Post on 04-Jun-2018
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
1/56
TC.EGE NVERSTES
MHENDSLK FAKLTES
(MAKNA PROJES 1)
DOALGAZ YAKITLI SICAK SU KAZANITASARIMI
zkan BOLBRLK
Nuri HARMANKAYAMehmet SAIR
Vedat ENOL
Proje Danman:Ar. Gr. Erhan KIRTEPE
Makina Mhendislii Anabilim Dal
Sunum Tarihi: 12.06.2012
Bornova-ZMR
2012
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
2/56
zkan BOLBRLK, Nuri HARMANKAYA, Mehmet SAIR ve Vedat
ENOL tarafndan Makine Projesi 1 olarak sunulan Doalgaz Yaktl Scak Su
Kazan Tasarm balkl bu alma E.. Lisansst Eitim ve retim
Ynetmelii ile E.. Fen Bilimleri Enstits Eitim ve retim Ynergesinin
ilgili hkmleri uyarnca tarafmzdan deerlendirilerek savunmaya deer
bulunmu ve 12.06.2012 tarihinde yaplan proje sunumu snavnda aday
oybirlii/oyokluu ile baarl bulunmutur.
Jri yeleri: mza
Jri Bakan : ........................................... .................................
Raportr ye : ........................................... .................................
ye : ........................................... .................................
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
3/56
V
ZET
BOLBRLK,zkan;HARMANKAYA,Nuri;SAIR,Mehmet;ENOL, Vedat
Makine Projesi 1, Makine Mhendislii Blm
Proje Danman: Ar. Gr. Erhan KIRTEPE
Haziran 2012, 42 sayfa
DOALGAZ YAKITLI SICAK SU KAZANI TASARIMI
Bu almada gnmz endstriyel sistemlerinde kullanlan scak su
kazanlar hakknda bilgiler verilmi ve bu kazan tiplerinden uygulamalarda
sklkla kullanlan kaynakl elik kazanlarn imalat yntemi aklanmtr. Bu
proje hazrlanrken TSE 497 dkman esas belge olarak kabul edilmitir.
Projenin oluturulmasnda, TSE 497de belirtilen kriterlerden ve yaplan
atflardaki ynlendirici bilgilerden faydalanlmtr.
almann ilk blmnde scak su kazanlar hakknda bilgiler verilmi ve
scak su kazanlarnn snflandrlmas yaplmtr. Yaplan snflandrma ile farkl
tip scak su kazanlarnn zellikleri anlatlmtr.
kinci blmde, 550 KW gcndeki 70 oC-90 0C aralnda alan 5 bar
alma basncnda alacak bir scak su kazannn sl hesaplar yaplmtr.
Kazann sl verimi ve gerekli dier parametreleri ve temel baz
boyutlandrmalarna bu blmde yer verilmitir
nc blmde sl hesaplarn yaplm olan scak su kazannn basn
dmleri ve baca boyutlandrma hesaplamalaryaplmtr. Bu blmde sistemde
kullanlm olanbrlr seimi yaplm ve ana boyutlandrmalara yer verilmitir.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
4/56
Drdnc blmde tasarm yaplanscak su kazanmzn mekanik hesaplar
yaplmtr. Gerekli olan mukavemet hesaplar ve gvenlik nlem gerekliliklerine
bu blmde deinilmitir. Gerekli hesaplamalara da bu blmde yer verilmitir.
Beinci blmde kazann teknik izimlerine ve maliyet hesaplarna yer
verilmitir.
Altnc blmde proje ile ilgili sonulara yer verilmitir.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
5/56
ix
TEEKKR
Bu almann balangcndan bitimine kadar her aamada almay
ynlendiren, zverili yardmlarn esirgemeyen Ar. Gr. Erhan Krtepeye ve
dier danman hocalarmza teekkr bir bor biliriz.
zkan BOLBRLK
Nuri HARMANKAYA
Mehmet SAIR
Vedat ENOL
zmir,25.05.2012
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
6/56
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
7/56
NDEKLER
Sayfa
ZET ..................................................................................................................... V
TEEKKR ....................................................................................................... X
EKLLER DZN ............................................................................................ XV
ZELGELER DZN ....................................................................................XV
SMGELER VE KISALTMALAR DZN ......................................................XX
1.SICAK SU KAZANLAR ..................................................................................... 1
1.1 Yanma ................................................................................................................ 1
1.2 Scak Su Kazanlarnn Snflandrlmas............................................................ 3
1.2.1 Malzemeye Gre Kazanlar ............................................................................. 3
1.2.2 Isl Glerine Gre Kazanlar .......................................................................... 5
1.2.3 Yanma Odas Basncna Gre Kazanlar ......................................................... 5
2.SICAK SU KAZANI ISIL HESAPLARI ............................................................ 7
2.1. Isl Verim .......................................................................................................... 7
2.2. Ocak Scakl Tayini....................................................................................... 8
2.3. Borularda Is Tam....................................................................................... 14
2.4. Kazan Su Hacmi ve Boyutlandrmas ............................................................ 18
3.SICAK SU KAZANI BASIN KAYBI HESAPLARI ..................................... 19
3.1 Tama Yzeyleri Yk Kayb.......................................................................... 19
3.2 Baca Hesab ..................................................................................................... 20
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
8/56
3.2.1 Baca Yk Kayplar...................................................................................... 20
3.2.1.1 k Kayb ................................................................................................ 20
3.2.1.2 Srtnme Kayb ......................................................................................... 20
3.3. Scak Gazlarn Ykselme Kuvveti................................................................. 21
4.SICAK SU KAZANI MEKANK HESAPLARI............................................... 22
5.SICAK SU KAZANI MALYET HESAPLARI................................................ 27
6.SONULAR ....................................................................................................... 32
KAYNAKLAR ...................................................................................................... 34
EKLER ................................................................................................................. 35
Ek A-1 CO2Gaznn Inm Yayma Katsaylar....35
Ek A-2 Su Buharnn Inm Yayma Katsaylar...36
Ek A-3 Zc Katsays..37
Ek A-4 Duman Gaz Antalpisi...38
Ek A-5 CO2Inm Aks...41
Ek A-6 H20 Inm Aks...42
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
9/56
XV
EKLLER DZN
1. ekil 1-Kazan zometrikGrnm .................................................................. 30
2. ekil 2- Kazan Dimetrik Kesit Grnm ........................................................ 31
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
10/56
XV
ZELGELER LSTES
1. izelge 1- Isl Hesap Bilano Tablosu.............................................................. 17
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
11/56
XiX
SMGELER VE KISALTMALAR
Q Toplam sl g
Tb Baca gaz scakl
Th evre havann scakl
docak Ocak ap
Locak Ocak boyu
Kazann sl verimi
Zc Scak cidar kayb
Zb Baca kayb
Hu Alt sl deer
vho
Teorik zgl hava miktar
vgo Teorik zgl duman miktar
vh Gerek zgl hava miktar
vg Gerek zgl duman miktar
B Yakacak debisi
qa Alev yk
Va Alev hacmi
l Alev uzunluu
Le Alevin edeer tabaka kalnl
pCO2 Ocak gazndaki karbondioksit oran
pH20 Ocak gazndaki su buhar oran
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
12/56
CO2 Karbondioksitin nm yayma katsays
H2O Su buharnn nm yayma katsays
g Toplam nm yayma katsays
ith Teorik zgl antalpi
Vg Duman gaznn indirgenmi debisi
go Duman gaznn antalpisi
Qr Inmla geen s
Aa Alevin yzey alan
Aw Ocak duvarnn alan
w Duvarn nm yayma katsays
a Alevin nm yayma katsays
Ortak nm yayma katsaysTgo Duman gaznn ocaktaki scakl
Vocak Ocak gaznn hz
Re Reynold says
f Srtnme katsays
Nu Nusselt says
Przllk katsays
h Is transfer katsays
k Malzemenin sl iletkenlii
Qk Tanm ile geen s
nboru Duman borusu says
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
13/56
dboru Duman borusu ap
Lboru Duman borusu boyu
Vo Duman borular iindeki hz
hk Tanm film katsays
hr Inm film katsays
qco2 Karbondioksidin nm aks
qh2o Su buharnn nm aks
htop Duman gaz ile cidar arasndaki film katsays
Tlm Logaritmik scaklk fark
ia Duman gaznn evre scaklndaki antalpisi
ib Duman gaznn baca scaklndaki antalpisi
y Eksik yanma miktar
max Maksimum gerilme
max Maksimum kayma gerilmesi
em Emniyet gerilmesi
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
14/56
1
BLM BR
SICAK SU KAZANLARI
Yaktn kimyasal enerjisini yanma yoluyla s enerjisine dntren ve bu s
enerjisini tayc akkana aktaran makinalara genel olarak kazan denir.
Kazanlarn verimi ise yanma sonucu oluan bu s enerjisinin hangi oranda
kullanma mahaline tanmasna baldr. Yanma sonucu oluan s enerjisinden ne
kadar yksek oranda yararlanlrsa yakt tketimide o oranda dk olur. lkemiz
enerji ihtiyacnnbyk ksmn dardan dviz deyerek karlamaktadr. Bu
sebepler yaklan yakttan elde edilen s enerjisinin maksimum verimlilikle
kullanlmas hem lke hem de iletme ekonomisi iin ok nemlidir. Bununyannda verimin artmasyla atmosfere atlan zararl atk miktar da decek ve
evrenin korunmas salanacaktr. yi bir yanma sonucu CO, NOx
gibi zehirli
gazlar daha az oranda atmosfere verilecek, gerektii kadar yakt yaklacandan
daha fazla atk gaz olumasnn nne geilecektir. Bunun iin yanmann
denetimimiz altnda isteimiz artlarda gereklemesi gerekmektedir.
1.1 Yanma:
Yaktn oksijen ile tepkimeye girerek s ve dier yanma rnlerinin
olumas olayna yanma diyoruz. Yanma ilemi yaktn belli bir oranda hava ile
kartrlp atelenmesi sonucu oluan bir olaydr. Bu hava miktarnn gerekenden
az olmas, gerekenden ok olmas ya da gereken kadar olmas yanmann
zelliklerini belirleyen temel bir unsurdur. Dolaysyla oluan s miktarn ve
dier yanma rnlerinin cins ve miktarn belirler. Bu nedenle karmdaki havamiktarna gre yanmay 3 farkl tipte inceletebiliriz.
a) Az Hava le Yanma:
Az hava ile yanmann en belirgin zellii baca gaznn ok koyu renkli ve
isli olmasdr. Ayrca alev rengi de olmas gerekenden daha koyu renklidir. Baca
gaz kontrol cihaz (orsat) ile atk gazlar analiz edildiinde fazla miktarda CO(karbonmonoksit) grlecektir. Bu durumda s gei yzeylerinde is ve kurum
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
15/56
2
birikecek, s geii zorlaacaktr. Hem bu sebepten hem de yaklan yaktn
kimyasal enerjisinin tamamnn sya evrilememesinden dolay yakt tketimimiz
artar. Ayrca atk gazlarn fazla olmas, is ve kurumun bacadan atlmas sonucu
evre kirliliine neden oluruz.
b) Fazla Hava le Yanma:
Fazla hava ile yanma durumunda alev rengi ok ak ve parlaktr. Baca
gaz hemen hemen gzle grlemez. Bu durumda ocak scakl der, baca gaz
k scakl artar. Bylece ayn miktardaki suyu stmak veya buhar retmek
iin daha fazla yakt yakmamzgerekir. Daha fazla yakt daha fazla atk baca gaz
demektir. Yani hem fazla yakt yakarak verimsiz bir yanma olutururuz hem de
daha fazla atk baca gaz ile daha fazla evre kirliliine neden oluruz.
c) Tam Yanma:
Tam yanmada alev rengi kat ve sv yaktlarda ak sar-portakal rengi,
gaz yaktlarda ise mavidir. Yanma rnlerinde ve geri kalan ksmda yanc maddebulunmazsa yanma tam yanmadr. Baca gaz iinde CO bulunmamaldr. Baca
gaz lmlerinde CO yannda atk O2
miktar da llerek yanmann fazla hava
ile oluup olumad kontrol edilmelidir.
Bunlarn dnda baca gazlarnn k scakl da kazan verimi zerinde
direk rol oynar. Baca gaz scakl yakt cinsi ve yakt bileenlerine baldr.
Kkrt ve kkrtl bileikler ieren yaktlarda baca gaz scakl 180oC altna
drlmemelidir. Aksi halde kkrt havann iindeki oksijen ve hidrojenle
birleerek slfrik asit oluturur. Doalgaz iinde kkrt bulunmadndan
doalgaz ile alan cihazlarda baca gaz scakl 56oC ye kadar drlebilir.
Bunun iin youmal kazanlar kullanlmaktadr. Youmal kazanlarda youma
kabnn iimden geen yksek scaklktaki baca gaznn enerjisinden
yararlanlarak bir enerji temini salanr. Bu enerji ilave olarak stma devresine
veya scak kullanm suyu devresinde kullanlabilir. Enerjisi alnan baca gaznn
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
16/56
3
scakl 56oC ye kadar drlebilir. Youmsa kazan sistemlerinde kazan
verimleri daha yksek seviyelerde kmaktadr.
Yakt iinde karbon miktarnn artmas alevin krmzya dnmesine,
hidrojen miktarnn artmas ise yanma sonucu oluan su buharnn artmasnaneden olur. yi bir yanma neticesinde baca gaz iinde %12 -13 CO
2bulunmal,
CO miktar ise mmkn olan en alt seviyeye indirilmelidir.
1.2 Scak Su Kazanlarnn Snflandrlmas:
1.2.1 Malzemeye gre kazanlar
1.2.1.1 Dkme demir kazanlar:
Dkme demir kazanlar denildiinde aklmza dkme demir dilimli
kazanlar gelir. 1950li yllarda yakacak olarak daha fazla kok, linyit gibi katyakacaklar kullanlyordu. Ayrca dkme demir kazanlarn stma yzeyleri
przsz yaplmakta, baca gaz yolu uzun tutulmakta idi. Gnmzde ise fuel-oil
ve doalgaz yaktlar n sraya gemitir. Scak gazlarn (dumann) trblansl
ak salanarak daha fazla stma yzeyi aks elde edilmektedir. Bu nedenle
dkme demir dilimlerin yzeyleri ile ekillerinin ok farkl yapldklarn
gryoruz. Dkme demir dilimleri genellikle arka arkaya ve nadiren st ste
birletirdii konstrksiyon ekilleri vardr. Baz dkme demir kazanlar sa ve solyarm dilimler halinde ayr ayr dklerek monte edilirler. Bu sayede monoblok
yaplarn giremeyecei kazan dairelerinin iinde paralar halinde gelen kazann
montajna imkan verilmi olur.
Dkme demir kazanlarn cidarlar genellikle 6-8 mm kalnlkta yaplr. Bu
kalnla zellikle iletme basnc, yani kalorifer tesisat yaplan binann
ykseklii gz nne alnarak dikkat edilmelidir. Kazan alma artlarnda
yksek yanma odas scaklnn da malzemenin mukavemet zelliklerini azaltt
unutulmamaldr.
Dkme demirde dkm ilemi srasnda oluan ve yksek oranda silisyum
ihtiva eden ince bir tabaka korozyona dayankll salamaktadr. Dkme demir
kalitesi genellikle GG18, GG20 zelliindedir. Dkme demir kazanlarn
avantajlar unlardr;
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
17/56
4
-Korozyona dayanmlar yksektir.
-Her trl alma artlarna uyumludur. Kk s kademelendirmesi sz
konusudur.
-Yeni dilimlerin ilavesi ile kazann s gc kolaylkla arttrlabilir.
-Dkme dilimli kazanlarda dilimler ayr ayr tanarak kullanm yerinde monte
edilebildikleri iin tanmas kolaydr. Dar mekanlara, girii snrl yerlere kazan
montaj yaplmas gereken durumlarda bu zellik ok nemlidir.
-Dkme dilimli kazanlarn geometrik ekli ve dilimlerin yan yana ufak
hacimler olarak yerletirilmesi sayesinde grlty yutucu zellii vardr. Sessiz
alrlar.
-Uzun mrldrler.
1.2.1.2 elik Kazanlar:
elik kazanlar elik sac malzemeden kaynak ile birletirilmi gnmzde
en yaygn olarak kullanlan kazan eididir. ok eitli boylarda ve kapasitelerde
retilebilirler. elik kazanlarda kullanlan elik malzemenin zellikleri ve kaynak
dikiinin kaliteli olmas nemlidir. Gaz yakacakl kazanlarda 12-300kW s
gleri arasnda asil elik kullanlmas yaygnlamtr.
Son zamanlarda ise dkme demir ve elik iin korozyona, asitlere, yksek
scakla, darbe ve srtnmelere dayankl bileik malzemelerden de
yararlanlmaya balanmtr. elik kazanlar konstrksiyon tiplerine gre kendi
iinde de birok blme ayrlrlar. Bunlardan gnmzde en sk kullanlanlar iki
yada geili duman borulu silindirik veya yar silindirik kazanlardr.
elik kazanlarn dkme demir kazanlara gre avantajlar aadaki gibidir;
- Daha ucuza imal edilebilirler.
- Daha hafiftirler.
- Yksek basnlara uygun imal edilebilirler.
- Istma yzeylerindeki s aks fazladr.
- Kaynak yaplarak onarlmalar kolaydr.
- Elastik ve iyi ekil deiimi vardr.
- Kompakt konstrksiyon yaplabilir.
- Yksek s glerinde imal edilebilirler.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
18/56
5
1.2.2 Is glerine gre kazanlar
1.2.2.1 Kk gl kazanlar:
Kk gl kazanlar genellikle 50kW s gcne kadar imal edilmi olankazanlardr. Genellikle tek daireyi, en fazla 2 veya 3 daireyi birden stmak iin
kullanlabilirler. 20kWn altndaki gler iin dkme demir veya elik kazan
tipleri vardr. Kat kalorifer kazanlar bu gruba girer. Genellikle paket tip olarak
bilinirler. Kazann kapal d kapann iinde, kendi bnyesinde sirklasyon
pompas, genleeme tank, boyleri toplu halde bulunduundan paket tip adn
alrlar.
1.2.2.2 Orta gl kazanlar:
Orta gl kazanlar 50-200kW gleri arasnda imal edilmi olan
kazanlardr. Bu kazanlar altrma artlarna gre ortalama 15-20 dairelik
apartmanlarn s ve scak su ihtiyacn karlayabilecek kapasitededir.
1.2.2.3 Byk Gl Kazanlar:
Byk gl kazanlar genellikle 800kW s gcne kadar st basnl
olarak imal edilen kazanlardr. Byk binalar, okullar, hastaneler kampslerin s
ihtiyacn karlamak iin gelitirilmilerdir. Kazan operatrleri tarafndan
altrlmalar ve dzenli bakmlarnn yaplmas gerekmektedir. Uygun
byklkte bir kazan dairesinde emniyet nlemleri alnarak montajlar
yaplmaldr.
1.2.3 Yanma odas basncna gre kazanlar
1.2.3.1 Doal (Tabii) ekili kazanlar:
Tabii ekili kazanlarda baca ekii bacann da yksekliine bal olarak
tabii bir ekilde herhangi bir zorlanm ak olmadan salanr.
D hava artlarna gre, tabii ekili kazanlarda baca ekiinde
dalgalanmalar olur. Baca ekiindeki bu dalgalanmalar sonucu yanma odasndaki
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
19/56
6
vakum basnc, stma yzeylerindeki diren ve kazan kndaki eki basnc
deerleri deimektedir. Eski kazanlarda baca eki deiimleri yeni kazanlarda
olduu gibi sorunlar yaratmyor. Kazan kndaki basncn ykselmesi yanma
odas ile kazann bulunduu ortam arasndaki basn farkn da ykseltiyor. Bu
sebeple eski kazanlarda istenmeyen hava, kaak yerlerinden kazann iine szarak
duman yani baca gaz miktarn da orantl olarak arttryor. Yeni kazanlarda ise
szdrmazlk ok iyi olduu iin kazan iine hava szmas olmuyor ve duman baca
gaz miktar da artmyor. Bu sebeple vakum ok byyor ve alev iin fazla hava
emilerek kurum says artyor, stma yzeylerinde s geii azalyor sonuta baca
k scakl ykseliyor.
st Basnl Kazanlar:
st basnl kazanlarda brlr fannn basnc, kazan direncini yener ve
kazan knda basn 0 olup bacada vakum sz konusudur. st basnl
kazanlarn stn zellikleri aada verilmitir:
- Tabii ekili kazanlara gre %40 daha hafif, ucuz ve kktr.
- Kaplad yer daha kktr.
- Yanma ok iyi ve stabil olup CO2yzdesi yksektir.
- Baca ekmesi atmosferik artlara gre deimez.
- Is geii yksektir, yakt tasarrufu salar.
- Kurum miktar dktr.
- Inm ve tanm kayplar kktr.
Bu avantajlarn yannda st basnl kazanlarn sakncal yanlar da aadaki
gibidir:
- lk atelemeler sorunludur. Brlr pahalldr.
- Grltl alr, ses yaltm gerektirir.
-Baca gaz hz tabii ekili kazanlara gre 4-5 kat byktr. Bu nedenle diren20 kat byk olur, bu da elektrik sarfiyatn arttrr.
-Baca gaz szdrmazlna ok dikkat edilmelidir.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
20/56
7
BLM K
SICAK SU KAZANI ISIL HESAPLARI
550 kW gcndeki 70 oC-90 0C aralnda alan 5 bar alma basncnda
alacak, yakt olarak doalgazn kullanldbir scak su kazannn sl hesaplar
yaplmtr. Kazann sl verimi ve gerekli dier parametreleri ve temel baz
boyutlandrmalarna bu blmde yer verilmitir.
Tasarlanacak kazan tipi olarak elik sko tipi kazan ana model seilmitir.
Bu hesaplamalar yaplrken iterasyon yoluyla bulunan ve daha sonra ilemlerdekontrol yaplmak kaydyla aadaki deerler alnmtr:
Tb= 150oC
Th = 20oC
docak= 0.55 m
Locak= 1.7 m
Hu=34524 kJ/Nm3
2.1 Kazan Isl Verimi
Kazann sl verimi:
Scak Cidar Kayb :
Zc = %1.2 ( EK A-3)
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
21/56
8
Baca kayb:
deeri elde edilmitir.2.2 Ocak Scaklnn Tayini
Ocak scakl tayinine balarken hava fazlalk katsays olarak n=1.4 deeri
alnmtr. Buradan teorik zgl hava ve duman miktarlarna gei yaplrsa:
Nm3/Nm3 Nm3/Nm3deeri bulunur.
Gerek zgl hava ve duman miktarlar:
Nm3/Nm3 Nm3/Nm3 deeri bulunur.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
22/56
9
Yakacak debisi:
B=62.338 Nm3/h deeri bulunur.
Alevin oca tamamen doldurduu varsaylr ve alev yk olarak qa = 165
Nm3/m3h deeri alnrsa alev hacmi :
Va= 0.348 m
3 deeri bulunur.
Bulunan alev hacmi deerine gre alev uzunluu hesaplanrsa:
deeri bulunur.
Ocak gazndaki CO2ve H2O deerleri iin:
CO2max=0.12 alnarak
n = CO2max/CO2
CO2=0.0857 deeri bulunur.
H2O= 0.18 alnabilir.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
23/56
10
Alevin edeer tabaka kalnl Le , Aa alevin d yzeyini gstermek zere:
Le= 0,316 m bulunur.
Bu Ledeerine gre :
deerleri bulunur.Ocak scakl tahmini deer olarak 1100 oC olarak kabul edilirse EK A-1 ve EK
A-2 yardmyla:
co2= 0.065
h20= 0.086
g= co2+ h20(h20* co2)
g= 0.146 deeri bulunur.
Teorik zgl antalpi ise:
ith= 2669.28 kJ/ Nm3
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
24/56
11
Ocaktaki tanmla s geiinin nmla s geiine orannn %10 (Ck=1.1)
olduu kabulu yaplrsa duman gaznn indirgenmi debisi olmak zere:
()
go= 1692 kj/Nm3(Ek A-4 den) alnrsa;
Qr= 200.95 kW deerine ulalr.
Alevin alan Aave ocak duvarnn alan Awolmak zere:
Aa= 2.765 m2
Aw= 3.173 m
2
w= 0.8
a= 0.146 alnrsa
Ortak nm yayma katsays olmak zere :
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
25/56
12
= 0.364 deeri bulunur.Qr=**Aa(Tgo4-Tw4)Tgo = 1099.168
oC bulunur.
Bulduumuz deer tahmin ettiimiz deerin %1 hatayla doru olduunu
gsterir ve mhendislik olarak hata kabul edilebilir snrdadr. Hesaplara
bulduumuz Tgo ile devam edilebilir.
lk tahmin ettiimiz Ck deerinin doruluunu kontrol etmek iin Qk
deeri hesaplanmaldr. Ocak gaznn hz Vocak olmak zere :
Vocak = 4.786 m/s
( Tgo=1099.168
oC deki deerlerle)
Re= 12852.981> 2300 Trblansl ak
Srtnme katsays f:(Haaland Denkleminden)
+]
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
26/56
13
f= 0.028
Nusselt Says ve h deeri:
Nu=
Nu=133.87
h= 5.809 W/m2K
Qk= 13.387 kW ise
Ck= 1.066 deeri bulunur. Bu deer ilk tahminden %3 farkldr ve mhendislikolarak kabul edilebilir
Ocak yzeyinden suya geen toplam s:
Q = Qk+ Qr
Q = 214.3375 kW olarak bulunur.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
27/56
14
2.3 Borularda Is Tanm
Bu aamada ocaktan kan kinci aamada ocaktan ktktan sonraki
borularda olan s tanm ve modellemesi hesaplar yaplmtr. Hesaplamada
alnan veriler:
dboru= 0.07 m
Lboru= 1.7 m
Tduvar= 100 oC
Tbaca= 150oC
n boru= 21
Duman borularndaki hz:
Vo = 2.8 m/s
V = Vo V = 13.98 m/s
Borular iinde ii ak iin Re ve Nu deerleri
Tf= (Tw+Tg)/2 = 625oC iin
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
28/56
15
Re=
Re = 17335,84 > 2300 Trblansl
Borularda trblatr kullanlrsa
Nu = 133.87
Bu deerler iin bulunan hkdeeri;
hk = 92.37 W/m2 K
Inm film katsays hrise;
qco2= 2552 W/m2 (EK A-5) qh20=3166.8 W/m
2(EK A-6)
hr = 10.25 W/m2 K
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
29/56
16
Duvar gaz ile cidar arasndaki film katsays :
htop = hk+hr= 102.63 W/ m2K
n aynada yaklak olarak 10 oC derse;
Tg2=1090oC
n aynada retilen s;
Logaritmik scaklk fark :
= 412.28 oC
= 1692 kJ/Nm3 (Ek A-4 ten ) 214.15 kJ/Nm3
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
30/56
17
Bu antalpiye karlk gelen duman gaz scakl Ek A-4 den:
Tig3 = 160oC (Yaklak olarak)
Arka aynada yaklak olarak 10 oC derse;
Tg2=150oC (Baca k scaklk)
Arka aynada retilen s;
Bu dorulama yoluyla bata belirlediimiz baca k scakln dorulam
oluruz.
Bu hesaplamalar dorultusunda oluan sl bilano;
Blge Vg* i (kW) Alan (m )
Ocak 214.340 0.404
n Ayna 2.262 0.145
Duman Borular 332.006 1.178
Arka Ayna 1.164 1.178
Toplam 550 2.905
izelge 1- Isl Hesap Bilano Tablosu
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
31/56
18
2.4 Kazan Su Hacmi ve Boyutlandrlmas
Tanm blmnde oluan sl g ile 70 oC den 90 oC ye stlacak suhacmi ve
kazan apnn da hesaplanmas gerekir. Darda ok byk miktarda su olduu
iin suyun hz ok azdr ve Vsu= 0.01 m/s deeri alnmtr
h2= 2660.1 kJ/kg h1= 2626.82 kJ/kg = 971.8 kg/m3 (T=80 oC iin)
= 16.526 kg/s
=* Vsu* Asu
Asu= 0.850 m2
Vsu= 1.446 m3
Akazan deerine denk gelen dkazan deeri:
dkazan= 1.223 m
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
32/56
19
BLM
SICAK SU KAZANI BASIN KAYBI VE BACA
DZAYNI HESAPLARI3. Giri
Bu blmde kazanda oluan basn kayplar ele alnmtr. Bu blmde
alnan deerler yledir:
= 0,0000046 (elik)
Re=17335,84
dboru= 0,07 m
Vboru=13.98 m/s
Lboru=1.7 m
=0.388 kg/m3
3.1 Tanm Yzeylerindeki Yk Kayb
f=0,052112
Kayp katsaylar:
Boru klar keskin kenarl = 1,05
Boru girileri keskin kenarl = 0,5
90 derece dzgn dn di alm= 1,5
180 derece tam dn di alm= 0,5
hk=51,95387 m
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
33/56
20
21* hk=1091,031 m
Bernoulli denklemi kullanlrsa;
P1= 4,152 kPa
3.2 Baca Hesab
Bherens forml (q
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
34/56
21
3.3 Scak Gazlarn Ykselme Kuvveti
[ ] [ ]
Py=-70,76 Pa
3.4 Toplam Basn Kayb ve Brlr Seimi
P= 4157,847 Pa
Bu basn kayb dz borular iin yaplmtr. Fakat borularda trblatr
kullanlmtr. Deneysel veriler gz nne alnp bunlarn makalelerine
bavurulduunda trblatrlerin basn kaybn 2-5 kat aras arttrd
grlmtr. Bundan dolay alma basnc bu aral alan bir brlr seilmesi
gerekir.
Bu basnc ve s gc karlayacak brlr seimi yaplmas gerekir. Bu durumda;
Brlr Gc;
alma basnc olarak basn kaybnn 2-5 kat aralkta bir brlr seimi
yaplrsa kataloglardan Alarko marka ALG 77/2 DN65 brlr seilir.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
35/56
22
BLM DRT
SICAK SU KAZANI MEKANK HESAPLARI
Bu blmde sl ve basn kayplar hesaplar yaplm olan scak su
kazannn mekanik hesaplarna yer verilmitir. Gerekli olan gvenlik ve
mukavemet deerleribu blmde belirlenmi ve hesaplara katlmtr.
lk olarak malzeme seimi yaplmtr. Bunun iin Erdemir elik A.
kataloglarndan malzeme olarak DIN EN 10028-2 kodlu ek=460 MPa , ak= 295MPa deerlerine sahip elik seilmitir.
Kazanmzn d gvde et kalnl;
P: 0,5 N/mm2
R1=610 mm
f= 1466 N/mm2 ( izelge 5 yardmyla) (TS 377)
z: 0.75 ( izelge 4) (TS 377)
e :0.75
S1 = 3.55 mm deeri bulunur. Fakat TS 497 de en kk deer olarak 5 mm
verildii iin 5 mm olarak alnd.
Kazanmzn ocak et kalnl;
P: 0,05 kgf/mm2
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
36/56
23
D= 1225 mm ( Ocak ap)
f= 1351 N/mm2 ( izelge 5 yardmyla) (TS 377)
e =0.75
L=1700 mm (Ocak Boyu)
C3: ( izelge 12) (TS 497)
S2= 12.88 mm bulunur. Deer olarak 13 mm alnr.
Cehennemlik dip plaka kalnl;
f = 1351 kgf/mm2 ( izelge 5 yardmyla) (TS 377)
P = 0,05 kgf/mm2
d = 1225 mm
e = 0.75 ( Korozyon ilavesi ) (TS 377)
C = 0.4 (izelge 9 dan alnan katsay)(TS 377)
S3= 33.02 mm olarak bulunur 34 mm alnr.
n ayna et kalnl;
f = 1351 kgf/mm2 ( izelge 5 yardmyla) (TS 377)
P = 0,05 kgf/mm2
d = 1225 mm
e = 0.75 ( Korozyon ilavesi ) (TS 377)
C = 0.4 (izelge 9 dan alnan katsay)(TS 377)
S4= 33.08 bulundu. 34 mm alnd.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
37/56
24
Arka ayna et kalnl;
f = 1351 kgf/mm2 ( izelge 5 yardmyla) (TS 377)
P = 0,05 kgf/mm2
d = 1225 mm
e = 0.75 ( Korozyon ilavesi ) (TS 377)
C = 0.36 (izelge 9 dan alnan katsay)(TS 377)
S5= 29.85 bulundu. 30 mm alnd.
Boru et kalnlklar ;
Borular arasndaki olmas gereken bolua X denilirse
X = 21.45 mm
Et kalnl ise;
P = 0,05 kgf/mm2
D = 1225 mm ( Boru ap)
L = 1700 mm (Boru boyu)
C4 = 1507 ( izelge 12 ) (TS 497)
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
38/56
25
S6= 6.06 mm bulunur. 7 mm verilebilir.
Kazann ayrca dayanm hesaplarnn yaplmas gereklidir. Bu hesaplarla
kazann olas bir dayanm sorununa maruz kalmas nlenmelidir.
Kazan d cidar dayanm:
S = 3 (Emniyet Faktr)
em= 98.3 MPa
em> maxolduundan dayanm yeterlidir.
Kazanda d cidar kaynak dayanm ;
Ft= 58.66 x10
3N
r=30,56 N/mm2
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
39/56
26
Radyal kuvvet etkisinde oluan teetsel gerilme;
t= 61.125 N/mm2
t < em koulunu salamas gereklidir.
v=0.9 (Kaynak diki faktr)
S=3.5(Emniyet Katsays, T
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
40/56
27
BLM BE
SICAK SU KAZANI MALYET HESAPLARI VE
PROJE ZMLER
Boru boyu L=1.731 m
Standart boru boyu Ls=6 m
21 boru iin gereken Ls,adet =7
Borularn maliyeti= Gb=7 x 90 = 630 TL (6 metrelikbir boy borunun fiyat 90 tl)
Kazan kesit alan A1;
Kazan arl Gkazan= A1x L x ,
Gkazan = 37 kg
Ocak kesit alan A2,
Ocak arl Gocak=A2 x L x
Gocak= 341.8522 kg
n ayna kesit alan A3,
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
41/56
28
n ayna arl Gnayna= A3x s x = 349.0233 kg ( s=0.034 m )
Arka ayna kesit alan A4 ,
Arka ayna arl Garkaayna= A4 x s x =307.9617 kg ( s=0.03 m )
Cehennemlik dip plakas kesit alan A5 ,
Cehennemlik dip plakas arl Gdp= A5x s x =349.5945 kg ( s=0.034 m )
Arka duman kutusu kesit alan A6 ,
Arka duman kutusu arl Gdk = A6x s x = 51.411 kg ( s=0.005 m )
Kazan kapak kesit alan A7 ,
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
42/56
29
Kazan kapak arl Gkapak= A7x s x = 51.4 kg ( s=0.005 m )
Toplam arlk Gtoplam
Gtoplam= Gkazan+Gocak+Gnayna+Garkaayna+Gdk+Gdp +Gkapak= 1488.216 kg =1.4368
ton
1 ton DIN EN 10028-2 malzemesinin fiyat 1138.32 TL
Toplam sac malzeme maliyeti = Gtoplamx 1138.32 =1694.066 TL
Flan =90 TL x 2 = 180 TL
Manometre = 100 TL
ilik = 1000 TL
Brlr =7953 TL (ALG 77/2-DN65)
Trblatr= 21 x 9 =189 =442.26 TL (1 adet trblatr 9 ve 1=2.34 TL)
Tutamaklar ayaklar giri k borular vb. toplam 400 TL
Scak su kazan toplamda yaklak olarak 12400 TL ye mal olmaktadr.
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
43/56
30
Proje izim Grntleri :
ekil 1 Kazann zometrik izimi
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
44/56
31
ekil 2 Kazan Kesit Dimetrik Grnm
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
45/56
32
BLM ALTI
SONULAR
550 kW sl gcnde scak su kazan tasarmnda sl hesaplar , basn
dm, mukavemet ve maliyet hesaplar yaplm olup hesaplar sonucu bulanan
deerler aada verilmitir.
6.1.Isl hesap sonular
1. Verim :%922. Yakacak debisi: 62.338 Nm3/h3. Ocakta radyasyonla retilen s:200.95 kW4. Ocakta tanmla retilen s:13.39 kW5. Ocakta toplam retilen s:214.34 kW6. Duman boru says :21adet7. Duman boru uzunluu :1700 mm8. Duman borusu ap :0.07 (mm)9. Klhan sonu scakl :1099.168 oC10.Duman borusu giri scakl 999 oC11.Duman borusu k scakl : 160oC12.Baca k scakl :150oC13.Borularda retilen s:332 kW
6.2.Basn Dm Sonular
1. Duman borularndaki kayp:4.152 kPa2. Bacadaki yk kayb :7.91 Pa3. Bacadaki srtnme kayplar:68.7 Pa4. Scak gazlarn ykselme kuvveti: -70.76 Pa5. Toplam kayp: 4157.847 Pa6. Brlr gc: 597.8 kW7. Seilen Brlr: Alarko ALG 77/2-DN65
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
46/56
33
6.3.Mukavamet Hesap Sonular
1. D gvde levhas et kalnl:5 mm2. Cehennemlik et kalnl:7 mm3. Cehennemlik dip plakas et kalnl: 34 mm4. n ayna et kalnl:34 mm5. Arka ayna et kalnl:30 mm6. Boru Et Kalnl: 7 mm
6.4. Maliyet hesaplar sonular
1. Sac Malzeme Maliyet:1695 TL2. Flan Maliyet: 180 TL3. Manometre Maliyet: 100 TL4. ilikMaliyeti : 1000 TL5. Brlor: 7953 TL6. Baca Maliyet: 733 TL7. Trblatr Maliyet: 443 TL8. Tutamaklar, ayaklar ,giri k borular vb. Maliyet: 400 TL9. Toplam Maliyet: 12400 TL
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
47/56
34
KAYNAKLAR
Onat K., Genceli O.F., ve Arsoy A.,Buhar Kazanlarnn Isl Hesaplar, Birsen
Yaynevi, 4. Bask, stanbul, 2007
Ko E.,Makine Elemanlar Cilt 2, Nobel Kitabevi, 3. Bask, Ankara, 2009
Trk Standard Ts 497, Kazanlar- elik Malzemeden (Kaynakl), Ankara, 1991
Z.Argunhan, C. Yldz, M. Z. IkKonsantrik Boru Tip Is Deitiricilerinde
Trblatrlerin Kanat Delik Geometrisinin Is Transferine ve Basn Dne
Etkisi(web.firat.edu.tr/iats/cd/subjects/Energy/ETE-45.pdf ) (Eriim 20 Nisan2012)
Durmu Aydn , Kurtbarfan ubuk Kanatl Trblatrlerde, Is Transferi ve
Basn Kaybnn Deneysel Olarak ncelenmesi
(http://web.firat.edu.tr/fenbilimleri/Dergiler/ortak_arsiv/15/15_1/08_a_durmus_i_
kurtbas.pdf)(Eriim 20 Nisan 2012)
Ume Muhendislik LTD T Turbulator(http://www.ume.com.tr/html/Fiyat_Isitma.html) (Eriim 15 Nisan 2012)
http://www.ume.com.tr/html/Fiyat_Isitma.htmlhttp://www.ume.com.tr/html/Fiyat_Isitma.htmlhttp://www.ume.com.tr/html/Fiyat_Isitma.htmlhttp://www.ume.com.tr/html/Fiyat_Isitma.html8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
48/56
35
EKLER
EK A-1 CO2Gaznn Inm Yayma Katsaylar
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
49/56
36
EK A-2 Su Buharnn Inm Yayma Katsaylar
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
50/56
37
Ek A-3 Zc Katsays
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
51/56
38
EK A-4 Duman Gaz Antalpisi
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
52/56
39
EK A-4 Duman Gaz Antalpisi (Devam)
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
53/56
40
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
54/56
41
EK A-4 Duman Gaz Antalpisi (Devam)
EK A-5 CO2I
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
55/56
42
EK A-6 Su Buhar InmAks
8/13/2019 SICAK SU KAZANI PROJE.docx
56/56
43