Verilenler
Soğuk akışkan giriş sıcaklığı : Tog= 70
Soğuk akışkan çıkış sıcaklığı : Toç= 90
Sıcak akışkanın giriş sıcaklığı : Tsg=100
Sıcak akışkanın çıkış sıcaklığı : Tsç=100
Sıcak akışkanın debisi : ms=5000kg/h
Sıcak akışkan : H2O (gaz-sıvı)
Soğuk akışkan :H2O (sıvı)
Seçilenler
Boru boyu : l= 4m
Boru iç çapı : di= 0,021m
Boru dış çapı : dd= 0,025m
Kirlenme direnci : R=0,0001 m2hoC/kcal
Boru malzemesi : Karbon çeliği (%10C) (100oC’de = 42 kcal/mhoC )
Ortalama Sıcaklıklar
Akışkanın Özellikleri
tmo tms
Sıcaklık (oC) 80 100
Yoğunluk (kg/m3)
971,8 958,4
Özgül ısı cp (kcal/kg oC) 1,0023 -
Isı iletim katsayısı (kcal/mh oC)
0,575 0,587(su)
Dinamik viskozite .10-3 (kg/ms)
0,355 0,282(su)
Kinematik viskozite .10-6 (m2 /s)
0,365 0,295 (su)
0,047 (buhar)
Prandtl sayısı Pr (cp / )
2,23 1,75(su)
1,06(buhar)
Logaritmik Ortalama Sıcaklık Farkı
Isıtma Alanının Hesabı (Ad)
Qo= mo cp (Toç-Tog)
Qs= ms (h2 –h1) h2 = 638,9 kcal/kg h1 = 100,04 kcal/kg
Qo+Qs=0 Qo=-Qs
Qs=5000 x -538,86 = -2694300 kcal/h
Qo= mo x 1,0023 x (90-70)
mo = 134406 kg/h
Q=Kd x Ad x 2694300 = 1409,79 x Ad x 18,2
Ad= 104,98 m2
Boru sayısı : n=334,33 Son boru sayısı : n=335
Ayna Çapı (Da)
Üçgenin alanı :
Buna göre 335 tane boruyu;
F=2xAxnx1,15 =0,306437676 m2 alana yerleştiririz.
DA=0,669846141m
Hidrolik Çap
Soğuk Akışkanın Hızının Bulunması
Soğuk akışkan borunun içinden geçiyor.
mo =n x Ai x x x 3600
= 0,3311052 m/s
Soğuk Akışkanın Reynold Sayısının Bulunması ( )
( Türbülanslı )
Soğuk Akışkanın Nusselt Sayısının Bulunması ( )
Soğuk Akışkanın Konveksiyon Isı Transfer Katsayısı ( )
Sıcak Akışkanın Konveksiyon Isı Transfer Katsayısı ( )
=0,959*(0,5873*958,42*9,81*4*3600/(0,000000282*14,9254*335(1/3))) (1/3)
Isı Transfer Katsayısının Kontrolü
Bulunan değeri seçilen değerine eşittir.
Dizayn Heapları
Bulduğumuz boru sayısı 335 iken bunu kirlenme dirençlerini ve ileride ortaya çıkabilecek kirlenmelere karşı boru sayısı 340 adet alınarak termik hesaplamalar yapılacaktır.
F = A12 = 2 A n 1,15 = 2 340 1,15 = 0,35240333 m2
Dgerçek = (4A12/)1/2
Dgerçek = (4 0,35240333/ )1/2 = 0,669846143 m = 66,9846143 cm
Soğuk akışkanın giriş kesidi:
Tog = 70 ºC
= 971,8 kg/m3
Mo = 134406/3600 = 37,335 kg/s
c = 1,5 m/s
F = Mo/(c) = 0,025612266 m2
dog = (4F/)1/2 = 0,180629705 m
Soğuk akışkanın çıkış kesidi:
Toç = 90 ºC
= 971,8 kg/m3
Mo = 37,335 kg/s
c = 1,5 m/s
F = Mo/(c) = 0,025612266 m2
dog = (4F/)1/2 = 0,180629705 m
Sıcak akışkanın giriş kesidi:
Tsg = 100 ºC
= 0,597514 kg/m3
Ms = 5000/3600 = 1,3888889 kg/s
c = 10m/s
F = Ms/(c) = 0,232444445 m2
dsg = (4F/)1/2 = 0,544157673 m
Sıcak akışkanın çıkış kesidi:
Tsç = 100 ºC
= 958,4 kg/m3
Ms = 5000/3600 1,3888889 kg/s
c = 10 m/s
F = Ms/(c) = 0,000966116 m2
dsç = (4F/)1/2 = 0,03508164 m
Eşanjörün Et Kalınlığının Hesabı:
S = PDgerçek / (2emniyet gerilmesi) + 0,4
Emniyet gerilmesi = 26010,19/2,5 kp/cm2
Emniyet katsayısı = 2,5 alınmıştır
Akma gerilmesi = 26010,19 kp/cm2
P = 101,33 kPa(101330Pa=1,033278223 kp/cm2) (100ºC deki doymuş buhar ve sıvı H2O için basınç değeri)
S = 0,000356831 + 0.4 = 0,400356831 cm = 0,00400356831 m
0.005 m = 5 mm alındı.
R = Dgerçek 0,8 = 0,669846143. 0,8 = 0,535876914 m= 535,876914mm
h1 = 3 S = 3 5 = 15 mm
h2 = Dgerçek 0,255 = 0,255 . 0,669846143= 0,170810766m = 170,810766mm
r = Dgerçek 0,154 = 0,669846143 0,154 = 0,103156306m =103,156306mm
Referanslar
1. Prof. J.P. Holman : Heat Transfer, Southern Methodist Univrsity, McGraw-Hill Book Company (1968)
2. Assoc. Prof. Dr. Sadık KAKAÇ : Örneklerle Isı Transferi, Middle East Technical University (1968)
3. William C. REYNOLDS : Thermodynamics, Stanford University (1965)
4. İ. Zeki ŞEN – Nail ÖZÇİLİNGİR : Makine Meslek Resmi (2000)
5. Yunus A. ÇENGEL – Michael A. Boles: Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik, McGraw-Hill (2000)
6. www.souheat.com
7. www.tenlinks.com
8. www.eoheat.oit.edu
9. www.e-steamboilers.com
10. www.caterpillar.com
11. www.altronic.com/
12. www.heatexchangerservice.com
13. www.bre.com
14. www.apiheattransfer.com
15. www.taftan.com/thermodynamics
16. www.htcsoftware.com
