Soguk havadeposu tasarimi

Soğutma tekniği uygulamaları

SOĞUK HAVA DEPOSU TASARIMI

PROJE DANIŞMANI

Ergin yılmaz

0533 700 66 24

OCAK 2017

Bu tasarım çalışmasında, soğutmanın tarihçesi incelenmiş geçmişten

günümüze soğutma teknolojisinin gelişimi, gerekliliği ve güvenilirliğindeki artış

gözlemlenmiştir.

Bu çalışma oluştururken;

bütün emniyet faktörleri göz ününde bulundurularak, güvenle, en zor şartlar

altında çalışacak ve her durumda ihtiyaçları karşılayabilecek bir sistem

tasarlamak üzere hesaplamalar ve ekipman seçimleri yapılmıştır.

SOĞUTMA NEDİR

Bir maddenin veya ortamın sıcaklığını onu çevreleyen hacim sıcaklığının

altına indirmek ve orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine

soğutma denir.

Soğutma işlemi yapılırken seçilebilecek bazı soğutma sistemleri vardır ve

bunlar şu şekilde sıralanabilir:

Buhar Sıkıştırmalı Mekanik Soğutma Sistemi

Absorbsiyonlu Soğutma Sistemi

Adsorbsiyonlu Soğutma Sistemi

Buhar-Jet Soğutma Sistemi

Hava Soğutma Sistemi

Termoelektrik Soğutma Sistemi

Termoakustik Soğutma Sistemi

Sterling Soğutma Sistemi

Soğutmanın Önemi

Bugün yeryüzünde insanlığın en az üçte biri açlığa maruz olup, yeteri

derecede beslenememektedir. Ancak ne yazıktır ki, yine bugün besin

ihtiyacı için üretilen gıda maddelerinin en az üçte biri insanlığın ihtiyacına

arz edilemeden bozulmakta ve çürümektedir.

Bugün besin ihtiyacı için üretilen gıda maddelerinin bozulmadan ve

çürümeden insanlara arz edilmiş olsa idi, belki de açlığa maruz

kalınmayacak ve yeter derecede bile olsa beslenilecekti.

Bu sebeplerden dolayı insanlar, besin ihtiyacı için üretilen gıda maddelerinin

bozulmadan ve çürümeden pazarlanması, nakli ve gerektiğinde tüketimine

kadar muhafazası için öteden beri bazı tedbirlere başvurmuş ve bazı usuller

geliştirmiştir.

Soğutma Teorisi

Soğutma sistemlerinde ortamdan ısı çekmek hedeflenir ve bunun

yapılabilmesi için, ısıyı alabilecek sıcaklıkta ve özellikte bir madde

gerekmektedir.

Isı kazancı veya kayıpları duyulur ve gizli ısı şeklinde olur.

İyi bir soğutucu maddenin ısı çekme işlemini gizli ısı şeklinde yapması gerekir.

Duyulur Isı: Kendisini sıcaklık artışı olarak gösteren ısı şeklidir.

Gizli Isı: Kendisini sıcaklık artışı olarak göstermeyen ısı şeklidir.(Faz değişimi)

Soğuk depo tasarımında kullandığımız buhar sıkıştırmalı mekanik soğutma

sistemi; yoğuşturucu, buharlaştırcı, kısılma vanası ve kompresör olmak üzere

4 ana elemandan oluşur.

Buhar Sıkıştırmalı Mekanik Soğutma Sistemi

Bu sistemde; kompresörde yüksek basınca sıkıştırılan soğutucu akışkan kızgın

buhar halinde yoğuşturucuya gönderilir. Burada, çevreye ısı vererek

yoğuşan soğutucu akışkan kısılma vanasında alçak basınca düşürülerek,

ıslak buhar halinde ve buharlaştırıcının etrafını çeviren ortam sıcaklığından

düşük bir sıcaklıkta buharlaştırıcıya girer. Bu sayede ortamın ısısı çekilir ve

çektiği ısı ile buhar fazında kompresör tarafından emilir.

Böylece çevrim sürekli olarak devam ederken ortamda istenilen sıcaklığa

soğutulmuş olur.

Teorik Sitem Gerçekte Olan

Ana ve Yardımcı Elemanlarıyla Birlikte

Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Sistemi

1- Oda Termostatı 6- Sıvı Deposu 11- Kompresör

2- Termostatik Kısılma Vanası(TXV) 7- Yoğuşturucu 12- Sıvı Ayırıcı

3- Selenoid Valf 8- Çek Valf 13- Yağ Cebi

4- Gözetleme Camı 9- Yağ Ayırıcı 14- TXV Duyargası

5- Kurutucu 10- Basınç Otomatikleri 15- Buharlaştırıcı

Tasarım Hesaplamaları Soğuk depo tasarımı yapılırken aşağıdaki sıralamaya göre ilerlenmelidir:

1. Ürün cinsi ve miktarı belirlenmeli

2. Tesisin kurulacağı yer belirlenmeli

3. Ürünlerin muhafaza türleri seçilmeli (kısa-uzun)

4. Oda sayısı belirlenmeli

5. Her bir oda boyutlandırılmalı

6. Mimari proje hazırlanmalı(kat planları ve kesit)

7. Her bir odanın soğutma yükü tespit edilmeli

8. Soğutma yüküne göre soğutma grubu elemanları seçilmeli

9. Soğutma tesisatı projesi çizilmeli

10. Soğutma devresi projesi çizilmeli

11. Boru çapı hesabı yapılmalı

12. Maliyet hesabı yapılmalı

Hesaplamalar Soğuk depo uygulamalarında oda büyüklüklerinin eşit olarak belirlenmesi,

hesaplama yapılırken bir oda(en kötü durumda olan oda) için hesap

yapılması kolaylığını sağlamaktadır.

Ayrıca bir soğuk depo tesisinin odalardan oluşmasının bazı avantajları vardır:

Soğutma grubu elemanlarında arıza olması durumunda sadece küçük oda

kullanım dışı kalır.

Aynı yerde farklı çeşit maddeler saklanamayacağından işletmeciye çeşit avantajı

sunar.

Odada az ürün nedeniyle boş kalma durumu daha az olacaktır veya hiç

olmayacaktır.

Maksimum yükleme miktarından(15ton) fazla ürün gelmesi durumunda

kullanılabilir.

Bu sunumda yaptığım soğuk hava deposu projesi oda hesaplarına örnek

olarak bir oda için yapmış olduğum hesaplamaları anlatacağım.

Hesaplamalar 1. Ürün Cinsi ve Miktarları

450 ton portakal

500 ton çilek

2. Tesisin Kurulacağı Yer

Portakal ve çileğin yetiştirildiği bölgelere yakınlığı sebebiyle Mersin olarak seçilmiştir.

Mersin ili özellikleri

Şehir Adı Kuru Termometre Sıcaklığı Yaş Termometre Sıcaklığı

Mersin 35°C 29°C

Hesaplamalar

3. Ürünlerin Muhafaza Şekilleri

Portakal kısa süreli olarak dolayısıyla donma noktasının üzerinde soğuk muhafaza odalarında saklanacaktır.

Çilek uzun süreli olarak dolayısıyla dondurulmuş olarak donmuş muhafaza

odalarında saklanacaktır.

4. Ürün Miktarına Göre Oda Sayılarının Belirlenmesi

450 Ton Portakal : 112,5 Ton X 4 oda

500 Ton Çilek : 100 Ton X 5 oda

Hesaplamalar 5. Odaların Boyutlandırılması

Örnek hesaplamalarını göstereceğim soğuk muhafaza odası için:

450 ton portakal için boyutlandırma, (kısa süreli soğuk muhafaza)

Ürünümüz kısa süreli olduğu için sadece soğuk muhafaza odası yapılması

uygundur. Her bir odamız 112,5 ton kapasiteli olacaktır.

Mal yoğunlukları tablosundan 1𝑚3’e konan portakal miktarı tespit edilir:

1𝑚3 490 kg portakal

X 112500 kg portakal

X=229,6 𝑚3

Soğuk muhafaza oda yüksekliği h=9m seçildi (TS4855). Bu yükseklikten 1m

evaporatör, 0,5 m hava sirkülasyonu için bırakıldı.

Hesaplamalar Buna göre;

Ürünün maksimum yüksekliği h=9-1.5=7,5 m

Ürünün kapladığı alan A= 229,6/7,5 = 30,6𝑚2 [3,5m X 8,5m]

Buna göre, dikdörtgen olacak şekilde en ve boy belirlenir,

Ürünün alanı = en x boy

Ürünün alanı = 3,5 x 8,5 = 29,8 𝑚2

Oda içinde gerek hava sirkülasyonu ve gerekse forklift için 2m koridor,

kenarlarında hava sirkülasyonu ve yalıtım malzemeleri için kısa ve uzun kenar

başına 0,5 m boşluk bırakılarak en ve boya 3 m ilave edilmelidir. Buna göre;

Soğuk Muhafaza Odasının Boyutları: 4 adet 6,5m x 11,5m x 9m

Hesaplamalar 6. Mimari Proje

Bütün odalar boyutlandırıldıktan sonra en az kullanım dışı alan bırakacak şekilde tesis yerleşim planı oluşturulur.

TS 4855 standartlarına göre şok ve ön soğutma odalarının yükseklikleri 3m veya 4,5

m olabilir. Bina kullanımı açısından 3m olarak seçtiğim yükseklik sayesinde 3 katlı

soğutma tesisi oluşmuştur.

TS 4855 standartlarına göre koridor genişliği 4m olmalıdır.

TS 4855 standartlarına göre rampa yüksekliği ve genişliği seçilmiştir.

TS 4855 standartlarına göre depo yükseklikleri 3-4,5-6-9m olabilmektedir. Arazi kullanımı açısından depo yüksekliği 9m olarak belirlenmiştir.

Hesaplamalar 7. Soğutma Yükü Tespiti

Soğutma yükü tespit edilirken öncelikle ısı yükleri hesaplanmalıdır.

Isı yükleri aşağıda gösterildiği üzere dört ana başlık altında toplanabilir.

Transmisyon Isısı: Tavan, duvar, döşemeden soğutmak istediğimiz ortama gelen ısıdır.

İnflitrasyon Isısı: Soğuk odanın kapısının açılmasıyla birlikte hava değişimi ile gelen ısıdır.

Mallardan Gelen Isı: Soğuk odaya muhafaza edilmek üzere konan değişik türden malların meydana getirdiği ısıdır. Bunlar dört başlıkta incelenebilir:

Donma noktasına soğutana kadar gelen ısı

Donma ısısı

Olgunlaşma ısısı

Mallarla ilgili yan ısılar

Muhtelif Isılar: Depo içerisinde çalışan insanlardan, aydınlatmadan, evaporatör elektrik motorlarından, defrostlardan gelen ısılardır.

Soğutma yükünü tespit ederken düzen ve kolaylık açısından Soğutma Yükü

Tablosu kullanılmıştır.

Hesaplamalar Soğutma yükünün hesabı için öncelikle iç ve dış duvarlar ile döşeme ve

tavanın toplam ısı transfer katsayılarının tespit edilmesi gereklidir.

İç Duvarlar

Malzeme Kalınlık

(cm)

Isı iletim

katsayısı

(kcal/m h ℃)

Sıva 3+3 0.60

İç Tuğla 23 0.60

Styropor 10/20 0.034

𝐾 = 1

𝑥1

1 𝑥2

𝑥𝑛 1

ℎ𝑖ç= 7

ℎ1 + 𝑘1

+ 𝑘2 + ⋯ + 𝑘𝑛

+ ℎ2

Ön soğutma ve soğuk muhafaza için yalıtım kalınlığı 10 cm

Şoklama ve donmuş muhafaza için yalıtım kalınlığı 20 cm

K=0,27 kcal/𝑚2 ℎ ℃

Hesaplamalar Dış Duvarlar

𝐾 = 1

𝑥1

1 𝑥2

𝑥𝑛 1

ℎ1 + 𝑘1

+ 𝑘2 + ⋯ + 𝑘𝑛

+ ℎ2

ℎ𝑖ç= 7 ℎ𝑑ış=20



K=0,2 kcal/𝑚2 ℎ ℃

Malzeme Kalınlık

(cm)

Isı İletim

Katsayısı

(kcal/m h ℃)

İç Sıva 3 0.60


Dış Tuğla 23 0.75

Dış Sıva 3 0.75

Hesaplamalar Dış Duvarlar

Malzeme Kalınlık

(cm)

Isı iletim

katsayısı

(kcal/m h ℃)

İç Sıva 3 0.60

Betonarme Betonu 10 1.30


1 𝐾 =

1 0,03 0,15 0,1

1

5 + 0,6 + 0,034 + 1,3 + 5

ℎ𝑖ç= 5 ℎ𝑑ış=5



K=0,202 kcal/𝑚2 ℎ ℃

Hesaplamalar Döşeme

𝐾 = 1

0,03

0,03 1

0,05

0,15

0,1

0,05

8 + 1,1 + 1,2 + 0,9 + 0,034 + 0,9 + 0,5

ℎ𝑖ç= 8



K=0,205 kcal/𝑚2 ℎ ℃

Malzeme Kalınlık

(cm)

Isı iletim

katsayısı

(kcal/m h ℃)

Blokaj 5 0.5

Grebeton 10 0.9


Grebeton 5 0.9

Harç 3 1.2

Karo

Mozaik

3 1.1

Isı Yükü Tablosu

• Dış sıcaklık ve ona göre komşu hacim sıcaklıkları

Komşu Hacim ve Döşeme Sıcaklıkları tablosundan belirlenmiştir.

• İnflitrasyon Isısı Hesabında; odanın net hacmi alınır,

havanın oda içerisinde işgal ettiği hacim, iç ve dış hava tutumu katsayıları ve net oda hacmine göre önceden belirlenmiş hava değişim sayısıyla çarpılarak günlük hava değişiminden gelen ısı miktarı hesaplanır.

• Mallardan gelen ısı, saklanılan ürünlerin belirli

fazlarda ürettikleri ısı miktarları ile ağırlıkları ve soğutma süreleri kullanılarak hesaplanır. Bu hesaplara ürünlerle birlikte dış sıcaklıkta gelen kasa, kutu vs. soğutma yükü de eklenir.

• Muhtelif Isılar hesaplanırken;

• Kişi ısısı ortam sıcaklığına göre tablolardan

• Aydınlatma cihaz üzerindeki değerlerden

• Fan motorları evaporatör kataloğundan

• Defrost evaporatör kataloğundan

• Forklift ısısı 2500kcal/h olarak tespit edilir.

Evaporatör Seçimi

8. Soğutucu Ekipmanların Seçimi

Soğutucu ekipmanlar FRITERM markasının Ürün Seçim Programı kullanılarak seçilmiştir.

• Oda Sıcaklığı: 0 ℃

• Evaporatör Sıcaklığı: -10℃

• Kondenser Sıcaklığı: 40℃

• Soğutucu Akışkan:R-22

• Gerekli Kapasite: 57449 kcal/h

• Tipi: FRITERM FDDH 50.41

• Seçilen Kapasite: 33906kcal/h X 2

Kompresör Seçimi

Soğuk hava deposu kompresörleri

BITZER markasının Ürün Seçim Programı kullanılarak seçilmiştir.

• Gerekli Kapasite: 2 x39331 W

• Seçilen Kompresör Özellikleri;

• Katalog Kapasitesi:2 adet 39700 W

• Tipi: BITZER 4H-2

• Elektrik Motoru: 2 adet 12650 W

Compressor model 4H.2-K Refrigerant R22 Reference temperature Dew point temp. Evaporating SST -10,00 °C Condensing SDT 40,0 °C Liq. subc. (in condenser) 0 K Suction gas temperature 20,00 °C Useful superheat 100% Motor speed 1450 /min Drive Coupling (1:1) Capacity Control 100%

------------------------------------------------------------

Result

Compressor 4H.2

Capacity steps 100% Cooling capacity 39,7 kW

Cooling capacity * 39,7 kW

Evaporator capacity 39,7 kW

Shaft power 12,65 kW

Condenser Capacity 52,4 kW

COP/EER 3,14 COP/EER * 3,14 Mass flow 828 kg/h

Operating mode Coupling (1:1) Compr. speed 1450 /min

Necces. driving motor 15 kW

Discharge gas temp. w/o cooling

109,5

°C

Kondenser Seçimi

Soğutucu ekipmanlar FRITERM

markasının Ürün Seçim Programı kullanılarak seçilmiştir.

• Oda Sıcaklığı: 0 ℃

• Evaporatör Sıcaklığı: -10℃

• Kondenser Sıcaklığı: 40℃

• Soğutucu Akışkan:R-22

• Gerekli Kapasite:

39700 +12650 = 52350W

• Tipi: FRITERM FUH-DK-80-22-A2-2,1L

• Seçilen Kapasite: 58204W X 2

Hesaplamalar 9. Boru Çapı Hesabı

Bir soğutma devresinde, soğutucu akışkanın fiziksel özelliklerinin birbirinden belirgin şekilde farklı olduğu üç ayrı bölüm vardır.

Emiş(Dönüş) Hattı: En kritik ve en çok dikkat gerektiren boru hattıdır. Bir yandan boru çapının gereksiz büyük tutulması hem yağın sürüklenmemesine hem de boru maliyetinin artmasına neden olurken diğer yandan küçük seçilmesi aşırı basınç/sıcaklık kaybına ve yüksek akış hızlarına, dolayısıyla gürültüye sebep olacaktır.

Basma(Gidiş) Hattı: Burada da emiş hattındaki genel hususlar göz önünde tutulmalıdır ancak basınç kaybı yönünden durum emiş kadar kritik değildir.

Sıvı Hattı: Sıvı hattında önemli konu köpürmenin önlenmesidir. Köpürmenin nedeni, basınç kaybı sonucu sıcaklık-basınç dengesinin, doymuş sıvı konumuna doğru bozulmasıdır. Önlenmesi için 2℃-7℃ arası aşırı soğutma yapılabilir.

Boru güzergah seçiminde en önemli husus, boru tesisatının birbirine bağladığı soğutma elemanları arasında mümkün olduğu kadar kısa, doğrusal ve az fitngsli olarak tertiplenmesidir. Bu sayede hem boru israfı önlenecek hem de basınç kayıpları düşük seviyede tutulacak.

Hesaplamalar

Soğuk Muhafaza Odası için boru çapı hesaplaması:

• 𝑇𝑏𝑢ℎ = −10℃ için su buharının doyma basıncı 𝑃𝑑 = 354,3 𝑘𝑃𝑎

• 𝑇𝑦𝑜ğ = 40℃ için su buharının doyma basıncı 𝑃𝑑 = 1533,3 𝑘𝑃𝑎

𝑇1 = −10℃ 𝑃2 = 1533,3 kPa 𝑇3 = 40℃

ℎ1= 401,6 kJ/kg 𝑇2 = 109℃ ℎ3 = ℎ4 = 249,8 kJ/kg K

𝑠1 = 1,7670 kJ/kg K

𝑥1 = 1,0

𝜌1 = 15,29 kg/𝑚3

ℎ2 = 438,3 kJ/kg 𝑥3 = 0,0

𝜌3 = 1131,2 kg/𝑚3

𝑚𝑠𝑜ğ = 𝐺 = 35921/(401,6-249,8) = 0,236 kg/s = 851,8 kg /h

Boru Çapı Tablosu

Bu tarz işlemler için bakır boru en çok kullanılan boru tipidir. Bunun sebebi; bakır borular bilhassa 4” değerine kadar(amonyak hariç) korozyona dayanıklı olması, montaj

kolaylığı ve hafifliğidir.

Boru çapı tablosu hazırlanırken;

• Boru tipi ve kullanılacağı yer belirlenir.

• Botu hattı için sınırlamalar yazılır.

• Akışkan debisi ile birlikte çapa bağlı akışkan hız denklemi türetilir.

• Boru hattında kullanılan elemanların

kayıpları ve sayıları belirlenir.

• Eşdeğer boru boyu bulunur ve eşdeğer boru boyuna göre 100m de basınç veya buna karşılık gelen sıcaklık gradyeni hesaplanır:

(0,059X100m)/29,7m=0,1987

Hesaplamalar

10. Maliyet Hesabı

• Soğuk depo tasarımında, tesis

kurulumunda, ana ve yardımcı elemanların seçimindeki giderler

işletme sahibine önceden bildirilmelidir.

• Tasarımın, belirtilen boyutlarda, halihazırda inşa edilmiş bulunan yapının içerisine kurulduğu

düşünülerek maliyet hesaplamaları buna göre yapılmıştır. Bu maliyete arsa, inşaat vb maliyetler dahil değildir.

• Toplam tesis maliyeti:

285811 EURO olarak öngörülmüştür

Malzeme İsmi ve Açıklaması

Birim

Miktarı

Birim Fiyatı

Para birimi

Toplam fiyatı

FRITERM FDDH 50.40 Adet 2 5145 EURO 10290

FRITERM FDDH 40.31 Adet 2 2496 EURO 4992

FRITERM FSL 80.43T Adet 3 24673 EURO 74019

FRITERM FDDH 80.41L Adet 1 5145 EURO 5145

FUH-DK-80-22-A2-2.1L Adet 2 9080 EURO 18160

FUH-DK-80-13-A4-2.1S Adet 1 8204 EURO 8204

FUH-DK-80-24-C1-2.1S Adet 1 17436 EURO 17436

FUH-DK-80-22-A2-2.1L Adet 2 9080 EURO 18160

BITZER 4H-2 Adet 2 4969 EURO 9938

BITZER 6F-2 Adet 1 6891 EURO 6891

BITZER OSN8571-K Adet 3 20362 EURO 61086

BITZER 4H-2 Adet 2 4969 EURO 9938

7/8” Bakır Boru m 22,5 2,94 EURO 66,15

1 1/8” Bakır Boru m 9,5 3,12 EURO 29,64

1 5/8” Bakır Boru m 1,5 3,97 EURO 5,955

2 1/8” Bakır Boru m 14,5 4,2 EURO 60,9

3 1/8” Bakır Boru m 16 4,9 EURO 78,4

Soğutucu Akışkan (R22) Tüp 8 72 EURO 576

Styropor m3 418 40 EURO 16720

Rapitz Teli m2 3195 0,3 EURO 958,5

Yer Karosu m2 1222 1,66 EURO 2028,52

Buhar Kesici m2 1222 1,66 EURO 2028,52

İşçilik Giderleri kişi 15 600 EURO 9000

Beklenmeyen Giderler 10000 EURO 10000

TOPLAM EURO 285811

SONUÇ

Bu projede, şimdiye kadar edindiğim bilgileri, pratiğe dökerek ihtiyaç bulunan

bir sektörde tasarım yaptım. Bunun için sektörde bu tür tasarımların yapımında

kullanılan tablolar ve kabulleri kullanarak, gerekli kapasite için yeterli bileşenleri

seçerek yine boru çapı için hazırlanmış tabloları kullanarak bağlantılarını da

gerekli hesaplamaları yaparak oluşturdum. Teorik ve pratik bilgileri bir arada

kullanarak yaptığım bu çalışma, tecrübe edinmemi sağladı.

Tasarımı yapılan bu soğuk hava deposu her ne kadar çilek ve portakal ürünleri

için hazırlanmış olarak görünse de, muhafaza odalarına her türlü gıda maddesi

rahatlıkla konulup istenilen süre kadar saklanabilir.

TEŞEKKÜR

Beni Dinlediğiniz İçin Teşekkür Ederim

Soğuk hava depoları mimarı

Adres: Ulubatlı hasan caddesi no 14/b

Sancaktepe emniyet müd yanı SANCAKTEPE İSTANBUL

Email: [email protected] Telefon: +90 216 311 46 57

Telefon: +90 533 700 66 24

Telefon: +90 537 917 16 95

Soguk havadeposu tasarimi

Services

Transcript of Soguk havadeposu tasarimi