Durma Noktası Grafiği - Sabit Akış İkincil - Sabit Giriş Sıcaklığı - Değişken Çıkış Sıcaklığı
Durma noktasını hesaplamak için basit bir yöntem, bir durma noktası grafiği kullanmaktır. Bu eğitim, değişken giriş sıcaklığına sahip sabit ikincil akış hızı için durma noktasını hesaplamak üzere bir grafiğin kullanımını açıklar
- Sabit Akış İkincil - Değişken Giriş Sıcaklığı - Sabit Çıkış Sıcaklığı Tanım gereği, durma noktası, ısı değiştiricideki buhar basıncı kondens ters basıncından az veya eşit olduğunda meydana gelir.
Modül 13.4’te gösterilen ısı transferi hesaplamalarından iyi sonuçlar elde edilir. Matematiksel bir yaklaşım kullanmak istemeyenler, pratik bir sonuca ulaşmak için daha basit bir yöntem kullanabilir.
Bu yöntem grafiktir ve bir ‘durma noktası grafiği’ kullanımını içerir. Biraz daha az doğru sonuçlar verir, ancak çoğu pratik amaç için tamamen yeterlidir.
Isı yükündeki azalma genellikle artan bir giriş sıcaklığı veya azalan bir ikincil akışkan akış hızından kaynaklanır ve kontrolün sürdürülmesi için buhar basıncında bir düşüş gerektirir. Bazen durma noktası bunların bir kombinasyonundan veya belki bir ayar noktası değişikliği nedeniyle çıkış sıcaklığındaki düşüşten kaynaklanabilir.
Sabit ikincil akış hızı ve değişken giriş sıcaklığı
Bu tür ısı değiştiricide, ikincil akış hızı ve çıkış sıcaklığı sabit kalırken giriş sıcaklığı, ısı yükündeki değişikliklerle birlikte değişir.
Tam yükte giriş sıcaklığı en düşük seviyede olacaktır. Isı değiştiriciden geçen sabit ikincil akışla, ısı yükündeki herhangi bir azalma giriş sıcaklığının yükselmesine neden olacaktır. Durma noktası grafiği, buhar sıcaklığının ve giriş sıcaklığının ısı yükü değiştikçe nasıl değiştiğini gösterebilir ve durma noktasındaki giriş sıcaklığını ve minimum yük koşulunu tahmin edebilir.
Tam yük koşullarında, buhar ve ikincil akışkan arasındaki sıcaklık farkı büyük olacaktır. Tersine, yük yok koşullarında ısı alışverişi yoktur, bu nedenle buhar ve ikincil akışkan aynı sıcaklıkta olmalıdır ve aralarındaki sıcaklık farkı sıfırdır. Orantılılık ilkesine göre, %50 yükte bu sıcaklık farkının maksimum değerinin %50’si olduğu sonucu çıkar.
Bu temel orantılılık ilkesinden, tüm bu koşulları temsil etmek üzere bir grafiğe iki düz çizgi çizilebilir. Tam yükte çizgiler en uzaktadır ve sıcaklık farkının maksimum olduğunu gösterir. Yük yok koşullarında çizgiler tek bir noktada birleşir ve sıcaklık farkının sıfır olduğunu gösterir.
İlk olarak, tam yük koşullarındaki ısı değiştiricideki buhar sıcaklığı (Nokta A), Şekil 13.5.2’deki durma noktası grafiğinde sol dikey eksene işaretlenir. İkinci olarak, istenen ikincil akışkan çıkış sıcaklığı sağ dikey eksene işaretlenir (Nokta B). Tam yükteki ikincil akışkan giriş sıcaklığı (Nokta C) daha sonra sol dikey eksene işaretlenir.
Daha sonra A ve B noktalarını birleştiren düz bir çizgi çizilirse, AB çizgisi buhar sıcaklığının ısı yükündeki değişikliklere göre nasıl değiştiğini temsil edecektir. Benzer şekilde, B ve C noktalarını birleştiren düz bir çizgi çizilirse, BC çizgisi ısı yükü değiştikçe ikincil akışkanın değişen giriş sıcaklığını temsil edecektir.
Daha sonra kondens ters basıncının karşılık gelen buhar doyma sıcaklığını temsil eden yatay bir çizgi eklenmesi gerekir. Bu sıcaklık Şekil 13.5.3’te gösterildiği gibi sağ dikey eksene işaretlenmelidir (Nokta D). Daha sonra bu noktayı sol dikey eksendeki aynı sıcaklıkta nokta E ile birleştiren düz bir çizgi çizilmelidir.
Kondens ters basıncı, kondens sistemindeki basıncı artı kondens tahliye hattındaki kaldırma nedeniyle olabilecek herhangi bir statik basıncı hesaba katar. Bir sıvı sütunu, kendi kütlesi nedeniyle tabanında basınç uygulayacaktır. Bu, kendenstopun çıkışına uygulandığında genellikle ‘statik kaldırma’ olarak adlandırılır.
Atmosfer basıncı altında 1 metrelik bir su sütunu, sütunun dibinde yaklaşık 10 kPa veya 0.1 bar g basınç uygulayacaktır (aslında 9.806 65 kPa veya 0.098 066 5 bar). Kondens tahliye hattındaki herhangi bir kaldırma, kondens sistemindeki herhangi bir basınca ek olarak, hattaki kondens sütunu nedeniyle bir statik kaldırma uygulayacaktır.
Yatay çizgi DE ya AB çizgisiyle kesişecek ya da grafikte A noktasının yukarısında olacaktır. AB ve DE çizgileri arasındaki kesişim noktası, buhar basıncı ve ters basıncın aynı olduğu ‘durma noktasını’ temsil eder. DE çizgisi A noktasında veya yukarısındaysa, sistem tüm yük koşullarında kalıcı olarak durma koşullarında çalışır. (Vakum kondens sistemlerinde veya B 100°C’den büyük olduğunda, D noktası B noktasının altında da olabilir, bu durumda sistem herhangi bir ısı yükünde durmaz). Daha sonra durma noktasından aşağıya doğru dikey bir çizgi düşürülmelidir. Bu dikey çizginin alt yatay ekseni kestiği nokta (Nokta F), tam ısı yüküne göre yüzde durma yükünü işaretler. Yüzde durma yükü ayrıca Denklem 13.5.1 kullanılarak hızlı bir şekilde hesaplanabilir.
Durma noktasını F noktasına bağlayan dikey çizgi ayrıca BC çizgisini de kesecektir. Bu kesişim noktasından sol dikey eksene doğru yatay bir çizgi çizilirse, bu, durma noktasının meydana geldiği ikincil giriş sıcaklığını (Nokta G) işaretleyecektir.
Örnek 13.5.1 Bir ısı değiştiricide tam yükteki buhar basıncının 7 bar g olduğu gözlemlenmiştir. Kondens basıncı 1 bar g’dir ve kendenstopun ardından 10 m’lik bir kaldırma vardır. Tam yükte, ikincil akışkan ısı değiştiriciye 25°C’de girer ve ısı değiştiriciden 80°C’de çıkar.
- Durma noktasındaki yüzde ısı yükü nedir?
- Durma noktasındaki ikincil giriş sıcaklığı nedir?
7 bar g’de doymuş buharın doyma sıcaklığı 170°C’dir. Bu nedenle tam yükte ısı değiştiricideki buhar sıcaklığı 170°C’dir. Bu daha sonra Şekil 13.5.4’te A noktası olarak çizilebilir:
1. Durma noktasındaki yüzde ısı yükü nedir?
İkincil akışkan çıkış sıcaklığı olan 80°C, Şekil 13.5.4’te B noktası olarak çizilmeli, tam yükteki ikincil akışkan giriş sıcaklığı olan 25°C ise C noktası olarak çizilmelidir.
Kondens hattındaki 10 m’lik kaldırma, kondens sistemindeki 1 bar g basıncına ek olarak 1 bar’lık bir ters basınç oluşturur. Bu nedenle, toplam sistem ters basıncı 2 bar g’dir. 2 bar g’de buharın doyma sıcaklığı 135°C olduğundan, ters basıncı temsil eden yatay çizgi DE bu sıcaklıkta eklenmiştir.
Şekil 13.5.4’teki durma noktası grafiği, durma noktasındaki yüzde ısı yükünün (Nokta F) yaklaşık %61 olduğunu göstermektedir. Matematiksel hesaplama Denklem 13.5.1 kullanılarak doğrulanabilir:
2. Durma noktasındaki ikincil giriş sıcaklığı nedir?
Şekil 13.5.4’teki durma noktası grafiği ayrıca durma noktasındaki giriş sıcaklığının (Nokta G) yaklaşık 46°C veya 47°C olduğunu göstermektedir. Matematiksel hesaplama Denklem 13.4.1 kullanılarak doğrulanabilir:
