Kondenstop Nedir? Kondens Miktarının Hesaplanması
Buharın yoğuşması sonucu oluşan kondens, buhar sisteminin verimliliğinde olumsuz etki yaratır. Bu nedenle kondensin, kondenstop kullanılarak sistemden tahliye edilmesi gerekir.
Kondenstop Nedir?
Kondenstop, buhar ve kondensi otomatik olarak ayıran bir cihazdır. Değişken yük ve basınçlar altında buharı tutar ancak, kondens ile hava ve yoğuşmayan gazları boşaltır.
Kondenstop Ne İçin Kullanılır?
En basit anlatım ile kondenstop, kondens ve yoğuşmayan gazların sistemden atılması için kullanılır.
Kazanda üretilen buhar, ısıtmada kullanılacak enerjiyi içerir. Buhar enerjisini verince yoğuşur, kondens oluşur. Ayrıca, buhar, boru ve fittingslerden radyasyon kayıplarına uğrar. Bu ısı kayıplarından dolayı buharın bir kısmı kondense dönüşür. Kondens, oluşur oluşmaz boşaltılmaz ise sistemin verimliliği düşer.
Buhar hatlarında kondens, borunun alt kısmında toplanır ve buhar kondensin üzerinde akar. Kondensin artarak toplanması ile su kütlesi buhar ile hızlı hareket eder, bir dirsek veya vana ile karşılaştığında koç darbesinden dolayı sistem zarar görür.
Aşağıda belirtilen nedenlerden dolayı hava ve diğer yoğuşmayan gazların sistemden atılması gerekir.
• Sistemin ilk devreye alınmasında, sisteme hava girmesi.
• Hava – buhar karışımının, buhar sıcaklığından düşük olması, ısı transferinin azalması.
• Hava, bir izolasyon maddesidir, ısı transferini yavaşlatır.
• Hava ve diğer yoğuşmayan gazların asit oluşturarak korozyona neden olması.
Kondenstop Türleri
Farklı uygulamalar için farklı türde kondenstoplar geliştirilmiştir. Kondenstopun en önemli özelliği buhar ile kondensi ayırabilmesidir. Farklı kondenstop türleri; buhar, hava ve kondensi ayırabilmek için farklı prensip ve mekanizmalara sahiptirler. Kondenstoplar, çalışma prensiplerine göre sınıflandırıldığında avantaj ve dezavantajları olduğu görülecektir. Kondenstop seçiminde, kondenstopların özellikleri dikkate alınmalıdır.
- Yoğunluk Prensibine Göre Çalışan Kondenstoplar
Yoğunluk veya mekanik tip olarak adlandırılan bu kondenstoplar yoğunlukların farkından dolayı buharı kondensten ayırır. Buhar, her zaman daha hafiftir zira yoğunluğu kondensten çok daha azdır. Mekanik prensiple çalışan kondenstoplar, yüksek miktardaki kondensi boşaltır ve buharı tutar. En sık kullanılan iki tür kondenstop vardır, şamandıralı ve ters kovalı.
- Sıcaklık Farklılıklarını Algılayarak Çalışan Kondenstop
Buhar sıcaklığı ile daha düşük sıcaklıktaki kondensin sıcaklık farklılıklarını algılayarak çalışır. Denge basınçlı termostatik ve bimetalik gibi türleri vardır.
- Termodinamik Prensiple Çalışan Kondenstop
Bernouilli prensibine göre çalışan kondenstopdur. Bu prensibe göre çalışan kondenstoplar, termodinamik kondenstop olarak adlandırılır.
Kondenstop Seçim Tablosu
Kondenstop seçiminde aşağıdaki temel bilgilere ihtiyaç vardır:
- Kondenstop Tipi
Kondenstop seçim tablosundan sistem ve cihazlara en uygun kondenstop seçilir.
- Kondens Miktarı
Hesaplanan kondens miktarı(kg/h) bir emniyet katsayısı ile çarpılarak, kondenstopun kapasitesi seçilir. Emniyet faktörü olarak; Ana buhar hatları ile ısı eşanjörleri, hava ısıtma sistemleri gibi sıcaklık kontrolü yapılan sistemlerde 3, diğer yerlerde 2 alınır. (Aşağıda örnek hesaplama yapılmıştır.)
- Fark Basıncı
Kondenstopa kadar gelen basınç ile kondenstoptan sonraki karşı basınç arasındaki farktır. Kondenstoptan sonraki basınç; yükseltiler ve sürtünme kayıplarının toplamıdır. Ancak, kondens basınç altındaki ortak bir kondens dönüş hattına bağlanıyorsa, karşı basınca söz konusu basınç da eklenmelidir.
Örnek: Kondenstop giriş basıncı(P1) 4 barg Karşı basınç (P2) 1 barg olan bir eşanjör sisteminde 250 kg/h kondens oluşmaktadır. Bu sistem için kondenstop çapı ne olmalıdır?
Kondenstop Miktarının Hesaplanması
Buhar ısı kaybına uğradığı zaman yoğuşur ve kondens oluşur. Saatte oluşan kondens miktarı, ısı kaybına ve kullanım noktasına göre değişir. Kondenstop uygulaması yapılacak, borular veya cihazlardaki kondens miktarının bilinmesi gerekir. Genel olarak tüm sistem ve cihazlarda oluşan kondens miktarı tükettikleri buhar kadardır. Bu değer bilinmiyorsa hesaplama yapılır. Ancak, buhar hatlarında meydana gelen kondens miktarı borudan geçen buhar miktarının çok altındadır. O nedenle özellikle buhar dağıtım hatlarındaki kondens miktarının hesaplanması gerekir.
Buhar hatlarında kondens miktarı:
Isınma kayıplarının hesaplanması
Q: Kondens miktarı (kg/h)
W: Boru ağırlığı
W: Boru ağırlığı
L: Boru uzunluğu (m)
T1: Buhar sıcaklığı (C)
T2: Ortam sıcaklığı (C)
c: Çelik boru özgül ısısı (0.48 kJ/kgC)
e: Buharlaşma entalpisi (Kj/kg)
t: Isınma süresi (dak.)
Örnek: 8 bar basıncındaki buharı taşıyan, 120 m uzunluğunda, 100 mm çapındaki borunun toplam ısı kaybı nedir. (Boru ve üzerindeki fittings vb. elemanların toplam ağırlığı 2200 kg ısınma süresi 20 dakikadır.)
Ana buhar hatlarında kondenstop kapasitesini hesaplamak için emniyet faktörü 3 alınır. Bu örneği hesaplayacak 249,3 x 3 = 747,9 kg/h baz alınır.120 metre uzunluğundaki boruya her 40 metrede bir kondenstop uygulaması yapıldığında üç adet kondenstop kullanmak gerekecektir.
Ana buhar hattının kondenstop tipi için “Seçim tablosu”na bakıldığında uygun kondenstop tipinin termodinamik, çapı da kapasite diyagramından DN15(½”) seçilir.
Kondenstop Buhar Kaçak Kontrolü
Kondenstop arızalandığında veya sit ile subap arasına herhangi bir madde girdiğinde kondenstop açık kalır ve buhar kaçırmaya başlar. Buhar kaçağı enerji kaybına neden olur. Bu nedenle kondenstopların belirli periyotlarla kontrol edilmesi gerekir.
Arızalı veya açık kalmış bir kondenstoptan kaçan buhar, işletmelere ciddi oranda bir yük getirir. Aşağıdaki diyagramda kondenstopların orifis çapına göre kaçan buhar miktarı ve buhar miktarına bağlı olarak yakıt tüketimleri görülmektedir.
Kondenstop Ölçülerine Göre Takribi Orifis Çapları
DN15………..……….. 3mm
DN20………..……….. 5mm
DN25………..……….. 6,4mm
DN40………..……….. 10mm
DN50………..……….. 12,5mm
Örnek 1: 12 bar basınçta DN25 ölçüsündeki bir kondenstopta 6,4 mm orifis çapına göre buhar kaçak miktarı(yılda 8.400 saat çalışma esasına göre) 140kg/h buhardır. Bunun yakıt olarak karşılığı; 150 ton kömür, 90 ton fuel oil, 35000 Gj gaz’dır.
Örnek 2: 6 bar basınçta DN15 ölçüsündeki bir kondenstopta 3 mm orifis çapına göre buhar kaçak miktarı(yılda 8.400 saat çalışma esasına göre) 18kg/h buhardır. Bunun yakıt olarak karşılığı; 18 ton kömür, 13 ton fuel oil, 380 Gj gaz’dır.
Kondenstoplarda Hava Kilitlenmesi
Hava kilitlenmesi, kondensin devamlı boşalmasına engel olur ve ısı transferini etkiler.
Buhar sistemlerinde hava ve diğer yoğuşmayan gazlar sistemin durdurulması ile sistem içerisine girer ve sistem tekrar çalışmaya başlayınca, hava ve yoğuşmayan gazlar buhar ile beraber taşınırlar. Buhar hatlarındaki hava atıcılardan atılmayan hava sistemi kilitler. Bu olaya hava kilitlenmesi denir.
Serpantinlerdeki kondens, biriken havanın kondenstop tarafından boşaltılmasına kadar kondenstopa ulaşamaz. Serpantinde biriken kondens ise ısı transferini etkiler. Bu olay, vardiya şeklinde çalışan tesislerde veya sistemin on-off çalışmasında gözlenir.
Hava, kondenstoptan çabuk bir şekilde boşaltılmalıdır. Kullanılan kondenstopun iyi hava boşaltma özelliği yoksa, ters kovalı kondenstoplarda olduğu gibi, özel çözümler uygulanır. Ters kovalı kondenstoplarda hava, kova üzerindeki küçük delikten ve yavaş şekilde atılır. Atılan hava miktarı yeterli değildir.
Bütün termostatik kondenstoplar, gerek sistem ilk işletmeye alınmasında gerekse de normal boşaltma esnasında tamamen açıktır ve hava serbestçe boşaltılır.
Şamandıralı kondenstoplar, termostatik hava atıcılı olmalıdır.
Şamandıralı kondenstop, hava atıcı sistemine sahiptir.
Kondenstoplarda Buhar Kilitlenmesi
Özellikle tekstil ve kağıt sanayi başta olmak kaydıyla birçok proseste, silindir ısıtmalarında buhar, kondensten önce kondenstopa girerek sistemi kilitler. Sistemin çözülmesi için buhar kilitleme çözücü (SLR) şamandıralı kondenstoplar kullanılır.
SLR Sistemli Çözümler:
Buhar Kilitlenmesi ve Çözümü
Silindire gelen buhar ısısını verip kondense dönüştükten sonra silindir içindeki sifonla kondenstopa ulaşır. Kondenstop, kondensi boşalttıktan sonra arkadan gelen buhar, sifon hattı boyunca kondenstopa kadar dolar. Kondenstop çalışma prensibi gereği buharı geçirmediği için kapalı kalır. Buharın arkasında tekrar oluşan kondens, kondenstopa ulaşamayıp silindirde birikir. Bu durum ısıl verimliliği ciddi anlamda düşürür. Bu duruma BUHAR KİLİTLENMESİ deriz. Isıtma silindirlerinde yaşanan bu sorunu çözmek için, sifon girişi ve kondenstop arasında kilitlemeye sebep olan o buharı sistemden atmak için buhar kilitleme çözücülü(SLR) şamandıralı kondenstop kullanmak gerekir.
Buhar kiltlenme çözücülü(SLR) Şamandıralı Kondenstopun kullanıldığı yerler:
- Tekstil jet boyama
- Tekstil kurutma silindirleri
- Proses tankları
- Pişirme kazanları
- Silindir ütü(kalender)
- Çok silindirli apre makinaları
- Kağıt makinaları