Akışkanlar ve Akış

Kullanıcılar, tesis verimliliği, enerji verimliliği, proses kontrolü veya maliyetlendirme amaçlarına yardımcı olmak için buhar akışını ölçmek isteyebilirler. Bu eğitim, akan akışkanların özelliklerini ve iyi buhar ölçüm uygulaması için temel gereksinimleri ele almaktadır.

‘Hakkında konuştuğunuz şeyi ölçebildiğinizde ve sayılarla ifade edebildiğinizde, hakkında bir şey biliyorsunuz demektir; ama ölçemediğinizde, sayılarla ifade edemediğinizde, bilginiz zayıf ve tatmin edici olmayan türdendir.’ William Thomson (Lord Kelvin) 1824 - 1907

Giriş

Birçok endüstriyel ve ticari işletme artık şunların değerini tanımıştır:

• Enerji maliyet muhasebesi.
• Enerji tasarrufu.
• İzleme ve hedefleme teknikleri. Bu araçlar daha yüksek enerji verimliliği sağlar. Buhar ölçülmesi en kolay ortam değildir. Bu Blok’un amacı, buhar akış hızının doğru ve güvenilir bir şekilde ölçülmesini sağlamak için gereksinimlerin daha iyi anlaşılmasını elde etmektir. Buhar akışını ölçmek için şu anda mevcut olan akış ölçerlerin çoğu, çeşitli sıvıların ve gazların akışını ölçmek için tasarlanmıştır. Çok azı özellikle buhar akışını ölçmek için geliştirilmiştir. Spirax Sarco, bu Blok’un bazı bölümlerine katkıda bulunan ETSU’nun EEBPP’sine (Enerji Verimliliği En İyi Uygulama Programı) teşekkür etmek ister.

Neden buhar ölçülür?

Buhar akış ölçerleri, diğer enerji tasarruf ekipmanları veya enerji tasarruf planları ile aynı şekilde değerlendirilemez. Buhar akış ölçeri, iyi bir buhar ev idaresi için temel bir araçtır. Verimli çalışan bir tesis veya bina için hayati öneme sahip olan buhar kullanımı ve maliyeti hakkında bilgi sağlar. Buhar akış ölçümü kullanmanın başlıca faydaları şunlardır:

• Tesis verimliliği.
• Enerji verimliliği.
• Proses kontrolü.
• Maliyetlendirme ve emanet. Tesis verimliliği ****İyi bir buhar akış ölçeri, çalışmasının tüm aralığında bir tesis parçasına buhar akış hızını gösterecektir, yani makine kapatıldığında tesis tam kapasiteye yüklendiğine kadar. Buhar akışı ile üretim arasındaki ilişki analiz edilerek optimum çalışma uygulamaları belirlenebilir. Akış ölçer ayrıca tesisin zaman içindeki bozulmasını gösterecek ve optimum tesis temizliği veya değişiminin yapılmasına olanak tanıyacaktır. Akış ölçer ayrıca şunlar için de kullanılabilir:

Bu, ekonomik buhar kullanımını sağlamak için üretim yöntemlerinde değişikliklere yol açabilir. Ayrıca kazan tesisindeki pik yüklerle ilişkili sorunları da azaltabilir. Enerji verimliliği Buhar akış ölçerleri, enerji tasarrufu planlarının sonuçlarını izlemek ve bir tesis parçasının verimliliğini bir diğeriyle karşılaştırmak için kullanılabilir. Proses kontrolü Uygun bir buhar akış ölçüm sisteminin çıkış sinyali, bir prosese sağlanan buhar miktarını kontrol etmek ve doğru sıcaklık ve basınçta olduğunu göstermek için kullanılabilir. Ayrıca, başlangıçtaki akış artış hızını izleyerek, bir buhar akış ölçeri yavaş bir ısınma fonksiyonu sağlamak için bir kontrol vanasıyla birlikte kullanılabilir. Maliyetlendirme ve emanet Buhar akış ölçerleri, buhar kullanımını (ve dolayısıyla buhar maliyetini) merkezi olarak veya bireysel kullanıcı noktalarında ölçebilir. Buhar, üretim sürecinin çeşitli aşamalarında hammadde olarak fiyatlandırılabilir ve böylece bireysel ürün hatlarının gerçek maliyetinin hesaplanmasına olanak tanır. Akış ölçümünü anlamak için, akışkan mekaniği hakkında bazı temel teorilere, ölçülecek akışkanın özelliklerine ve boru tesisatı sistemlerinde nasıl hareket ettiğine dalmak faydalı olabilir.

Akışkan özellikleri

Her akışkanın benzersiz bir özellik seti vardır, bunlar arasında:

• Yoğunluk.
• Dinamik viskozite
• Kinematik viskozite. Yoğunluk Bu zaten Blok 2’de, Buhar Mühendisliği Prensipleri ve Isı Transferi’nde tartışılmıştır, ancak önemi nedeniyle, ilgili noktalar burada tekrarlanmaktadır. Yoğunluk (ρ), bir maddenin birim hacim (V) başına kütlesini (m) tanımlar (Denklem 2.1.2’ye bakınız). Hem doymuş suyun hem de doymuş buharın yoğunluğu sıcaklıkla değişir. Bu Şekil 4.1.1’de gösterilmektedir. Dinamik viskozite ****Bu, bir akışkanın akışa karşı koyan dahili özelliğidir. Bir akışkan yüksek viskoziteye sahipse (ör. ağır yağ) akışa güçlü bir şekilde direnç gösterir. Ayrıca, yüksek viskoziteli bir akışkan, düşük viskoziteli bir akışkandan daha fazla enerji gerektirir. Viskoziteyi ölçmenin birçok yolu vardır, bunlar arasında bir tork anahtarı takıp akışkanda döndürmek veya bir akışkandan bir orifisten ne kadar hızlı aktığını ölçmek yer alır. Basit bir okul laboratuvar deneyi viskoziteyi ve kullanılan birimleri açıkça gösterir: Bir kürenin yerçekimi etkisi altında bir akışkan boyunca düşmesine izin verilir. Kürenin düştüğü mesafenin (d) ve düşmek için geçen sürenin (t) ölçümü hızı (u) belirlemek için kullanılır. Aşağıdaki denklem daha sonra dinamik viskoziteyi belirlemek için kullanılır: Üç önemli not yapılmalıdır:

1. Denklem 4.1.1’in sonucu, akışkanın mutlak veya dinamik viskozitesi olarak adlandırılır ve pascal saniye cinsinden ölçülür. Dinamik viskozite aynı zamanda ‘viskoz kuvvet’ olarak ifade edilir.
2. Denklemin fiziksel öğeleri kg/m cinsinden bir sonuç verir, ancak sabitler (2 ve 9) hem deneysel verileri hem de birimlerin pascal saniyeye (Pa s) dönüşümünü hesaba katar.
3. Bazı yayınlar, mutlak viskozite veya dinamik viskozite değerlerini sanipoise (cP) cinsinden verir, örneğin: 1 cP = 10-3 Pa s Örnek 4.1.1 20°C’de (yoğunluk = 920 kg/m³) bir yağdan 1 metre düşmek için 20mm çapında bir çelik (yoğunluk 7 800 kg/m³) top 0,7 saniye sürmektedir.

Kinematik viskozite

Bu, mutlak (veya dinamik) viskozite ile akışkanın yoğunluğu arasındaki ilişkiyi ifade eder (Denklem 4.1.2’ye bakınız). Örnek 4.1.2 Örnek 4.1.1’de, yağın yoğunluğu 920 kg/m³ olarak verilmiştir - Şimdi kinematik viskoziteyi belirleyin: Reynolds sayısı (Re) Yukarıda tanıtılan faktörlerin tümü borulardaki akışkan akışını etkiler. Tümü, akışın özelliklerini ifade etmek için tek bir boyutsuz miktarda bir araya getirilir, yani Reynolds sayısı (Re).