Buhar Sistemleri

Buhar Sistemleri ve Bileşenleri

Buhar ile yüksek sıcaklıklara ulaşmak mümkündür. Ayrıca önemli sıcaklık kontrolleri de yapılabilir. Bundan dolayı buharın kullanımı sanayide ve endüstriyel tesislerde çok yaygındır. Sanayiden gelen verilere göre, sanayide ortalama buhar enerji kullanımının, tesis bünyesinde yapılan enerji kullanımının %35-40’ı kadar olabileceğini göstermektedir.

Günümüzde buhar, hastanelerde tıbbi aletlerin sterilizasyonu gibi birçok işlemlerde de kullanılmaktadır. Bu nedenle sağlık sektöründe de önemli rol oynamaktadır. Buhar sistemleri basınç seviyelerine, ısıtma ve kurutma ihtiyaçlarına göre üç kategoriye ayrılır. Bunlar;

  • Büyük Ölçekli Buhar Kullanıcıları
  • Orta Ölçekli Buhar Kullanıcıları
  • Küçük Ölçekli Buhar Kullanıcıları

Büyük Ölçekli Buhar Kullanıcıları

  •  Petrokimyasallar
  • Arıtma
  • Orman ürünleri
  • Yiyecek ve içecek
  • Plastikler
  • Lastik
  • Tekstil
  • Ecza ürünleri
  • İmalat montaj

Orta Ölçekli Buhar Kullanıcıları

  • Büyük ticari ısıtma
  • Bira fabrikaları
  • Çamaşırhaneler
  • Unlu mamul fırınları
  • Metal imalatı
  • Büyük soğutucu (chiller) tesisleri

Küçük Ölçekli Buhar Kullanıcıları

  • Elektronik sektörü
  • Boya kabinleri
  • Nemlendirme sistemleri

Buharın Kullanım Avantajları

  • Sabit bir sıcaklık sağlayan ve yüksek ısı transfer katsayıları olan son derece etkili bir ısı kaynağıdır.
  • Isı kayıpları azdır yani ideal bir ısı taşıyıcısıdır. Küçük çaplı borular ile iletilmesi nedeniyle ısı kayıpları diğer sistemlere göre daha azdır. Termodinamik özellikleri iyidir.
  • Çevre dostudur. Buhar emniyetlidir. Steril bir akışkandır.
  • Buhar, birim kütle başına aktarılabilecek en yüksek miktarda enerjiye sahiptir ve bu yüzden ısı transferi için son derece etkin bir araçtır.
  • Buhar, doğası gereği, proses ısıtma ve aynı zamanda güç üretimi için de kullanılabilen çok esnek bir enerji transfer ortamıdır.
  • Özellikle buhar sistemlerinde ısı geri kazanımı ile enerji tasarrufu sağlanabilir.

Buhar kalitesi de çok önemlidir. Buhar kalitesi, buharı kirleten sıvı suyun miktarının bir ölçüsüdür. Yüksek hıza sahip buhara dönüşen su damlacıkları, kum tanecikleri kadar aşındırıcı olabilirler, boru bağlantılarını aşındırabilir ve hızlı bir şekilde valf yuvalarına yerleşebilirler. Eğer damlacık halindeki su birikintilerinin buhar borularında toplanarak birikmesine müsaade edilirse, bu birikinti sonradan yüksek hızdaki buhar tarafından kaldırılacak ve hızı buhar hızına kadar yükseltilecektir. Bunun devamında ise; dirseklere, valflere, debimetrelere ve su darbesine sebep olup diğer bütün bağlantı elemanlarına çarpacaktır. Bu su darbeleri, zamanla boru bağlantılarının ve desteklerinin gevşemesine de sebep olacaktır.

Buhar Sistemleri ve Bileşenleri

Genel buhar sistemleri sahip olduğu bileşenlere göre üretim, dağıtım, son kullanım ve geri kazanım alanlarına göre ayrılır. Sistem içerisinde dağılımı aşağıda sunulmuştur.

Buhar sistemleri akış şeması

Buhar sistemleri dört başlık altında incelenebilir.

  • Üretim
  • Dağıtım
  • Son kullanım ve / veya kojenerasyon
  • Kondens geri kazanımı

Birleşik ısı ve güç (CHP) ya da kojenerasyon olarak adlandırılan proses, genellikle büyük buhar kullanıcılarının endüstriyel sistemlerinde bulunur. Orta ölçekli ya da küçük buhar kullanıcılarında da kojenerasyon olabilir, ama bu büyük ölçekli tesislerdeki kadar yaygın olarak görülen bir durum değildir. Ayrıca bu dört alanının çeşitli bileşenleri vardır. Bunlar bazen birden fazla işlevi de gerçekleştirebilir. Endüstriyel buhar sistemleri değerlendirilirken ve optimize edilirken hat şemasının sistem yaklaşımı kullanılarak incelenmesi gerekir.

Bir endüstriyel buhar sisteminin ana bileşenleri şunlardır:

 Üretim

  • Kazanlar
  • Kazan yardımcı elemanları (cebri çekişli, tahrikli çekişli fanlar, kontroller, vb.)
  • Ekonomizerler
  • Hava ön ısıtıcısı
  • Su arıtma ekipmanı
  • Degazör
  • Besleme suyu pompaları

Dağıtım

  • Buhar boru tesisatı
  • Basınç düşürme istasyonları (vanaları)
  • Damlama boruları
  • Damlama boruları
  • Kızgınlık alıcılar

Son Kullanım ve/veya Kojenerasyon

  • Eşanjörler
  • Ayırma sütunları
  • Buharlaştırıcılar
  • Ocaklar
  • Kurutucular
  • Taze buhar enjeksiyon işlemi ısıtma ekipmanı
  • Buhar türbinleri

Kondens Geri Kazanımı

  • Buhar kapanları (Buhar kaçırmamalı, yoğuşmayan gazları boşaltmalı)
  • Kondens tankları
  • Kondens pompaları
  • Kondens boru tesisatı

Buhar Termodinamiği

Endüstriyel buhar sistemindeki su için üç temel termodinamik hal vardır: aşırı soğutulmuş, doymuş ve kızgın durumlar. Tanımları ve açıklamaları aşağıdaki şekildedir.

Aşırı soğutulmuş

Su, sıvı haldedir ve sıcaklığı (mevcut basınçta) doyma sıcaklığından daha düşüktür. Aşırı soğutulmuş suyun enerji içeriği, kendi sıcaklığı ile doğru orantılıdır. Biri daha yoğun olan ve daha yüksek basınçlarda oluşan iki farklı şekilde bulunur.

Doymuş

Aşırı soğutulmuş su ısıtıldığında kendi doyma sıcaklığına ulaşır. Bu hal, doymuş sıvı (su) olarak adlandırılır. Daha fazla ısı eklenmesi, sıcaklığında bir değişiklik olmadan sıvı halden buhar haline geçme şeklinde bir hal değişikliğine yol acar. Sıvının tamamı buhar olana dek bu faz değişimi devam eder. Bu hale artık doymuş buhar denir. Doymuş halin enerji içeriği, sıcaklığın ve kalitenin bir fonksiyonudur.

Kızgın

Doymuş buhara ısı girişinin artarak devam etmesi, buhar sıcaklığında doyma noktasından öteye bir artışa yol açar. Bu, buharın kızgın halidir. Kızgın buharın enerji içeriği, sıcaklıkla ve basınçla doğru orantılıdır. Basınç ve sıcaklık tarafından belirlenen buharın haline bağlı olarak, aşağıdaki termodinamik özellikler çeşitli buhar tablolarından elde edilebilir.

  • Basınc (bar, atmosfer, kPa, MPa)
  • Sıcaklık (°C)
  • Mutlak Sıcaklık (K)
  • Yoğunluk (kg/m3)
  • Hacim (m3/kg)
  • Entalpi (kJ, kcal)
  • Özgül Entalpi – (kJ/kg, kcal/kg)
  • Entropi (kJ/K, kcal/K)
  • Özgül Entropi (kJ/kg-K, kcal/kg-K)

Mollier Diyagramı, logP-h Diyagramı, kılavuzlar ve standartlardaki tablolanmış veriler, Hal Denklemi vb. dahil olmak üzere birçok farklı biçimlerde termodinamik buhar tabloları mevcuttur. Farklı kaynaklardan alınan buhar tablolarındaki entalpi ve entropi değerleri değişebilir, çünkü referans noktası (Entalpi = 0) aynı olmayabilir, bu duruma dikkat edilmesi çok önemlidir. Bu nedenle, buhar sistem analizi boyunca aynı kaynaklardan alınan buhar tablolarının kullanılması hesaplamalar ve sonuçlar için çok önemlidir.

Dosya Kilitli

Yazıyı .pdf olarak indirmek için Lütfen Giriş Yapın!

Daha Fazla Göster

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

enerji sistemleri
Başa dön tuşu

Reklam Engelleyici Algılandı

Lütfen reklam engelleyiciyi devre dışı bırakarak bizi desteklemeyi düşünün