt›r›lmas› ve d›flar›ya yollanmas›ayn› zamanda gerçekleflir. Kesikli s›k›flt›rma yönteminikullanan kompresörler pozitif yer de¤ifltirmeli kompre-sörlerdir. Bu yönteme göre çal›flan kompresörler pis-tonlu ve dönel kompresörlerdir. Dönel kompresörlerkanatç›kl›, s›v› pistonlu, helezonik odac›kl› ve düz oda-c›kl› olmak üzere 4 tipte görülmektedir. Sürekli ak›fll›kompresörler dinamik ve ejektörlü kompresörler ol-mak üzere iki tiptedirler. Dinamik kompresörler grubu-na giren 3 tip kompresör bulunmaktad›r. Bunlar s›ras›ile radyal, kar›fl›k ve eksenel kompresörlerdir. Bas›nçl› hava, sanayide hava ihtiyac› olan noktalar içinyayg›n bir flekilde kullan›lmaktad›r. Bu amaçla d›fl or-tamdan al›nan hava, kompresörde bas›nçland›r›larakihtiyaç duyulan noktaya gönderilmektedir. D›fl ortam-dan al›nan havan›n hacmi ile bas›nçl› havan›n hacmiaras›nda biri iliflki bulunmaktad›r. Serbest hava hacmi-nin bas›nçl› hava hacmine oran› s›k›flt›rma oran› olarakortaya ç›kmaktad›r. Serbest hava hacmi, bir anlamdasistemde kullan›lan hacimsel debidir. 1 saniyede siste-me verilen dm3 birimindeki hava miktar›, serbest havahacmi olarak tan›mlanmaktad›r. Dolay›s›yla birimidm3/sn dir. Bas›nçl› hava hatlar›nda bulunan cihazlar-dan birisi bas›nçl› hava tanklar›d›r. Bas›nçl› hava tank-lar› emniyet ventili, manometre, pislik tutucu ve havakondenstopu ile donat›lm›flt›r. Bas›nçl› hava tanklar›n-da bulunan manometre tanktaki bas›nc›n gözlenmesiamac› ile kullan›lmaktad›r. Emniyet ventili ise tanktakibas›nc›n belli de¤eri geçmesi durumunda bas›nc› dü-flürmek amac› ile kullan›lan bir tahliye vanas›d›r. Pisliktutucu hatta herhangi bir pislik transferi olmamas› ama-c› ile kullan›lmaktad›r. Hava kondenstopu kullan›lmas›-n›n amac› tankta birken suyun sisteme yollanmadanburada tutulmas›d›r. Bas›nçland›r›lm›fl hava bas›nçl› ha-va tanklar›nda tutulurken, so¤utularak bünyesindeki

suyun aç›¤a ç›kart›lmas› sa¤lan›r. Tank›n dibinde biri-ken suyun sisteme gönderilmemesi amac› ile bir havakondenstopu yerlefltirilmifltir. Kompresör ile hava kul-lan›m noktas› aras›ndaki hatlar, hava hatlar› olarak ad-land›r›lmaktad›r.Bas›nçl› hava sanayide küçük iflletmelerden büyük bo-yutlu iflletmelere kadar hemen hemen tüm üretim tesis-lerinde yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Bas›nçl› havaendüstride, enerji kayna¤› olarak, pnomatik yolla mal-zemelerin tafl›nmas›nda bir maddenin yer ve ya konu-munun de¤ifltirilmesinde boya, ya¤ gibi malzemelerinistenilen yere püskürtülmesi amac›yla kullan›lmaktad›r.Bas›nçl› hava, ayr›ca yer alt› tünellerinde, karayolu tü-nellerinde, yer alt› depo ve korunaklar›nda, konut yap›-m›nda, otomotiv ve elektronik sanayisinde, havac›l›kve denizcilik sektöründe, t›bbi ifllemlerde üretim maki-nalar›nda k›saca sanayinin her alan›nda az ya da çokmiktarlarda kullan›lmaktad›r. Is›tma, havaland›rma ve klima sistemlerinde flartland›-r›lm›fl hava fanlar vas›tas›yla ihtiyaç yerlerine kadar ta-fl›n›r. Bu ifli gerçeklefltiren ve sürekli olarak çal›flan fan,sirkülasyon pompas› gibi cihazlar›n ciddi bir enerji tü-ketim paylar› bulunmaktad›r. Fanlar için enerji tasarrufolanaklar› de¤erlendirilirken, fan›n kullan›ld›¤› uygula-ma alan› da dikkate al›nmal›d›r. Fanlara verilen enerjibir anlamda hava kanallar› boyunca tüketilmektedir.Hava kanallar›n›n tasar›m›, ortaya ç›kacak enerji mali-yetini de do¤rudan etkilemektedir. Is›tma, klima ve ha-valand›rma sistemlerinde genellikle sabit debili fanlarkullan›lmaktad›r. ‹htiyac›n de¤iflken oldu¤u durumlariçin de¤iflken debili fan kullan›lmas› yoluyla enerji ta-sarrufu ortaya ç›kaca¤› aç›kt›r. Bununla birlikte mevcutuygulamada sabit debili fan kullan›l›yorsa, bunu de¤ifl-ken debili fana döndürme seçene¤i önerilmemektedir.Bu durumda fan debisinin de¤iflimi, devir say›s› de¤ifl-tirilerek yap›labilecektir. Bu cihazlarda da kapasite se-çiminin önemi büyüktür. Bu nedenle afl›r› kapasiteler-den kaç›n›lmas› cihaz verimi ve enerji tüketimi aç›s›n-dan önemlidir.

Özet


1. Bir iflletmede 5 adet vinç bulunmaktad›r ve vinç ba-fl›na 15 lt/sn hava ihtiyac› bulunmaktad›r. Vinçlerin kul-lan›m faktörü %20 olarak verildi¤ine göre, vinçlerin ger-çek hava ihtiyac›n› lt/sn biriminde ne kadard›r?

a. 15b. 20c. 25d. 50e. 75

2. 150 lt/sn kapasiteli iki ayr› kompresör ile bunlar›nözgül güç tüketimleri s›ras›yla flöyle verilmektedir. Akompresörünün özgül güç tüketimi 0,48 kW/(lt/sn), Bkompresörünün özgül güç tüketimi ise 0,27 kW/(lt/sn)olarak verilmektedir. Bu kompresörler y›lda 5000 saatçal›fl›yorlarsa bunlar›n y›ll›k enerji tüketimleri aras›nda-ki fark kaç kWh olur ve bu iki kompresörden hangisienerji tasarrufu aç›s›ndan tercih edilmelidir?

a. 82500, A kompresörüb. 157500, A kompresörüc. 157500, B kompresörüd. 232500, A kompresörüe. 232500, B kompresörü

Bir kompresör 10°C s›cakl›k ve %65 ba¤›l nemi olan 15m3 havay› 7 bar bas›nca kadar yükseltmektedir. Hava-n›n ç›k›fl s›cakl›¤› 27°C oldu¤una göre, afla¤›da verilmiflolan 3, 4, 5 ve 6 numaral› sorular› cevaplay›n›z.

3. Kompresöre giren havan›n içerdi¤i nem miktar› afla-¤›dakilerden hangisidir?

a. 170 grb. 142,5 grc. 79,5 grd. 57,9 gre. 15 gr

4. Kompresörden ç›kan hava miktar› afla¤›dakilerdenhangisidir?

a. 2,71b. 1,98c. 1,72d. 1,50e. 1,27

5. Kompresörden ç›kan havan›n içerdi¤i nem miktar›afla¤›dakilerden hangisidir?

a. 55,65 grb. 56,55 grc. 59,55 grd. 95,55 gre. 99,55 gr

6. Kompresörün içinde kalan su miktar› afla¤›dakiler-den hangisidir?

a. 19, 3 grb. 39,1 grc. 41,84 gr d. 48,41 gre. 81, 44 gr

7. Bir kompresör 5 bar bas›nçta hava üretmektedir. Butesis için serbest hava hacmi, 150 dm3/sn olarak veril-mektedir. Buna göre bu kompresörden ç›kan bas›nçl›havan›n hacmi ne olacakt›r?

a. 63,63 dm3/snb. 58,58 dm3/snc. 41,41 dm3/snd. 33,33 dm3/sne. 25,25 dm3/sn

8. Bas›nçl› hava sistemleri ile ilgili olarak afla¤›da veri-len ifadelerden hangisi yanl›flt›r?

a. Bas›nçl› hava kullanan bu tesislerde makinelerinpek ço¤unda standartlar gere¤i temizlik amac›y-la bas›nçl› hava kullan›lmaktad›r.

b. Bas›nçl› hava kullan›m›nda hava kaçaklar› önem-li kay›plara yol açabilmektedir.

c. Bas›nçl› hava sistemlerinde, al›nan havan›n s›-cakl›¤›, nemi ve temizli¤i s›k›flt›rma verimini et-kilemektedir.

d. Kullan›lan valfler olabildi¤ince üfleme noktas›-na uzak tasarlanmal›d›r.

e. Büyük miktarda bas›nçl› hava ihtiyac› olan sis-temlerde tek bir kompresör kurulmas› yerine,iki ya da üç kompresör kullanmak pek çok aç›-dan daha uygun olmaktad›r.



9. Is›tma, havaland›rma ve klima sistemlerindeki havakanallar›ile ilgili olarak afla¤›da verilen ifadelerden han-gisi yanl›flt›r?

a. Is›tma, havaland›rma ve klima sistemlerinde flart-land›r›lm›fl hava fanlar vas›tas›yla ihtiyaç yerleri-ne kadar tafl›n›rlar.

b. Fanlara verilen enerji hava kanallar› boyunca tü-ketilmektedir.

c. Fan debisinin de¤iflimi devir say›s› de¤ifltirilerekyap›labilir.

d. Hava kanallar›nda ortaya ç›kan en büyük kay›pkaçaklardan kaynaklanmaktad›r.

e. Fanlar için enerji tasarruf olanaklar› de¤erlendi-rilirken, fan›n kullan›ld›¤› uygulama alan› dikka-te al›nmayabilir.

10. S›zd›rmazl›k s›n›f› 3 olan bir kanal sisteminde orta-lama kanal yüzeyi bafl›na debi 20 l/s.m2 olarak veril-mektedir. Kanal sisteminde statik bas›nç 750 Pa ise, ha-va debisinin yüzdesi olarak s›z›nt› miktar› kaç olur?

a. % 3,1b. % 2,4c. % 2,0d. % 1,6e. % 1,2

1. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Sistemleri veKompresörlere ‹liflkin Tan›m ve Kavramlar”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Sistemleri veKompresörlere ‹liflkin Tan›m ve Kavramlar”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Sistemleri veKompresörlere ‹liflkin Tan›m ve Kavramlar”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

4. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Sistemleri veKompresörlere ‹liflkin Tan›m ve Kavramlar”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

5. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Sistemleri veKompresörlere ‹liflkin Tan›m ve Kavramlar”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

6. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Sistemleri veKompresörlere ‹liflkin Tan›m ve Kavramlar”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

7. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Hatlar› veSistemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

8. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bas›nçl› Hava Sistemlerin-de Enerji Tasarrufu Çal›flmalar›” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.

9. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is›tma, Havaland›rma ve Kli-ma Sistemlerindeki Hava Kanallar›nda Enerji Ta-sarrufu” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

10. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is›tma, Havaland›rma ve Kli-ma Sistemlerindeki Hava Kanallar›nda Enerji Ta-sarrufu” konusunu yeniden gözden geçiriniz.



S›ra Sizde 1

Çizelge 5.1 e benzer flekilde bir çizelge haz›rlan›rsa afla-¤›daki sonuç ortaya ç›kar.

Yukar›daki Çizelgede verilen çözüm flu flekilde aç›kla-nabilir. ‹kinci sütundaki hava tabancas› say›s› de¤eriolan 7 ile üçüncü sütundaki hava tabancas› bafl›na ha-va ihtiyac› de¤eri 10 lt/sn ile çarp›larak, dördüncü sü-tunda görülen ve 7 hava tabancas›n›n maksimum havaihtiyac› olarak 70 lt/sn de¤eri bulunur. Hava tabancas›-n›n kullan›m faktörü beflinci sütunda %25 olarak veril-mektedir. Buna göre gerçek hava ihtiyac›, flu flekildebulunur: Dördüncü sütunda yaz›lm›fl olan maksimumhava ihtiyac› 70 lt/sn ile beflinci sütundaki kullan›m fak-törü de¤eri %25 ile çarp›larak 17,5 lt/sn de¤eri bulunur.Buna göre toplam bas›nçl› hava talebi 17,5 lt/sn olmak-tad›r.

S›ra Sizde 2

Birinci kompresör: 300lt/sn . 0,40 kW/(lt/sn) . 8000 saat= 960000 kWh‹kinci kompresör: 300lt/sn . 0,55 kW/(lt/sn) . 8000 saat= 1320000 kWhBu iki kompresör aras›nda seçim yap›l›rken daha azgüç tüketimi olan birinci kompresör seçilecektir. Çünkübirinci kompresör hacimsel debi bafl›na daha az güç tü-ketmektedir. Örnekte görüldü¤ü gibi ikinci kompresörbirim hacimsel debi bafl›na 0,55 kW tüketirken birincikompresör birim hacimsel debi bafl›na 0,40 kW tüket-mektedir. Her iki kompresörün hacimsel debisi 300lt/snolarak verilmektedir.

S›ra Sizde 3

Birinci kompresörün tam yükte, boflta ve toplam enerjitüketimi flu flekilde hesaplan›r: Boflta: 40 kW . 4000 saat . 0,30 = 48000 kWhTam yükte: 175 kW . 4000 saat . 0,70= 490000 kWhToplam: 48000 kWh + 490000 kWh=538000 kWh

‹kinci kompresörün tam yükte, boflta ve toplam enerjitüketimi flu flekilde hesaplan›r:Boflta: 25 kW . 4000 saat . 0,30 = 30000 kWhTam yükte: 175 kW . 4000 saat . 0,70= 490000 kWhToplam: 30000 kWh + 490000 kWh=520000 kWhSonuçlar de¤erlendirildi¤inde birinci kompresörün top-lam enerji tüketimi 538000 kWh , ikinci kompresörüntoplam enerji tüketimi ise 520000 kWh’dir. Bu sonucagöre yüksüz güç tüketimi düflük olan ikinci kompresö-rün tercih edilmesi gerekmektedir.

S›ra Sizde 4

a. Kompresöre giren havan›n nem miktar› fiekil 5.1’de-ki diyagramdan yararlan›larak bulunacakt›r. Diyagram-da s›cakl›k skalas›nda 18°C’den e¤riye do¤ru yatay çizi-lip, buradan afla¤›ya do¤ru dikey inilirse, 18°C s›cakl›k-taki 1 m3 havada 15,9 gr su bulundu¤u görülecektir.1m3 havada 15,9 gr su bulunursa soruda verilen 15 m3

havada;15 . 15,9= 238,5 gr su bulunacakt›r. Havada %60 ba¤›lnem bulundu¤undan 238,5 . 60 / 100 = 143,1 gr de¤eribulunacakt›r.b. Kompresörden ç›kan havan›n hesab› için ideal gazkanunundan yararlan›l›r.

P2.V2/T2= P1.V1/T1

(7+1).V2/(273+21)= 1.10/(273+18)8.V2/294=10/291V2=294.10/291.8 V2=2940/2328 V2=1,262 m3

c. Kompresörden ç›kan havan›n nem miktar› fiekil5.1’deki diyagramdan yararlan›larak bulunacakt›r. Di-yagramda s›cakl›k skalas›nda 21°C’den e¤riye do¤ru ya-tay çizilip, buradan afla¤›ya do¤ru dikey inilirse, 21°Cs›cakl›ktaki 1 m3 havada 19 gr su bulundu¤u görüle-cektir. 1m3 havada 19 gr su bulunursa b fl›kk›ndabulunan, kompresörden ç›kan 1,262m3 havada 1,262.19= 23,978 gr su bulunacakt›r.d. Kompresörün içinde kalan su miktar›n›n hesab›ndasorunun a fl›kk›nda bulunan kompresöre giden havan›niçerdi¤i nem miktar›ndan, sorunun c fl›kk›nda bulunankompresörden ç›kan havan›n içerdi¤i nem miktar› de-¤eri ç›kar›l›r. Sonuçta kompresörün içinde 143,1 gr-23,978 gr = 119,12 gr su kalacakt›r.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›

(1)ALET T‹P‹

(2)ALET SAYISI

(3)ALET

BAfiINAHAVA

‹HT‹YACI(lt/sn)

(4)MAKS‹MUM

HAVA‹HT‹YACI=(2).(3)(lt/sn)

(5)KULLANIMFAKTÖRÜ

(6)GERÇEKHAVA

‹HT‹YACI(lt/sn)

=(4).(5)

VidaS›k›c›

7 10 70 25% 17,5

Toplam Bas›nç Hava Talebi 17,5


S›ra Sizde 5

Öncelikle üretilen bas›nca karfl›l›k gelen s›k›flt›rma ora-n› çizelge 5.3 den bulunacakt›r. Çizelgeden 6 bar’a kar-fl›l›k gelen s›k›flt›rma oran›, SO=6,92 olarak verilmekte-dir. Soruda istenen bas›nçl› havan›n hacmi Eflitlik5.1’den yararlan›larak afla¤›daki flekilde hesaplan›r.

S›ra Sizde 6

Sorunun birinci ad›m›nda birim boru uzunlu¤u bafl›nabas›nç kayb› sorulmaktad›r. Bunun için soruda mbarolarak verilen bas›nç kayb› de¤eri metre olarak verilenboru uzunlu¤una bölünür:Birim boru uzunlu¤undaki bas›nç kayb› = 600/200 =3,0 mbar/mSorunun ikinci bölümünde boru iç çap› istenmektedir.Bu amaçla fiekil 5.4’ten yararlan›lacakt›r. fiekil 5.4’teki 1numaral› çubuk üzerinde 7 bar olarak verilen hava ba-s›nc› iflaretlenir. Daha sonra ikinci çubuk üzerinde 3,0mbar/m de¤erinde olan birim boru üzerindeki bas›nçkayb› de¤eri iflaretlenir. Birinci ve ikinci çubuk üzerin-deki noktalar birlefltirilip üçüncü çubu¤a do¤ru uzat›la-rak üçüncü çubuk üzerinde iflaretlenir. Dördüncü çu-buk üzerinde serbest hava hacmi SHH için verilen 900dm3/sn de¤eri iflaretlenir. Referans do¤rusu olan üçün-cü çubuk üzerindeki nokta ile dördüncü çubuk üzerin-deki nokta birlefltirilerek beflinci çubuk olan boru iç ça-p› çubu¤una do¤ru uzat›larak, bu çubu¤u kesti¤i noktabelirlenir. Beflinci çubuk olan boru iç çap› çubu¤u üze-rinde iflaretlenen noktaya bak›l›rsa boru iç çap› 90 mmolarak belirlenecektir.

S›ra Sizde 7

a. Özgül güç tüketimi N, biriminden de anlafl›laca¤› gi-bi birim debi (lt/sn) bafl›na güç tüketimidir. Soruda 100lt/sn bafl›na güç tüketiminin 30 kW oldu¤u belirtilmek-tedir. Buna göre özgül güç tüketimi N=30 kW/100 (lt/sn)= 0,30 kW/(lt/sn) olmaktad›r. b. Kaçaklar nedeni ile ortaya ç›kan toplam hava mikta-r› için Çizelge 8.6 kullan›larak yeni bir çizelge haz›rla-nacakt›r. Bu çizelgede delik çap› delik say›s› ile 1 barbas›nçta delik bafl›na hava kaça¤› miktar› ile toplam ha-va kaça¤› miktarlar› tek tek hesaplanarak yaz›lacakt›r.

Yukar›da verilen çizelgeye göre toplam hava kaça¤›243,41 lt/sn de¤erinde olmaktad›r. c. Y›ll›k enerji kayb›n›n hesab› için, saniyedeki hava ka-ça¤› miktar› ile özgül güç tüketimi ve y›ll›k çal›flma saa-ti de¤erleri çarp›lmal›d›r. Buna göre y›ll›k enerji kayb›için flu de¤er bulunur:Y›ll›k enerji kayb›= 243,41 lt/sn. 0,30 kW/(lt/sn). 2500=182 557,5 kWh/y›l

S›ra Sizde 8

Çizelge 5.9 incelendi¤inde 20 l/s.m2 ortalama kanal yü-zeyi bafl›na debi miktar› ve 500 Pa için s›z›nt› miktar›hava debisinin %19’u oldu¤u görülecektir.

S›ra Sizde 9

Çizelge 5.9 incelendi¤inde 20 l/s.m2 ortalama kanal yü-zeyi bafl›na debi miktar› ve 500 Pa için s›z›nt› miktar›hava debisinin %1,3’ü oldu¤u görülecektir.

S›ra Sizde 10

S›ra Sizde 8’de 48 s›zd›rmazl›k s›n›f›nda kaçak %19; ay-n› flartlarda S›ra Sizde 9’da 3 s›zd›rmazl›k s›n›f›nda ka-çak %1,3 olmaktad›r. Buna göre kaçak miktar› 14,6 katartmaktad›r.

SOSHH

BHHBHH

SHH

SO

dm sndm sn= → = = =

150

6 9221 67

33/

,, /

DelikÇap›

DelikSay›s›

5 Bar Bas›nçtaDelik Bafl›naHava Kaça¤›

(lt/sn)

ToplamHava

Kaça¤›(lt/sn)

0,5 mm 15 0,08 12

1,0 mm 20 0,33 6,6

2,0 mm 17 1,33 22,61

3,0 mm 15 3 45

5,0 mm 12 8,4 100,8

10,0 mm 2 33,6 67,2

Toplam 243,41


Akçay S. A. (2008), Bas›nçl› Hava ile Temizleme (Üf-

leme) Sistemlerinde Enerji Tasarrufu, V. UlusalHidrolik Pnömatik Kongresi Bildiri Kitab›.

Barber A. (19899, Pneumatic Handbook 7th Edition,

Trade and Technical Press.Çatak E. (2005), Pnömatik Sistemlerde Enerji Tasar-

rufu, IV. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi BildiriKitab›.

Geo, Bas›nçl› Hava Hatlar›, GEO E¤itim Notlar› SerisiNo: 16.

Güleç M. (1999), Pnömatik Sistemlerde Tasarruf Ön-

lemleri ve Yöntemleri, I. Ulusal Hidrolik Pnöma-tik Kongresi ve Sergisi Bildiri Kitab›.

Is›san (1995), Havaland›rma Tesisat›, ISISAN Çal›fl-malar› No: 102.

Is›san (2005), Enerji Ekonomisi, ISISAN Çal›flmalar›No: 351

Karakoç T.H. ve di¤erleri (2010), Enerji Ekonomisi


Kan, M. Fatih (1999), Pnömatik Enerjinin Verimli

Kullan›m›, I. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresive Sergisi Bildiriler Kitab›.

Kano¤lu M. (2010), Enerji Verimlili¤i ÖRNEK Proje-

leri, Gaziantep Üniversitesi.Üser Y., Yalç›n M. A., Özen fi., Cerit B. (2005), Endüs-

triyel Bir Tesisdeki Bas›nçl› Hava Üretim ve Da-

¤›t›m Sistemlerde Enerji Tasarrufu Analizi, IV.Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi Bildiri Kitab›.


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Is› pompas›yla ilgili temel bilgi ve kavramlar› aç›klayabilecek,Is› pompalar›n›n çal›flma prensiplerini analiz edebilecek,Is› pompas› tiplerini ay›rt edebilecek,Is› pompas›n›n bileflenlerini ay›rt edebilecek,Is› pompas›n›n performans katsay›s›n› hesaplayabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Is› Pompas›• Enerji Ekonomisi

• COP• Y›l›k Performans Katsay›s›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNN


Is› Pompas›Sistemleri

• G‹R‹fi• TEMEL B‹LG‹ VE KAVRAMLAR• ELEKTR‹K TAHR‹KL‹

KOMPRESÖRLÜ ISI POMPASININÇALIfiMA PRENS‹B‹

• ISI POMPASI B‹LEfiENLER‹ • ISI POMPASININ KULLANIM

ALANLARI • ISI POMPASI T‹PLER‹• PERFORMANS KATSAYISI VE YILLIK

PERFORMANS SAYISI


G‹R‹fiIs› pompas› son y›llarda gittikçe daha da yayg›n olarak kullan›lmaya bafllam›fl birsistemdir. Özellikle çevre dostu ve temiz enerji olmas› ›s› pompas› sistemlerininyayg›nlaflmas›na katk› sa¤lam›flt›r. Is› pompas› sistemleri klasik ›s›tma sistemleriylekarfl›laflt›r›ld›¤›nda, çevre dostu olmas›n›n yan› s›ra bir birim elektrik enerjisi kulla-n›m›na karfl›l›k ortalama dört birim ›s› enerjisi veren bir sistemdir. Binan›n ›s›t›lma-s›nda ve so¤utulmas›nda kullan›lan ›s› pompas› sistemleri çevre enerjisinden yarar-lanmaktad›r. Genel olarak ›s› pompas› sistemleri üç tipe ayr›lmaktad›r: Havan›nenerjisinden yararlanan, hava kaynakl› ›s› pompalar›, topra¤›n enerjisinden yarar-lanan, toprak kaynakl› ›s› pompalar› ve suyun enerjisinden yararlanan su kaynak-l› ›s› pompalar›. Is› pompas›n›n çal›flma prensibi buz dolab› ile ayn›d›r. Buzdola-b›ndaki amaç sadece buzdolab›n›n içini so¤utmakt›r. Is› pompalar›n› ise yaz›n so-¤utma, k›fl›n ›s›tma amac›yla kullanabiliriz.

TEMEL B‹LG‹ VE KAVRAMLARÇevre dostu ve ekonomik enerji kullan›m›n›n önemi, gün geçtikçe artmaktad›r.Günümüzde tüm geliflmifl ülkeler enerji ekonomisi için politikalar gelifltirmektedir-ler. Geliflmifl ülkeler bir taraftan enerji bak›m›ndan ba¤›ms›z olabilme amac› tafl›-makta ve di¤er taraftan az enerji kullanarak veya enerjiyi verimli kullanarak do¤a-ya verilen zarar› minimuma indirmeyi hedeflemektedir. Bu düflünce ile May›s2007’de Türkiye’de Enerji Verimlilik Yasas› yürürlü¤e girmifltir.

Avrupa Birli¤i ülkelerinde tüketilen enerjinin önemli bir k›sm› konutlarda orta-ya ç›k›yor. Eurostat’a göre Avrupa Birli¤i ülkelerinde tüketilen toplam enerjininyaklafl›k %25’i bu alanda ortaya ç›kmaktad›r. Yine ayn› kayna¤a göre Türkiye’debu oran %28,5’dir. Bu düflünce ile Aral›k 2009’da Binalarda Enerji Performans› Yö-netmeli¤i yürürlü¤e girmifltir.

Bunun yan›nda konutlar›n tüketti¤i enerjinin önemli bir k›sm› ise ›s›tma ve s›-cak su üretiminde kullan›lmaktad›r. Örne¤in Almanya’da yap›lan bir araflt›rma birevde tüketilen toplam enerjinin %89’unun ›s›tma ve s›cak suya harcand›¤›n› gös-termektedir.

Bina ›s›tmas› için halen a¤›rl›kl› olarak fosil yak›tlar (hidrokarbon esasl› yak›t-lar, do¤algaz, motorin, LPG veya kömür gibi) kullan›lmaktad›r. Fosil yak›tlar›n or-tak özellikleri; tüm fosil yak›tlar s›n›rl›d›r, sonludur ve günün birinde tükenebilir.

Is› Pompas› Sistemleri

Bunun yan›nda tüm fosil yak›tlar hidrokarbon esasl› oldu¤undan (C6Hy) küresel›s›nmaya sebebiyet veren karbondioksit gaz› fosil yak›t yak›ld›¤›nda kaç›n›lmazolarak ortaya ç›kmaktad›r.

Fosil yak›t kullan›m›n›n önemli baflka bir olumsuzlu¤u, birçok ülkenin ithalatgiderlerini art›rmas›d›r. Özellikle Türkiye gibi fosil yak›tlar› ithal eden ülkeler aç›-s›ndan bu büyük bir dezavantajd›r.

Ayr›ca yanma sonucu ortaya ç›kan emisyon yaln›zca karbondioksit de¤ildir.SO6 ve NO6 gibi di¤er zararl› emisyonlar› da vard›r. Örne¤in; do¤algaz›n yüksekalev s›cakl›¤›nda ortaya ç›kan NO6 gaz› ozon tabakas›na zarar vermektedir. Benzerflekilde kömür yak›ld›¤›nda sülfürik asit ortaya ç›kar.

Yenilenebilir enerji kaynaklar› ile enerji üretimi son y›llarda ›s›tma sektöründefazlas›yla önem kazanm›flt›r. Yenilenebilir enerji, ad› üstünde do¤am›z›n bizleresundu¤u, tükenmeyen ve sürekli kendisini yenileyen, sürdürülebilir temiz enerji-lerdir (örne¤in rüzgar, su, günefl vb.). Günümüzde yenilenebilir enerjilerden fay-dalanmak için çokça tercih edilen bir yöntem elektrik tahrikli kompresörlü ›s›pompas› sistemi uygulamas›d›r. Elektrik tahrikli kompresörlü bir ›s› pompas› 1kWh elektrik enerjisi ile ›s› kayna¤›na ba¤l› olarak yaklafl›k 3-5 kWh ›s› enerjisi sa¤-lamaktad›r ve bu sayede bina ve s›cak su ›s›tmas› ortalama %75 oran›nda çevrenindepolad›¤› ›s› enerjisinden faydalanarak elde edilmektedir. Is› pompas› yüksek ve-rimlili¤in yan›nda büyük ölçüde fosil yak›ttan ba¤›ms›z (elektrik enerjisi üretimi defosil yak›tlardan ba¤›ms›z yap›labilmektedir, örne¤in; barajlar veya günefl enerjisiile) ekonomik ve çevre dostu bir ›s›nma alternatifi sunmaktad›r. Hatta baz› ›s› pom-pas› modelleri ile ›s›tman›n yan›nda so¤utma da yap›labilmektedir.

Özetle bir ›s› pompas› ile konvansiyonel ›s›tma sistemlerine göre daha çevredostu; sadece 1 birim elektrik enerjisi kullanarak ortalama 4 birim ›s› enerjisi eldeedebilmekteyiz. Böylece ciddi oranda enerji ekonomisi elde etme potansiyeli mev-cuttur. Bina ›s›tmas›nda kullan›lan enerji miktar›n›n ülkelerin toplam enerji ihtiya-c›nda önemli bir yeri oldu¤u unutulmamal›d›r.

Is› pompas› sistemleri genelde çevre enerjisinden yararlanma prensibine daya-n›r. Is› pompas›n›n yararland›¤› çevre enerjileri üç grupta toplanabilir:

• Hava: Havan›n enerjisinden yararlanan ›s› pompalar› (Hava kaynakl› ›s›pompas›)

• Toprak: Topra¤›n enerjisinden yararlanan ›s› pompalar› (Toprak kaynakl› ›s›pompas›)

• Su: Suyun enerjisinden yararlanan ›s› pompalar› (Su kaynakl› ›s› pompas›)fiekil 6.1’de ›s› pompas›n›n faydalanabildi¤i farkl› çevre enerjisi kaynaklar› gö-

rülmektedir.


ELEKTR‹K TAHR‹KL‹ KOMPRESÖRLÜ ISI POMPASININÇALIfiMA PRENS‹B‹Is› pompas›n›n çal›flma prensibi de ayn› buzdolab›n›nki gibidir. Bu durum fiekil6.2’de görülmektedir. Ancak amaç farkl›d›r. Buzdolab›nda amaç sadece so¤utmakidi, fakat ›s› pompas›n›n amac› öncelikle ›s›tmakt›r. Is› pompas›nda, so¤utma çev-rimini do¤aya yani çevreye uygulanmaktad›r. Do¤a çok büyük bir enerji deposu-dur. Örne¤in d›fl havay› so¤utuyoruz. Biz milyarlarca m3 d›fl havan›n saatte sade-ce 10-20 m3’ünü so¤utabiliriz. Bu da d›fl hava s›cakl›¤›n› de¤ifltirmez, yani enerjidepomuzu etkilemez. Asl›nda amac›m›z enerji depomuzdan, yani d›fl havadan ›s›çekmektir. Unutmayal›m ki, bir ortam› so¤uturken yani bir ortamdan ›s› çekerkenbaflka bir ortam ›s›n›r.

1736. Ünite - Is › Pompas› S istemler i

fiekil 6.1

Is› pompas›

12

3

1 2 Boyler

Is›tma suyu deposu3

Is› pompas›1 2 Boyler

Is›tma suyu deposu3

1

2

3

1 2

Toprak kaynakl› (kollektör)

Hava kaynakl› Toprak kaynakl› (kuyu)

Yeralt› suyu kaynakl›

12

Is› pompas›1 2 Boyler Is› pompas›1 2 Boyler

Is› Pompas›n›nFaydalanabildi¤iFarkl› EnerjiKaynaklar›(Viessmann, 2006).

fiekil 6.2’de üç farkl› çevrim görülmektedir:• Çevrim 1 (birincil (primer) devre): D›fl hava bir fan yard›m›yla buharlaflt›r›-

c›dan geçirilir.• Çevrim 2 (so¤utma çevrimi): Kompresör, yo¤uflturucu, genleflme valfi ve

buharlaflt›r›c›dan so¤utucu bir ak›flkan kapal› bir devrede devir daim olur.• Çevrim 3 (ikincil (sekonder) devre): Tesisat suyu kapal› bir devrede devir da-

im pompas› sayesinde evimizdeki radyatörlerin içinden akar ve evimizi ›s›t›r.Yukar›daki flekilden de görüldü¤ü gibi ›s› pompas› içindeki so¤utma çevriminin

buharlaflt›r›c›s› d›fl ortama ba¤l›d›r. D›fl ortamdan bir fan yard›m›yla hava çekilir vebuharlaflt›r›c›dan geçirilir. Böylece d›fl havan›n bir bölümü örne¤in 10 °C’den 5 °C’yeso¤utulur ve bu sayede d›fl havadan ›s› çekilir. Çekilen ›s›, kompresör yard›m›yla yo-¤uflturucuda farkl› bir s›cakl›k seviyesinde tesisat suyuna aktar›l›r. Tesisat suyu örne-¤in 50 °C’ye getirilir. Tesisat suyu kapal› bir devrede bir devir daim pompas› ile rad-yatöre ulaflt›r›l›r ve böylece ev ›s›t›lm›fl olur. Görüldü¤ü gibi d›fl hava s›cakl›¤› örne-¤in 10 °C iken bir evi ›s› pompas› yard›m›yla ›s›tmak mümkün olabilmektedir.

E¤er so¤utma çevrimi (çevrim 2) ters çevrilirse, yani so¤utucu ak›flkan›n ak›flyönü de¤ifltirilirse buharlaflt›r›c› ve yo¤uflturucu yer de¤ifltirmifl olur. Böylece bina-y› so¤uturken çevreyi ›s›t›r›z. Yani ›s› pompas› ile bina, iste¤e göre hem ›s›tabilirhem de so¤utulabilir.

Bu noktadan sonra elbette flu soru akla gelir. Neden böyle bir sistem kuruyo-ruz? Evimizi ›s›tmak için karmafl›k görünen bir teknoloji uyguluyoruz, evimizi ›s›t-mak için önce çevreyi so¤utuyoruz. Halbuki çok daha basit sistemler ile evimizi›s›tabiliriz. Örne¤in do¤algazl› kazan sistemi veya do¤algazl› kombi sistemi ile ›s›-n›labilir. E¤er do¤algaz kullanmak istemezsek elektrikli bir soba veya ayn› konfo-ru elde etmek için elektrikli bir kombi ile de ›s›nabiliriz. Is› pompas› sistemi nedentercih edilmektedir ve neden birçok ülke bu teknolojiyi teflvik etmektedir?

Bu sorular›n cevaplar› için ›s› pompas› sisteminin enerji dengesine bak›p di¤ersistemler ile karfl›laflt›rmak gerekir. Yukar›da da bahsedildi¤i gibi ›s› pompas›n›n ça-l›flmas› için gereken enerji miktar›ndan daha çok ›s› enerjisi elde etmek mümkündür.

Is› pompas›n›n çal›flabilmesi için kompresörün devreye girmesi gerekir. Kom-presör ise elektrik ile çal›flmaktad›r. Kompresör bir birim elektrik tüketirken çevre-den çekilen ›s› sayesinde bir birimden daha büyük bir ›s› elde edilir. Bu elde edi-len ›s› miktar› çeflitli parametreler ile de¤iflmektedir, ancak her zaman verilen elek-trik enerjisinden büyüktür.


Hava

Toprak

Su

Is› kayna¤›örne¤in d›fl hava

D›fl hava+5°C

D›fl hava+10°C

Devir daimpompas›

Tesisat suyu+50°C

Evimiz ›s›tmasistemi-Radyatör

Tesisat suyu+35°C

Yo¤

unla

flt›r

›c›

Buha

rlafl

t›r›c

›

fiekil 6.2

Bir Is› Pompas›n›nÇal›flma Prensibi(Viessmann, 2006).

fiekil 6.3’te bir ›s› pompas›na ait enerji dengesi görülmektedir. Görüldü¤ü gibi ›s›pompas›n›n elektrik flebekesinden çekti¤i 1 kW güç ile kompresör çal›flt›r›lmakta, 3kW enerji ise çevreden çekilerek, ›s›tma sistemine toplam 4 kW’l›k enerji aktar›l-maktad›r. Böylece 1 kW elektrik ile 4 kW ›s› elde edilmifl olur. 3 kW ›s›; fosil yak›tyak›lmadan yani çevre kirletilmeden, çevreden (do¤adan) sisteme aktar›lmaktad›r.

Performans katsay›s› nedir? Nas›l belirlenir?

Di¤er bilinen sistemler böyle de¤ildir. Örne¤in elektrikli bir ›s›t›c› %99 verim ileçal›flmaktad›r. Yani elektrik flebekesinden 1 kW güç çekildi¤inde tesisat suyuna ya-ni ›s›tma sistemine 0,99 kW güç aktar›lmaktad›r. Böylece elektrikli ›s›t›c›ya göre ›s›pompas›n›n yaklafl›k 4 kat daha tasarruflu oldu¤u anlafl›lmaktad›r.

Do¤algaz kazanlar› veya kombileri ise üst ›s›l de¤ere göre %85 ile %98 aras›ndabir verimlilikte çal›fl›r. 1 m3 do¤algaz yakarak 10,6 kW güç elde edilebilir. Ancak %90verimli bir do¤algaz sistemi kullan›l›rsa 9,6 kW güç, ›s›tma sistemine aktar›labilir.

Ayr›ca ›s› pompas› so¤utmada da kullan›labilir. Bu noktada ›s› pompas› aynenbir klima cihaz› gibi çal›fl›r. Evin içine radyatör yan›na fan-coil gibi baflka ünitelerde yerlefltirilirse ilave klima cihaz› almadan tek bir cihaz ile hem ›s›tma hem so¤ut-ma yap›lm›fl olur. Is› pompas› tek bafl›na verimli bir flekilde ›s›tma ve so¤utma ya-pabilir. fiekil 6.4’te elektrik tahrikli bir ›s› pompas›n›n iç yap›s› görülmektedir.


fiekil 6.4

Yo¤uflturucu

Buharlaflt›r›c›

Kompresör

Genleflme valf›

Elektrik Tahrikli Is›Pompas›n›n ‹çYap›s› (Viessmann,2006).

fiekil 6.3Kompresör için çekilenelektrik gücü: 1 kW

Kapasite: 4 kW

Is› pompas›

Çevreden çekilenenerji: 3 kW

Bir Is› Pompas›n›nEnerji Dengesi(Viessmann, 2006).

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

ISI POMPASI B‹LEfiENLER‹

KompresörlerKompresörler, s›cakl›k seviyesini enerji kayna¤›ndan ›s›tma devresine yükseltenen önemli ›s› pompas› bileflenidir. Kompresör, buhar› s›k›flt›rma aparat›d›r. fiekil6.5’te çeflitli kompresör tipleri görülmektedir.

Scroll kompresörler, birisi sabit di¤eri uydu fleklinde dönen ve dar tolerans ara-l›klar›yla çal›flan iki spiral elemandan oluflmaktad›r. Dönme hareketi yapan iki spi-ral, so¤utucu ak›flkan› s›k›flt›r›r.

Pistonlu kompresörler, bir silindir içersinde gidip gelme hareketi yapan bir pis-tonla s›k›flt›rma ifllemini yapan bu tip kompresörlerde tahrik motorunun dönmehareketi bir krank-biyel sistemi ile do¤rusal harekete çevrilir.

Vidal› kompresör, birisi erkek di¤eri difli bir helisel vida çiftinden meydana gel-mektedir. Dönme hareketi ile so¤utucu ak›flkan s›k›flt›r›l›r.

Is› pompalar›nda kullan›lan de¤iflik tipte kompresörler olabilir. Burada ›s› pom-pas›n›n kapasitesi çok önemli bir rol oynamaktad›r. Pistonlu kompresörlerin yeri-ni günümüzde sessiz çal›flan ve uzun ömürlü çift spiralli Scroll kompresörler alm›fl-t›r. Scroll kompresörler, Avrupa, Japonya ve ABD’de 12 milyon adedin üzerindekullan›lmaktad›r. Hermetik scroll kompresörler uzun y›llar bak›m gerektirmedençal›flabilir. Baflka bir deyiflle, ses seviyesi ayn› kapasitedeki bir buzdolab› ile ayn›-d›r. En yayg›n olan scroll kompresör d›fl›nda afla¤›daki kompresör tipleri de kulla-n›labilmektedir:

• Pistonlu kompresörler• Paletli dönel kompresörler• Helisel-vida tipi dönel kompresörler• Trokoidal kompresörler • Santrifüj kompresörlerPiyasada en fazla karfl›lafl›lacak olan kompresörlerin ›s›tma kapasiteleri Çizelge

6.1’de görülmektedir.

Kompresör yap›s› Pistonlu Spiral (scroll) Vidal›

Is›tma kapasitesi 800 kW’a kadar 400 kW’a kadar 8000 kW’a kadar


Çizelge 6.1Kompresörlerin Kullan›ld›¤› KapasiteAral›klar›

Scroll kompresör Pistonlu kompresör Vidal› kompresör

fiekil 6.5

Farkl› TiptekiKompresörlerin ‹çYap›lar›(HandbuchWaermepumpen,2008).

So¤utucu Ak›flkanlarSo¤utma çevriminde günümüzde genellikle R 407 C, R 410 A, R 404 ve R 134 A so-¤utucu ak›flkanlar› kullan›lmaktad›r. Bunlar çevreye zarar vermeyen ve yan›c› ol-mayan gazlard›r. So¤utucu ak›flkanlar›n say›s› bir hayli fazlad›r, ancak günümüzdeözellikle ozon tabakas›na zarar vermeyen ve kloroflorokarbon (CFC) içermeyenso¤utucu ak›flkanlar tercih edilmektedir hatta birçok ülkede zorunlu hale getiril-mifltir. Is› pompalar› buhar s›k›flt›rma çevrimi esas›na göre çal›flmaktad›rlar. Bu çev-rimde so¤utucu ak›flkanlar, ›s›n›n tafl›nmas› görevini yerine getirirler. Is› pompas›sistemlerinde, so¤utucu ak›flkan arac›l›¤›yla iki ünitede ›s› al›fl verifli gerçekleflmek-tedir. Is› al›fl verifli,

• Kondenserde gaz haline gelmifl so¤utucu ak›flkandan ›s› çekilerek yo¤ufltu-rulmas› s›ras›nda,

• Evaparatörde, bas›nc› genleflme valfinde düflürüldükten sonra, buharlaflma-s› s›ras›nda bulundu¤u ortamdan ›s› çekmesi s›ras›nda

gerçekleflmektedir.Yukar›daki ifadelerden anlafl›ld›¤› gibi, so¤utucu ak›flkan arac›l›¤›yla gerçekle-

flen ›s› al›fl verifli, evaparatörde s›v› halden buhar haline geçerken ve kondenserdebuhar halden s›v› hale geçerken gerçekleflmektedir.

So¤utucu ak›flkanlar›n bu görevleri güvenilir ve ekonomik bir biçimde yerine ge-tirebilmesi için baz› kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olmalar› gerekmektedir. Buözellikler, çal›flma flartlar›na ve gerçeklefltirilecek uygulamaya göre de¤iflebilmektedir.

Genel olarak so¤utucu ak›flkanlarda aranmas› gereken baz› özellikler afla¤›dakigibi s›ralanabilir.

• So¤utucu ak›flkan›n buharlaflma ›s›s› (buharlaflma sürecinde d›flar›dan çekti-¤i ›s› miktar›) yüksek olmal›d›r.

• Kondenser bas›nc›n›n düflük olmas› istenir.• Evaparatör bas›nc›n›n yüksek olmas› istenir.• Daha az bir enerji girdisi ile daha çok so¤utma elde edilmesi istenir.• So¤utma devresinde nem ve su bulunmamal›d›r. Bulunmas› halinde so¤utu-

cu ak›flkanla zararl› reaksiyonlara girmemelidir. • Havaya kar›flt›¤›nda yan›c› ve patlay›c› bir ortam oluflturmamal›d›r.• Emniyetli ve güvenilir olmal›d›r.• Kolay sa¤lanabilmeli, fiyat› düflük olmal›d›r.• Kaçak olmas› halinde çevreye zarar vermemelidir.Belirli bir uygulama için so¤utucu ak›flkan seçiminde ço¤unlukla yo¤unluk, vis-

kozite, yan›c›l›k, toksitlik, kullan›labilirlik gibi do¤rudan ›s› çekme kapasitesi ile il-gisi olmayan özellikler de aran›r. De¤iflik zamanlarda hava, bütan, kloroform, eter,propan, su gibi baz› ak›flkanlar so¤utucu olarak kullan›lm›flt›r. Amonyak en eskiso¤utuculardan birisidir. Bugün hala baz› büyük ticari ve endüstriyel iflletmelerdekullan›lmaktad›r. Yeni kimyasallar›n ve bilefliklerin ortaya ç›kmas›yla çeflitli so¤u-tucu ak›flkanlar›n avantaj ve dezavantajlar› çeflitli yönlerden de¤erlendirilmektedir.So¤utucu ak›flkanlar›n termodinamik özellikleri, çeflitli tablolarda verilmektedir.Günümüzde tüm dünyada kullan›lan so¤utucular için numaraland›rma sistemi ge-lifltirilmifltir. Bu sistemde so¤utucular R harfi ile gösterilmekte, R-12, R-22 gibi so-¤utucu numaralar›yla belirtilmektedir.

So¤utucu ak›flkanlar›n gösterimindeki R harfi ne anlama gelmektedir?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

So¤utucu ak›flkanlar›n depoland›klar› tüpler, dolum s›ras›nda ya da servis s›ra-s›nda kar›flt›r›lmamas› ve farkl› bir so¤utucu ak›flkan›n kar›flmas›n› önlemek içinfarkl› renklerde boyanarak kodlanm›flt›r. Her kullan›lan renk ayr› bir so¤utucuak›flkan› ifade etmektedir.

So¤utucu ak›flkan olarak kloroflorokarbon bileflikleri uzun süre kullan›lm›flt›r.Daha sonra yap›lan çal›flmalar, kloroflorokarbon türevi so¤utucu ak›flkanlar›n dün-yam›z› saran ozon tabakas›n›n delinmesinde büyük bir rolü oldu¤u ortaya ç›km›fl-t›r. Bu zararl› etkiye bileflikteki klor atomlar›n›n neden oldu¤u tespit edilmifl veklor içeren so¤utucu ak›flkanlar›n baz›lar›n›n üretimi durdurulmufltur. Baz›lar›n›nda kullan›m› belli tarihlerle s›n›rland›r›lm›flt›r. Bu s›n›rland›rmada R-12 için 2006, R-22 için ise 2030 y›l› belirlenmifltir.

Kompresörler ve so¤utucu ak›flkanlar hakk›nda daha fazla bilgi edinmek için Nuri Özkoltaraf›ndan yaz›lm›fl olan Uygulamal› So¤utma Tekni¤i (TMMOB MMO, 1999) isimli kitap-tan yararlanabilirsiniz.

Is› Eflanjörleri - Buharlaflt›r›c› ve Yo¤uflturucuIs› pompalar›n›n buharlaflt›r›c›lar› (hava kaynakl› ›s› pompalar› hariç) ve kondenser-lerinde paslanmaz çelik plakal› eflanjör kullan›lmaktad›r. Hava kaynakl› ›s› pompa-lar›nda ise hava ile ›s› geçifli sa¤layan buharlaflt›r›c›n›n yap›s› klima cihazlar›nda kul-lan›lan eflanjörler ile ayn›d›r. Burada kanatç›kl› bak›r bir boru demeti kullan›lmak-tad›r. Evdeki buzdolab›n›n arkas›na bakarsan›z böyle bir eflanjör tipi görebilirsiniz.

Paslanmaz çelik plakal› eflanjörler bir türbülans oluflturur ve laminer ak›fl gös-termez. Sonuç olarak daha geliflmifl bir ›s› transferi karakteristi¤i gösterir. Ayr›cadaha kompakt tasar›m daha verimli bir alan kullan›m› sa¤lar.

Kontrol PanelleriIs› pompalar›n›n verimli ve emniyetli çal›flabilmesi için mutlaka ak›ll› bir kontrolpaneli ile donat›lmal›d›r. Is›tma sistemlerinde kullan›lan ›s› pompalar›n›n kontrolpanelleri genellikle d›fl hava s›cakl›¤›na göre tesisat gidifl suyu s›cakl›¤›n› otomatikayarlayabilme, günlük ve haftal›k zaman program› ayarlama imkan›, ›s› pompas›-na ait iflletim ve hata mesajlar›n› verebilme gibi özellikler mevcuttur. Kontrol pa-nelleri genellikle ›s› pompalar›na entegre edilmektedir. Son model kontrol panel-leri ayr›ca ›s› pompas› sistemine kombine edilen günefl enerjisi sistemlerini de kon-trol edebilmektedir. fiekil 6.6’da bir ›s› pompas›na ait kontrol paneli ve fiekil 6.7’deise ›s› pompas›n›n d›fl hava s›cakl›¤›na ba¤l› çal›flma e¤rileri görülmektedir.


fiekil 6.6

Is› Pompas›n›nKontrol Paneli(Viessmann, 2006).

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Günefl enerjisi sistemleri olarak ele al›nabilecek enerji sistemleri nelerdir?

ISI POMPASININ KULLANIM ALANLARI Is› pompalar›, müstakil evler, apartmanlar, oteller, ifl merkezleri, okullar, hastane-ler gibi yeni ve mevcut binalar›n ›s›t›lmas› için uygundur. Tüm ›s›tma sistemleri gi-bi ›s› pompalar› da hemen hemen tüm uygulamalar için elverifllidir. Di¤er ›s›tmasistemleri ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda (örne¤in kombi veya kazan gibi) ›s› pompas› sis-temlerinde tek dezavantajl› nokta radyatör veya yerden ›s›tma sistemine göndere-bilece¤i maksimum s›cakl›¤›n, ›s› pompas›n›n yap›s› ve çal›flma flekli gere¤i, s›n›rl›olmas›d›r. Is› pompas› sistemlerinde genelde maksimum 55 °C gibi bir s›cakl›k se-viyesine ulafl›labilmektedir. Bu nedenle ›s› pompas› kullan›lan ›s›tma sistemlerindeöncelikle düflük s›cakl›klarda konforlu ›s›tma sa¤layan yerden ›s›tma sistemi tercihedilmelidir veya radyatör kullan›lacaksa bunlar›n yüzeyleri artt›r›lmal›d›r.

Is› pompas› sistemlerinde radyatör kullan›lmas› durumunda, ›s›tma yüzeylerinin art›r›l-mas› nas›l gerçeklefltirilir?

Son y›llarda yeni teknolojiler ile elektrik tahrikli kompresörlü ›s› pompalar›ndaözel teknolojiler kullan›larak (buhar enjeksiyonlu so¤utma çevrimleri) 65 °C’ye ka-dar gidifl suyu s›cakl›klar›na ulafl›labilmifltir. Bu teknolojiye sahip sistemler art›k se-ri üretime girmifltir. fiekil 6.8’de çeflitli ›s›tma sistemlerinde tercih edilebilecek sis-tem s›cakl›klar› görülmektedir.


fiekil 6.7

2,2

2,0

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

110

100

90

80

70

60

50

40

30

3,53,23,02,8 2,6 2,4

10 5 0 -5 -10 -15 -20

3530

2520

1510

5

Kaz

an S

uyu

S›ca

kl›¤

› ve

Gid

ifl S

u S›

cakl

›¤› (

°C)

D›fl Hava S›cakl›¤› (°C)

‹stenen Oda S›cakl›¤› (°C)

Is› Pompas›n›n D›flHava S›cakl›¤›naBa¤l› Çal›flt›¤›E¤riler (Viessmann,2006).

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

ISI POMPASI T‹PLER‹Özellikle elektrik tahrikli kompresörlü ›s› pompalar› en yayg›n sistemdir ve günlükhayatta genellikle evsel kullan›mlarda da karfl›m›za ç›kmaktad›r. Di¤er ›s› pompa-s› türlerine ise piyasada daha az rastlanmaktad›r; çok fazla seri imalat olmad›¤›n-dan fiyatlar› da daha yüksektir.

Mekanik Kompresörlü Is› Pompalar› ‹ki tipi vard›r. Bunlar elektrik tahrikli kompresörlü ›s› pompas› ve motor tahriklikompresörlü ›s› pompas›d›r. Çal›flma prensipleri buzdolab›n›nkine benzeyen elek-trik tahrikli kompresörlü ›s› pompalar› en çok tercih edilen ve en yayg›n ›s› pom-pas› türüdür.

Elektrik Tahrikli Kompresörlü Is› Pompalar› Elektrik tahrikli kompresörlü ›s› pompas›n›n çevrimi fiekil 6.9’da görülmektedir.Çevreden ›s› çekildi¤inde, buharlaflt›r›c›daki s›v› fazl› so¤utucu ak›flkan düflük ba-s›nç alt›ndad›r ve düflük bir s›cakl›k seviyesindedir (1). Buharlaflt›r›c›daki düflük s›-cakl›k seviyesi sayesinde so¤utucu ak›flkan buharlafl›r ve çevreden ›s› çeker. Kom-presör (2) ak›flkan buhar›n› emer ve s›k›flt›rarak bas›nçland›r›r. S›k›flt›rma s›ras›ndabuhar faz›ndaki ak›flkan›n bas›nc› artt›¤› için s›cakl›¤› da artar.

Kompresördeki s›k›flt›rma iflleminden sonra buhar faz›ndaki ak›flkan yo¤uflturu-cuya gelir. Yo¤uflturucuyu (3) çevreleyen tesisat suyunun s›cakl›¤›, so¤utucu ak›fl-kan›n yo¤uflma s›cakl›¤›ndan düflüktür. Buhar faz›ndaki ak›flkan so¤uyarak s›v› fa-za geçer. Buharlaflt›r›c›n›n çevreden çekti¤i ›s› ve kompresördeki s›k›flt›rma ifllemis›ras›nda ilave edilen elektrik enerjisi ›s›tma suyuna aktar›lm›fl olur.

So¤utucu ak›flkan bir genleflme valfinden (4) geçerek tekrar buharlaflt›r›c›ya dö-ner. Bu s›rada ak›flkan kompresörün yüksek bas›nc›ndan buharlaflt›r›c›n›n düflükbas›nc›na genleflir ve s›cakl›¤› da düfler. Böylece çevrim tamamlanm›fl olur.


D

90807060555040302010

-14 -10 -2 0+2 +10 +14

Is› pompas›n›n maks. gidifl suyus›cakl›¤›

Ek ›s›tmaya ihtiyaç duyulmaz(monovalent iflletme)

Gid

ifl s

uyu

s›ca

kl›¤

› (°C

)

D›fl hava s›cakl›¤› tA (°C)

C

B

A

D

E

A: 90/70°C ›s›tma sistemi-örne¤in radyatör sistemiB: 75/60°C ›s›tma sistemiC: 60/40°C ›s›tma sistemiD: 55°C’den yüksek s›cakl›¤a sahip ›s›tma sistemiE: 55/40°C ›s›tma sistemiF: 40/30°C ›s›tma sistemi-örne¤in yerden ›s›tma sistemi

fiekil 6.8

Elektrik Tahrikli Is›Pompas› ‹leUlafl›labilecekTesisat SuyuS›cakl›¤› Ve De¤iflikIs›tma SistemlerininÇal›flmaS›cakl›klar›(Viessmann, 2006).

R 407 C gibi so¤utucu ak›flkanlar üç bileflenden oluflmaktad›r. Her bir bilefleninkendi buharlaflma s›cakl›¤› vard›r. ‹lave edilecek bir ara eflanjör ile her bir bilefle-nin tamamen buharlaflmas› sa¤lan›r. Bu flekilde kompresöre s›v› gitmesi engellenirve so¤utma çevriminin performans› artar.

Bu prensibe göre ara eflanjör; buharlaflt›r›c›dan kompresöre giden buhar faz›n-daki so¤utucu ak›flkan ›s›s›n›n bir k›sm›n› yo¤uflturucudan ç›kan s›v› fazdaki so¤u-tucu ak›flkana aktar›lmas›n› sa¤lar. Buharlaflt›r›c›dan kompresöre giden ak›flkan ileyo¤uflturucudan genleflme valfine gelen so¤utucu ak›flkan aras›ndaki ›s› al›flveriflisayesinde buharlaflt›r›c›ya gelen ak›flkan›n s›cakl›¤›n›n artmas› sa¤lan›r. Böylece bu-harlaflt›r›c›daki ak›flkan son s›v› molekülüne kadar buharlafl›r ve kompresörde s›k›fl-t›rma ifllemi için daha düflük elektrik enerjisi harcan›r. Ara eflanjör sayesinde ›s›pompas›n›n performans›nda %5’e kadar art›fl gözlenir. fiekil 6.10’da bir ara eflanjör-lü elektrik tahrikli kompresörlü ›s› pompas›n›n çal›flma prensibi gösterilmifltir.


fiekil 6.10Is› Transferi

(Is›tma Sistemine)

Kompresör

Buharlaflt›r›c›Is› Kayna¤›

(Çevre Is›s›)

GenleflmeValf›

Yo¤uflturucu

Afl›r› Is›tmaAra Eflenjör

Ara EflanjörlüElektrik TahrikliKompresörlü Is›Pompas›n›nÇal›flma Prensibi(Viessmann, 2006).

fiekil 6.9Is› Transferi

(Is›tma Devresi)

Sekonder Devresi

Kompresör (2)

Primer DevreBuharlaflt›r›c› (1)

Is› Kayna¤›(Çevre Is›s›)

GenleflmeValf› (4)

Yo¤uflturucu (3)

Elektrik TahrikliKompresörlü Is›Pompas›n›nÇal›flma Prensibi(Viessmann, 2006).

Çift Kompresörlü Is› Pompalar›Orta kapasiteli ›s› pompalar› genellikle iki kademeli olarak çal›flmaktad›r. fiekil6.11’de görüldü¤ü gibi cihazda iki kompresör mevcuttur. Bunun avantaj› yük dü-flükse sadece bir kompresör çal›flarak enerji tasarrufu sa¤lanmas›d›r. Böylece ›s›pompas› tek kademe ile kapasitesinin %50’sini kullan›r. Kontrol ünitesi tam yükteçal›flmas› için otomatik olarak ikinci kademeyi çal›flt›r›r. Ayr›ca e¤er kompresörler-den biri ar›zalan›rsa di¤eri çal›flmaya devam eder. ‹ki kompresörü de eflit zaman-larda çal›flt›rarak dengeli çal›flma sürelerine ulafl›r.

fiekil 6.12’de çift kompresörlü ›s› pompas›n›n çal›flma prensibi görülmektedir.Çift kompresörlü ›s› pompas›nda 2 adet kompresörün yan›nda, 2 adet yo¤uflturucu,2 adet buharlaflt›r›c› ve 2 adet genleflme valfi bulunmaktad›r. Is› pompas›n›n kon-trol ünitesi güç ihtiyac›na göre otomatik olarak so¤utma çevrimlerini devreye al›r.


Is› Transferi(Is›tma Sistemine)

Kompresör


Is› Kayna¤›(Çevre)

GenleflmeValf›

Yo¤uflturucu

Is›tma Ak›fl›


Yo¤uflturucu

Is›tmadönüfl

GenleflmeValf›

fiekil 6.12

Çift Kompresörlü Is›Pompas›n›nÇal›flma Prensibi(Viessmann, 2006).

fiekil 6.11

Çift KompresörlüToprak Kaynakl› Is›Pompas›(Viessmann, 2006).

Büyük Kapasiteli Özel ‹malat Is› Pompalar›

fiekil 6.13’te büyük kapasiteli özel imalat bir ›s› pompas› görülmektedir. Çift kom-presörlü seri imalat ›s› pompas› kapasitelerinin yetersiz kald›¤› tesislerde, özel ima-lat ›s› pompas› üreticileri devreye girmektedir. Bu tür ›s› pompalar› ilgili ›s›tma ve-ya so¤utma sistemin ihtiyaçlar›na göre üretilir. Büyük kapasiteli ›s› pompalar›ndagenellikle vidal› veya pistonlu kompresörler kullan›l›r. Seri üretim söz konusu ol-mad›¤›ndan maliyet daha yüksektir. Fakat bunun yan›nda sistemin tüm ihtiyaçlar›imalatç› taraf›ndan özel olarak karfl›lanabilmektedir. Genellikle seri imalat ›s› pom-pas› sistemleri 100 kW kapasiteye kadard›r. Seri imalat ›s› pompalar› ise en fazla 4cihaz› ayn› sistemde paralel (kaskad) çal›flt›rmaktad›r. Özel imalat ›s› pompalar›n›nkontrol üniteleri de PLC panolar ile çözülür. PLC panolar ilgili sistemin ihtiyac›nagöre programlan›r ve donat›l›r.

Birden fazla cihaz›n birbirine paralel olarak ba¤land›¤› ›s›tma sistemlerine ne ad verilir?

Motor Tahrikli Kompresörlü Is› Pompalar› Is› pompalar› do¤algaz ve motorin gibi yak›tlar ile de iflletilebilir. Bu durumdakompresör içten yanmal› bir motor ile tahrik edilir. Yani motor ile elde edilen ha-reket kompresöre aktar›l›r. Bas›nçland›rma böylece asl›nda bir motor sayesindegerçeklefltirilmifl olunur. Yak›t maliyetleri ve at›k gazlar›n d›flar› at›lmas› gerekti¤idikkate al›nmal›d›r. Motor tahrikli kompresörlü ›s› pompalar›nda motordan eldeedilecek at›k ›s›n›n enerjisi de ›s›tma sistemine aktar›labilir. Bu sistemde fosil yak›tkullan›m› zorunludur. fiekil 6.14’te motor tahrikli kompresörlü ›s› pompas›n›n ça-l›flma prensibi görülmektedir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

fiekil 6.13

Büyük KapasiteliÖzel ‹malat Is›Pompas›(www.kwt.ch).

Sorbsiyonlu Is› Pompalar› Sorbsiyonlu ›s› pompalar›nda mekanik kompresör kullan›lmaz ve fiziksel-kimyasalifllemle çal›fl›r. Bir gaz veya s›v› baflka bir s›v›y› absorbe eder veya s›v› veya gaz ka-t› bir cisimde tutulur. Bu süreçler fiziksel baz› etkiler ile (bas›nç, s›cakl›k) gerçek-lefltirilebilir ve geri döndürülebilir niteliktedir.

Absorbsiyon olay›na günlük hayattan nas›l örnekler verilebilir?

Absorbsiyonlu Is› Pompalar› Absorbsiyonlu ›s› pompalar› genellikle do¤algaz ile çal›fl›r ve elektrik tahrikli kom-presörlü ›s› pompalar› ile ayn› özelliklere sahiptir. fiekil 6.15’de absorbsiyonlu ›s›pompas›n›n çal›flma prensibi flematik olarak gösterilmektedir.


Is› Transferi(Is›tma Sistemine) Termal

Kompresör


Yo¤uflturucu

GenleflmeValf›

GenleflmeValf›

Ay›r›c›

Do¤algaz ile›s› verilmesi

Solventpompas›

Absorber

Çekilen ›s›(Çevre) Is› transferi

(Is›tma sistemine)

4

3

2

7

5

6

1

fiekil 6.15

Absorbsiyonlu Is›Pompas›n›nÇal›flma Prensibi(Viessmann, 2006).

Buharlaflt›r›c› Yo¤uflturucu Motor

Amonyak çevrimi Faydal› Is›

Çevreden çekilen ›s› Do¤algaz veya motorin

fiekil 6.14

Motor TahrikliKompresörlü Is›Pompas›n›nÇal›flma Prensibi(www.kwt.ch).

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Bu tür ›s› pompalar›nda mekanik kompresör yerine termik kompresör kullan›-l›r. Burada çevre ›s›s›n› çekmek için amonyak gibi çok düflük s›cakl›klarda ve ba-s›nçta buharlaflan bir so¤utucu ak›flkan kullan›l›r (1) ve çevreden ›s› enerjisi çeki-lir. So¤utucu ak›flkan buhar fleklinde absorbere gelir (2), Burada amonyak su gibibir solvent taraf›ndan absorbe edilir ve absorbsiyon ifllemi s›ras›nda aç›¤a ç›kan ›s›bir eflanjör vas›tas›yla ›s›tma sistemine aktar›l›r. Amonyak böylece absorber içeri-sinde suda çözünmüfl olarak bulunur.

Solvent pompas› (3) iki bileflenli (su-amonyak) çözeltiyi termik kompresöreaktar›r (4). Çözeltideki bileflenler farkl› kaynama s›cakl›klar›na sahip olduklar›için ayr›fl›rlar. Gaz yak›tl› brülör ile iki bileflenli çözeltiye ›s› verilmesi ile kayna-ma s›cakl›¤› daha düflük olan so¤utucu ak›flkan (amonyak) buharlafl›r ve serbestkal›r. Termik kompresörde so¤utucu ak›flkana ›s› verildi¤i için s›cakl›¤› ve bas›n-c› yükselir.

Yüksek s›cakl›k ve bas›nçtaki so¤utucu ak›flkan buhar faz›nda yo¤uflturucuyagelir (5) ve s›v› faz›na geçer. Yo¤uflma esnas›nda ortaya ç›kan ›s› yine ›s›tma siste-mine aktar›l›r. S›v› faza geçen so¤utucu ak›flkan›n bas›nc› genleflme valfinden (6)geçirilerek düflürülür. Böylece bafllang›çtaki bas›nç ve s›cakl›k seviyesine gelir. So-¤utucu ak›flkan›n (amonyak) çevrimi burada tamamlan›r.

Çözelti de kompresör çevrimindeki gibi davran›r (7). Amonyaktan ar›nan su-yun bas›nc› ve s›cakl›¤› da ayr› bir genleflme valfi sayesinde düflürülür ve böylecesu so¤utucu ak›flkan› absorbe edebilir hale yeniden getirilir.

Solvent pompas› için ihtiyaç duyulan elektrik enerjisi çok düflüktür. Termikkompresör için gerekli enerji do¤algaz›n yanmas› ile elde edilir. Alternatif ›s› üre-ticileri de kullan›labilir.

Absorbsiyonlu ›s› pompalar›n›n avantajlar›, primer enerjinin iyi kullan›lmas› vesistemde solvent pompas›ndan baflka hareketli parçan›n bulunmamas›d›r.

Yüksek kapasiteli absorbsiyonlu ›s› pompalar› (50 kW’den yüksek) pazarda bu-lunmaktad›r. Absorbsiyonlu ›s› pompalar›nda bir ak›flkan çifti her zaman gerekli-dir. Genellikle su-amonyak çifti tercih edilmektedir, su absorbe eden ak›flkan ola-rak ve amonyak so¤utucu ak›flkan olarak kullan›l›r. Absorbsiyon ›s› pompalar›n›nbina ›s›tmas›nda kullan›lmas›na yönelik seri imalat çözümler henüz pazarda mev-cut de¤ildir.

Absorbsiyonlu ›s› pompalar›n›n avantaj ve dezavantajlar› nelerdir?

Adsorbsiyonlu Is› Pompalar› fiekil 6.16’da adsorbsiyonlu bir ›s› pompas›n›n çal›flma prensibi flematik olarak gös-terilmektedir. Adsorbsiyonlu ›s› pompalar›nda aktif karbon, silika jel (cam türündesilikatlar) veya zeolit gibi kat› maddeler kullan›l›r. Bir maden olan ve kaynayan taflolarak da adland›r›lan Zeolit’in su buhar›n› bünyesine alma (emme) ve kendisindetutma veya ba¤lama (Adsorbsiyon) ve bu esnada 300°C s›cakl›k seviyesinde ›s›enerjisini d›flar› verme (serbest b›rakma) özelli¤i vard›r. Buna ekzotermik reaksi-yon da denir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Daha önce anlat›lan ›s› pompalar›nda oldu¤u gibi, adsorbsiyonlu ›s› pompala-r›nda da ›s›y› alma ve serbest b›rakma ifllemi bir çevrimde gerçekleflir. Adsorbsi-yonlu ›s› pompas›n›n çal›flabilmesi için ön koflul tasar›m›nda mutlaka bir vakumsisteminin var olmas›d›r.

‹lk fazda (desorpsiyon faz›), silika jel veya zeolit ile kapl› eflanjör (1) gaz brü-löründen elde edilen ›s›y› al›r (2). Bu aflama s›ras›nda zeolit içinde bulunan su bu-har olarak serbest kal›r ve ikinci eflanjöre geçer (3). Bu eflanjör çift fonksiyonlu ola-rak çal›fl›r. ‹lk aflamada su buhar› yo¤uflurken serbest kalan ›s›y› ›s›tma sistemineaktar›r. Bu aflama zeolitin içindeki tüm suyun buhar faz›na geçinceye kadar devameder. Zeolitte istenen kurulu¤a ulafl›ld›¤›nda ve su buhar› ikinci eflanjörde yo¤ufl-tu¤unda gaz brülörü kapan›r. ‹kinci aflamada eflanjör (3) çevre ›s›s›n› suya aktar-mak suretiyle buharlaflt›r›c› gibi davran›r. Bu aflamada sistemin içinde 6 mbar’l›kçok düflük bir bas›nç (vakum) bulunmaktad›r. Böylece suyun s›cakl›¤› düflmekte-dir. So¤utucu ak›flkan su düflük bas›nçta (vakumda) çevre ›s›s›n› çekerken buhar-lafl›r. Su buhar›, silika jel veya zeolit taraf›ndan absorbe edilmek üzere eflanjöre (1)döner. Burada su buhar› silika jel veya zeolit taraf›ndan adsorbe edilir. Bu süreçtezeolit ve silika jel maddelerinden aç›¤a ç›kan ›s›, eflanjör (1) vas›tas› ile ›s›tma sis-temine aktar›l›r. Bu çevrim su buhar› zeolit veya silika jel taraf›ndan tamamen ad-sorbe edilinceye kadar devam eder.

Adsorbsiyonlu ›s› pompas› ile müstakil bir evin ›s›t›lmas› flu an bir Ar-Ge çal›flma-s›d›r. Sistemin kurulmas› di¤er ›s› pompalar›na göre daha zordur, çünkü bir vakumsistemi kullan›m› zorunludur. Daha önce bahsedildi¤i gibi adsorbsiyonlu ›s› pompa-lar› so¤utma makinesi olarak yüksek kapasiteli uygulamalar için kullan›lmaktad›r.

Adsorbsiyonlu ›s› pompalar›n›n avantajlar› ve dezavantajlar› nelerdir?


Faz 1 (desorpsiyon)Is› kayna¤›

2

Faz 1 (adsorpsiyon)Is› trasferi

Brulör 2

33

1 1ZeolitliEflanjör

Is› transferi(Is›tma

sistemine)

Eflanjör(Yo¤uflturucu)

Is› transferi(Is›tma sistemine)

Is› kayna¤›(Çevre)

Eflanjör(Buharlaflt›r›c›)

ZeolitliEflanjör

Brulor

Buhar Buhar

fiekil 6.16

Adsorbsiyonlu Is›Pompas›n›nÇal›flma Prensibi(Viessmann, 2006).

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

Vuilleumier Is› Pompalar› fiekil 6.17’de Vuilleumier ›s› pompas›n›n çal›flma prensibi flematik olarak gösteril-mektedir.

Vuilleumier ›s› pompalar› da do¤algazla çal›fl›r. Bu tip ›s› pompalar› Stirling pro-sesindeki gibi termik tahrikli yenilenebilir gaz çevrimi prensibine göre çal›fl›r. Hel-yum so¤utucu gaz olarak kullan›l›r. Vuilleumier ›s› pompalar›n›n patenti, 1918 y›-l›nda Amerika’da Rudolph Vuilleumier taraf›ndan al›nm›flt›r. Vuilleumier ›s› pom-palar›n›n temel prensibi farkl› s›cakl›k seviyelerindeki iki farkl› ›s› kayna¤›n›n kul-lan›lmas›na dayan›r. Bir gaz brülörü çevrim için gerekli ilk hareketi sa¤lar ve d›flhavan›n ›s› enerjisinden faydalanan eflanjör 2. ›s› kayna¤› olarak çal›fl›r. -20 °C de-ki d›fl hava koflullar›nda bile 75 °C lik bir s›cakl›k seviyesine ulafl›labilir. Bu da Vu-illeumier ›s› pompalar›n›n mevcut binalarda kullan›m›n› kolaylaflt›rmaktad›r. Ar-Geçal›flmalar› Vuilleumier ›s› pompalar›nda primer enerji tasarrufunun %44’e kadarç›kabildi¤ini göstermektedir. Vuilleumier ›s› pompalar› yaklafl›k 15-45 kW termikkapasite aral›¤›ndad›r. Prototip olarak laboratuar ortam›nda 33 kW kapasite testedilmifltir. Ekonomik olarak flartlar elveriflli olmas› halinde birkaç y›l içinde ürün-lerin gelifltirmesi tamamlanacakt›r. Enerji aç›s›ndan bak›ld›¤›nda Vuilleumier ›s›pompalar› kompresörlü ve absorbsiyonlu ›s› pompalar›na göre en iyi alternatiftir.

Gaz Yak›tl› Modern Is›tma Cihazlar›n›n Sorpisyonu Is› Pompalar› ‹le BirlefltirilmesiAr-Ge çal›flmalar›na devam edilen bu sistemde gaz yak›t ile çal›fl›p en verimli ›s›t-ma sistemi olan yo¤uflmal› ›s›tma cihazlar› adsorbsiyonlu bir ›s› pompas› ile tek birgövdede ve ayn› ›s›tma devresinde birlefltirilmekte ve böylece ilave enerji tasarru-fu sa¤lanmaktad›r. Böyle hibrit sistemlerin gelecekte özellikle konutlarda daha çokkullan›laca¤› yönünde öngörüler vard›r. Sistem sayesinde %20’ye yak›n ilave tasar-ruf sa¤lanmaktad›r. Bunun yan›nda kompakt olmas›, uygulamas›n›n da basit olma-s› her türlü gaz yak›tl› sisteme entegre edilebiliyor olmas› (örne¤in gaz yak›tl› kom-binin de¤iflimi) bu sistemin en önemli avantaj›d›r.


fiekil 6.17

2

1

S›cakgaz hacmi

Is› kayna¤›(Çevre)

Piston

‹lk gaz hacmi

Piston

So¤ukgaz hacmi

Is›tma sistemine›s› transferi

Is› kayna¤›(Brulör)

Il›k

So¤uk

Vh,Th

Vw,Tw

Vk,Tk

Vuilleumier Is›Pompas›n›nÇal›flma Prensibi(Viessmann, 2006).

Zeolit kompakt ›s›tma cihaz›nda ikifaz prensibi, adsorbsiyon faz› ve desorbsi-yon faz›ndan meydana gelir. fiekil 6.18’de zeolit kompakt ›s›tma cihaz›n›n yap›s›görülmektedir.

Adsorbsiyon faz›nda zeolit ve su vakum alt›ndaki bir modülde birliktedir. Suçevre enerjisi ile (örne¤in toprak alt›ndaki ›s› enerjisi ile) buharlaflt›r›l›r ve zeolit ta-raf›ndan adsorbe edilir ve ba¤lan›r. Böylece adsorbsiyon ›s›s› aç›¤a ç›kar, zeolitins›cakl›¤› artar. Bu fazda zeolit adsorbsiyon ›s›s›n› ›s›tma devresine aktar›r.

Desorbsiyon faz› süresince ise; zeolit su bak›m›ndan doygunlu¤a ulaflt›¤›nda,gaz yak›tl› brülör yard›m› ile ›s›t›l›r ve suyu buhar fleklinde serbest b›rak›r. Buharyo¤uflturucuda yo¤uflur ve tekrar buharlaflt›r›c›ya do¤ru hareket eder. Bu fazda yo-¤uflturucu yo¤uflma ›s›s›n› ›s›tma devresine aktar›r. fiekil 6.19’da zeolit kompakt›s›tma cihaz›n›n konut uygulama flemas› gösterilmifltir.


Boyler

Zeolith Is› Pompas›

fiekil 6.19

Zeolit KompaktIs›tma Cihaz›n›nKonut Uygulamafiemas›(Viessmann, 2006).

21

3

6

4

5

1- Gaz yak›tl› yo¤uflmal› kazan

2- ‹lave ›s› eflanjörü (Is›tma devresi için)

3- ‹lave ›s› eflanjörü (Toprak devresi için)

4- Yo¤uflturucu/Sorber

5- Buharlaflt›r›c›

6- Kontrol ventili

fiekil 6.18

Zeolit KompaktIs›tma Cihaz›(Viessmann, 2006).

PERFORMANS KATSAYISI VE YILLIK PERFORMANSSAYISI

Performans Katsay›s›Bir ›s› pompas› sisteminin verimlili¤i veya etkinlik katsay›s› EN 14511’e göre tayinedilir. Etkinlik katsay›s› ›s›tma kapasitesi ile harcanan enerji aras›ndaki iliflki olaraktan›mlan›r. Di¤er bir deyiflle örne¤in performans katsay›s› 4 ifadesi, üretilen ›s›enerjisi, ›s› pompas›nda tüketilen elektrik enerjisinin 4 kat› anlam›na gelir. K›sacaCOP ile gösterilen performans katsay›s›, ›s› pompalar›nda so¤utmada ve ›s›tmadaolmak üzere iki ayr› kavram olarak tan›mlan›r. Is› pompas›, yaz›n so¤utma amac›y-la, k›fl›n ise ›s›tma amac›yla olmak üzere iki amaca yönelik olarak kullan›labilmek-tedir. Bu iki kullan›m amac›na ba¤l› olarak iki ayr› COP tan›mlan›r.

Is› pompas›, ›s›tma amac›yla kullan›ld›¤›nda COP flu flekilde tan›mlanmaktad›r:

(6.1)

Eflitlik 6.1’deki simgelerin anlamlar› afla¤›daki gibidir:

COPI : Is›tma durumunda ›s› pompas›n›n performans katsay›s›.

QH : Odaya verilen ›s› miktar› (kJ/s).

Wnet,giren: Is› pompas›n›n kompresöründe harcanan güç (kJ/s)

Çevrimler için termodinami¤in birinci yasas› göz önüne al›n›rsa, ›s› pompas›n›n›s›tma flartlar› için

.Wnet,giren=

.QH –

.QL (6.2)

eflitli¤i yaz›labilmektedir. Bu eflitlikte, .

QL : Çevreden çekilen ›s› miktar› anlam›na gelmektedir.

1 kJ/s=1 kW oldu¤unu hat›rlay›n›z.

Bir evi ›s›tmak için ›s› pompas› kullan›lmaktad›r. D›fl s›cakl›k -2 °C oldu¤undaevin ›s› kayb› 24 kW’t›r. Pompan›n harcad›¤› güç 8 kW olarak verilmektedir. Is›pompas›n›n ›s›tma flartlar›ndaki COPI de¤erini hesaplay›n. Bu örnekte çevredenyararlan›lan enerji miktar› ne kadard›r?

Çözüm: Sorunun çözümü için Eflitlik 6.1’ den yararlan›lacakt›r.

Is›tma amac›yla, çevreden yararlan›lan enerji miktar›n›n hesab› için Eflitlik 6.2’denyararlan›lacakt›r.

.Wnet,giren=

.QH –

.QL →

.QL =

.QH –

.Wnet,giren

.QL = 24 – 8=16 kW

Bu sonuca göre oday› 24 kW de¤erinde ›s›t›rken bunun 16 kW’›n› çevre enerjisin-den yararlanarak gerçeklefltirilmifltir. Kalan 8 kW’› ise kompresör ifline harcayarakgerçeklefltirilmifltir.

COPQ

WCOP COPI

H

net,girenI I

&

& → = → =248

3

COPQ

WIH

net giren

&

&,


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Ö R N E K

Bir bina ›s›tmas›nda ›s› pompas›ndan yararlan›lacakt›r. Binan›n ›s› ihtiyac› 32 kW olarakbelirlenmifltir. Is› pompas›n›n performans katsay›s› ise 3,2 olarak bilindi¤ine göre, sistemiçin seçilecek kompresörün gücü kaç kW olmal›d›r?

Is› pompas›, so¤utma amac›yla kullan›ld›¤›nda COP flu flekilde tan›mlanmaktad›r:

(6.3)

Eflitlik 6.3’deki simgelerin anlamlar› afla¤›daki gibidir:COPS : So¤utma durumunda ›s› pompas›n›n performans katsay›s›.

QL : Odadan çekilen ›s› miktar› (kJ/s).

Wnet,giren: Is› pompas›n›n kompresöründe harcanan güç (kJ/s)

Çevrimler için termodinami¤in birinci yasas› göz önüne al›n›rsa, ›s› pompas›n›nso¤utma flartlar› için

.Wnet,giren=

.QH –

.QL (6.4)

eflitli¤i yaz›labilmektedir. Bu eflitlikte, .

QH : Çevreye verilen ›s› miktar› (kJ/s) anlam›na gelmektedir.

So¤utma amac›yla kullan›lan bir ›s› pompas›n›n performans katsay›s› 4 olarak ve-rilmektedir. Is› pompas›n›n kompresörü 7 kW güç çekmektedir. Buna göre ortam-dan çekilen ›s› miktar›n› ve d›fl ortama at›lan ›s› miktar›n› hesaplay›n.

Çözüm: Sorunun çözümünde odadan çekilen ›s› miktar›n›n hesab› için Eflitlik6.3 kullan›lacakt›r.

D›fl ortama at›lan ›s› miktar›n›n hesab› için ise Eflitlik 6.4 kullan›lacakt›r..

Wnet,giren= .

QH – .

QL →.

QH =.

Wnet,giren + .

QL .

QH = 7 + 28 →.

QH = 35 kW

Bir evin so¤utulmas› amac›yla kullan›lan bir ›s› pompas›n›n mahalden 40 kW’l›k ›s› çekti-¤i bilinmektedir. So¤utma amaçl› bu ›s› pompas›n›n performans katsay›s› 3,5 ise ›s› pom-pas›n›n sisteminde kompresörün çekti¤i güç kW’t›r?

Performans katsay›s› ›s› pompas›n›n belirli iflletme ve uygulama flartlar›nda öl-çülmüfl laboratuar de¤eridir. Afla¤›daki kural tüm ›s› pompalar› için geçerlidir:

Is›tma suyu ile enerji kayna¤› aras›ndaki s›cakl›k fark› ne kadar düflük olursa,etkinlik katsay›s› ve dolay›s›yla verim o kadar yüksek olur. Bu sebepten dolay› yer-den ›s›tma gibi düflük sistem s›cakl›klar›n›n kullan›ld›¤› ›s›tma sistemleri ›s› pompa-s› için daha uygundur.

Seçilen enerji kayna¤› ve sistem s›cakl›klar›na göre modern elektrikli ›s› pom-palar›n›n etkinlik katsay›lar› 3,5-5,5 aras›nda de¤iflmektedir.

COPQ

WQ COP W QS

L

net,girenL S net,giren L= → = → =

&

&& & &. .4 77

28&Q kWL =

COPQ

WSL

net,giren

=&

&


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10

Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

fiekil 6.20’de bir ›s› pompas›n›n kapasite e¤rileri görülmektedir. Bu grafikten ›s›pompas›n›n hangi s›cakl›k çiftlerinde hangi etkinlik katsay›lar›na ulaflabilece¤iokunabilmektedir.

D›fl hava s›cakl›¤› 0 °C iken yerden ›s›tma sistemine 35 °C tesisat suyu gönderilir-se; ›s› pompas›n›n ›s›tma kapasitesi, so¤utma kapasitesini ve kompresörün çekti¤ielektrik gücünü bulunuz.

Çözüm: fiekil 6.20’de Yatay eksenden 0 °C noktas› iflaretlenir ve bu noktadanyukar› dik ç›k›l›r. Bu dik do¤runun sar› e¤rilerden 35 °C e¤rsini kesti¤i noktan›ndikey eksendeki karfl›l›¤› kompresörün çekti¤i elektrik gücünü 2,4 kW olarak ve-rir. Ayn› dik do¤runun mavi e¤rilerinden 35 °C e¤risini kesti¤i nokta so¤utma gü-cünü 8,4 kW olarak verir. K›rm›z› e¤rilerden 35 °C e¤risini kesti¤i nokta ise ›s›tmagücü 10,8 kW olarak bulunur.

Grafikten de anlafl›laca¤› gibi; kaynak s›cakl›¤› ne kadar yüksek olursa COPo kadar yüksek olur. Is›tma sisteminde ne kadar düflük s›cakl›k tercih edilirse, o ka-dar yüksek COP de¤erlerine ulafl›l›r.

D›fl hava s›cakl›¤› 5 °C iken yerden ›s›tma sistemine 45 °C tesisat suyu gönderilirse; ›s›pompas›n›n ›s›tma kapasitesi kaç kW olur?


fiekil 6.20

Kap

asite

(kW

)

15

10.8

10

8,4

5

2,4

0-5 0 5 10 15

Is›tmaKapasitesi

So¤utmaKapasitesi

ElektrikGücü

Çevreden Is› Pompas›na Gelen S›cakl›k (°C)

Is›tm

a Si

stem

ine

Gön

deri

len

S›ca

kl›k

THV=35°C

THV=45°C

THV=55°C

THV=35°C

THV=45°C

THV=55°C

THV=55°CTHV=45°CTHV=35°C

Is› Pompas›n›n Kapasite Diyagram›(Viessmann, 2006).

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



11

Y›ll›k Performans Say›s›COP de¤erinin yan›nda bir de y›ll›k performans say›s› vard›r. Y›ll›k performans say›s›her zaman COP’den küçüktür fakat laboratuarda ölçülemez ve her sistemde farkl›d›r.Y›ll›k performans say›s› sadece kompresörde tüketilen enerjiyi de¤il sistemde elektriktüketen tüm enerjileri (primer ve sekonder pompalar) dahil eder. Di¤er bir deyiflle y›l-l›k performans 4 ifadesi, üretilen ›s› enerjisi, ›s› pompas› sisteminde (devirdaim pom-palar› ve kompresör dahil) tüketilen elektrik enerjisinin 4 kat›d›r anlam›na gelir.

Böylece elde edilen ›s› enerjisini daha büyük bir enerji girdisine böldü¤ümüz-den dolay› verimlilik düfler. Y›ll›k performans say›s›n›n belirlenmesi ve hesap yön-temleri normlarda tarif edilmektedir ve iyi tasarlanm›fl sistemlerde COP de¤erinden0,5-1 puan daha düflüktür.

Toprak, Su ve Hava Kaynakl› Is› Pompalar› ‹çin COP ve Kapasite Diyagram›Enerji kayna¤› toprak veya yer alt› suyu oldu¤unda ayn› ›s› pompas› cihaz› kulla-n›lmaktad›r. Bu borular içinden ›s› tafl›y›c› ak›flkan (antifriz) dolaflmaktad›r ve top-raktan çekilen ›s›y› ›s› pompas›na tafl›r.

EN normlar›na göre üreticiler toprak kaynakl› ›s› pompas› teknik kataloglar›natoprak s›cakl›¤› 0 °C ve gidifl suyu s›cakl›¤› 35 °C noktas›ndaki COP de¤erlerinivermektedirler.

EN normlar›na göre üreticiler toprak kaynakl› ›s› pompas› teknik kataloglar›natoprak s›cakl›¤› 2 °C ve gidifl suyu s›cakl›¤› 35 °C noktas›ndaki COP de¤erlerini ver-mektedirler. Yine üreticiler su kaynakl› ›s› pompas› teknik kataloglar›na yer alt› suyus›cakl›¤› 10 °C ve gidifl suyu s›cakl›¤› 35 °C noktas›ndaki COP de¤erlerini vermekte-dirler. fiekil 6.21’de toprak ve su kaynakl› ›s› pompalar› için kapasite diyagram› ve-rilmifltir. fiekil 6.22’de ise, hava ›s› pompas› için kapasite diyagram› görülmektedir.


30

25

20

15

10

5

0-5 0 5 10 15

A

B

C

DEFGDEFG

GFED

Su veya Antifiriz S›cakl›¤› (°C)

Kap

asite

(kW

) DE

F

G

A

B

C

-5 0 5 10 15

7

6

5

4

3

2

1C.O

.P

De¤

eri

D

E

F

G

Su veya Antifiriz S›cakl›¤› (°C)

Is›tma GücüSo¤utma GücüElektrit Güç TüketimiTHV=35°CTHV=45°CTHV=55°CTHV=65°C

THV Is›tma Devresinin Gidifl S›cakl›¤›

Uyar›=COP de¤erleri DIN EN 14511’egöre hesapland›.

fiekil 6.21

Toprak Ve SuKaynakl› Is›Pompas›n›nKapasite Diyagram›(Viessmann, 2006).


fiekil 6.22

DCE

DC

E

D

C

E

Kap

asite

(kW

)

Kap

asite

Kat

say›

s›

(CO

P)

Hava S›cakl›¤› (°C)

Hava S›cakl›¤› (°C)

-20 -10 0 10 20 30

32

28

24

20

16

12

8

4

0

6

5

4

3

2

1

0-20 -10 0 10 20 30

DE

A

B

C

Is›tma GücüSo¤utma GücüElektrit Güç TüketimiTHV=35°CTHV=55°CTHV=65°CTHV Is›tma Suyu Gidifl S›cakl›¤›

Hava Kaynakl› Is›Pompas›n›nKapasite Diyagram›(Viessmann, 2006).


Çevre dostu ve ekonomik enerji kullan›m›n›n önemi,

gün geçtikçe artmaktad›r. Günümüzde tüm geliflmifl ül-

keler enerji ekonomisi için politikalar gelifltirmektedir-

ler. Geliflmifl ülkeler bir taraftan enerji bak›m›ndan ba-

¤›ms›z olabilme amac› tafl›makta ve di¤er taraftan az

enerji kullanarak veya enerjiyi verimli kullanarak do¤a-

ya verilen zarar› minimuma indirmeyi hedeflemektedir.

Bu düflünce ile May›s 2007’de Türkiye’de Enerji Verim-

lilik Yasas› yürürlü¤e girmifltir.

Avrupa Birli¤i ülkelerinde tüketilen enerjinin önemli

bir k›sm› konutlarda ortaya ç›k›yor. Eurostat’a göre Av-

rupa Birli¤i ülkelerinde tüketilen toplam enerjinin yak-

lafl›k %25’i bu alanda ortaya ç›kmaktad›r. Yine ayn› kay-

na¤a göre Türkiye’de bu oran %28,5’dir. Bu düflünce ile

Aral›k 2009’da Binalarda Enerji Performans› Yönetmeli-

¤i yürürlü¤e girmifltir.

Bunun yan›nda konutlar›n tüketti¤i enerjinin önemli bir

k›sm› ise ›s›tma ve s›cak su üretiminde kullan›lmakta-

d›r. Örne¤in Almanya’da yap›lan bir araflt›rma bir evde

tüketilen toplam enerjinin %89’unun ›s›tma ve s›cak su-

ya harcand›¤›n› göstermektedir.

Bina ›s›tmas› için halen a¤›rl›kl› olarak fosil yak›tlar

(hidrokarbon esasl› yak›tlar, do¤algaz, motorin, LPG

veya kömür gibi) kullan›lmaktad›r.

Tüm fosil yak›tlar›n ortak özellikleri vard›r. Tüm fosil

yak›tlar s›n›rl›d›r, sonludur ve günün birinde tükenebi-

lir. Bunun yan›nda tüm fosil yak›tlar hidrokarbon esas-

l› oldu¤undan (C6Hy) küresel ›s›nmaya sebebiyet veren

karbondioksit gaz› fosil yak›t yak›ld›¤›nda kaç›n›lmaz

olarak ortaya ç›kmaktad›r.

Fosil yak›t kullan›m›n›n önemli baflka bir olumsuzlu¤u,

birçok ülkenin ithalat giderlerini art›rmas›d›r. Özellikle

Türkiye gibi fosil yak›tlar› ithal eden ülkeler aç›s›ndan

bu büyük bir dezavantajd›r.

Ayr›ca yanma sonucu ortaya ç›kan emisyon yaln›zca

karbondioksit de¤ildir. SO6 ve NO6 gibi di¤er zararl›

emisyonlar› da vard›r. Örne¤in do¤algaz›n yüksek alev

s›cakl›¤›nda ortaya ç›kan NO6 gaz› ozon tabakas›na za-

rar vermektedir. Benzer flekilde kömür yak›ld›¤›nda sül-

fürik asit ortaya ç›kar. Yenilenebilir enerji kaynaklar› ile

enerji üretimi son y›llarda ›s›tma sektöründe fazlas›yla

önem kazanm›flt›r. Yenilenebilir enerji ad› üstünde do-

¤am›z›n bizlere sundu¤u, tükenmeyen ve sürekli ken-

disini yenileyen, sürdürülebilir temiz enerjilerdir (örne-

¤in rüzgar, su, günefl vb.). Günümüzde yenilenebilir

enerjilerden faydalanmak için çokça tercih edilen bir

yöntem elektrik tahrikli kompresörlü ›s› pompas› siste-

mi uygulamas›d›r. Elektrik tahrikli kompresörlü bir ›s›

pompas› 1 kWh elektrik enerjisi ile ›s› kayna¤›na ba¤l›

olarak yaklafl›k 3-5 kWh ›s› enerjisi sa¤lamaktad›r ve bu

sayede bina ve s›cak su ›s›tmas› ortalama %75 oran›nda

çevrenin depolad›¤› ›s› enerjisinden faydalanarak elde

edilmektedir. Is› pompas› yüksek verimlili¤in yan›nda

büyük ölçüde fosil yak›ttan ba¤›ms›z (elektrik enerjisi

üretimi de fosil yak›tlardan ba¤›ms›z yap›labilmektedir,

örne¤in barajlar veya günefl enerjisi ile) ekonomik ve

çevre dostu bir ›s›nma alternatifi sunmaktad›r. Hatta ba-

z› ›s› pompas› modelleri ile ›s›tman›n yan›nda so¤utma

da yap›labilmektedir.

Is› pompas›n›n çal›flma prensibi de ayn› buzdolab›n›n-

ki gibidir. Ancak amaç farkl›d›r. Buzdolab›nda amaç sa-

dece so¤utmak idi, fakat ›s› pompas›n›n amac› öncelik-

le ›s›tmakt›r. Is› pompas›nda, so¤utma çevrimini do¤a-

ya yani çevreye uyguluyoruz. Do¤a çok büyük bir ener-

ji deposudur. Örne¤in; d›fl havay› so¤utuyoruz. Biz mil-

yarlarca m3 d›fl havan›n örne¤in sadece saatte 10-20 m3

havas›n› so¤utabiliriz. Bu da d›fl hava s›cakl›¤›n› de¤ifl-

tirmez yani enerji depomuzu etkilemez. Asl›nda amac›-

m›z enerji depomuzdan yani d›fl havadan ›s› çekmektir.

Unutmayal›m ki, bir ortam› so¤uturken yani bir ortam-

dan ›s› çekerken baflka bir ortam ›s›n›r.

Kompresörler, s›cakl›k seviyesini enerji kayna¤›ndan

›s›tma devresine yükselten en önemli ›s› pompas› bile-

flenidir. Kompresör, buhar› s›k›flt›rma aparat›d›r. Belli

bafll› kompresör tipleri; scroll kompresörler, pistonlu

kompresörler, vidal› kompresör, pistonlu kompresör-

lerdir. So¤utma çevriminde günümüzde genellikle R

407 C, R 410 A, R 404 ve R 134 so¤utucu ak›flkanlar›

kullan›lmaktad›r. Bunlar çevreye zarar vermeyen ve ya-

n›c› olmayan gazlard›r. So¤utucu ak›flkanlar›n say›s› bir

hayli fazlad›r, ancak günümüzde özellikle ozon tabaka-

s›na zarar vermeyen ve kloroflorokarbonlar (CFC) içer-

meyen so¤utucu ak›flkanlar tercih edilmektedir hatta

birçok ülkede zorunlu hale getirilmifltir. Is› pompalar›-

n›n buharlaflt›r›c›lar› (hava kaynakl› ›s› pompalar› hariç)

ve kondenserlerinde paslanmaz çelik plakal› eflanjör

kullan›lmaktad›r. Hava kaynakl› ›s› pompalar›nda ise

hava ile ›s› geçifli sa¤layan buharlaflt›r›c›n›n yap›s› klima

Özet


cihazlar›nda kullan›lan eflanjörler ile ayn›d›r. Burada

kanatç›kl› bak›r bir boru demeti kullan›lmaktad›r. Evde-

ki buzdolab›n›n arkas›na bakarsan›z böyle bir eflanjör

tipi görebilirsiniz. Paslanmaz çelik plakal› eflanjörler

bir türbülans oluflturur ve laminer ak›fl göstermez. So-

nuç olarak daha geliflmifl bir ›s› transferi karakteristi¤i

gösterir. Ayr›ca daha kompakt tasar›m daha verimli bir

alan kullan›m› sa¤lar. Is› pompalar›n›n verimli ve em-

niyetli çal›flabilmesi için mutlaka ak›ll› bir kontrol pa-

neli ile donat›lmal›d›r. Is›tma sistemlerinde kullan›lan

›s› pompalar›n›n kontrol panelleri genellikle d›fl hava

s›cakl›¤›na göre tesisat gidifl suyu s›cakl›¤›n› otomatik

ayarlayabilme, günlük ve haftal›k zaman program› ayar-

lama imkan›, ›s› pompas›na ait iflletim ve hata mesajla-

r›n› verebilme gibi özellikler mevcuttur. Kontrol panel-

leri genellikle ›s› pompalar›na entegre edilmektedir.

Son model kontrol panelleri ayr›ca ›s› pompas› sistemi-

ne kombine edilen günefl enerjisi sistemlerini de kon-

trol edebilmektedir.

Sorbsiyonlu ›s› pompalar›nda mekanik kompresör kul-lan›lmaz ve fiziksel-kimyasal ifllemle çal›fl›r. Bir gaz ve-ya s›v› baflka bir s›v›y› absorbe eder veya s›v› veya gazkat› bir cisimde tutulur. Bu süreçler fiziksel baz› etkilerile (bas›nç, s›cakl›k) gerçeklefltirilebilir ve geri döndü-rülebilir niteliktedir. Absorbsiyonlu ›s› pompalar› genel-likle do¤algaz ile çal›fl›r ve elektrik tahrikli kompresör-lü ›s› pompalar› ile ayn› özelliklere sahiptir. Bu tür ›s›pompalar›nda mekanik kompresör yerine termik kom-presör kullan›l›r. Burada çevre ›s›s›n› çekmek için amon-yak gibi çok düflük s›cakl›klarda ve bas›nçta buharlaflanbir so¤utucu ak›flkan kullan›l›r.Is› pompalar›n›n verimi, performans katsay›s› ile ifadeedilir ve k›saca COP ile gösterilir. Is› pompas›, yaz›nso¤utma amac›yla, k›fl›n ise ›s›tma amac›yla olmak üze-re iki amaca yönelik olarak kullan›labilmektedir. Buiki kullan›m amac›na ba¤l› olarak iki ayr› performanskatsay›s› tan›mlan›r. Is›tma halindeki bir ›s› pompas›devresinde; ›s›t›lacak ortama verilen ›s›n›n, ›s› pompa-s› devresindeki kompresörün harcad›¤› güce oran› ›s›t-ma halindeki ›s› pompas›n›n performans katsay›s›n›vermektedir.


1. Is› pompalar›n›n yararland›¤› enerji kaynaklar› han-gi fl›kta do¤u olarak verilmifltir?

a. Atefl-Toprak-Sub. Hava-Atefl-Suc. Hava-Toprak-Atefld. Hava-Toprak-Sue. Hava-Atefl-Su-Toprak

2. Is›tma amac›yla çal›flan bir ›s› pompas› sisteminde,dolaflan ak›flkan›n çevreden ›s› çekti¤i ›s› pompas› üni-tesi afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Kompresörb. Buharlaflt›r›c›c. Yo¤ufltrucud. Genleflme vanas›e. Radyatör

3. Birisi sabit di¤eri uydu fleklinde dönen ve dar tole-rans aral›klar›yla çal›flan iki spiral elemandan oluflankompresör tipi afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Pistonlu kompresörb. Paletli kompresörc. Scroll kompresörd. Trokoidal kompresörler e. Santrifüj kompresörler

4. So¤utucu ak›flkanlar›n sa¤lamas› istenen özelliklervard›r. Afla¤›dakilerden hangisi bu özelliklerden biri de-

¤ildir?

a. Evaparatör bas›nc›n›n düflük olmas› istenir.b. Havaya kar›flt›¤›nda yan›c› ve patlay›c› bir ortam

oluflturmamal›d›r.c. Emniyetli ve güvenilir olmal›d›r.d. Kolay sa¤lanabilmeli, fiyat› düflük olmal›d›r.e. Kaçak olmas› halinde çevreye zarar vermeme-

lidir.

5. Fosil yak›t kullan›m›n›n zorunlu oldu¤u ve kompre-sörün içten yanmal› bir motor ile tahrik edildi¤i ›s› pom-pas› tipi afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Elektrik tahrikli kompresörlü ›s› pompalar› b. Çift kompresörlü ›s› pompalar›c. Motor tahrikli kompresörlü ›s› pompalar› d. Absorbsiyonlu ›s› pompalar› e. Adsorbsiyonlu ›s› pompalar›

6. Çok düflük s›cakl›klarda ve bas›nçta buharlaflan birso¤utucu ak›flkan›n kullan›ld›¤› ve mekanik kompresöryerine termik kompresör kullan›lan ›s› pompas› tipi afla-¤›dakilerden hangisidir?

a. Elektrik tahrikli kompresörlü ›s› pompalar› b. Çift kompresörlü ›s› pompalar›c. Motor tahrikli kompresörlü ›s› pompalar› d. Absorbsiyonlu ›s› pompalar› e. Adsorbsiyonlu ›s› pompalar›

7. Stirling prosesindeki gibi termik tahrikli yenilenebi-lir gaz çevrimi prensibine göre çal›flan ›s› pompas› tipiafla¤›dakilerden hangisidir?

a. Çift kompresörlü ›s› pompalar›b. Motor tahrikli kompresörlü ›s› pompalar› c. Absorbsiyonlu ›s› pompalar› d. Adsorbsiyonlu ›s› pompalar›e. Vuilleumier Is› Pompalar›

8. Bir bina ›s›tmas›nda ›s› pompas›ndan yararlan›lacakt›r.Binan›n ›s› ihtiyac› 36 kW olarak belirlenmifltir. Is› pom-pas›n›n performans katsay›s› ise 4 olarak bilindi¤ine göre,sistem için seçilecek pompan›n gücü kaç kW olmal›d›r?

a. 8 kWb. 9 kWc. 10 kWd. 11 kWe. 12 kW

9. So¤utma amac›yla kullan›lan bir ›s› pompas›n›n per-formans katsay›s› 3 olarak verilmektedir. Is› pompas›-n›n kompresörü 11 kW güç çekmektedir. Buna göre or-tamdan çekilen ›s› miktar› kaç kW olur?

a. 29b. 30c. 31d. 32e. 33

10. D›fl hava s›cakl›¤› 0 °C iken yerden ›s›tma kapasite-si 10 kW olan bir ›s› pompas› sisteminde tesisat suyu s›-cakl›¤› kaç derecedir?

a. 55 °Cb. 50 °Cc. 45 °Cd. 40 °Ce. 35 °C



1. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temel Bilgi ve Kavramlar”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elektrik Tahrikli Kompre-sörlü Is› Pompas›n›n Çal›flma Prensibi” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

3. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Pompas› Bileflenleri” ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.

4. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Pompas› Bileflenleri” ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.

5. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Pompas› Tipleri” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

6. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Pompas› Tipleri” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

7. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is› Pompas› Tipleri” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

8. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Örnek 1”i yeniden gözdengeçiriniz.

9. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Örnek 2”yi yeniden gözdengeçiriniz.

10. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Örnek 3”ü yeniden gözdengeçiriniz.


Performans katsay›s›, ›s› pompalar› için verimlili¤i ifadeeder. Elde edilmek istenen iflin (›s›tma ya da so¤utmakapasitesi) sisteme verilen ifle (kompresör gücü) oran-lanmas›yla bulunur.

S›ra Sizde 2

So¤utucu ak›flkanlar›n gösteriminde kullan›lan R harfi,‹ngilizce so¤utucu (Refrigerant) kelimesinin ilk harfidir.

S›ra Sizde 3

Günefl enerji sistemleri, fotovoltatik piller, k›fl bahçele-ri, kullan›m suyu ›s›tmas› ve ›s›tma deste¤i sa¤layan gü-nefl enerjisi sistemleri olarak s›ralanabilir.

S›ra Sizde 4

Is›tma yüzeyi art›r›m› için, daha fazla dilimli radyatörlerya da daha genifl yüzeyli radyatörler kullan›labilir.

S›ra Sizde 5

Birden fazla cihaz›n birbirine paralel olarak ba¤land›¤››s›tma sistemlerine kaskad ad› verilir.

S›ra Sizde 6

‹çti¤imiz maden sular›n›n içerisindeki karbondioksit ga-z›, maden suyu içerisinde çözünmüfl haldedir. Bu ab-sorbsiyona bir örnektir.

S›ra Sizde 7

Absorbsiyonlu ›s› pompalar›n›n avantajlar› flunlard›r:• Do¤rudan termal ›s› kaynaklar› ve birincil enerji

kaynaklar› ile çal›flmas›,• Sürekli çal›flabilme prensibine sahip olmas›,• Çal›flma ak›flkan› olarak çevreye ve insana zararl›

kimyasallar içeren maddeler kullanmamas›,• Sars›nt›s›z ve gürültüsüz çal›flmas›.

Dezavantajlar› ise flöyledir:• Performans katsay›lar›n›n düflük olmas›,• Üçüncü ›s› kayna¤›n›n s›cakl›¤›n›n yüksekli¤i,• Elektrik enerjisinin ucuz oldu¤u yerlerde maliyeti-

nin yüksek bulunmas›,• A¤›r ve hacim kaplad›¤› için yerleflim problemi ol-

mas›,• Korozyona neden olan kimyasallardan dolay› öm-

rünün k›sa olmas›,• Absorbentin 4-5 y›l gibi k›sa bir kullan›m ömrünün

olmas›.

S›ra Sizde 8

Adsorbsiyonlu ›s› pompalar›n›n avantajlar› flunlard›r:• At›k ›s› ve termal enerji kaynaklar›n›n do¤rudan

kullan›labilir olmas›,• Düflük s›cakl›kta ›s› kayna¤› ile çal›flabilme,• Uygun tasar›m uyguland›¤›nda sürekli çal›flabilme,• Sessiz ve sars›nt›s›z çal›flma,• Çevreye zarar› olmayan ak›flkanlar ile çal›flmas›,• Uzun süre bak›m gerektirmeden çal›flabilmesi,• Elektrik fiyat›n›n düflük oldu¤u yerlerde, enerjiyi

depolayarak daha sonra kullanma imkan› vermesi.Dezavantajlar› ise flöyle s›ralanabilir:

• Performans katsay›lar› düflüktür,• Tek yatakl› adsorbsiyonlu ›s› pompalar›n›n kesikli

çal›flma prensibine sahip olmas›,• Gelifltirme aflamas›nda olmas›ndan dolay› yayg›n

olarak bilinmemesi.



S›ra Sizde 9

S›ra Sizde 10

S›ra Sizde 11

fiekil 6.20’de Yatay eksenden 5 °C noktas› iflaretlenir vebu noktadan yukar› dik ç›k›l›r. Bu dik do¤runun k›rm›-z› e¤rilerden 45 °C e¤risini kesti¤i nokta ›s›tma gücünüverir. Buradan okunan de¤er 12 kW’t›r.

Çengel Y., Boles M. (2007), Mühendislik Yaklafl›m›y-

la Termodinamik, Güven Kitabevi.Handbuch Waermepumpen (2008), Planung/Optimie-

rung/Betrieb/Wartung, Bundesamt für Energien,

http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/eurostat/home

Karakoç T. H. ve Di¤erleri, Enerji Ekonomisi (Editör:

Prof. Dr. T. Hikmet Karakoç), Anadolu Üniversi-tesi Yay›n No:2114.

Karakoç T. H. ve Di¤erleri, Yenilenebilir Enerji Kay-

naklar› (Editör: Prof. Dr. Ertu¤rul Yörüko¤ulla-

r›), Anadolu Üniversitesi Yay›n No:2116.Özkol N. (1999), Uygulamal› So¤utma Tekni¤i,

TMMOB MMO Yay›n No: 115Sayar E. D. (2004), So¤utma ve ‹klimlendirme Mes-

lek Bilgisi Temel Kitab› Cilt 1, Milli E¤itim Bakan-l›¤› Yay›nlar›.

Sayar E. D. (2004), So¤utma ve ‹klimlendirme Mes-

lek Bilgisi Temel Kitab› Cilt 2, Milli E¤itim Bakan-l›¤› Yay›nlar›.

Schramak E. R. (2003), Is›tma+Klima Tekni¤i El Kita-

b›, Türk Tesisat Mühendisleri Derne¤i.Viessmann (2006), Is› Pompalar›, Viessmann Mesleki

Yay›nlar SerisiViessmann, Is› Pompalar› Planlama K›lavuzu, Viess-

mann Vitocal Teknik Dokümantasyon.www.kwt.ch

COPQ

WW

Q

COP

W

SL

net,girennet,giren

L

S

net,gi

= → =&

&&

&

&rren net,giren

403,5

W kW= → =& 11 42,

COPQ

WW

Q

COP

W

1H

net,girennet,giren

H

1

net,gi

= → =&

&&

&

&rren net,giren

323,2

W kW= → =& 10


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Birleflik ›s› ve güç sistemini aç›klayabilecek,Birleflik ›s› ve güç sistemlerini verim aç›s›ndan önemini de¤erlendirebilecek,Birleflik ›s› ve güç sistemlerinin kullan›ld›¤› sektörleri listeleyebilecek,Birleflik ›s› ve güç sistemini oluflturan temel elemanlar›n› aç›klayabilecek,Birleflik ›s› ve güç sisteminde kullan›lan güç üretim ünitelerini karfl›laflt›rabilecekbilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Birleflik Is› ve Güç Sistemi• Kojenerasyon• Gaz Türbini• Pistonlu Motor

• Buhar Türbini• At›k Is› Kazan›• Jeneratör• Trijenerasyon

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNN


Birleflik Is› ve GüçSistemleri

• G‹R‹fi• B‹RLEfi‹K ISI VE GÜÇ S‹STEM‹N‹N‹N

TEMEL ELEMANLARI• TR‹JENERASYON


G‹R‹fiBirleflik ›s› ve güç sistemi, pratik uygulamalar dikkate al›nd›¤›nda enerjiyi hem güçhem de ›s› formunda üreten sisteme verilen bir isimdir. Birleflik ›s› ve güç sistemi,ayn› zamanda kojenerasyon olarak adland›r›lmaktad›r. Pratik uygulamalarda temelolarak üretilen güç, elektriktir. Bununla birlikte, birincil enerji kayna¤› kullan›laraks›k›flt›r›lm›fl hava veya gücün di¤er formlar› da elde edilebilir. Birleflik ›s› ve güç sis-teminde kullan›lan teknolojiye göre üretilen ›s›, düflük s›cakl›k formunda konutla-r›n ›s›t›lmas› veya yüksek s›cakl›k formunda endüstriyel tesislerde proses buhar ih-tiyac›n› karfl›lamak için kullan›labilir. Is› ve güç enerjisinin birlikte üretilmesi ayr›ayr› üretilmesinden daha ekonomiktir. Kojenerasyon tesislerinin temel amac›, elek-trik üretimi sonucunda atmosfere at›lan at›k gaz›n enerjisinden yararlanmakt›r.Böylece at›k ›s›n›n enerjisi, sanayi tesislerinin veya konutlar›n ihtiyac› do¤rultusun-da kullan›larak birincil enerji kayna¤›n›n etkin kullan›m› sa¤lan›r ve toplam verimartt›r›l›r.

Birleflik ›s› ve güç sistemleri, 1970’li y›llar›n sonlar›na do¤ru önemli olmaya veilgi çekmeye bafllam›flt›r. Bunun nedeni üç faktöre dayanmaktad›r: o y›llarda yafla-nan petrol krizinin enerji fiyatlar›na ve kullan›m›na etki etmesi, küçük çaptaki bir-leflik ›s› ve güç sistemlerinde üretilen birim enerji fiyat›n›n düflük olmas›, birleflik›s› ve güç sistemlerinin s›radan elektrik üreten tesislerle rekabete girmesi. 1980’liy›llar›n ortalar›nda enerji fiyatlar›n›n düflmeye bafllamas›yla baz› ülkelerin kojene-rasyona olan ilgileri azalm›flt›r.

Günümüzde, kojenerasyona olan ilginin tekrar artmas›n›n birçok nedeni var-d›r. Bunlar›n bafl›nda, birleflik ›s› ve güç sistemlerinin di¤er enerji üretim sistem-leri ile k›yasland›¤›nda çok k›sa sürede iflletilmeye bafllat›labilmesi, elektrik ihtiya-c›n›n h›zla artmas›, ek üretim kapasitesinin uluslararas› otoriteler taraf›ndan finan-se edilmesi, çevre kirlili¤i ve emisyonun belirli de¤erlerle s›n›rland›r›lmas› gel-mektedir. Tesislerini gelifltirmeyi planlayan, yeni endüstriyel alanlarda geliflmekisteyen ve üretti¤i gücü satmak isteyen endüstriyel tesislere kojenerasyon sistemiönerilmektedir.

Avrupa’da, kojenerasyon sistemini kullanan ülkelerin oran› çeflitlilik gösterir.Kojenerasyon tesislerinde üretilen toplam elektrik enerjisinin, enerji sektöründekipaylar›; Danimarka’da %50, Hollanda’da %40, Finlandiya’da %35, Avusturya’da%26 ve ‹talya’da %17 düzeyindedir.

Birleflik Is› ve Güç Sistemleri

Birleflik Is› ve Güç Sistemlerinin Avantajlar›Kojenerasyon, yüksek verimlilik sa¤layarak yerel veya ithal enerji kaynaklar›n›nkullan›m›nda tasarruf sa¤lar. Elektrik ve ›s› ihtiyac›n›n kojenerasyon tesislerindenkarfl›lanmas› birincil enerji kayna¤›n›n kullan›m›nda %15ile %25 aras›nda tasarrufedilmesini sa¤lar. Birleflik ›s› ve güç sistemlerinde at›k ›s›n›n de¤erlendirilmesiyle%85 civar›nda bir verim elde edilir.

Konvansiyonel elektrik üretim tesisleri elektri¤in yo¤un olarak kullan›ld›¤› yer-leflimlerden oldukça uzak yerlerde kuruludur. Bu yerlerden elektrik flebekesi ara-c›l›¤› ile da¤›t›m› ve transferi yap›lan elektrikte %5-10 aras›nda bir kay›p söz konu-sudur. Bu kay›plar, elektri¤in küçük kullan›c›lara da¤›t›m›nda daha da artar. Yap›-lan tahminlere göre, iletim-da¤›t›m ve üretim verimlerindeki düflüklük, her y›l 400milyar dolar kayba, daha da önemlisi büyük ölçüde önlenebilir çevre kirlenmesi-ne neden olmaktad›r. Kojenerasyon tesisleriyle enerji üretiminin tüketim yerindegerçeklefltirilmesi sonucunda, elektrik enerjisi iletim ve da¤›t›m kay›plar›n›n önünegeçilir.

Sanayi taraf›ndan tüketilen elektrik enerjisinin az say›da merkezi santral yerine,ülkenin çeflitli noktalar›nda özellikle endüstriyel sanayinin yo¤un talep etti¤i nok-talarda üretilmesi ile enerji üretiminin karfl›lanmas› ve enerjinin tedarik güvenli¤iile ilgili riskler en aza indirilir.

Birleflik ›s› ve güç sistemlerini kullanan iflletmeler, kendi enerjilerini üreterektoplam enerji maliyetlerini azalt›r ve nihai ürün kalitesini düflürmeden flirketin re-kabet gücünü artt›r›r. Ayr›ca, iflletmeler enerji ihtiyac›n› güvence alt›na alarak, üre-timin durmas›n› önler.

Kojenerasyon tesisinin inflaat süresi konvansiyonel termik santrallere göre da-ha k›sad›r. Modüler yap›s› daha basit olan kombine çevrim santralinin iflletilmesidaha kolayd›r. Bundan dolay›, iflletme için personel ihtiyac› daha az olmaktad›r.Kojenerasyon tesisinin kurulaca¤› alan›n küçük olmas› bu tesislerin flehir merkez-lerinin çok yak›n›na kurulma olana¤› sa¤lar. Kombine çevrim santralinde, konvan-siyonel bir termik santrale göre yaklafl›k %60 daha az so¤utma suyuna ihtiyaç var-d›r. Kombine çevrim santrali, birden çok ard›fl›k veya paralel sistemle ve termodi-namik çevrimlerle tesisin at›k ›s›s›n›n bir bölümünü de kullanarak daha yüksek ›s›lverimde elektrik gücü üreten güç santralidir.

Gaz türbinli bir kojenerasyon santrali, 15-20 dakikada tam kapasiteye ulaflarakkonvansiyonel santrale göre daha çabuk devreye girer. Birleflik ›s› ve güç tesisle-rinde, elektrik iç ihtiyaç oran› düflüktür. Konvansiyonel kömürlü termik santralle-rinde elektrik iç ihtiyaç oran› %9-10 iken, do¤al gaz kombine çevrim santrallerin-de %1,4-1,8 aras›ndad›r. Elektrik iç ihtiyaç oran›; bir tesisin, elektrik enerjisi üreti-mi s›ras›nda tesisin ihtiyaçlar›n› karfl›lamak için kulland›¤› elektri¤in, üretti¤i elek-tri¤e olan oran›d›r.

Kojenerasyon tesislerinde, çoklu yak›t yakma sistemleri sayesinde do¤al gaz bu-lunamad›¤›nda di¤er yak›t türleri ile do¤al gaz iflletme moduna göre düflük verimve ihtiyaç duyulan kapasite oran›nda üretimi sürdürme olana¤› vard›r. Do¤al gazkullan›lan kojenerasyon tesislerinde, yak›t stoklamaya ve bununla ilgili yat›r›ma ih-tiyaç yoktur. Birleflik ›s› ve güç sistemlerinde do¤al gaz haricinde, ana güç ünitesi-ne ba¤l› olarak flu yak›tlar kullan›labilir: fuel-oil, LPG (Liquefied Petroleum Gases:S›v› Petrol Gaz›), nafta, çöplük gaz›, kömür türevli gaz, rafineri gaz, ham petrol.

Kojenerasyon tesisinde üretilen yararl› ›s› ve elektrik enerjisi için çevreye at›lankat›, s›v› ve gaz madde miktar›; yaln›z elektrik üreten merkezi enerji santraline, yal-n›z buhar üreten bir endüstri kazan›na ve konvansiyonel termik santraline göre da-


ha azd›r. Zararl› emisyon de¤erleri, çevre mevzuatlar›nda istenilen limitlerin çokalt›ndad›r. Kömürlü termik santrallerinde karbondioksit (CO2) emisyonu, do¤algaz kombine çevrim santrallerine göre iki kat daha fazlad›r. Do¤al gazda, kükürt(S) olmad›¤›ndan kükürt dioksit (SO2) emisyonu ve kül olmad›¤›ndan da partikülemisyonu yoktur. Do¤al gazdaki azot (N) miktar› çok düflük oldu¤undan, do¤algaz kombine çevrim santrallerinde oluflan azotlu gazlar›n (NOx) emisyonu ›s›l re-aksiyon kökenlidir ve %3 oksijen (O2) de¤erine göre en fazla 250-300 mg/kWh de-¤erine ulaflmaktad›r.

Avrupa Birli¤i üyelerinde, bütün elektrik üretiminin hemen hemen %10’u koje-nerasyon tesislerinden sa¤lan›r. Avrupa Birli¤i Komisyonu, enerji üretimindekiçevresel avantajlar› (özellikle karbondioksit emisyon oran›n›n düflük olmas›) ve te-darik güvenli¤indeki potansiyel avantajlar› aç›s›ndan, bu oran›n artmas›n› istemek-tedir. Bu nedenle, Avrupa Birli¤i Kyoto Protokolündeki ve Johannesburg zirvesin-de yüklendikleri emisyon düflürme taahhütlerini yerine getirebilmek için, enerjipolitikalar›nda nükleer enerjiye a¤›rl›k vermifl ülkelerin varl›¤›na ra¤men, kojene-rasyondan elektrik üretim oran›n› Avrupa ülkeleri genelinde ortalama %18 oran›-na ç›karmay› hedeflemifltir.

Birleflik Is› ve Güç Sistemlerinin Uygun Oldu¤u SektörlerKojenerasyon, bir çok endüstride özellikle ka¤›t ve döküm endüstrisinde uzun birkullan›m geçmifline sahiptir. Bu endüstrilerde efl zamanl› olarak çok fazla ›s› veelektrik talebi vard›r. Son y›llarda genifl bir uygulama aral›¤› için kojenerasyon ca-zip ve pratik bir seçenek olmaya bafllam›flt›r. Kullan›lan teknoloji çok genifl seçe-nek ve yüksek kullan›labilirlik oranlar› sunmaktad›r. Bir kojenerasyon tesisi üçfarkl› alanda kullan›labilir:

• Bölgesel ›s›tma amaçl› merkezi kojenerasyon tesisi: Merkezi bir santraldehem elektrik hem de ›s› üretilir. Is›, s›cak su veya buhar halinde boru flebe-kesiyle tesise yak›n bölgedeki konutlara iletilir ve konutlar›n ›s›t›lmas›ndakullan›l›r. Elektrik flebekeye verilir. Bu uygulama, Kuzey ve Do¤u Avrupaülkelerinde çok yayg›nd›r. ‹stanbul’da yer alan Esenyurt Kojenerasyon Tesi-si bu amaçla hizmet vermektedir.

• Endüstriyel amaçl› kojenerasyon tesisi: Çok miktarda elektrik ve ›s› (buharolarak) enerjisi gereksinimi olan endüstrilerde yayg›n olarak kullan›lmakta-d›r. Yüksek s›cakl›kta ›s› gerektiren tesislerde (rafineri, gübre tesisi, demir,çimento, seramik ve cam) kullan›ld›¤› gibi, düflük s›cakl›kta ›s› gerektiren te-sislerde de (ka¤›t, tekstil, yemek ve meflrubat) kullan›l›r. Bu tür sistemlerde,›s› gereksiniminin temel parametre olarak al›n›p sistemin buna göre tasar-lanmas› daha ekonomiktir. Enerjinin üretim flekline göre fazla elektrik flebe-keye sat›labilir veya gerekirse flebekeden elektrik al›nabilir.

• Küçük ölçekli kojenerasyon tesisi: Çal›flma saatleri belli olan yerlerde kuru-lan tesisler olup, gaz türbini ve pistonlu motorun geliflimi ile son on y›ldayayg›nl›k kazanan bir uygulamad›r. Küçük ve orta ölçekli kojenerasyon te-sislerinde, genellikle 5 MW gücünde küçük pistonlu motorun kullan›m› sözkonusudur. Küçük ölçekli kojenerasyon tesisinden;• At›k su iyilefltirme tesislerinde, biyogaz veya do¤al gaz kar›fl›m› yak›larak

elektrik ve s›cak su üretimi sa¤lamak, • Çok amaçl› tesislerde spor merkezleri ve yüzme havuzunu ›s›tmak, ha-

valand›rma sistemi için so¤uk hava elde etmek,

2037. Ünite - Bi r lefl ik Is › ve Güç Sistemler i

• Yemek haz›rlama sürecinde, dahili tüketim için elektrik üretmek, g›dala-r› sterilize etmek ve piflirmek,

• Absorbsiyonlu so¤utma, mekanik enerji yerine her türlü at›k ›s› enerjisi-nin yararlan›larak elde edilen so¤utmad›r. E¤lence merkezlerinde, ab-sorbsiyonlu so¤utma ile so¤utma havas› sa¤lamak ve elektrik üretmek.

• Otellerde odalara, çamafl›rhaneye, mutfa¤a s›cak su sa¤lamak, havuzu›s›tmak ve elektrik ihtiyac›n›n bir k›sm›n› üretmek,

• Hastanelerde terapi havuzlar›ndaki suyu 90 °C ve üzerindeki bir s›cakl›-¤a ›s›tmak, ameliyat aletlerinin sterilizasyonu ile genel s›cak su ihtiyac›-n›n ve elektrik ihtiyac›n›n büyük bir k›sm›n› karfl›lamak,

amaçlar› ile yararlan›l›r.

Birleflik Is› ve Güç Sistemlerinde VerimKojenerasyon, günümüzde birincil enerji kaynaklar›n›n en verimli kullan›ld›¤› yön-temlerden birisidir. Birleflik ›s› ve güç sistemleri, enerjinin hem ›s› hem elektrik for-munda beraber üretildi¤i ve verimi %85 civar›nda olan tesislerdir. Verimin bu ka-dar yüksek olmas›n›n temel nedeni d›flar› at›lan at›k ›s› enerjisinin büyük bir bölü-münün s›cak su, buhar ve absorpsiyonlu so¤utma gibi kullan›labilir enerji formla-r›na dönüfltürülebilmesidir. Bu flekilde birincil enerjinin, yani kullan›lan yak›t kay-naklar›n›n, at›lan k›sm› minimize edilir. Bu yüksek sistem verimi sayesinde kojene-rasyon sistemi ilk tesis ve kurulufl maliyetini 1,5-3 y›l gibi k›sa bir sürede karfl›-lamaktad›r. Bununla birlikte, at›k ›s›n›n tekrar elektrik üretmek için kullan›ld›¤›kombine çevrim santrallerinde verim en fazla %55’e ç›kmaktad›r. Yani, kombineçevrim santrallerinde kullan›lan enerjinin en fazla %55’lik k›sm› elektrik enerjisinedönüfltürülmektedir. Geriye kalan k›sm› ise at›k ›s› olarak çevreye verilmekte ve buenerjiden yararlan›lamamaktad›r.

Bu %45’lik enerji ihtiva eden at›k ›s›dan yaralan›lamamas›n›n nedeni nedir?

fiekil 7.1’de kojenerasyon ile elektrik ve ›s› üretiminin ayr› ayr› yap›ld›¤› sistemkarfl›laflt›r›lm›flt›r. Ayr› ayr› ›s› ve elektrik üretiminin, ayn› miktarda ›s› ve elektriküretimi sa¤layan tek bir kojenerasyon tesisine göre daha fazla birincil enerjiye ih-tiyac› oldu¤u görülmektedir. Diyagramda içten yanmal› bir pistonlu motora sahipkojenerasyon tesisinin gerçekçi %50 ›s›l verime ve %35 elektrik verimine sahip ol-du¤u kabul edilmifltir. Tasarruf edilen enerji miktar› (verimdeki iyileflme), karfl›lafl-t›rmas› yap›lan elektrik ve ›s› üretim flekline ba¤l›d›r. Diyagramda, geleneksel elek-trik üretim yap›s› için ortalama enerji verimi %43 ve ›s› kazan›n›n verimi %95 ola-rak kabul edilmifltir. Genel elektrik verimi %55 olan tesis için karfl›laflt›rma oranla-r› parantez içerisinde verilmifltir. Verim; elde edilmek istenilen de¤erin, bu de¤erielde etmek için harcanan de¤ere olan oran›d›r.

Kojenerasyon sistemlerinde giren 100 birimlik birincil enerjinin (yak›t), 35 biri-mi elektrik enerjisi ve 50 birimi ›s› enerjisi olarak geri kazan›lmaktad›r. Konvansi-yonel sistemlerde, kojenerasyon sisteminden elde edilen 35 birimlik elektrik ener-jisini elde edebilmek için %43 (%55) verime sahip tesiste 81 (64) birimlik bir ener-ji girdisi gerekir. Ayn› flekilde, 50 birimlik ›s› enerjisi elde etmek için ise 53 birim-lik bir enerji girdisi gerekir. Sonuç olarak, kojenerasyon tesislerinde 100 birimlikenerji girdisiyle üretilebilen enerji, ayr› ayr› sitemler olarak konvansiyonel sistem-lerde toplam 134 birimlik enerji girilerek üretilebilir. fiekil 10.1’de gösterildi¤i gibi,kojenerasyon tesisinin kullan›m›, birincil enerji kayna¤› kullan›m›nda %15 ile %5aras›nda tasarruf edilmesini sa¤lar.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Birleflik Is› ve Güç Sisteminde Enerji Üretim SüreciKojenerasyon tesislerinde ana güç ünitesi olarak pistonlu motor, gaz türbinli mo-tor ve buhar türbini kullan›lmaktad›r. Bu bölümde, günümüzde en yayg›n olarakkullan›lan gaz türbin motorlu birleflik ›s› ve güç tesisindeki enerji üretim sürecihakk›nda bilgi verilecektir. fiekil 7.2’de gaz türbin motorlu bir kojenerasyon siste-minin ak›fl flemas› gösterilmektedir.

Kojenerasyon tesisinde enerji üretim süreci genel olarak flu flekilde özetlenebilir:Atmosferden al›nan hava, bir filtre sisteminden geçirildikten sonra gaz türbini-

nin kompresör k›sm›na girer ve burada s›k›flt›r›larak yanma odas›na iletilir. Yanmaodas›na püskürtülerek verilen yak›t, s›k›flt›r›lm›fl hava ile kar›flarak yanar. Yanmasonucu oluflan 1.000-1.100 °C s›cakl›¤›n üzerindeki yüksek bas›nçl› gaz, türbin ka-natç›klar›ndan geçerek türbini döndürür ve türbine ba¤l› jeneratörden elektrikenerjisi üretilir. Gaz türbininden ç›kan 500-600 °C s›cakl›¤›ndaki at›k gaz bir egzozkanal›yla at›k ›s› kazan›na iletilir. Egzoz gaz›, at›k ›s› kazan›nda yer alan içi su do-lu olan boru demetlerinden geçerek suyu ›s›t›r ve belli ›s› de¤erlerinde buhar ves›cak su elde edilir. Elde edilen buhar ve/veya s›cak su, iflletmelerde proses amaç-l› veya bir binan›n ›s›t›lmas› amac› ile kullan›l›r. Böylece, bir önceki bölümde vur-guland›¤› gibi toplam verimi yaklafl›k olarak %85 olan birleflik ›s› ve güç üretim te-sisinde enerji, ›s› ve elektrik formunda üretilmifl olur.


fiekil 7.1

Ayr› ayr› üretim

Ana GüçÜnitesi

%43 (%55)

Is› Kazan›%95

Kojenerasyon

53

81(64)

Yak›tGirifli

Elektrik 35

Is› 50

100

Yak›tGirifli

134(117) Toplam Toplam 100

Enerji Tasarrufu= (134-100)

=%25(%15)134

Verimler

Elektrik%35

Is›%50

Kojenerasyon ileElektrik ve Is›Üretiminin Ayr›Ayr› Yap›ld›¤›SisteminKarfl›laflt›r›lmas›(Rob, 2006)

fiekil 7.2

Elektrik

Buhar

S›cak SuIs› eflanjörüBuhar

Su

At›k Is› Kazan›

Egzoz Gaz›Baca

Yak›t

Hava Gaz Türbini Jeneratör Gaz TürbinMotorlu BirKojenerasyonSisteminin Ak›flfiemas›

Günümüzde, elektrik enerjisinin üretimi için yayg›n olarak kombine çevrimsantralleri kullan›lmaktad›r. Kombine çevrim santrallerinde sadece elektrik üretilir.Bu tesisin kojenerasyon yani birleflik ›s› ve güç tesislerinden farkl› oldu¤u noktafludur: At›k ›s› kazan›nda elde edilen yüksek enerjili k›zg›n buhar, sisteme entegreedilmifl olan buhar türbinine gönderilerek jeneratör yard›m›yla elektrik üretilir.Kombine çevrim santrallerinde genellikle, gaz türbini ve buhar türbini birlikte kul-lan›l›r. fiekil 7.3’de bir kombine çevrim sisteminin ak›fl flemas› gösterilmifltir.

Gaz türbinli bir kojenerasyon sisteminin çal›flma sistemini ve sistemin genel ak›fl flemala-r›n› afla¤›daki anahtar kelimeleri kullanarak video görüntüsü yay›nlayan internet sitelerin-den izleyebilirsiniz; combined heat&power: how it works, how turbine works, combinedcycle power plant, cogeneration.

B‹RLEfi‹K ISI VE GÜÇ S‹STEM‹N‹N TEMEL ELEMANLARIBirleflik ›s› ve güç sistemlerinde, hem elektrik hem kullan›labilir ›s› elde etmek içintek bir proses kullan›l›r. ‹flletmelerin ihtiyaç duydu¤u ›s› ve güç oran› tesisten tesi-se veya bölgeden bölgeye göre de¤iflebilir. Özel bir uygulama için seçilecek birle-flik ›s› ve güç teknolojisi; güç ihtiyac›, çevrimin türü, bölge s›n›rlamalar›, ›s› ihtiya-c›, emisyon s›n›rlamalar›, yak›t›n kullan›labilirli¤i, elektrik flebeke fiyatlar› ve ba¤-lant› sorunlar› gibi birçok faktöre ba¤l›d›r.

Birleflik ›s› ve güç sistemleri temel olarak dört ana elemandan oluflur: temelgüç ünitesi, at›k ›s› kazan›, elektrik jeneratörü ve kontrol sistemi. ‹flletmenin ih-tiyaçlar›na ba¤l› olarak temel güç ünitesi, pistonlu motor, gaz türbini veya buhartürbini olabilir. Günümüzde k›smen kullan›lan ve hala gelifltirilme aflamas›ndaolan temel güç üniteleri aras›nda mikro-türbinler, Stirling motorlar› ve yak›t hüc-releri yer almaktad›r.

Bir birleflik ›s› ve güç sisteminde hangi enerji ihtiyac› dikkate al›narak hangi temel güçünitesi tercih edilir?


Elektrik

BuharSu


Egzoz Gaz›Baca

Yak›t

Hava Gaz Türbini Jeneratör

Buhar Türbini

Jeneratör

Yo¤uflturucu

Pompa

fiekil 7.3

Kombine ÇevrimSisteminin Ak›flfiemas›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Pistonlu MotorPistonlu motor, ço¤unlukla küçük ve orta ölçekli kojenerasyon tesislerinde kulla-n›l›r. Motorun boyutu ve üretece¤i güç, hangi yak›t›n kullan›laca¤›n› belirler. 50kW ile 10 MW aras›nda do¤al gaz, 50 kW ile 50 MW aras›nda dizel ve 2,5 MW ile50 MW aras›nda fuel-oil ile çal›flan motor tercih edilir.

Günümüzde, pistonlu motorda özellikle do¤al gaz ve fuel-oil kullan›lmaktad›r.Ülkemizde, son y›llarda do¤al gaz›n kullan›labilmesi için yap›lan alt yap› çal›flma-lar› sonucunda do¤al gaz›n ana flebekeden temin edilmesi kolaylaflt›r›lm›flt›r. ‹fllet-meler, do¤al gaz›n da¤›t›m flebekesinin yayg›n olmad›¤› dönemlerde pistonlu mo-torun yak›t sisteminde yap›lan baz› de¤iflikliklerle nafta, fuel-oil ve propan gibi ya-k›tlar kullanm›fllard›r.

Pistonlu motor kojenerasyon sisteminin di¤er sistemlere göre avantaj›, yüksekelektrik verimine sahip olmas›d›r. Ayr›ca, düflük gaz bas›nc› ile çal›flabilmeleri deönemli bir avantaj sa¤lamaktad›r. Sistemin ilk yat›r›m maliyeti düflüktür. Buna kar-fl›n, yüksek s›cakl›ktan kaynaklanan afl›nma nedeniyle bak›m maliyeti yüksektir.

Pistonlu motor, çok çeflitli güç aral›¤›n› karfl›layacak flekilde imal edilebilir.Bundan dolay›, günün çeflitli zamanlar›nda de¤iflik yük seviyelerinde, ihtiyaç du-yulan elektrik veya ›s› enerjisine ba¤l› olarak yükün iki veya daha fazla motorapaylaflt›r›lma olana¤› bulunmaktad›r.

Kojenerasyon tesislerinde pistonlu motor kullanmas›n›n bir baflka avantaj› damotorun k›sa zamanda devreye al›nabilmesi, yine k›sa zaman içinde ilk kurulu-munun gerçeklefltirilmesidir. fiekil 7.4’te pistonlu motor kojenerasyon sistemigösterilmektedir.

Pistonlu Motorun Teknolojik ÖzellikleriPistonlu motorun basit çevrimde elektrik verimi, yüksek h›zl› pistonlu motordayaklafl›k olarak %38, dizel motorda %45’dir. Bu yüzden, pistonlu motorda egzozgaz›, gaz türbin motoruna göre daha az enerjiye sahiptir. Pistonlu motorda egzozs›cakl›¤›, 330 °C ile 420 °C aras›nda de¤iflirken, gaz türbinli motorda 500 °C’ninüzerindedir. Di¤er önemli faktör, gaz türbinli motorun egzoz gaz› yaklafl›k olarak%15 oksijen içerirken, bu oran pistonlu motorda %10 ile %12 aras›ndad›r. Çevrim;bir ak›flkan›n, bir veya daha fazla hal de¤iflimi (termodinamik süreç) sonucunda iflveya enerji üreterek veya enerjiyi transfer ederek ilk haline dönmesidir.


fiekil 7.4

Buhar

S›cak SuIs› eflanjörüBuhar

Su

At›k Is› Kazan›Baca

Jeneratör

Su Buhar(S›cak su)

Pistonlu Motor

So¤utma Suyu Is›t›c›s›

Su Buhar(S›cak su)

Ya¤ Is› De¤ifltiricisi

Pistonlu MotorKojenerasyonSistemi

Pistonlu motor, do¤al gaz, benzin, rafine edilmifl gaz gibi farkl› özelliklere sa-hip yak›tlarla çal›flt›r›labilir.

100 MW’a kadar güç gereksiniminin oldu¤u endüstriyel bölgelerde, dizel mo-tor hala en verimli ana güç kayna¤›d›r. Tafl›nmas› ve depolanmas› kolay olan veher zaman bulunabilen düflük kaliteli, hatta düflük fiyatl› yak›t olan fuel-oil, ifllet-me maliyetlerinin büyük k›sm›n› oluflturan harcamalarda tasarruf sa¤lar.

Düzenli çal›flan ve yüksek verimli bir santrale sahip olmak için, iyi dizayn edil-mifl havaland›rma sistemine ihtiyaç vard›r. Havaland›rma sisteminin görevi, motor-da yanma iflleminin gerçekleflebilmesi için oksijen sa¤lamakt›r. Di¤er bir görevi,radyasyon ile do¤al s›cakl›¤› d›flar› tafl›makt›r. Havaland›rma sisteminin tasar›m›n-da, hava filtresinin önündeki bas›nç de¤erinin çok yüksek veya düflük olmamas›-na dikkat edilmesi gerekir. Aksi takdirde, üniteler düzenli çal›flmaz ve verim düfler.

Pistonlu motor, performans ve güvenirli¤ini ispatlam›flt›r. Programl› bak›m veiyi bir koruyucu bak›m program› ile kullan›labilirlik, %95’in üzerine ç›kart›labilir.Programs›z bak›m, kullan›labilirlik ve güvenirli¤i etkileyebilir. Bir pistonlu moto-run ömrü yaklafl›k olarak 60.000 çal›flma saati kadard›r. Bir kojenerasyon sistemi-nin y›lda yaklafl›k 5.000-7.500 saat çal›flt›r›ld›¤› düflünülürse, pistonlu motorun kul-lan›m ömrü 10 y›l kadard›r.

Pistonlu Motorda Bak›m‹lk yat›r›m ve ›s›l verim, yat›r›m karar›n›n arkas›ndaki temel faktör olmas›na ra¤-men, motorun ömrü, güvenirli¤i ve bak›m gereksinimi motorun kullan›m ömürekonomisini etkileyen kritik faktörlerdir. Pistonlu motorun ilk yat›r›m maliyetinindüflük ve ›s›l veriminin yüksek olmas›na ra¤men bak›m maliyetleri fazlad›r. Mali-yetlerin artmas›na tortu oluflumu, kullan›lan yak›t›n içeri¤i, nozul ve yak›t enjektör-lerindeki t›kanmalar ve egzoz bölümündeki afl›nmalar neden olmaktad›r.

Pistonlu motorun bak›m›n› etkileyen temel faktörlerden biri de motorun çal›fl-t›r›lma türüdür. Özellikle, motorun s›k kapat›l›p yeniden çal›flt›r›lmas› ve motorunmaksimum güç seviyesinde çal›flt›r›lmas› motordaki afl›nmay› artt›r›r. Sürekli olarakçal›flt›r›lan bir motorla, yedek bekletilen ve acil durumda çal›flt›r›lan bir motor kar-fl›laflt›r›ld›¤›nda ikincisinde afl›nma daha fazlad›r. Bunun temel nedeni, motorundaha fazla kapat›l›p çal›flt›r›lmas› ve istenilen gücün yüksek olmas›ndan dolay› mo-torun yüksek h›zda çal›flt›r›lmas›d›r.

Pistonlu motorun bak›m›, her 500-2.000 saatte ateflleyici bujilerin ve periyodikmotor ya¤›n›n de¤iflimini içerir. Ya¤ analizi, motor afl›nma durumuna karar vermekiçin uygun bir yöntemdir. Revizyon aral›¤›, üretici firma taraf›ndan tavsiye edilir.Fakat, pistonlu motora genellikle 24.000-30.000 saat aral›¤›nda ana revizyon yap›-l›r. Küçük bak›mlar, silindir bafllar› ve turbo flarj›n revizyonunu içerir. Ana reviz-yonda, pistonlar, krank flaft yataklar› ve contalar de¤ifltirilir. Ana revizyon için ça-l›flma süresi, motor türüne göre önemli farkl›l›k gösterebilir.

Pistonlu Motorda Is›n›n Geri Kazan›m›Pistonlu motor, giren enerjinin yaklafl›k olarak %30’unu mekanik enerjiye çevirir.Pistonlu motorda, motora giren enerjinin hemen hemen %70’i potansiyel olarak ye-niden kazan›larak kullan›labilir. Pistonlu motorda ›s›, motor gömlek so¤utmas›, mo-tor egzoz gaz› ve motor gövdesinde dolaflan ›s›nm›fl ya¤dan geri kazan›labilir. Gerikalan ›s›, motor parçalar›ndan ›s› yay›n›m› fleklinde ortama geçer. Ceket suyu vemotor egzoz gaz›, motora giren toplam ›s›n›n yaklafl›k olarak %60’›n› içerir. Ya¤dabulunan ve motordan yay›lan ›s›, toplam ›s›n›n hemen hemen %10’u kadard›r.


At›k ›s›n›n düflünülen ilk kayna¤›, ceket so¤utucusudur. So¤utucu ak›flkan, ge-nellikle sudur. Pistonlu motorda ›s›n›n yo¤un oldu¤u noktalar: motor blo¤u, silin-dir bafllar› ve egzoz manifoldudur. Yanma prosesindeki ›s›, motordaki dahili hatla-r› dolaflan ceket so¤utma suyuna transfer olur. Ceket so¤utma suyundaki ›s›y› ge-ri kazanmak oldukça kolayd›r. Bu ›s›, s›cak su ihtiyac›n›n karfl›lanmas›nda ve orta-m›n ›s›t›lmas›nda kullan›labilir. Kullan›labilir ›s›n›n s›cakl›¤› ve miktar›, motor so-¤utma sisteminin tasar›m›na ba¤l›d›r. Ceket suyu s›cakl›¤› maksimum 148 °C’dir.Bu, proses kullan›m› için düflük bas›nçl› buhar üretimini mümkün k›lar.

Pistonlu motordaki di¤er ›s› kayna¤›, egzoz gaz›d›r. 420 °C’ye kadar ulafl›labilenyüksek s›cakl›ktaki egzoz gaz›, ceket so¤utmas›ndan daha kaliteli ›s› sa¤lar. Egzozs›cakl›¤›n›n 148-176 °C’den afla¤›ya düflürülmemesi önerilir. Çünkü bu s›cakl›k ara-l›¤›nda egzoz gaz› çi¤ noktas›na ulafl›r ve yanma ürünü olan su buhar› yo¤uflmayabafllar. Bu, ›s› de¤ifltiricilerinde korozyon oluflmas›na neden olarak bak›m maliyet-lerinin artmas›na neden olur. Genellikle, egzoz gaz›ndaki ›s› enerjisinin %50’sindenfazlas›n› geri kazanmak uygun de¤ildir. Havadaki su buhar›n›n tekrar s›v› ya da ka-t› hale gelmesine yo¤uflma denir. Yanm›fl gazlar›n yo¤uflmas› sonucunda oluflanyanma ürünleri aras›nda azot oksit, azot dioksit ve sülfürik asit yer al›r. Nemli ha-van›n, sabit bas›nçta so¤utuldu¤unda içindeki su buhar›n›n yo¤uflmaya bafllad›¤›andaki s›cakl›¤a çi¤ noktas› s›cakl›¤› denir. Metal ve alafl›mlar›n›n ço¤unlukla suluve gaz ortamlardan oluflan çevreleri ile girdikleri elektrokimyasal ve kimyasal tep-kimeler sonucu u¤rad›klar› hasar korozyon olarak adland›r›l›r.

Egzoz ›s›s›, tipik olarak 110 °C s›cak su veya 100 kPa düflük bas›nçl› buhar üret-mek için kullan›l›r.

Pistonlu Motorun Kullan›n Alanlar›Pistonlu motor, bir tesisin elektrik ihtiyac›n› karfl›lamak üzere ve önemli miktardadüflük bas›nçl› buhar veya s›cak su talebinin oldu¤u tesislerde kullan›l›r. So¤utmagerekli oldu¤unda pistonlu motordan elde edilen ›s›, absorbsiyonlu so¤utmadaenerji kayna¤› olarak kullan›labilir. Pistonlu motor, 50 kW ile 50 MW aras›nda güçkapasitesine sahiptir.

Pistonlu motor kojenerasyon sistemi, elektrik tüketiminin ›s› tüketimine oranladaha yüksek oldu¤u ya da elektrik ihtiyac›n›n 1 MW’dan daha düflük oldu¤u du-rumlarda tercih edilir. Bu özellikleri ile pistonlu motor elektrik ihtiyac›n›n yan› s›-ra, ›s›tma ve/veya so¤utma amaçl› ›s› enerjisi gereksinimi duyulan toplu konut böl-geleri, oteller, tatil köyleri, yüzme havuzlu spor kompleksleri ve üniversite kam-püsleri gibi uygulama alanlar›nda kullan›labilir.

Gaz Türbinli Motor Geçti¤imiz 20 y›ll›k süreçte, gaz türbini ciddi bir geliflme göstermifl ve enerji üre-tim sektöründeki kullan›m› yayg›nlaflm›flt›r. Gaz türbini, 20 y›l önce güç üretimsektöründe yaln›zca %20’yi temsil etmesine karfl›n, günümüzde yeni kapasitelerinilavesiyle %40 seviyelerine ulaflm›flt›r. Gaz türbini güç üretim aral›¤› 30 kW mikrotürbin ile 250 MW endüstriyel türbin aras›nda de¤iflir. Gaz türbini, maksimum ka-pasitede uzun süre kullan›labilmektedir. Güç endüstrisindeki de¤ifliklikler ve artanverimi nedeniyle gaz türbini, temel güç üretimi için kullan›lmaya bafllanm›flt›r. Gaztürbinleri düflük sermaye maliyeti ve yüksek ›s›l veriminden dolay› 50 MW büyük-lü¤ündeki kombine çevrimlerde tercih edilmektedir. Üreticiler, daha yüksek ve-rimlilikte çal›flan yeni ve büyük kapasiteli seçenekler sunmaktad›r.


Do¤al gaz›n yayg›n olarak kullan›lmas›, gaz türbin teknolojisinin h›zl› ilerleme-si, yat›r›m maliyetinin düflük olmas› ve çevreye minimum zarar vermesi gaz türbin-li kojenerasyon sistemlerinin geliflmesinde önemli rol oynam›flt›r. Ayr›ca, yat›r›mve proje aflamas›n›n çok k›sa olmas›, tesis parçalar›n›n modül halinde teslim edile-bilmesi de bu sistemlerin di¤er avantajlar›d›r.

Gaz Türbinli Motorun Teknolojik ÖzellikleriGaz türbini, mekanik enerjinin büyük bir k›sm›n› kompresörü çevirmek için kulla-n›r. Bu yüzden, enerjinin yaln›zca küçük bir bölümü, elektrik üretimi için kullan›-labilir. Gaz türbini dört bölümden oluflur: kompresör, yanma odas›, türbin, egzoz.Kompresörde hava s›k›flt›r›l›r; yanma odas›nda yak›t, s›k›flt›r›lm›fl havaya püskürtü-lerek yak›l›r; türbin üzerinden yanm›fl gazlar geçerken ifl üretilir ve egzoz bölü-münden yanm›fl gazlar at›l›r.

Güç üreten gaz türbini iki kategoride s›n›fland›r›labilir: uçak türevli gaz türbini,endüstriyel türevli gaz türbini. Uçak türevli gaz türbini, ad›ndan da anlafl›laca¤› gi-bi uçak motorundan türetilmifltir. Uçak türevli gaz türbini, endüstriyel türevli gaztürbini ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda hafif oluflu, düflük yak›t tüketimi ve yüksek güvenilir-lilik gibi birçok özelli¤e sahiptir. Uçak türevli gaz türbinin en önemli avantaj›, ve-riminin yüksek ve boyutlar›n›n küçük olmas› nedeniyle bak›m için uygun bir di-zayna sahip olmas›d›r. Buna karfl›n, uçak türevli gaz türbinin ilk yat›r›m maliyeti ol-dukça yüksektir ve sistemde yüksek kaliteli yak›t kullan›lmas› gerekir. Ayr›ca,uzun çal›flma süresinden sonra motordan elde edilen güç ve verim düflebilir.

Sürekli çal›flmaya uygun olarak sa¤lam parçalardan üretilen endüstriyel türevligaz türbininin gücü, 1 MW ile 250 MW aras›nda de¤iflir. Bunlar revizyon aral›¤› da-ha uzun olarak çal›flt›r›labilir. Buna karfl›n, daha az verimli ve uçak türevli gaz tür-bininden daha a¤›rd›r. Bak›m›, tesiste yap›labilir ve bak›m maliyeti düflüktür. En-düstriyel türevli gaz türbini, genellikle 16:1 s›k›flt›rma oran› ile çal›flt›r›l›r ve ço¤un-lukla harici kompresörün kullan›m›n› gerektirmez. Endüstriyel türevli gaz türbini-nin, genellikle benzeri uçak türevli gaz türbinine göre daha az bir yat›r›m maliyetivard›r. Ayr›ca, düflük kalitede yak›t da kullan›labilir.

Küçük endüstriyel türevli gaz türbini, tesislerin güç ihtiyac›n› karfl›lamak ve me-kanik aletleri tahrik etmek için sanayide kullan›lmaktad›r. Bu tür uygulamalarda,1-10 MW aras›ndaki gaz türbinli motor yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Örne¤in;do¤al gaz boru hatlar›nda, gaz›n bir ülkeden baflka bir ülkeye uygun bir bas›nçtapompalanmas›nda kullan›lan gaz türbini, kompresöre güç verir.

Gaz türbin çevriminin ›s›l verimi; bas›nç oran›, çevre hava s›cakl›¤›, türbin girifls›cakl›¤›, türbin ve kompresör veriminin bir fonksiyonudur. Basit çevrim verimi,yak›t›n alt ›s›l de¤eri ile %25-35 aras›nda de¤iflebilir.

Sistemde ›s› enerjisinin düflük bir miktar› mekanik enerjiye çevrilir. Is›n›n fazla-s› yüksek s›cakl›kta d›flar› at›l›r. Sistemde kullan›lacak at›k ›s›n›n enerjisi, kullan›c›-n›n istedi¤i miktardan az ise verimi artt›rmak için yeteri kadar oksijene sahip eg-zoz gaz›, do¤al gaz ile tekrar yak›l›r.

Gaz türbininin tahmin edilen kullan›labilirlili¤i, do¤al gaz gibi temiz gazl› yak›t-la çal›flt›r›ld›¤›nda, %95’in üzerindedir. Kirli at›k yak›t›n veya di¤er yak›tlar›n kulla-n›m›, koruyucu bak›m için motorun daha s›k durdurulmas›n› gerektirdi¤inden,kullan›labilirli¤i azalt›r.

Gaz türbininin ömrü; büyük ölçüde çal›flma s›kl›¤›na, maksimum kapasitedeçal›flma süresine, yak›t kalitesine ve bölgedeki havan›n temizli¤ine ba¤l›d›r. Bir gaztürbininin ömrü, ortalama 120.000 çal›flma saati kadard›r. Y›lda 6.000-8.000 saataras›nda çal›flt›r›lan gaz türbinin ömrü yaklafl›k 15-20 y›l kadard›r.


Gaz türbin ünitesi ile at›k ›s› kazan› aras›nda by-pass bacas› ve damper konul-mas› durumunda, gaz türbini, kazan ve buhar türbini ünitelerinin tamamlanmas›n›beklemeden, çok k›sa sürede iflletmeye al›nabilir. Gaz türbini, kombine çevrimgrubunun devreye al›nmas›na kadar sürekli basit çevrimde çal›flt›r›l›r.

Gaz Türbinli Motorda Bak›mGaz türbini, sürekli olarak çal›flt›r›labilir. Sürekli olarak çal›flt›r›lan bir gaz türbi-nin bak›m maliyeti, 1.000 saat aral›kla çal›flt›r›lan gaz türbin bak›m maliyetininhemen hemen üç kat›d›r. Türbin, tasar›m performans›n›n üzerinde çal›flt›r›ld›¤›n-da s›cak bölge parçalar›n›n bak›m› ve revizyon say›s› artar. Fuel-oil ile çal›flt›r›lantürbinin bak›m maliyeti, do¤al gaz ile çal›flt›r›lan türbin ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda üçkat daha fazlad›r.

Birleflik ›s› ve güç tesislerinde kullan›lan gaz türbinli motorun performans›n›n düflmesineve bak›m yap›lmas›na neden olan sebepler nelerdir?

Gaz türbininin bak›m›nda günümüzde en çok kullan›lan yöntem, periyodik ba-k›m ve koruyucu bak›md›r. Periyodik bak›mda, imalatç› firma gerek tecrübelerinedayanarak gerekse motorun malzeme ve imalat özelliklerini ve çal›flma flartlar›n›dikkate alarak, çal›flma saati esasl› bak›m periyotlar› belirler. Bu çal›flma saatlerinegöre motor bak›ma al›n›r. Bu sistemin dezavantaj›, motor çok iyi durumda olmas›-na ra¤men bak›m zaman› geldi¤i için gaz türbinli motora bak›m yap›l›r. Baz› parça-lar zaman›ndan önce yenilenmifl olur. Bu da bak›m ve durufl maliyetlerini artt›ranbir unsurdur. Ayr›ca, baz› parçalar da tam aksine periyodundan önce bak›ma ihti-yaç duyabilir. Bu, plans›z durufllara, daha büyük yedek parça maliyetlerine ve ba-k›m masraflar›na neden olabilir. Koruyucu bak›m, periyodik bak›m›n dezavantajla-r›n› ortadan kald›racak flekilde ortaya konulmufl bir bak›m yöntemidir. Bu bak›myönteminde, gaz türbinli motordan elde edilen de¤erler izlenerek motor bak›m›n›ngerçek zaman› tespit edilir. Plans›z durufllar ve beklenmedik ar›zalar önemli ölçüdeönlenir ya da daha uzun süreli periyotlarla motor bak›ma al›n›r. ‹flçilik, yedek par-ça, durufllar gibi bak›m maliyetlerinde tasarruf sa¤lan›r. Bu sistemin dezavantaj› ise,motorda bak›m sürelerini etkileyen faktörlerin hepsi ölçülememekte ya da izlene-memektedir. Ölçülemeyen baz› de¤erlerden dolay› bak›mda gecikme olabilir.

Gaz türbininde, bak›m zaman›n› belirlemede her iki yöntem de dikkate al›n-maktad›r. Motorda, yüksek s›cakl›k ve yüksek devir sebebiyle meydana gelen ar›-zalar çok büyük hasar getirebilece¤inden, bak›m zaman›n› belirlemede çal›flma sa-atinin etkisi oldukça fazlad›r. Koruyucu bak›m, gaz türbini bak›m›nda yo¤un ola-rak kullan›lan bir uygulamad›r. Koruyucu bak›ma göre yap›lan bak›mda sadece birsonraki bak›ma kadar de¤il, motorun daha uzun vadeli bir dönemdeki güvenilirli-¤i ve ekonomikli¤i de planlan›r. Örne¤in, baz› parçalar tamir edilmese ya da yenibir kaplama uygulanmasa bile 10.000 saat daha çal›flt›r›labilir. Ama daha sonra, oparça art›k tamir edilemez hale gelir ve parçay› de¤ifltirmek gerekir.

Beklenmedik ar›zalar veya tesisin öngörülen kapasitede çal›flt›r›lamamas›, ciddikay›plara neden olabilir. Bu yüzden, tesisin mevcut durumunu iyi bilmek gerekir.Buradaki mevcut durum, son bak›mdaki durum de¤il, tesisteki parçalar›n gerçekzaman performans de¤erlerinin bilinmesidir. On-line teknoloji, bu verilerin gerçekzamanl› olarak takip edilmesini sa¤lar.

Bir tesisin performans›n›n izlenmesinin temel amac› nedir, hangi de¤erler nas›l takip edilir?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Gaz türbininin verimi, iki nedenden dolay› azal›r: kirlilik ve afl›nma. Gaz türbi-ni, aç›k hava çevrimiyle çal›flmas›ndan dolay›, kompresörde kirlilik oluflur. Kom-presöre giren hava filtreden geçmesine ra¤men tamamen temizlenemez. Kompre-sör kirlili¤i, tesis bölgesinde çevreyle uyumlu hava filtre sistemi vas›tas›yla azalt›la-bilir. En çok kullan›lan filtreler, iki kademeli filtre veya kendili¤inden temizlenentitreflimli filtredir. Bunlardan ikincisi, sadece kuru iklimler için uygundur. Kompre-sörü tamam›yla temiz tutmak olanaks›zd›r. Kirlilik, basit çevrim gaz türbininde bir-leflik çevrime göre daha fazla verim ve güç kayb›na neden olur. Birleflik çevrimdekay›plar›n bir k›sm› buhar çevriminde geri kazan›labilir.

‹ki tür kompresör temizli¤i vard›r: Çal›fl›rken y›kama ve kapal›yken y›kama.Türbinlerde uygulanacak y›kama yöntemi ve y›kama s›kl›¤›, sistemin çal›flma ko-fluluna ve kompresörün kirlenme h›z›na ba¤l›d›r. Türbin devrede iken yap›lan y›-kama, flüphesiz tam yükte çal›flan sistemdeki gereksiz durufllar› önleyebilir.

Çal›fl›rken y›kama ifllemi hava ak›fl› ile ayn› yöndedir. Fakat kompresör boyun-ca s›cakl›k artt›¤› için çözelti buharlafl›r ve temizlik birinci kompresör kademesi iles›n›rl› kal›r. Modern gaz türbininde motor çal›flmad›¤› zaman yap›lan y›kama dahaetkilidir. Düflük h›zda y›kama tercih edilir. Ço¤unlukla, motorun so¤umas› ve mo-tor y›kand›ktan sonra kurumas› için motor yaklafl›k olarak 24 saat çal›flt›r›lmaz. Butür y›kama, bak›mdan önce veya sonra yap›l›r. Gerekli temizleyici solüsyon mikta-r› her y›kama için 20 ile 200 litre aras›nda de¤iflir.

Kirlilik, gaz türbinli motorun kompresörü y›kand›ktan sonra ortadan kald›r›l-maktad›r. Buna ra¤men verimde hala kay›p olmas›, sistemde bir afl›nma oldu¤u-nun göstergesidir.

Gaz türbinli kojenerasyon tesisinde gaz türbinin bir bölümü olan türbinin kirlenmesinetemel olarak neler sebep olur?

Geçmiflte gaz türbinli motorlar›n yetersiz olmas›n›n en önemli nedenlerindenbiri, korozyon sorunuydu. Verimi daha yüksek türbin kanad›, malzemesi ve kap-lamas›n›n kullan›lmas›yla sorun çözülmüfltür. Herhangi bir vanadyum veya sod-yum içeren a¤›r yak›t kullan›ld›¤›nda, korozyona karfl› katk› maddelerinin kullan›l-mas› veya yüksek s›cakl›kta korozyonu önleyici iyilefltirmelerin yap›lmas› gerekir.Yayg›n olarak kullan›lan katk› maddeleri, magnezyum, krom ve silikondur.

Gaz Türbinli Motorda Is›n›n Geri Kazan›m›Egzoz ›s›s›n›n, at›k ›s› kazan›nda kullan›lmadan atmosfere at›ld›¤› basit çevrimde,verim düflüktür. S›cak egzoz gaz›n›n do¤rudan proseste veya at›k ›s› kazan›n›n ila-vesi ile buhar veya s›cak su üretimi için kullan›lmas›yla, sistemin toplam verimiartt›r›labilir.

At›k ›s› kazan›, gaz türbinli kojenerasyon sistemlerinin en önemli parçalar›ndanbiridir. Gaz türbinin egzoz bölümünden bir kanal arac›l›¤›yla at›k ›s› kazan›na gön-derilen yüksek ›s› enerjisine sahip egzoz gaz›, buhar veya s›cak su üretmek ama-c›yla kullan›l›r. 500-550 °C’deki egzoz gaz›, at›k ›s› kazan›nda 150 °C’de kullan›la-bilir s›cakl›¤a so¤utularak istenilen flartlarda doymufl buhar ve/veya s›cak su eldeedilir. Egzoz gaz›n›n yo¤uflmas›n› önlemek için at›k ›s› kazan›nda ç›k›fl s›cakl›¤›n›nminimum 150 °C civar›nda olmas› önerilmektedir.

Kojenerasyon tesisinde at›k ›s› kazan›ndan ç›kan gaz›n s›cakl›¤›n›n neden belli bir de¤e-rin alt›nda olmamas› gerekir?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Basit bir gaz türbin kojenerasyon sisteminin ›s› güç oran›, yaklafl›k olarak 2’dir.Bununla beraber, art yanma ile ›s› güç oran› ikiye katlanabilir. Art yanmal› at›k ›s›kazan›, tüm sistemin ›s› üretimini artt›r›r. Tipik olarak, %14-16 aras›nda yüksek ok-sijen içeren egzoz gaz› bunu mümkün k›lmaktad›r. Türbinin etkilenmemesi içinyüksek gaz s›cakl›¤›ndan kaç›n›lmal›d›r. ‹lave yak›t nedeniyle, yak›t tüketimi ol-dukça artar. Bununla beraber, buhar üretimi de önemli oranda artar. Art yanmal›sistem, gaz türbinli kojenerasyon sistemlerinde yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Is›güç oran›; bir tesisin ihtiyac› olan ›s› enerjisinin, elektrik enerjisine olan oran›d›r.Is› güç oran›, kojenerasyon sisteminin seçimine etki eden en önemli parametreler-den biridir.

Gaz türbinli kojenerasyon sisteminde üretilen güç, buhar enjeksiyonu ile artt›-r›labilir. Türbin boyunca akan kütle miktar›n› artt›rabilmek için, at›k ›s› kazan›ndaüretilen buhar, yanma odas›na püskürtülebilir. Yanma odas›na püskürtülen buhar,proses buhar talebine ba¤l› olarak de¤iflir ve üretilen gücü, yaklafl›k olarak %15oran›nda artt›r›r.

Is› ihtiyac› az olan gaz türbinli kojenerasyon sistemlerinde üretilen gücü art›r-mak için reküperatör kullan›l›r. Reküperatör, kompresörden ç›kan havay› ›s›tmakiçin kullan›lan bir ›s› eflanjörüdür. Türbinden ç›kan egzoz gaz›, at›k ›s› kazan›nagirmeden önce reküperatörden geçirilir. Böylece, egzoz gaz›ndaki enerjinin birk›sm› reküperatörde kullan›l›r. Reküperatörlü gaz türbin kojenerasyon sistemleri,›s› eflanjörlü çevrimler olarak bilinir.

Gaz Türbinli Motorun Kullan›m Alanlar›Gaz türbini, temel elektrik ihtiyac› 5 MW’dan daha büyük ticari ve endüstriyel uy-gulamalarda avantajl› bir birleflik ›s› ve güç sistemidir. Gaz türbininden elde edilenyüksek kaliteli ›s›l ürün, orta bas›nçl› buhar sistemlerinde kullan›labildi¤i için gaztürbinli kojenerasyon sistemi özellikle kapal› alanlar›n ›s›t›lmas›nda tercih edilir.

Birleflik ›s› ve güç sistemlerinde, basit çevrimli ya da birleflik çevrimli gaz türbi-ni kullan›l›r. At›k ›s›, ya at›k ›s› kazan›nda yüksek veya düflük bas›nçl› buhar ola-rak ya da absorbsiyonlu so¤utma tesisinde enerji kayna¤› olarak kullan›l›r.

Gaz türbinli birleflik ›s› ve güç sistemleri, özellikle bölgesel ›s›tma amaçl› ve en-düstriyel amaçl› tesislerde hem ›s› hem de elektrik enerjisi ihtiyac›n› karfl›lamaküzere kullan›l›r.

Buhar TürbiniBuhar türbini, jeneratörü veya mekanik parçalar› hareket ettirmek için kullan›lanen eski ve çok kapsaml› ana güç kaynaklar›ndan biridir. Buhar türbini, ABD ve Av-rupa’daki birleflik ›s› ve güç uygulamalar›nda genellikle endüstriyel veya bölgesel›s›tma amac›yla kullan›lmaktad›r. Buhar türbin teknolojisi, fleker ve ka¤›t endüstri-si gibi elektrik ihtiyac› yüksek ve düflük bas›nçta büyük miktarda buhar ihtiyac›olan tesislerde yayg›n olarak kullan›l›r. 100 y›l› aflk›n bir süredir buhar türbinleride¤iflik amaçlarla kullan›lm›flt›r. Buhar türbininin gücü, birkaç kW ile birkaç yüzbin kW aras›nda de¤iflmektedir.

Buhar türbini, istenilen uygulama ve performans özelliklerini karfl›layacakkompleks ve genifl bir dizayn seçene¤ini beraberinde getirir. Sistemin yavafll›¤›n-dan dolay›, buhar türbininin belirli aral›kla elektrik ihtiyac› olan yerlerde çal›flt›r›l-mas› uygun de¤ildir.


Buhar Türbininin Teknolojik Özellikleri Buhar türbini, buhar›n ›s› enerjisini yüksek bas›nçtan düflük bas›nca genifllerkenalarak, mekanik ifle dönüfltürür. Buhar türbinli bir elektrik üretim tesisinde, türbi-ne giren k›zg›n buhar genellikle 425 °C s›cakl›¤›n üzerinde ve 54 MPa’dan yüksekbas›nç de¤erine sahiptir. Buhar, enerjisinin bir k›sm›n› türbinde kaybederek ç›kar.Buhar›n kalan enerjisi, yo¤uflturucuda suya dönüflürken at›l›r. Yo¤uflma durumun-da, türbin ç›k›fl›ndaki buhar›n bas›nc›, atmosfer bas›nc›ndan daha düflük bir de¤e-re ve s›cakl›¤› 30-40 °C aras›na indirilir. Buhar çevriminden elde edilen buhar, te-sisin proses buhar ihtiyac›n› karfl›lamak için kullan›l›rsa, elektrik üretimi için kulla-n›labilir enerji miktar› azal›r.

Buhar türbinleri nükleer, kömür, ya¤, do¤algaz ve at›k ürünleri içeren farkl› ya-k›t kaynaklar›yla kullan›labilmektedir.

Birleflik ›s› ve güç tesislerinde kullan›lan buhar türbinleri, yo¤uflmal› ve karfl›bas›nçl› olmak üzere iki ana grupta s›n›fland›r›labilir. Karfl› bas›nçl› türbinde buhar,proses gereksinimi için atmosfer bas›nc›nda veya alt›ndaki bir bas›nçta türbindenat›l›r. Türbin, istenilen s›cakl›k ve bas›nçta bir buhar elde edebilecek flekilde tasar-lanmaktad›r. Is› enerjisi, uygun bas›nç ve s›cakl›kta, buhar vas›tas›yla buhar çevri-minden elde edilir. Bu ›s› enerjisinin bir k›sm›, proses buhar ihtiyac›n› karfl›lamakiçin kullan›l›r, bir k›sm› da, türbin boyunca elektrik üretimi için kullan›l›r. Türbin-de genleflen buhar, su fleklinde yo¤unlaflarak buhar kazan›na geri döner. Yo¤ufl-mal› türbin, istenilen ›s› enerjisi de¤iflken oldu¤unda kullan›l›rsa avantajl›d›r. E¤er,buhar›n tamam› türbinde kullan›l›rsa maksimum miktarda elektrik üretilir.

Türbinden ç›kan doymufl s›v›-buhar kar›fl›m›, ›s› eflanjöründen geçirilerek hava,su gibi ak›flkanlar›n ›s›t›lmas›nda kullan›l›r. Örne¤in, ›s› eflanjöründen geçirilerek›s›t›lan hava, yiyecek endüstrisinde kurutma amac›yla kullan›labilir. fiekil 7.5’debuhar türbinli kojenerasyon sistemi gösterilmektedir. Is› eflanjörü, boru demetle-rinden oluflan bir ›s› de¤ifltiricisidir. Farkl› s›cakl›klardaki iki ak›flkan eflanjör bo-yunca akar. Ak›flkanlardan biri borular›n içinde di¤eri borunun d›fl taraf›nda boruboyunca akar. Bu esnada, ›s› bir ak›flkandan di¤erine transfer olur.


Buhar(S›cak Su)

Buhar(S›cak Su)

BuharBuhar Türbini

JeneratörKazan

Yak›t

Su

Pompa

Yo¤uflma Tank›

Karfl› Bas›nç Türbini

BuharBuhar Türbini

JeneratörKazan

Yak›t

Su

Pompa

Pompa

Yo¤uflma Tank›

Yo¤uflturucu

So¤utmaSuyu

Proses Is›t›c›

Ara Buhar Almal› Yo¤uflmal› Türbini

fiekil 7.5

Buhar TürbinliKojenerasyonSistemi

Yo¤uflma bas›nc›, türbinin tasar›m›na göre otomatik olarak belirlenebilir. Buhar,›s›l ihtiyac›n az oldu¤u süreçte elektrik üretebilmek için buhar türbinine yönlendi-rilir. Buhar türbininde, farkl› yo¤uflma noktalar›nda farkl› bas›nçlar elde edilebilir.

Karfl› bas›nçl› buhar türbini, proses ihtiyac› için gerekli buhar s›cakl›¤›na ve ba-s›nc›na ba¤l› olarak farkl› yap›lara sahiptir. En çok kullan›lan karfl› bas›nç türbinle-ri fiekil 7.6’da gösterilmifltir. Tek ve çift buhar almal› karfl› bas›nçl› türbinlerde, üre-tilen buhar›n bir k›sm› istenilen bas›nç de¤erine genleflti¤i zaman, türbin içerisin-den al›narak proses ihtiyac› için kullan›labilir. Türbin ç›k›fl›ndan daha yüksek ba-s›nçta buhara ihtiyaç oldu¤u zaman, üretilen buhar›n bir miktar› türbinin ara kade-melerinden al›n›r.

Karfl› bas›nçl› buhar türbini, yüksek ›s› güç oran›na ve yüksek verime sahiptir.Buna ilave olarak, karfl› bas›nç buhar türbinli kojenerasyon sistemi, yo¤uflmal› sis-temden daha az yedek donan›m gerektirir ve ilk yat›r›m maliyeti düflüktür.

Ara buhar almal› yo¤uflmal› türbinler, karfl› bas›nçl› türbinlere göre daha yük-sek ›s› güç oran›na sahiptir. Yo¤uflmal› sistemlerde, yo¤uflturucu ve so¤utucu gibibirçok yedek donan›ma ihtiyaç vard›r. Yo¤uflmal› sistemler, ›s› elektrik yük da¤›l›-m›n›n s›kça dalgaland›¤› durumlarda iflletmenin ›s› ve elektrik ihtiyac›n› en iyi fle-kilde sa¤layabilir.

Buhar türbinli kojenerasyon sisteminde türbinin ara kademesinden çekilen buhar›n, bu-har kazan›nda tekrar ›s›t›lmas›n›n sa¤lad›¤› avantaj nedir?

Buhar türbinli bir birleflik ›s› ve güç tesisi, %60-85 aras›nda oldukça yüksek ve-rime sahiptir. Verim, yaln›zca k›smi yük durumunda azal›r. Bununla beraber, elek-trik verimi %25-42 aras›nda de¤iflir. Buhar›n yüksek ›s› enerjisi proseste kullan›ld›-¤›nda, elektrik verimi düflebilir. Elektrik ›s› oran›, türbinden ayr›lan buhar miktar›-na ba¤l› olarak, 0,25-0,4 aras›ndad›r. Elektrik verimi, türbin giriflindeki buhar s›cak-l›¤›n›n ve bas›nc›n›n yükseltilmesiyle artt›r›labilir.

Buhar türbinli sistemler, 25-35 y›l aras›nda de¤iflen uzun kullan›m ömrü ile%95-98 aras›nda yüksek bir kullan›labilirlik oran›na sahiptir. Küçük üniteler 12 ile18 ay aras›nda, büyük üniteler 3 y›ll›k bir süre içerisinde kurulur.


fiekil 7.6

Yüksek bas›nçl› buhar Egzoz buhar› Ara buhar

Karfl› Bas›nçBuhar Türbini

Ara BuharAlmal› Karfl› Bas›nç

Buhar Türbini

Çift Ara BuharAlmal› Karfl› Bas›nç

Buhar Türbini

Farkl› Karfl› Bas›nçTürbinleri(Mohanty 2001)

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Buhar Türbinin Bak›m›Buhar türbinleri, yüksek güvenilirlik, kolay bak›m ve uzun kullan›m imkan› sunar.Buhar üretimi ve da¤›t›m sistemleri hariç tutuldu¤unda, buhar türbinlerinin olduk-ça az bak›m ihtiyaçlar› vard›r. Türbinler, büyük bak›m gerektirmeden on y›llarcaçal›flt›r›labilir. Buhar türbininde performans düflüfllerine; s›z›nt›, kontrol s›ras›ndaoluflan hasarlar, nem afl›nd›rmas›, buhar yolunun t›kanmas› ve yabanc› madde ha-sarlar› neden olur.

Buhar kalitesi, herhangi bir türbin için önemli bir parametredir. Nem, türbin ka-natç›klar›n› afl›nd›rarak bak›m gereksiniminin artmas›na ve verimin düflmesine ne-den olabilir. Buhar, türbin üzerinden geçerken çeflitli organik ve inorganik bileflik-ler fleklinde kirlilik oluflur. Buhar genleflmesi, farkl› kademeler aras›nda s›cakl›k vebas›nç azal›rken gerçekleflti¤inden bu kirlili¤in türbin kanatç›klar› üzerinde tortub›rakmas› mümkündür. Bu, ak›fl alan›n›n azalmas›na ve türbin kanatç›k yüzeyindepürüzlerin oluflarak verim ve kapasitenin düflmesine neden olur.

Rutin kontrol prosedürleri, temel olarak ya¤ ve buhar kaçaklar›n›n kontrolünüiçeren ayl›k görsel kontroller ve izlenen verilerin analiz edilmesinden oluflur. Her-hangi bir problem, bas›nç ve s›cakl›k de¤erlerinden okunarak veya titreflim ölçüm-lerinden tespit edilebilir.

Buhar Türbininde Is›n›n Geri Kazan›m›Buhar türbininde ›s› geri kazan›m›nda egzoz buhar› kullan›l›r. Kazan›lan ›s›n›n ka-litesi ve miktar›, giren buhar miktar› ile buhar türbininin tasar›m›na ba¤l›d›r. Tür-binden elde edilen egzoz buhar› direkt olarak proses veya bölge ›s›tmas› için kul-lan›labilir. At›lan veya türbinden al›nan buhar, tek veya çift etkili absorbsiyon so-¤utucusunda enerji kayna¤› olarak kullan›labilir.

Buhar Türbinin Kullan›m Alanlar›Endüstriyel uygulamalarda buhar türbini, elektrik jeneratörü, ›s›t›c› besleme suyupompas›, hava kompresörü ve so¤utucu gibi teçhizatlar› hareket ettirmektedir. En-düstriyel uygulamalarda kullan›lan buhar türbini, genellikle tek gövdeli motordur.Buhar türbini, elektrik jeneratörünü hareket ettirmek için sabit bir h›zda veya so¤ut-ma kompresörünü tahrik etmek için ayarlanm›fl olan h›z aral›¤›nda çal›flt›r›labilir.

Karfl› bas›nçl› buhar türbin uygulamalar›nda; buhar, birleflik ›s› güç uygulama-lar› için yeterli s›cakl›kta ve bas›nçta türbinden at›l›r. Karfl› bas›nçl› türbin, prosesgereksinimine ba¤l› olarak genifl bir bas›nç aral›¤›nda çal›flt›r›labilir. Egzoz buhar›-n›n bas›nc› genellikle 0,35 ile 10,2 bar aras›ndad›r.

Günümüzde, buhar türbinleri özellikle büyük ölçekli kombine çevrim santral-lerinde gaz türbinli motor ile birlikte kullan›lmaktad›r. Gaz türbinli motorun egzozbölümünden at›lan egzoz gaz›n›n enerjisi, at›k ›s› kazan›na giren suyu belirli ba-s›nç ve s›cakl›kta buhara dönüfltürür. Elde edilen yüksek enerjili buhar, buhar tür-bininde elektrik üretmek amac›yla kullan›l›r.

At›k Is› Kazan›At›k ›s› kazan›, kombine çevrim ve kojenerasyon tesislerinin kritik önemli bir altsistemidir. Bu tesislerin ço¤unda at›k ›s› kazan›, yüksek bas›nç ve s›cakl›kta buharüretmek için enerji kayna¤› olarak ana güç ünitesinin (pistonlu motor, gaz türbin-li motor ve buhar türbinli motor) egzoz bölümünden at›lan at›k ›s›y› kullan›l›r. Birkojenerasyon tesisinde en iyi verim, güç üretim sürecinde ekonomik aç›dan yarar-


l› olan at›k ›s›n›n kullan›m›na ba¤l›d›r. Bu at›k ›s›n›n kullan›lmas›, sistemde kulla-n›lacak olan yak›t miktar›n›n ve enerji maliyetlerinin azalmas›n› sa¤layacakt›r.Elektrik üretimine ba¤l› olarak elde edilebilecek yararl› ›s› miktar›, ana güç ünite-sinin kullan›m fonksiyonuna, kullan›lan motorun kendi belirli özelliklerine ve mo-torun gerçek çal›flma koflullar›na ba¤l›d›r. Genel olarak, bir tesiste gereken ›s› ihti-yac›n›n s›cakl›k de¤eri ne kadar düflükse, iflletme maliyetlerinden elde edilen ka-zanç kadar fazla olur.

At›k ›s› kazan›, ana güç ünitesinin egzoz bölümünden at›lan at›k ›s›n›n enerji-sinden yararlanarak, kazana giren suyu buhara dönüfltürür. Kombine çevrim san-trallerindeki at›k ›s› kazanlar›, buhar üretimini artt›rmak için ekonomizör, k›zd›r›c›,süper k›zd›r›c› ve kanal ateflleyici gibi teçhizatlardan oluflur.

At›k ›s› kazan›nda, buhar üretimini artt›rmak için kullan›lan ekonomizör, k›zd›r›c› ve sü-per k›zd›r›c› bölümlerinde suyun buhara dönüfltürülmesi nas›l gerçekleflir?

Genel olarak üç tip at›k ›s› kazan› vard›r: ‹lave ateflleme sistemi olmayan at›k ›s›kazan›, ilave ateflleme sistemi olan at›k ›s› kazan›, maksimum ilave ateflleme sis-temli at›k ›s› kazan›. Birleflik ›s› ve güç tesislerinde en yayg›n olarak, ilave ateflle-me sistemi olmayan at›k ›s› kazan› kullan›l›r. ‹lave ateflleme sistemi olmayan birat›k ›s› kazan›, asl›nda ›s› yay›n›m›n›n gerçekleflti¤i bir ›s› de¤ifltiricisidir. Gaz tür-binli bir birleflik ›s› ve güç sisteminde, gaz türbinin yanma odas›nda, kompresör iles›k›flt›r›lm›fl havadaki oksijenin bir k›sm› yak›l›r. Türbin ç›k›fl›ndaki s›cak gaz içeri-sinde, at›k ›s› kazan›nda daha fazla buhar üretmek için ilave bir yanma yapacakmiktarda oksijen bulunur. ‹lave ateflleme sistemi olan at›k ›s› kazan›, genel olarak980 °C civar›nda bir s›cakl›kta çal›fl›r. Bir gaz türbinin egzoz bölümünden ç›kangaz, asl›nda ön-›s›t›lm›fl bir yanma havas›d›r. Bu yüzden, ilave ateflleme sistemiolan at›k ›s› kazan›nda kullan›lacak ilave yak›t miktar›, ayn› miktardaki ilave buharüretimini temin edecek konvansiyonel tip kazanlarda kullan›lacak yak›t miktar›nagöre daha düflüktür. ‹lave buhar üretimi için gerekli olan ek yak›t miktar›, ayn›miktar buhar› üretecek do¤al gazla çal›flan bir buhar kazan›n›n kullanaca¤› do¤algaz miktar›ndan %10-20 daha azd›r. Maksimum ilave ateflleme sistemli at›k ›s› ka-zan›, baca gaz›ndaki miktarda oksijen içeren normal hava yanmal› bir buhar kaza-n› olarak da tarif edilebilir. Bir at›k ›s› kazan›, asl›nda türbin ç›k›fl gaz›n› yanma ha-vas› olarak kullanan bir buhar kazan› olarak düflünülebilir. Maksimum ilave atefl-leme sistemli at›k ›s› kazan›ndan (%10 fazla hava) elde edilen buhar miktar›, ilaveateflleme sistemi olmayan bir at›k ›s› kazan›na k›yasla befl kat daha fazla olabilir.Ayn› miktarda ilave buhar› üreten ön ›s›tmal› yanma havas› kullanan bir at›k ›s› ka-zan›, konvansiyonel ve normal yanmal› buhar kazan›na göre %7,5 - 8 civar›nda da-ha az bir yak›t sarfiyat›na sahiptir.

At›k ›s› kazan›, gaz türbinin egzoz bölümünden kazana giden egzoz gaz›n›n yö-nü temel al›narak iki farkl› yap› fleklinde tasarlan›r: Dikey at›k ›s› kazan›, yatay at›k›s› kazan›. Dikey at›k ›s› kazan›n›n birleflik çevrim uygulamalar›nda kullan›lmas›n›nbaz› avantajlar› vard›r. Bunlar:

• Dikey at›k ›s› kazan›nda daha az alan kullan›l›r.• Daha küçük çapl› borular›n kullan›lmas› sayesinde daha küçük kazan hac-

mi elde edilebilir.• ‹lk çal›flt›rma sürecinde, ekonomizörde buhar›n blokaj›na daha az hassasiyet

vard›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

Bir at›k ›s› kazan›, afla¤›daki özelliklere sahip olmal›d›r; • Is› geri kazan›m oran› yüksek olmal›d›r.• Ana güç ünitesinin egzoz bölümündeki bas›nç kay›plar›, ana güç ünitesinin

verimlili¤i ve güç ürünündeki kay›plar› s›n›rlamak için düflük olmal›d›r.• ‹lk çal›flt›rma esnas›nda izin verilen bas›nç de¤iflim limitleri büyük olmal›d›r.• Düflük s›cakl›kta oluflan korozyon oluflmamal›d›r.

Birleflik ›s› ve güç tesislerinin at›k ›s› kazan›nda ›s› geri kazan›m oran›n›n yüksek olmas›sa¤lan›rken, egzoz bölümünde bas›nç kay›plar›n›n küçük olmas› nas›l sa¤lan›r?

At›k ›s› kazan›nda üretilen buhar miktar›, at›k ›s› kazan›n›n gaz-buhar s›cakl›kprofili vas›tas›yla tespit edilir. Geri kazan›lan ›s›n›n limitleri, izin verilen at›k ›s› ka-zan›n›n baca ç›k›fl s›cakl›¤›na ba¤l› olup genellikle 149 °C civar›ndad›r. Baz› özeluygulama ve yak›tlarla bu de¤er, 121 °C olacak flekilde sistem ayarlanabilir. Bacaç›k›fl s›cakl›¤›, egzoz gaz›n›n yo¤uflmas›n› önlemek ve daha düflük s›cakl›kta baca-dan ç›karken asit formuna dönüflerek baca malzemesinde korozyon oluflumunaneden olarak zarar vermesini önlemek için s›n›rland›r›lm›flt›r. Ana güç ünitesinin(gaz türbini, pistonlu motor veya buhar türbini) k›smi yükte çal›flt›r›lmas›, düflüktürbin ç›k›fl s›cakl›¤› ve at›k ›s› kazan› için düflük s›cakl›k de¤erine sahip egzoz ga-z› ile sonuçlanacakt›r. E¤er sistemin k›smi yük alt›nda çal›flt›r›lmas› bir alternatif isebaca gaz› s›cakl›k analizlerinin yap›lmas› uygun olacakt›r. At›k ›s› kazan› tasarlan›r-ken, düflük s›cakl›kta korozyon oluflumu s›n›rlanmad›r›lmal› ya da önleyici önlem-ler al›nmal›d›r. Bunu baflarabilmek için egzoz gaz› ile temas edecek tüm yüzeyler-de egzoz gaz s›cakl›¤›n›n, sülfürik asit çi¤ noktas› (buharlaflma noktas›) s›cakl›¤›n-dan yüksek veya düflük olmas›n›n sa¤lanmas› gerekir. Gaz türbininde sülfürsüz ya-k›t yak›ld›¤›nda s›n›rlamaya, suyun çi¤ noktas› ile karar verilir.

JeneratörJeneratör; hareket enerjisinden elektrik enerjisi üreten araçlara verilen isimdir. Je-neratör, elektrik motorunda oldu¤u gibi elektromanyetik kuvvetin oluflmas› pren-sibine göre çal›fl›r. Elektrik motorlar›nda, bir manyetik alan içerisindeki iletken telçerçeveden elektrik ak›m› geçirilirse tel çerçeve döner. Yani elektrik enerjisi hare-ket enerjisine dönüflür. Jeneratörlerde, bir manyetik alan içerisindeki tel çerçevedöndürüldü¤ünde iletken telde ak›m oluflur. Yani hareket enerjisi elektrik enerjisi-ne dönüflür. Birleflik ›s› ve güç tesislerinde, ana güç ünitesi yard›m›yla elde edilenhareket enerjisi jeneratörler yard›m›yla elektrik enerjisine dönüfltürülür.

Buhar ve gaz türbinlerinin ço¤u, direkt olarak iki kutuplu jeneratörle ba¤lant›-l›d›r. Gücü 40 MW alt›ndaki üniteler için, dört kutuplu jeneratörü yar›m h›zda ça-l›flt›rmak daha ekonomiktir. Ana güç ünitelerinin, dört kutuplu jeneratöre ba¤lan-t›s› bir diflli ile mümkün olmaktad›r. Bunun için, devir diflli oran› ayarlanmal›d›r.

Birleflik - çevrim tesislerinde, üç tür jeneratör kullan›l›r:• Kapal›-hava çevrimli hava so¤utmal› jeneratör,• Hidrojen so¤utmal› jeneratör,• Aç›k- hava so¤utmal› jeneratör.Aç›k hava çevrimli so¤utmal› jeneratör, düflük maliyetlidir ve ilave so¤utma ge-

rektirmez. Kirlilik, ses problemleri ortaya ç›karabilmektedir. Kapal› hava çevrimso¤utmal› jeneratör, 480 MVA kadar olan kapasiteler için infla edilir. Bu makineler,maliyet ve sa¤lad›klar› mükemmel güvenilirlik nedeniyle avantajl›d›r. Modern ha-va so¤utmal› jeneratörün tam yükteki verimi %98’in üzerindedir. Buna karfl›n, hid-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

rojen so¤utmal› jeneratörün tam yükteki verimi yaklafl›k olarak %99 civar›ndad›r.Fakat bunlar›n (hidrojen) tasar›mlar› karmafl›kt›r ve pahal› olan ilave yard›mc› vegözleme ekipman› gerektirir.

Kapal› hava so¤utmal› jeneratörde, su havay› so¤utmak için kullan›l›r. Bu ma-kinelerin, gaz türbin ve buhar türbininin ayn› jeneratörden elektrik üretimi sa¤la-d›¤›, tek flaftl› birleflik çevrim tesislerinde kullan›m› daha uygundur. Tesis koflulla-r›nda bu jeneratör 320 MVA güç iletebilir. Daha yüksek verim için, hidrojen so¤ut-mal› jeneratörler seçilebilir.

Kontrol SistemiBir birleflik ›s› ve güç tesisinde, tüm sistemlerin ve ünitelerin bir arada uyumlu veverimli bir flekilde, dengeli bir ortamda çal›flmas› sa¤lanmal›d›r. Kontrol sistemi,enerji tesisinin beynidir. Ayr›ca, kojenerasyon tesislerinde temel bileflenlerin izlen-mesini ve yönetilmesini, süreç ile ilgili bilgi sahibi olunmas›n›, iflletmenin belli birgüvenirlilik seviyesinde çal›flt›r›lmas›n› sa¤lar.

Standart kontrol sistemli gaz türbinleri, motorlar›n tamamen otomatik olarakçal›flmas›na imkan verir. Su/buhar prosesi, tesisin sabit çal›flma derecesini kontroledebilmek için otomatiklefltirilmifltir. Böylece, insan hatas› riski azalt›lm›flt›r. Birle-flik çevrim tesisinin otomasyon ve kontrol sistemleri, termal süreç basit olmas›nara¤men, oldukça karmafl›k sistemlerdir. Modern birleflik-çevrim tesislerinde, tama-men elektronik kontrol sistemleri kullan›l›r.

Kojenerasyon tesislerinde genel olarak sistem izlenmekle birlikte temel kon-trol noktalar› flunlard›r: Ana güç ünitesi, at›k ›s› kazan›, salt elektrik ünitesi ba¤-lant›s›, yard›mc› üniteler. Birleflik ›s› ve güç ünitesi, elektrik üretimi için gereklihareket enerjisi ile at›k ›s›n›n üretildi¤i merkezdir. Bu ünitenin, çevresel ve ope-rasyonel çal›flma koflullar›nda beklentileri karfl›layacak flekilde çal›flmas› gerekir.Bu yüzden, bir kontrol merkezinde genel olarak izlenen temel parametreler anagüç ünitesi ile ilgili verilerden oluflmaktad›r. Ana güç ünitesinin egzoz bölümün-den ç›kan at›k ›s›dan yararlanarak istenilen s›cakl›kta ve bas›nç de¤erinde buharüretmek için kazan›n belirli noktalar›ndaki de¤erler sürekli olarak kontrol alt›ndatutulur ve izlenir. Üretilen elektri¤in flebekeye verilirken kontrolü, flalt ünitesiüzerinden yap›l›r. fialt sahas›, elektrik santrali ile enterkonnekte flebeke aras›ndaba¤lant›y› sa¤layan yüksek gerilim ünitelerinin, bulundu¤u yerdir. fialt sahas›nda,kumanda binas›ndaki ölçü aletlerine ba¤l› ak›m ve gerilim üniteleri bulunur. Yar-d›mc› üniteler, sistemin verimli çal›flabilmesi için ihtiyaç duydu¤u, alt yard›mc› sis-temlerden oluflur. At›k ›s› kazan›na ilave edilecek besleme suyu debisi, izlenenveri olarak örnek verilebilir.

Proses bilgisayar›, ard›fl›k olarak gerçekleflen süreçleri uzun dönem için kay›tederek, istatistik çal›flmalar yap›lmas›na ve tesisin verimini artt›rmak için uygula-nan yaklafl›mlar›n de¤erlendirilmesine imkan verir. Ayr›ca, tesisin en iyi koflullaralt›nda çal›flmas› için gerekli bilgileri yöneticilere sa¤lar.

Bir gaz türbinli birleflik ›s› ve güç sisteminde izlenen ve de¤erlendirilen de¤erler nelerdir?

TR‹JENERASYONTrijenerasyon, ana güç kayna¤›ndan üç farkl› formda (›s›tma, so¤utma ve güçüretimi) enerji üreten bir sistemdir. Trijenerasyon, ›s›tman›n yan›nda so¤utmafleklinde de enerjiye ihtiyaç duyulan alanlarda büyük ifllevsel esneklik sunar. Bu,özellikle binalar›n klima ve birçok endüstrinin de so¤utma ifllemine gereksinimduyulan s›cak ülkelerde söz konusudur.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10

‹ki temel tip so¤utma tekni¤i vard›r. Bunlar s›ras›yla, kompresörlü (s›k›flt›rmal›)so¤utma ve absorbsiyonlu so¤utmad›r. Bunlar aras›ndaki temel fark, kompresörlüso¤utmada enerji kayna¤› olarak elektrik kullan›l›r. Termodinamik aç›dan absorb-siyonlu so¤utman›n kojenerasyon sistemlerine ilave edilmesi, verimin yüksek oran-da artmas›n› sa¤lar. Çünkü absorbsiyonlu so¤utma sistemi için egzoz ›s›s›, enerjikayna¤› olarak kullan›l›r. Normal bir trijenerasyon sistemi, bir kojenerasyon siste-minden elde edilen ›s›n›n bir k›sm›n› kullanarak so¤utma yapan bir buhar absorp-siyonlu so¤utucu bulundurur. fiekil 5.7’de gaz türbinli bir trijenerasyon tesisininsistemi gösterilmektedir.

Trijenerasyonda kullan›lan absorbsiyonlu so¤utucular›, ›s› kayna¤›na ba¤l› ola-rak dörde ay›rabiliriz: s›cak su, düflük bas›nçl› buhar, orta bas›nçta buhar, gaz tür-bininden gelen egzoz gaz›n›n do¤rudan yak›lmas›yla elde edilen at›k ›s›.

Absorbsiyonlu so¤utma tesisinin avantajlar› flunlard›r:• Çevre dostu bir teknolojidir (Ozona zarars›z so¤utucu ak›flkan olarak H2O

kullan›l›r).• ‹flletme maliyeti, kompresörlü sistemlere göre düflüktür.• Hareket eden parça say›s›n›n az olmas› nedeniyle (solüsyon ve so¤utucu

ak›flkan pompas›) servis/ bak›m maliyeti düflüktür.• Sistem, sessiz ve titreflimsiz çal›fl›r.• Sistemin kullan›m ömrü uzundur.Dezavantaj› fludur:• Su tüketimi yüksektir.Trijenerasyon tesisleri uzun zaman sabit kalan yüklerde en iyi iflletimi sa¤la-

maktad›r. Trijenerasyon tesisi ve absorbsiyonlu so¤utma tesisleri aras›ndaki ba¤-lant› iki flekilde sa¤lanmaktad›r. Bunlar s›ras›yla, dolayl› ve do¤rudan ba¤lant›fleklindedir.

Dolayl› ba¤lant›da, enerji kayna¤› olarak buhar veya s›cak su kullan›lmakta-d›r. Bu sistemin avantaj›, absorbsiyonlu so¤utma tesisinin çal›flmas›nda, buharveya s›cak suyun sadece so¤utma için kullan›lmamas›, baflka amaçlar için alter-natif olabilmesidir.

Do¤rudan ba¤lant›l› sistemde, at›k gaz direkt olarak absorbsiyonlu tesisin çal›fl-mas› için kullan›lmaktad›r. Böylece, ilave bir kazan kullan›lmas›n›n önüne geçile-


Buhar

S›cak SuIs› eflanjörü

Elektrik

BuharSu


Egzoz Gaz›Baca

Yak›t

Hava Gaz Türbini Jeneratör

Buhar Türbini

Jeneratör

Yo¤uflturucu

Pompa S›cak SuSo¤utucu

fiekil 7.7

Gaz Türbinli BirTrijenerasyon Tesisi

rek, ilk tesis kurulum maliyeti azalt›l›rken, kullan›lacak ek kazan›n oluflturaca¤› ba-k›m ve iflletme maliyeti de önlenir. Do¤rudan ba¤lant›l› sistemde, absorbsiyonluso¤utma tesisinin çal›flmas›, durmas› veya çeflitli yüklerde çal›flmas› gibi talepleryoktur. Absorbsiyonlu so¤utma tesisinin kontrol sistemi, kojenerasyon tesisininkontrol sisteminden ba¤›ms›zd›r. At›k gaz, so¤utma talebi olmad›¤›nda bypass hat-t› boyunca deflarj edilir.

Trijenerasyon tesisinde en fazla kullan›lan tip, tek etkili absorpsiyonlu gruptur.Enerji kayna¤› olarak, 80-130 °C s›cakl›ktaki k›zg›n su ve maksimum 1 bar düflükbas›nçl› buhar veya egzoz gaz›n›n yak›lmas›yla elde edilen at›k ›s› kullan›l›r. Kapa-l› alan so¤utmas›nda kullan›lan +5 °C’deki so¤uk hava, tek etkili absorbsiyonlu so-¤utucu ile karfl›lanabilir.

Çift etkili modellerde, yaln›zca 4,5 kg/h buhar kullan›r. Ancak, tek etkili mode-le göre 6-8 bar daha yüksek bir bas›nç gereklidir. Etkinlik katsay›s› (so¤utma gü-cü/›s›l enerji oran›), 1,2’dir. Bu modellerde, lityum bromür-su (LiBr-H2O) kar›fl›m›-n›n birbirinden ayr›lmas› için iki ayr› ›s› eflanjörü kullan›lmaktad›r. Kapasitesi 320kW-5.280 kW aras›ndad›r. Bu modeller, daha çok buhar türbini uygulamalar›ndakullan›lmaktad›r.

Amonyak-su (NH3-H2O) kar›fl›m› ile çal›flan tesisler, -60 °C’ye kadar düflük s›-cakl›k üretebilir. Bu tesisler, daha çok endüstriyel so¤utma amaçlar› için uygun ol-maktad›r. Amonyakl› absorbsiyonlu so¤utma sistemlerinin kapasiteleri 200 kW’la-ra ç›kmaktad›r.

Trijenerasyon Tesislerinin Kullan›m Alanlar›Trijenerasyon absorbsiyonlu so¤utma tesis sistemleri için en önemli uygulama ala-n› g›da endüstrisidir. Çünkü, g›dan›n ifllenmesi için elektrik enerjisine, proses için›s› enerjisine ve ürünün depolanmas› için güvenilir so¤utma enerjisine ihtiyaç var-d›r. Özellikle, k›rsal yerlerde güvenilir enerjiye ihtiyaç duyulmaktad›r. Bu da, flebe-keden ba¤›ms›z trijenerasyon absorbsiyonlu so¤utma tesislerinin kurulmas›n› zo-runlu k›lar. Ayr›ca, güç dalgalanmalar›na ve yüksek elektrik ücretlerine karfl› em-niyet sa¤lanmas›na olanak verir.

Rotterdam’da bir margarin üretim tesisinde, baz› imalat prosesleri devre d›fl› ol-du¤unda buhar fazlal›¤› oluflmufltur. Bu nedenle, türbin iflletmesini sabit flartlar al-t›nda tutmak için, yeni buhar kullan›c›lar›na ihtiyaç duyulmufltur. Daha önceleri, -28 °C s›cakl›kta so¤utma sa¤lamak için 7 adet elektrikle iflleyen kompresörlü so¤u-tucu kullan›lmaktayken, 1400 kW gücünde so¤utma kapasiteli, absorbsiyonlu so-¤utma tesisinin montaj› ile birlikte, kompresörlerden 6 tanesinin devre d›fl› tutulma-s› sa¤lanm›flt›r. 7. kompresör maksimum yükleri karfl›lamak için kullan›lmaktad›r.

At›k gaz, trijenerasyon ünitesindeki absorbsiyonlu so¤utma sistemini çal›flt›r-mak için kullan›lan tek enerji kayna¤› de¤ildir. 100 °C’den büyük herhangi bir ›s›kayna¤›, absorbsiyonlu so¤utucu sisteminin çal›flt›r›lmas› için kullan›labilmektedir.

Kimyasal tesislerde, proses sonucunda ortaya ç›kan ›s›, absorpsiyonlu tesisler-de ›s› kayna¤› olarak kullan›labilir. Bu yolla, daha düflük s›cakl›kta so¤utma sa¤-lanmas›yla, tesisin ömrü boyunca karl› olabilece¤i kan›tlanm›flt›r.



Birleflik ›s› ve güç sistemi, pratik uygulamalar dikkateal›nd›¤›nda enerjiyi hem güç hem de ›s› formunda üre-ten sisteme verilen bir isimdir. Birleflik ›s› ve güç siste-mi, ayn› zamanda kojenerasyon olarak adland›r›lmak-tad›r. Pratik uygulamalarda temel olarak üretilen güç,elektriktir. Bununla birlikte, birincil enerji kayna¤› kul-lan›larak s›k›flt›r›lm›fl hava veya gücün di¤er formlar›da elde edilebilir. Birleflik ›s› ve güç sisteminde kulla-n›lan teknolojiye göre üretilen ›s›, düflük s›cakl›k for-munda konutlar›n ›s›t›lmas› veya yüksek s›cakl›k for-munda endüstriyel tesislerde proses ›s› ihtiyac›n› kar-fl›lamak için kullan›labilir. Is› ve güç enerjisinin birlik-te üretilmesi ayr› ayr› üretilmesinden daha ekonomik-tir. Kojenerasyon tesislerinin temel amac›, elektrik üre-timi sonucunda atmosfere at›lan at›k gaz›n enerjisin-den yararlanmakt›r.Kojenerasyon, günümüzde birincil enerji kaynaklar›n›nen verimli kullan›ld›¤› yöntemlerden birisidir. Birleflik›s› ve güç sistemleri, enerjinin hem ›s› hem elektrik for-munda beraber üretildi¤i ve verimi %85 civar›nda olantesislerdir. Verimin bu kadar yüksek olmas›n›n temelnedeni, d›flar› at›lan at›k ›s› enerjisinin büyük bir bölü-münü s›cak su, buhar ve absorbsiyonlu so¤utma gibikullan›labilir enerji formlar›na dönüfltürülebilmesidir.Bu flekilde birincil enerjinin, yani kullan›lan yak›t kay-naklar›n›n, at›lan k›sm› en aza indirilir. Bu yüksek sis-tem verimi sayesinde kojenerasyon sistemi ilk tesis vekurulufl maliyetini 1,5-3 y›l gibi k›sa bir sürede karfl›lar.Birleflik ›s› ve güç tesislerinin, yüksek oranda hem elek-trik hem de ›s› enerjisine ihtiyaç duyan tüm tesislerdekurulmas› avantajl›d›r. Kojenerasyon tesislerinden ençok yararlanabilecek sektörler; ka¤›t ve döküm endüs-trisi, rafineri, gübre tesisi, demir, çimento, seramik vecam, ka¤›t, tekstil, yemek ve meflrubat. Bununla birlik-te, küçük ölçekte kojenerasyon tesisleri; otellerde, üni-versite kampüslerinde, hastanelerde, spor tesislerinde,vb. yerlerde kullan›larak, birincil enerji kaynaklar›ndantasarruf edilebilir.Birleflik ›s› ve güç sistemleri temel olarak dört temelelemandan oluflur: Temel güç ünitesi, at›k ›s› kazan›,elektrik jeneratörü ve kontrol sistemi. ‹flletmenin ihti-yaçlar›na ba¤l› olarak temel güç ünitesi; pistonlu motor,gaz türbini veya buhar türbini olabilir. Günümüzde k›s-men kullan›lan ve hala gelifltirilme aflamas›nda olan te-mel güç üniteleri aras›nda mikro-türbinler, Stirling mo-torlar› ve yak›t hücreleri yer almaktad›r.

Kojenerasyon tesislerinde pistonlu motor, genellikle ›s›enerjisi, s›cak su olarak isteniyorsa kullan›l›r. Fakat, en-düstriyel kojenerasyonda genellikle ›s› enerjisi, buharolarak istenildi¤inden gaz türbini veya birleflik çevrim-ler kullan›r. Gaz türbini veya pistonlu motor kullan›l-mas› halinde egzoz gaz›n›n enerjisi, do¤rudan kullan›-lacak flekilde de¤erlendirilebilir. Örne¤in, çimento en-düstrisindeki kurutma prosesleri. Pistonlu motorun vekojenerasyon amaçl› birleflik çevrimin, ›s› güç oran› dü-flüktür. E¤er, yüksek ›s› güç oran› isteniyorsa, genellik-le buhar türbini veya türbinden ç›kan egzoz gaz›n›ntekrar yak›ld›¤› gaz türbinli sistem kullan›l›r. Trijenerasyon, ana güç kayna¤›ndan üç farkl› formda(›s›tma, so¤utma ve güç üretimi) enerji üreten bir sis-temdir. Trijenerasyon, ›s›tman›n yan›nda so¤utma flek-linde de enerjiye ihtiyaç duyulan alanlarda büyük ifllev-sel esneklik sunar. Bu, özellikle binalar›n klima ve bir-çok endüstrinin de so¤utma ifllemine gereksinim duy-du¤u s›cak ülkelerde söz konusudur.

Özet


1. Birleflik ›s› ve güç sisteminde temel amaç afla¤›daki-lerden hangisidir?

a. Elektrik üretmekb. Is› enerjisi üretmekc. Hem ›s› hem elektrik enerjisi üretmekd. Buhar üretmeke. So¤utma elde etmek

2. Afla¤›dakilerden hangisi birleflik ›s› ve güç sistemle-rinin avantajlar›ndan biri de¤ildir?

a. Elektrik iletim-da¤›t›m hatlar›ndaki kay›plar›azalt›r.

b. Birincil enerji kaynaklar›n›n etkin kullan›m›nda%85 tasarruf sa¤lar.

c. ‹flletmelerin enerji kullan›m maliyetlerini azalt›r.d. Çevre kirlili¤inin di¤er enerji üretim tesislerine

göre daha azd›r.e. Tesis kurulumu flehre çok yak›n yerlere yap›labilir.

3. Afla¤›dakilerden hangisi ›s› ve elektrik enerjisininyo¤un olarak kullan›ld›¤› bir sektör de¤ildir?

a. Çimento sektörüb. Rafineri sektörüc. Gübre sektörüd. Tar›m sektörüe. Demir-çelik sektörü

4. Birleflik ›s› ve güç sistemlerinde verimin yüksek ol-mas›n›n en önemli nedeni nedir?

a. At›k ›s›n›n de¤erlendirilmesib. Teknolojinin geliflmesic. Kullan›lan yak›t›n ›s›l de¤erinin yüksek olmas›d. Ana güç ünitesinin veriminin yüksek olmas›e. At›k ›s› kazan›n›n veriminin yüksek olmas›

5. Gaz türbinli bir birleflik ›s› ve güç sisteminde atmos-ferden çekilen hava, enerji üretim sürecinde sistemdeafla¤›daki hangi bölümlerden s›ra ile geçer?

a. Kompresör - Filtre -Yanma Odas› - Türbin - At›kIs› Kazan› -Baca

b. Filtre - Türbin-Yanma Odas› - Kompresör - At›kIs› Kazan› -Baca

c. Filtre - Kompresör - At›k Is› Kazan›- Türbin -Yanma Odas› -Baca

d. Filtre - Kompresör - Türbin- Yanma Odas› - At›kIs› Kazan› -Baca

e. Filtre - Kompresör -Yanma Odas› - Türbin - At›kIs› Kazan› -Baca

6. Özel bir uygulama için seçilecek birleflik ›s› ve güçsisteminde afla¤›daki faktörlerden hangisi di¤erlerinegöre daha az dikkate al›n›r?

a. Güç ihtiyac› b. Is› ihtiyac›c. Tesisin kurulaca¤› yerd. Emisyon s›n›rlamalar›e. Yak›t›n kullan›labilirli¤i

7. Afla¤›dakilerden hangisi birleflik ›s› ve güç tesislerin-de kullan›lan pistonlu motorun avantajlar›ndan biridir?

a. Düflük gaz bas›nc› ile çal›flabilmesib. Düflük elektrik verimine sahip olmas›c. ‹lk yat›r›m maliyetinin yüksek olmas›d. Bak›m maliyetinin düflük olmas›e. Tek bir yak›t tipi ile çal›flt›r›labilmesi

8. Birleflik ›s› ve güç tesislerinde kullan›lan ana güç üni-tesi ile ilgili olarak afla¤›dakilerden hangisi do¤rudur?

a. Endüstriyel türevli gaz türbininin boyutu, uçaktürevli gaz türbinine göre küçüktür.

b. Endüstriyel türevli gaz türbininin verimi uçaktürevli gaz türbininden küçüktür.

c. Uçak türevli gaz türbininde, yüksek verim içindüflük kalitede yak›t tercih edilir.

d. Uçak türevli gaz türbininin bak›m maliyeti en-düstriyel türevli gaz türbinine göre düflüktür.

e. Endüstriyel türevli gaz türbininin bak›m›, özelbak›m tesislerinde yap›lmas› zorunludur.

9. Birleflik ›s› ve güç tesislerinde kullan›lan at›k ›s› ka-zanlar› ile ilgili olarak afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r?

a. Düflük s›cakl›klarda oluflabilecek korozyona di-rençli olmal›d›r.

b. Ana güç ünitesinin egzoz bölümü ile ba¤lant›s›,egzozun bas›nç kay›plar› düflük olacak flekildegerçeklefltirilmelidir.

c. Is› geri kazan›m› yüksek olmal›d›r.d. Sistemin ilk çal›flt›r›lmas›na izin verilen bas›nç

de¤iflim limitleri düflük olmal›d›r.e. Buhar blokaj› minimum olacak flekilde tasarlan-

mal›d›r.

10. Trijenerasyon ile ilgili olarak afla¤›dakilerden hangi-si do¤rudur?

a. Trijenerasyon tesislerinde sadece elektrik üretilir.b. Trijenerasyon tesislerinde sadece ›s› üretilir.c. Trijenerasyon tesislerinde sadece ›s› ve elektrik

üretilir.d. Trijenerasyon tesislerinde sadece ›s› ve so¤utma

üretilir.e. Trijenerasyon tesislerinde ›s›, elektrik ve so¤ut-

ma üretilir.



1. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Birleflik Is› ve Güç Sistem-leri” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Birleflik Is› ve Güç Sistem-lerinin Avantajlar›” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

3. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Birleflik Is› ve Güç Sistem-lerinin Uygun Oldu¤u Sektörler” konusunu ye-niden gözden geçiriniz.

4. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Birleflik Is› ve Güç Sistem-lerinde Verim” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

5. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Birleflik Is› ve Güç Siste-minde Enerji Üretim Süreci” konusunu yenidengözden geçiriniz.

6. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Birleflik Is› ve Güç Sistemi-nin Avantajlar›” ve “Birleflik Is› ve Güç Sistemi-nin Temel Elemanlar›” konular›n› yeniden göz-den geçiriniz.

7. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Pistonlu Motor” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

8. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Gaz Türbinli Motorun Tek-nolojik Özellikleri” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

9. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “At›k Is› Kazan›” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

10. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Trijenerasyon” konusunuyeniden gözden geçiriniz.


Bu sorunun cevab›, Termodinami¤in II. Yasas›n›n Kel-vin-Planck ifadesine dayan›r. Termodinamik bir çevrimgerçeklefltirerek çal›flan bir makinenin, net ifl üretebil-mesi için hem yüksek s›cakl›ktaki kaynakla, hem dedüflük s›cakl›ktaki kaynakla ›s› al›fl veriflinde bulunmas›gerekir. Örnekle aç›klayacak olursak, basit çevrime gö-re çal›flan bir gaz türbinli makinenin ifl üretebilmesi içingaz türbininin yanma odalar›nda elde edilen yüksek s›-cakl›kta ›s› enerjisinin gaz türbininin bir bölümü olantürbin üzerinden geçerek düflük s›cakl›k kayna¤› olanatmosfere ç›karak, çevre ortamla ›s› al›flveriflinde bulun-mas› gerekir. Baflka bir ifadeyle süreci özetleyecek olur-sak, hiçbir ›s› makinesinin ›s›l verimi yüzde 100 olamaz.

S›ra Sizde 2

Kojenerasyon tesislerinde, pistonlu motor genellik elek-trik ihtiyac›n›n ›s› ihtiyac›na göre daha fazla oldu¤u ve›s› enerjisinin, s›cak su olarak istenildi¤i tesislerde ter-cih edilir. Fakat endüstriyel kojenerasyonda genellikle›s› enerjisi, buhar olarak istenildi¤inden gaz türbini ve-ya birleflik çevrimler kullan›r. Gaz türbini veya pistonlumotor kullan›lmas› halinde egzoz gaz›n›n enerjisi, do¤-rudan kullan›lacak flekilde de¤erlendirilebilir Örne¤in,çimento endüstrisindeki kurutma prosesleri. Pistonlumotorun ve kojenerasyon amaçl› birleflik çevrimin, ›s›güç oran› düflüktür. E¤er, yüksek ›s› güç oran› isteni-yorsa, genellikle buhar türbini veya art yanmal› gaz tür-bini kullan›l›r.

S›ra Sizde 3

Gaz türbini; sürekli veya maksimum kapasite koflulla-r›nda, co¤rafi flartlara ba¤l› olarak çeflitli yak›tlar ile ça-l›flt›r›labilir. Bu koflullar, s›cak bölüm parçalar›n›n top-lam ömrü üzerinde oldukça etkilidir. Gaz türbininde,yüksek veya düflük çevrim yorulmas›, afl›r› yük koflulla-r› alt›nda çal›flt›r›ld›ktan sonra malzemede oluflan plas-tik deformasyon, çevresel etkilere ba¤l› olarak oluflankorozyon, yabanc› madde hasar›, gaz ak›fl› ve partikül-lerden kaynaklanan afl›nma gibi unsurlar, performans›-n›n düflmesine ve bak›m yap›lmas›na neden olur.

S›ra Sizde 4

Tesis performans›n›n gözlenmesinin temel amac›, tesi-sin günlük verilerini temel performans de¤erleri ilekarfl›laflt›rmakt›r. Bilgisayar program›, tesisin çal›flt›r›l-d›¤› koflullar›, çevre havan›n s›cakl›¤›n›, bas›nc›n›, ne-mini ve benzeri verileri kontrol sistemi arac›l›¤›ylaokur. Ayn› zamanda, temel performans de¤erleri iletesisin performans de¤erlerini karfl›laflt›r›r ve bu de-¤erlerden tesisin ne kadar ve nas›l sapt›¤› hakk›ndabilgi verir. Bu karfl›laflt›rmadan elde edilen bilgilerleyap›lan düzeltmeler, her y›l iflletmeye yüz binlerce do-lar kazand›rmaktad›r.



S›ra Sizde 5

Türbin kirlenmesine temel olarak a¤›r yak›t içerisinde-ki kül, yüksek s›cakl›k ve korozyonu önlemek için kul-lan›lan katk› maddeleri neden olur. Kirlilik, özellikle fu-el-oil, motorin gibi a¤›r yak›tlar kullan›ld›¤›nda olufl-maktad›r. Fuel-oil, motorin gibi a¤›r yak›tlar›n kullan›l-mas›yla oluflan kirlilik, uygun katk› maddelerinin seçil-mesi ile azalt›labilir. A¤›r ve ifllenmemifl petrol türevliyak›tlarla çal›flan gaz türbinleri, ayn› zamanda türbin y›-kama sistemleriyle donat›lm›flt›r.

S›ra Sizde 6

Düflük s›cakl›kta, SOx ve NOx gibi gazlar, yo¤uflma sü-recinde asit formunu oluflturdu¤undan, at›k ›s› kazan›korozyona u¤rar. Bu durum bak›m maliyetlerinin ciddibir flekilde artmas›na, korozyona u¤rayan parçalar›n de-¤ifltirilmesine neden olur. Bu yüzden, at›k ›s› kazan›n-dan ç›kan gaz›n s›cakl›¤›n›n, üretici firmalar›n tan›mla-d›¤› de¤erden düflük olmamas› gerekir.

S›ra Sizde 7

Türbinin ara kademesinden al›nan buhar›n ›s›t›lmas› iletürbindeki bas›nç ve s›cakl›k düflmesinden kaynakla-nan nemin oluflmas› önlenir. Enerjisi artt›r›lan buhar,vas›tas›yla daha yüksek bir ›s›l verim elde edilir.

S›ra Sizde 8

At›k ›s› kazan›na giren su, ekonomizörde ›s›t›ld›ktansonra, tanka girer ve yavaflça so¤utulur. Daha sonraekonomizörden ayr›lan su, k›zd›r›c› içinde dolaflarak,su ve buhar›n birbirinden ayr›ld›¤› tanka su-buhar kar›-fl›m› olarak geri döner. Doymufl buhar tanktan ç›karak,ana güç ünitesinden ç›kan en s›cak egzoz gaz› vas›ta-s›yla maksimum ›s› de¤iflim s›cakl›¤›na ulaflaca¤›, süperk›zd›r›c›ya gider. At›k ›s› kazan›ndaki ›s› de¤ifltiricisin-den elde edilmek istenen enerji miktar›na ba¤l› olaraküç farkl› seviyede bas›nçl› buhar elde edilebilir. Günü-müzde, iki veya üç farkl› seviyede bas›nçl› buhar üreti-mi, yayg›n olarak kullan›l›r. Elde edilen buhar prosesve ›s›tma amac›yla ya da so¤utma elde etmek için ener-ji kayna¤› olarak kullan›l›r.

S›ra Sizde 9

Birleflik ›s› ve güç tesislerinin at›k ›s› kazan›nda ›s› ge-ri kazan›m oran›n›n yüksek olmas› sa¤lan›rken, egzozbölümünde bas›nç kay›plar›n›n küçük olmas›n›n ayn›zamanda karfl›lanmas› zordur. Oldukça düflük s›cakl›kyüzünden ›s› transferi, ›s› yay›n›m yoluyla gerçekleflir.Egzoz gaz› ve su (veya buhar) aras›ndaki s›cakl›k far-k›, ›s›n›n geri kazan›labilmesi için küçük olmal›d›r. Bu-nun için genifl bir yüzey gerekir. Yani egzoz gaz›n›nh›z› düflük tutulmad›kça büyük bas›nç kay›plar› olur.Bu da, ›s› transfer veriminin düflmesine neden olur.Bunu önlemek için yüzeyi artt›rmak gerekir. Küçükçapl› fin olarak adland›r›lan borular›n›n kullan›m› buproblemin çözümüne yard›mc› olur. Küçük boru/tüpçap›n›n di¤er bir faydas›, buharlaflt›r›c›daki su miktar›-n›n az olmas›d›r.

S›ra Sizde 10

Gaz türbinin çal›flt›¤› ortamdaki s›cakl›k bas›nç de¤erle-ri, gaz türbininin oluflturan kompresör, yanma odas›,türbin bölümü ve egzoz bölümünün çeflitli kademeleri-ne ait s›cakl›k ve bas›nç de¤erleri, gaz türbinin çeflitlinoktalar›ndaki titreflim de¤erleri, yak›t ak›fl miktarlar›gibi sistemin çal›flmas› ile ilgili olarak performans veri-leri izlenir. Bu veriler, tesisin bulundu¤u atmosferik ko-flullar dikkate al›narak referans de¤erler ile karfl›laflt›r›-l›r. Böylece sistemdeki kay›plar tespit edilir ve sisteministenilen performansta çal›flt›r›lmas› sa¤lan›r.


A Guide to Cogeneration (2001), The European Asso-ciation for The Promotion of Cogeneration, Belçika.

Ayd›n, Y. (2002), Enhancement in Plant Profitabi-

lity Through Operation and Maintenance Stra-

tegy, ICCI Bildiriler Kitab›, (ss.51-58), ‹stanbul: Tek-nik Yay›nc›l›k.

Ayhan, N. Ve Bayraktar, Y. (2002), Gaz Türbinlerinde

Devrede Devre D›fl› T›kama Teknikleri ve Güç

Kayb› ‹zlenerek Kompresör Kirlili¤inin Tespi-

ti, ICCI Bildiriler Kitab›, (ss.109-120), ‹stanbul: Tek-nik Yay›nc›l›k.

Bachmann, R., Kehlhofer, R.H., Neilsen H., ve Warner,J. (1999), Combined-Cycle Gas Turbine Power

Plants, USA: Pennwell.Berkyürek, Ç. (2001), Kojenerasyondaki Teknik Ge-

liflmeler, Trijenerasyon, Enerji&KojenerasyonDünyas›, 5, (ss. 30-31), ‹stanbul: Teknik Yay›nc›l›k.

Derbentli, T.( 1998), Bölgesel Is›tma ve Kojenerasyo-

nun Ekonomik Olurlu¤u, Bölgesel Is›tma ve Ko-jenerasyon Konferans› Bildiriler Kitab›, (ss. 61-69),Ankara: Makine Mühendisleri Odas›.

Elzen, A.D. (1999), Fuel Independent Cogeneration

and Trigeneration, ICCI Bildiriler Kitab›, (ss. 194-206), ‹stanbul: Teknik Yay›nc›l›k.

Frangopoulos, P., ve Ramsay, B. (2001), Educogen,

The European Educational Tool on Cogeneration.Havelsky, V. (1999), Energetic Efficiency of Cogene-

ration Systems For Combined Heat, Cold and

Power Production, International Journal of Refri-generation, 22, (ss. 479-485).

Hewett, M.J., Linner, K.L., Brieefer, A.,ve Strom, S.D.(1996), Opportunities to Expand Cogeneration

in Minnesota, Center for Energy and Environ-

ment, CEE/TR96-1CM, USA.K›lk›fl, B.‹. (2007), Birlikte Üretim Sistemlerinin (Ko-

jenerasyon) Analizi ve Çevresel Yararlar›, TTMDTemel Bilgiler, Tasar›m ve Uygulama Eki, 26, 2007.

Kolanowski, B.F. (2000), Sample-Scale Cogeneration

Handbook, USA: The Fairmont Press.Külçe, N., ve Topuz, G. (1996), Kojenerasyon Sistemi

Seçimi ve Türkiye Örne¤i, Do¤al Gaz, 45, (ss. 205-208), ‹stanbul: Teknik Yay›nc›l›k.

Lindberg, A., ve Topuz, G. (1999), Latest Develop-

ment in Reciprocating Engine Driven Cogene-

ration Plant, ICCI Bildiriler Kitab›, 95-102, ‹stan-bul: Teknik Yay›nc›l›k.

Minett, S. (2001), The Quality of Energy Supply: Co-

generation’s Role in Sustainable Development,

Energy&Cogeneration World, Release, (ss. 20-29),‹stanbul: Teknik Yay›nc›l›k.

Macgillivray, W., Stoll, H.G., ve White, A.C.(1996), Ope-

ration and Maintenance Strategies to Enhance

Plant Profitability, www.gepower.com, GER-3952A.

Mohanty, B. (2001), Energy Efficiency, USA: UnitedNation.

Neil, P. (2003), Combined Heating, Cooling & Po-

wer Handbook, USA: The Fairmont Press.Orhan, ‹. (2003), Kojenerasyon Tesislerinde Kulla-

n›lan Güç Teknolojileri, Anadolu Üniversitesi, FenBilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.

Orlando, J.A. (1996), Cogeneration Design Guide,

USA: American Society of Heating, Refrigerating andAir-Conditioning Engineers.

Öztürk, M., Absorbsiyonlu So¤utma Sistemleri ve Koje-nerasyon, Enerji&Kojenerasyon Dünyas›, 2, (ss. 60-62), ‹stanbul: Teknik Yay›nc›l›k.

Petek, J. (2002), On-line Technology To Improve

Maintenance: Operation and Prediction of

Combined Cycle Power Plants, ICCI Bildiriler Ki-tab›, (ss. 107-108), ‹stanbul: Teknik Yay›nc›l›k.

Rob, S. (2006), Power Quality and Utilization Gui-

de, Copper Development Association, Institutionof Engineering and Technology Endorsed TrainingProvider.

Tolmasquim, M.T. ve Szklo, A.S. (2001), Strategic Co-

generation Fresh Horizon’s for the Develop-

ment of Cogeneration in Brazil, Applied Energy,96, (ss. 257-268).

Topuz, G. (2007), Is›tma, So¤utma Temini ve Elek-

trik Güç Üretimini Bir arada Gerçekleflti¤i Eko-

nomik, Çevre Dostu Teknoloji: Tri-Jenerasyon,

48, (ss. 42-44), Ankara: Türk Tesisat MühendisleriDerne¤i.



Saraç, H. (1995), Danimarka’da Birleflik Is› Güç San-

trali Örne¤i, Do¤al Gaz, 37, 130-139, ‹stanbul: Tek-nik Yay›nc›l›k.

S›nar, H. (1998), Türkiye’de Elektrik Enerjisi Üreti-

minde Do¤algaz Kullan›m›, Bölgesel Is›tma veKojenerasyon Konferans› Bildiriler Kitab›, (ss. 87-94), Ankara: Makine Mühendisleri Odas›.

Sycom, O. (1999), Review of Combined Heat and Po-

wer Technologies, The California Energy Com-mission, USA.

Turna, T. (1999), Çöplük Tesisleri, ICCI Bildiriler Kita-b›, (ss. 103-105), ‹stanbul: Teknik Yay›nc›l›k.

Vogtle, V. (1998), Diesel Power for Industrial Zones

By Way of The Example of a 37 MW Diesel Po-

wer Station With Two 18V 48/60, ICCI BildirilerKitab›, (ss. 81-85), ‹stanbul: Teknik Yay›nc›l›k.

Williams, A. (2000), The Overhaul of Hot Section

Gas Turbine Components, Cogeneration and On-site Power Production, Energy&CogenerationWorld, Directory Issue, (ss. 54-57), ‹stanbul: Tek-nik Yay›nc›l›k.

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Yanma ve yakma sistemlerine iliflkin temel kavramlar› tan›mlayabilecek,Gaz yak›tlar ve özelliklerini aç›klayabilecek,S›v› yak›tlar ve özelliklerini aç›klayabilecek,Yanma denklemlerini uygulayabilecek,Yak›t enerji hesaplar›n› yapabilecek,Brülörleri, brülörlerin çal›flma prensiplerini aç›klayabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz.

‹çindekiler

• Yanma• Yakma Sistemleri• Yak›tlar

• Yanma Denklemleri• Yak›t Enerji Hesab›• Brülörler

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNNN


• YANMA VE YAKMA S‹STEMLER‹NE‹L‹fiK‹N TEMEL TANIM VEKAVRAMLAR

• GAZ YAKITLAR VE ÖZELL‹KLER‹• SIVI YAKITLAR VE ÖZELL‹KLER‹• YANMA DENKLEMLER‹• YAKIT ENERJ‹ HESAPLARI • BRÜLÖRLER

Yakma Sistemlerive Yak›t EnerjiHesaplar›


YANMA VE YAKMA S‹STEMLER‹NE ‹L‹fiK‹N TEMEL TANIM VE KAVRAMLAR

G‹R‹fiYakma sistemlerinde yak›t olarak kömür, s›v› yak›t olarak motorin ve fueloil, gaz ya-k›t olarak ise do¤algaz ve LPG kullan›lmaktad›r. Yak›t›n yanmas› havan›n oksijeni ilereaksiyona girmesi sonucunda gerçeklefltirilmektedir. Yanma ifllemi s›ras›nda yak›tile oksijenin tam yanmas›n›n gerçekleflmesi istenmektedir. Her yan›c› molekülün ya-k›c› molekülle birleflme flans› olmad›¤›ndan yanma olaylar›nda bir miktar fazla havaverilmektedir. Yak›t-hava ayar› yap›l›rken e¤er eksik hava verilirse kötü bir yanmaortaya ç›kmakta, hem daha az enerji ortaya ç›kmakta hem de çevreye zararl› emis-yonlar aç›¤a ç›kmaktad›r. Hava fazlal›k katsay›s›n›n çok yüksek olmas› durumundaise hava boflu bofluna ›s›t›larak d›flar› at›lmaktad›r. Bu nedenle yak›t-hava ayar›na ilifl-kin hesaplamalar titiz bir flekilde yap›lmal›d›r. Yak›tlarla ilgili enerji hesaplamalar› ya-p›l›rken birim enerji bafl›na yak›t›n maliyet de¤eri dikkate al›nmal›d›r. Farkl› yak›tla-r›n karfl›laflt›r›lmas› yap›l›rken verimler de dikkate al›narak ayn› miktar enerjiyi eldeedebilmek için harcanacak parasal miktar›n karfl›laflt›r›lmas› gerekir. Bu karfl›laflt›r›l-malar yap›l›rken ayn› enerji biriminin kullan›lmas›na özen gösterilmelidir.

Brülör ve PülverizasyonBrülörler, yak›t ile havan›n uygun oranlarda kar›flt›r›larak yanma odas›na gönderil-di¤i cihazlard›r. Yakma sisteminin ana elemanlar› aras›ndad›r. Brülörün bafll›ca gö-revi, yak›t› olabildi¤ince küçük zerrelere ay›rmak, di¤er bir deyimle pülverize et-mektir. Yanma odas›na gönderilen yak›t›n, olabildi¤ince küçük zerrelere ayr›larakyüzey alanlar›n›n art›r›lmas› istenmektedir. Bu iflleme pülverizasyon denilmektedir.Pülverizasyonun amac›, yak›t›n yüzey alan›n› art›rarak yan›c› moleküller ile yak›c›molekülerin daha fazla karfl›laflma olas›l›¤›n› art›rmakt›r.

ViskoziteAk›flkan›n, akmaya karfl› gösterdi¤i direnç viskozite olarak tan›mlanmaktad›r. Vis-kozite, bir ak›c›l›k ölçüsü olup, yak›t›n düflük çal›flma s›cakl›lar›nda bile rahatçaakacak kadar viskozitesinin düflük olmas› istenmektedir. Bununla birlikte viskozi-tenin, s›z›nt›ya engel olacak ve pompa sistemini ya¤layabilecek kadar da yüksekolmas› arzu edilmektedir.

Yakma Sistemleri veYak›t Enerji Hesaplar›

Yak›t FiltresiYak›t›n içerisinde bulunmas› istenmeyen pislik, tortu gibi maddeleri tutarak yak›t›süzen bir tesisat eleman›d›r. Delikli yap›s› sayesinde içerisinden geçen yak›t›n sü-zülmesini ve parçalar›n tutulmas›n› sa¤lar.

YanmaBir maddenin tutuflma s›cakl›¤›nda havan›n oksijeni ile kimyasal reaksiyonu olaraktan›mlanmaktad›r. ISO’nun yapt›¤› tan›mlamaya göre ise yanma, “genellikle alev-lenme ve/veya ›fl›ma ve/veya duman eflli¤inde bir maddenin ›s› vererek oksijenlereaksiyonu” olarak aç›klanmaktad›r.

Tam Yanma, Eksik Yanma ve Hava Fazlal›k Katsay›s›Bir reaksiyonda yak›t›n tam olarak yak›lmas› için gerekli minimum oksijen veya ha-va ile yanmas› durumuna tam yanma denilmektedir. Yeterli oksijen olmamas›ndandolay›, yanma ürünleri aras›nda karbonmonoksit (CO) ve hidrojen (H2) olmas› du-rumunda eksik yanma ortaya ç›kmaktad›r. Eksik yanmada hava, teorik hava mikta-r›ndan küçüktür. Teorik hava miktar› ile hatta fazla hava ile yanma durumunda yan-ma flartlar›ndan kaynaklanan eksik yanma söz konusu ise, bu durum k›sm› eksikyanma olarak tan›mlanmaktad›r. Tam yanmada yanma ifllemi s›ras›nda yak›t›n yap›-s›ndaki karbon (C), hidrojen (H2) ve varsa kükürtün (S) tümü oksijen (O2) ile tep-kimeye girerek, karbondioksit (CO2), su (H2O) ve kükürte dönüflmektedir. Yanmas›ras›nda, her yan›c› molekülün yak›c› molekülle karfl›laflma ihtimali olmamaktad›r.Yak›t›n tam yanmas›n› sa¤layabilmek amac›yla yanma için gerekli minimum oksijenmiktar›ndan daha fazla oksijen, dolay›s›yla hava verilmektedir. Verilecek fazla havamiktar›n› da belirlemek amac›yla hava fazlal›k katsay›s› kullan›lmaktad›r. Yak›t›nkat›, s›v› gaz olmas› durumuna göre farkl› hava fazlal›k katsay›lar› kullan›lmaktad›r.Hava fazlal›k katsay›s› de¤eri, kat›larda daha fazla gazlar da ise daha azd›r.

Oksijen/Yak›t ve Hava/Yak›t Oran›Yanmada kullan›lan oksijenin, yanmada kullan›lan yak›ta oran›, “oksijen/yak›t”oran› olarak tan›mlanmaktad›r. Bu oran molar (O/Y)n ya da kütlesel (O/Y)m ola-rak tan›mlanmaktad›r. Yanma iflleminde genellikle hava kullan›ld›¤›ndan oksi-jen/yak›t oran› yerine hava/yak›t oran› kullan›lmaktad›r. Yanmada kullan›lan hava-n›n, yanmada kullan›lan yak›ta oran› “hava/yak›t” oran› olarak tan›mlanmaktad›r.Bu oran da molar ya da kütlesel olma durumuna göre (H/Y)n ya da (H/Y)m ola-rak kullan›lmaktad›r.

Üst ve alt ›s›l de¤er: Fosil yak›tlar›n içeri¤inde su bulunabilmektedir. Yanma s›-ras›nda yak›t›n bünyesindeki su buharlafl›rken, do¤al olarak yak›t›n bir miktarenerjisini de kullanmaktad›r. Üst ›s›l de¤er, yak›t içerisindeki suyun buharlaflma-dan önce yak›t›n sahip oldu¤u enerjisini tan›mlamaktad›r. Yak›t›n içerisindeki subuharlaflt›ktan sonra, yani yak›t›n enerjisini kulland›ktan sonraki yak›t›n enerjisineise alt ›s›l de¤er denilmektedir. Do¤algaz›n 1 m3’ünün yanmas› sonucunda yakla-fl›k olarak 1,5-1,7 kg su aç›¤a ç›kmaktad›r. Motorinin 1 kg’›n›n yanmas› sonucundaise 1,1 kg su aç›¤a ç›kmaktad›r. 1 kg suyu buharlaflt›r›labilmesi için 2255 kJ enerjikullan›lmaktad›r. Di¤er bir anlat›mla, yanma sonu ürünlerinde bulunan her kg su2255 kJ’l›k enerjiyi kullanmaktad›r.


Yo¤uflma TeknolojisiYak›t›n üst ›s›l de¤erinden yararlanabilen sistemler yo¤uflma teknolojisini kullan-maktad›r. Yo¤uflma teknolojisi gelifltirilmeden önce yak›t›n sadece alt ›s›l de¤erin-den yararlan›l›yordu. Bu nedenle, yak›tlar›n enerji ve verim hesaplar› alt ›s›l de¤erüzerinden yap›l›yordu. Yani kazana verilen enerji olarak yak›t›n alt ›s›l de¤eri esasal›n›yordu. Yo¤uflma teknolojisi, baca gaz›ndaki su buhar›n›n yo¤uflturulmas›, yo-¤uflurken de enerjisini kazana giren suya vermesi esas›na dayanmaktad›r. Dolay›-s›yla yo¤uflma teknolojisini kullanan sistemlerde baca gaz› s›cakl›¤›, baca gaz›nda-ki suyun yo¤uflma s›cakl›¤›na kadar düflürülmektedir. Bu durumda da baca gaz›-n›n enerjisinden daha fazla yararlan›lm›fl olacakt›r. Bu yüzden de yo¤uflmal› sis-temler, yüksek verimli sistemlerdir.

Kimyasal Reaksiyon, Reaktant ve Ürün‹ki veya daha fazla maddenin birbiriyle etkileflmesi sonucu kendi özelliklerini kay-bederek yeni özellikte maddeler oluflturmas›d›r. Di¤er bir tan›m ise, maddeninmoleküler yap›s›ndaki elektronlar düzeyindeki de¤iflikliktir. Reaksiyona girenlerreaktant, reaksiyondan ç›kanlar ise ürün olarak tan›mlanmaktad›r.

Endotermik ve Ekzotermik ReaksiyonBir reaksiyon sonucunda ›s› aç›¤a ç›k›yorsa, bu tür reaksiyon ekzotermik reaksi-yon olarak adland›r›l›r. Bir reaksiyonun oluflmas› için, çevreden ›s› al›nmas› gere-kiyorsa, bu tür reaksiyonlar endotermik reaksiyon olarak adland›r›l›r.

YanmaBir madenin tutuflma s›cakl›¤›nda, havan›n oksijeni ile kimyasal reaksiyonu olaraktan›mlanmaktad›r. ISO taraf›ndan yap›lan tan›mlamada ise yanma; “genellikle alev-lenme ve/veya ›fl›ma ve/veya duman eflli¤inde bir maddenin ›s› vererek oksijenlereaksiyonu” olarak ifade edilmektedir.

Is› ve S›cakl›kIs›, yüksek s›cakl›kl› ortamdan düflük s›cakl›kl› ortama bir enerji aktar›m› olarak ta-n›mlanmakta olup, bir enerji kavram›d›r. S›cakl›k ise, ortamdaki moleküllerin orta-lama kinetik enerji ile ilgili bir kavramd›r. Buna göre, bir ortamdaki molekülerin ki-netik enerjileri ne kadar yüksek ise, bu ortamdaki s›cakl›k da o kadar yüksektir. Or-tamdaki moleküllerin ortalama kinetik enerjileri düfltükçe s›cakl›¤› da düflmektedir.

GAZ YAKITLAR VE ÖZELL‹KLER‹Yakma sistemlerinde gaz yak›t olarak, genellikle do¤algaz ve LPG kullan›lmaktad›r.Günümüzden milyonlarda y›l önce dünyada yaflayan canl› art›klar, yer katmanlar›aras›nda bulunmaktad›r. Bu süreçte, bas›nç ve s›cakl›k alt›nda dönüflüme u¤rayanbu at›klar do¤algaz› ortaya ç›karmaktad›r. Do¤algaz›n içerisinde, %75-95 oran›ndametan (CH4) bulunmakta, kalan miktar ise etan (C2H6), propan (C3H8), bütan(C4H10), azot N2, karbon dioksit (CO2), hidrojen sülfür (H2S), helyum (He) aras›n-da da¤›lmaktad›r. Do¤algaz, renksiz, kokusuz ve yüksek enerjili bir gaz yak›tt›r. Do-¤algaz›n yo¤unlu¤u 0,6-0,8 kg/m3 aras›ndad›r. Bununla birlikte havaya göre dahahafif bir gaz oldu¤undan aç›k havada uçuculuk özelli¤i bulunmaktad›r. Do¤algaz›nkapal› yerlerde hava içerisindeki oran› %5-15 aras›nda bulunmas› durumunda, pat-lay›c›l›k özeli¤i vard›r. Söz konusu kar›fl›m oranlar› aras›nda bulundu¤unda herhan-

2318. Ünite - Yakma Sistemler i ve Yak› t Ener j i Hesaplar ›

gi bir alev ile temas ederse, patlama ortaya ç›kmaktad›r. Do¤algaz, zehirli de¤ildir.Bununla birlikte do¤algaz kaçaklar›nda, havadaki gaz miktar›n›n artmas›yla bu or-tamdaki oksijen miktar› azalaca¤›ndan bo¤ulma tehlikesi ortaya ç›kmaktad›r.

Do¤algaz›n en önemli özelliklerinden birisi bünyesinde az miktarda kükürt bu-lunmas›d›r. Bu durumda do¤algaz kullan›m›nda korozyon sorunu ortadan kalk-maktad›r. Bünyesinde daha az kükürt bulunmas›, baca gaz› s›cakl›¤›n›n kat› yak›t-lara oranla daha düflük s›cakl›klara düflürülebilmesini sa¤lar. Bu durum da yak›t›ndaha verimli kullan›lmas›na olanak tan›maktad›r. Ayr›ca do¤algaz›n bünyesindedaha az miktarda karbon bulunmas›, radyasyon yoluyla oluflan ›s› transferini azalt-maktad›r. Gaz halinde olmas› nedeniyle, kat› ve s›v›larla karfl›laflt›r›ld›¤›nda, yanmas›ras›nda oksijen molekülleriyle daha kolay ve homojen bir kar›fl›m oluflturabil-mektedir. Gerçekte hava fazlal›k katsay›s› (λ); kat›, s›v› ve gaz yak›tlarda oksijeninyak›c› molekülleriyle birleflme ihtimali göz önüne al›narak belirlenmektedir. Bunagöre λ kat›larda en yüksek, s›v›larda daha az, gazlarda ise en az oranda al›nmak-tad›r. Hava fazlal›k katsay›s› λ’n›n düflük olmas› yanma için kullan›lan toplam ha-va miktar›n› azaltaca¤›ndan d›flar›ya at›lan enerjinin de azalt›lmas›n› sa¤layacak,böylece yanma verimi de artt›r›lm›fl olacakt›r.

Do¤algaz›n bünyesinde bulunan hidrojen miktar›, di¤er yak›tlara göre dahafazlad›r. Bunun sonucu olarak da yanma sonucu verimlerinde ortaya ç›kan su mik-tar› s›v› yak›tlara oranla 2 kat, kat› yak›tlara oranla 3 kat daha fazlad›r. Bu durumbacalarda yo¤uflma nedeniyle korozyon problemi ortaya ç›karmaktad›r. Bununlabirlikte, baca gaz›ndaki yüksek miktardaki su buhar›, yo¤uflmal› cihazlar›n geliflti-rilmesiyle bir avantaj olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bu tür uygulamalarda yak›t›n üst›s›l de¤erinden yararlan›larak, yo¤uflan suyun enerjisi kullan›lmakta, kayda de¤erbir miktarda verim art›fl› ortaya ç›kmaktad›r. Bu amaçla baca gaz›n›n düflük s›cak-l›klarda d›flar›ya at›lmas› ve düflük s›cakl›kl› ›s›tma sisteminin kullan›lmas› gerek-mektedir. Baca gaz›n›n düflük s›cakl›klarda d›flar›ya verilmesi, at›k gaz›n enerjisin-den daha fazla yararlan›lmas› anlam›na gelmektedir. Ayr›ca düflük s›cakl›kl› ›s›tmasistemi de ›s› kay›plar›n›n daha az oldu¤u bir sistem olarak ortaya ç›kmaktad›r.

Do¤algaz›n di¤er bir avantaj› da s›v› ve kat› yak›tlarda oldu¤u gibi, depolamagerektirmemesi ve boru hatlar›yla kolayca tafl›nabilmesidir. Yak›t›n bu flekilde bo-ruyla tafl›nabiliyor olmas› ›s›tma sistemlerinin bölgeselden merkeziye, merkezi ›s›t-madan da bireysele do¤ru geçmesine neden olmufltur. Do¤al gaz›n büyükflehirler-de yayg›n olarak kullan›lmas›n›n en önemli amac› di¤er yak›tlara göre çevreyi da-ha az kirletiyor olmas›d›r. Do¤al gazda bulunan azot, oksijen ile reaksiyona girdi-¤inde, yüksek s›cakl›klarda azotoksitler (NO8) oluflturmaktad›r. Sonuç olarak buazotoksitler de korozyona neden olmaktad›r. Çeflitli önlemler al›narak azotoksitoluflumu azalt›labilmektedir.

Gaz yak›t kullan›m›nda di¤er bir alternatif LPG (liquid petroluim gas)’dir. LPG,propan, bütan ve izobütan›n kar›fl›m›d›r. Oda s›cakl›¤› ve atmosferik bas›nçta gazhalinde bulunmaktad›r. Yüksek bas›nçlarda ise s›v› halde bulunmaktad›r. Yüksekbas›nçlara ç›k›ld›¤›nda gaz halden s›v› hale gelmektedir. Uygulanan yüksek bas›nçkald›r›ld›¤›nda buharlaflarak tekrar gaz haline dönmektedir. LPG’nin gaz halindekiözellikleri, do¤algaz›nkine yak›nd›r. LPG s›v› hale geçirilerek depolan›p tafl›nabil-mektedir. LPG, özellikle do¤algaz›n ulaflmad›¤› bölgelerde, konutlarda ve sanayi-de kullan›lmaktad›r. Konutlarda ›s›nma, piflirme ve s›cakl›k su eldesinde kullan›l-maktad›r. Sanayide ise ›s›l ifllem, kesme, kaynak, ›s›tma, buhar eldesi, güç eldesive kurutmada kullan›l›r. Sanayide, do¤al gaz›n yedeklenmesi amac›yla da LPG kul-lan›m› uygulamas› görülmektedir.


SIVI YAKITLAR VE ÖZELL‹KLER‹Çeflitli s›v› yak›t ürünleri ham petrolün rafinasyonu yoluyla elde edilmektedir. S›v› ya-k›t brülörlerinde kullan›lan motorin ve fueloil bu ürünler aras›nda yer almaktad›r. S›-v› yak›tlar›n çeflitli özellikleri bulunmaktad›r. Kullan›m amac›na göre farkl› özelliklertafl›yan s›v› yak›t ürünleri tercih edilmektedir. S›v› yak›tlarda birim hacmin a¤›rl›¤› ola-rak da tan›mlanan özgül a¤›rl›¤›n tespiti için çok çeflitli yöntemler bulunmaktad›r.

Viskozite, ak›fl halinde olan bir s›v›n› akmaya karfl› gösterdi¤i direnç olarak ta-n›mlanmaktad›r. Viskozite asl›nda bir ak›c›l›k ölçüsüdür. Yak›t›n düflük çal›flma s›-cakl›klar›nda bile serbestçe akacak kadar viskozitesi düflük olmal›d›r. Ancak visko-zitenin, s›z›nt›ya engel olacak ve pompa sistemini ya¤layabilecek kadar da yüksekolmas› istenmektedir. Ayr›ca, viskozite de¤eri yanma hücresine kolayca atomizeolabilecek uygunlukta olmal›d›r. Viskozite mutlak viskozite ve ba¤›l viskozite ol-mak üzere iki grupta tan›mlanmaktad›r. 1 cm2’lik düzlem bir yüz eleman›n›, 1 cmuzakta yine 1 cm2’lik di¤er bir yüze nazaran 1cm/saniyelik bir h›zla hareket ettir-mek için 1 dyne’lik bir kuvvet gerekiyorsa söz konusu s›v›n›n viskozitesine mutlakviskozite veya mutlak içsel sürtünme ad› verilir.

S›v› yak›tlar›n özelli¤inin ve cinsinin belirlenmesini sa¤layan en önemli yön-temlerden biri destilasyondur. Bu deney ASTM (American Society for Testing andMaterials: Amerika Test ve Malzeme Derne¤i)’nin onaylad›¤› standart bir deney se-tinde gerçeklefltirilmektedir. Destilasyon deneyinde yak›t ›s›t›larak buharlaflt›r›lma-s› sa¤lan›r. Buhar bir so¤utucudan geçirilir ve s›ras› ile yo¤unlaflan yak›t ölçü kap-lar›nda toplan›r. %10, %20, %30, %40, %50, %60, %70, %80, %90 ve son yak›t›n yo-¤unlaflt›¤› s›cakl›klar kay›t alt›na al›n›r. Daha sonra yak›t yüzdeleri ordinat ekseni-ne s›cakl›klar ise apsis eksenine yerlefltirilerek her yak›t kar›fl›m› için buharlaflmae¤risi elde edilir. Düzgün bir yanma elde etmek için buharlaflma e¤risinin de düz-gün olmas› gerekmektedir.

Alevlenme noktas›, yak›t›n alev ald›¤› s›cakl›k olmas› dolay›s›yla önemli özel-liklerden birisidir. S›v› yak›tlar›n yanabilmesi için yak›t›n buhar› ile havan›n belirlioranlarda kar›flm›fl olmas› gerekmektedir. Yak›t›n hava ile kolay bir yan›c› kar›fl›moluflturmas› için yak›t›n kolay buharlaflabilir olmas› istenir. Yak›t›n kolay yanabil-me özelli¤i alevlenme noktas› ile saptanmaktad›r. Yan›c› bir cismin alevlenmenoktas›, bu cismin hava ile yan›c› kar›fl›m meydana getiren buhar› ç›kard›¤› en dü-flük s›cakl›¤›d›r. Alevlenme noktas›n›n önemi so¤uk havalarda ortaya ç›kmaktad›r.Alevlenme noktas›n›n saptanabilmesi için uygulanan deney k›saca flu flekilde ger-çeklefltirilmektedir: Özel bir kaba konulan numuneye yukar›dan alev belirli biryüksekli¤e kadar yaklaflt›r›lmaktad›r. Deney süresince de yak›t›n s›cakl›¤› sürekliolarak artt›r›lmaktad›r. Yak›t›n alev ald›¤› s›cakl›k alevlenme s›cakl›¤› olarak kay-dedilmektedir.

Yak›t içerisinde bulunan kükürt oksijenle reaksiyona girerek kükürtdioksit(SO2) oluflturmaktad›r. Kükürt daha fazla miktarda oksijen ile birleflirse kükürttri-oksit (SO3) oluflmaktad›r. Yak›ttaki hidrojen ile oksijenin birleflmesi sonucu su aç›-¤a ç›kmaktad›r. Su ile SO3’ün birleflmesiyle sülfirikasit H2SO4 oluflmaktad›r. Sülfi-rikasit çok fliddetli bir afl›nd›r›c›d›r. Bu nedenle sistemin afl›nmas›na sebep olur. Buamaçla yak›t içindeki kükürt miktar›n›n tespiti için korozyon deneyleri yap›l›r. Ya-k›t›n yanabilmesi için pülverize edilerek buhar haline getirilmesi gerekmektedir.Yak›t›n uçucu k›s›mlar›n›n buharlaflmas›ndan sonra geriye bir miktar kok kal›r. Bu-na karbon bakiyesi ad› verilir. Bakiye karbonun yüksek olmas› brülör memelerin-de t›kanmalara neden olabilmektedir.


YANMA DENKLEMLER‹Yanma denklemleri, reaksiyona giren ve reksiyondan ç›kan bileflenlerin görülme-sini ve bu bileflenlerin ilk ve son durumuna iliflkin molar ve kütlesel miktarlar›n›ntespitini sa¤lar. Genellikle yanma problemlerinde bir tarafta hava ve yak›t, di¤er ta-rafta ise ürünlerin ba¤›l de¤erlerinin hesab› yap›l›r. Denklemlerde molar ve kütle-sel olarak miktarlar tespit edilerek her iki tarafa yaz›l›r. Yanma denklemlerinde, di-¤er denklemlerde oldu¤u gibi kütle denkli¤i söz konusu olmas›na karfl›n, molarbazda hacimsel denklik söz konusu de¤ildir. Yanma denklemlerinde yak›t›n havaile reaksiyonu söz konusudur. Ancak yak›t›n oksijenle olan reaksiyonu da söz ko-nusu olabilmektedir. Örne¤in karbonun oksijen ve hava ile reaksiyonlar› afla¤›da-ki denklemlerde s›ras›yla verilmifltir:

C + O2 → CO2 + ISI (8.1)12 gr C + 32 gr O2 → 44 gr CO21 gr C+ 2,66 gr O2 → 3,66 gr CO2

Eflitlik 8.1’den görüldü¤ü gibi 12 gr karbon (C), 32 gr oksijen (O2) ile birlefle-rek 44 gr karbondioksit (CO2) oluflturmaktad›r. Karbon ile oksijenin birleflme oran-lar› hep bu miktarlar ile katlar›nda olmaktad›r. ‹ki madde birleflti¤inde oluflan kim-yasal reaksiyon her zaman sabit a¤›rl›k oranlar› yasas›na göre oluflmaktad›r. Sabitoranlar› yasas› afla¤›daki gibi ifade edilmektedir: “e¤er bir (A) bileflenin (a) mikta-r›, (B) bilefleninin (b) miktar› ile birleflerek (c) miktar›nda (A+B) formuna geliyor-sa; (A) ve (B) her zaman, bileflenlerin miktar› ne olursa olsun hep bu oranlarda bir-leflir. E¤er herhangi bir bileflenin fazlal›¤› varsa bu fazlal›k reaksiyon ürünleri ara-s›nda yer alacakt›r. Karbonun oksijenle olan reaksiyon denkleminde giren ve ç›-kanlar›n molar de¤erleri yaz›l›rsa 1 mol karbonun 1 mol oksijenle birleflerek 1 molkarbondioksit ortaya ç›kard›¤› görülmektedir. Buna göre reaksiyona girenler 2mol, reaksiyondan ç›kanlar 1 moldür. Sonuç olarak reaksiyona girenlerle reaksi-yondan ç›kanlar aras›nda bir molar denge söz konusu de¤ildir. Yanma olaylar› ço-¤unlukla atmosfer ortam›nda gerçekleflmektedir. Di¤er bir deyimle, yanmaya at-mosferik flartlardaki hava kat›lmaktad›r. Bu durumda yukar›da karbonun oksijenleolan reaksiyonu için yaz›lm›fl yanma denklemi havaya göre yaz›l›rsa afla¤›daki ifa-deler ortaya ç›kacakt›r:

C + O2 + 3,78 N2 → CO2 + 3,78 N2+ ISI (8.2)12 gr C + 32 gr O2 + 105,8 gr N2 → 44 gr CO2 + 105,8 gr N21 gr C + 2,66 gr O2 + 8,81 gr N2 → 3,66 gr CO2 + 8,81 gr N2

Karbonun hava ile olan reaksiyonu incelendi¤inde kütlesel olarak bakt›¤›m›z-da, 12 kg karbon, 32 kg oksijen ve 105,8 gr azot reaksiyona girmekte; sonuçta 44gr karbondioksit ve 105,8 gr azot aç›¤a ç›kmaktad›r. Oksijen ile olan reaksiyondantek fark›, 105,8 gr azotun hem girenlerde hem de ç›kanlarda ayr› ayr› yer al›yor ol-mas›d›r. Sonuçta kütlesel olarak bakt›¤›m›zda 149,8 gr olarak giren reaktantlar, re-aksiyondan ayn› kütlede yani 149,8 gr olarak ç›kmaktad›r. Molar olarak bakt›¤›m›z-da 1 mol karbon 1 mol oksijen ve 3,78 mol azot reaksiyona girmektedir. Reaksiyo-nun ürünler k›sm›nda ise 1 mol karbondioksit ile 3,78 mol azot bulunmaktad›r. So-nuçta molar bakt›¤›m›zda 5,78 mol olarak giren reaktantlar, reaksiyondan 4,78 mololarak ç›kmaktad›r. Görüldü¤ü gibi burada da molar olarak bir denge bulunma-maktad›r. Hava ile olan reaksiyon incelendi¤inde 1 mol oksijen 3,78 mol azotun


havay› görüfltürdü¤ü anlafl›lmaktad›r. Ancak az miktardaki argon ve di¤er soygaz-lar burada ihmal edilmektedir.

Karbonun hava ile olan reaksiyonunda bazen fazla hava kullan›l›r. Fazla havamiktar› kullan›lan yak›ta göre de¤iflmektedir. Örne¤in karbonun %50 fazla hava ileyanmas› durumu için yanma denklemi yaz›l›rsa afla¤›daki ifade ortaya ç›kacakt›r:

C + 1,5 O2 + 5,67 N2 → CO2 + 0,5 O2 + 5,67 N2 + ISI (8.3)12 gr C + 48 gr O2 + 158,8 gr N2 → 44 gr CO2 + 16 gr O2 + 158,8 gr N21 gr C + 4 gr O2 + 13,23 gr N2 → 3,66 gr CO2 + 1,33 gr O2 + 13,23 gr N2

Yanma denkleminden görüldü¤ü gibi verilen fazla hava miktar›, ayn› miktardaç›kan ürünler aras›nda yer almaktad›r. Denkleme kütlesel olarak bakt›¤›m›zda re-aktantlar s›ras›yla; 12 gr karbon, 48 gr oksijen ve 158,8 gr azot olarak yer almakta-d›r. Ürünler ise s›ras›yla; 44 gr karbondioksit, 158,8 gr azot ve 16 gr oksijen olarakyer almaktad›r. Sonuçta kütlesel dengenin korundu¤u görülmektedir. Di¤er bir de-yimle; reaksiyona girenler 218,8 gr, reaksiyondan ç›kanlar ise 218,8 gr’d›r. Denkle-me molar olarak bakt›¤›m›zda reaktantlar s›ras›yla; 1 mol karbon, 1,5 mol oksijenve 5,67 mol azot olarak toplamda 8,17 mol olarak girmektedir. Reaksiyondan ç›-kan ürünler ise s›ras›yla; 1 mol karbondioksit, 5,67 mol azot ve 0,5 mol oksijen ola-rak toplamda 7,17 mol olarak ç›kmaktad›r. Burada da yine hacimsel olarak birdenkli¤in söz konusu olmad›¤› görülmektedir.

Teorik Hava ‹htiyac›n›n Hesab›Is›tma sistemlerinde kullan›lan yak›tlar göz önüne al›nd›¤›nda, reaksiyona genel-likle hidrokarbonlar›n girdi¤i görülmektedir. Sonuç olarak reaksiyona girenler ha-nesinde hidrojen, karbon, kükürt yer almaktad›r. Yukar›daki bölümde karbonunoksijen ile yanmas› için yaz›lan denklem benzer flekilde hidrojen ve kükürt için ya-z›l›rsa afla¤›daki ifadeler ortaya ç›kacakt›r:

2H2 + O2 → 2H2O + ISI (8.4)1 gr H2 + 8 gr O2 → 9 gr H2OC + O2 → CO2 + ISI (8.5)1 gr C + 8/3 gr O2 → 11/3 gr CO2S + O2 → SO2 + ISI (8.6)1 gr S + 1 gr O2 → 2 gr S O2

Bu ifadeler incelendi¤inde kütlesel olarak karbon her zaman kütlesinin 8/3 ka-t› oksijen, hidrojenin her zaman kütlesinin 8 kat› oksijen ve kükürtün her zamankütlesinin 1 kat› oksijen ile birleflti¤i görülmektedir. Buna göre e¤er 1 kg yak›t s›-ras›yla C kg karbon, H kg hidrojen, S kg kükürt ve O kg oksijenden olufluyorsa, Ckg karbonu yakmak için 8/3 C oksijen, H kg hidrojeni yakmak için 8H kg oksijenve S kg kükürtü yakmak için S kg oksijen gerekmektedir. Yak›t›n 1 kg’›nda O kgoksijen oldu¤u bafllang›çta belirtilmiflti. Bu da dikkate al›n›rsa 1 kg yak›t›n tam yan-mas› için gerekli oksijen miktar› afla¤›daki ifadeden bulunabilecektir.

= (8/3 C + 8H + S - O) kg hava/ kg yak›t (8.7)

Yanma ifllemlerinde genellikle oksijen yerine hava kullan›lmaktad›r. Yukar›da-ki ifade hava için yaz›l›rsa 1 kg yak›t için gerekli olan teorik hava miktar› flu flekil-de ortaya ç›kacakt›r:

L to2,


Lhava,t = 100/23 (8/3C + 8H + S - O) (8.8) kg hava/ kg yak›t (8.8)

Bu ifadede kütlesel olarak havan›n %23 oksijen ve %77 azottan olufltu¤u kabuledilmifltir. Bu kabul yap›l›rken kütlesel bazda çok az olan di¤er maddeler ihmaledilmifltir. Yanma ifllemi s›ras›nda yan›c› moleküllerin yak›c› moleküllerle birleflmeflans› %100 olmad›¤›ndan yanma iflleminde verilecek hava miktar›, hesaplananmiktardan daha fazla olmaktad›r. Burada fazla verilecek havan›n miktar› “hava faz-lal›k katsay›s›” ile tan›mlanmakta ve λ ile gösterilmektedir. 1 kg yak›t için gerekliteorik hava miktar› ifadesi, 1kg yak›t›n yanmas› için verilen gerçek hava miktar›na,λ katsay›s› eklenerek afla¤›daki flekilde düzenlenir:

Lhava,g = λ [100/23 (8/3C + 8H + S - O)] kg hava/ kg yak›t (8.9)

Yanma ifllemine giren bir yak›t, kütlsel olarak %70 karbon, %29 hidrojen ve %1kükürtten oluflmaktad›r. Hava fazlal›k katsay›s› %10 kabul edilmektedir. Buna gö-re kg yak›t bafl›na gerekli olan hava miktar›n› hesaplay›n›z.

Çözüm: Eflitlik 8.9’da verilen de¤erler yerine yaz›l›rsa gerekli hava miktar› he-saplanabilir:

Lhava,g = 1,1 [100/23 (8/3 (0,70) + 8 (0,29) + 0,01 )]Lhava,g = 20,07 kg hava/ kg yak›t

Yanma ifllemine giren bir yak›t, kütlesel olarak %73 karbon, %26 hidrojen ve %1 kükürt-ten oluflmaktad›r. Hava fazlal›k katsay›s› %12 kabul edilmektedir. Buna göre kg yak›t ba-fl›na gerekli olan hava miktar›n› hesaplay›n›z.

Yanma Ürünlerinin Hesab›Yanma sonu ürünlerinin hesaplanmas›nda teorik hava ihtiyac› için yaz›lan denk-lemlerden yararlan›lmaktad›r. Eflitlik 8.4, Eflitlik 8.5 ve Eflitlik 8.6 incelenerek yan-ma sonu ürünleri için gerekli olan miktarlar hesaplanabilir. Reaksiyona giren 1 kgyak›t; C kg karbon, H kg oksijen ve S kg kükürt ve O kg oksijenden oluflmaktad›r.Reaksiyonda tam yanma gerçekleflti¤i varsay›l›rsa, C kg karbonun yanmas› sonucu11/3 kg karbondioksit, H kg hidrojenin yanmas› sonucu 9 H kg su ve S kg kükür-dün yanmas› sonucu 2 S kg kükürtdioksit oluflmaktad›r. E¤er yanma için fazla ha-va verilmiflse, fazla havadaki oksijen miktar›, “0,23xfazla hava”, verilen havadakiazot miktar› olarak da “0,77xgerçek hava” yanma ürünleri k›sm›nda yer alacakt›r.Afla¤›daki örne¤i, hava miktar› hesab› ve yanma sonu ürünleri hesab› ile ilgili ö¤-rendi¤iniz bilgileri de¤erlendirerek gözden geçirebilirsiniz.

Karbon oran› %72, hidrojen oran› %26,5 ve kükürt oran› %1,5’dir. Hava fazlal›koran›n› %10 kabul edilirse; 1 kg yak›t bafl›na teorik hava ihtiyac›n›, 1 kg yak›t ba-fl›na gerçek hava ihtiyac›n›, yanma sonu ürünlerinin kütlesel toplam›n› bulunuz.

Çözüm:1 kg yak›t bafl›na teorik hava ihtiyac› Eflitlik 8.8 yard›m›yla flu flekilde hesaplan›r:

Lhava,t = 100/23 (8/3 (0,72) + 8 (0,265) + 0,015 ) = 17,63 kg hava/ kg yak›t

1 kg yak›t bafl›na gerçek hava ihtiyac› Eflitlik 8.9 yar›m›yla flu flekilde hesaplan›r:

Lhava,g = 1,1[100/23 (8/3 (0,72) + 8 (0,265) + 0,015 )] = 19,39 kg hava/ kg yak›t


Ö R N E K

Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Teorik hava ihtiyac› bafll›¤›ndaki eflitliklerden yararlanarak yanma sonu ürünle-rinin miktar› için de genel bir ifade oluflturulabilir. Ancak yanma olay›na giren ya-k›t›n miktar› ve verilen hava miktar›na göre yanma denklemi oluflturulup gereklihava ihtiyac›n›n ve yanma sonu ürünlerinin miktar› belirlenir.

E¤er 1 kg yak›t C kg karbon H kg oksijen S kg kükürt ve O kg oksijenden olufl-maktaysa oluflacak yanma sonu ürünleri için afla¤›daki ifadeler yaz›labilir:

C kg karbonun yanmas›ndan oluflacak CO2 miktar›:11/3 C gr: 11/3(0,72) = 2,64 kgH kg hidrojenin yanmas›ndan oluflacak H2O miktar›: 9 H gr: 9 (0,265) = 2,38 kgS kg kükürtün yanmas›ndan oluflacak SO2 miktar› :2 S gr: 2 (0,015) = 0,03 kgYanma için verilen fazla havadaki O2 miktar›: 0,23 8 Lhava,f: 0,23 (1,76) = 0,04 kgYanma için verilen havadaki N2 miktar›: 0,77 8 Lhava,g: 0,77 (19,39) = 14,93 kgYanma sonu ürünlerinin kütlesel miktar› (myü) flu flekilde bulunur:

myü = (2,64 + 2,38 + 0,03 + 0,04 + 14,93) = 20,02 kg gaz/ kg yak›t

Karbon oran› %73, hidrojen oran› %25 ve kükürt oran› %2’dir. Hava fazlal›k oran›n› %10kabul edilirse; 1 kg yak›t bafl›na teorik hava ihtiyac›n›, 1 kg yak›t bafl›na gerçek hava ihti-yac›n›, yanma sonu ürünlerinin kütlesel toplam›n› bulunuz.

YAKIT ENERJ‹ HESAPLARI Yak›tlar ile ilgili enerji hesaplar› yap›l›rken birim enerji bafl›na maliyet de¤erleri or-taya ç›kart›l›r. Farkl› yak›tlar›n karfl›laflt›r›lmas› yap›l›rken ayn› miktar enerjiyi eldeedebilmek için harcanacak parasal miktar›n karfl›laflt›r›lmas› yap›lmaktad›r. Böyle-ce yak›tlar›n fiyat karfl›laflt›rma tablolar› oluflturulmaktad›r. Enerji hesaplamalar›ndafarkl› birimler kullan›labilmektedir. Do¤algaz›n birim enerjisi kj/m3 olarak tan›mla-n›rken, motorinin birim enerjisi kj/kg olarak verilmektedir. Bu birimlere bakarakbu iki yak›t›n enerji karfl›laflt›rmas›n› yapmak olanaks›zd›r. Bunlar›n birim enerjimaliyetlerinin karfl›laflt›r›labilmesi için her birinin 1MJ veya 1kWh’ine ödenen pa-rasal bedeller belirlenmifltir. Bu bölümde farkl› cihazlar ve farkl› yak›tlar için yak›tenerji hesaplar› yap›lm›flt›r.

Güncel ve önceki dönemlere ait yak›t fiyatlar› hakk›nda bilgi almak için “http://www.tesi-sat.com.tr/yayin/yakit-fiyatlari” sayfas›n› ziyaret edebilirsiniz.

Yo¤uflmas›z cihazlarda miks LPG için alt ›s›l de¤er Ha= 46054 kj/kg (11000kcal/kg) olarak verilmektedir. Miks LPG’nin 1MJ’nün ve 1kWh’nin bedeli afla¤›da-ki eflitlikler ile hesaplanabilir:

, , (8.10)

Bu eflitliklerde, BFMJ, yak›t›n 1MJ’ünün fiyat›n› (T/MJ); BFkWh, yak›t›n 1kWh’ninfiyat›n› (T); BFkg, 1kg yak›t›n güncel fiyat›n›, (T/kg); Ha yak›t›n alt ›s›l de¤erini(kJ/kg veya kWh/kg); η kazan verimini (%) göstermektedir. Yak›t›n alt ›s›l de¤eri-ni kullanan yo¤uflmas›z cihazlarda, Miks LPG için yak›t maliyet hesaplar›na iliflkinÖRNEK afla¤›da verilmifltir.

BFBF

H .L,kWhL,kg

a=

ηBF

BF

H .L,MJL,kg

a=

.1000

η


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Miks LPG’nin sat›fl fiyat› büyük sanayi tesisleri için 3,381818 T/kg (fiubat 2012 fi-yat›, kaynak: www.tesisat.com.tr) olarak verilmektedir. Miks LPG’nin alt ›s›l de¤eri46054 kj/kg (12,76 kWh/kg) ve miks LPG kullanan kazan›n verimi %92 ise yak›t›nalt ›s›l de¤erini kullanan yo¤uflmas›z cihazlar için miks LPG’nin 1MJ’ünün ve1kWh’nin fiyat›n› hesaplay›n›z.

Çözüm: Miks LPG’nin 1MJ’ünün bedeli ve 1kWh’nin bedeli Eflitlik 8.10’dan ya-rarlan›larak s›ras› ile afla¤›daki flekilde bulunur:

Miks LPG’nin sat›fl fiyat› büyük sanayi tesisleri için 2,987837 TL/kg olarak verilmektedir.Miks LPG’nin alt ›s›l de¤eri 12,76 kWh/kg, Miks LPG kullanan kazan›n verimi % 92 ise miksLPG’nin 1 kWh’nin fiyat›n› hesaplay›n›z.

Yo¤uflmal› cihaz kullan›m›nda miks LPG’nin yak›t enerji hesab›nda üst ›s›l de-¤er Hü kullan›lmaktad›r. Miks LPG için üst ›s›l de¤er Hü= 49822 kj/kg (11900kWh/kg) olarak verilmektedir. Miks LPG’nin 1MJ’ünün ve 1kWh’nin bedeli afla¤›-daki eflitlikler ile hesaplanabilir:

(8.11)

Bu eflitliklerde, BFMJ , yak›t›n 1MJ’ünün fiyat›n› (T/MJ), BFkWh,yak›t›n 1kWh’ninfiyat›n› (T), BFkg , 1kg yak›t›n güncel fiyat›n›, (T/kg), Hü yak›t›n üst ›s›l de¤erini(kj/m3 veya kWh/m3 ), η kazan verimini (%) göstermektedir. Yak›t›n üst ›s›l de¤e-rini kullanan yo¤uflmal› cihazlar için, Miks LPG için yak›t maliyet hesaplar›na ilifl-kin ÖRNEK afla¤›da verilmifltir.

Miks LPG’nin sat›fl fiyat› büyük sanayi tesisleri için 3,381818 T/kg (fiubat 2012 fi-yat›, kaynak: www.tesisat.com.tr) olarak verilmektedir. Miks LPG’nin üst ›s›l de¤e-ri 49822 kj/kg (13,80 kWh/kg) ve miks LPG kullanan kazan›n verimi %96 ise ya-k›t›n üst ›s›l de¤erini kullanan yo¤uflmal› cihazlar için miks LPG’nin 1MJ’ünün ve1kWh’nin fiyat›n› hesaplay›n›z.

Çözüm: Miks LPG’nin 1MJ’nün bedeli ve 1kWh’nin bedeli Eflitlik 8.11’den ya-rarlan›larak s›ras› ile afla¤›daki flekilde bulunur:

T/MjBFBF

H .L,MjL,kg

u=

.1000

&& η=

3 381818 100049822 0 9

, .. , 66

0 07070= ,

BFBF

H .L,kWhL,kg

u=

&& ηBF

BF

H .L,MJL,kg

u=

.1000

&& η

T/kWhBFBF

H .L,MJL,kg

a=

η= =

3 38181812 76 0 92

0 2880,, . ,

,

T/MjBFBF

H .L,MJL,kg

a=

.1000

η= =

3 381818 100046054 0 92

, .. ,

00 07981,


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Ö R N E K

Ö R N E K

Yo¤uflmas›z cihazlarda do¤algaz için alt ›s›l de¤er Ha=34541 kj/m3 (9,59kWh/m3) olarak verilmektedir. Do¤algaz›n 1MJ ‘ünün ve 1kWh’nin bedeli afla¤›da-ki eflitlikler ile hesaplanabilir:

(8.12)

Bu eflitliklerde, BFMJ ,do¤algaz›n 1MJ’ünün fiyat›n› (TL/MJ), BFkWh , do¤algaz›n1kWh’nin fiyat›n› (T/kWh), BFm3, 1m3 do¤algaz›n güncel fiyat›n›, (T/m3), Ha ya-k›t›n alt ›s›l de¤erini (kj/m3 veya kWh/m3 ), η kazan verimini (%) göstermektedir.Yak›t›n alt ›s›l de¤erini kullanan yo¤uflmas›z cihazlarda do¤algaz için yak›t maliyethesaplar›na iliflkin örnek afla¤›da verilmifltir.

Do¤algaz›n sat›fl fiyat› kesintili do¤algaz kullanan sanayi tesisleri için 0,562340T/ m3 (fiubat 2012 fiyat›, kaynak: www.tesisat.com.tr) olarak verilmektedir. Do¤al-gaz›n alt ›s›l de¤eri 34541 kj/m3 (9,59 kWh/m3) ve do¤algaz kullanan kazan›n ve-rimi %92 ise yak›t›n alt ›s›l de¤erini kullanan yo¤uflmas›z cihazlar için do¤alga-z›n 1MJ’ünün ve 1kWh’nin fiyat›n› hesaplay›n›z.

Çözüm: Do¤algaz›n 1MJ’ünün bedeli ve 1kWh’nin bedeli Eflitlik 8.12’den ya-rarlan›larak s›ras› ile afla¤›daki flekilde hesaplan›r:

Do¤algaz›n m3 fiyat› 0,871542 TL, alt ›s›l de¤er 34541 kJ/m3 ve kazan verimi % 92 ise 1 MJdo¤algaz için ödenen miktar kaç T olacakt›r?

Yo¤uflmal› cihaz kullan›m›nda do¤algaz›n yak›t enerji hesab›nda üst ›s›l de¤erHü kullan›lmaktad›r. Do¤algaz için üst ›s›l de¤eri Hü= 38330 kj/m3 (10,62 kWh/m3)olarak verilmektedir. Do¤algaz›n 1MJ ‘ünün ve 1kWh’nin bedeli afla¤›daki eflitlik-ler ile hesaplanabilir:

(8.13)

Bu eflitliklerde, BFMJ, yak›t›n 1MJ’ünün fiyat›n› (TL/MJ), BFkWh, yak›t›n 1kWh’ninfiyat›n› (T/kWh), BFm

3, 1m3 yak›t›n güncel fiyat›n›, (T/ m3), Hü do¤algaz›n üst ›s›lde¤erini (kj/m3 veya kWh/m3), η kazan verimini (%) göstermektedir. Yak›t›n üst›s›l de¤erini kullanan yo¤uflmal› cihazlarlarda do¤algaz için yak›t maliyet hesapla-r›na iliflkin ÖRNEK afla¤›da verilmifltir.

BFBF

HD,kWhD,kg

u=

.

.1000

&& ηBF

BF

HD,MjD,m

u=

.3

1000.

&& η

T/kWhBFBF

HaD,kWhD,m=.

= 0,562340 = 0,063733

9 59 0 92η , . ,

T/MjBFBF

HaD,MjD,m=

.= 0,562340.1000 =

31000

34541 0 92

.

. ,η00,01769

BFBF

HaD,kWhD,kg=.η

BFBF

HaD,Mj =.1000

.D,m3

η

T/kWhBFBF

H .L,kwhL,kg=&&u η

= =3 381818

13 80 0 960 02552,

, . ,,


Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Do¤algaz›n sat›fl fiyat› kesintili do¤algaz kullanan sanayi tesisleri için 0,562340T/ m3 (fiubat 2012 fiyat›, kaynak: www.tesisat.com.tr) olarak verilmektedir. Do¤al-gaz›n üst ›s›l de¤eri 38330 kj/m3 (10,62 kWh/m3) ve do¤algaz kullanan kazan›nverimi %96 ise yak›t›n üst ›s›l de¤erini kullanan yo¤uflmal› cihazlar için do¤alga-z›n 1MJ’nün ve 1kWh’nin fiyat›n› hesaplay›n›z.

Çözüm: Do¤algaz›n 1MJ’ünün bedeli ve 1kWh’nin bedeli Eflitlik 8.13’den ya-rarlan›larak s›ras› ile afla¤›daki flekilde hesaplan›r:

Do¤algaz›n m3 fiyat›n›n T0,782619, üst ›s›l de¤erinin ise 10,62 kWh/m3 oldu¤u bilinmek-tedir. Buna göre % 96 verime sahip kazan kullan›l›rsa 1 kWh do¤algaz için ödenen tutarkaç T olacakt›r?

Fueloil için yak›t enerji hesaplar› da LPG ve do¤algazda kullan›lan ifadeler yar-d›m› ile gerçeklefltirilebilir. Fueloil’in 1 MJ ve 1 kWh’inin fiyat› afla¤›daki eflitlikleryard›m› ile hesaplanabilir.

,, (8.14)

Bu eflitlikte, BFF,MJ , Fuel Oil’in 1MJ’ünün fiyat›n› (T/MJ), BFF,kWh , Fuel oil’in1kWh’nin fiyat›n› (T/kWh),BFF,kg , 1kg fuel oil’in güncel fiyat›n› (T/kg), Ha fueloil’in alt ›s›l de¤erini (kj/kg, kWh/kg) ve η kazan verimini göstermektedir. Fuel oiliçin yak›t maliyet hesaplar›na iliflkin örnek afla¤›da verilmifltir.

Fueloil’in sat›fl fiyat› 1,8813 T /kg (fiubat 2012 fiyat›, kaynak: www.tesisat.com.tr) ola-rak verilmektedir. Fueloil’in alt ›s›l de¤eri 40611 kj/kg (11,28 kWh/kg) ve fuel oil kulla-nan kazan›n verimi 0,85 ise fueloil’in 1 MJ’ünün ve 1 Kwh’inin fiyat›n› hesaplay›n?

Çözüm: Fueloil’in 1 MJ’ünün bedeli ve 1 kWh’nin bedeli Eflitlik 8.14’den yarar-lan›larak s›ras› ile afla¤›daki flekilde hesaplan›r.

T/kWhBFHF,kWh

F,kg

a=

BF= 1,8813 = 0,1962

. , . ,η 11 28 0 85

T/MjBFHF,Mj

F,kg

a=

BF .1000= 1,8813.1000

40611.0.85= 0,

.η005499

BFHF,kWh

F,kg

a=

BF

.ηBF

HF,MjF,kg

a=

BF .1000

.η

T/MjBFBF

HaD,MjD,m=

.= 0,562340.1000

38330.0,96=

31000.

η00,01528


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Ö R N E K

Ö R N E K

Fueloilin fiyat› 28 Mart 2008 tarihinde 1,82 T/kg olarak verilmektedir. Kalorifer yak›t›n›n1 MJ’ne ödenen tutar kaç T olacakt›r?

Motorin için yak›t enerji hesaplar› da LPG ve do¤algazda kullan›lan ifadeleryard›m› ile gerçeklefltirilebilir. Motorin’in 1 MJ ve 1 kWh’inin fiyat› afla¤›daki eflit-likler yard›m› ile hesaplanabilir.

, (8.15)

Bu eflitlikte, BFM,MJ ,Motorinin 1MJ’ünün fiyat›n› (T/MJ), BFM,kWh , Fueloil’in1kWh’nin fiyat›n› (T/kWh),BFM,kg , 1kg motorinin güncel fiyat›n› (T/kg), Ha moto-rinin alt ›s›l de¤erini (kj/kg, kWh/kg) ve η kazan verimini göstermektedir. Motoriniçin yak›t maliyet hesaplar›na iliflkin örnek afla¤›da verilmifltir.

Motorin’in sat›fl fiyat› 3,8818 T/kg (fiubat 2012 fiyat›, kaynak: www.tesisat.com.tr) ola-rak verilmektedir. Motorinin alt ›s›l de¤eri 42705 kj/kg (11,86 kWh/kg) ve motorin kulla-nan kazan›n verimi 0,85 ise motorinin 1 MJ’ünün ve 1 Kwh’inin fiyat›n› hesaplay›n?

Çözüm: Motorinin 1 MJ’ünün bedeli ve 1 kWh’nin bedeli ise Eflitlik 8.15’denyararlan›larak s›ras› ile afla¤›daki flekilde hesaplan›r.

Motorinin sat›fl fiyat› 2,781065 T/kg olarak verilmektedir. Motorinin alt ›s›l de¤eri 11,86kWh/kg, motorin yakan kazan›n verimi %84 ise motorinin 1 kWh’nin fiyat›n› hesaplay›n›z.

‹thal kömür için yak›t enerji hesaplar› da LPG ve do¤algazda kullan›lan ifade-ler yard›m› ile gerçeklefltirilebilir. ‹thal kömürün 1 MJ ve 1 kWh’inin fiyat› afla¤›da-ki eflitlikler yard›m› ile hesaplanabilir.

(8.16)

Bu eflitlikte, BFK,MJ , Kömürün 1MJ’ünün fiyat›n› (T/MJ), BFK,kWh , ‹thal kömü-rün 1kWh’nin fiyat›n› (T/kWh),BFK,kg , 1kg kömürün güncel fiyat›n› (T/kg), Ha kö-mürün alt ›s›l de¤erini (kJ/kg, kWh/kg) ve η kazan verimini göstermektedir. Kö-mürün için yak›t maliyet hesaplar›na iliflkin ÖRNEK afla¤›da verilmifltir.

‹thal kömürün sat›fl fiyat› 0,5932 T/kg (fiubat 2012 fiyat›, kaynak: www.tesisat.com.tr)olarak verilmektedir. Kömürün alt ›s›l de¤eri 25120 kj/kg (6,98 kWh/kg) ve kömür kul-lanan kazan›n verimi 0,70 ise kömürün 1 MJ’ünün ve 1 kWh’nin fiyat›n› hesaplay›n?

BFHK,kWh

K,kg

a=

BF

.ηBF

HK,MjK,kg

a=

BF .1000

.η

T/kWhBFHM,kWh

M,kg

a=

BF= 3,8818 = 0,38506

. , . ,η 11 86 0 85

T/MjBFHM,Mj

M,kg

a=

BF .1000= 3,8818.1000

42705.0,85= 0,

.η110693

BFH,kWh

,kg

aM

M=BF

.ηBF

HM,MjM,kg

a=

BF .1000

.η


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Ö R N E K

Çözüm: ‹thal kömürün 1 MJ’ünün bedeli ve 1Kwh’nin bedeli ise Eflitlik 8.16’danyararlan›larak s›ras› ile afla¤›daki flekilde hesaplan›r.

‹thal kömürün sat›fl fiyat› 0,508475 T/kg olarak verilmektedir. ‹thal kömürün alt ›s›l de-¤eri 25120 kJ/kg, ithal kömür yakan kazan›n verimi %70 ise ithal kömürün 1 MJ’nün fiya-t›n› hesaplay›n›z.

Elektrik için yak›t enerji hesab› yap›l›rken do¤rudan kWh bafl›na verilen enerjibedelinden yararlan›l›r. Konutlar için elektri¤in güncel fiyat› 0,2629 olarak veril-mektedir.(fiubat 2012 fiyat›, kaynak: www.tesisat.com.tr). Bu fiyat T/MJ’e afla¤›da-ki flekilde çevrilebilir:

BRÜLÖRLERBrülörler, yak›t ile havan›n uygun oranlarda kar›flt›r›larak yanma odas›na gönderil-mesini sa¤layan cihazlar olup, yakma sisteminin ana elemanlar›ndan birisidir. Brü-lörün en önemli görevi, yak›t› olabildi¤ince pülverize ederek yanma odas›na gön-dermektir. Pülverizasyonun amac›, yak›t› daha küçük zerrelere ay›rarak yüzeyiniartt›rmakt›r. Yak›t›n yüzey alan› ne kadar artt›r›l›rsa hava ile karfl›laflma ihtimali ar-taca¤›ndan daha verimli bir yanma gerçeklefltirilebilecektir. Brülörler, yak›t›n tipi-ne göre kat›, s›v›, gaz olmak üzere ayr› s›n›flarda incelenir. Bu bölümde gaz ve s›-v› yak›t brülörleri incelenmifltir.

Gaz Yak›t BrülörleriGaz yak›t brülörleri, endüstride daha çok do¤algaz yakan brülörler olarak görül-mektedir. Do¤algaz brülöründen beklenen en önemli özellik, hava ile yak›t› uygunbir oranda ve kontrollü olarak kar›flt›rmak ve verimli bir yanmay› sa¤layacak kar›-fl›m› bir araya getirmektir. Son y›llarda özellikle enerji tasarruflu, yüksek verimli veçevreye duyarl› sistemlerin ön plana ç›kmas›yla, yeni nesil gaz yak›t brülörlerinintasar›m›nda yanma veriminin yükseltilmesi, enerji tasarrufunun sa¤lanmas› ve çev-reye verilen emisyonlar›n azalt›lmas› ön planda tutulmaktad›r.

Gaz yak›t brülörleri, çal›flma prensipleri, kapasite kontrolleri, tutuflma yöntem-leri, alev kontrolleri, kulland›¤› yak›t tipi ve imalat tarz›na göre s›n›fland›r›lmakta-d›rlar. Çal›flma flekillerine göre atmosferik brülörler ve üflemeli brülörler olarak s›-n›fland›r›lan gaz yak›t brülörleri, kapasite kontrolüne göre, tek kademeli gaz brü-lörleri, iki kademeli gaz brülörleri ve oransal kontrollü gaz brülörleri olarak üçgrupta s›n›fland›r›lmaktad›r. Gaz yak›t brülörleri tutuflturma flekillerine göre dörtgrupta s›n›fland›r›lmaktad›rlar. Bunlar s›ras›yla, meflale çubuk ile tutuflturulan brü-lörler, elle çal›flan ateflleme yöntemiyle tutuflturulan brülörler, atmosferik brülörler(elle veya manyeto ile çal›flan ateflleme ve pilot alevin tutuflturuldu¤u brülörlerdir),otomatik olarak çal›flan trafo veya büyük kapasitelerde ön pilot alev ile tutuflturu-lan brülörlerdir. Gaz yak›t brülörleri alev kontrolüne göre ise dörde ayr›l›rlar. Bun-

T/Mj

T/kWhBFHK,kWh

K,kg

a=

BF= 0,5932

6,98.0,70= 012140

.η

T/MjBFHK,Mj

K,kg

a=

BF .1000= 0,5932.1000

25120.0,70= 0,

.η003373


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

lar s›ras›yla, ultraviyole kontrollü gaz brülörleri, iyonizasyon kontrollü gaz brülör-leri, termoelektrik sistemli gaz brülörleri ve fotorezistant kontrollü gaz brülörleri-dir. Kulland›¤› yak›t cinsine göre brülörler üç s›n›fta de¤erlendirilmektedir. Bunlars›ras›yla, tek yak›tl› brülörler (gaz yak›t), çift yak›tl› brülörler (gaz veya s›v›, gaz ve-ya kat›) ve çok yak›tl› brülörlerdir (gaz, s›v› ve kat›). Gaz yakan brülörler imalat fle-killerine göre de üç gruba ayr›lmaktad›r. Bunlar s›ras›yla, domestik gaz brülörleri,sanayi tipi gaz brülörleri, endüstriyel tip do¤algaz brülörleridir.

Çal›flma flekillerine göre gaz brülörleri iki ana grupta toplanmakta ve ikisi deyayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Atmosferik brülörler, bas›nçl› gaz›n bir lülede gen-leflmesi esnas›nda enjeksiyon prensibi ile çevreden emdi¤i birincil hava ile kar›fla-rak yanmas› ve termik olarak yükselen ›s›n›n yerine aç›k olan yak›c›n›n alt›ndanemilen ikincil hava ile yanmas› prensibine göre çal›flmaktad›r. Bu tip brülörler elleveya otomatik olarak atefllenebilmektedirler. Termostatik ›s› kontrollü ve termo-elektrik alev kontrollü tipleri bulunmaktad›r. Termostatik ›s› kontrolü, tespit edilmiflalt ve üst limit s›cakl›klar›na göre ›s› miktar›n›n kontrol edilmesi prensibine dayan-maktad›r. Termoelektrik alev kontrolü ise termoelektrik vana ve vana ile ba¤lant›l›termocouple eleman› vas›tas›yla yap›lan alev kontrolüdür. Atmosferik brülörler, ko-nutlarda flofben, kat kaloriferi ve f›r›nlarda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Sanayi-de ise direkt s›cak hava ve endirekt s›v› ›s›tma cihazlar› ile özel kurutma f›r›nlar›n-da ve piflirme ocaklar›nda kullan›lmaktad›r. Atmosferik brülörlerin basit yap›lar› vesessiz çal›flmalar›, son y›llarda 500000 kcal/h kapasiteleri seçim avantaj› olarak orta-ya konulmaktad›r. Bununla birlikte bu tip brülörleri kullanan kazanlar›n özel tasar-lanmas› gerekmektedir. Bu nedenle, atmosferik brülörler, atmosferik kazanlarla bir-likte imal edilmektedir. Oysa üflemeli brülörler kazanlardan ba¤›ms›z imal edilip,sat›labilmektedirler. Atmosferik gaz brülörleri, genellikle paslanmaz çelikten imaledilirler. Bu tür brülörlerde dikkat edilmesi gereken baz› noktalar flunlard›r. Alevinkararl› olmas› ve hiç bir flekilde geri tepmemesi istenmektedir. Ayr›ca, güvenilir biralev emniyet sistemi bulunmal›d›r. Yanma ürünü gazlar içerisinde CO’nun bulun-mamas› istenmektedir. Bu tür brülörler, basit kap›lar› nedeniyle fazla bak›m gerek-tirmemektedir. Atmosferik brülörlerin önemli bir dezavantaj›, hava-yak›t miktar›n›nbirlikte ayarlanmas›ndaki güçlüktür. Bu tür brülörler, tam yükte çal›flt›¤› durumda%20 hava fazlal›k katsay›s› kullanmaktad›r. Düflük yüklerde, do¤al olarak gaz mik-tar› azalmaktad›r. Bununla birlikte hava miktar›n› ayn› oranda azaltmak mümkünolmamaktad›r. Bu durum, atmosferik gaz brülörlerinin düflük yüklerde çal›flt›r›ld›-¤›nda, artan fazla hava miktar›na ba¤l› olarak kazan veriminin düflmesine neden ol-maktad›r. Üflemeli brülörlerde, hava-yak›t miktar› çok iyi bir flekilde ayarlanabildi-¤inden buna ba¤l› bir verim azalmas› ortaya ç›kmaz. Üflemeli ve atmosferik brülör-lerde yüke ba¤l› olarak ›s›l verimdeki de¤iflme, fiekil 8.1’de görülmektedir.

Atmosferik gaz brülörünün çal›flma flekli fiekil 8.1’de verilmektedir.


fiekil 8.1

Ana gaz memesiGaz kollektörü

Gaz

Birincil havaGaz havakar›fl›m›

Ana alev

‹kincil havaYanma ›zgara gövdesi

Atmosferik GazBrülörününÇal›flma fiekli.

Kaynak: Karakoç,2007

Üflemeli brülörler, cebri haval› ya da bas›nçl› haval› brülörler olarak da an›l-maktad›r. Bu tür brülörlerde, yakma havas› ek bir fan ile bas›nçland›r›larak çoksay›daki nozuldan yanma bölümüne verilmektedir. Hava ve gaz kar›flt›r›larak,yüksek bir h›zda türbülatöre gönderilir. Türbülatörde bu kar›fl›ma bir dönme ha-reketi verilerek yanma odas›na yönlendirilir. Üflemeli brülörlerde, yanma türü-bülatörün önünde bafllar ve yanma hücresinin içerisinde devam eder. Üflemelibrülörlerde kullan›lan türbülatörün görevi, hava ve yak›t› sürekli olarak birleflti-rerek yanmadaki kararl›l›¤› (yanma stabilitesini) sa¤lamakt›r. Türbülatör, yak›thava kar›fl›m›n› bir bas›nçla yanma odas›na do¤ru yönlendirdi¤inden alevin geritepmesi önlenir. Üflemeli brülörlerin en önemli özelli¤i, yakma havas›n›n fan ileyanma odas›na bas›nçl› olarak üflenmesidir. Böylece, yanma hücresinin karfl› ba-s›nc› fan taraf›ndan oluflturulan bas›nçla yenilmifl olur. Üflemeli brülörlerin enönemli avantaj›, kapasite de¤ifltikçe yak›t-hava oran›n›n ayarlanabiliyor olmas›-d›r. Böylece, de¤iflik kazan yüklerinde, kazan verimi stabil kalabilmektedir. Bu-nun sonucu olarak y›ll›k çal›flma süresi boyunca, üflemeli brülörlerin atmosferikbrülörlere göre daha az yak›t tükettikleri, di¤er bir deyimle daha az yak›t masra-f› ç›kard›klar› kaydedilmektedir. Bu durum, üflemeli brülörleri atmosferik brülör-lere göre avantajl› oldu¤u bir nokta olarak kaydedilmektedir. Bu tip brülörlerinatmosferik brülörlere di¤er avantajlar› da flöyle s›ralanmaktad›r. Kazan ile bacaaras›na geri kazan›m ünitesi konularak, yakma havas›n›n s›cakl›¤› 20-400 aras›n-da art›r›labilmektedir. Bu durum, bu tip brülörlerde verim art›fl› sa¤lamaktad›r.Atmosferik brülörlerde bu tür bir uygulama yap›lmas› söz konusu de¤ildir. Üfle-meli brülörler, 30-45000 kW gibi çok genifl bir aral›kta çal›flt›r›labilmektedirler.Bu tür brülörlerin en önemli dezavantaj›, fazla ses yapmalar›d›r. Ses ç›karmas› is-tenmiyorsa, özel bir susturucu brülör hücresi kullan›lmas› gerekmektedir. Bu türbrülörlerde hava fazlal›k katsay›s› % ,05-1,1 aras›nda tutulabilmektedir. Bu du-rumda, CO oran›n›n, %0.1 de¤erini aflmamas› istenmektedir. Üflemeli brülörlerinkontrol sistemi, üçe ayr›lmaktad›r. Bunlar s›ras›yla; tek kademeli (on-off) kontrol,iki kademeli kontrol ve oransal kontroldür. Üflemeli gaz brülörlerinin çal›flmaprensibi fiekil 8.2’te görülmektedir.

Kapasite kontrolüne göre gaz brülörleri, üç tipte imal edilmektedir. Bunlar s›-ras›yla; tek kademeli gaz brülörleri, iki kademeli gaz brülörleri ve oransal gaz brü-lörleridir. Tek kademli gaz brülörleri, on-off (aç-kapa) prensibine dayanmaktad›r.Brülör için bafllang›çta ›s› yüküne ba¤l› olarak, bir kapasite belirlenir. Çal›flma s›ra-s›nda hep maksimum güçte kullan›l›r ve bu seviyede yak›t tüketilir. Genellikle 6-350 kW kapasiteler aras›nda imal edilmektedir. ‹ki kademeli gaz brülörleri, bafllan-g›çta maksimum ve minimum olmak üzere iki güç seviyesi belirlenir. Brülör dev-reye girdi¤inde minimum güç seviyesinde çal›fl›r. Is› ihtiyac›na ba¤l› olarak maksi-mum güce yükselir. Brülör, maksimum ve minimum noktalarda çal›fl›rken önce-den belirlenmifl bir kazan s›cak su termostat› dikkate al›n›r. Kazandaki suyun s›-cakl›¤›, üst limitteki s›cakl›¤a geldi¤inde brülör, birinci kademede çal›flmaya bafl-lar. Kazandaki s›cakl›k alt limit de¤erine düfltü¤ünde kazan tekrar ikinci kademe-de çal›flmaya geçer. Bu tür brülörler, 25-2600 kW kapasiteler aras›nda kullan›labil-mektedir. Oransal gaz brülörlerinde ›s› yükünün de¤iflimine ba¤l› olarak, brülörüngaz kapasitesi ayarlanabilmektedir. Belirlenmifl alt ve üst ›s›l kapasite s›n›rlar› ara-s›nda oransal olarak çeflitli ›s› yüklerinde çal›flabilmektedir. Oransal kontrollü gazbrülörlerinin en büyük avantaj›, de¤iflen ›s› yüklerine daha iyi cevap verebilmesi-dir. Bu tür kontrol sistemine sahip olan brülörler daha pahal›d›r. Oransal kontrol-lü gaz brülörlerinin, ›s› yükünün sürekli de¤iflebildi¤i sanayi tesislerinde kullan›l-mas› tercih edilmektedir. Dolay›s›yla bu tip brülörlere kazan kapasitesi ihtiyaca gö-re ayarlanabilmektedir. Oransal kontrollü gaz brülörlerinde maksimum kapasite-nin %20’sine kadar k›sma yapmak mümkün olmaktad›r.


Alev kontrolüne göre gaz brülörleri, dört tipte olmaktad›r. Bunlar s›ras›yla; ultra-viyole kontrol sistemi, iyanizasyon kontrol sistemi, termoelektrik kontrol sistemi, fo-torezistans kontrol sistemidir. Gaz brülörlerinde alev kontrolü önemlidir. Brülördealevin görülmedi¤i durumlarda, gaz›n kesilerek emniyetin sa¤lanmas› gerekmekte-dir. Brülörün ilk çal›flt›r›lmas› s›ras›nda ya da brülör iflletmede iken yanman›n her-hangi bir sebeple kesilmesi halinde yanmam›fl gaz›n d›flar› ç›kmas›na engel olunma-l›d›r. Alev kontrol sistemi bu görevi yerine getirmektedir. Ultraviyole kontrollü gazbrülörlerinde yanman›n süreklili¤i ultraviyole sistem ile kontrol edilmektedir. Bu türkontrol sisteminde, do¤algaz alevinin ›fl›n›m› kontrol edilmektedir. Böylece gaz ak›-fl›n›n devam etmesi ya da kesilmesi sa¤lanmaktad›r. 1000 kW’›n üzerindeki brülör-lerde, Ultraviyole kontrol sisteminin kullan›lma zorunlulu¤u bulunmaktad›r. ‹yoni-zasyon kontrolü gaz brülörlerinde alevin bulunmas› durumunda “DC” ak›m› üretil-mektedir. Alevin bozulmas› veya kesilmesi halinde ise “AC” ak›m üretilmektedir.(‹yanizasyon, bir atom veya molekülü iyona dönüfltürme sürecidir. Bu süreç, protonve elektron say›s› aras›ndaki fark›n de¤ifltirilmesi yoluyla gerçeklefltirilmektedir. DC,Direct Current sözcüklerinin k›saltmas› olup, do¤ru ak›m anlam›na gelmektedir.“AC” ise, Alterantive Current sözcüklerinin k›saltmas› olup, alternatif ak›m anlam›nagelmektedir). ak›m›n, DC veya AC olmas› durumuna göre, gaz›n verilmesi ya da ke-silmesi gerçeklefltirilmektedir. ‹yoniasyon kontrol sistemi, 1000 kW kapasiteye kadarkullan›lmaktad›r. Termoelektrik kontrollü gaz brülörleri, atmosferik tip brülörlerde,120 kW’l›k güce kadar kullan›lmaktad›r. Bu tip kontrol sistemi, alevin sürekli yand›-¤› pilot alevli sistemlerde kullan›lmaktad›r. Termoelektrik kontrol sistemli gaz brülör-lerinde, termocouple arac›l›¤›yla alevin oluflup oluflmad›¤› kontrol edilmektedir. Ale-vin oluflmamas› duumunda gaz kesilmektedir. (Termoelektrik, s›v› ve kat› maddeler-deki ›s› farkl›l›klar› ve elektrik ak›mlar›n› inceleyen bilim alan›d›r. Özellikle elektri¤in›s›ya ve ›s›n›n elektri¤e dönüflmesi incelenmektedir). Fotorezistans kontrol sistemle-ri, s›v› ve kat› yak›tl› sistemlerde kullan›lmaktad›r. Bu tür kontrol sistemi, ›fl›k flidde-tinden etkilenerek ifllev görmektedir. (fotorezistans, ›fl›k etkisi alt›nda kald›¤›nda di-renci küçülen elemanlard›r. En çok kullan›lan fotorezistans eleman› kadmiyumsül-fürdür. Kadmiyumsülfürden yap›lan bir foto rezistans›n karanl›ktaki direnci, 10MOhm oldu¤u halde gün ›fl›¤›nda bu de¤er 1 kOhm’a düflmektedir).


fiekil 8.2

Hava

Üfleme

Ateflleme elektrotuHalka Kar›fl›m Hücresi

Türbülatör

‹yonizasyon çubu¤u

Alev Borusu

Gaz

Gaz

Birincil Hava

Halka Kar›fl›m HücresiAteflleme Elektrotu

Alev Borusu

Türbülatör

Üflemeli GazBrülörlerininÇal›flma Prensibi

Kaynak: Karakoç,2007

Tutuflturma flekillerine göre brülörler, kapasite ve uygulanan prosese göre dör-de ayr›lmaktad›r. Bunlar s›ras›yla; meflale çubuk, elle çal›flan ateflleme yöntemi, at-mosferik brülörlerde el veya manyetoyla çal›flan ateflleme ile pilot alevin tutuflturul-mas› ve otomatik olarak çal›flan trafo veya büyük kapasitelerde ön pilot alevidir.

Yak›lan yak›t›n cinsine göre gaz brülörleri, üçe ayr›lmaktad›r. bunlar s›ras›yla;tek yak›tl› brülörler (gaz yak›t), çift yak›tl› brülörler (gaz veya s›v›, gaz veya kat›),çok yak›tl› brülörlerdir (gaz veya s›v› veya kat›). Sürekli kullan›lmas› gereken du-rumlarda gaz yak›t›n›n teminindeki olas› kesinti veya güçlükler nedeniyle gaz ya-k›tl› brülörler, s›v› ve kat› yak›tla kullan›labilecek flekilde tasarlanmaktad›r. Tek ya-k›tl› brülörlerde, sadece gaz yak›t kullan›l›r ve bu tür brülörlerin yanma verimleriyüksektir. Hava-yak›t oran›n›n en kolay ayarlanabildi¤i tiplerdir. Havan›n eksik ol-mas› ya da alevin bulunmamas› durumunda brülör kolayca devreden ç›kar›labil-mektedir. Bu tür brülörler, yakma havas›n›n bas›nç ve debisine göre kolayca ayar-lanabilmektedir. Çift yak›tl› brülörlerde ya gaz ya da s›v› veya gaz ya da kat› kulla-n›labilmektedir. Küçük kapasitelerdeki evsel kullan›mlarda gaz veya s›v› yak›t ay-r› ayr› kullan›labilmektedir. Sanayi tesislerindeki büyük kapasiteler söz konusu ol-du¤unda ise, gaz yak›tla birlikte kat› yak›tlar da kullan›labilmektedir. Çift yak›tl›brülörlerde, iki yak›t beraber kullan›labildi¤i gibi, gaz veya s›v› yak›t seçenekleriayr› ayr› da kullan›labilmektedir. Çok yak›tl› brülörler, büyük kapasitelerde kulla-n›lmaktad›r. Bu tür sistemlerde; gaz, s›v› ve kat› yak›t birlikte kullan›labilmektedir.Gaz yak›t kullan›m›, sistemdeki yük ayar›n›n kolayca gerçeklefltirilmesini sa¤la-maktad›r. Çok yak›tl› brülörler, genellikle çimento sektöründe kullan›lmaktad›r.

Gaz brülörleri, çal›flma yerlerine göre farkl› konstrüktif yap›lara sahiptirler. Bu-na ba¤l› olarak da üç flekilde imal edilebilmektedirler. Bunlar; domestik gaz brü-lörleri, sanayi tip gaz brülörleri ve endüstriyel tip gaz brülörleridir. Domestik gazbrülörleri; kapasitye ba¤l› olarak, tek kademe, iki kademe veya oransal olarak kul-lan›labilmektedir. Domestik gaz brülörlerinin yanma verimleri, yüksektir. Bu tipgaz brülörleri 10-4000 kW kapasite aras›nda üretilebilmektedir. Domestik gaz brü-lörlerinde; yakma havas› fan›, kumanda ve kontrol cihazlar›n›n tümü tek bir göv-de üzerinde toplanm›flt›r. Sanayi tip gaz brülörleri; farkl› kapasitelerde yüksek ve-rim elde edebilmek amac›yla genellikle oransal kontrollü olarak imal edilmektedir-ler. Sanayi tip gaz brülörlerinde; yakma havas› vantilatörü, elektrik kumanda pa-nosu ve gaz yolu armatürleri, brülörün d›flar›s›ndad›r. Bu tip gaz brülörlerinde, ka-pasite 45000 kW’a kadar ç›kabilmektedir ve yanma verimleri domestik brülörler-den daha fazlad›r. Endüstriyel tip gaz brülörleri, yüksek gaz ve hava bas›nçlar›ndakullan›lmaktad›r ve yakma bafll›¤› ekseninde uniform bir alev oluflumu sa¤lanabil-mektedir. Bu tip gaz brülörlerinde; brülör gövdesi, gaz yakma bafll›¤› ve alev atefl-leme, termo eleman, girifl vanas› gibi baz› kontrol elemanlar› d›fl›ndaki kontrol ele-manlar› brülörün edilmekte olup, endüstride çeflitli alanlarda kullan›labilmektedir.

Brülör SeçimiBrülör imalat› yapan firmalar, kendi brülörlerinin seçimi amac›yla çeflitli diyagram-lar oluflturarak kataloglarda yay›nlamaktad›rlar. Bu diyagramlarda brülör kapasite-si kg/h ile kazan gaz direnci mbar, Pascal ya da mm H2O olarak verilmektedir. Budurumda öncelikle brülör kapasitesi, kazan kapasitesine göre belirlenmelidir. Ka-zan kapasitesi ve kazan verimine ba¤l› olarak, brülör kapasitesinin hesab›n› vereneflitlik afla¤›da verilmifltir.


(8.17)

Çeflitli firmalar, kendi ürünlerinin seçimine yönelik kataloglar ç›karmaktad›rlar.Afla¤›daki ÖRNEKlerde, kazan kapasitesi hesab› ile brülör seçiminin nas›l yap›la-ca¤› aç›klanmaktad›r.

Bir kazan›n ›s›l kapasitesi 450 kW olarak bilinmektedir. Kazan›n ›s›l verimi % 90oldu¤una göre do¤algaz›n alt ›s›l de¤erini 41600 kJ/kg kabul ederek brülör kapa-sitesini hesaplay›n›z.

Çözüm: Eflitlik 8.17’den yararlanarak brülör kapasitesi afla¤›daki flekildehesaplan›r:

Bir kazan›n ›s›l kapasitesi 400 kW olarak bilinmektedir. Kazan›n ›s›l verimi %90 oldu¤una gö-re do¤algaz›n alt ›s›l de¤erini 41600 kJ/kg kabul ederek brülör kapasitesini hesaplay›n›z.

S›v› Yak›t Brülörleri

S›v› Yak›t Brülörlerinin Çal›flma PrensibiS›v› yak›t brülörleri çal›flma prensibi itibariyle üç tipte olmaktad›r. Bunlar s›ras›yla tekkademeli brülör, iki kademeli brülör ve oransal brülördür. Tek kademeli brülörlersürekli olarak belirlenen bir çal›flma kapasitesinde iflletilirler. Brülör iflletmeye al›nd›-¤›nda, kumadan panosu üzerindeki flalter a¤›r ya¤ noktas›na getirilir, bu noktada ön›s›t›c› devreye girerek fueloili ›s›t›r. Brülörün çal›flmas› yak›t s›cakl›¤› alt limit termos-tat›na kadar geldi¤inde bafllar. Bu noktada yak›t pompas› devreye girerek fueloili ›s›-t›c›ya gönderir. Yak›t ›s›t›lmaya bafllan›rken elektrotlar aras›nda k›v›lc›m oluflmayabafllamaktad›r. Is›t›c›da ›s›t›lm›fl olan yak›t borularda ilerlerken, borulardaki so¤ukyak›t, bypass hatt› ve selonoid vanayla yak›t tank›na gönderilir. Selonoid vana, elek-triksel sinyal ile aç›l›p kapanan bir kontrol vanas›d›r. Selonoid vana, flebeke veya ya-k›t hatt›na normalde aç›k veya normalde kapal› olarak monte edilir. Selonoid vana-ya elektrik verildi¤inde normalde aç›k ise kapal› konuma, kapal› ise aç›k konumagelir. So¤uk yak›t›n bypass hatt› ve selonoid vana ile yak›t tank›na gönderilmesi ileborular›n s›cak yak›tla dolmas› sa¤lan›r. Bu ifllem ön süpürme olarak adlan›lmakta-d›r. Bu ifllem s›ras›nda bas›nçland›rma olmad›¤›ndan yak›t›n memeden gönderilme-si de söz konusu de¤ildir. Ön süpürme prosesinden sonra selonoid vana kapat›l›r.Selonoid vanan›n kapat›lmas› ile sistemdeki bas›nç artar. Yak›t bas›nc› 10-12 atü de-¤erine geldi¤inde, yak›t burun parças›nda bulunan pistonun yay kuvvetini yenerekpistonu geriye do¤ru iter. Bunun sonucunda yak›t›n memeye gidifl yolu aç›lm›fl olur.Yak›t, memeden püskürtülürken parçalan›r. Bu esnada yakma havas›yla birlefltirile-rek, yanma için gerekli olan ideal kar›fl›m oluflturulur. Elektrotlar aras›nda devam et-mekte olan k›v›lc›m, yak›t hava kar›fl›m›n› tutuflturur, bunun sonucunda alev oluflur.Tek kademeli brülörün çal›flma prensibi flekil 8.3’te görülmektedir.

Brul r Kapasitesi (kg / saat)&&&&

ö =Q .3,6H . K

= 450.1K

u η00

41600.0,90= 43,26

3. ,3 6 kg / saat

Brul r Kapasitesi (kg / saat)=Q

KK&&&&

ö. ,.3 6

Hu η


Ö R N E K

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

‹ki kademeli brülörlerin çal›flma prensibi tek kademeli brülörlere benzemeklebirlikte, bu tip brülörlerde iki ayr› çal›flma kapasitesi bulunmaktad›r. ‹ki kademelibrülörlerin çal›flaca¤› birinci ve ikinci kademeler, kazan üzerinde bulunan termos-tat ve presostat üzerinde ayarlan›r. Genel olarak birinci kademenin kapasitesi, ka-zan kapasitesinin %65’i olarak seçilmektedir. ‹ki kademeli brülör donan›m›nda,pompa, yak›t ›s›t›c›, bypass hatt›, kaçak hatt›, iki adet meme, selonoid valf ve yak-ma havas›n› otomatik olarak ayarlayan servo motor bulunmaktad›r. ‹ki kademelibrülörün çal›flma prensibi flekil 8.4’te görülmektedir.

Oransal brülörler ihtiyaç duyulan kapasiteye göre yak›t miktar›n› ayarlayan do-nan›ma sahiptirler. Is› ihtiyac› de¤ifltikçe yak›t miktar› ve hava miktar› da buna ba¤-l› olarak ayarlan›r. Oransal brülörler ihtiyaç duyulan ›s› miktar›na göre yak›t› sürek-li olarak ayarlayabildi¤inden enerji verimlili¤i aç›s›ndan en uygun olan ve önerilenbrülör tipidir. ‹htiyaç duyulan ›s› miktar›na göre yak›t miktar›n›n ayarlanmas› dö-nüfl hatt›nda bulunan yak›t regülatörü vas›tas›yla yap›lmaktad›r. Dönüfl yolundakiregülatör sayesinde, memeden püskürtülen yak›t miktar› ayarlan›r. Oransal brülö-rün çal›flma prensibi genel olarak bir ve iki kademeli brülöre benzer flekildedir.


ANA TANKTANGEL‹fi

BASINÇHATTI

KURUT‹PISITICI

KAÇAKHATTI

SELENO‹DVANA

BY-PASSHATTI

MEME BURUN PARÇASIMEME VENT‹L‹

fiekil 8.3

Tek KademeliBrülörün Çal›flmaPrensibi

ANA TANKTANGEL‹fi

BASINÇHATTI

KURUT‹PISITICI

KAÇAKHATTI

SELENO‹DVANA

BY-PASSHATTI

MEME BURUN PARÇASIMEME VENT‹L‹

2 MEME HATTI

2 MEME HATTI

fiekil 8.4

‹ki KademeliBrülörün Çal›flmaPrensibi

S›v› Yak›t Brülör TipleriS›v› yak›t brülörlerinin görevi, s›v› yak›t›n yanmas› amac›yla bunu pulvarize ede-rek bunu buhar haline getirmek ve uygun oranda hava ile kar›flt›r›lmas›n› sa¤la-makt›r. S›v› yak›t›n pulverize edilmesinin amac› olabildi¤ince küçük zerrelere ay›r-mak böylece yüzey alan›n› artt›rarak yak›t› bir anlamda buhar haline getirmektir.Böylece, uçuculu¤u az olan fueloil küçük parçalara ayr›larak buharlaflmas› sa¤lan-m›fl ve hava ile olan temas yüzeyi art›r›larak verimli bir yanma sa¤lanm›fl olmakta-d›r. Bu görevi yerine getirmek üzere çeflitli tipte brülörler kullan›lmaktad›r. Uygu-lamada farkl› tipte s›v› yak›t brülörleri kullan›lmaktad›r. Sanayide en çok kullan›lans›v› yak›t brülör tipleri flunlard›r: yüksek bas›nçl› s›v› yak›t brülörleri, hava veya bu-har atomizasyonlu s›v› yak›t brülörleri ve döner brülörlerdir.

Yüksek bas›nçl› s›v› yak›t brülörlerinde, hava, elektrik motorundan tahrik alanbir vantilatör vas›tas›yla yak›t üzerine gönderilir. Yak›t ise vantilatöre esnek birkavrama ile ba¤lanm›fl diflli bir pompada bas›nçland›r›l›r. Bas›nçland›r›lan yak›t ön›s›t›c›da ›s›t›ld›ktan sonra bir meme vas›tas›yla püskürtülür. Yüksek bas›nçl› s›v› ya-k›t brülörlerindeki bafll›ca elemanlar flunlard›r: yak›t pompas›, ön ›s›t›c›, hava van-tilatörü, püskürtme memesi, elektrotlar ve türbülatördür. Yüksek bas›nçl› s›v› yak›tbrülörünün flematik olarak gösterimi flekil 8.5’te görülmektedir.

Yüksek bas›nçl› s›v› yak›t brülörlerinde hava hatt›nda türbülatörün görevi van-tilatör ile bas›nçland›r›lm›fl havan›n yönlendirilmesini sa¤lamakt›r. Yüksek bas›nçl›s›v› yak›t brülörlerinde yak›t hatt›ndaki ›s›t›c›n›n görevi ise fueloilin viskozitesinidüflürerek ak›c›l›¤›n› art›rmakt›r. Yak›t pompas›ndan geçerek ön ›s›t›c›ya gelen ya-k›t, buradan püskürtme memesine geçer. Yak›t meme içindeki küçük kanallardadönme hareketiyle h›zlan›r. Yak›t memeye gelmeden önce bir filtreden geçirilir.Çünkü memedeki dar delikler nedeniyle yak›t›n içindeki partikül ve pislikten ar›n-


fiekil 8.5

S›v› yak›t Yak›tpompas›

Ön›s›t›c›

hava döndürücü(Türbilatör)

Havavantilatörü

Yakma Havas›

Püskürtme memesielektrotlar Yüksek Bas›nçl› S›v›

Yak›t Brülörü

d›r›lmas› gerekir. Vantilatör ile meme çevresinden püskürtülen yanma havas›, dön-me hareketi yapmaktad›r. Vantilatörden gelen hava ile yak›t zerreciklerinden olu-flan yak›t bulutu ile kar›fl›r ve buharlafl›r. Buhar haline gelen bu kar›fl›m elektrotarac›l›¤›yla tutuflturulur. Bu tip brülörlerin farkl› kapasitelerle çal›flt›r›lmas› farkl› tipmeme kullan›larak gerçeklefltirilir. Hava ve buhar atomizasyonunu brülörlerde ya-k›t yüksek bas›nçl› s›v› yak›t brülörlerine oranla daha düflük bas›nçlarda gönderi-lir. Bu tip brülörlerde yak›t›n parçalanmas› bas›nçl› havan›n yak›t›n üzerine gönde-rilmesi ile gerçekleflir. Yak›t› parçalayan bas›nçl› hava, onu küçük zerrelere ay›r-makla birlikte onunla birleflerek uygun bir kar›fl›mda oluflturur ve yanmaya haz›rhale gelir. Büyük kapasiteli brülörlerde, yanma için gerekli havan›n debisi, yak›t›parçalayacak bas›nçl› havan›n debisinden daha yüksektir. Bu nedenle bu havayaek olarak ikincil bir yakma havas› verme gereklili¤i bulunmaktad›r. Bu tip brülör-lerin, yüksek bas›nçl› s›v› yak›t brülörlerine göre avantaj›, püskürtücülerinde incedelikler olmamas›d›r. Bu nedenle hava veya buhar atomizasyonlu brülörler t›kan-ma olmadan çal›flabilmektedir. Hava veya buhar atomizasyonlu brülörlerde yük-sek bas›nç kullan›lmad›¤›ndan yak›t›n pulverizasyonu sa¤lamak ve ak›c›l›¤›n› art›r-mak için ›s›t›c› kullan›lmaktad›r. Is›t›c› vas›tas›yla ›s›t›lan ve viskozitesi düflürülenyak›t daha düflük bas›nçlarda buharlafl›p pulverize hale gelebilmektedir. Dönerbrülörlerde, yak›t›n sevk edilmesi amac›yla h›zla dönen konik bir kap bulunmak-tad›r. Konik kap 3000 ila 6000 devir/dakika h›zla döndürülmektedir. Yak›t h›zladönen konik kap içerisinde dönerken parçalan›r. Yak›t yüzeyinde yay›lan merkez-kaç kuvvetin etkisiyle, yak›t konik kab›n ucuna do¤ru püskürtülmektedir. Yakmahavas›, konik kab›n d›fl›ndan püskürtülmektedir. Böylece püskürtülen hava yak›tzerrelerini daha da küçülterek buhar haline gelmesini sa¤lamaktad›r. Döner brü-lörlerde yak›t›n viskozitesini düflürmek amac›yla, hava veya buhar atomizasyonlubrülörlerde oldu¤u gibi ›s›t›c› kullan›lmaktad›r.

Yak›t Dolafl›m ve Yakma Havas› SistemiS›v› yak›t›n brülöre gönderilmesi yak›t pompas› arac›l›¤› ile yak›t dolafl›m sistemisayesinde gerçeklefltirilir. Yak›t›n brülör devresinde so¤umamas› için, ›s›t›c› ele-mandan geçirilerek ›s›t›l›r. Is›t›c› eleman fuel oil kullan›m›nda devreye girer. Moto-rin kullan›m›nda ›s›t›c› devre kullan›lmaz. Brülöre yak›t›n transferinde genelliklediflli tip yak›t pompalar› kullan›l›r. Diflli tip yak›t pompalar› 5 ile 30 atü’lük bas›nçsa¤layabilmektedir. Yak›t dolafl›m sistemindeki yak›t ayn› zamanda ya¤lay›c› göre-vini de yerine getirmektedir. Bu nedenle pompan›n yak›ts›z çal›flt›r›lmas› uygunde¤ildir. Yak›t dolafl›m sistemindeki ön ›s›t›c›, a¤›r ya¤›n memeden geçerek atomi-ze olmas› için viskozitesinin belli bir de¤erin alt›na indirilmesi gerekmektedir. Buamaçla da yak›t›n s›cakl›¤›n›n artt›r›lmas› gerekmektedir. Yak›t›n ›s›t›lmas›nda “ku-ru tip ›s›t›c›lar” kullan›lmaktad›r. Kuru tip ›s›t›c›larda yak›t›n ›s›t›lmas› serpantin içe-risinde gerçeklefltirilir. Serpantin, ›s› geçifli amac› ile k›vr›lm›fl boru demetleridir.Serpantinde boru içinden yak›t geçerken, yak›t borunun d›fl›ndan geçen s›cak ya¤taraf›ndan ›s›t›l›r. Is›tma yüzeyinin genifl olmas› yak›t›n belirlenen bir s›cakl›k de-¤erine daha h›zl› bir flekilde ulaflmas›n› sa¤lamaktad›r. Bu flekilde afl›r› ›s›nma ön-lenir. Bu durum önlenmezse, yak›t karbonlar›n›n ayr›larak kömürleflme olay› orta-ya ç›kar. Bu durum, kraking olarak adland›r›lmaktad›r. Is›t›c›daki s›cakl›k ayar›, ›s›-t›c› üzerine yerlefltirilen alt limit, üst limit ve ayak termostat› taraf›ndan gerçeklefl-tirilir. Ayar termostat›, belirlenen alt ve üst limitlere göre sistemin devreye girmesi-ni ya da devreye girmesini sa¤lar. Yak›t dolafl›m sisteminde bulunan selenoid va-nalar, sistemde dolaflan yak›t›n ak›fl›n› elektrik ak›m› arac›l›¤›yla aç›p ya da kapa-


ma görevini gören elektro manyetik vanalard›r. Yak›t›n yüksek bir h›zla püskürtül-mesi pompa arac›l›¤›yla meme taraf›ndan gerçeklefltirilir. Yak›t yüksek bir h›zla ha-vaya çarpar, böylece pülverize olarak çok ince zerreler haline getirilir. Bunun so-nucunda yak›t hava ile kar›flarak buhar haline getirilmifl olur. Brülör memesinin üçönemli özelli¤i bulunmaktad›r. Bunlar s›ras›yla; yak›t kapasitesi, püskürtme aç›s›ve püskürtme biçimidir. Meme üzerine yaz›lan püskürtme aç›s›, yanma odas›n›nboyutlar›na ba¤l› olarak seçilir. Yanma odas›n›n uzun ve dar olmas› durumunda30° ve 45°lik küçük aç›l› memeler kullan›l›r. Yanma odas›n›n k›sa ve genifl olmas›durumunda ise 60° ve 80°lik büyük aç›l› memeler kullan›lmaktad›r. ‹yi bir yanmagerçeklefltirilmesi için yak›t üzerine gerekli olan miktarda havan›n verilerek iyi birflekilde kar›flt›r›lmas› gerekmektedir. Yanma için gerekli olan hava, fan taraf›ndanhava emifl hücresinden al›narak namluya verilir. Hava emifl hücresinde fana girenhavan›n miktar› hava klapeleri ile ayarlan›r. Hava klapesi havan›n geçifl miktar›n›ayarlayan ayarl› kapaklard›r. Tek kademeli brülör kullan›m›nda klapenin bir ayarkolu bulunmaktad›r. Çok kademeli brülör kullan›m›nda ise birinci kademe ayar›n-da ayar kolu, ikinci kademe ayar›nda ise dampermotor kullan›l›r. Dampermotor,hava klapsenin aç›kl›k ayar›n› sa¤layan bir motordur. Dampermotor vas›tas› ileyakma havas›n›n ayar› yap›l›r. Dampermotor üzerinde bulunan birinci ve ikinci ka-deme ayarlar›n›n yap›ld›¤› bölümde gerçeklefltirilir. Yakma havas› sistemi içerisin-de yanma bafll›¤› ve türbülatör de bulunmaktad›r. Yanma bafll›¤›, yak›t ile havan›niyice kar›flt›r›larak havaya yön ve hareket verilmesinin sa¤land›¤› yerdir. Türbüla-tör, büyük püskürtme aç›l› memelerin kullan›ld›¤› genifl yanma odalar›nda geriyeal›nmaktad›r. Türbülatör, yanma bafll›¤›n›n daralan kesitini tamamen kapat›r. Böy-lece türbülatör yar›klar› aras›ndan havan›n geçmesi sa¤lan›r. Hava h›z› azal›p dö-nüfl hareketi kazand›¤›nda alev boyu k›sal›r ve alev yay›l›r. Dar ve uzun yanmaodalar›nda ise türbülatör ileriye do¤ru al›narak havaya h›z kazand›r›lmas› sa¤lan›r.



Yakma sistemlerinde gaz yak›t olarak, genellikle do-¤algaz ve LPG kullan›lmaktad›r. Do¤algazi günümüz-den milyonlarda y›l önce dünyada yaflayan canl› art›k-lar, yer katmanlar› aras›nda bulunmaktad›r. Bu süreçte,bas›nç ve s›cakl›k alt›nda dönüflüme u¤rayan bu at›klardo¤algaz› ortaya ç›karmaktad›r. Do¤algaz›n içerisinde,%75-95 oran›nda metan (CH4) bulunmakta, kalan mik-tar ise etan (C2H6), propan (C3H8), bütan (C4H10), azotN2, karbon dioksit (CO2), hidrojen sülfür (H2S), hel-yum (He) aras›nda da¤›lmaktad›r. Do¤algaz, renksiz,kokusuz ve yüksek enerjili bir gaz yak›tt›r. Do¤algaz›nyo¤unlu¤u 0,6-0,8 kg/m3 aras›ndad›r. Do¤algaz, hava-ya göre daha hafif oldu¤undan uçuculuk özelli¤i bu-lunmaktad›r. Bununla birlikte havaya göre daha hafifbir gaz oldu¤undan aç›k havada uçuculuk özelli¤i bu-lunmaktad›r. Do¤algaz›n kapal› yerlerde hava içerisin-deki oran› % 5-15 aras›nda bulunmas› durumunda, pat-lay›c›l›k özeli¤i olmas›d›r. Söz konusu kar›fl›m oranlar›aras›nda bulundu¤unda herhangi bir alev ile temasederse, patlama ortaya ç›kmaktad›r. Do¤algaz, zehirlide¤ildir. Bununla birlikte do¤algaz kaçaklar›nda, hava-daki gaz miktar›n›n artmas›yla bu ortamdaki oksijenmiktar› azalaca¤›ndan bo¤ulma tehlikesi ortaya ç›k-maktad›r. Do¤algaz›n en önemli özelliklerinden birisibünyesinde az miktarda kükürt bulunmas›d›r. Bu du-rumda do¤algaz kullan›m›nda korozyon sorunu orta-dan kalkmaktad›r. Bünyesinde daha az kükürt bulun-mas›, baca gaz› s›cakl›¤›n›n kat› yak›tlara oranla dahadüflük s›cakl›klara azalt›labilmesini sa¤lamaktad›r. Budurum da yak›t›n daha verimli kullan›lmas›na olanaktan›maktad›r. Ayr›ca do¤al gaz›n bünyesinde daha azmiktarda karbon bulunmas›, radyasyon yoluyla oluflan›s› transferini azaltmaktad›r. Gaz halinde olmas› nede-niyle, kat› ve s›v›larla karfl›laflt›r›ld›¤›nda, yanma s›ra-s›nda oksijen molekülleriyle daha kolay ve homojenbir kar›fl›m oluflturabilmektedir. Çeflitli s›v› yak›t ürünleri ham petrolün rafinasyonu yo-luyla elde edilmektedir. S›v› yak›t brülörlerinde kullan›-lan motorin ve fuel-oil bu ürünler aras›nda yer almak-tad›r. S›v› yak›tlar›n çeflitli özellikleri bulunmaktad›r.Kullan›m amac›na göre farkl› özellikler tafl›yan s›v› ya-k›t ürünleri tercih edilmektedir. S›v› yak›tlarda birimhacmin a¤›rl›¤› olarak da tan›mlanan özgül a¤›rl›¤›n tes-piti için çok çeflitli yöntemler bulunmaktad›r. S›v› yak›t-lar›n özelli¤inin ve cinsinin belirlenmesini sa¤layan enönemli yöntemlerden biri destilasyondur. Bu deney

ASTM’nin onaylad›¤› standart bir deney setinde ger-çeklefltirilmektedir. Destilasyon deneyinde yak›t ›s›t›la-rak buharlaflt›r›lmas› sa¤lan›r. Buhar bir so¤utucudangeçirilir ve s›ras› ile yo¤unlaflan yak›t ölçü kaplar›ndatoplan›r. %10, %20, %30, %40, %50, %60, %70, %80,%90 ve son yak›t›n yo¤unlaflt›¤› s›cakl›klar kay›t alt›naal›n›r. Daha sonra yak›t yüzdeleri ordinat eksenine s›-cakl›klar ise apsis eksenine yerlefltirilerek her yak›t ka-r›fl›m› için buharlaflma e¤risi elde edilir. Düzgün biryanma elde etmek için buharlaflma e¤risinin de düz-gün olmas› gerekmektedir.Yanma denklemleri, reaksiyona giren ve reksiyondanç›kan bileflenlerin görülmesini ve bu bileflenlerin ilk veson durumuna iliflkin molar ve kütlesel miktarlar›n›ntespitini sa¤lar. Genellikle yanma problemlerinde birtarafta hava ve yak›t, di¤er tarafta ise ürünlerin ba¤›lde¤erlerinin hesab› yap›l›r. Denklemlerde molar vekütlesel olarak miktarlar tespit edilerek her iki tarafayaz›l›r. Yanma denklemlerinde, di¤er denklemlerde ol-du¤u gibi kütle denkli¤i söz konusu olmas›na karfl›n,molar bazda hacimsel denklik söz konusu de¤ildir.Yanma denklemlerinde yak›t›n hava ile reaksiyonu sözkonusudur.Yak›tlar ile ilgili enerji hesaplar› yap›l›rken birim enerjibafl›na maliyet de¤erleri ortaya ç›kart›l›r. Farkl› yak›tlar›nkarfl›laflt›r›lmas› yap›l›rken ayn› miktar enerjiyi elde ede-bilmek için harcanacak parasal miktar›n karfl›laflt›r›lmas›yap›lmaktad›r. Böylece yak›tlar›n fiyat karfl›laflt›rma tab-lolar› oluflturulmaktad›r. Enerji hesaplamalar›nda farkl›birimler kullan›labilmektedir. Do¤al gaz›n birim enerjisikJ/m3 olarak tan›mlan›rken, motorinin birim enerjisikj/kg olarak verilmektedir. Bu birimlere bakarak bu ikiyak›t›n enerji karfl›laflt›rmas›n› yapmak olanaks›zd›r.Bunlar›n birim enerji maliyetlerinin karfl›laflt›r›labilmesiiçin her birinin 1MJ veya 1kWh’ine ödenen parasal be-deller belirlenmifltir. Bu bölümde farkl› cihazlar ve fark-l› yak›tlar için yak›t enerji hesaplar› yap›lm›flt›r.

Özet


1. Genellikle alevlenme ve/veya ›fl›ma ve/veya dumaneflli¤inde bir maddenin ›s› vererek oksijenle reaksiyonuolarak tan›mlanan kavram afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Yakmab. Yanmac. Reaktantd. Hava/Yak›t oran›e. Yak›t/Hava oran›

2. Do¤algaz›n bilefliminde %75-95 oran›nda bulunanmadde afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Karbonmonoksitb. Azot c. Etand. Metane. Helyum

3. Afla¤›dakilerden hangisi s›v› yak›tlar›n özelli¤inin vecinsinin belirlenmesini sa¤layan en önemli yöntemler-den birisidir?

a. Destilasyonb. Rafinasyon c. Polimerizasyond. Nötürizasyone. Nitrüzasyon

4. Karbon oran› %74, hidrojen oran› %24,5 ve kükürtoran› :%1 olan bir yak›t›n %10 fazlal›k katsay›s› ile yak›l-mas› durumunda gerekli olan hava miktar› ne kadard›r?

a. 15,58 kg hava/kg yak›tb. 15,85 kg hava/kg yak›tc. 18,58 kg hava/kg yak›td. 18,85 kg hava/kg yak›te. 81,85 kg hava/kg yak›t

5. Karbon oran› %74, hidrojen oran› %24,5 ve kükürtoran› %1,5’dir. Hava fazlal›k oran› %10 ise, yanma sonuürünlerinin kütlesel toplam› ne kadard›r?

a. 16,879 b. 18,697 c. 19,876d. 20,167 e. 21,697

6. Do¤algaz›n metreküpünün birim fiyat› BFm3= 0,736482T/m3 olarak verilmektedir. Do¤algaz›n üst ›s›l de¤eri Hü=38330 kj/m3 al›n›rsa ve yo¤uflmal› kazan›n verimi 0,97 ola-rak al›n›rsa do¤algaz›n 1 MJ’nün fiyat› ne kadard›r?

a. 0,0198b. 0,0225c. 0,0321d. 0,3210e. 0,2250

7. Fuel-oilin fiyat› 1,73 T/kg olarak verilmektedir. Kalo-rifer yak›t›n›n 1 MJ’ne ödenen tutar kaç T olacakt›r? Fu-el-oilin alt ›s›l de¤eri 40611 kj/m3 al›n›rsa ve kazan veri-mi 0,85 olarak al›n›rsa fuel-oilin 1 MJ’nün fiyat› nedir?

a. 0,0725 T/MJb. 0,0647 T/MJc. 0,0501 T/MJd. 0,0401 T/MJe. 0,0216 T/MJ

8. Motorin sat›fl fiyat› 2,85937 T/kg olarak verilmekte-dir. Motorinin alt ›s›l de¤eri 11,86 kWh/kg, motorin ya-kan kazan›n verimi % 85 ise motorinin 1 kWh’n›n fiya-t› ne kadard›r?

a. 1,648 T/kWhb. 1,382 T/kWhc. 0,900 T/kWhd. 0,437 T/kWhe. 0,283 T/kWh

9. Afla¤›dakilerden hangisi çal›flma flekline göre bir gazbrülör tipidir?

a. Tek kademeli brülörb. Atmosferik brülör c. Yüksek bas›nçl› brülör d. Domestik brülör e. Oransal brülör

10. Bir kazan›n ›s›l kapasitesi 500 kW olarak bilinmek-tedir. Kazan›n ›s›l verimi %80 oldu¤una göre do¤alga-z›n alt ›s›l de¤erini 41600 kJ/kg kabul edilirse brülör ka-pasitesi afla¤›dakilerden hangisidir?

a. 34,85 kg/saatb. 35,84 kg/saatc. 38,45 kg/saatd. 45,80 kg/saate. 54,08 kg/saat



1. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yanma ve Yakma Sistemle-rine ‹liflkin Temel Tan›m ve Kavramlar” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

2. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Gaz Yak›tlar ve Özellikleri”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “S›v› yak›tlar ve Özellikleri”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

4. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yanma Denklemleri” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

5. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yanma Denklemleri” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

6. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yak›t Enerji Hesaplar›” ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.

7. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yak›t Enerji Hesaplar›” ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.

8. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yak›t Enerji Hesaplar›” ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.

9. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Brülörler” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

10. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Brülörler” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.


Eflitlik 8.9’da verilen de¤erler yerine yaz›l›rsa gereklihava miktar› hesaplanabilir:

Lhava,g= 1,12 [100/23 (8/3 (0,73) + 8 (0,26) + 0,01)]Lhava,g= 19,65 kg hava/kg yak›t

S›ra Sizde 2

1 kg yak›t bafl›na teorik hava ihtiyac› Eflitlik 8.8 yard›-m›yla flu flekilde hesaplan›r:

Lhava,t= 100/23 (8/3 (0,73) + 8 (0,25) + 0,02 )= 17,24 kg

hava/kg yak›t

1 kg yak›t bafl›na gerçek hava ihtiyac› Eflitlik 8.9 yar›-m›yla flu flekilde hesaplan›r:

Lhava,g= 1,1[100/23 (8/3 (0,73) + 8 (0,25) + 0,02 )]= 18,97kg hava/kg yak›t

Teorik hava ihtiyac› bafll›¤›ndaki eflitliklerden yararla-narak yanma sonu ürünlerinin miktar› için de genel birifade oluflturulabilir. Ancak yanma olay›na giren yak›t›nmiktar› ve verilen hava miktar›na göre yanma denklemioluflturulup gerekli hava ihtiyac›n›n ve yanma sonuürünlerinin miktar› belirlenir.

E¤er 1 kg yak›t C kg karbon H kg oksijen S kg kükürtve O kg oksijenden oluflmaktaysa oluflacak yanma so-nu ürünleri için afla¤›daki ifadeler yaz›labilir:C kg karbonun yanmas›ndan oluflacak CO2 miktar› :11/3C gr: 11/3 (0,73) = 2,67 kgH kg hidrojenin yanmas›ndan oluflacak H2O miktar›:9H gr: 9(0,25)= 2,25 kgS kg kükürtün yanmas›ndan oluflacak SO2 miktar› :2 Sgr: 2(0,02)= 0,04 kgYanma için verilen fazla havadaki O2 miktar›:0,23 8 Lha-

va,f : 0,23 (1,73) = 0,039 kgYanma için verilen havadaki N2 miktar›: 0,77 8 Lhava,g:0,77(18,97)=14,60 kgYanma sonu ürünlerinin kütlesel miktar› (myü) flu fle-kilde bulunur:myü= (2,67 + 2,25 + 0,04 + 0,039 + 14,60)= 19,59 kg

gaz/kg yak›t

S›ra Sizde 3

Eflitlik 8.10’dan faydalanarak miks LPG için 1 kWh’liktutar:

BFkWh= 0,2545 T/kWh olarak bulunur.

S›ra Sizde 4

Eflitlik 8.12 ile do¤algaz›n 1 MJ’nün fiyat› afla¤›daki gibihesaplan›r:

Sonuç olarak BFMJ= 0,0274 T/MJ olarak bulunur.

S›ra Sizde 5

Eflitlik 8.13’ün yard›m› ile do¤algaz›n 1 kWh’n›n fiyat›afla¤›daki gibi hesaplan›r:

Sonuç olarak BFkWh= 0,0767 T/kWh olarak bulunur.

BFBF

Hkwhm

u= =

3 0 78261910 62 0 96&&η

,, . ,

BFBF

Hm

aMJ = =

3 1000 0 871542 100034541 0 92

. , .. ,η

BFBF

HkWhkg

a= =

η

2 98783712 76 0 92

,, . ,



S›ra Sizde 6

Fuel-oilin alt ›s›l de¤eri Ha= 40611 kj/m3 al›n›rsa ve ka-zan verimi 0,85 olarak al›n›rsa fuel-oilin 1 MJ’nün fiyat›Eflitlik 8.14 ile afla¤›daki gibi hesaplan›r.

Fuel-oilin 1MJ’ü için ödenen tutar, BFMJ= 0,0527 To/MJolarak bulunur.

S›ra Sizde 7

Eflitlik 8.15’ten faydalanarak motorinin 1 kWh’lik tutar›:

BFkWh= 0,2279 T/kWh olarak bulunur.

S›ra Sizde 8

Eflitlik 8.16’dan yararlanarak ÇÖZÜM afla¤›daki gibi yap›l›r:

S›ra Sizde 9

Eflitlik 8.17’den yararlanarak brülör kapasitesi afla¤›dakiflekilde hesaplan›r:

Alarko (1997), Brülör El Kitab›, Alarko Bilim Yay›nla-r› No 3.

Demirdöküm (1998), A¤›r Ya¤ Brülörleri Servis Bülteni.Demirdöküm, Ürün Kataloglar› ve Seçim Diyagram-

lar›.

Do¤algaz Dergisi( 2009), Say› 146, ISSN 1305-2055.ISISAN (2006), Enerji Ekonomisi, ISISAN Çal›flmalar›

No 351.Karakoç T. H. ve di¤erleri (2009), Geleneksel Enerji

Kaynaklar› (Editör: Prof. Dr. Önder Orhun),Anadolu Üniversitesi Yay›n No: 1952.

Karakoç T. H. (2000), Brülörler, Demirdöküm TeknikYay›nlar› Teknik Yay›n No 6.

Karakoç T. H. (2007), DGT-Do¤algaz Tesisat› 2. Bas-

k›, Demirdöküm Teknik Yay›nlar› Teknik Yay›n No10.

Karakoç T. H. (2007), KTH-Kalorifer Tesisat› Hesab›

2. Bask›, Demirdöküm Teknik Yay›nlar› Teknik Ya-y›n No 9.

Karakoç T. H. (2011), KTH Verimli Sistemler, Kalori-

fer Tesisat› Hesab› Verimli Sistemler.

Viessmann (1998), Üst Is›l De¤er Tekni¤i, Mesleki Ya-y›nlar Serisi No 1.

Brul r Kapasitesi (kg / saat) =Q

KK&&&&

ö. ,

.

3 6

Hu η

= 400.100 .3,641600.0,90

= 38,463

kg / saat

T/MjBFBF

HMJ = kg

u

.1000

&&η=

0,508475.100025120.0,70

= 0,02298

BFBF

Hkwha

= =kg

η

2 78106511 86 0 84

,, . ,

BFBF

HMJ = =kg

u

. , .. ,

1000 1 82 100040611 0 85&&η


sanay‹de enerj‹ ekonom‹s‹blog.yalova.edu.tr/.../sanayide-enerji-ekonomisi.pdf · t.c....

Documents