Kızgın yağ kazanı kapasitesinin debi, ΔT ve proses tipine göre hesaplanması eğitimi
formüller; Endüstriyel örnekler (zift/gıda/tekstil); Yaygın boyutlandırma hataları
Kızgın yağ kazanının kapasitesinin doğru ölçümü, verimli ve ekonomik bir ısıtma sistemi tasarımının temelidir. Eğitici bir tonla bu makale, bitüm endüstrisinin mühendislerine ve yöneticilerine gerekli kapasiteyi hesaplamanın kavramlarını, ana formüllerini ve pratik adımlarını tanıtmaktadır. Nihai hedef, üretim hattının optimum performansını sağlamak için gerekli termal gücü (saatte kilokalori cinsinden) doğru bir şekilde belirlemektir.
Kapasite seçiminde temel parametrelerin tanımı
Hesaplamalara girmeden önce sistemin temel parametreleri tanımlanmalıdır:
- Proses ısı yükü ($Q_P$): Hammaddeleri ısıtmak ve ekipman sıcaklığını korumak için gereken toplam enerji.
- Ortam ısı kaybı ($Q_L$): Kazanın, boruların ve depolama tanklarının yalıtımlı gövdesinden ısı kaybı.
- Verim Termal (${\eta}$): Verimlilik yakıtı kazanda faydalı enerjiye dönüştürür (genellikle 0,85 ila 0,92 arasındadır).
- Güvenlik Faktörü: Zaman içinde tüketimdeki dalgalanmaları veya verimlilik kaybını kapsayan bir faktör (genellikle yüzde 10 ila 20).
Kazanın gerekli nihai kapasitesi ($Q_{\text{Boiler}}$) bu parametrelerin toplamının bir fonksiyonudur.
Ana tasarım formülleri
Kazanın gerekli kapasitesi (saatte kilokalori cinsinden) aşağıdaki formülle hesaplanır:
[ Q_{\text{Kazan}} = \frac{Q_P + Q_L}{{\eta} \times SF} ]
burada $SF$ güven faktörüdür (ör. %15 güven için 1,15).
Proses ısı yükünün hesaplanması ($Q_P$)
$Q_P$ iki ana bölümden oluşur: ham maddelerin ısıtılması ve sıcaklığın korunması.
1. Isınma:
Kütlesi $M$ (kg) olan ve sıcaklık farkı $\Delta T$ (santigrat) olan bir malzeme kütlesinin (bitüm gibi) belirli bir $t$ (saat) sürede ısıtılması gerekiyorsa gerekli güç aşağıdaki şekilde hesaplanır:
[ Q_{\text{Isı}} = \frac{M \times C_p \times \Delta T}{t} ]
burada $C_p$ maddenin özgül ısı kapasitesidir (bitüm için yaklaşık 0,5 kcal/kg °C).
2. Isı Bakımı:
Bu termal yük, çalışma sıcaklığında tanklardan ve boru hatlarından kaynaklanan ısı kaybını telafi etmek içindir. Bu değer, ekipmanın fiziksel özellikler tablosundan veya deneysel ölçüm yoluyla elde edilmelidir.
Spesifik ısı tüketimine sahip bir bitüm tesisi için sayısal örnek
Bir asfalt fabrikasının aşağıdakilere ihtiyacı olduğunu varsayalım:
- 8 çalışma saatinde 50 ton bitümün 20°C'den 160°C'ye günlük ısıtılması.
- Sistemin (tanklar ve borular) genel sıcaklığının 160°C'de tutulması, bu da 500.000 kcal/saatlik sabit ısı kaybına eşdeğerdir.
- Kazanın beklenen ısıl verimi: ${\eta} = 0,90$.
- Güven faktörü: $SF = 1,15$.
Adım 1: İlk ısıtma yükünün hesaplanması (Isınma):
bitüm kütlesi $M = 50.000 \text{kg}$. $\Delta T = 160 - 20 = 140^\circ\text{C}$. $C_p = 0,5$. Isınma süresi $t = 8 \text{saat}$.
[ Q_{\text{Isı}} = \frac{50.000 \times 0,5 \times 140}{8} = 437.500 \text{ kcal/h} ]
2. Adım: Isı bakım yükünün hesaplanması:
[ Q_{\text{Kayıp (Toplam)}} = 500.000 \text{ kcal/h} ]
3. Adım: Prosesin gerekli toplam ısı yükünün hesaplanması ($Q_P$):
[ Q_P = Q_{\text{Isı}} + Q_{\text{Kayıp (Toplam)}} = 437.500 + 500.000 = 937.500 \text{ kcal/h} ]
4. Adım: Kazanın nihai kapasitesini hesaplayın:
[ Q_{\text{Kazan}} = \frac{937,500}{0,90 \times 1,15} \approx 1,138,759 \text{ kcal/h} ]
Bu nedenle gerekli kızgın yağ kazanı kapasitesi saatte en az 1,14 milyon kilokalori olmalıdır.
Hesaplamalarda sık karşılaşılan hatalar ve düzeltme yöntemleri
- Borulardan ısı kaybını göz ardı etmek: Kazanlar ve tanklar arasındaki uzun borular önemli miktarda kayıp yükü oluşturabilir. Düzeltme: Boruların ısı kaybını her zaman ayrı ayrı hesaplayın ve $Q_L$'a ekleyin.
- Aşırı iyimser bir verimlilik seçmek: Eski yağla çalışan bir kazan için %95'lik bir verimlilik kullanın. Düzeltme: Her zaman sistemin gerçek verimliliğini kullanın (üretici sertifikasına göre) ve güvenlik faktörünü dahil edin.
- Durdurma süresini (Batch Time) dahil etmeden: Üretim partili (Batch) ise, ısıtma süresi hesaplamalarda doğru şekilde zamanlanmalıdır.
Mühendislik hesaplama yazılımını kullanma
Vachar Niro gibi saygın şirketler, hesaplanan kapasitenin gerçek ortamda sabit kalması için ısı akışını, bobinlerdeki ısı transferini ve termal gerilimleri simüle etmek için ASME veya TEMA standartlarını temel alan özel yazılımlar kullanıyor.
SSS kapasite hesaplaması
- Yakıt türü (dizel veya doğalgaz) hesaplanan kapasiteyi etkiler mi?
Yakıt türü kazanın ısıl kapasitesini (kcal çıkışı) doğrudan etkilemez ancak yakıtların ısıtma değeri farklı olduğundan brülörün gerekli giriş gücünü ve işletme maliyetini etkiler. - Kapasite ölçümünde güvenilirlik faktörü (SF) ne anlama gelir? Nedir?
Güvenlik faktörü, cihazın kullanım ömrü boyunca ortaya çıkan belirsizlikleri, verim kaybını veya öngörülemeyen geçici ihtiyaçları (çok düşük ortam sıcaklığında çalışmaya başlamak gibi) telafi etmek için kullanılan bir marjdır. - Gerekli kapasiteden daha büyük bir kazan satın alırsak ne olur? Bisikletçilik). Bu durum verimliliği düşürür, brülör parçalarının aşınmasını artırır ve bobinlerde karbon birikmesine yol açar.