Isıtma
Hava
Koşullandırma
Mayıs 2014
Haziran
2006
Sayı 11
64
Sayı
Isıtma,Hava
HavaKoşullandırma,
Koşullandırma,Bina
BinaOtomasyonu,
Otomasyonu,Otomatik
OtomatikKontrol,
Kontrol,Su
SuBasınçlandırma,
Basınçlandırma,Su
Enerji,
Yedek
Parça
Isıtma,
Arıtma,
Enerji,
Yedek Parça
Sayın Okurumuz,
Okurumuz,
Sayın
Bu bültenle, çalışma alanımızda Alarko Carrier ve iş
Bu
bültenle, Alarko Carrier’ın pazara sunduğu
ortaklarımızın teknik ve geliştirme çalışmalarımızın
yeni
ürünlerin
tekniksizlerle
özelliklerini
açıklandığı
makaleleri
paylaşmaksizlerle
istiyoruz.
paylaşmak
istiyoruz.
Amacımız bir
süre sonra okurlarımızın bilgisayarlarında her
zaman başvurabilecekleri
bir Alarko
Bülten
konusundaki
düşünceleriniz
bizlerCarrier
için
kütüphanesi
yol
gösterici oluşturmaktır.
olacaktır. Haberleşme adresimiz
Bülten konusundaki
aşağıda
verilmiştir. düşünceleriniz bizler için yol
göstericigörürseniz
olacaktır. Haberleşme
adresimiz
aşağıda
Yararlı
bültenimizi
çevrenizde
verilmiştir. Yararlı
görürseniz
bültenimizi çevrenizde
yaymanızdan
memnun
oluruz.
duyurmanızdan memnun oluruz. Bültenin gönderilBültenle ilgilenmiyorsanız, zamanınızı gereksiz
mesini istemiyorsanız aşağıdaki adresimize tıklamanız
yere
almak istemiyoruz, adresinizin silinmesi
yeterlidir.
için bu sütunun altındaki e-posta adresimize
Saygılarımızla...
tıklamanız yeterlidir.
Saygılarımızla.
Inverter Teknolojisi ve Split Klimalar
TOSHİBA DOĞRU
AKIM (DC)
HİBRİT INVERTER
TEKNOLOJİSİ
Son yıllarda bireysel ve ticari klimalarda YENİ “Inverter
Teknolojisi”nden daha sık söz ediliyor.
Bu yeni teknoloji ile önce ticari tip VRF’li (Değişken Soğutucu Akışlı) klimalarda karşılaşmıştık. Daha sonra, geliştirilen İnverter Teknolojisi bireysel klimalar alanında da
uygulanmaya başlandı.
Bugün tüm dünya pazarında bireysel klima alanında inverterli klimaların payı %25’i bulmuş durumda ve İnverterli klimalar Avrupa pazarında giderek daha fazla
ilgi görüyor.
Toshiba Carrier, Avrupa pazarına sunduğu cihazların %70’inin inverterli olduğunu açıkladı. Bu eğilimin
önümüzdeki yıllarda artarak sürmesi bekleniyor.
Inverter teknolojisinin önümüzdeki yıllarda dünyadaki ve Avrupa’daki gelişmelere benzer şekilde Türkiye’de de daha fazla benimsenmesi bekleniyor.
Bu beklentinin nedeni ise çok açık: INVERTERLİ KLİMALAR BAŞKA BİR ÇOK ÜSTÜNLÜKLERİNİN YANI
SIRA, GELENEKSEL TİP KLİMALARA GÖRE %50’LERE VARAN BİR ENERJİ TASARRUFU SAĞLIYOR.
Doğalgaz İle Çalışan Brülörlerde
Özet: Inverter Teknolojisinin Esası
Yakıt/Hava Karışım Oranı
Ayarlamasında Kullanılacak Bir
Doğrusal Kelebek Vana Tasarımı
TOSHIBA RAS Serisi
Bireysel Klimalar
Dijital Inverter Teknolojisi
Geleneksel klimalarda kompresörün hızı sabittir. Başka bir deyişle güç ihtiyacı ne olursa olsun klima aynı
güçte çalışır. Klimanın kapasitesi ancak fan hızı yardımı ile ortama giren hava miktarı ayarlanarak değiştirilebilir. Klima ayarlanmış ortam koşulları sağlanıncaya kadar sabit hızda ve seçilenm fan hızında (hava
akışında) çalışır. Ortam koşulları sağlanınca durur. Sıcaklık belli bir değerin altına düşerse (ısıtmada) ya da
yükselirse (soğutmada) klima tekrar çalışmaya başlar. Ayar sıcaklığı sağlanınca durur. Böylece geleneksel
klima ortam koşullarına ulaşınca belirli bir sıcaklık aralığında, sabit hız ve kapasitede çalışır ve durur. Bu
döngüsel çalışma sisteminde fazla güç tüketimi, konfor koşullarının hızlı sağlanamaması ve sürdürülmemesi, dur-kalklarda yüksek ses seviyesi vb gibi bir çok sorun yaşanıyordu. Oysa kullanıcıların konfor
koşullarındaki beklentileri sürekli artıyordu, buna karşılık ay sonunda ödenen faturaların azalması da iste1 talebi “daha ekonomik koşullarda daha 1yüksek konfor”du.
1
niyordu. Özetle kullanıcıların
TOSHIBA RAV Serisi
Hafif Ticari Klimalar
Dijital ve Super Dijital Teknolojisi
Carrier- Silentech Serisi
Bireysel Klimalar
Dijital İnverter Teknolojisi
Ürün Tanıtımları>>>
Dijital Inverter Teknolojisi >>>
Teknik
Özellikleri
için >>>
Sirkülasyon
pompaları
ve motorları
www.alarko-carrier.com.tr
alarko-carrier.com.tr
Split Klimalarda Inverter
Teknolojisi Uygulaması-1
miçin Bkz.
ALARKO CARRIER BÜLTENLERİ
ALARKO CARRIER BÜLTENLERİ
- Yeni Ürün
Yeni Ürün
- -Haberler
- Haberler
- Gerçek Konfor
- Gerçek Konfor
Bu bültenleri e-bülten olarak e-mail ile
Bu bültenleri
e-bültenlütfen
olarak e-mail ile almak
almak
isterseniz,
isterseniz, lütfen
www.alarko-carrier.com.tr
adresinden
www.alarko-carrier.com.tr
adresinden abone
abone
olunuz.
olunuz.
Bu bülteni almak istemiyorsanz lütfen
Bu bülteni almak istemiyorsanz lütfenadresine
ebulten@
[email protected]
alarko-carrier.com.tr
adresine
boş
e-posta
boş e-posta gönderiniz.
gönderiniz.
Haberleşme Adresi:
Haberleşme Adresi:
[email protected]
[email protected]
Barış Elbüken , Didem Deniz Kayabaşı ve Alper Ata
Klima
sektörü bu talebe
keşfettiği
“Inverter
Teknolojisi” ile cevap verdi. Bu yeni teknoloji
1Alarko-Carrier
Ar-GeToshiba’nın
Merkezi, Isıtma
Bölümü,
Gebze/Kocaeli
Toshiba’nın öncülüğünde sürekli geliştirildi ve bugün hava koşullandırma pazarında gelişen ana eğilim
haline geldi. Bu sonuç karşısında Inverter Teknolojisi’nin kullanıcıların beklentilerini başarıyla karşıladığını
söyleyebiliriz.
Bu çalışmada doğalgaz ile çalışan brülörler için yakıt/hava karışım
oranını ayarlamada kullanılacak ve doğalgaz hattına bağlanacak bir
doğrusal kelebek vananın tasarım yöntemi anlatılmaktadır. Doğrusal
kontrol ile klapenin birim açı dönüşüne bağlı olarak debisinin birim
değerde değişimidir.
Inverter teknolojisinin esası besleme gücünün frekansının değiştirilerek klima kompresörünün hızının istenilen güce göre değiştirilmesidir. (Bkz. ”Değişken Frekanslı Sürücü- Variable Frequency Drive: VFD,
İşletme ve Uygulamalar, Alarko Carrier Teknik Bülten, No 10). Buna bağlı olarak klimanın kapasitesi de
talebe göre kontrol edilebilir. Inverterli sistemlerde klima sürekli çalışır. İlk çalıştırmada klimanın kompresörü konfor ayar sıcaklığı sağlanıncaya kadar sürekli sabit hızda ve yüksek basınçta çalışır. Klimanın
yakıtı olarak kabul edebileceğimiz soğutucu akışkanı soğutucu devresinde maksimum debide dolaştırır ve
yüksek verimli bir ısı transferi işlemi gerçekleştirir. Böylece ortam koşullarına geleneksel klimalara göre
çok daha hızla ulaşılır.
Ortam konfor koşullarına ulaşılınca klima durmaz, daha düşük hızda, talebe göre kapasitesini ayarlayarak
sürekli çalışır. Böylece ortam konforunun sürekliliği çok ekonomik olarak korunur. Sistem daha sessiz çalışır. Dur-kalklar rtadan kalktığı için enerji tüketimi azalır, klimanın elektronik ve mekanik donanımlarında
arıza olasılığı azalır, klimanın yıllık kullanılabilme süresi artar.
Bu teknik bültende Inverter teknolojisinin esasları açıklanacak ve Toshiba’nın geliştirdiği en ileri inverter
teknolojisi olan “DC Hibrit İnverter Teknolojisi” incelenecektir.
TEKNİK BÜLTEN
Sayfa 2
Mayıs 2014 - Sayı 64
Doğalgaz İle Çalışan Brülörlerde Yakıt/Hava Karışım Oranı
Ayarlamasında Kullanılacak Bir Doğrusal Kelebek Vana Tasarımı
Barış Elbüken1, Didem Deniz Kayabaşı1 ve Alper Ata1
1
Alarko-Carrier Ar-Ge Merkezi, Isıtma Bölümü, Gebze/Kocaeli
[email protected]
ÖZET
Bu çalışmada doğalgaz ile çalışan brülörler için yakıt/hava karışım oranını ayarlamada
kullanılacak ve doğalgaz hattına bağlanacak bir doğrusal kelebek vananın tasarım yöntemi
anlatılmaktadır. Doğrusal kontrol ile klapenin birim açı dönüşüne bağlı olarak debisinin birim
değerde değişimidir. Tasarım hedefi olarak tam kapalı (0o) konumdayken 60 m3/h geçirmesi
ve tam açık konuma (90o) gelene kadar debide doğrusal bir artış ile 200 m3/h’lik debiye
ulaşması istenmiştir.
Akış için sayısal benzetimler 32 çekirdeğe sahip işlemcili ve 250 GB RAM belleğe sahip bir
iş istasyonunda ANSYS-CFX 14.5 kodu ile paralel hesaplama yaptırılarak gerçekleştirilmiştir.
Benzetimlerde ortalama sekiz milyon ve ağırlıkla dörtyüzlü elemanlardan oluşan
yapılandırılmamış sayısal ağlar kullanılmıştır. Cismin geometrisine bağlı akış katsayısının
kritik akışlı lüle benzetimine göre boğulmuş kütlesel debi üzerindeki etkisi incelenmiştir.
İstenilen doğrusal debi kontrolünü sağlayacak son kelebek vana klape geometrisinin
oluşturulabilmesi için bir ‘en iyileştirme’ algoritması tasarlanmış ve EXCEL hesaplama
ortamında yazılan bir makro ile çalıştırılarak istenilen biçime ulaşılmıştır.
GİRİŞ
Kapalı kanal içi akışlarda kısıtlayıcı bir cisim (ör: ventüri, lüle, orifis) bulunması halinde bu
cismin geçişine izin verdiği bir en büyük kütlesel debi – ya da hacimsel debi - bulunmaktadır.
İzin verilen bu en büyük kütle debisi analitik olarak Kritik Akışlı Lüle terminolojisiyle iyi
ifade bulmuş olan Darboğaz (Vena Contracta) akışının parametrelerine bağlıdır.
Doğrusal akışkan debisi kontrolünün elde edilmesi akışkan debisini kontrol eden bir
kısıtlayıcı cismin darboğaz oluşturan geometrisinin ve daha da önemlisi Reynolds Sayısı’na
(Re) bağlı akış katsayısı C’nin bilinmesini gerektirir.
Bu çalışmanın amacı kritik akışlı lüleler için bilinen akışkan davranışı kullanılarak giriş
tesisatında sağlanan akışkan özelliklerine bağlı biçimde tam kapalı ve tam açık konumları
arasında ve bu konumlarda geçmesi istenilen akışkan debisi değerleri sağlanacak şekilde
doğrusal debi kontrolüne imkan veren bir kelebek vana tasarım yönteminin geliştirilmesidir.
TEKNİK BÜLTEN
Mayıs 2014 - Sayı 64
Sayfa 3
YÖNTEMLER
Kritik Akışlı Lülede Boğulma İle Debi Kontrolü
Herhangi bir lüle veya orifis gibi bir kısıtlayıcıdan geçen akışın debisi Denklem 1’deki gibi
ifade edilir.
.
m CA *
2
0
( P0
1
4
P * ) , (1)
Boğulma kapanmakta olan bir musluğun veya vananın geçirmekte olduğu debinin azalmasına
neden olan fiziksel olaydır. Denklem 2’deki kritik basınç oranı ile tanımlanan koşul
oluştuğunda akış boğulmuş olarak tabir edilir ve kısıtlayıcı etrafından geçmesine izin verilen
en büyük kütlesel debi Denklem 3’deki gibi ifade edilir.
r*
PM*
PM 0
2
k /( k 1)
k 1
.
Re
m , (4)
L
.A *
Ma
, (2)
U*
c
.
m
CA * k
U * , (5)
kRsT
0 P0
2
( k 1) /( k 1)
k 1
s
, (6)
L
, (3)
Dh
4 A , (7)
SI
Doğalgaz için yoğunluk ρ0=0,72 kg/m3 sabit değerde alınmıştır. Doğalgaz için ses hızı c=446
m/s ‘dir. Artan giriş ve çıkış basınç farkına bağlı olarak geçen debi boğulma sınırına
asimptotik olarak (bir eğri çizerek) girer (Şekil 1.a,b). Bu olgu darboğazın oluştuğu yerin
açıklık oranı (β) azaldıkça kısıtlayıcıdan akış yönünde yavaşça kaymasıyla ilgilidir (Şekil 1.c).
(a)
(b)
(c)
Şekil 1.Boğulmada beklenen davranış. a) Artan basınç farkı ile, b) Azalan açıklık ile, c)
Darboğaz basıncı.
Türkiye’de doğalgaz hatlarından gelen 2H sınıfı ve en büyük giriş toplam fark basıncı 36000
Pa (360 mbar) olan doğalgaz sağlanabildiğinden kelebek vana çalışma giriş fark basıncı bir
regülatörden geçtikten sonra 15000 Pa (150mbar) olacak şekilde belirlenmiştir. Hava için
boğulma koşulu olan kritik basınç oranı Denklem 2 uyarınca PM*/PM0 = 0,528 ve doğalgaz için
de 0,544 ’tür. Doğalgaz açısından darboğazda tam boğulma oluşumu için gereken statik fark
basıncı 0,544 x (101000 Pa + 15000 Pa) – 101000 Pa = -38000 Pa ‘dır.
TEKNİK BÜLTEN
Mayıs 2014 - Sayı 64
Sayfa 4
Daire Levha Şeklindeki Bir Klape İle Boğulma Davranışının Deneysel Tayini
Deneysel olarak akış katsayısı, özellikleri bilinen hava için Denklem 3 yardımıyla
, (8)
.
m
C
A* k
0
P0
2
( k 1) /( k 1)
k 1
şeklinde hesaplanabilir. Hava için kritik basınç oranı PM*/PM0 = 0,528 ‘dir. Ölçümler kanal
çapı 21 mm olan bir dairesel kelebek vana ile tam açık ve tam kapalı konumlar arasında 10’ar
derecelik aralıklarla alınmıştır. Bu hava deneyinde kaynaktan sağlanan fark basıncı 5 bar yani
500000 Pa’dır. Klape kısıldıkça çıkış tarafı açık atmosfere çok yakın olduğundan fazla
etkilenmemiş olup, giriş tarafı basıncı hızla artarak 50o’den sonra okunamamıştır.
(c)
(b)
(a)
Şekil 2.Hava ile boğulma deneyi ekipmanları. a,b) Düzenek, c) Dairesel kelebek vana.
Tablo 1.Hava deneyinde tam açık halde giriş basıncı 1400 Pa için kısılma davranışı.
(a)
(b)
Şekil 3. Dairesel klape ile deney sonuçları. a) Geçiş kesit alanına göre, b) Klape açısına göre.
TEKNİK BÜLTEN
Mayıs 2014 - Sayı 64
Sayfa 5
Hava ile yapılan dairesel klape deneyi sonuçları irdelenirse açık geçiş alanı itibariyle
Şekil.1b’de görülen dalış hareketinin oluştuğu görülmektedir. Tablo.1’in 5. satırında okunan
akış katsayısı olan C = 0,5 değerinin ilk tasarıma yol gösterebileceği düşünülmüş ve tasarımı
hedeflenen doğrusal klapenin düz levhadan geometrik farklılığının kötü koşul oluşturması
varsayımıyla C = 0,4 alınarak sabit akış katsayısına göre birinci prototip doğrusal kelebek
vana tasarlanmıştır.
Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) Benzetimlerinin Yapılandırılması
Sınır koşulları için girişte yüzeye dik gradyeni sıfır olan statik fark basıncı, çıkışta yüzeye dik
yönlü kütlese debi kullanılmıştır. Hesaplama uzayı geometrisi giriş yüzeyi kelebek vana
geometrisinden 5 Dh (hidrolik çap), çıkış yüzeyi de tam gelişmiş akışın oluşabilmesi için 15
Dh uzaklıkta olacak şekilde oluşturulmuştur.
(a)
(c)
(b)
Şekil 4.Yapılandırılmamış sayısal ağ. a) Klape çevresi, b) Darboğaz, c) Sınır tabaka ağı.
Kısıtlayıcı cisim etrafı akışı sayısal olarak hesaplamada kritik bir rolü olan sınır tabaka
kalınlığının belirlenmesinde düz levha için olan Blausius yaklaşımı kullanılmıştır.
Sabit Akış Katsayısı Kabulü Ve Doğrusal Darboğaz Formuna Sahip Bir Klapeyle
Deneysel Akış Kaysayısı Fonksiyonu C (Re) Oluşturulması (Birinci Prototip)
Doğrusal kontrole olanak veren klape tasarımının iki boyuta indirgenebilmesi için kelebek
vana iç kanalının kare kesitli olarak tasarlanmasına karar verilmiştir. Akış katsayısının sabit
davranabileceği kabulüyle Denklem 3’e göre darboğaz kesit alanına açısal koordinatlarda
A*=aθ + b doğru denklemi formunda bir öneri yapılarak yukarıda anlatılan C = 0,4 kabulüne
göre bir doğrusal klape geometrisi tasarlanmıştır. Klapenin tam açık konumundaki kalınlığı
Şekil 1b’de C=0,4 doğrusu ile Q=200 m3/h doğrusunun kesişim noktasına denk gelen s değeri
ile yazılırsa 2(L-s) kadardır. Doğrusal klape için darboğaz kesit alanı A*= 4sL ‘dir.
Kare kesitli kanal kenar uzunluğu ilk tahmini için farklı cihazlardan sağlanan verilerle,
kullanım olasılığını (Ni) da barındıran ağırlıklandırılmış ortalama kullanılmıştır. Bu hesaba
göre L=0,028 m olarak tayin edilmiş olup hedef olarak 200 m3/h debide 2750 Pa statik basınç
kaybı beklenmektedir.
Q
N i Qi
i
i
Ni
, (8)
P
i
N i Pi
i
Ni
, (9)
TEKNİK BÜLTEN
Mayıs 2014 - Sayı 64
Sayfa 6
Kontrol vanası
Kazan
Manometreler
Brülör
Debimetre
(a)
(b)
Kelebek vana
Şekil 5.Doğrusal kelebek vana deney düzeneği. a) Şematik, b) Laboratuvar.
(a)
(b)
Şekil 6.Birinci prototip kelebek vana. a) Yüzey nokta bulutu, b) Birinci prototip klape.
Debimetreden sonra kelebek vana girişindeki statik fark basıncı farklı klape açıları için
neredeyse sabit ve 15000 Pa (150 mbar) dolayındadır. Deneyden elde edilen veriler aşağıdaki
gibidir.
(b)
(a)
Şekil 7.Birinci prototip deney sonuçları. a) Debi, b) Akış katsayısı C.
Deney sonucunda 200 m3/h ‘lik debinin geçirilemediği görülmüştür. Bu durumun kelebek
vanada aşırı basınç kaybına bağlı olarak brülör kontrol vanasına yeterli doğalgaz basıncı
TEKNİK BÜLTEN
Mayıs 2014 - Sayı 64
Sayfa 7
sağlanamamasından ileri geldiği düşünülmüştür. Eğer tasarım en büyük debisi olan 200 m3/h
debi geçecek olsaydı boğulmuş akışın yaklaşık doğrusal davrandığı bölge en büyük debi
doğrusunu yaklaşık 60o klape açısında keseceği (boğulma başlangıcı) söylenebilir. Bu sonuç
ve ek olarak 30o için ölçülen debi de, birinci prototip klape için yapılan ve aşağıda anlatılan
sayısal benzetim sonuçlarıyla uyumludur.
30o İçin Örnek Hesaplama: Deneysel debi 110 m3/h, sayısal debi ise 100 m3/h’tir. Bunun
dışında sarı renkli doğru parçası üzerinden hesaplanan çizgisel ortalama statik fark basıncı
38814,5Pa olup boğulma kritik basınç oranı açısından olması beklenen
değeri de P *
değeri -38000 Pa’dır. Deneysel ve sayısal sonuçların örnek 30o için tutarlı olduğu
görülmüştür.
(a)
(b)
Şekil 8.Birinci prototip klapede 30o için HAD benzetim sonuçları. a) Hız ve akım çizgileri, b)
Statik fark basınç kontürleri.
Şekil 7.b ‘ye göre Re sayısına bağlı olarak C ’nin davranışı deneysel bir fonksiyona
dönüştürülmüştür. Doğrusal kontrol sağlayacak bir klapenin etrafında oluşacak akışın
sözkonusu Re sayılarının rejimindeki davranışa benzer olacağı düşünülerek oluşturulan
fonksiyon aşağıdaki gibidir.
C
0,0019. Re 0, 4709 , (10)
Değişken Akış Katsayısı Düzeltme Algoritması İle Yüzey İyileştirmesi
Şekil 7.a ’ye göre farklı klape açılarından ortaya çıkan sonuçlar itibariyle C ’nin 0,4 kadar
küçük değil, ortalamada yaklaşık 0,7 gibi bir değerinin kabul edilmesi gerektiği
görülmektedir. Yaklaşık değeri daha doğru tahmin edilmiş bir sabit akış katsayısına göre
doğrusal darboğaz – ve debi kontrolü – oluşturması istenen ve tasarım hedefi itibariyle tam
açık konumda 200 m3/h ve tam kapalı konumda ise 60 m3/h debi geçirecek bir klape yüzeyi
nokta bulutu koordinatlarını girdi parametrelerden biri olarak kabul ederek çalışan bir
düzeltme algoritması tasarlanmıştır. Bu algoritma, herhangi bir klape açısında geçmesi istenen
debiyi aşağıdaki mantıksal süreç itibariyle döngüsel olarak kendine yakınsatarak klape
yüzeyini düzeltmektedir.
Q(m3/h) → Re → C → Q1(m3/h) → Re1 → C1 ...... Q(n)son(m3/h) → Re(n)son → C(n)son , (11)
TEKNİK BÜLTEN
Mayıs 2014 - Sayı 64
Sayfa 8
Şekil 9.Klape yüzey formu düzeltme algoritması.
Düzeltme algoritması EXCEL ortamında yazılan bir makro ile çalıştırılmış ve sonuçta
düzeltilmiş akış katsayılarına göre aşağıda şematik şekli görülen doğrusal nihayi klape
geometrisi elde edilmiştir.
(a)
(b)
Şekil 10.İyileştirilmiş doğrusal klape geometrisi. a) Şematik, b) Tam kapalı, c) Tam açık.
SONUÇLAR
Son yüzey formu ile elde edilen geometri için yapılan sayısal benzetimlerin sonuçları
aşağıdaki gibidir.
(c)
TEKNİK BÜLTEN
Mayıs 2014 - Sayı 64
Sayfa 9
(g)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(h)
Şekil 11.İyileştirilmiş prototip klapede HAD benzetim sonuçları. a) 0o Hız ve akım çizgileri,
b) 0o Statik fark basınç kontürleri, c) 45o Hız ve akım çizgileri, d) 45o Statik fark basınç
kontürleri, e) 90o Hız ve akım çizgileri, f) 90o Statik fark basınç kontürleri, g) 90o Ölçüm
doğrusu üzerinde hız dağılımı, h) 90o Ölçüm doğrusu üzerinde statik fark basıncı dağılımı.
TEKNİK BÜLTEN
Mayıs 2014 - Sayı 64
Sayfa 10
İyileştirilmiş doğrusal kelebek vana montajı deney düzeneğine yeniden monte edilmiş ve
klape tam açık konumundayken brülör en büyük kapasitesi 155 m3/h debi geçişine izin
vermiştir. 90o ’den 0 o ’ye 10’ar derecelik aralıklarla kısılarak debi değerleri kaydedilmiştir.
İyileştirilmiş ptototip için deneysel yolla kaydedilen akış katsayıları hem klape açısına bağlı
olarak hem de Re sayısına bağlı olarak gösterilmiştir. Kelebek vananın tam açık
konumdayken boğulmaya uğradığı debi HAD benzetimiyle çözülmüş olup 200 m3/h (0,04
kg/s) olduğu görülmüştür (Şekil 11.e,f,g,h).
(a)
(b)
Şekil 12.İyileştirilmiş prototip deney sonuçları. a) Debi, b) Akış katsayısı C.
Akış katsayıları karşılaştırıldığında, karşılaştırmanın klape açısı yerine Re ’ye bağlı olarak
yapılması gerektiği de anlaşılmaktadır. Klape açısına göre sınıflandırma yanıltıcı olabilir.
TARTIŞMA
İyileştirilmiş yüzey geometrisine sahip doğrusal klape beklenen davranışını boğulmuş akış
bölgesinde sağlamış olup doğrusal davranışın bozulduğu bölümde, ilgili debilerin deney
tesisatına bağlı olarak geçirilemediği görülmüştür. Hedeflenen 200 m3/h ‘lik debinin brülör
kontrol vanasından geçebilmesi için girişinde en az 5000 Pa doğalgaz mutlak fark basıncı
sağlanmasını gerektirmektedir. Ancak her iki klape deneyinde de sağlanabilen kelebek vana
çıkış basıncı yaklaşık 3800 Pa kadardır. Bu durum kontrol vanasının doğalgazı beklenen
debide geçirmemesini açıklamaktadır. Basınçtaki aşırı düşüş kare kanal kenarı için L=0,028
m ‘nin fazla küçük oluşu ile ilgilidir. Tam açık konumda ağırlıklandırılmış ortalama alınarak
bulunan hedef kelebek vananın 200 m3/h debide 2750 Pa statik basınç kaybına uğraması
hedeflenmiş olmasına rağmen 7200 Pa kayba uğramıştır. Kelebek vana gövdesi – ve iç
kanalının – büyütülmesi durumunda oluşacak kaybın azaltılabileceği düşünülerek bu
çalışmada anlatılan tasarım yöntemi kullanılarak istenilen debi aralığında doğrusal kontrol
sağlayacak bir kelebek vananın tasarlanabileceği görülmüştür. HAD sonuçları itibariyle
iyileştirilmiş kelebek vana beklenen doğrusal çalışmayı tasarım hedefleri içerisinde
yapabilmektedir.
TEKNİK BÜLTEN
Sayfa 11
Mayıs 2014 - Sayı 64
Hedeflenen doğrusal kontrolün uygulamadaki beklenen faydaları için aynı işlevi görecek
elektronik kontrol ekipmanına duyulacak ihtiyacın azaltımı yoluyla sistem toplam
maliyetlerini, brülör kontrol sistemlerinde kolaylık ve güvenilirliği artırarak da arıza ve bakım
maliyetlerini düşürmek ve ek olarak da en iyileştirilmiş yakıt/hava oranı ayarlaması ile yakıt
harcamı ve yanma ürünü gaz salımlarının azaltımına katkıda bulunmaktır.
KAYNAKLAR
1) “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook” (7th Edition), Perry R H, Green D W,
Maloney J O, 1997, Mc-Graw Hill, ISBN:1934, 0-07-049841-5.
2) “Isıtma + Klima Tekniği El Kitabı 97/98”, Recknagel, Sprenger, Schramek, TTMD
Yayınları, 2003, ISBN:975-97305-7-X.
3) “Boundary Layer Theory” (Seventh Edition), Schlichting H, 1979, Mc-Graw Hill,
ISBN:0-07-055334-3.
4) “Fundementals of Classical Thermodynamics” (2nd Edition), Van Wylen G J, Sonntag
R E, 1978, John Wiley & Sons.
5) Del Toro A, “Computational Fluid Dynamics Anlaysis Of Butterfly Valve
Performance Factors”, M.Sc. Thesis, Dept.Of Mech. Eng., Utah State University,
2012.
6) Wotzkowiak J, Oleskowicz-Popiel C, “Investigations Of Butterfly Control Valve Flow
Characteristics”, 01.10.2006, Foundations Of Civil And Environmental Engineering
2006/7, ISSN:1642-9303.
7) Chaiworapuek W, “The Engineering Investigation Of Water Flow Past The Butterfly
Valve”, Erasmus Mundus Master Of Mechanical Engineering Memoire-Thesis, June
2007, ETSEIB, Trinity College Dublin.
Download

Sayı 64 - Alarko Carrier