Gaz Yakıtlı Yoğuşmalı Kazan

Gaz Yakıtlı Yoğuşmalı Kazan

 1.1. Sıvı Yakıtlar ve Özellikleri 1.1.1. Özgül Ağırlık Akaryakıtlarda ve diÄŸer sıvı petrol destilasyonu ürünlerinde, birim hacmin ağırlığı olan özgül ağırlığın tespiti için çeÅŸitli yöntemler vardır.Analizde kullanılan ve gövde kısmı içinde termometre bulunan tiplerine ‘’termo-hidrometre‘’ adı verilir.Özgül ağırlığı belirlenecek numune,çapı hidrometre çapından en az 2,5 cm daha geniÅŸ ve yüksekliÄŸinde hidrometre yüzer vaziyette iken dipten 2.5 cm yukarı olacak ÅŸekilde cam bir kabın içine konulur.Yakıtın kendi sıcaklığında ölçülen özgül ağırlık deÄŸerleri 15,5 0 C (60 0 F) standart sıcaklığı çevrilerek yapılır. Akaryakıtlarda ASTM yöntemlerinin kabul ettiÄŸi diÄŸer bir özgül ağırlık birimi A.P.I. derecesi olup , d 15,5 0 C(60 0 F) ‘daki yoÄŸunluk olmak üzere A.P.I=141.5/d-131.5 ifadesinden bulunabilir. 1.1.2. Vizkozite Vizkozite bir akıcılık ölçüsüdür.Yakıtın düÅŸük çalışma sıcaklıklarında dahi serbestçe akacak kadar vizkozitesi düÅŸük olmalı, sızıntıya engel olacak ve pompa sistemini yaÄŸlayabilecek kadar da yüksek vizkoziteli olmalıdır.Aynı zamanda yanma hücresine kolayca atomize edebilecek uygun vizkozitede olmalıdır. Vizkozite akış halinde olan bir sıvının akmaya karşı gösterdiÄŸi direnç olarak da tanımlanabilmekte ve mutlak vizkozite ve bağıl vizkozite olmak üzere iki grupta verilmektedir. Mutlak vizkozite, 1cm2 ’lik düzlem yüzey elemanını 1cm uzakta ,yine 1cm2 ’lik düper bir yüze nazaran 1cm/sn’lik bir hızla hareket ettirmek için 1dyn’lik bir kuvvet gerekiyorsa söz konusu sıvının vizkozitesine mutlak vizkozite veya mutlak içsel sürtünme adı verilir. CGS sisteminin vizkozite birimi poise (gr/sn.cm) dir.Vizkozite ölçülmesinde en çok ÅŸu birimler kullanılmaktadır.

ÖÄžRENME FAALÄ°YETÄ° -1 AMAÇ ARAÅžTIRMA -Engler derecesi (0 E) -Redword saniye (RI) -Saybolt saniye (SSU) 1.1.3. Destilasyon Akaryakıtların özelliÄŸini ve cinsini aydınlatmaya yarayan en önemli yöntemlerden biri destilasyondur.Bu deney ASTM’nin kabul ettiÄŸi standart bir deney seti ile yapılmaktadır.Deneyde ; yakıt , ısıtılarak buharlaÅŸtırılır.Buhar ,bir soÄŸutucudan geçirilerek ,yoÄŸunlaÅŸan yakıt bir ölçü kabında toplanır.%10 ,%20 ,%30 ,%40, %50,%60,%70, %80, %90 ve son yakıtın yoÄŸunlaÅŸtığı sıcaklıklar kaydedilir.Yakıt yüzdeleri ,ordinat eksenine ,sıcaklıklarda apsis eksenine alınarak her yakıt karışımı için buharlaÅŸma eÄŸrisi elde edilir.Düzgün bir yanma için , buharlaÅŸma eÄŸrisinin de düzgün olması gerekmektedir. 1.1.4. Alevlenme Noktası Sıvı bir yakıtın yanabilmesi için ,bu yakıtın buharı ile havanın belirli oranlar dahilinde karışmış olması gerekir.Bir yakıt ne kadar kolay buhar haline gelebilirse ,hava ile yanıcı bir karışım oluÅŸturması da o derece kolay olur.yakıtın bu kolay yanabilme özelliÄŸi ,alevlenme noktası ile tespit edilir.Yanıcı bir cismin alevlenme noktası bir cismin hava ile yanıcı karışım meydana getiren bir buhar çıkardığı en düÅŸük sıcaklık derecesidir.Alevlenme noktasının yanma tekniÄŸi bakımından çok büyük bir önemi olmadığı kaydedilmektedir.Ancak soÄŸuk havalarda yanabilme özelliÄŸi bakımından sınırlamalar getirmektedir. Özel kabına konulan numuneye istenilen bir sıcaklıktan itibaren bir derece aralıklarla alev yaklaÅŸtırılmakta , yakıt buharının alevi aldığı sıcaklık , yakıtın alevlenme noktası olarak belirlenmekte ve deney cihazı sesli sinyal vererek bu sıcaklığı dijital olarak belirtmektedir. 1.1.5. Yakıtın Yapısal BileÅŸimi Genel olarak parafin ve naften tipi yakıtlarda karbon miktarı %89 civarındadır.Yakıtın önemli özelliklerinden biri de içindeki asfalt miktarıdır.Asfaltlar ,oksijenli ve kükürtlü büyük moleküllerdir.Sert asfalt normal sıcaklıkta yakıt içersinde erimez.böyle bir içeriÄŸe sahip yakıt motorlarında kullanıldığı zaman piston ,silindir , supap yüzeylerine oturarak aşınmaya yol açar. Sert asfaltlar yakıt içersinde %0.5-0.7’yi geçmemelidir. Yakıt içersinde suyun bulunması da istenmez.Su bir yandan yakıt donanımında korozyona yol açarken , diÄŸer taraftan yakıtın ısıl deÄŸerini düÅŸürür. 1.1.5.1. Kükürt Miktarı Yakıt içersinde kükürt varsa ,yakıt bu kükürtle yanar. Kükürtdioksit (SO2) veya daha fazla oksijenle birleÅŸerek kükürt trioksit (SO3) oluÅŸturur.Yakıtın yanmasıyla meydana gelen su buharıyla SO3 ‘ün birleÅŸmesinden oluÅŸan sülfürük asit (H2SO4) çok ÅŸiddetli bir aşındırıcı olduÄŸu için bulunduÄŸu sistemin aşınmasına sebep olur.Bu amaçla yakıt içersindeki kükürt miktarı için deneyleri yapılır. 1.1.5.2. Karbon Miktarı Bir yakıtın yanabilmesi için buhar haline gelmesi gerekliliÄŸi açıklanmıştı. Karbon miktarı testi ,yakıtın uçucu kısımlarının buharlaÅŸmasından geriye kalan kok miktarını verir.Karbonun yüksek olması brülör memelerinde tıkanmalar gibi sorunlara neden olmaktadır. 1.1.5.3. Yakıtın Yüzey Gerilimi Yüzey gerilimi demetin parçalanmasında etkili olan bir özelliktir.Yakıtın yüzeyi gerilimi yoÄŸunlukla artar, sıcaklıkla azalır.ÇeÅŸitli yakıtlar için yüzey gerilimi; Benzin (0.019-0.023) Dizel yakıt (0.023- 0.028) Gaz yağı (0.028-0.029) deÄŸerleri arasındadır. 1.1.6. Sıvı Yakıtların Elde EdiliÅŸleri Genel olarak sıvı yakıtlar üçe ayrılır; -Petrol esaslı yakıtlar -Alkol -YaÄŸlar DoÄŸal akaryakıtlar petrol ve bunun destilasyon ve kraklama (termik veya katalitik) ürünleri teÅŸkil eder.Yapay akaryakıtlar ise sentez yoluyla elde edilen akaryakıtlar ve bunların destilasyon ürünleridir.Ä°spirtoda yapay akaryakıttır.Petrol çeÅŸitli hidrokarbonların karşımıdır.Bütün petrollerin esas bileÅŸenleri parafinler, naftenler ve aromatik hidrokarbonlardır.Ortalama bir petrol %30 parafinler %25 aromatik hidrokarbonlardır. Geriye kalan %5’lik kısmı ise oksijen , azot ve kükürt bileÅŸenlerdir. Petrol özellikle motorlu ve tepkili ulaşım araçlarının gerekli yakıtını ,makine yaÄŸlarının üretimini ve asfalt gereksinimini karşılamakta , bundan baÅŸka Fuel-Oil olarak ısıtmada kullanılmaktadır. 1.1.6.2. Ham Petrolün Terkibi Akaryakıtlar ve minarel yaÄŸlar organik bileÅŸilerdir.Organik bileÅŸiklerin özelliÄŸi 4 deÄŸerli (C) ‘nun yaptığı bileÅŸikler olmasıdır.(C) atomunun 4 basamağının her biri ayrı ayrı veya ikisi bir diÄŸerleri ayrı ayrı veya üçü bir birisi ayrı hatta dördü de birden bir yere baÄŸlanabilir. Renginin koyuluÄŸu nisbetinde karbonu fazladır.Bazen siyaha yakın bazende sarımtrak renk olabilir.Siyahlığı içersinde asfalt bulunmasından ileri gelir.Ham petrol aktarma ve vakum cihazlarında damıtma suretiyle beraber sürüklediÄŸi toprak ve sudan ayrılır.Sonra kesif sülfirik asitle muamele edilerek içersindeki oksijenli birleÅŸikleri tahrip edilir,petrol tabakası ayrılarak sodyum hidroksitle nötürlenir,yıkanıp suyundan ayrıldıktan sonra damıtılır. Ham petrolün alevlenme noktası takriben (0)0 C olmakla beraber içreisndeki hafif kısımların olmasına göre deÄŸiÅŸir. Ham petrolün kalori deÄŸeri 10000 kcal/kg civarındadır. 1.1.6.3. DoÄŸal Akaryakıtların Elde EdiliÅŸ Yöntemleri Sıvı yakıtlar genel olarak ham petrolün damıtılması ile elde edilirler.Bunun yanı sıra damıtma ile az miktarda elde edilebilen bazı ürünlerin miktarlarını artırmak amacıyla büyük moleküllü hidrokarbonları parçalamak (kraking yöntemi) veya temel elemanlar olan karbon ve hidrojeni birleÅŸtirerek yeni hidrokarbon molekülleri oluÅŸturmak (sentez yöntemi) mümkündür.Ayrıca bazı tip hidrokarbonların yapıları deÄŸiÅŸtirilerek istenilen kalite ve yapıda benzin elde edilebilmektedir. 1.1.6.4. Ham Petrolün Elde EdiliÅŸ Yöntemleri Ham petrol, propan, bütan gibi çok küçük moleküllerle ,ağır yaylar,asfalt gibi çok büyük moleküllerin ve ayrıca parafinik, naftanik ve aromatik yapıların karışımından oluÅŸmuÅŸtur. Ham petrol ısıtıldığında önce buharlaÅŸma sıcaklığı düÅŸük olan küçük moleküllü bileÅŸenler buharlaÅŸmaya baÅŸlar.Isıtma ilerledikçe belli sıcaklık aralıklarında buharlaÅŸan kısımlar tekrar yoÄŸunlaÅŸtırılarak benzin, gaz yağı, fuel oil, makine yaÄŸları gibi ürün grupları elde edilmektedir. Ancak belli sıcaklık aralığında ayrılan moleküllerden oluÅŸan bu ürün gruplarını da ,örneÄŸin benzini de, kendi içinde damıtarak daha uçucu olan hafif benzin (kuÅŸ benzini) veya standart benzin elde edilir.Ham petrolün damıtılması sonucunda %30 benzin, %20-40 dizel yakıtı ,%20 ağır yakıtlar ,%10-20 ağır yaÄŸlar elde edilmektedir.Petrolden ;petrol gazı, gazyağı ,benzin ,motorin , fuel oil ,yaÄŸlama yaÄŸları ,mum ve asfaltik bitüm gibi çeÅŸitli ürnler elde edilmektedir.Ayrıca alkol benzeri yaÄŸlar çeÅŸitli tarım ürünlerinden (ÅŸeker pancarı-ispirto üretimi gibi) yakıtlar elde edilmektedir. Ham petrolden elde edilen yakıtların damıtma sıcaklıkları yaklaşık olarak aÅŸağıda verilmiÅŸtir. Tablo 1.1: Yakıtların damıtma sıcaklıkları Ham petrol damıtılmaya baÅŸlanmadan önce dinlendirilmekte ve bazı iÅŸlemlerle tuz ve sudan arındırılmaktadır.Ham petrolün yapısında ,elde edildiÄŸi bölgeye göre parafinik veya naftanik bileÅŸenler daha fazla bulunabilir.Aromatlar ham petrolde çok az bulunurlar.Ham petrolün damıtılması ile elde edilen benzinde %50-75 oranında parafinler vardır Hafif Yakıt YaÄŸları Diesel (dizel) araçlarda kullanılan motorine yakın incelikte(benzin, gazyağı, motorin, marin dizel vb.) incelikte yaÄŸlardır. Nakli ve yakılması esnasında ön ısıtmaya gerek yoktur. Orta Yakıt YaÄŸları Hafif yaÄŸlara nazaran akıcılığı biraz az olan yakıt türüdür(fuel-oil). Yakma anında ön ısıtmaya gerek duyulur. Türleri ve özellikleri ÅŸunlardır, 4 Numaralı Fuel-Oil veya Marine Diesel: DüÅŸük sıcaklıkta bile bir ön ısıtmayı gerektirmeksizin pompalanabilen ve brülörden kolaylıkla geçebilen akışkan bir fuel-oil türüdür. Kalorifer Yakıt: 4 numaralı Fuel-oil’den daha az akışkan olan ve 5 numaralı Fuel-oil’den daha az ısıtma gerektirerek brülörden geçen bir fuel-oil türüdür. 5 Numaralı Fuel-Oil: DüÅŸük sıcaklıklarda pompalanması ve brülörden geçirilmesi için ön ısıtma gerektirebilen ve 4 numaralı fuel-oil’den daha az akışkan olan bir fuel-oil türüdür. 6 Numaralı veya Ağır Fuel-Oil: depolama tanklarında ve pompalanma sırasında ön ısıtma gerektiren akışkanlığı az olan bir petrol ürünüdür. Ağır Yakıt YaÄŸları Normal hava sıcaklığında akışı çok düÅŸük olan yakıt türüdür. Taşınması ve yakılması esnasında ön ısıtmaya tabi tutulurlar. 1.1.2. Sıvı Yakıtların Depolanmaları Yakıt tankları, bina içerisinde, toprak üstü ve altında yakıt depolanması amacı ile kullanılır. Motorin tanklarında opsiyonel olan ısıtıcı, fuel-oil tanklarında standarttır. Akaryakıt tankları hidrostatik deneye tabii tutulmaktadır.Akaryakıt tanklarının dış yüzeyleri zift ile kaplanmaktadır. Depolama tankları TSE 712’ye göre yapılmaktadır. Merkezi ısıtma sistemlerinde yakıt tankını bina içerisine koymak istenirse bodrum veya mahzenden Resim 1.1: Sıvı yakıt tankı Yakıt Damıtma sıcaklıkları Petrol gazları 0-35 Uçak benzini 35-150 Taşıt benzini 35-200 Gaz yağı –kerozen 150-260 Dizel yakıtı(ince) 175-290 Dizel yakıtı (Standard) 200-370 Ağır yakıtlar 370-550 faydalanılır.Normal olarak bodruma 3000 Lt’den büyük tanklar konulmaz. Yakıt tankının kalorifer kazanından ayrılmış bir bölmede olması gerekir. Yakıt tankları silindirik ve prizmatik yapılabilir. AÅŸağıdaki ÅŸekilde yakıt tankının bölümleri gösterilmiÅŸtir. Resim 1.2: Sıvı yakıt tankının bölümleri 1.1.3. Sıvı Yakıtların Isıl DeÄŸerleri Yakıtın ısıl deÄŸeri:Yakıtın ısıl deÄŸeri genellikle birim kütlenin enerjisi ile verilir.Gaz yakıtlarda ise ısıl deÄŸer ,uygulamada birim hacminin enerjisi olarak verilir.Yanma sonu sıcaklıklarında su her zaman buhar olarak bulunduÄŸundan , ısıl deÄŸer, alt ısıl deÄŸer olarak alınmalıdır. Hu = 9822.2+36.6*A.P.I (kcal/kg) Benzin veya dizel yakıt için Hu=42000-44000 kj/kg Hu=10200-10500 kj/kg ‘dir. AÅŸağıdaki tabloda sıvı yakıtların yanma ürünleri ve ısıl deÄŸerleri görülmektedir. Tablo 1.2: Sıvı yakıt yanma ürünleri ve ısıl deÄŸerleri 1.1.3. Sıvı Yakıtların DiÄŸer Yakıtlarla KarşılaÅŸtırılması AÅŸağıdaki tabloda yakıtların çeÅŸitli özellikleri ve fiyat kıyaslaması verilmiÅŸtir. Sıvı yakıtlar ekonomik deÄŸildir. Dışa bağımlılığı artırmaktadır. Taşınması depolanması zordur. Çevreye zararları fazladır. Kazanlarda yakılırken otomatik kontrole uygun olmaları avantajlarıdır. Verimli yakılmazlarsa hava kirliliÄŸine neden olurlar. Katı atıkları yoktur. Yakmadan önce ön ısıtma gerekir. Yakıt KarşılaÅŸtırmaTablosu Tablo1.3: Yakıtların özelliklerinin karşılaÅŸtırılması 1.2. Sıvı Yakıt Kazanı ÇeÅŸitleri Kazanlar aÅŸağıdaki gruplandırma özelliklerinin bir bölümüne göre üretilirler. Resim1.3 ve 1.4 teki gibi. 1.2.1. Isıtıcı Akışkan Cinsine Göre 1. Sıcak Sulu Kazanlar 2. Kaynar Sulu Kazanlar Resim 1.3: Sıvı yakıtlı çelik buhar kazanı 3. Buhar Kazanları a.Alçak Basınçlı Buhar Kazanları b.Yüksek Basınçlı Buhar Kazanları 1.2.2. Kazan Yapımında Kullanılan Malzemeye Göre 1. Dökme Dilimli Kazanlar 2. Çelik Kazanlar 1.2.3. - Kazan Ocak Tipine Göre 1. Tam Yanışlı Kazanlar 2. Alttan Yanışlı Kazanlar 1.2.4. Yanma Odası Basıncına Göre 1. Karşı Basınçlı Kazanlar 2. Karşı Basınçsız Kazanlar 1.2.5. Kazan Yapısal Tasarımına Göre 1. Alev Borulu Kazanlar 2. Alev Duman Borulu Kazanlar 3. Duman Borulu Kazanlar 4. Su Borulu Kazanlar 5. Radyasyon Kazanları 1.2.6. Kazan Biçimine Göre 1. Yarı Silindirik Kazanlar 2. Yatık Konumlu Silindirik Kazanlar 3. Dik Konumlu Silindirik Kazanlar 4. Prizmatik Paket Kazanlar Resim 1.4: Çelik sıvı yakıtlı sıcak su kazanı ve bölümleri