Buhar Kapanları
GENEL TEKNİK ÖZELLİKLERİ
Kondens, buhar tesislerinde kaçınılmaz olan ısı kaybı ve buhar ısısının kullanımı sonucunda buharın yoğuşmasıyla oluşur. Kondens, buhar içinde yer kaplarsa sistemin ısı kapasitesini önemli ölçüde düşürür. Kızgın buhar ile temas halinde bulunan kondens, su çekici oluşturarak boru tesisatının ve buhar cihazlarının arızalanmasına sebep olur. Kazandaki besleme suyunda ve başlangıçta tesisatta hava bulunabilir. Aynı zamanda kazandaki çözülmüş karbonatlardan C02 gazı açığa çıkar. Bu C02 gazı kondens içerisinde çözünerek boruların ve ekipmanların önemli aşınmalarına sebep olan
karbonik asiti oluşturur. Kondens ile beraber tesisatta bulunan hava ve C02 gazının tamamen boşaltılması şarttır.Bu işlemi ancak kondens, hava ve C02 gazı boşaltımı için açılan ve buhar kaybına sebep olmayan buhar kapanları gerçekleştirebilir. Bir buhar kapanından iyi netice alabilmek için çalışma şartlan, montaj yeri, kapasiteye göre tip ve boyut seçimi çok önemlidir. Kapan yerleştirilmesindeki esaslar şunlardır:
- Kontrol ve bakım için ulaşılabilecek bir yerde bulunmalı,
- Olanaklar elverdiğince yoğuşma noktası altına yerleştirilmeli,
- Olanak olduğu kadar yoğuşma noktasına yakın bir yere konulmalıdır. Her kondens hattında buhar olduğundan, mutlaka kondens de olacaktır. Üretilen bu buhar kapanları teorik olarak sıfır kondens yükleriyle çalıştınlmak istenirse yine cüzi bir drenaj gösterebilir. Bu husus buhar kapanın devamlı kapalı kalmasını, kilitli kalmasını önlemiş olur.
ÇALIŞMA PRENSİBİ (TERS KOVALI TİP) Ters kovalı buhar kapanlannda çalışma prensibi ters kovayı doldurup yüzdüren buhar ile kovayı çevreleyen kondens arasındaki faz farkına dayanır. Kovayı dolduran buhar gaz fazında olduğundan kovayı sıvı fazdaki kondens içerisinde yüzdürerek kaldınr. Kondens boşaltımının sağlandığı orifis deliği kova yüzerken kapanır, kova battığında açılır.
- Başlangıçta kapana giren kondens ve hava karışımı aşağıda bulunan kovanın içinde ve dışında yükselerek açık olan orifis deliğinden geçer ve kondens tankına gider.
- Bir süre sonra kapana buhar geldiğinde ise kova içersindeki kondensin bir kısmı buhar tarafından itilerek boşaltılır ve kova içerisinde kovayı yüzdürecek kadar buhar toplandığında kova yükselerek orifis deliğinin kapanmasını sağlar.
- Kova üzerine hava tahliyesi için açılmış bulunan bir delik mevcuttur. Kapanın kapalı konumunda bu delikten çıkan bir miktar buhar da daha soğuk olan kondens içerisinde yoğuşarak kapanın açılmasına yardım eder.
- Sistemde kondens çoğaldığında kovanın yüzmesi engellenmeye başlar. Böylece kova tekrar aşağı inerek orifis deliğinin açılmasını ve kondensin boşalmasını sağlar.
ÇALIŞMA PRENSİBİ (TERMODİNAMİK)
1. Başlangıçta kondens suyu ve hava buharın önünde itilir ve ısıtma hücresini dolaşarak giriş orifisine ulaşır. Bu akım diski giriş orifisinden uzaklaştırır ve kondens suyu kontrol hücresini doldurup çıkış geçitlerinden geçerek kapanı terk eder. Disk üzerindeki halka yivin bu akımı kırarak yarattığı türbülans akımın hızını Bernoulli etkisini en aza indirecek ve disk üzerinde basınç birikimini önleyecek şekilde düşürür. Böylece kondens suyunun tamamı boşalıncaya kadar disk açık kalır.
2. Buhar kondens suyu karışımı (kavitasyon sınırı) kontrol hücresine ulaştığında disk yüzüne çarpan akımın hızı artar. Ve disk altlık kapsülüne doğru çekilir. Artan akım hızıyla birlikte disk üzerinde basınç birikerek içeride giriş orifisindeki basınçtan daha yüksek bir basınç oluşarak kapan kapanır.
3. Kapalı durumda kapanın açılması için zorunlu olan basınç düşümü özel
dizayn edilmiş diskle kontrol edilir. Kontrol hücresinde basınç azaldığında kapan açılır. Isıtma hücresi kontrol hücresindeki sıcaklığın aynı kalmasını sağlayarak daha sonraki çevirimi kontrol eder. Buhar Kapanı Uygulamaları: Burada iki husus belirtmek gerekir.
1 Buhar kullanan boru hatları ve cihazların her biri ayrı bir ünite olarak düşünülmeli ve her ünite ayrı bir buhar kapanı ile teçhiz edilmelidir.
2 Rejime oturmuş, çalışan bir buhar devresinde bir kısım hacim ve yüzeylerde buhar mevcut iken, diğer kısımlarda kondens bulunacaktır.
Bu iki kısım her ünitede yatay düzlemlerle ayrılır. Montajlarda, buhar kapanlarının orta düzlemleri, kondens bölgelerinde kalacak şekilde yerleştirilmelidir. Aksi hal olursa ünitelerin bir kısmı kullanılmamış gibi olur veya sistem zaman zaman kilitlenir.
BUHAR KAPANI SEÇİM YÖNTEMİ
a) Buhar kapanı tipi
b) Buhar kapanı boyutu seçimi
tip seçiminde en önemli faktör uygulama alanı ve kapandan beklenen özelliklerdir. Buhar iletim hatlarının drenajında termodinamik buhar kapanı kullanımı tercih edilmelidir. Isı eşanjörleri, ısıtıcı üniteler, radyatör panelleri gibi yerlerde kovalı buhar kapanı kullanımı uygun olur. Genelde yüksek kondens yüklü düşük basınç ve sıcaklıklarda kovalı buhar kapanları, uzun aralıklarla kondens oluşumunda, nispeten düşük kondens yüklerinde, yüksek basınç ve sıcaklıkta, donma tehlikesi olan harici hatlarda, hat uçlarında termodinamik buhar kapanları tercih edilmelidir. Kovalı buhar kapanı boyut seçiminde şu kıstaslar göz önünde bulundurulmalıdır.
1. Buharın sisteme girmeden önceki basıncı (Giriş basıncı) bar
2. Kondens dönüş hattı basıncı
a) Kapandan çıkışta kondensin yükselmesi halinde 10 m yükseklik 1 bar karşı basınç yaratır.
b) Diğer kapanlardan olan çıkışların yarattığı basınç dikkate alınmalıdır.
3. Kondens miktarı (Kg/h)
Kapanın kullanıldığı yere göre hesaplanan maksimum kondens miktarı bir güvenlik faktörüyle çarpılır. Çünkü kapan seçim tabloları kapanın belirtilen basınçta sürekli boşaltım durumundaki maksimum kondens miktarını göstermektedir. Sürekli boşaltım giriş hattında sürekli kondens bulunmasına sebep olur, bu da hattı buhara karşı sağırlaştırır. İşte bu sebeple hesaplanan maksimi kondens miktarı uygulama yerine göre emniyet faktörüyle çarpılamı tercih edilmelidir. Isı eşanjörleri, ısıtıcı üniteler, radyatör panelleri gibi yelerde kovalı buhar kapanı kullanımı uygun olur. Genelde yüksek kondens yüklü düşük basınç ve sıcaklıklarda kovalı buhar kapanları, uzun aralıklarla açılarak kapana buhar gelmesi sağlanır. Bu faktör: Buhar hattı drenajında 3, Isıtma refakat hatları ve preslerin drenajında 2, kurutma silindirlerinde 68 olarak alınabilir. Tablodan buhar kapanı seçiminde, giriş basıncı ile dönüş hattı basıncı arasınydaki fark ve maksimum kondens yükü ile güvenlik faktörü çarpımı sonucu çıkan kondens miktarı esas alınır.
İbrahim KUNDAK
Makina Y. Mühendisi
1941 yılı Ulubey Uşak doğumludur. I.T.Ü. Genel Makina Bölümü 1966 yılında bitirmiştir. İ.T.Ü.'de Araştırma Görevlisi, askerlik görevinde Kontrol Müh., Alarko'da İmalat Müh., Azot Sanayii Kütahya İşletmelerinde Bakım Şefliği yapmış, son 13 yıldan beri TERMO Buhar Cihazları San. ve Tic. A.Ş.'de Teknik Müdürlük yapmaktadır.
