Otto Çevrimi ve Kullanım Alanları

Otto çevrimi, adını Nikolaus August Otto'dan alan gaz akışkanlı bir termodinamik çevrimdir. İçten yanmalı motorların çalışma temellerini oluşturur. Bir piston silindir mekanizması ile dört zamanlı olarak çalışır ve ısı enerjisinin mekanik enerjiye dönüşmesini sağlar. Çevrimde meydana gelen bu dört zaman silindir içindeki pistonun konumuna ve meydana gelen olaylara göre şekillenmektedir. 

Çevrim pistonun aşağı doğru hareketiyle genişleyen hacme hava-gaz karışımının emilmesiyle başlar. Fakat ilk zaman, pistonun bu hava-gaz karışımını sıkıştırdığı zamandır. Pistonun yukarı doğru hareketlenmesi ile yakıt karışımının basınç ve sıcaklığı artar. Bu sırada ateşleme sistemi devreye girer ve yanma olayının gerçekleşmesi sağlanır. Sıkıştırmadan dolayı yakıt karışımının tepki kuvvetine maruz kalan silindir aşağı doğru hareket eder. Bu hareket ikinci zaman olarak düşünülür ve çevrimin ilk kısmı tamamlanır.

Otto çevriminin ikinci kısmında yanma olayından dolayı meydana gelen egzoz gazlarının atılmasını sağlar. Bu yüzden piston hareketinin aşağı doğru olduğu zaman (çevrim başlamadan meydana gelen yakıt emme durumundan bahsedilmektedir) yeniden yakıt emilimi olmaz. Piston üçüncü zaman için yeniden yukarı doğru harekete başlar ve egzoz gazları pistonun hareketiyle süpaplardan dışarı atılır. Pistonun yeniden aşağı hareketiyle de yeniden hava yakıt karışımı piston içerisine hareket eder.

Özet olarak yazmak gerekirse otto çevriminde;

(1-2) İzantropik sıkıştırma

(2-3) Sabit hacimde ısı geçişi

(3-4) İzantropik genişleme

(4-1) Sabir hacimde ısı geçişi (egzoz)

Otto Çevrimi Nerede Kullanılır?

Yazımızın başında da bahsettiğimiz gibi Otto çevrimi, içten yanmalı motorlarda kullanılan termodinamik bir çevrimdir. Bu nedenle benzinli motorların kullanıldığı otomobil, motosiklet gibi çeşitli araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Otto çevriminin ilk kullanıldığı yıllardan itibaren çeşitli teknolojilerle geliştirilmiş ve günümüzün yüksek performans sağlayan otomobil ve araçları oluşturulmuştur. 

Otto çevrimi için birden fazla alanda ve çeşitli şekillerde kullanımı yaygın görülmez. Fakat çevrimin kullanıldığı motorlar farklı makineler ve araçlarda kullanılmaktadır. En yaygın olarak kullanılanı günümüzde de kullandığımız dört zamanlı atmosferik içten yanmalı motorlu otomobillerdir. 

Devamı

Brayton Çevrimi ve Kullanım Alanları

Brayton çevrimi, yakıtın yüksek basınçtaki hava ile karıştırılarak yakılmasıyla ısı enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürülmesini sağlayan gaz akışkanlı bir termodinamik çevrimdir. Sistem içerisine kütle girişi olduğu için açık sistem olarak çalışmaktadır. Adını, çevrimi ilk olarak kullanan George Brayton'dan almıştır. Kullanımı 1870'li yıllara dayanmaktadır. 

Brayton Çevrimi'nde yanma işleminin tam olarak sağlanması için gerekli olan hava, kompresör yardımıyla sıcaklığı ve basıncı arttırılarak, yakıtla beraber yanma odasına gönderilir. Yanma odasında ısıdan dolayı genleşen gazlar türbine doğru ilerler ve türbinleri döndürür. Türbinden çıkan gazlar kullanılmadan salınır. Sistemin tasarımına göre kompresör için gerekli olan enerji türbine bağlanan bir mil ile sağlanabilmektedir. 

Brayton çevriminin kapalı sistem olarak uyarlanmasına İdeal Brayton çevrimi denir . Bu sistemde yanma odası, ısı girişi sağlanan ısı değiştiricisi olarak düşünülmüş, dışarıya atılan genleşen gaz ise yine bir ısı değiştiricisi ile yeniden kompresöre bağlanmıştır. İdeal Brayton çevrimi ve gerçek çevrim arasında farklılıklar bulunmaktadır.

Brayton Çevrimi Nerede Kullanılır?

Brayton çevrimi, enerji tesislerinde ısı enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılmaktadır. Özellikle elektrik ihtiyacı çok olmayan ve zamanla değişen yerlerde kullanılması kolaylık sağlamaktadır. Çünkü gaz akışkanlı çevrim kullanılan sistemler, buharlı güç çevrimlerine göre daha kolay ve çabuk devreye alınabilmektedir. Fakat gaz akışkanlı çevrimlerdeki kompresör için gerekli olan enerji ihtiyacı, buharlı çevrimlerde kullanılan pompanın enerji ihtiyacına göre oldukça fazladır. Bu yüzden buharlı çevrimlerin kullanımı daha verimli ve yaygındır.

Brayton çevriminin kullanıldığı bir diğer alan jet motorlarıdır. Uçaklar için gerekli olan itme gücünü sağlayan bu motorlar, aynı zamanda ürettiği enerji ile elektronik aksamlara enerji sağlayabilmektedir. Ayrıca daha önce değindiğimiz gibi sıkıştırma için gerekli olan enerjiyi de sistem içerisinde sağlayabilmektedir.  

Devamı

Rankine Çevrimi ve Kullanım Alanları

Rankine çevrimi, ısı enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürülmesini sağlayan termodinamik bir çevrimdir. İsmini John Macquorn Rankine' den almıştır. Bu çevrim kapalı sistem olarak çalışır. Yani sisteme ısı ve enerji girişi vardır ve hacim değişimi gözlenebilir. Fakat kütle sabittir. Herhangi bir artış veya azalış göstermez. Bu tür sistemlere kontrol kütlesi de denilmektedir.

Rankine çevrimi temelde dört ana evrede gerçekleşmektedir. Bunlar izantropik sıkıştırma, sabit basınçta ısı geçişi, izantropik genişleme ve sistemde sabit basınçta ısı atılmasıdır. Açık ve kapalı sistemler için ilgili yazımızdan bilgi edinebilirsiniz.

>> Açık ve Kapalı Sistemler

(1-2) İzantropik Sıkıştırma: Pompa yardımıyla, akışkanın basıncı yükseltilir. Bu aşamada pompa kullanıldığı için dışardan bir enerji girişi söz konusu denilebilir. Fakat akışkanın özgül hacminin düşük olmasından dolayı çok büyük bir pompa gerekmediği için ihmal edilir ve hesaplamalara dahil edilmez.

(2-3) Sabit basınçta ısı geçişi: Pompa ile sıkıştırılan akışkan kazanda ısıtılarak doymuş buhar haline getirilir. Doymuş buhar türbinden geçirilmek üzere gönderilir.

(3-4) İzantropik Genişleme: Türbine ulaşan doymuş buhar türbinden geçer ve genleşir. Bu esnada ısısının bir miktarını kaybeder ve az da olsa yoğuşma görülebilir. Fakat yoğuşma istenen bir şey değildir. Çünkü türbin kanatlarında erozyona neden olur. Isı enerjisinin mekanik enerjiye çevrilmesi bu aşamada gerçekleşir.

(4-1) Sabit basınçta ısı kaybı: Doymuş buhar halinde türbinden geçen akışkan yoğuşturucuya gelir ve burada doymuş sıvıya dönüşür. Bir nevi doymuş buharın soğutulmasıdır. Soğutma işlemi için dere ve akarsu gibi kaynaklar veya soğutma kuleleri kullanılır.

Rankine Çevrimi Nerede Kullanılır?

Rankine çevrimi, buharlı güç çevrimlerinden biridir. Termik ve nükleer santrallerde ısı enerjisinin mekanik enerjiye çevrilmesini sağlar. Böylece mekanik enerji ile elektrik enerjisi elde edilir ve kullanıma sunulur. Rankine çevriminin verimi, diğer bir buharlı güç çevrimi olan Carnot çevrimine göre düşüktür. Fakat uygulanabilirliği daha iyi olduğu için enerji üretim tesislerinde Rankine çevrimi kullanılır. 

Enerji tesisleri enerji ihtiyacımızın karşılanması için gereklidir. Fakat yukarıda bahsettiğimiz doymuş buharın soğutulması için kullanılan sistemler doğaya zarar vermektedir. Soğutma kuleleri havaya sıcak buhar bırakmakta atmosfer sıcaklığına etki etmektedir. Soğutma için kullanılan akarsularda ise suyun sıcaklığındaki yükselmeden dolayı canlı yaşamına olumsuz etki etmekte ve doğayı kirletmektedir. Bu yüzden enerji tesislerinin etkileri azaltılmalı ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan yatırımlar arttırılmalıdır.

Yazımızda geçen soğutma kuleleri hakkında daha fazla bilgiye ilgili yazımızdan ulaşabilirsiniz.

>> Soğutma Kulesi Nedir? Nasıl Çalışır?

Devamı

Brülör Nedir? Nasıl Çalışır? Çeşitleri Nelerdir?

Brülör Nedir?

Brülör, ısıtma sistemlerinde yakıtın hava ile belirli oranlarda karışmasını sağlayarak yanma olayını gerçekleştiren elemandır. Yanma olayının tam olarak gerçekleşmesi için sadece ateşleme mekanizması yetmez. Bu yüzden yakıt hava ile karıştırılır ve alevlenmesi için herhangi bir kaynaktan ateşlenmesi sağlanır. Bu olayın kontrollü ve güvenli bir şekilde sağlanması için de brülörler kullanılır. Farklı yakıt tiplerine ve çalışma mekanizmasına göre brülör çeşitleri bulunmaktadır.

Brülörler ısıtma tesisatlarında kazanlara bağlanır ve yanma olayının gerçekleşmesini sağlar. Bu yüzden brülörler genellikle kazanlar ile beraber satılır. Bu hem kazan tipinin brülör ile uyumlu olmasını sağlar hem de kurulum yapılırken brülör seçim zamanından tasarruf sağlar. Fakat özel sistem tasarımları ve eskiyen brülörün değiştirilmesi gereken yerler için tek olarak da üretilmektedirler. Brülörün nasıl çalıştığına geçmeden önce tam yanma hakkında bilgi için ilgili yazımıza bakabilirsiniz

Brülör Nasıl Çalışır?

1. Brülör için gerekli olan hava elektrik motoru ile beslenen fanlar ile sağlanır.

2. Sıvı yakıt pompalar yardımıyla yüksek basınçta brülör memesine gönderilir.

3. Yüksek basınçta püskürtülen yakıt zerreciklerinin hava ile karışması sağlanır. Eğer kullanılan yakıt gaz ise aynı şekilde belirli bir basınçta gönderilir ve karışım sağlanır.

4. Elde edilen hava ve yakıt karışımı yanma odasında elektrodlar sayesinde ateşlenir ve tam yanma sağlanır.

5. Elde edilen ısı enerjisi kazandaki suyu ısıtarak ısıtma tesisatına gönderilir.

Brülör temel olarak bu şekilde çalışır. Fakat bu olayın gerçekleşmesini sağlayan diğer elemanlarda vardır. Örneğin, elektronik sistem yanma olayı için ne kadar hava ve yakıt gönderileceğini ayarlar. Aynı zamanda sistemin çalışması için gerekli olan valfleri ve emniyet sistemlerini de denetlemektedir. Böylece değişen ısı ihtiyacına göre ayarlama yapılmasını ve sistemin verimli bir şekilde çalışmasını sağlar.

Brülör Parçaları Nelerdir?

Brülörler çok farklı tiplerde olabildikleri için farklı parça ve elektronik elemanlara sahip olabilir. Fakat ana parçalar tüm çeşitlerde benzer mekanizmalara sahiptir. Bu parçalardan bazıları şunlardır;

Fan: Yanma olayının gerçekleşmesi için gereken havanın dış ortamdan alınmasını iletilmesini sağlar.

Yakıt pompası: Elektrik motoruna bağlı olan yakıt pompası sıvı yakıtın yüksek basınçta iletilmesine ve brülör memesi ile püskürtülmesini sağlayan elemandır.

Türbülatör: Laminer akışı türbilanslı akışa çevirerek yakıt hava karışımının gerçekleşmesini sağlayan parçadır. Laminer ve türbilanslı akış bilgisi için ilgili makalemize bakabilirsiniz.

Brülör Motoru: Fan ve yakıt pompası için gerekli olan mekanik enerjiyi sağlar.

Hava Preostatı: Brülörde temiz hava sağlayan fanın ve buna bağlı olarak motorun çalışıp çalışmadığını denetleyen parçadır. Herhangi bir aksaklıkta elektronik panel ile bağlantı kurarak çalışmayı durdurur.

Ateşleme Elektrodları: Yakıt hava karışımının yanması için gerekli olan ateşleme işleminin yapılmasını sağlayan elemanlardır.

Kumanda Panosu: Elektronik sistemlerin yönetilmesini sağlayan brülör elemanıdır. Kumanda paneli de denilmektedir.

Yakıt ısıtıcıları: Bir elektrikli ısıtıcı ile yakıtın yanma işleminden önce ısıtılarak, daha kolay tutuşmasını ve tam olarak yanmasını sağlayan parçadır.

Brülör Çeşitleri Nelerdir?

Brülörler, kullandıkları yakıt çeşidine, kontrol mekanizmalarına ve yakıtı parçalama şekline göre farklı şekillerde tasarlanırlar. Fakat temeldeki çalışma prensibi birbirine benzerdir. Bu yüzden sınıflandırma yapmadan bazı brülör çeşitlerini inceleyelim.

Tek Kademeli Brülörler

Tek kademeli brülörler sadece bir adet yakıt püskürtme memesine sahiptir. Bu yüzden yakıt gönderimi sadece tek valf üzerinden sağlanır. Kontrol mekanizması termostata bağlıdır. Sıcaklık ihtiyacı doğduğunda brülör tam kapasite çalışır ve istenen sıcaklığa gelesiye kadar devam eder. Bu durum sistemde verimsizliğe ve konfor sıcaklığının sağlanmasında aksaklıklara neden olur. Fakat basit bir yapıda olduğu için ekonomiktir.

Çift Kademeli Brülörler

Çift kademeli brülörler isminden de anlaşılacağı üzere iki adet yakıt püskürtme memesine sahiptir. Yakıt memelerinden biri yaklaşık %40 kapasitede, diğeri ise %60 kapasitesinde çalışır. Sıcaklık ihtiyacında ilk olarak her iki valf açılır. Denge sıcaklığına yaklaşıldığında yüksek kapasitedeki yakıt memesi kapanır ve diğeri çalışmaya devam eder. Böylece tek kademeli brülörde yaşanan ani sıcak yükselişleri ve azalmaları yaşanmaz. Proses daha uzun ve verimli şekilde devam eder. Tek kademeli brülöre göre daha verimlidir. Fakat ekonomik olarak daha maliyetlidir.

Oransal Brülörler

Oransal brülörler tek kademeli brülörlerde olduğu gibi sadece bir adet yakıt memesine sahiptir. Fakat sahip olduğu teknoloji sayesinde yakıtı sıcaklık ihtiyacına göre ayarlayarak devamlı olarak gönderir. Böylece diğer brülörlerde bir çalışıp bir durarak meydana gelen ısı kayıpları tolere edilir ve verimli bir sistem sağlanır. Ekonomik olarak bakıldığında tahmin edileceği gibi tek kademe ve çift kademeye göre daha maliyetlidir.

Katı Yakıtlı Brülörler

Katı yakıt brülörleri, katı yakıtların hava ile temasını arttırarak yanmasını sağlayan brülörlerdir. Bu tip brülörlerde çok küçük boyutlarda toz halindeki katı yakıtlar kullanılır. Böylece sıvı ve gazdaki gibi karışımın sağlanamadığı sistemde mümkün olduğu kadar yakıtın yanması sağlanır. Genellikle büyük çaplardaki enerji tesisleri vb. yerlerde kullanılır. Küçük ve bireysel sistemlerde kullanımı sınırlıdır.

Sıvı Yakıtlı Brülörler

Sıvı yakıtlı brülörler, fuel oil ve mazot gibi sıvı yakıtları kullanan brülörlerdir. Çalışma prensibi yakıtın pompa yardımıyla yüksek basınçta püskürtülmesi ve hava ile karışmasıyla sağlanır. Doğalgazın bulunmadığı yerlerde ısıtma sistemleri için tercih edilir. Sıvı yakıtın depolanabilir olmasından dolayı herhangi bir aksaklıkta kesinti sorunu olmamaktadır.

Gaz Yakıtlı Brülörler

Gaz yakıtlı brülörler, yakıt olarak doğalgaz gibi gazları kullanan sistemlerdir. Bireysel sistemlerde en yaygın kullanılan brülör çeşitlerindendir. Çünkü evlerimizde kullandığımız kombilerde gaz yakıtlı brülörler kullanılmaktadır. Gaz halinde yakıt kullandığı için yakıt hava karışımı homojen bir şekilde yapılabilmektedir. 

Çift Yakıtlı Brülörler

Çift yakıtlı brülörler, yapılan tasarımla beraber her iki yakıtı da yakabilen brülörlerdir. Üzerindeki kumanda paneliyle veya ufak bir şalter ile yakılması istenen yakıt seçilir ve sistem çalışmaya alınır. Bu tip brülörlerde iki yakıt tipine uygun ayrı ayrı elemanlar bulunabilir. Katı-sıvı, sıvı-gaz vb. şekillerde yakıt kullanan çeşitleri vardır.

Brülör Bakımı Nasıl Yapılır?

Brülörler, ısıtma sisteminin en önemli elemanlarındandır. Çünkü sistemin verimi, yakıt tasarrufu ve yanma kapasitesi gibi parametreler brülör ile ilgilidir. Doğru brülörün seçilmesi ve bakımının zamanında yapılması kullanıcının yararına olacaktır. Aksi takdirde yakıt karışımın kalitesiz olması, herhangi bir gaz kaçağı ve elektronik arızalar istenmeyen durumlara neden olabilmekte, yakıt tüketimini artırabilmektedir.

Brülör bakımında yukarıda da değindiğimiz gaz kaçakları, baca gazı sıcaklığı, elektrik & elektronik vb. ile ilgili bir dizi test uygulanır. Bu kontrollerin yapılmasıyla beraber onarılması veya değiştirilmesi gereken ekipmanlar, onarılır veya yenileri ile değiştirilir. Ayrıca herhangi bir ayar yapılması gerekiyor ise yapılır. Bakım-onarım faaliyetleri ile, özellikle yüksek kapasiteli sistemlerde önemli tasarruflar ve kazanımlar elde edilir.

Brülör Seçiminde Dikkat Edilmesi Gerekenler

Brülör seçimini doğru yapmak, kullanılacak olan ısıtma sisteminin verimli bir şekilde çalışmasını sağlar. Bu yüzen yapılacak matematiksel hesaplamalar ile beraber dikkat edilecek bazı kriterler vardır.

Brülör Kapasitesi

Brülör kapasitesi , ısı ihtiyacı ile doğru orantılıdır. Eğer ısıtma ihtiyacı fazla ise, yüksek kapasiteli brülörler, ısıtma ihtiyacı az ise nispeten düşük kapasiteli brülörler tercih edilmelidir. Çünkü gereğinden fazla kapasiteli brülör seçmek, kurulum maliyetini arttıracağı gibi, satın aldığımız ekipmandan tam olarak yararlanamadığımız için gereksiz maliyet oluşturacaktır. Gereken daha düşük kapasiteli brülör ise tahmin edebileceğiniz gibi istenilen yanma kapasitesini sağlayamayacak, sürekli maksimumda çalıştığı için daha çabuk ömrünü tamamlayacaktır.

Brülör Çeşidi (Tipi) 

Brülör çeşidi ve teknolojisi de brülör seçiminde önemli yer kaplamaktadır. Yazımızda da daha önce belirttiğimiz gibi her brülör çeşidinin kendine göre avantaj ve dezavantajları vardır. Bu yüzden kullanılacak sistem ve ısıtılacak ortam iyi analiz edilmeli, gerekli hesaplamalar yapıldıktan sonra, sistem için en uygun brülör tipi seçilmelidir. Tahmin edilebilecek basit bir hatırlatma yapmak gerekirse, kullanılacak olan yakıt tipi de brülör seçimi yapılırken göz önüne alınmalıdır.

Ürün Kalitesi ve Yaygınlığı

Bir ürün satın aldığımızda, ürün üreticisinin veya tedarikçisinin malının arkasında durmasını ve gerektiğinde destek vermesini isteriz. Bu nedenle, brülör seçimi yaparken de ürünün kalitesinden emin olmalı, daha sonra meydana gelebilecek arıza durumunda yetkili servis ağının olup olmamasına önem vermeliyiz. Herhangi bir arıza durumunda mağduriyet yaşamamak için onarım için gereken parçalar ve ekipmanlar kolay bulunur olmalı, en kısa sürede problem çözülmelidir.

Brülör Uyumluluğu

Isıtma sistemleri ilk kurulum aşamasında tüm işler genellikle aynı firma tarafından kurulur. Bu firmalar yüksek tecrübe ve pratiklerinden dolayı sistemi uyumlu şekilde oluştururlar ve sisteme alırlar. Fakat halihazırdaki sisteme yeni bir ekipman almak, sisteme uyum açısından önemlidir. Montajı veya özellikleri uyumlu olmayan brülörler, sistemin verimli olarak çalışmasını engeller. Ayrıca kurulum sorunlarına neden olabilir. Bu yüzden brülör seçimi ya profesyonel kişilere bırakılmalı ya da sisteme uyum açısından özellikle incelenmelidir.

Devamı

Kombilerde %100 den fazla verim mümkün mü?

Termodinamik kanunlarına göre kullanılan yakıt ve enerjiden %100 verim elde edilemez. Bunun nedeni harcanan elektriğin veya yakıtın bir kısmının kayıplar neticesinde kullanılamamasıdır. Peki kombi üreticileri neden ürettikleri yoğuşmalı kombilerin %109 vb. verimlerde olduğunu iddia eder? Gerçekten böyle bir verim mümkün müdür? Yoksa firmalar tüketiciyi yanıltmaya mı çalışıyor? Bu yazımızda bu soruların cevabını vermeye çalışacağız.

Her yakıt gibi doğalgazın da alt ve üst ısıl değeri vardır. Kombi verimi hesaplamalarında alt ısıl değer kullanılmaktadır. Alt ısıl değer kullanılan yakıtın yakılması sonucunda oluşan suyun buhar fazında (150 C) olduğu durumda elde edilen enerjidir. Üst ısıl değer ise elde edilen suyun sıvı fazda (25 C) olması ile elde edilen enerjidir. Alt ve üst ısıl değer için ilgili yazımızdan daha fazla bilgi alabilirsiniz.

>> Alt ve Üst Isıl Değer

Hermetik kombiler, yoğuşma yapmadığı için baca gazı su buharı şeklindedir. Yani alt ısıl değere göre verimleri değişmekle beraber %90 lara çıkabilmektedir. Yoğuşmalı kombide ise yoğuşturma işlemi yapıldığı için baca gazından enerji çekilerek yoğuşma sıvısı oluşur. Bu yüzden verim üst ısıl değere göre hesaplanmalıdır. Fakat firmalar bunu alt ısıl değere göre hesaplayarak teorik olarak %100 den fazla kombi verimi hesaplamaktadır. Bir örnekle açıklamaya çalışalım.

Doğalgazın alt ısıl değerini 8000 kcal olarak, üst ısıl değerini ise 9000 kcal olarak alalım. Hermetik bir kombi ile doğalgazın yakılması ile 7000 kcal elde edilirse verim %87,5 olarak bulunur. Yoğuşmalı kombide doğalgazın yakılması ile 8500 kcal olsun. Kombinin verimi %106,25 bulunur. Çünkü yoğuşmalı kombiden üst ısıl sınıra göre enerji elde edilmesine rağmen alt ısıl değere göre verim hesaplaması yapılmıştır. Eğer üst sınıra göre hesaplansaydı verim %94,44 olacaktı.

Firmaların bu durumu özellikle belirtmesi ise pazarlama stratejisi olarak görülebilir. Ayrıca hermetik kombiler ile farklı şekilde verim hesabının yapılması karışıklığa neden olabilir. Bu yüzden yönetmelik ile bütün verim hesapları alt ısıl değer için yapılması kararlaştırılmış olabilir. Firmaların %100 den fazla verim değerlerinin kataloglara yazılması bu durumun standartlara uygun olarak yapıldığı göstermektedir. Aksi bir durumda firma kataloglarında böyle bir ifadeye izin verilmezdi.

Devamı

Alt ve Üst Isıl Değer

Isıl değer, bir birim yakıtın yakılması sonucunda elde edilen enerjidir. Doğalgaz, lpg, kömür gibi yakıtların kendine ait ısıl değerleri vardır. Bu yakıtlar kullanılırken verebileceği maksimum enerji bellidir. Yapılan kapasite ve verimlilik hesaplarında bu değer kullanılır. Yakıtlar için alt ısıl değer üst ısıl değer olarak iki farklı ısıl değer belirlenir ve hesaplamalarda kullanılır.

Alt ısıl değer: Bir birim yakıtın yanması sonucunda oluşan suyun buhar fazında olması durumunda elde edilen enerjidir. Alt ısıl değerde yakılan ürün 150 dereceye kadar soğumasıyla elde edilen enerji hesaplanır. Zaten bu yüzden oluşan su buhar fazındadır.

Üst ısıl değer: Bir birim yakıtın yanması sonucunda oluşan suyun sıvı fazda olması durumunda elde edilen enerjidir. Üst ısıl değerde ise yanma ürününün 25 dereceye kadar soğutulmasıyla elde edilen enerji hesaplanır.

Alt ve üst ısıl değerin daha iyi anlaşılması için doğalgazı ele alalım. Doğalgazın yakılmasını sağlayan kombiler hermetik ve yoğuşmalı olarak üretilmektedir. Yoğuşmalı kombilerde doğalgaz yakıldıktan sonra tasarlanan sistem ile atık gazın enerjisi kullanılır ve bacadan atılacak gazın bir kısmı yoğunlaşır. Böylece birim yakııttan daha fazla enerji elde edilmiş olur. Buradaki durum üst ısıl değere benzetilebilir. Fakat suyun 25 dereceye kadar düşmesi beklenmez.

Hermetik kombilerde ise yoğuşma sistemi olmadığı için bacadan çıkan gazın derecesi yüksektir ve yanma sonucu oluşan ürün tamamen buhardır. Böyle bir sistemde alt ısıl değerin kullanıldığını söylemek mümkündür. Ayrıca yakıtların alt ve üst ısıl değerleri deneysel değerlerdir. Bu yüzden pratikte yakıtın yakılması sonucu elde edilen ısıl değer verime göre değişebilir. Yakıtların yanması ile ilgili daha fazla bilgiye ilgili yazımızdan ulaşabilirsiniz.

>> Tam Yanma Nedir?

Devamı

Termometre Dönüşümleri ve Sıcaklık Birimleri

Sıcaklık, ölçülebilen bir niceliktir. Sıcaklığı ölçmek için laboratuvarda ve günlük yaşamda termometrelerden yararlanırız. Cıvalı, gazlı ve metal gibi çeşitli termometreler vardır. Termometreler ile ölçtüğümüz bu değerler ise Celcius, Fahrenayt gibi çeşitli birimler ile gösterilir. Bu yazımızda bu birimler hakkında bilgi verip, bu birimler arasında termometre dönüşümlerini anlatmaya çalışacağız.

Sıcaklık Birimleri

Termometreler 1 atm basınç altında suyun kaynama ve donma noktasında göre ölçeklendirilmiştir. Bu bölümde Fahrenayt, Celcius, Reomür ve Kelin sıcaklık birimlerinin kaynama ve donma noktalarını göstermeye çalışacağız.

1. Fahrenayt

Suyun kaynama sıcaklığını 212 F, donma sıcaklığını ise 32 F olarak kabul eder. Fahrenayt termometresi 180 eş parçaya bölünmüştür. 1724 yılında Daniel Gabriel Fahreneit tarafından bulunmuştur.

2. Celcius 

Suyun kaynama sıcaklığını 100 C , donma sıcaklığını ise 0 C olarak kabul eder. Celcius termometresi 100 eş parçaya bölünmüştür. 1742 yılında Anders Celcius tarafından bulunmuştur.

3. Reomür 

Suyun kaynama sıcaklığını 80 R, donma sıcaklığını ise 0 R olarak kabul eder. Reomür termometresi 80 eş parçaya bölünmüştür. 1730 yılında Reaumur tarafından bulunmuştur.

4. Kelvin

Suyun kaynama sıckalığıbı 373,15 K, donma sıcaklığını ise 273,15 K olarak kabul eder. Kelvin termometresi 100 eş parçaya bölünmüştür.

Termometre Dönüşümleri

Termometre dönüşümleri olarak işleyeceğimiz konu aslında yukarıda anlattığımız sıcaklık birimleri arasındaki dönüşümdür. Bu dönüşümler bir termometredeki değerin diğer termometrede hangi değere karşılık geleceğini anlamamızı sağlar. Basit olarak anlatmak gerekirse 32 F değeri, 0 Celcius değerine karşılık gelir. Termometrelerde sıcaklık birim dönüşümleri yapılırken oran-orantı kullanılır. Termometre dönüşümünü resimlerle anlatmaya çalışalım.

Resimde görüldüğü gibi termometre dönüşümü yapılırken oran orantı kullanılır. Aynı sıcaklık değerindeki sıcaklık birimleri bu şekilde bulunabilmekte ve birbirine dönüştürülebilmektedir. Bir örnekle açıklamaya çalışalım.

Örn: 80 Fahrenayt değerindeki sıcaklık Celcius termometresinde kaça karşılık gelir?

Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi denklem kurulur. Daha sonra içler dışlar çarpımı yapılarak sonuca ulaşılır. Çıkan sonuç aynı sıcaklık değeridir. Fakat farklı birimler ile gösterilmektedir. Yani 80 F değeri 26 C değerine karşılık gelir. Diğer dönüşüm problemlerini aynı şekilde yapabilirsiniz.

48 x 100 = 180 x C
4800 = 180 x C
C = 26

Devamı

Binalarda Isı Kaybı Hesabı Nasıl Yapılır?

Isı kaybı hesabı binalarda doğalgaz projesinin en önemli aşamalarındandır. Yapılan hesaplamalar, projenin şekillendirilmesinde ve binanın ısıtılması için gereken ısının belirlenmesinde kullanılır.

Doğru ve tam olarak yapılan ısı kaybı hesabı binanın verimli bir şekilde ısıtılmasına ve konfor şartlarını daha rahat karşılamasını sağlar.

Binalarda ısı kaybı hesabı, ısı kaybı çizelgesi doldurularak yapılır. Bu çizelgede odaların boyut ve yön bilgileri, binada kullanılan malzemelerin ısı iletim katsayıları ve sızıntı ile ısı kaybına yönelik kısımların doldurulması beklenir. Isı kaybı çizelgesinin her bir oda için ayrı olarak doldurulması gerekmektedir. Bu yazımızda TTMD'nin yayınlamış olduğu kılavuz baz alınacaktır. Ayrıntılı hesaplama bilgileri için ilgili kılavuz incelenebilir.

Isı kaybı hesabı çizelgesi doldurulurken ilk olarak kapı ve pencerelerden başlanması daha pratik bir hesaplama sağlayacaktır. İlk sütundaki işaret binanın hangi bileşeni olduğunu anlamamızı sağlar. Örneğin tek pencere için TP, dış duvar için DD gibi kısaltmalar kullanılır. Yön sütunu, duvarın baktığı yönü, kalınlık ise duvarın kalınlığını belirtir.



Alan hesabında ısı hesabı yapılan bileşenin boyutlarının belirtilmesinin sağlar. Duvarın en ve boy bilgileri yazılır. Ardından bu boyutlar çarpılarak toplam alan bulunur. Adet bölümü, pencere ve kapılarda birden fazla aynı bileşenin olma durumunda kullanılır. Çıkarılan alan ise duvar alanı hesaplanırken pencere ve kapı alanının çıkarılması için girilir.

Isı kaybı hesabı bölümünde hesaba giren alan toplam alanın, çıkarılan alandan farkı ile elde edilen alana tekabül eder. Isı geçiş katsayısı ise yapı bileşenlerinin ısı iletim katsayılarına göre hesaplanan değerlerdir. Sıcaklık farkı, hesabı yapılan bileşenin iki tarafındaki ortamın sıcaklık farkını gösterir. Dış duvarlarda sıcaklık farkı yüksektir. Fakat iç duvarlarda çok düşük seviyelerde olabilmektedir. Aynı sıcaklıktaki iki odanın arasındaki duvar için ısı kaybı hesabı yapılırken sıfır çıkmaması için 1 derece alınabilir. Dış sıva, iç sıva gibi birden fazla bileşeni olan duvarlar için ısı geçirgenliği ise resimdeki gibi yapılabilir. Isı iletim katsayısı hakkında daha fazla bilgi için ilgili yazımıza bakabilirsiniz.

>> Isı İletim Katsayısı Nedir?

Artırımlar bölümü, binanın yükseklik, cephe vb. durumlardan dolayı meydana gelen ısı kayıplarının gösterilmesi için doldurulması gereken bölümlerdir. Çok katlı binalardaki rüzgar artışı ve cepheden dolayı, az güneş görme gibi durumları hesaba katmak için kullanılır.

Sızıntı ile ısı kaybı, kapı ve pencerelerde montajdan kaynaklanan veya malzeme bileşeninden kaynaklanan ısı sızıntılarının hesaba katılmasını sağlayan değerdir. Kapı ve pencere adedinin artması sızıntı ile meydana gelen ısı kayıplarının da artmasına neden olmaktadır.

Toplam ısı ihtiyacı, normal ısı kaybı ve sızıntı ile meydana gelen ısı kaybının toplanması ile elde edilen değerdir. Binalarda ısı kaybı hesabında bulunan nihai değerdir. Radyatör boyu ve kombi seçimi bu değerlere göre yapılmaktadır.

Bu yazımızda binalarda ısı kaybının nasıl yapıldığını genel olarak anlatmaya çalıştık. Daha ayrıntılı bilgilere doğalgaz firmalarının ayrıntılı kataloglarından ve TTMD' nin yayınlamış olduğu ısı kaybı hesabı kılavuzundan edinebilirsiniz. Siz de yorum yaparak yazının gelişmesine yardımcı olabilirsiniz.

Devamı

Kombi Seçimi Nasıl Yapılır?

Kombi seçimi, doğalgaz projesinde ısı kaybı ve radyatör boyu hesaplamalarından sonra yapılır. Kolay bir şekilde kombi seçimi yapılabilir. Çünkü evlerin büyük çoğunluğu için piyasadaki hemen hemen her kombi tipi ve markası yeterli verimi gösterecektir. Geriye kalan önemli husus kombinin verimi ve yoğuşma kapasitesidir. Ayrıca estetik nedenler de bazı kişiler için kombi seçiminde önemli rol oynayabilmektedir.

Yoğuşmalı kombi, ısıyı geri kazandıran sistemi ile bacadan atılacak olan gazın ısısını kullanır ve çıkan gazın sıcaklığı daha düşük seviyelere gelir. Bu hem daha verimli bir ısıtma sağlar hem de atıl ısının atmosfere çıkışı engellenir. Hermetik kombide ise böyle bir mekanizma olmayıp daha klasik çalışan kombi tipidir. Fakat yoğuşmalı kombiye göre daha ekonomiktir. Ayrıca yarı yoğuşmalı kombi denilen ısı kazanımını belirli ölçülerde yapabilen kombi tipleri de vardır.

Kombi Nasıl Seçilir?

Piyasada genellikle 24 kW'lık kombiler satılmaktadır. Daha önce belirtildiği gibi, 24 kW ısıl güç çoğu yapı için yeterli bir ısıl güçtür. Yani kombi seçimi için çok kritik hesaplamalara gerek duyulmaz. Fakat daha büyük evlerde ve toplu kullanılan binalarda daha büyük güçler gerekebilir. Bu yüzden hesaplama yapılmadan kombi seçimi önerilmemektedir.

Kombi seçiminde en önemli konu verimdir. Bu yakılan yakıtın ne kadarını kullanabileceğimizi gösterir. Yoğuşmalı kombiler de yukarıda açıkladığımız nedenlerden dolayı daha verimlidir. Bu yüzden gelecek dönemde yönetmelikler ile belirli bir verimin altında çalışan kombilerin üretimine izin verilmemesi planlanmaktadır. Bu hem yapı sahibi için hem de devlet için tasarruf sağlayacaktır. Enerjide dışa bağımlılığı belirli ölçüde azaltacaktır.

Kombi seçiminde bir diğer etken fiyatıdır. Her ne kadar yoğuşmalı kombiler daha yüksek verim verse de fiyat olarak daha pahalıdır. Bu yüzden ılıman iklimlerde hermetik kombiler yeterli verimi sağladığı için tercih edilmeye devam edilmektedir. Fakat yapılan çalışmalar ile yoğuşmalı kombilerin kullanımının arttırılması amaçlanmaktadır.

Kombi seçiminde estetik faktörler de bazen etkili olmaktadır. Daha gösterişli ve çeşitli elektronik ekrana sahip kombiler üretilmektedir. Bu kombilerde verim olarak bir şey değişmemekle beraber estetik kaygı güdelen bazı mekan ve ortamlarda bu tip kombiler kullanılabilmektedir.

Sonuç olarak, kombi seçimi ihtiyaç duyulan ısıl güce, kombi verimliliğine, fiyata ve bazen de estetik faktörlere göre seçilmektedir. Bu yazımızda bu kriterlere açıklama getirmeye çalıştık. Eğer doğalgaz tesisatı yapılacaksa bu tür seçimlerin yetkili firma ve kişiler tarafından yapılması önerilmektedir.

Not: Bu yazı kombi seçimi hakkında bilgi vermek amacıyla yazılmıştır. Herhangi bir kılavuz veya resmi belge değildir. Kombi seçimi yapacak kişilerin yetkili firmalardan destek alması gerekmektedir.

Devamı

Radyatör Boyu Nasıl Hesaplanır?

Radyatör boyu, doğalgaz projesinde yeterli ısıl gücün sağlanması amacıyla hesaplanması gereken değerdir. Isı kaybı hesabından elde edilen ısıtma ihtiyacına göre seçimi yapılır. Radyatör boyunun belirlenmesi için ayrıca radyatör tipinin de önceden belirlenmesi gerekir. Firma kataloglarından ihtiyaca göre radyatör seçimi yapılır ve seçilen radyatöre göre radyatör boyu hesabı yapılır.

Sıcaklık farkı radyatör verimini etkilediği için, kataloglarda farklı sıcaklık değerlerine göre farklı ısıl güç değerleri vardır. Yani 18 derece ortamda ısıl gücü 2000 kcal/h olan bir radyatör, 22 derecede 1700 kcal/h olabilmektedir . Bu yüzden konfor koşulları 22 derece olan oturma odası için, katalogdan 22 derecedeki ısıl güç değerinin kullanılması gerekmektedir. Konfor koşulları 18 derecede olması gereken mutfak için ise 18 derecedeki ısıl güce bakılır. Bir örnekle açıklamaya çalışalım.

- Yapılan ısı kaybı hesabıyla 22 derecede olması gereken odanın ısı ihtiyacı 2000 kcal/h olsun.
-  Katalogdan 22 derecedeki ısıl gücü 1240 kcal/h olan 600 mm radyatör seçilsin

Radyatör boyu=odanın ısı ihtiyacı/radyatör ısıl gücü

Radyatör boyu= 2000/1240 = 1,612 m

Not: Kataloglarda genellikle 1 m radyatör uzunluğu için ısıl güç değerleri verilir.

Hesaplanan ısı kaybına göre ihtiyacımız olan radyatör boyunu 1,612 metre olarak bulduk. Küsuratlı sayılar bir üst ondalığa yuvarlanır ve daha garanti sonuca ulaşılır. Yani 2000 kcal/h 'lık ısı ihtiyacı için 1,7 metrelik radyatör uzunluğu odamız için yeterli olacaktır. Eğer odada 2 pencere varsa, radyatörler 1m ve 70 cm olarak her iki pencereye paylaştırılabilir. Böylece daha homojen bir ısıtma sağlanabilir.

Not: Tablodaki değerler rastgele oluşturulmuştur. Resmi katalog değerleri değildir.

Devamı

Soğutucu Akışkan Nedir? Nerede Kullanılır?

Soğutucu akışkan, ısıtma-soğutma çevrimlerinde kullanılan, sitemdeki ısının transfer edilmesini sağlayan akışkanlardır. Ticari olarak alım satımı genellikle gaz olarak yapılmaktadır. Bunun nedeni soğutucu akışkanların oda koşullarında gaz halinde olmasından kaynaklanmaktadır. Fakat soğutma çevrimi içerisinde, hem gaz hem de sıvı olarak çevrime katılmaktadır. Soğutucu akışkanlar sistemden ısı çektiğinde buharlaşır, ortama ısı verdiğinde ise yoğunlaşarak sıvı hale geçer.

Soğutucu akışkanlar birçok ısıtma soğutma sistemlerinde kullanılmaktadır. Soğutucu akışkanların düşük buharlaşma sıcaklığına sahip olması gerekir. Ayrıca daha verimli sistemler için ısı tutma kapasitesinin yüksek olması gerekmektedir. Korozyon meydana getirmemesi, sitemin işleyişini bozmaması da diğer olması gereken özelliklerdendir.

Soğutucu Akışkanlar Nerede Kullanılır?

Soğutucu akışkanlar binalarda, otomobillerde ve soğutucu ekipmanlarda olmak üzere birçok kullanım alanı vardır. Kullanılan soğutucu akışkanların temel kullanım amacı ısıtma-soğutma çevrimlerinin gerçekleştirilmesini sağlamaktır.

Soğutucu akışkanların kullanıldığı yerler;

-Buzdolaplarında

-Su sebillerinde

-Evlerde kullanılan klima sistemlerinde

-Araçların ısıtma soğutma sistemlerinde

-Binalarda kullanılan ısıtma soğutma ve iklimlendirme sistemlerinde

-Endüstriyel ısıtma-soğutma sistemlerinde

-Soğuk hava depolarında

-Derin dondurucu ve türevlerinde

-Isı pompası ve soğutma makinesi kullanılan tüm sistemlerde

Devamı

Isı Esanjörü Nedir? Isı Esanjörü Çeşitleri Nelerdir?

İki akışkan arasında ısı transferi yardımıyla sıvıların sıcaklıklarını değiştirmeye yarayan araçlara ısı esanjörü veya ısı değiştirici denilmektedir. İkiden fazla sıvı arasında veya değişik fazlar arasında da ısı alışverişi sağlayan çeşitleri vardır. Ekipman çeşidine göre ve akış çeşitlerine göre sınıflandırılırlar. Isı esanjörleri ısıtma, soğutma ve iklimlendirme sistemlerinde, enerji tesislerinde ve bireysel ısıtma sistemlerinde yaygın olarak kullanılırlar. Isı esanjörleri hem ısıtma hem de soğutma için kullanılabilir. Isı esanjörlerine ısı değiştiricileri de denilmektedir.

Isı Esanjörü (Değiştiricisi) Nasıl Çalışır?

Isı esanjörünün çalışma prensibi ısı transfer dinamiklerine dayanır. Isı esanjöründe birbirine karışmayan iki farklı akışkan kullanılır. Bu akışkanlar kullanılan esanjör çeşidine ve uygulamalara göre değişiklik gösterir. Temel amaç ısıtılmak veya soğutulmak istenen akışkanın başka bir akışkan ile sıcaklığının değiştirilmesidir. Sıcaklığı değiştirilmek istenen akışkanlar farklı şekillerde birbirlerine temas ettirilir ve ısı transfer dinamiklerinin çalışması beklenir. Isıtılmak istenen akışkan için ekstra enerji ihtiyacı gerekebilir. Fakat soğutma işlemlerinde doğal olarak çalışan sistemler çoğunluktadır. 

Isı Esanjörü(Değiştiricisi) Çeşitleri Nelerdir?

Isı esanjörleri kullanıldıkları sistemlere göre farklı tasarımlara sahiptirler. Çünkü sistemlerde ısı ihtiyacı, akışkan tipi ve ısı transfer hızı ihtiyacı değişebilmektedir. Ayrıca yaygın olmayan sistemler için özel tasarımlar gerekebilmektedir. Isı esanjör çeşitlerinden bazıları boru tipi ısı esanjörleri, plakalı ısı esanjörleri, rejeneratif ısı esanjörleri ve genişletilmiş yüzeyli ısı esanjörleridir.

Boru Tipi Isı Esanjörleri

Boru tipi ısı esanjörlerinde sistem boru içinden akmakta olan ısının soğutulması veya ısıtılmasını sağlar. Bu tip ısı değiştiricilerinde boru içindeki akışkanın sıcaklığı, borulara temas eden başka bir akışkan ile değiştirilir. Boru tipi ısı esanjörleri tasarlanırken boru çapı, boru et kalınlığı gibi faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Isı transfer verimi boru sayısı, boru uzunluğu ve akışkan tipi gibi faktörler ile değişkenlik gösterebilir.

Plakalı Isı Esanjörleri

Plakalı ısı esanjörleri ısı transferini sağlayan ince plakalardan oluşur. Plakaların köşelerinde akışkan dolaşımını sağlayan kanallar açılmıştır. Isıtılmak veya soğutulmak istenen akışkan ve ısıtma soğutma işlemini yapacak akışkan plakalar arasında dolaştırılır. Fakat akışkanlar karışmaz. Plakalar ısı transfer hızını maksimuma çıkaracak şekilde tasarlanırlar. En verimli ısı değiştirici çeşitlerindendir.

Rejeneratif Isı Esanjörleri

Rejeneratif ısı esanjörlerinde ısı transferi ısı depo edilen bir akışkan tarafından sağlanır. Isıtılan akışkanın ısısı ısıtılacak olan akışkana verilir ve ısısını kaybeden akışkan yeniden ısıtılmak üzere değiştirilir. Dolaylı bir ısı değiştirici türüdür. Bu tip ısı esanjöründe ısıtma işlemi için ısıtılan akışkan bekletilir ve ani ısıtma gerektiren durumlarda rahatça kullanılır.

Genişletiliş Yüzeyli Isı Esanjörleri

Isı transfer hızının arttırılması amacıyla kanatlı, yani genişletilmiş yüzey kullanılan ısı esanjörüdür.
Genişletilmiş yüzeyler genellikle gaz akışkanının olduğu tarafta kullanılır. Genişletilmiş yüzeyler boru tipinde ve plakalı ısı esanjörlerinde kullanılabilir. Kullanılacak alan ve ihtiyaçlara göre özel genişletilmiş yüzey tasarımları yapılabilir.

Isı Esanjörleri Nerede Kullanılır?

Isı esanjörleri soğutma-ısıtma sistemlerinin büyük bir kısmında kullanılır. Evlerimizde kullandığımız kombilerden tutun büyük fabrikalardaki devasa sistemlere kadar çok geniş bir kullanım alanı vardır. Kullanılan esanjörler uygulamadaki farklılıklara göre yukarıda geçen farklı tiplerde kullanılır. Ayrıca bazı sistemler için özel tasarlanmış ısı değiştirici sistemleri de kullanılmaktadır.

-Her türlü ev ısıtma sistemlerinde

-Sıcak su temininde

-Enerji santrallerindeki soğutma kulelerinde

-Üretim tesislerinde kullanılan akışkanların soğutulmasında

-Evlerdeki bacalı şofbenlerde
-Sanayi uygulamalarında

Isı Esanjörünün Verimi

Daha önce de bahsettiğimiz gibi ısı esanjörleri tasarımlarına ve uygulama alanlarına göre bazı çeşitlerde ve özelliklerde üretilmektedir. Tüm bu ısı değiştiricilerinin birbirine karşı avantajları ve dezavantajları vardır. Fakat genel olarak düşünmek gerekirse, ısı esanjörlerinin veriminde ısı transfer hızı prensiplerinin büyük önemi vardır.

Isı transfer hızına etki eden bazı faktörler vardır. Isı değiştiricilerinin verimini düşünürken bu faktörleri göz önünde bulundurmak gerekir. Bu faktörlerden bazıları ısı transferinin tipi, kullanılan akışkanların tipi, ısı değiştiricisinin geometrisi ve akışkanlar arasındaki sıcaklık farkıdır.

Devamı

Isı Transfer Hızını Etkileyen Faktörler

Birbirleri arasında sıcaklık farkı olan maddelerin arasında gerçekleşen ısı geçişine ısı transferi denir. Isı transferi disiplini aslında ısının üretilmesi, kullanılması, dönüştürülmesi gibi birçok olayı kapsamaktadır. Fakat bu yazımızda ısı transferini daha basit olarak ele alıp, ısı transfer hızını etkileyen faktörler hakkında bilgi vermeye çalışacağız.

Isı transferi sıcak maddeden soğuk maddeye doğru olmaktadır ve bu maddelerin sıcaklıkları aynı dereceye gelesiye kadar devam etmektedir. Isı transfer hızı ise gerçekleşen ısı transferinin ne kadar hızlı olduğu ile ilgilidir. Isı transfer hızı bazı değişkenlere göre hızlı veya yavaş olarak gerçekleşebilmektedir. Bu değişikliğe neden olan maddeler arası sıcaklık farkı, maddelerin veya cisimlerin geometrisi ve ısı transferi gerçekleşen maddelerin cinsi gibi bazı faktörler vardır. Isı transfer hızını etkileyen bu faktörlere bir göz atalım.

Isı Transferinin Tipi

Isı transferi iletim, taşınım ve ışınım ile gerçekleşir. Kısaca değinmek gerekirse iletim birbiri ile temas halinde olan katı cisimler arasında, taşınım bir akışkan vasıtasıyla ve ışınım radyasyon ya da enerji taşıyan ışık ile gerçekleşir. Bu ısı transfer tiplerinin her birinin birbirine karşı üstünlükleri ve zayıflıkları vardır. Bu değişkenler, gerçekleşen ısı transferinin hızının belirlenmesinde rol oynamaktadır.

Eğer yüksek sıcaklıklar söz konusu ise ışınım ile ısı transferi en iyi metotlardan biridir. Mikro dalga fırınlar ışınıma en iyi örneklerdendir. Direk teması gerektiren durumlarda iletim hızlı ve garanti bir çözümdür. Taşınım ile ısı transferinde doğal yollarla ısı iletimi daha yavaş olmaktadır. Fakat fan ve benzeri gereçler ile hızlandırılan akışkan ile daha hızlı ısı transferi sağlanmaktadır.

Isı Transferi Gerçekleşen Maddelerin Cinsi

Isı, bazı maddeler arasında daha hızlı aktarılırken, bazı maddeler arasında ise daha yavaş olarak aktarılmaktadır. Bu durum maddelerin ne kadar iletken oldukları ile alakalıdır. Bakır, gümüş gibi maddeler daha iyi iletkenlik gösterirken, tahta ve plastik gibi malzemeler daha az iletkenlik gösterirler. Bu yüzden daha iyi ve hızlı ısı transferi istenen durumlarda ısı iletkenliği daha iyi malzemeler kullanılır. Bu malzemeler, ısı iletim katsayısı denilen bir faktör ile ne kadar iyi iletken veya yalıtkan oldukları değerlendirilebilmektedir. Bu durum aynı şekilde sıvılar ve gazlarda da geçerlidir. Bazıları daha iyi ve hızlı taşınım sağlarken bazıları ise daha yavaş ısı transferine neden olmaktadır.

Isı Transferi Gerçekleşen Cisimlerin Geometrisi

Cisimlerin geometrisi de ısı transfer hızını etkileyen faktörlerdendir. Isı transferi birbirine temas eden yüzeylerden gerçekleşmektedir. Bu yüzden temas eden yüzeyleri arttırmak ve özellikle taşınım sırasında daha kanatçıklı bir yapı oluşturmak ısı transfer hızını arttırmaktadır. Böylelikle daha efektif ve daha hızlı bir ısı transferi sağlanmaktadır.

Isı Transferi Gerçekleşen Cisimlerin Sıcaklık Farkı

Isının sıcak olan maddeden soğuk olan maddeye doğru transfer olduğunu daha önce belirtmiştik. Isı transferi gerçekleşen maddeler arasındaki sıcaklık farkı ise ısı transferinin daha hızlı olmasını sağlar. Birbirinden farklı sıcaklıktaki iki cisim düşünelim. Isı transferinin ilk başladığı zaman daha hızlı bir transfer gerçekleşir. Fakat cisimler denge sıcaklığına gelmeye başladığında ise ısı transfer hızı azalır. Bu durum aşağıdaki grafikte görülmektedir.

Isı transfer hızına etki eden tüm bu kriterlere rağmen tasarımda bazı kısıtlamalardan dolayı en etkili değil de, tasarıma uygun bir transfer şekli belirlenebilir ya da birden fazla kriter göz önüne alınarak tasarım yapılabilir. Örneğin bilgisayar bileşenlerinin soğutulmasında sadece iletim ya da sadece taşınım kullanılmaz. İletim ve taşınımın kullanıldığı kompakt bir tasarım kullanılır. Böyle bir tasarımın amacı bileşenlerin bulunduğu dar alana rağmen maksimum ısı transferi sağlamaktır. 

Devamı

Doğalgazın Avantajları ve Dezavantajları

Fosil yakıtlardan biri olan doğalgaz, diğer fosil yakıtlar gibi hayvan ve bitki kalıntılarının çözünmesi ile oluşan renksiz, kokusuz ve zehirsiz bir gazdır. Doğalgazı ilk olarak kullanan millet Çin olarak bilinmektedir. Fakat mordern olarak ilk üretim ve kullanım ABD tarafından gerçekleştirilmiştir. Dağıtılması borular aracılığı ile gaz halinde yapılır. Ayrıca sıvı hale getirilip de dağıtılabilir. Fakat büyük miktarlar söz konusu olduğunda sıvı halinde taşıma tercih edilmez. Çünkü daha maliyetlidir.

Doğalgazın Avantajları

1. Doğalgaz zehirsiz bir gazdır. Fakat havaya %15-%20 civarında karışması kapalı alanlarda boğulmalara neden olabilir.

2. Doğalgaz, gaz olarak borularla transfer edilen bir yakıttır. Bu yüzden yatırım maliyetinden sonra, dağıtım için ayrıca maliyet gerektirmez.

3. Tutuşma sıcaklığı düşüktür. Ayrıca bir ön ısıtma gerektirmez.

4. Doğalgaz temiz bir yakıttır. Tam yanma sonrası herhangi bir kül, kurum vb bırakmaz.

5. Verimi %90'ın üzerindedir.

6. Otomasyona uygundur. İstenilen miktarlarda sıcaklık ve enerji kontrollü olarak elde edilir.

7. Basit sistemlerde düşük basınçlarda çalışır. Patlamalarda parçacık tesiri yapmaz.

8. Doğalgaz ortalama 0,6-0,8 yoğunluğa sahiptir. Havadan daha hafiftir. Bu yüzden sızıntılarda ilk olarak tavanda birikme yapar.

9. Doğalgaz ile devamlı enerji üretilebilir. Güneş enerjisi, rüzgar enerjisi gibi zamanla değişen değişkenlere bağlı değildir.

10. Kokusuz bir gazdır. Fakat sızıntılarda fark edilmesi amacıyla bazı bileşenler ile kokulandırılır.

Doğalgazın Dezavantajları

1. Doğalgaz, diğer fosil yakıtlar gibi sınırlıdır ve belirli miktarda rezervi vardır.

2. Havaya belirli oranda karışması ile oksijen oranını azaltacağından dolayı boğulmalara neden olabilir.

3. Sızıntılar ve yanlış uygulamalar nedeniyle patlamalara neden olabilir.

4. Yanma sonrası oluşan azotlu bileşikler, diğer yakıtlara nazaran az da olsa, havayı kirletir ve sera etkisine neden olur.

5. Rezervi olmayan ülkeler açısından büyük miktarlarda kullanımı dışa bağımlılığı arttırır.
6. Yatırım maliyeti yüksektir. Depolanmadan boru hattıyla dağıtılır.

Devamı

Tam Yanma Nedir?

Yanma, yanıcı bir yakıt ve yakıcı oksijen ile gerçekleşen ve sonucunda ısı elde edilen bir tepkimedir. Yanma sonucunda karbondioksit ve su oluşur. Eğer karbonmonoksit gazı açığa çıkarsa tam yanma gerçekleşmez. Bu durum yakıt ve havanın yeterince karışmadığı veya yanma için yeterli koşulların sağlanamadığını gösterir.

Tam yanmanın oluşabilmesi için yeterli miktarda oksijenin bulunması gerekmektedir. Yeterli olmayan oksijen durumunda, eksik yanma sonucu karbonmonoksit oluşur. Karbonmonoksit kokusu ve rengi olmayan zehirleyici bir gazdır. Solunum yoluyla vücuda girmesi durumunda kan ve kalbi oksijensiz bırakarak ölüme sebep olur. Özellikle sobalı evlerde görülen zehirlenme vakalarında yakıtın tam yanma gerçekleşmeden oksijen ile teması kesilmesi sonucu karbonmonoksitin açığa çıkması şeklinde olur. Sobanın ilkel bir yanma sistemi olduğu için tam yanma işleminin gerçekleşmesi zordur. Çünkü yeterli oksijeni ayarlayacak kontrol mekanizması yoktur. Bu yüzden oksijen her halükarda yeterli gelmeyebilir. Bu nedenle de rüzgarlı havalarda soba kullanımı konusunda dikkatli olunması gerekir. Rüzgarla akışı kesilen baca gazı odaya yayılabilir ve zehirlenmelere neden olabilir.

Tam yanma ekonomik açıdan da önemlidir. Çünkü belirli bir karşılık verilerek alınan yakıtın eksik yanması istenmeyen bir durumdur. Bu yüzden yanma işlemi gerçekleştirilen kazan gibi yapılarda tam yanmanın gerçekleşmesi istenir. Tam yanmanın sağlanması amacıyla da oksijen miktarı,yakıt durumu ve baca gazı her zaman kontrol edilir.


Tam yanma sonucu oluşan baca gazı daha beyazdır. Yeterli oksijen miktarının sağlanması için de gerekli olandan bir miktar fazla hava sağlanır. Ayrıca meydana gelen aksaklıklar da bir an önce giderilmeye çalışılır. Bu kadar önlem ve kontrol fazla olarak gözükebilir. Fakat büyük işletmelerde yakılan tonlarca yakıt düşünüldüğünde, büyük miktarlarda tasarruf sağlanabilmektedir.

Tam yanma gerçekleşmediği durumlarda atmosfere zehirli gazlarla beraber tam yanmamış yakıt molekülleri de salınır. Bu moleküller bir miktar ısıya sahiptir. Bu ısının atmosfere yayılması, küresel ısınmayı arttırmakta ve israfa neden olmaktadır. Büyük miktarlarda yanma işlemi yapılan işletme ve fabrikalarda verimsizliğe neden olmakta, fabrikaların zarar etmesine neden olabilmektedir. Ayrıca tam yanma gerçekleşmeyen tepkimelerde açığa çıkan duman ve zehirli gazlar çevre kirliliğine neden olmakta, yerleşim yerlerini yaşanamaz duruma getirmektedir.

Devamı

Isı İletim Katsayısı Nedir?

Isı iletim katsayısı, malzemelerin ısıyı iletme kabiliyetleri doğrultusunda belirlenen değerlerdir. Birimi W/m²K'dir. İletim ile ısı transferinde kullanılır. Malzemelerin ısıyı ne kadar ilettiğini veya iletemediğini gösterir. İnşaat mühendisliği ve makine mühendisliğinde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle ısıtma soğutma sistemlerinde ısı kaybının hesaplanmasında ısı iletim katsayısının önemi büyüktür. İletimle ısı transferi hakkında daha fazla bilgi için ilgili yazımıza bakabilirsiniz.

Bilindiği gibi bazı malzemeler ısıyı daha fazla iletir. Bazı malzemeler ise daha az iletir. Örneğin yemek pişirirken kullanılan tahta bir kaşığın ısı iletim katsayısı düşüktür. Bu yüzden pişirme esnasında ısı transferi daha az gerçekleşir ve tahta kaşığı tuttuğumuz elimiz yanmaz. Fakat pişirme kabının ısı iletim katsayısının yüksek olması istenir. Çünkü yemeklerin daha çabuk ve daha hızlı pişmesini sağlar. Aynı şekilde su ısıtıcılarında bulunan rezistansların ısı iletim katsayıları yüksektir.

Çünkü su olabildiğince hızlı ısıtılmaya çalışılır.

İnşaat sektöründe binaların yapı bileşenlerinin ısı iletim katsayısının düşük olması istenir. Çünkü ısı iletimi düşük olan bir duvar, binanın kaybedeceği ısı miktarını düşürecektir ve daha kolay ısınan bir yapı haline getirecektir. Bu yüzden binalarda ısı kaybını engellemek amacıyla duvarlar arasına ısı iletim katsayısı çok düşük olan köpük malzemeler yerleştirilir. Aynı şekilde binanın dış duvarlarına mantolama işlemi denilen uygulamalar yapılır. Bu işlemlerde kullanılan malzemelerin tümünün ısı iletim katsayıları küçüktür.

Bazı malzemelere ait ısı iletim katsayıları aşağıda verilmiştir.

Devamı

Açık ve Kapalı Sistemler

Açık ve kapalı sistemler genellikle Termodinamikte ve enerji sistemi çözümlemelerinde kullanılan, kontrol kütlesi ve kontrol hacmi olarak da bilinen sistemlerdir. Bir sistemin çözümlenebilmesi veya üzerinde düşünebilmesi amacıyla sistemin koşullarına ve sınırlarına göre sınıflandırılması gerekir. Bu sistemler açık sistemler ve kapalı sistemler olarak sınıflandırılır.

Açık ve kapalı sistemleri açıklamadan önce sınır kavramının da bilinmesi gerekir. Sınır, kalınlığı olmayan, sistemin sınırını belirleyen hacimdir . Herhangi bir kapalı kutuda sınır, kutunun iç yüzeyi olarak tarif edilebilir. Fakat piston silindir gibi sistemlerde sınır değişebilir. Çünkü piston silindir mekanizmasında genleşen hacim pistonun hareket etmesine neden olur.

Kapalı sistemler, bir diğer ismiyle kontrol kütlesi, sistemin sınırları içerisinde kütle alışverişinin olmadığı sistemlerdir. Bu sistemlerde sistemin hacmi, piston silindir gibi mekanizmalar sebebiyle değişebilir. Ayrıca dışarıdan ısıtma veye sistem üzerine iş yapılmasıyla da sistemde enerji giriş çıkışları olabilir. Fakat kütle değişmez. Örneğin, canlılardaki dolaşım sistemi kapalı sisteme örnek verilebilir. Kan damarlarda dolaşmaktadır. Sınır olarak da kan damarlarının iç yüzeylerini alabiliriz. Basit olarak düşünürsek, kan alışverişi olmadıkça kan kütlesinde değişiklik olmaz. Fakat herhangi bir aktivite veya spor esnasında kan dolaşımı hızlanmaktadır ve damarlar bir miktar daralmaktadır.  Görüldüğü gibi hacimde bir küçülme meydana gelmiştir. Fakat kan kütlesinde bir değişim olmamıştır. Bu tür sistemler kontrol kütlesi olarak değerlendirilmektedir.

Açık sistemler ise hacmin değişmediği sistemlerdir. Kontrol hacmi olarak da adlandırılır. Üzerinde çalışılan sistemi çevreleyen sistem olarak söyleyebiliriz. Açık sistemlerde kütle ve ısı giriş çıkışı vardır. Örnek olarak ısı değiştiricilerini verebiliriz.

Isı değiştiricileri kullanılacak akışkanın sıcaklığını artırmak veya azaltmak için kullanılan sistemlerdir. Kullanılacak akışkan, ısı değiştiricinin bir noktasından girer ve diğer noktasından çıkar. Isıtma veya soğutma işlemini yapacak olan akışkan ise birinci akışkan ile aynı yönlü veya karşıt yönde girer ve diğer noktadan çıkar. Birbiri ile ısı alışverişi sağlanır ve akışkan ısıtılır veya soğutulur. Yani görüldüğü gibi sisteme kütle giriş ve çıkışı vardır. Fakat kontrol olarak seçilen ısı değiştiricisinde hacim değişmemiştir. Bu yüzden açık sisteme göre değerlendirmeler ve hesaplamalar yapılır.

Bir diğer sistem çeşidi de izole sistemlerdir. İzole sistemde ise kütle geçişi de ısı geçişi de yoktur. İzole sisteme yalıtımı yapılmış, enerji alışverişi olmayan herhangi bir sistem örnek verilebilir. Tam olarak izole sistem pratikte çok karşılaşılan bir durum değildir. Basit olarak ısı alışverişi çok az olan çay termosları verilebilir.

Sonuç olarak, açık sistemler ve kapalı sistemler teorik ve pratik hesaplamalarda kullanılan sistemlerdir. Günlük hayatımızda ve mühendislik hesaplamalarında olduğu gibi birçok alanda karşımıza çıkmaktadır. Ayrıca detaylı sistemlerin anlaşılması için de bu sistemlerin bilinmesi gerekmektedir.

Devamı