soğutma ÇIKTIAA
-
Upload
leyla-yesim-kale -
Category
Documents
-
view
256 -
download
0
Transcript of soğutma ÇIKTIAA
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 1/40
Teslim tarihi : 04.11.2010
KARSO SOĞUK HAVA DEPOSU
GDM 401 PROSES TASARIMI
LEYLA YEŞİM KALE 06290146ELİF ÖZDEMİR 06290331MERVE MÜHÜRCÜOĞLU 06290195GÜLŞAH GÖKTAŞ 06290117
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 2/40
İÇİNDEKİLER İÇİNDEKİLER ........................................................................................................................... 2
ÖZET .......................................................................................................................................... 3
GİRİŞ .......................................................................................................................................... 5
LİTERATÜR BİLGİSİ VE ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR ..............................................................6
DEĞERLENDİRME ...................................................................................................................9
ÖNERİLEN TASARIM ...........................................................................................................13
SONUÇLAR VE ÖNERİLER .................................................................................................20
TEŞEKKÜR ..............................................................................................................................23
KAYNAKLAR .........................................................................................................................24
EKLER ...................................................................................................................................... 25
2
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 3/40
ÖZET
Proje,500 ton elmanın Ankara’da üç ay (eylül ekim kasım) boyunca saklanabilmesi
için gerekli olan soğuk hava deposunun tasarımını kapsar.Proje kapsamında minimum enerji
ve işletme maliyetini sağlamak amacıyla,sistemin güvenli bir şekilde işleyişini sağlayacak
depo konumu belirlenir, ekipmanın erişilebilirliği ve maliyeti göz önünde bulundurularak
ekipman seçimi yapılır.Soğuk hava deposunun tasarlanmasında ilk adım olarak sistemin
güvenli bir şekilde işleyişini sağlayacak şekilde soğuk hava odalarının sayısına, boyutlarına,
kapasitesine, cephe yönüne (kuzeyden güneye), depo içerisindeki konumuna ve ön soğutma
uygulanıp uygulanmayacağına karar verilir.Ön soğutma uygulanacak ise bunun hangi şekilde
yapılacağı ve kullanılacak materyalin özellikleri göz önünde bulundurulur.Daha sonra elma,
kasa ve paletlerin boyutları belirlenerek kaç adet kasa,palet ve forklifte ihtiyaç olduğu ve
bunların toplam ağırlığı hesaplanır.Soğutma deposunda birim zamanda uzaklaştırılması
gereken ısı miktarının bulunabilmesi ve bu soğutmayı sağlayabilecek soğutucunun seçimine
karar verilebilmesi için soğutma yükü hesabına geçilir.Özgül ısı (cp),ısı iletim katsayısı
(k),suyun ve havanın fiziksel özellikleri gibi teknik faktörler,dış ortam atmosferinin sıcaklığı
ve bağıl nemi,hammaddenin depo içerisinde saklanma koşulları,soğuk hava odalarının
boyutları (tavan,taban ve yan duvarlar),lamba sayısı,çalıştırılacak işçi sayısı vb. soğutma yükühesabında ihtiyaç duyulan parametrelerdir.Soğutma yükü kararlı konumdaki soğutma yükü ve
kararsız konumdaki soğutma yükü olmak üzere iki unsurdan oluşur. Kararsız konumdaki
soğutma yükü,gıdanın bulunduğu sıcaklıktan depolanacağı sabit sıcaklığa kadar soğutmak
için belli bir süre içinde uzaklaştırılması gereken ısıdan oluşur.Depoya alınan elmaların dış
ortam sıcaklığından depo sıcaklığına kadar soğutulması için uzaklaştırılması gereken ısı ve
elmaların yaydığı solunum ısısını kapsar.Proje kapsamında,su ile ön soğutma
uygulanacağından elmanın kararsız konum yükü hesabına gerek yoktur ancak paletin dışortam sıcaklığından depo sıcaklığına ulaşana kadarki kararsız konum yükü
hesaplanacaktır.Kararlı konumdaki soğutma yükü ise,depolama sıcaklığına kadar soğutulmuş
gıdaların,sabit bir sıcaklıkta tutulabilmesi için belli bir süre içinde uzaklaştırılması gereken ısı
miktarıdır.Bu evrede soğutma yükü; depoya yan duvarlar,tavan ve tabandan transfer olan
ısı,deponun kapı ve çeşitli aralıklardan giren hava ile kazandığı ısı, depoda bulunan elektrik
motor ve lambalardan ve depoda çalışanlardan yayılan ısı gibi çeşitli unsurlardan
oluşmaktadır. Kararlı ve kararsız konumdaki soğutma yüklerinin toplamı ‘toplam soğutma
yükünü’ oluşturur.Toplam soğutma yükünün hesaplanmasından sonra ofis, tuvalet, güvenlik
3
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 4/40
kulübesi vb. yardımcı birimlerin konumuna ve büyüklüğüne karar verilerek toplam sermaye
maliyeti ve üç aylık soğuk hava deposunun işletme maliyeti (TL/500 ton elma)
hesaplanır.Maliyet doğrultusunda projenin uygun olup olmadığına karar verilerek proje
sonlandırılır.Proje akışın güvenilir olması,verimin yüksekliliği,işletme ve enerji maliyetlerinin
minimumda tutulması gibi hususlarda uygunsa seçilir, uygun değilse yeni bir proje tasarımına
gidilebilir.
4
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 5/40
GİRİŞ
Proje 500 ton elmanın Ankara’da üç ay boyunca saklanabilmesi için gerekli olan
soğuk hava deposunun tasarımı ve maliyet analizini (TL/500 ton elma cinsinden)
kapsamaktadır.Projenin hazırlanma sebebi,hammaddenin kimyasal ve/veya fiziksel
dönüşümlerinin,teknik faktörlerin göz önünde bulundurularak;minimum enerji ve işletme
maliyeti,maksimum kapasite ve verimlilik ile esnek,güvenilir bir soğuk hava deposunun
tasarlanabilmesi, deponun kurulumu ve işleyişi için uygun fiyatın sunulabilmesidir.
5
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 6/40
LİTERATÜR BİLGİSİ VE ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR
Soğuk muhafaza ürünlerin hasattan sonra kaliteli olarak kaldığı süreyi uzatmak için
yapılan uygulamalardır. Soğuk depolarda ürün muhafaza etmek gerçek anlamda hasat öncesi
ve hasat sonrası, ağaç ve ürün fizyolojilerinin bilinmesine bağlıdır. Ürünle ilgili bilgiler;
ürünün bahçede besin maddeleri açısından dengeli yetiştirilmesi, tekniğine uygun hasat
edilmesi, uygun şekilde depoya taşınması, bu arada gerekiyorsa ön soğutmaya alınması ve
ürünün isteğine uygun muhafaza edilmesidir.
Meyvelerde yaşam; gelişme, olgunlaşma ve yaşlanma olarak üç evrede
incelenmektedir. Gelişme fiziksel olarak büyümeyi, olgunlaşma ve yaşlanma ise biyokimyasal
olarak değişimleri içermektedir. Olgunlaşma; hasat olumu(ağaç olumu) ve yeme olumu olarak
birbirini izleyen iki dönem halindedir. Hasat olumu; ürünün hasat edilmeye hazır ve uygun
olma durumudur. Bu durumda fiziksel gelişme durmuş veya durmak üzeredir. Fakat
biyokimyasal olaylar bakımından yoğun bir dönem başlamıştır. Yeme olumu; tüketime ve
teknolojik değerlendirmeye uygun olma durumudur. Bu durumdaki meyveler, dış görünüş, tat
ve lezzet bakımından tüketici tarafından en çok istenen durumdadır.
Meyveler için en iyi hasat zamanı, meyvelerin büyüklük, renk ve tat bakımından çeşit
özelliğini en iyi gösterdiği zamandır. Hasat zamanına; meyvelerin götürüleceği yerinuzaklığına, meyvelerin hasat edilir edilmez yapılacak uygulamaların olup olmadığına,
meyvelerin depolanıp depolanmayacağı ve meyvelerin kullanılma şekilleri etkilidir. Bir çok
meyve çeşidinde meyve eti sertlik değer ve toplam suda erir kuru madde miktarı değerine
göre hasat zamanı belirlenmektedir.
Elma depolamada başarı üzerine, depo koşulları kadar etkili faktör meyvelerin hasat
zamanıdır. Çünkü çok olgun elmalar uzun süre depolanamazlar ve hemde bazı fizyolojik
hastalıklar görülür.; buna karşın, ham elmalar depoda buruşur ve bunlarda tüketici isteklerinikarşılayacak bir lezzet geliştiremez. Meyvelerde olan çeşitli yaralar da görünüşü bozar, su
kaybını arttırır, olgunlaşmayı hızlandırır ve çeşitli patojenlerin giriş ve gelişmesine olanak
vererek hasat sonrası kayıpları arttırır. Böylece depolama süresi kısalır.
Elmalarda hasat zamanının belirlenmesi çeşitli ölçülerle yapılabilir. Gün sayısı
oldukça kullanışlı bir ölçüdür. Bu Golden Delicious’ta 150-160 gündür. Zemin rengi ve
toplam suda erir kuru madde miktarı da kullanılarak da tarihe kesin olarak karar verilir.
Golden Delicious elmada zemin rengi açık yeşil veya sarımtrak yeşildir. Nişastanın
kaybolmasıda kullanılan pratik yöntemlerdendir.bu yöntemde üretici bahçeden topladığı
6
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 7/40
birkaç meyve örneğini ortalarından kesmekte ve içinde %1’lik iyot içeren %4’lük potastum
iyodür çözeltisine batırmakta ve yarım dakika sonra meyve yüzeylerine bakarak koyu lacivert
ve açık sarı ayrışımını gözlemlemektedir. Pratik açıdan koyu lacivert renkte 1/3 oranında
açılma, nişastanın o miktarının şekere dönüştüğünü ifade eder ve hasat zamanının geldiğini
işaret eder.
Hasat edilen her üründe fizyolojij ve patolojij olarak yaşayan canlılar olduğu
unutulmamalıdır. Bu nedenle meyve üzerinde çiğ damlaları bulunmamalı ve yağışlı havalarda
hasat yapılmamalıdır.
Meyvelerde hasattan dolayı kayıplar başlar. Bu kayıplar; metabolik değişimler, su
kaybı, mekanik zararlar ve mikroorganizmalar nedeniyledir. Meyvelerde hasattan sonra
kayıpları azaltmak için meyveye bir takım işlemler yapılmaktadır. Bu işlemler; ön soğutma,
mumlama, fümigasyon, olgunlaştırma ve sarartma, kür uygulaması, muhafazadır. Biz
elmalarda olabilecek kayıpları azaltmak için ön soğutma yaptık.
Elmalarda kısa zamanda belirlenen düzeye sıcaklığının düşürülmesi, kaliteyi korumak
ve hasat sonrası kayıpları azaltmak bakımından önemli olduğu için ön soğutma
uygulanmalıdır. Elma hem hava ile hem su ile ön soğutmaya uygundur.
Elmalarda hava ile ön soğutma en çok kullanılan yöntemdir. Bu yöntem ile ürünün
sıcaklığı 3-6° C’ye düşürülür. Genellikle 24 saat yeterlidir. Elmalarda su ile ön soğutma,
elmaların suyun üzerine akıtılması, püskürtülmesi veya ürünün soğuk su içine bırakılması
şeklinde olan bir yöntemdir. Hastalık yayılmasını önlemek için de suya yeterli miktarda
dezenfekte edici maddeler konur. Su ile ön soğutma daha etkin bir soğutma olduğu için elma
için yaptığımız ön soğutmada bu yöntemi tercih ettik. Kullanılan suyun sıcaklığı 4°C’dir.
Ürün hasadından tüketime kadar kayıpları asgari seviyede tutmak için tarladaki ürün
sıcaklığını bir an önce ürünün depolama sıcaklığına ve nem isteğine getirilmesi gerekir.
Elmanın taşıma süresi 1-3 gün arasında ise taşıma sıcaklığı 0-5°C(4◦C)’de oransal nemin de
%90 olması gerekir.Elmalarda depolama süresi içinde tür ve çeşide ve aynı zamanda depo odasının
sıcaklık ve nem durumuna göre su kaybederek buruşma gösterebilirler. . Golden delicious
elma çeşidinin içindeki su miktarı ağırlıkça % 84’dür. Elmaların muhafaza edildiği odalarda
nem %90-95 arasında olmalıdır. Biz Golden Delicious elma çeşidini depoladığımız için %90
nem oranını sağlayacak nemlendiriciler kullanılmalıdır.
Soğuk depolamada en önemli faktör sıcaklıktır. Depolamadaki sıcaklık derecesi
depolanan elmanın donma noktasının 1-2°C üstünde bulunur. Çeşide bağlı olmakla birlikte0°C ile +5°C arasında depolama yapabiliyoruz. Biz 3 ay depolayacağımız için Prof. Dr. Bekir
7
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 8/40
Cemeroğlu’nun meyve ve sebze işleme teknoljisi kitabındaki verilere ve belediyenin soğuk
hava depolarındaki gıda mühendisinin verdiği bilgilere göre depolama sıcaklığımızı +4°C
olarak belirledik.
Ürünün depolanması için kullanılan kasaların temiz olmasına dikkat edilmelidir ve
tahta veya plastik kasaların mümkün olduğu kadar hava akımını sağlayacak kadar açık
olmalıdır; fakat, aralıkların 5mm’yi aşmaması istenir. Çünkü aralığın fazla açık olması
halinde değen meyvelerde berelenme meydana gelmektedir.
Soğuk hava depolarının yönü kuzeyden güneye doğrudur. Çünkü rüzgar kuzeyden
güneye doğru eser. Böylece maliyet düşürülmüş olur. Mekanik soğutmalı depolarda etkin
soğutmanın temini için soğutuculardaki fanların yeterli olması yanında istiflemenin durumu
da önemlidir. İstifleme, soğutucu tarafından üflenen havanın odanın her tarafına engelsiz bir
şekilde yayılmasını sağlayacak şekilde yapılmalıdır. Mümkünse odanın soğutucularının
bulunduğu yerin karşısına gelen duvarı ile en gerideki istif arasına bir açıklık bırakılmalı
böylece karşı duvara çarpan soğuk havanın aşağı inerek en dipteki kasalardaki elmaların
soğutulması sağlanmalıdır. Soğutucuların önü daima açık bırakılmalı dönüş havasının rahatça
dolaşımı sağlanmalıdır. İstifler arasında 10-20cm boşluk bırakarak hava sirkülasyonu için
kanallar oluşturulmalıdır. Aynı şekilde istiflerle duvar ve tavan arasında 30-50cm kadar
boşluk bırakılmalıdır. Bu sebeplerden dolayı biz depomuzu % 70 kapasite ile doldurduk.
Belediyenin soğuk hava deposundaki gıda mühendisinin verdiği verilere göre golden
delicious elma çeşidinin hasat döneminin vakti eylülün ikinci haftası olduğu ve o dönemdeki
Ankara İlindeki havanın bağıl nemi %60 olduğu belirlenmiştir. Meteroloji genel
müdürlüğünün sıcaklık verilerine göre de dış ortam sıcaklığı 20°C olarak belirlenmiştir.
Soğuk hava deposunun oda tavan ve yan duvar panellerinde bulunma kolaylığından dolayı
polipanel seçilmişken; dayanıklılık ve tartma özelliğinden dolayı tabanda XPS yalıtım
malzemesi kullanılmıştır.
Belediyenin soğuk hava deposundaki gıda mühendisinin verdiği bilgilere göre plastik kasa tahta kasadan daha kullanışlı, uzun ömürlü ve hava akımını daha iyi sağlıyor. Ayrıca 1
tahta kasa 15 kg elma alır. 1 adet palet 30 adet plastik kasa alır. 1 adet frınlanmış tahta palet
ağırlığı 22 kg ve 1 adet plastik kasa ağırlığı 2 kg olarak bulunmuştur. Fırınlanmış tahta palet
kullanılma nedeni tahta paletin üzerindeki mikroorganizmaların fırınlanma sonucu yok
edilmesidir.
8
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 9/40
DEĞERLENDİRME
Öncelikle soğuk hava depomuzun boyutları hesaplanır. (1*).
1 m3 200 kg meyve 100 m3 ün 70 m3ü meyve
X 500000 kg meyve X 2500 m3 meyve
X=2500 m3 X=3600 m3
Yukarıdaki işlemle depomuzun hacim, uzunluk, yükseklik ve genişliğine karar
verilir.Duvar kalınlığı ve yalıtım malzemesinin toplam kalınlığı 400 cm olarak belirlenmiştir.
(1*)
Depo boyutları
İçten içe Dıştan dışa
Uzunluk= 30 m Uzunluk=30,4 m
Yükseklik= 6 m Yükseklik= 20,4 m
Genişlik= 20 m Genişlik= 20,4 m
Daha sonra elmanın çeşidine karar verilir. Elma çeşidi golden olarak seçilir. Elmaya
soğuk su ile ön soğutma yapılmasına karar verilir ve 4 ◦C’deki suya daldırılarak uygulanır.
Elmanın donma noktası üstünde özgül ısısı hesaplanır C p= 3,349 ms+0,83736 =3,65 kJ/kg.◦C (3*).
ms=0,84 (%84) (4*)
Daha sonra plastik kasa ve fırınlanmış tahta palet kullanılmasına karar verilir ve özgül
ısıları bulunur. (5*)
Plastik kasa C p = 1925 J/kg.K
Fırınlanmış tahta palet C p = 2385 J/kg.K
Depomuzun duvarı, tavanı ve tabanının toplam ısıl iletkenlik katsayıları (k)hesaplanır. (6*)
Yan duvarlar için toplam ısı transfer katsayısı;
k=
h: Yüzey ısı transfer katsayısı W/m2.K (7*)
h4: 4 ◦C’deki havanın yüzey ısı transfer katsayısı = 25 W/m2.K (7*)
h20: 20 ◦C’deki havanın yüzey ısı transfer katsayısı (4 ◦C ile 35 ◦C’deki h değerleri arasında
interpolasyon ile bulunmuştur.) (7*)
9
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 10/40
h4 =25 W/m2.K h20 = 17,258 W/m2.K
h35=10 W/m2.K
Yalıtım malzemesi olarak seçilen poliüretan dolgulu sandviç polipanelin (polyster
boyalı saç,PVC kaplı saç, galvaniz,krom ) kalınlığı 100 mm, ısıl iletim katsayısı (k)=0,22
W/m.K olarak belirlenmiştir. (8*)
İçi boş tuğla kalınlığı= 13,5 cm k içi boş tuğla= 0,465 W/m.K (9*)
Dış sıva kalınlığı = 2 cm k dış sıva = 0,872 W/m.K (9*)
İç sıva kalınlığı = 1,5 cm k iç sıva = 0,698 W/m.K (9*)
k=
=1,13 W/m2.K
Taban için toplam ısı transfer katsayısı;h4: 4 ◦C’deki havanın yüzey ısı transfer katsayısı = 25 W/m2.K
Beton kalınlığı = 1 metre (10*) k beton = 0,762 W/m.K (9*)
Yalıtım malzemesi olarak seçilen XPS malzemenin kalınlığı: 100 mm ısıl iletkenlik katsayısı
(k):0,035 W/m.K(*)cantek
k=
k=0,23 W/m2.K
Tavan için toplam ısı transfer katsayısı;
h4: 4 ◦C’deki havanın yüzey ısı transfer katsayısı = 25 W/m2.K
h20 : 20 ◦C’deki havanın yüzey ısı transfer katsayısı = 17, 258 W/m2.K
Yalıtım malzemesi olarak seçilen poliüretan dolgulu sandviç polipanelin (polyster
boyalı saç,PVC kaplı saç, galvaniz,krom ) kalınlığı 100 mm, ısıl iletim katsayısı (k)=0,22
W/m.K olarak belirlenmiştir.
Asma tavan ile çatı arasında yalıtım amaçlı kullanılan hava boşluğu = 65 cm k hava = 0,024
W/m.K (9*)
k=
k= 0,036 W/m2.K
Lamba sayısı hesabı yapılır. (1*).
900 m3 5 lamba
3600 m3 X
X=20 lamba
10
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 11/40
Deponun nem düzeyini sabit tutmak için (1*);
900 m3 için 60 kg/24h
3600 m3 için X
X=240 kg/24h
240 kg/24h miktarda 20 ◦C’deki 7-8 bar hava ile su karıştırılarak soğuk buhar halinde
verilmektedir.
Deponun havası, deponun içinde yer alan 1kW gücündeki bir elektrik motoru ile tahrik
edilen fanla hafif hareket halinde bulunmaktadır. (1*)
Deponun tam kapasite çalıştırılmasına karar verilmiştir.Maksimum kapasite ve
minimum enerjiyle çalışabilmek için her gün 1 tırın boşaltılacağı göz önünde bulundurulmuş
yani 25 ton elma soğuk hava deposuna aktarılmıştır. 1 tırı 2 işçi 2 saatte boşaltacaktır sonra
elmalar soğuk su ile ön soğutmaya alınacaktır.Ön soğutmanın ardından 1 işçi forklift
operatörü olarak çalıştırılacak ve elmaları 1 forklift ile soğuk hava deposuna aktaracaktır. (Bu
bilgiler Ankara Belso soğuk hava deposundan alınmıştır.)
Ön soğutma suyu için soğuk hava deposuna gelen şebeke suyunun sıcaklığını 9 ◦C
olarak kabul edilir.
Yapılan varsayımlar:
Deponun bağıl nemi %90 ve sıcaklık 4 ◦C olarak seçilmiştir ancak 4 ◦C’deki %90
bağıl nem değerini kaynaklarda bulamadığımız için tablo 4.20’den 4,4 C’deki %80 bağıl
nem değeri kullanılmıştır.
Elektrik motor gücü ısısı 200 tonluk elma için alınan değer esas alınarak 1 kW olarak
seçilmiştir.(1*)
Asma tavan ile çatı arasındaki hava boşluğu mesafesi 0,25 m olarak varsayılmıştır.
Isıl iletkenlik katsayılarının hesaplanmasında çok etkisi olmayan inşaat
malzemelerinin k değerleri ihmal edilmiştir.(Boya,ziftli kağıt,demir ızgara,karo,çatı
malzemeleri vb.)Eylül’ün ilk haftalarında Ankara’daki ortalama sıcaklık 20 ◦C ve bağıl nem %60 olarak
varsayılmıştır.
Eylül, ekim, kasım ayları için şebeke suyu sıcaklığını öğrenmek için ASKİ (Ankara Su
ve Kanalizasyon İdaresi)’yi telefonla aradık ama bize bilgi vermediler. Bunun üzerine
internetten yapılan araştırmalar sonucunda (www.habertürk.com) şebeke suyunun sıcaklığını
10◦C olarak belirledik.
11
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 12/40
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 13/40
ÖNERİLEN TASARIM
1) Önerilen tasarım çizimi
13
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 14/40
14
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 15/40
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 16/40
Soğuk su ile ön soğutma uygulaması 4 ˚C’deki su ile yapılmakta ve 20◦C’deki elma ve plastik
kasa 8 ◦C’ye soğutulmaktadır. (13*)
Ön soğutma süresinin hesaplanması:
Sıcaklık oranı=Ta: Soğutucu ortam sıcaklığı, ◦C
Ti: Soğuyan cismin başlangıç sıcaklığı, ◦C
Tf : Soğuyan cismin son sıcaklığı, ◦C
Sıcaklık oranı=
=0,25
NBi =
=
= 3,21
1/ NBi= 1/3,21=0,31
Sıcaklık oranı-Fourier sayısı grafiğinden NFo sayısı okunur.
NFo=0,35=k t/ c p r 2
: yoğunluk, kg/m3
k: ısıl iletkenlik katsayısı, W/m. ◦C
C p: özgül ısı, J/kg. ◦C
t: ön soğutma süresi, s
r: yarıçap, m
0,35*800*3650*(0,03)2/0,420= t
t= 2190 s=0,60 h (ön soğutma süresi)
Kullanılan su miktarı ;
Q=msu*c p*∆T=melma* c p*∆T+mkasa*c p*∆T
1 kasa 15 kg meyve alır
X 25000 kg meyve
X=1667 kasaya ihtiyaç vardır.
1 kasa ağırlığı= 2 kg
Toplam kasa ağırlığı= 1667*2= 3334 kg
1 adet palet 30 adet kasa taşır
X 1667 adet kasa
X=56 adet palet
16
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 17/40
Toplam palet ağırlığı=56*22=1232 kg palet
Plastik kasa C p: 1925 J/kg. ◦C = 1,925 kJ/kg. ◦C
msu*4,217kJ/kg. ◦C*(8-4) ◦C = 25000kg *3,65 kJ/kg. ◦C*(20-8) ◦C +3334 kg*1,925 kJ/kg. ◦C
*(20-8) ◦C
msu=69481,58 kg su harcanır.
500 ton kapasiteli soğuk oda için soğutma yükü hesabı:
Kararsız konum yükü:
Q=[a*(e) bT1/b*(T1-T2)]*(1-(e)-b.(T1-T2))
T1: ürünün soğuma başlangıcındaki sıcaklığı: 20◦C
T2: ürünün soğuma sonundaki sıcaklığı:8◦C
Elma için a: 19,4 b: 0,108 (10*)
Q: solunum ısısı, W/ton
Q=94,28 W/ton
Fırınlanmış palet ağırlığı= 1120 kg
Qa=25000*3,65*(8-4)+1232*2,385*(20-4)+ 3334*1,925*(8-4)
=437684,9 kJ/24h
Q b=25t*94,28J/s.t=25*0,0943=2,4kJ.s-1*(24*60*60)s/24h
=207360 kJ/24h
Q= Qa +Q b=645044,9 kJ/24h
Deponun çeşitli kaynaklardan kazandığı ısı,
1.Taban, tavan ve yan duvarlardan kazanılan ısı, Q1 :
Taban alanı: 30,4*20,4=620,16 m2
Tavan alanı: 30,4*20,4=620,16 m2
Yan duvarların toplam alanı:2*20,4*6,4+2*30,4*6,4=650,24 m2
Kazanılan ısı:
Tabandan: 620,16 m2*0,23*(15-4)=3751,968 WTavandan: 620,16*0,09*(20-4)=893,03 W
Yan duvarlardan: 650,24*1,13*(20-4)=11756,3 W
Q1=16401,3 W=16,4 kW=16,4 kJ/s*((24*60*60)s/24h)=1416960 kJ/24h
2. 500 ton elmanın 4◦C’de yaydığı solunum ısısı, Q2:
Q= a*e b.T = 19,4*e0,108*4=29,9 W/ton (9*)
Q: solunum ısısı, W/ton
Elma için a: 19,4 b: 0,108 (10*)T: sıcaklık, ◦C
17
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 18/40
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 19/40
=118800 kJ/24h
Q4=118800+14400+1672=134872kJ/24h
5.Deponun nemini sabit tutmak için verilen su ile kazanılan ısı, Q5:
Q5=240 kg/24h*4.217kJ.kg-1. ◦C-1*(20-4) ◦C
=16193,3kJ/24h
Q=645044,9 +16193,3+ 134872+113980,6+1291680+1416960=2973685,9 kJ/24h
=3618730,8kJ/(24*60*60)s=41,88 kJ/s
İşlemler sonucu çıkan soğutma yüküne %10 güvenlik payı eklenir(*) temel işlm.
Q=41,88+41,88*0,1=46,068 kJ/s
19
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 20/40
SONUÇLAR VE ÖNERİLER
Ankara’da 500 ton elmanın 3 ay boyunca saklanması için gerekli olan soğuk hava
deposunun tasarımı ve maliyet analizi yapılır. Yapılan tasarım göz önünde bulundurularak
TL/kg elma cinsinden fiyat önerisinde bulunulur. Bu sonuçların eldesinde öncelikle
depolanacak elmanın cinsi Ankara’daki pazar durumu gözlemlenerek Golden olarak
belirlenir. Sonrasında literatür taraması sonucu Golden cinsi elmanın depolama sıcaklığı 4 ◦C,
özgül ısısı 3650 j / kg. ◦C , depolanacağı oda nemi %90-95, muhafaza süresi 3-9 ay ve içindeki
su miktarı (%ağırlık) %84 olarak bulunur. Ayrıca plastik kasa ve mikrobiyel gelişimin
engellenmesi için fırınlanmış paletlerin özgül ısıları sırasıyla 1925 J/kg.K, 2385 J/kg.K olarak
bulunur. Ankara’da elmanın hasat tarihi Eylül’ün 2. haftasıdır ancak soğukta muhafaza
edilecek elmalar tam olgunluğa erişmeden bir süre önce hasat edilir. Soğuk hava deposuna
gelen elmaların ve dış ortamın sıcaklığına ulaşabilmek amacıyla araştırma yapılır ve sonuç
olarak Eylül’ün ilk haftalarında Ankara’daki ortalama sıcaklık 20 ◦C ve bağıl nem %60 olarak
bulunur. Sonrasında soğutma sektöründe yer alan bir firma (Ankara Belso Soğuk Hava
Deposu) gezilerek genel bir fikir edinilir.
500 ton elmayı muhafaza etmek için %70 kapasite doluluğunda 500 tonluk bir depotasarlanır. Geriye kalan %30’luk boşluk homojen ve etkin ısı dağılımı, forklift işçisinin
kasaları yerleştirme alanı olarak düşünülür. Buna bağlı olarak deponun tavan, taban ve yan
alanları uygun ölçülerde hesaplanır ve depo hacmi 3600 m3 olarak bulunur. Bu ölçülere göre
depoda kullanılacak lamba sayısı ve kasaların istif şekli belirlenir. Depoya günlük bir tırın 25
ton elmayla geldiği ve bu elmaların öncelikle ön soğutma havuzuna alındığı oradan da
soğutma odasına yerleştirildiği düşünülür. Böylece 500 ton elma depoya 20 günde
gelir.Depoda 100W’lık 20 lamba kullanılmış ve kasalar 5-5-7 aralarda paletler olacak şekildeistiflenir. Duvarla istif arasında ve istifler arasında yeterli boşluklar bırakılacak şekilde istif
yapılır. Bu istiflemeyi gerçekleştirmek için günlük olarak depoya bir tır ile gelen 25 ton
elmayı taşıyan 2 işçi ve bu elmaları soğutma odasına yerleştiren 1 forklift işçisi düşünülür.
Soğuk hava deposuna giren forklift işçisinin yaydığı ısı literatür araştırması sonucu 200 kcal/h
olarak bulunur. Depo havasını hareket halinde tutan fan ve bunu tahrik eden elektrik motoru 1
kW, depo nemini sabit tutmak amacıyla depo atmosferine atomize edilerek verilen su ise 240
kg /24 h olarak hesaplanır. Su kaybı arttıkça ürün pörsür, yumuşar ve kabuğunda buruşma,
sapında kuruma meydana gelir, sonuç olarak su kaybı kaliteyi düşürür ve ağırlık (miktar)
20
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 21/40
kaybı dışında değer kaybına yol açar. Bu nedenle, ürünümüzün kalitesini korumamız için, yaş
meyve ve sebzelerin bulunduğu ortamın oransal nemini yüksek tutmamız (% 90–95)
gerekmektedir. Depo atmosferine verilen bu su 20 ◦C ‘deki 7-8 bar hava ile su karıştırılarak
soğuk buhar halinde verilir. Literatürde elmalara ön soğutma işleminin uygulandığı ve bunun
için uygun sıcaklık değerinin 0 ◦C olduğu bulunur. Ön soğutma işlemi 0 ◦C ‘deki soğuk suya
daldırılarak yapılır. Depo kapısının açılmasıyla depoya giren dış atmosfer havasıyla deponun
kazandığı ısı Tablo 4.19 ‘dan 4665,6 m3/24h olarak hesaplanır.
Soğuk hava deposunda kullanılan malzemelerin ısı transfer katsayıları aşağıdaki
veriler göz önünde bulundurularak hesaplanır.
Yalıtım malzemesi olarak;
Yan duvarlarda poliüretan, ziftli kağıt, betopan gibi maddeler
Zeminde karo, karo altına demir ızgaralı beton, poliüretan ve dolgu malzemesi
Tavan ise poliüretan köpüklü çatı paneli asma tavan olarak tasarlanarak havanında yalıtım
gücünden yararlanılır.
Soğutma sistemin de soğutucu madde olarak amonyak gazı kullanılır. Bu madde
depoda boru içerinde dolaşırken,katı halden sıvı hale daha sonrada gaz haline dönerek ortamın
sıcaklığını alır ve soğumayı sağlar. Yapılan çalışmalar sonucu depo hacmi , yalıtım
malzemelerinin k değerleri, elma ile ilgili genel bilgiler ve depo sıcaklığının belirlenmesinin
ardında soğutma yükü hesabına geçilir.
Ön soğutma işlemi yapılacağı için sadece kararlı konum yükü hesaplanmıştır. Kararlı
konum yükü hesabında
1. Deponun tavan , taban ve yan duvarlardan kazandığı ısı
2. Depoya son güne kadar istif edilmiş elmanın yaydığı solunum ısısı
3. Kapının açılmasıyla depoya giren dış atmosfer havasıyla deponun kazandığı ısı4. Depoda çalışan işçilerden, bu çalışma sırasında yanan lambalardan ve depo havasını
hareket halinde tutan fan ve bunu tahrik eden elektrik motorundan kazanılan ısı
5. Depo nemini sabit tutmak amacıyla depo atmosferine atomize edilerek verilen su ile
deponun kazandığı ısı
hesaplanır. Bütün bu kazanılan ısıların toplamından soğuk hava deposunun soğutma yüküne
ulaşılır. Genel bir uygulama olarak %10 luk güvenlik payı eklenmiş ve soğutma yükü 37,86
kj/s olarak hesaplanır. Elde edilen bu soğutma yüküne göre bir soğutma sistemi belirlenmiş veoda içerisindeki konumuna karar verilir. Alınan bu soğutma sisteminin 5 yıl garantisi olduğu
21
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 22/40
ve kurulum-nakliyatının firmaya ait olduğu düşünülür. Forklift ve işçiler ise kiralanmış
dolayısıyla bunlar için herhangi bir sigorta primi ödenir. Depolama işleminin ve malın
tesliminin 40 gün(20 gün depoya aktarma+3 ay sonunda 20 gün depodan tıra yükleme)
içerisinde yapılabileceği göz önüne alınarak işçilere gün başına yani 40 günlük ödeme yapılır.
Forklift ise 3 aylığına kiralanmış bu sürede bakım-onarım ve sigorta forkliftin satın alındığı
firmaya ait olur.
Soğuk hava deposunun ‘Ankara Kazan’ bölgesine kurulumu planlanır ve yerleşiminde
kuzey-güney doğrultusunda olması ve yakınında eğer mümkünse bina olması böylece ısının
korunması temel alınır. Soğuk hava depolarında özellikle kolidordaki hava akımı çok
önemlidir. Bu nedenle kuzey-güney doğrultusunda bir kolidor tasarlanıp ısı değişimini en aza
indirmek hedeflenir. Ayrıca bu sektörde çalışanlardan elde edilen bilgiye dayanılarak soğutma
depolarının yerden birkaç metre yüksekte, soğutma odalarının ise kolidordan birkaç cm daha
yukarıda olması gerektiği böylece daha iyi bir yalıtımın sağlanacağı öğrenilir ve tasarımda o
şekilde yapılır. Depoya gelen tırdan kolaylıkla mal alımı yapılabilmesi için deponun ön kısmı
tırın yanaşabileceği şekilde tasarlanır. Depolarda yer alan ışıklar enerji tasarrufu açısından
sensörlü ve kapılar ise işçi güvenliği için çift kollu düşünülür. Soğuk hava deposunda 2 tanesi
tırdan elma kasalarını indirmek, 1 tanesi ise forkliftten sorumlu olmak üzere 3 işçi çalıştırılır.
Ayrıca birer adet olmak üzere mühendis, tekniker, genel müdür, sekreter, güvenlikçi ve
temizlik sorumlusu bulunur. Bu çalışanlar için prefabrik binalar düşünülür. Genel müdür ve
güvenlikçinin bilgisayarına bağlı olmak üzere bir güvenlik kamerası sistemi kurulur. Maliyet
hesabı için satıcı firmalarla görüşülür ve fiyat alınır, değerlendirmeler sonucunda sabit
sermaye miktarı ve işletme maliyeti hesaplanıp ve ??? olarak bulunur. Son olarak ise TL/kg
elma cinsinden fiyat ?? olarak önerilir.
22
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 23/40
TEŞEKKÜR
Ankara BELSO Soğuk Hava Deposu İşletme Mühendisi Ahmet YARDIMCI’ya
Prof. Dr. Nevzat ARTIK’aProf. Dr. Feryal KARADENİZ’eDoç. Dr. Ayla SOYER’eAraştırma Görevlisi Hakan ERİNÇ’ekatkılarından dolayı teşekkür ederiz.
23
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 24/40
KAYNAKLAR
1. Gıda Mühendisliğinde Temel İşlemler Prof. Dr. Bekir CEMEROĞLU Ankara 2005
Gıda Teknolojisi Yayınları No:292. Meyve Ve Sebze İşleme Teknolojisi 1 Prof. Dr. Bekir CEMEROĞLU 2009 Gıda
Teknolojisi Yayınları No:383. Meyve Ve Sebze İşleme Teknolojisi 2 Prof. Dr. Bekir CEMEROĞLU 2009 Gıda
Teknolojisi Yayınları No:384. Food Process Design Zacharias B. MAROULİS, George D. SARAVACOS5. Product &Process Design Principles Warren D. SEİDER, J.D. SEADER, Daniel R.
LEWİN6. Plant Design Adn Economics For Chemical Engineers Third Edition Max S. PETERS,
Klaus D. TİMMERHAUS7. Transport Processes And Unit Operations Third Edition Christie J. GEANKOPLİS8. A. Practical Approach Yunus A. ÇENGEL9. Soğuk Hava Deposu Projesi Çağrı YILDIRIM (Süleyman Demirel Üniversitesi
Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü)10. Ürünlerin Soğukta Muhafazası Ve Nemlendirmenin Önemi Zafer BAŞARAN Makina
Y. Mühendisi (İtü 1967)11. Bazı Elma Çesitlerının Soğukta Depolanma Kosullarının Belirlenmesi M. A.
KOYUNCU , I. EREN ADÜ Ziraat Fakültesi Dergisi 2005; 2(1) : 45 – 5212. Tarım köyişleri bakanlığı yaygın çiftçi eğitim projesi13. www.cinarziraat.com (Erişim tarihi : 20.10.2010)14. www.cantek.biz (Erişim tarihi : 03.11.2010)
15. www.forumfood.net (Erişim tarihi : 20.10.2010)16. www.armsogutma.com (Erişim tarihi : 20.10.2010)17. www.pinarsogutma.com (Erişim tarihi : 20.10.2010)18. www.frigoteksogutma-chiller.com (Erişim tarihi : 03.10.2010)19. www.tekniksogutma.com (Erişim tarihi : 23.10.2010)
24
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 25/40
EKLER
EK 1. Ankara İline Ait İstatistiki Veriler
ANKARA Eylül Ekim Kasım
Ortalama Sıcaklık (°C)18.6 13.1 6.7
Ortalama En Yüksek Sıcaklık (°C) 25.9 19.8 12.2Ortalama En Düşük Sıcaklık (°C) 11.9 7.5 2.3Ortalama Güneşlenme Süresi (saat) 9.4 6.6 4.4Ortalama Yağışlı Gün Sayısı 3.7 7.3 9.2
Ortalama Yağış Miktarı (kg/m2) 17.5 29.5 37.7Uzun Yıllar İçinde Gerçekleşen En Yüksek ve En Düşük Değerler (1975 – 2009)
EK 2.
25
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 26/40
EK 3.
EK 4.
26
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 27/40
EK 5.
27
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 28/40
EK 6.
28
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 29/40
EK 7.
29
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 30/40
EK 8.
30
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 31/40
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 32/40
EK 10.
32
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 33/40
EK 11.
33
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 34/40
EK 12.
34
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 35/40
EK 13.
35
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 36/40
36
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 37/40
37
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 38/40
38
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 39/40
39
8/8/2019 soğutma ÇIKTIAA
http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-ciktiaa 40/40