Gövde borulu ısı değiştirici - OMÜ

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
KMB 405 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI - 3
DENEY 6: GÖVDE BORULU ISI DEĞİŞTİRİCİ
(SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER)
Akışkan ya da katı parçacıklar ile akışkan arasında termal enerji (entalpi) geçişini sağlayan
cihazlara ısı değiştiriciler denir. Isı değiştirici sistemlerde çoğunlukla sistem dışından ısı veya
iş alışverişi gerçekleşmez. Bu tip cihazlar hem günlük hayatımızda hem de termik santrallerin
buhar jeneratörleri, kimya endüstrisinde damıtıcılar, ısıtma, havalandırma, iklimlendirme ve
soğutma uygulamalarında buharlaştırıcı ve yoğuşturucular, elektronik cihazlarda soğutucular,
otomobil radyatörleri, gaz türbin motorlardaki rejeneratörler gibi endüstriyel uygulamalarda
yaygın kullanıma sahiptir. Bu çalışmada, yaygın kullanıma sahip ısı değiştiricilerinin önemi
gözetilerek kapsamlı bir giriş yapılacaktır. Temel tasarım yöntemleri özetlenecektir. Isı
değiştiricilerin performansını etkileyen en önemli parametreler olan basınç düşümü ve kirlilik,
ısı değiştirici tasarımına yeni başlayan mühendisleri teşvik amacıyla incelenecek ve
özetlenecektir.
DENEY DÜZENEĞİ:
ANA ÜNİTE
ISI DEĞİŞTİRİCİ
Isı Değiştirici Ünitesinde Bulunan Elemanların Kodları Ve Tanımları
KODLAR
ST - 16
ST - 1
ST - 2
ST - 3
ST - 4
ST - 5
ST - 6
ST - 7
SC - 1
SC - 2
AVR - 1
AVR - 2
AN - 1
AR - 1
AB - 1
AP - 1
AP - 2
AV - 2/ AV - 3/AV - 4/AV - 5
AV - 4/AV - 5/AV - 1/AV - 6/AV - 7/AV - 8
AVS - 1
AVS - 2
TANIMLAR
Su Tankı Sıcaklık Sensörü
Isı Değiştirici İçindeki Sıcak Su Sıcaklık Sensörü
Isı Değiştirici Dışındaki Sıcak Su Sıcaklık Sensörü
Isı Değiştirici İçindeki/Dışındaki Soğuk Su Sıcaklık Sensörü
Isı Değiştiricide 1. Bölümdeki Soğuk Su Sıcaklık Sensörü
Isı Değiştiricide 2. Bölümdeki Soğuk Su Sıcaklık Sensörü
Isı Değiştiricide 3. Bölümdeki Soğuk Su Sıcaklık Sensörü
Isı Değiştirici İçindeki/Dışındaki Soğuk Su Sıcaklık Sensörü
Sıcak Su Akış Sensörü
Soğuk Su Akış Sensörü
Sıcak Su Akışı Düzenleme Vanası
Soğuk Su Akışını Düzenleme Vanası
Su Tankı Seviyesi Göstergesi
Elektrik Rezistansı
Sıcak Su Akış Pompası
Soğuk Su Boşaltma Vanası
Sıcak Su Boşaltma Vanası
Paralel Ve Ters Akış İçin Soğuk Su Vanaları
Drenaj Vanaları
Güvenlik Vanası
Güvenlik Vanası
DİKKAT !
Isıtıcı tankla temastan sakınınız çünkü sıcaklık 70 ˚C’nin üstüne çıkmış olabilir.
Tank doluyken boşaltma vanasını açmayınız
Uygulama devam ederken dış tüpün üstünde bulunan drenaj vanalarını açmayınız.
Su tankını seviye çizgisinin altına kadar doldurunuz.
Uygulama yaparken tanın üstünü açmayınız.
Uygulamaya başlamadan önce vanaların doğru konumda olup olmadıklarını kontrol
ediniz.
7- Tüm sensörlerin arayüze (bilgisayara) bağlı olup olmadığını kontrol ediniz.
8- SCADA programını başlatınız.
123456-
DENEYİN AMACI:
Isı değiştiricide sıcak suyun akışının ısı transferine etkisini incelemek ve Reynold
sayısını hesaplamak ve bu yolla hızı belirlemek
GEREKLİ MALZEMELER:
Gövde borulu Isı Değiştirici
DENEYİN YAPILIŞI:
1- Vanaların ters akım düzenine göre açıldığını kontrol ediniz.
2- Isıtıcı tankın gösterge seviyesine kadar suyla tamamen doldurulduğunu kontrol
ediniz.
3- Pompayı ve rezistörü (ısıtıcıyı) açınız.
4- Tank sıcaklığını ayarlayınız (ST16)
5- Sıcak su akışını ayarlayınız.
6- Elde edilen akış ve sıcaklık verilerini tabloya kaydediniz.
7- Soğuk suyun akışını sabit tutunuz.
8- Sistem stabil olduktan sonra elde edilen sıcaklık ve akış ölçüm değerlerini tabloya
kaydediniz.
9- Sıcak akışkan tarafından transfer edilen ısı miktarını , soğuk akışkan tarafından
kazanılan ısı miktarını, kaybedilen ısı miktarını hesaplayınız. Ayrıca logaritmik
sıcaklığı , tüm ısı transfer katsayısını ve Reynold sayısını hesaplayınız.
DENEYSEL VERİLER VE HESAPLAMALAR
TERS AKIŞ
SICAK SU DEBİSİ - SC-1 (L/min)
Sıcaklık ˚ C
Test 1
Test 2
ST16
35 ˚ C
40 ˚ C
ST1
ST2
ST3
ST4
ST5
ST6
ST7
SC-2 ( L/min)
SICAK SU DEBİSİ - SC-1 (L/min)
Sıcaklık ˚ C
Test 1
Test 2
ST16
35 ˚ C
40 ˚ C
ST1
ST2
ST3
ST4
ST5
ST6
ST7
SC-2 ( L/min)
SICAK SU DEBİSİ - SC-1 (L/min)
Sıcaklık ˚ C
Test 1
Test 2
ST16
35 ˚ C
40 ˚ C
ST1
ST2
ST3
ST4
ST5
ST6
ST7
SC-2 ( L/min)
1 L/dk
Test 3
45 ˚ C
Test 4
50 ˚ C
2 L/dk
Test 3
45 ˚ C
Test 4
50 ˚ C
3 L/dk
Test 3
45 ˚ C
Test 4
50 ˚ C
PARALEL AKIŞ
SICAK SU DEBİSİ - SC-1 (L/min)
Sıcaklık ˚ C
Test 1
Test 2
ST16
35 ˚ C
40 ˚ C
ST1
ST2
ST3
ST4
ST5
ST6
ST7
SC-2 ( L/min)
SICAK SU DEBİSİ - SC-1 (L/min)
Sıcaklık
Test 1
Test 2
ST16
35 ˚ C
40 ˚ C
ST1
ST2
ST3
ST4
ST5
ST6
ST7
SC-2 ( L/min)
SICAK SU DEBİSİ - SC-1 (L/min)
Sıcaklık
Test 1
Test 2
ST16
35 ˚ C
40 ˚ C
ST1
ST2
ST3
ST4
ST5
ST6
ST7
SC-2 ( L/min)
1 L/dk
Test 3
45 ˚ C
Test 4
50 ˚ C
2 L/dk
Test 3
45 ˚ C
Test 4
50 ˚ C
3 L/dk
Test 3
45 ˚ C
Test 4
50 ˚ C
HESAPLANACAK VERİLER:
Önemli: Suyun termodinamik özellikleri konusunda ilgili deney sorumlusundan yardım
isteyiniz.
Yukarıdaki verileri kullanarak aşağıda verilen termodinamik değerleri SI birim sistemine
göre hesaplayınız.
123456-
Sıcak su tarafından transfer edilen ısı miktarı (qh)
Soğuk su tarafından absorplanan (soğurulan) ısı miktarı (qC)
Isı kayıpları (q1 )
Logaritmik sıcaklık (ΔTlm)
Tüm ısı transfer katsayısı (U)
Sıcak ve soğuk su için Reynold Sayısı (Reh , ReC)
İpucu: Sıcaklık kullanmanız gerektiğinde birimini Kelvine çeviriniz.
GRUP NO:
TERS AKIŞ
SICAK SU DEBİSİ - SC-1 (L/min) 1 L/dk
Sıcaklık ˚ C
Test 1
Test 2
Test 3
ST16
35 ˚ C
40 ˚ C
45 ˚ C
qh
qC
q1
ΔTlm
U
Reh
Rec
Test 4
50 ˚ C
HAZIRLIK SORULARI:
Önemli: Deneye gelmeden önce ilk 7 soruyu ajandanızda yazılı olarak cevaplayınız. Geri
kalan 8 sorunun cevabını mutlaka öğrenerek deneye geliniz.
1- Deneye gelmeden önce interpolasyon ve ekstrapolasyon nasıl yapılır? Öğreniniz.
Ajandanıza bir örnek yapınız.
2- Isı Transfer metodları kaça ayrılır? Nelerdir? Açıklayınız.
3- Kondüksiyon nedir? Fourier Kanunu neyi açıklar?
4- Radyasyon ile ısı transferinin oluşabilmesi için gerekli ortam sıcaklığı kaç oC’dir?
5- Borulu ısı değiştiriciler kaç çeşittir? Basit şekillerini çiziniz.
6- Akışkanlarda Laminer akış, türbülent akış ve geçiş bölgesi nedir?
7- Aşağıdaki tabloyu doldurunuz.
Değişken
Kütle
Yoğunluk
Isı
Sıcaklık
Tüm Isı Transfer Katsayısı
Vizkozite
Hacim
Uzunluk
Çizgisel Hız
Kütlesel Hız
Hacimsel Hız
Isı Kapasitesi
Sembol
Birim - SI
Birim - İngiliz
8- Endüstride kullanılan ısı değiştirici çeşitleri nelerdir?
9- Kabuk – Tüp Isı Değiştiricide görülen ısı transfer metodlarını yazınız.
10- Isı değiştiricilerde kirlilik kaynakları nelerdir? Nasıl giderilir?
11- Gövde borulu ısı değiştiricilerde boruların dizim şekli nasıldır? Dizilişin önemini
açıklayınız.
12- Isı değiştiricilerde korozyona sebep olan etmenler nelerdir? Korozyondan korunmak
için alınabilecek önlemler nelerdir?
13- Nusselt sayısı, Reynold sayısının nasıl ve niçin hesaplandığını ifade ediniz.
14- Isı değiştirici verimliğini NTU metoduyla nasıl hesaplanacağınız gösteriniz.
15- Paralel ve Ters Akımlı ısı değiştiricilerini karşılaştırınız.
Not: Teoride föye bağlı kalmayınız.
Önemli : Bulunan veriler ve hesaplanan değerler rapor sözlüsü haftası doğru değerlerle
karşılaştırılacaktır.
Deney Sorumlusu: Arş. Gör. Gediz UĞUZ