Yoğuşmanın yarattığı su darbesi
Yukarıda tam bir kargaşa vardı. Buhar az önce terk ettikleri menholdan ve C-4 menholundan dalgalar halinde yükseliyordu. Yangın söndürme araçları henüz gelmişti ve işçiler birbirlerine seslenerek, içeride kimin kaldığını anlamaya çalışıyordu. İki işçi, Bobby ve Wayne, dışarı çıkmamıştı.
Kazan birkaç dakika önce Bobby, C-4 menholundaki 10 inçlik sürgülü vanayı ikinci bir tur attırarak biraz daha açtı, "Garip; vananın volanı serbestçe döndü" diye düşündü. Oysa sadece I 5 dakika önce 2200 ft'lik hattı ısıtmak amacıyla, buharı hatta almak için 10 inç'lik vanayı zorlanarak açmıştı. Üç haftadır, asbest işçilerinin vardiyasından sonra G-hattını yüklemesine rağmen, sistem hiçbir zaman bu kadar çabuk ısınmamıştı. Yükleme işlemi normalde 30-45 dakika sürüyordu. Volan serbestçe döndüğünde, sürtünmenin olmadığını ve vananın iki tarafındaki buhar basıncının eşitlendiğini anladı, ısınma işleminin tamamlandığına karar verdi. Vanayı sonuna kadar açabilirdi. Vanayı tamamen açmadan önce yine de koordinatörüne danış-malıydı.
Malzeme geçitine doğru yürürken iş arkadaşı Wayne'i koluyla dürttü ve plastik kapakların arasından patronuna bağırdı "Vana serbest dönüyor, sonuna kadar açayım mı?". Koordinatör şaşırmıştı. "Hayır" dedi sonunda, "en iyisi söylendiği gibi herse-ferinde azar azar açmaya devam et". Bobby'nin vanayı yuvasından kaldıracak kadar açmasının üzerinden yaklaşık olarak bir dakika geçmişti, Bobby vanaya geri döndü, kısa, keskin bir ses duyuldu ve bir an sonra "BOOM!". Sıcak su ve buhar 10 inç'lik vanadan püskürmeye başladı, beyaz bir kondens ve buhar bulutu boğucu bir ısı dalgasıyla beraber tüneli doldurdu. Wayne yere yıkılmıştı ve vanadan püsküren su nedeniyle yanmıştı. Menhol çıkışı vanadan püsküren buhar tarafından kesilmişti ve tünelin üst kısmında bulunan malzeme geçitleri tek çıkış yolu olarak gözükmekteydi. Bobby güçlükle boruların üstüne tırmandı ve zıplayarak çıkışı yakalamayı başardı. Plastikle kaplanmış geçiti kullanarak, ikinci ve üçüncü dereceden yanıklarla dışarı çıkabildi, yakıcı havadan derin bir nefes aldı ve plastik kaplı geçide tutunmak için tekrar sıçradı. Bu seferdirsekleriyle geçidin kenarına tutunmayı başarmıştı. Clyde ve Don, VVayne'i malzeme geçtinin plastik örtülerinin arasında emeklerken gördüler. Ayağa kalktı ve yardım için bağırmaya başladı. Korucuyu giysisi yanmıştı. Wayne'i buhar püsküren menholdan uzaklaştırırken Clyde, etraftakilerden ambulans çağırmalarını istemişti. İlkyardım bilgisi olan askerler Wayne'i yolun karşısındaki askeri binaya götürerek soğuk kompres uyguladılar. Bobby ve Way-ne'i hastaneye götürmek için bir ambulans geldi. Yara alan işçilerin tedavisi yapılırken, Clyde koordinatöre döndü, "Bunun olacağını sana söyle-iştik" dedi.
Ne Oldu?
Dört haftadan beri asbest işçileri, G-Hattı olarak bilinen 2200 fflik ana buhar hattının ve 120 ft'lik H-Hattının asbest yalıtımını sökmekteydi (Şekil 1). Fort Wainwright'taki (Alaska) tüm buhar hatları gibi G ve H-Hatları da yeraltındaki tünellere' yerleştirilmişti. Önceleri üstlenici firma hat enerji yüklü iken yalıtımın sökülmesi için çalışmıştı, işçiler için ise bu durum imkansızdı. 80 psig buhar taşıyan 325 F'lık borudan yalıtım söküldükçe tünel sıcaklığı 160 F'a kadar çıkıyordu. Bu ortamda çalışmak için maske ve özel giysi kullanan işçiler bile sıcak nedeniyle bayılıyorlar ve/veya işi bırakıyorlardı. Üstlenici, iş sahibinden sorunu çözmesini istemek zorunda kaldı, ilk haftadan sonra kapatılacak ve asbest sökücüler 04:00da işe başlayarak, öğleyin buhar tekrar hatta verilene kadar çalışacaklardı. Asbest söküm işinin üstlenicisi hattın günlük olarak devreye alınmasından ve kapatılmasından sorumlu olacaktı. Kazandan üç hafta önce kararlaştırılan prosedür buydu. Çalışma saatlerinin başlangıcında tünel sıcaklığnın 1 20 F'ı bulmasına rağmen, sık sık verilen aralarla şartlara katlanılabilirdi. Ne yazık ki işçileri rahatsız eden tek sorun, aktif buhar hattının yalıtımını sökmek değildi. Buhar kapanlarının beklenmedik etkileri de mevcuttu 1/2 inç'lik kapanın bulunduğu C-4 men-holunun haricinde, her menholda 3/8 inç'lik termodinamik kapan bulunmaktaydı. Sistem çalışırken 3/8 inç'lik kapanlar, saatte 295 lb. kondens ayırma kapasitesine sahipti. 12 inç'lik borunun 300 ft'lik kısmı 3/1/2 inç'lik yalıtım ile saatte 41 lb. kondens üretmektedir. Bu nedenle boru hattının tipik bir kısmı için, yalıtımlı durumda buhar kapanlarının güvenlik faktörü yediden yüksektir. Bununla beraber yalıtım söküldükçe ısı kaybı yaklaşık 18 kat artmış ve 300 ft'lik boru parçasında kondens oluşumu saatte 729 Ib'ye çıkmıştır. Isı kaybının bu değeri için buhar kapanlarının kapasitesi, kondens oluşumunun yarısını bile karşılayamayacak kadardır. Yalıtımın sökülmesine G-l menho-lundan başlanmıştı ve günde 125 ft gibi bir hızla C-4 menholuna doğru ilerlenmekteydi. Sökme işlemi G-Hat-tının aşağısına doğru ilerledikçe, hattın hergün aktive edilmesiyle beraber, yalıtımsız kısmında hizmet veren kapanlar kondens ile aşırı yüklenmeye başladı. Nasıl olduysa ilk iki hafta bu durum herhangi bir soruna yol açmamıştı. Fazla kondens güney tarafındaki C-4'e ve kuzey tarafındaki G-l'e akmaktaydı. Yalıtımlı güney uçta çalışan kapanlar kondens fazlasını karşılayabilecek kapasitedeydi. Kuzey uçta ise buhar vanası kapalı tutulmuştu, böylelikle sorun önlenmişti. Küçük su darbeleri haricinde önemli bir olay olmadan, günlük aktivasyon işlemi iki hafta devam etti, asbest operatörleri hattı aktive etmenin büyük bir iş olmadığını düşünmeye başlamışlardı. Üçüncü haftanın başlamasıyla yalıtım sökme işlemi G-9 menholuna ulaşmıştı. Hesaplar bu noktada, G-Hattı-nın güney kısmında kondens oluşumunun kapanların net kapasitesini aştığını göstermektedir. Buhar hattını günlük olarak aktive etme sorumluluğu verilen çalışanlar, içinde kondens bulunan yüksek basınçlı buhar sistemini harekete geçirme işlemindeki tehlikeyi tam olarak farkına varamamışlardı. Kondens fazlasını almak için tahliye vanalarını düzenli olarak açmadılar, sistem kapatıldığında, ne de sistem C-4 vanası ile yeniden yüklendiğinde. C-4 vanasından hatta verilen buharın, kondensi diğer uçtaki G-l'e sürükleyeceğine inanıyorlardı. Bu nedenle, onlara göre, sadece G-l'deki tahliye vanası gerçekten açılmalıydı. Ek olarak, açıkça söylenmemiş de olsa, G-l'deki tahliye vanasının kalite kontrolörü tarafından açılacağı ve yol verme işleminden önce tahliye edilememiş kondens var ise, yol vermeden sonra bu kondensin kapanlar tarafından alınacağı yolunda bir düşünce de mevcuttu. Üçüncü hafta ile beraber su darbelerinin sıklığı ve şiddeti artmaya başladı. Buhar hattının yalıtımsız olarak işletilmesinin yanında, aktivasyon sırasında oluşan ve tahliye edilemeyen kondens nedeniyle, buhar hattının C-4 kısmında kondens birikimi olmuştu. Üçüncü haftanın başlarında, şiddetli vuruntular bir keresinde işçilerin tüneli terk etmesiyle sonuçlanmıştı. Tüneli terk edenlerden Clyde, koordinatörü uyarmıştı, "Bu şey patlamaya hazır gibi duruyor, ne yapmayı düşünüyorsunuz?". Üçüncü hafta çarşamba günü, G ve H hatlarındaki tüm yalıtım sökülmüştü ve borular tamamen çıplak kalmıştı. Sonraki sabah, kaza günü, C-4 vanasına bitişik olan ve G-9'un 300 ft ötesine kadar uzanan kısmı doldurmaya yetecek kadar kondens birikmişti. Buna ek olarak, 120 ft'lik H-Hattında da kondens birikimi vardı.
Tasarım hatasından dolayı, H-l'deki sürgülü vanaya kadar olan kısımda tahliye vanası veya kapan bulunmamaktaydı. H-Hat-tının yüksekliğinin farkında olmayan üstlenici, üç haftalık on-off çalışmanın ardından H-1 vanasına doğru kondens birikmesi olacağını da tahmin edememişti. Oysa hat, hemen hemen kondens ile doluydu (Şekil 2). Bununla beraber, C-4 vanasının güneyindeki çift dirsek yükselticide de kondens birikimi olmuştu (Şekil 3). C-4 vanası kapatıldıktan sonra gece boyunca, yalıtımsız çift dirsek yükselticisinde yoğuşan buhar nedeniyle, ertesi gün öğle vaktine kadar vananın güney tarafındaki bu yükselticiyi dolduracak kadar kondens birikmişti. Kaza günü yol verme prosedüründe bir değişiklik yapıldı. Başka bir buhar hattının tamir için yalıtılması amacıyla üstlenici, G-Hattını erken aktive etmek zorunda kaldı. Asbest grubunda G-Hattını paydos zamanından 1 saat 15 dakika önce aktive etmeleri söylendi. Bununla beraber, asbest işçilerinin haberi olmadan, kalite kontrolörü, buharı hatta hem G-l ucundan hem de C-4'den alarak, ısınma işlemini hızlandırmayı planladı. G-l vanası, Bobby C-4 vanasına ilk turunu attırmadan yaklaşık 30 dakika önce açılmıştı. Bu işlem hattın kuzey ucundaki G-2 vanasında biriken kondensin güneye, C-4'e doğru süpürülmesine neden oldu ve H-Hattı tamamen kondens ile doldu (İllüstrasyon 1). Kazadan 15 dakika önce Bobby 'nin C-4 vanasını açmaya hazırlandığı andaki durum Şekil 3'de gösterilmiştir. Aşırı soğumuş kondens H-Hattını tamamen doldurmanın yanı sıra, C-4 vanasının her iki tarafındaki buhar-hattını da tamamen kaplamıştır. G-l vanası ile sisteme verilen yüksek basınçlı buhar sistemi basınçlandırmış ve C-4'ün kuzey tarafındaki kondensi sıkıştırmıştır. Vananın güney kısmının da, diğer tarafından daha az olmakla beraber, buhar basıncı altında olduğu bilinmektedir.
Şimdi kendinizi Bobby'nin yerine koyun, yalnız yukarıda anlatılanları da bildiğinizi varsayın. Gözünüzde, Şekil 3de gösterilen kondensin durumunu canlandırabilirsiniz. Volanın serbestçe dönmesine dayanarak, kondens üzerindeki buharın tam basınca ulaştığını fark edebilirsiniz. Kendinize şu iki soruyu sorun: M Bu durum tehlikeli mi? Bazıları, "Hayır, hızla akan buhar olmadıkça, su darbesi tehlikesi yoktur. C-4 vanasını küçük artımlarla ve yavaşça açmak, su darbesini önler." diyecektir. Aşırı soğumuş kondens ile temasta bulunan yüksek basınçlı buhar tehlikelidir. Yoğuşmanın yarattığı su darbesi için geçerli bir neden oluşturur. Ilüstrasyon 2'de, bu tip su darbesinin niye konvansiyonel su darbesinden 10 ila 100 kat daha kuvvetli olduğu açıklanmıştır. ¦ Bobby'nin yerinde olsaydınız, ne yapardınız?
Eğer yanıtınız "Önce, kondensi boşaltmak için C-4 tahliye vanasını açardım." ise yanıldınız. Çoğu buhar operatörünün vereceği bu cevap, kazayı tetikleyecektir. Kazaya neden olmadan, tahliye vanası da, buhar vanası da açılamaz. Nedenini anlamak için, yoğuşmanın yarattığı su darbesinin mekanizmasını anlamak gerekir. Yoğuşmanın Yarattığı Su Darbesi
Yoğuşmanın yarattığı su darbesi hızlı bir yoğuşma olayından başka bir şey değildir. "Buhar kabarcığının hızla çökmesi" olarak da tanımlanabilir ve buhar paketinin tamamen, aşırı soğumuş kondens içinde sıkışmasıyla meydana gelmektedir. Buhar molekülleri kondens ve boru cidarına ısıl enerjiyi verdikçe gaz fazından sıvı fazına geçerler ve buhar, sıvı faza geçtikçe daha önce gaz tarafından kaplanan hacim, buharın doyma basıncına bağlı olarak, birkaç yüz kat küçülür. Bununla beraber, boşluk içerisindeki basınç boşluğu çevreleyen kondensin basıncına düşecektir. Bu durum, daha önce buharın kapdığı hacimde düşük basınçlı bir boşluk oluşturur ve diğer taraftan buhar basıncı altında olan kondens bu boşluğa hücum eder. Kondensin bu şekilde patlaması, borunun kondens ile dolu kısmında yankılanan bir yüksek basınç dalgası oluşturur. Yoğuşmanın yarattığı su darbesinin şiddetini etkileyen faktörler ise şöyle sıralanabilir:
? Buhar basıncı,
? Kondensin soğuma derecesi,
? Oluşan boşluk içerisinde yoğuşmayan müddelerin mevcudiyeti,
? Boşluğun hacmi.
Buhar basıncı yüksek, kondens aşırı soğumuş, yoğuşmayan madde yok ve oluşan boşluk belirli bir miktar su kütlesinin hız kazanmasını sağlayacak kadar büyük ise, böyle bir olay sonucundaki basınç artısı 1000 psi değerine kadar ulaşabilir. Bu basınç herhangi bir dökme demir vanayı kırmak, buhar contasını patlatmak veya akordi-yon tip bağlantıyı parçalamak için yeterlidir. Bu tip elemanlarda oluşan hasarlar, yoğuşmanın yarattığı su darbesinin neden olduğu değişik kazalarda operatörlerin ciddi şekilde yararlanmalarına neden olmuştur, "Buhar ve kondensin, buhar sistemlerinde temas halinde bulunmaları yaygın bir durum değil midir?" sorusu aklınıza gelebilir. İyi bir tasarımın ve başarılı bir işletmenin amacı, buhar hatlarında kapanların doğru kullanılması ve aktif buharın, kondens dönüş hatlarından uzak tutulması ile yüksek basınçlı buharın kondens fazlası ile bir araya gelmesini önlemek olmalıdır. Örneğin; kondens hatlarında, buhar kapan yoluyla hattın içine sızdığı zaman gürültü oluşmaktadır. Peki, patlayan buhar kabarcıkları neden kondens hattını tahrip etmemektedir? Zaman içinde bu da mümkündür ama, oluşan şok dalgaları "ölümcül" değildir. Çünkü kondens hatlarında basınç genellikle düşüktür. Birkaç psi mertebesinde, aşırı soğuma fazla değildir ve bununla beraber buhar kabarcıkları nispeten küçüktür. Bir şeyler ters giderse, buhar hatlarında yüksek basınçlı buharın da kondens ile bir araya gelmesi söz konusu olabilir. Peki bu gibi durumlar niçin şiddetli bir su darbesine neden olmaz? Nedenlerden birisi borunun geometrisidir. Çökmenin oluşabilmesi için öncelikle, bir buhar kabarcığının tamamen sıkışmış olması gerekir. Buharın kondensin üzerinde olduğu düşey tahliye borularında, kaldırma kuvveti iki farklı fazdaki akışkanı ayrık tutmaya çalışacağından; buharın, kondens ile çevrelenmesi zordur. Yapılan deneyler, buhar akışının yönünde 1 ft'ta 1/2 inç'ten daha fazla aşağıya doğru eğime sahip borularda, buhar paketçiğini çevrelemenin çok zor olduğunu göstermiştir'. Eğimi daha az veya yukarı eğimli borulardaki durum ise ayrı bir araştırma konusudur.
Fort Wainwright'ta, C-4'e doğru olan eğim 10 ft'te ı/4 inç'tir. Yani boru hemen hemen yatay pozisyondadır. Peki, yatay durumdaki bir boruda kondensin üzerinde bulunan buhar nasıl tamamen çevrelenmiştir? Aşağıdaki adımlar bunu açıklayacaktır (Şekil 4)
? Kondensin üzerindeki buhardan, buharı yoğuşturacak biçimde kondense ve boru cidarına ısı geçişi olur. Buharın sürekli olarak yoğuşması ise boşalan hacmi dolduracak şekilde buhar hareketine neden olacaktır.
Bu durumda, kondensin üzerindeki buhar akışı Bernoulli etkisi nedeniyle, kondens içinde bir dalga oluşturmaya çalışır.
? Belirli bir kondens seviyesi için, ısı transferi oranı, yeterli derecede
yüksekse indüklenmiş buhar hızı, boruyu tıkayacak kadar yüksek bir kondens dalgası oluşturabilir. ? Böyle bir kondens köprüsü, buhar kaynağıyla diğer tarafın bağlantısını keserek buhar paketi yaratır, izole hale gelen buhar paketinde yoğuşmanın devam etmesi ise basıncı düşürerek bir miktar kondens kütlesinin hız kazanmasına neden olur. Yatay bir boruda hızlı bir yoğuşmanın olabilmesi için, kondens köprüsünün oluşması şarttır. Genellikle ısı transferi miktarı, bu tip bir oluşum için yeterli değildir, bununla beraber bu rın da, kondensinde, hareketsiz ol' ğu yatay bir boruda olayı tetikleyecek bir mekanizmanın bulunması gerektiği de söylenebilir. Bunun nedeni akış olmayan bir durumda kondens üzerindeki daha sıcak tabakanın ısı geçişini azaltmasıdır. Bu ara faz sınır tabakası, buhar paketini izole etmektedir ve bir taraftan yoğuşma hızını azaltırken, diğer taraftan buhar paketinin hacimsel genleşmesine neden olur. Eğer tabakada rahatsızlık yaratılmaz ise, hızlı yoğuşma olayı çoğu zaman gerçekleşmeyecektir ve buhar olaysız bir şekilde kondensin üzerinde kalacaktır. Bununla beraber eğer tabaka, herhangi bir noktasında ayrılacak şekilde r hatsız edilirse, soğumuş kondensin yerel olarak tabakanın arasına girmesi, bütün tabakayı parçalaya-yacak bir zincir reaksiyonu başlatabilir. Bir milisaniye içinde, ısı transferi bin katına çıkarak buhar akışına neden olur ve olay su darbesi ile sonuçlanır. Su darbesinin bu şekilde oluşmasına, ara yüzeyi parçalayacak tetik mekanizması, anahtar görevini görmektedir.
Kazaya Dönüş
Şimdi, kazadan 15 dakika öncesine C-4 menholuna geri dönelim. Boby, kalite kontrolöründen ge-ı bir talimat ile C-4 tahliye vanası açmıştı ve daha sonra C-4 buhar vanasını açtı. Bu iki eylem de varsayımsal olarak, C-4 vanasının kuzey tarafından kondensin sistemi terk etmesiyle sonuçlandı. Tahliye edilen kondensin boşalttığı boru hacmi, kuzey kısmından bir miktar buharın bu boşluğu dolduracak şekilde harekete geçmesine neden oldu (Şekil 5). ilk döndürmeden 15 dakika sonra Bobby C-4 vanasını, diski yuvasından 1/2 inç kaldıracak şekilde tekrar açtı. Bu hareket kondens akışını ve buharın C-4 yönündeki ilerleyişini hızlandırdı. Bu nokdadan sonra anlatılanlar kazayı simüle etmek için yapılan deneylere dayanmaktadır. Buhar, C-4'ün yanında yatay olan kısma yaklaştıkça, oluşan kondens köprüleri nedeniyle birkaç kez patladı ama, bu patlamalar su darbesi olarak adlandırılacak kadar şiddetli değildi. Buhar en sonunda H-hattına çıkan düşey açıklığa ulaştığında, köşeye yapışık bir şekilde H-hattı-nın yükselticisine girmeye çalıştı. Bu hareket olayı başlatacak tetikleme mekanizmasıydı. Buharın uç kısmı şişti, sonra ayrıldı ve düşey H-hattının içerisinde yükselirken aynı hacimde aşırı soğumuş kondensin G-hattına kaymasını sağlayan bir baloncuk bıraktı. Buharın uç kısmı, kabarcılığı bıraktıktan sonra hızlıca G-hattına geri çekildi. Kabarcığın bırakılması ve aşırı soğumuş kondense maruz kalması sınır, tabakanın stabilitesini bozdu. Bu olay, oluşan dalganın ısı transferini arttıracak şekilde; buhar-kondens ara yüzü boyunca yankılanmasına neden oldu. Olayların akışını etkileyen bir diğer faktörde soğuma sırasında sisteme sızan havanın miktarıydı. Kondens tahliye edilmeye devam edildikçe, buhar H-hattının açıklığına ikinci bir kez ilerledi, köşe civarında yükseldi ve tekrar, buhar ve yoğuşmayan maddelerden oluşan bir kabarcık bıraktı. Ara yüz parçalandı. Çevrelenmiş buhar paketçiği şiddetli bir şekilde çöktü ve bir miktar suyun, kuzey tarafından C-4'te oluşan bu boşluğa hücum etmesine neden oldu. Bu su kütlesinin C-4 civarında kondens ile çarpışması, Clyde ve Donın çalıştığı H-hattıda dahil olmak üzere sistemin su ile dolu kısmında yansıyan bir yüksek basınç dalgası oluşturdu. Fort Wainwright'taki bu olayda, oluşan yüksek basınç C-4'teki çift dirsek yükselticisinin Şekil 7'de gösterildiği gibi sıkışmasına neden oldu. Çift dirsek yükselticisinin şekil değişimine karşılık boru ve vana flanşları kuruldu ve flanşdaki bu burulma dökme demir vananın flanş boğazından kırılmasına neden oldu. Vanadaki gerçek hasar fotoğrafta görülmektedir.
Bu Kaza Önlenebilir miydi?
Tabii ki. Bu yazının içerisinde, deneyimli buhar operatörleri ve onların kontrolörleri tarafından kolayca fark edilebilecek birçok prosedürel hata mevcut yüksek basınçlı buhar sistemini devreye alma işini bu konuda eğitim almamış asbest işçilerine bırakmanın dışında. Ama, bu soruyu savunmanın son hattındaki kişiye, kazadan birkaç dakika önce ellerini vananın volanına koymuş olan buhar operatörüne sormak daha ilginç olacak sanırım. Vana volanının durumu nedeniyle, buhar hattındaki basıncın tam olduğunu tahmin etmekte, bununla beraber hattın, açmak üzere olduğu vananın üzerine yüklenmiş aşırı soğumuş kondens ile dolu olduğuna inanmaktadır. Soru; karşı karşıya kaldığı şartlar altında bu kazanın önlenip önlenemeyeceğidir. Yanıt ise, EVET. Buhar kes. C-4 buhar vanasını açma. Tahliye vanasını da açma. Menholu terk et ve G-l buhar nan durumda, yoğuşmanın yarattığı vanasını kapat, ardından kondesi bo- su darbesini önlemenin tek yolu bOşaltmak için hattı tahliye et. Kondensi, üzerinde yüksek basınçta buhar varken tahliye etmeye çalışmak, hızlı bir "yoğuşma" olayını tetikleyecektir.
Sonuç Olarak
? Aşırı soğumuş kondens ile temasta olan yüksek basınçlı buhar, stabil olmayan ve potansiyel olarak patlayıcı bir maddedir.
? Aşırı soğumuş kondens ile dolu bu hatta, buhar alınmamalıdır. Aslında, hattın tamamıyla boşaltıldığından emin değilseniz, buharı herhangi bir soğuk hatta alırken tedbirli olmanız gerekmektedir.
? Aşırı soğumuş kondensin buhar dolu bir hatta girmesine izin vermek, buharın kondens dolu bir hatta girmesinden daha tehlikelidir.
? Basınçlı buhar hattının aşırı soğumuş kondens ile dolu olduğundan şüpheleniyorsanız, kondesi tahliye etmeyi denemeyin. Önce buharı kesin, ardından kondensi boşaltın.
Düşey Hatlarda Kondensin Toplanması
Kondens, H-Hattı gibi düşey bir hattır. Eğer alttaki hat kondens ile doluysa, yerçekimine karşın dolduracaktır. Fifür A, buharın hattın tüm açıkyerlerine dolarak yoğuşmasını göstermektedir. Yoğuşan buharın yarattığı yerel basınç düşüşü, buharın bu boşluğu dolduracak şekilde hareket etmesine neden olur. Eğer buhar hattının yatay kısmı yaklaşık olarak dolu hale gelirse, diğer taraftaki buharı izole edecek şekilde bir "kondens tıkacı" olur. Üst tarafta izole edilmiş olan buharın yoğuşmasınm yaratacağı basınç düşüşü ise; düşey hattın içine kondensin emilmesine neden olacaktır. Sonuç Figür C'de gösterilmiştir.
Yoğuşmanın Yarattığı Su Darbesi İle "Buhar Akışının" Yarattığı Konvansiyonel Su Darbesinin Karşılaştırılması
Buhar kapanı üreticilerinden birinin mühendislik rehberine göre su darbesi, hızla hareket eden su kütlesinin ani olarak durması ile oluşan etkidir. Rehber olayı açıklamaya şöyle devam eder:
"Kondens aşağıdaki noktalardan tahliye edilmedikçe kondens yüzeyinde dalgalanmalar oluşur. Kondens, belirli bir miktar sıvı buhar tarafından sürüklenecek şekilde, buharın akışını sınırlayıncaya kadar. Belirli bir engelle karşılaşana kadar su kütlesi buhar hızında hareket eder (100 mph'nin üzerinde olabilecek hızlar) su kütlesi genellikle zarar verici sonuçlar doğuracak şekilde durur."
Yukarıda yapılan tanım sadece bir tip su darbesi için geçerlidir "buhar akışının yarattığı su darbesi". Bu tanım, hızlı hareket eden su kütlesinin momentumunu durağan bir cisme aktarmasından bahsetmektedir. Maksimum darbe basıncı için geçerli olan fürmül, q akışkan yoğunluğu ve v, kütlenin hızı olmak üzere;
pmax = q v2 1
olarak verilmektedir.
60 lb/ft3 yoğunluğunda olan ve v=100 mph hızıyla hareket eden suyun yaratacağı maksimum basınç 279 psi civarındadır. Yapılan deneysel çalışmalar oluşan maksimum basıncın teorik değerinin biraz altında olduğunu göstermektedir. Yoğuşmanın yarattığı su darbesi ise başka bir olaydır. Bu tip darbelerde basınç pulsu, suyun, piston görevi gören kondens kütlesi tarafından sıkıştırılması ile oluşur. Bu olay tek fazlı bir sistemde oluşan su darbesiyle aynı karakterdedir. Maksimum basınç değerinin hesaplanmasında kullanılan formül ise, c su içindeH ses hızı olmak üzere (4300 fps civarında)
max q.c.v
olarak verilmiştir. İki eşitlik arasındaki tek fark v hızlarından birisinin yerine ses hızının gelmesidir. Ses hızının olaydaki rolü ise malzemenin rijitliğini gösteren Young modülü ile ortaya çıkmaktadır.
c=V E/p
Başka bir deyişle, yansıyan basınç darbesinin şiddeti, boru malzemesinin rijitliğinin bir fonksiyonu olacaktır. 4300 fps hızda, ses hızının mertebesi, su hızının yaklaşık iki katıdır. Bu nedenle, yoğuşmanın yarattığ su darbesinin şiddeti, buhar akışının yarattığı su darbesinin şiddetinden 10-100 kat daha fazladır.
Yazan WAYNE KIRSNER Çeviren: EMRE OĞUZ
