Buhar sistemlerinden havanın ve yoğuşmayan diğer gazların tahliye edilmesi ve yeterli yalıtımın sağlanması, buhar tesisinin verimliliği, güvenliği ve performansını sağlamak için hayati önem taşır.

Hava tahliyesi

Buhar bir kapatma döneminin ardından ilk kez bir boruya girdiğinde, boru havayla doludur. Buharla birlikte daha fazla hava ve yoğuşmayan diğer gazlar da girecektir, ancak bu gazların oranları normalde buhara kıyasla çok küçüktür. Buhar yoğunlaştığında, bu gazlar borularda ve ısı değiştiricilerde birikecektir. Bunları tahliye etmek için önlemler alınmalıdır. Havayı uzaklaştırmamanın sonucu, uzun bir ısınma süresi ve tesis verimliliği ile proses performansında düşüştür. Buhar sistemindeki hava ayrıca sistem sıcaklığını da etkileyecektir. Hava, sistem içinde kendi basıncını uygulayacak ve buharın basıncına eklenerek toplam basıncı verecektir. Bu nedenle, buhar/hava karışımının gerçek buhar basıncı ve sıcaklığı, bir basınç göstergesinin gösterdiğinden daha düşük olacaktır. Daha önemli olan, havanın ısı transferi üzerindeki etkisidir. Yalnızca 1 mm kalınlığındaki bir hava tabakası, 25 μm kalınlığındaki bir su tabakası, 2 mm kalınlığındaki bir demir tabakası veya 15 mm kalınlığındaki bir bakır tabakası kadar ısıya aynı direnci sunabilir. Bu nedenle havanın herhangi bir buhar sisteminden uzaklaştırılması çok önemlidir. Buhar sistemleri için otomatik hava tahliye vanaları (termostatik buhar kendenstoplarıyla aynı prensipte çalışır), kondens seviyesinin üzerine takılmalıdır, böylece yalnızca hava veya buhar/hava karışımları onlara ulaşabilir. Bunlar için en iyi konum, Şekil 10.5.1’de gösterildiği gibi buhar ana hatlarının sonudur. Bir hava tahliye vanasından gelen tahliye, güvenli bir yere borulanmalıdır. Pratikte, havalandırmalı bir alıcıya düşen bir kondens hattı, bir hava tahliye vanasından gelen tahliyeyi kabul edebilir.

Bir hava tahliye vanasından gelen tahliye, güvenli bir yere borulanmalıdır. Pratikte, havalandırmalı bir alıcıya düşen bir kondens hattı, bir hava tahliye vanasından gelen tahliyeyi kabul edebilir.

Ana hattın sonunda hava tahliyesine ek olarak, hava tahliye vanaları ayrıca şu yerlere de takılmalıdır:

• Ters kova kendenstopuyla paralel olarak veya bazı durumlarda termodinamik kendenstopla. Bu kendenstoplar başlangıçta havayı tahliye etmede bazen yavaştır.
• Zor buhar alanlarında (ceketli bir tavaya buharın girdiği tarafın karşısındaki gibi).
• Geniş buhar alanlarının olduğu yerlerde (otoklav gibi) ve buhar/hava karışımının proses kalitesini etkileyebileceği durumlarda.

Isı kayıplarının azaltılması

Bir buhar ana hattı ısındığında bile, buhar radyasyonla ısı kaybettiği için yoğunlaşmaya devam edecektir. Yoğuşma hızı, buhar sıcaklığına, ortam sıcaklığına ve boru yalıtımının verimliliğine bağlı olacaktır. Bir buhar dağıtım sisteminin verimli olması için, ısı kayıplarının ekonomik minimuma indirilmesini sağlamak için uygun adımlar atılmalıdır. En ekonomik yalıtım kalınlığı birkaç faktöre bağlı olacaktır:

• Kurulum maliyeti.
• Buharın taşıdığı ısı.
• Boru tesisatının boyutu.
• Boru tesisatı sıcaklığı. Dış boru tesisatını yalıtırken, nem ve rüzgar hızı dikkate alınmalıdır. Çoğu yalıtım malzemesinin etkinliği, mineral yün, cam elyaf veya kalsiyum silikat gibi inert bir malzeme matrisinde tutulan küçük hava hücrelerine bağlıdır. Tipik kurulumlar aluminyum kaplı cam elyaf, aluminyum kaplı mineral yün ve kalsiyum silikat kullanır. Yalıtım malzemesinin ezilmemesine veya suyunmasına izin verilmemesi önemlidir. Yeterli mekanik koruma ve su yalıtımı, özellikle açık alanlarda, esastır. Bir buhar borusundan suya veya ıslak yalıtıma olan ısı kaybı, aynı borudan havaya olan ısı kaybından 50 kata kadar daha fazla olabilir. Su basmış zeminlerden veya su basmasına maruz kalabilecek kanallardan geçen buhar hatlarını korumak için özel dikkat gösterilmelidir. Aynısı, yalıtımın merdivenler vb. tarafından hasar görmesini önlemek ve yağmur suyunun girmesini engellemek için de geçerlidir. Emniyet vanaları hariç, sistemin tüm sıcak kısımlarını yalıtmak önemlidir. Bu, ana hatlardaki tüm flanşlı bağlantıları, vanaları ve diğer fittingsleri içerir. Bir zamanlar, bakım amaçlarına erişim sağlamak için flanşlı bağlantının her iki tarafında yalıtımı geri çekmek yaygındı. Bu, yaklaşık 0.5 m çıplak boru bırakmaya eşdeğerdir. Neyse ki, flanşlı bağlantılar ve vanalar için önceden üretilmiş yalıtım kapakları artık daha yaygın olarak mevcuttur. Bunlar genellikle, bakım amaçlarına erişim sağlamak için kolayca sökülebilmeleri için sabitleyicilerle birlikte verilir.

Isı transferi hesaplaması

Borulardaki ısı kayıplarının hesaplanması çok karmaşık ve zaman alıcı olabilir ve boru duvar kalınlığı, ısı transfer katsayıları ve çeşitli türetilmiş sabitler hakkında belirsiz verilerin kolayca mevcut olduğunu varsayar ki bunlar genellikle mevcut değildir. Bu formüllerin türetilmesi bu Modülün kapsamı dışındadır, ancak daha fazla bilgi herhangi iyi bir termodinamik ders kitabında kolayca bulunabilir. Bunun yanı sıra, seçici mühendis için çok sayıda güncel bilgisayar yazılımı mevcuttur. Bu durumda, boru ısı kayıpları Tablo 10.5.1’e ve basit bir denkleme (Denklem 2.12.2) başvurularak kolayca bulunabilir. Tablo, 10 - 21°C arasındaki ortam koşullarını varsayar ve çeşitli basınçlarda buhar içeren farklı boyutlardaki çıplak yatay borulardaki ısı kayıplarını dikkate alır.

Tablo 10.5.1 Borulardan ısı yayılımı

Not: 10°C ile 20°C arası ortam sıcaklıklarında ve durgun hava koşullarında çıplak yatay borulardan ısı yayılımı

Denkleme başka faktörler de eklenebilir; örneğin, bir boru, yalıtılmamış boruya göre ısı kayıplarını %10’a düşüren yalıtımla sarılıysa, 0.1 ile çarpılır.

Not: Sabit 3.6 cevabı kg/saat cinsinden verir Eşdeğer uzunluklar:

• Bir çift flanş 0.5 m
• Hat boyutu vana 1.0 m Örnek 10.5.1 50 m 100 mm boru, 8 çift flanş ve iki vanaya sahiptir ve 7 bar g’de doymuş buhar taşımaktadır. Ortam sıcaklığı 10°C’dir ve yalıtım verimliliği 0.1 olarak verilmiştir. Tablo 10.5.1’e başvurarak ve Denklem 10.5.1’in uygulanmasıyla: saatte yoğunlaşacak buhar miktarını belirleyin: Bölüm 1 - Yalıtımsız. Bölüm 2 - Boru yalıtılmış, ancak vanalar ve flanşlar yalıtımsız bırakılmış. Bölüm 3 - Tamamen yalıtılmış. Fittings eşdeğer uzunluğu:
• (8 çift flanş @ 0.5 m) + (2 vana @ 1.0 m) = 6.0 m boru
• 7 bar g’de doymuş buhar:

Bölüm 1 - Yalıtımsız:

Bölüm 2 - Boru yalıtılmış, ancak vanalar ve flanşlarda yalıtım yok: İki unsuru ayrı ayrı düşünün:

Bölüm 3 - Boru ve fittingsler yalıtılmış:

İlgili Uluslararası Standartlar

Semboller, teknik olarak eşdeğer standartları (=) ve ilgili standartları (≠) belirtmek için kullanılmıştır.

Table 10.5.2

Özet

Buhar ve Kondens Döngüsünün ‘Buhar Dağıtımı’ Bloğunu özetlemek için, bir buhar dağıtım sisteminin verimli ve etkili bir şekilde çalışmasını sağlamak amacıyla aşağıdaki kontrol listesi kullanılabilir: