Buhar Tablosu

Altı Sütun Nasıl Okunur

Buhar tablosunun her satırı su ile buhar arasındaki sınırda tek bir noktayı tarif eder. Basınç ve sıcaklık sütunları birbirine kilitlidir; üç entalpi sütunu enerjiyi böler; son sütun bir kilogramın kapladığı hacmi verir.

Aritmetik denetimi basittir: sıvı entalpisi artı gizli ısı, toplam buhar entalpisine eşittir. 0,10 bar mutlakta buhar tablosu 191,83 + 2392,8 = 2584,7 kJ/kg verir ve diğer bütün satırlar aynı şekilde davranır. Bir veri sayfasından alınan değer bu toplamı tutmuyorsa değer yanlıştır.

Isı Yükünü kg/h’ye Çevirmek

Buhar tablosu asıl bu hesap için vardır. Çalışma basıncındaki gizli ısıyı alın ve proses yükünü ona bölün. 4 bar mutlakta 300 kW çeken bir eşanjörde gizli ısı 2133 kJ/kg’dır; 300 ÷ 2133 = 0,141 kg/sn, yani yaklaşık 506 kg/h buhar.

Bu kg/h değeri sonraki her şeyin girdisidir: boru çapı, kontrol vanasının Kv’si, kondenstop kapasitesi ve kondens dönüş hattı. Dolayısıyla buhar tablosunu okumak bir buhar hesabının son adımı değil, ilk adımıdır.

İşi Yalnızca Gizli Isı Yapar

Sıradan bir eşanjörde buhar yoğuşur ve sıcak kondens olarak çıkar; prosese yalnız gizli ısı sütunu aktarılır. Sıvı entalpisi suyun içinde eşanjörden çıkar — kondens geri kazanımının boru masrafına değmesinin sebebi tam olarak budur, çünkü o enerji kazanda zaten ödenmiştir.

Buhar tablosu ilk bakışta şaşırtan bir sonucu da gösterir: gizli ısı basınç arttıkça düşer. 0,10 barda 2392,8 kJ/kg iken 51 bar civarında kabaca 1640 kJ/kg’a iner. Yani dağıtım basıncını yükseltmek, aynı iş için daha az değil daha fazla kilogram buhar demektir.

Özgül Hacim Boru Çapını Belirler

Son sütun, buhar tablosu ile boru boyutlandırma arasındaki bağdır. Bir kilogram buhar 0,10 barda 14,674 m³ yer kaplar, çalışma basınçlarında bunun çok küçük bir kesrini kaplar. Düşük basınçlı ve vakumlu buhar hatlarının, aynı kütleyi taşıyan yüksek basınçlı bir ana hattın yanında neden bu kadar iri göründüğü buradan anlaşılır.

Gereken kg/h değerini buhar tablosundan alınan özgül hacimle çarpıp seçilen hıza bölerseniz kesit doğrudan çıkar. Boru çaplarına göre buhar kapasitesi tablosu bu hesabın alışılmış hızlar için önceden yapılmış hâlidir.

Vakum Satırları

İlk efektif basınç satırının üstündeki satırlar atmosfer altıdır. Vakumla kurutmada ve 100 °C’nin altında kalması gereken her proseste işe yararlar; buhar tablosu bu çalışmayı planlanabilir kılar, çünkü 0,10 bar mutlakta buhar 45,81 °C’de yoğuşur.

Buradan iki pratik sonuç çıkar. Hava dışarı değil içeri sızar, dolayısıyla yoğuşmayan gazlar birikip ısı transfer yüzeyini örter; vakuma uygun ekipman ve düzgün hava tahliyesi şarttır. Buhar tablosu sıcaklığı verir, ama o sıcaklığı yüzeye ancak iyi bir hava atıcı ulaştırır.

Tablodan Vanaya

Vana seçimi iki sütun okur. Sıcaklık sütunu gövde sınıfını, conta, yuva ve salmastra malzemesini belirler; gizli ısı sütunundan çıkan kg/h ise Kv’yi ve dolayısıyla ölçüyü belirler. Kontrol vanası debi ve basınç düşümünden seçildiği için genellikle hattan küçüktür; kesme vanası ise tam geçişli ve hat çapında kalır.

Yanındaki basınç sıcaklık tablosu aynı noktaların sıcaklığını teknik atmosfer cinsinden verir; buhar tablosu ise her noktanın arkasındaki enerjiyi ve hacmi ekler. Üçlü birlikte, bir buhar vanası sipariş edilmeden önce sorulan üç soruyu karşılar: ne kadar sıcak, ne kadar enerji, ne kadar büyük.

Doyma Çizgisi Ne Anlama Gelir

Tablodaki her satır, suyun ve buharın bir arada bulunabildiği tek bir dengeyi tarif eder. Bu dengede basınç ile sıcaklık bağımsız iki değişken değildir: biri belirlendiğinde diğeri de belirlenmiş olur. Kapalı bir kapta basıncı yükseltmek, suyun kaynama sıcaklığını da yükseltir.

Uygulamadaki karşılığı doğrudandır. Bir prosesin belirli bir yüzey sıcaklığına ihtiyacı varsa, o sıcaklığı sağlayan basınç buhar tablosundan okunur ve indirgeme istasyonu ona göre ayarlanır. Tersi de geçerlidir: hattın basıncı düştüğünde yüzey sıcaklığı da düşer ve proses yavaşlar.

Doyma çizgisinin altında kalan bölge sıvı, üstünde kalan bölge kızgın buhardır. Tablo yalnız çizginin kendisini verir; iki yanı ayrı hesaplarla ele alınır.

Ara Değerler ve İnterpolasyon

Aranan basınç iki satır arasına düştüğünde değer doğrusal olarak araya konur. İki komşu satırın farkı alınır, aranan basıncın bu aralıktaki oranı bulunur ve aynı oran diğer sütunlara uygulanır.

Bu yaklaşım entalpi ve sıcaklık sütunlarında yeterince doğrudur, çünkü değişim yumuşaktır. Özgül hacim sütununda ise dikkat gerekir: hacim basınçla doğrusal değil, keskin biçimde değişir. Düşük basınç bölgesinde iki satır arasında yapılan doğrusal tahmin belirgin sapma verebilir, orada bir alt satırın güvenli tarafta kaldığı kabul edilir.

Kritik hesaplarda ara değer üretmek yerine tabloda bulunan en yakın uygun satırı seçmek tercih edilir.

Kuruluk Derecesi

Gerçek bir hatta taşınan buhar nadiren tamamen kurudur. İçindeki su oranı kuruluk derecesiyle ifade edilir: tamamen kuru buharda bu değer bir, yarısı su olan bir karışımda yarımdır.

Karışımın taşıdığı enerji, su entalpisine kuruluk derecesiyle çarpılmış gizli ısının eklenmesiyle bulunur. Yani buhar tablosundan okunan toplam entalpi, ancak buhar kuru olduğunda geçerlidir. Kuruluk derecesi 0,95 olan bir buhar, gizli ısının yalnız yüzde doksan beşini taşır.

Bu fark ısı transferinde doğrudan görülür. Islak buharla çalışan bir eşanjör, hesapta yeterli görünse de yüzeyinde su filmi oluştuğu için beklenen gücü veremez. Çözüm separatör ve hat drenajıdır.

Flaş Buhar Yüzdesi Buhar Tablosundan Çıkar

Yüksek basınçlı kondens düşük basınçlı bir hatta bırakıldığında bir kısmı anında buharlaşır. Sebep su entalpisidir: yüksek basınçtaki suyun taşıdığı enerji, düşük basınçtaki doyma sıcaklığında suda kalabilecek enerjiden fazladır ve fazlalık buharlaşmayı besler.

Hesap iki sütunla yapılır. Yüksek basınçtaki su entalpisinden düşük basınçtakini çıkarın, farkı düşük basınçtaki gizli ısıya bölün; sonuç, buharlaşan kütle oranıdır. Yedi bar mutlaktan bir bar mutlağa bırakılan kondensin yaklaşık yüzde on ikisi flaş buhara döner.

Bu oran küçük görünür ama hacim olarak büyüktür, çünkü buharın özgül hacmi suyunkinin binlerce katıdır. Kondens dönüş hattı yalnız su debisine göre boyutlandırıldığında flaş buhar yer bulamaz, hat basınçlanır ve kondenstoplar geri basınç altında kalır.

Basınç Düşürmek Buharı Kızdırır

Bir indirgeme vanasından geçen buhar iş üretmez ve dışarıya kayda değer ısı vermez; enerjisi yaklaşık olarak sabit kalır. Basınç düştüğünde ise o basınçtaki doyma sıcaklığı da düşer.

Sonuç şudur: giren doymuş buhar, çıkışta doyma sıcaklığının biraz üzerinde kalır, yani hafifçe kızgın hâle gelir. Fark küçüktür ama etkisi vardır — kızgın buhar yoğuşmaya hemen başlamaz ve eşanjörün ilk bölümünde ısı transferi zayıflar.

Buhar tablosu bu davranışı iki satır karşılaştırılarak görünür kılar: giriş basıncındaki toplam entalpi ile çıkış basıncındaki toplam entalpi karşılaştırılır, aradaki fazlalık kızgınlık payıdır.

Yoğuşmayan Gazlar Sıcaklığı Düşürür

Hatta hava veya karbondioksit bulunduğunda ölçülen basınç yalnız buhara ait değildir. Karışımdaki her gaz toplam basıncın bir kısmını taşır, dolayısıyla buharın payına düşen basınç manometrenin gösterdiğinden düşüktür.

Pratikteki sonucu şaşırtıcıdır: manometre doğru basıncı gösterse bile yüzey sıcaklığı buhar tablosundan beklenenin altında kalır. Yüzde on hava içeren bir karışımda bu fark birkaç dereceyi bulabilir ve prosesin neden yavaşladığı uzun süre anlaşılamaz.

Bu yüzden eşanjörlerin ve buhar ceketlerinin üst noktalarına hava atıcı konur. Devreye alma anında hat tamamen havayla dolu olduğu için tahliye kapasitesi çalışma değil, ilk çalıştırma koşuluna göre seçilir.

Kondens Yükü ve Kondenstop Seçimi

Kondenstop, buharın değil suyun debisine göre seçilir ve o debi doğrudan gizli ısı sütunundan çıkar. Prosesin çektiği ısı gücü, çalışma basıncındaki gizli ısıya bölündüğünde saatlik kondens yükü bulunur; yoğuşan her kilogram buhar bir kilogram kondens bırakır.

Bulunan değere bir emniyet payı eklenir. Devreye alma anındaki yük çalışma yükünün üzerindedir, ayrıca kondenstopun geçirdiği debi önündeki ve arkasındaki basınç farkına bağlıdır. Dönüş hattındaki geri basınç yükseldikçe aynı model daha az su geçirir.

Buhar tablosu burada iki kez kullanılır: bir kez yükü kg/h’ye çevirmek için, bir kez de dönüş tarafındaki flaş buhar oranını bulmak için.

Buhar Sayacı Yoğunluğu Tablodan Alır

Buhar sayaçlarının çoğu kütleyi doğrudan ölçmez. Ölçülen büyüklük hacimsel debi veya bir fark basıncıdır; kilogram cinsinden sonuç, bu değerin buharın yoğunluğuyla birleştirilmesiyle elde edilir. Yoğunluk ise özgül hacmin tersidir ve o sütun buhar tablosunda durur.

Buradan pratik bir sonuç çıkar. Sayaç, kurulum sırasında belirli bir çalışma basıncı için ayarlanır; hat başka bir basınçta çalışmaya başladığında okunan kütle debisi gerçek değerden sapar. Sapma küçük değildir, çünkü özgül hacim basınçla hızla değişir.

Bu yüzden basıncı değişken olan hatlarda basınç düzeltmeli sayaç kullanılır ya da sayacın önüne bir indirgeme istasyonu konarak basınç sabitlenir. Sabit basınçta çalışan bir hatta ise sayacın ayarlandığı satırın hangisi olduğu kayıt altına alınmalıdır; ileride yapılacak bir basınç değişikliği ölçümü de etkiler.

Su Entalpisi ve Kazan Tarafı

Sıvı entalpisi sütunu çoğu zaman atlanır, oysa kazan tarafında asıl iş onunla yapılır. Besleme suyu ne kadar sıcaksa kazanın buharlaştırma için harcayacağı enerji o kadar azalır; bu fark tabloda iki satırın su entalpisi karşılaştırılarak okunur.

Kondens geri kazanımının değeri de buradan gelir. Geri dönen sıcak kondens, taze suya göre çok daha yüksek bir su entalpisiyle kazana girer ve bu enerji zaten bir kez ödenmiştir. Aynı gerekçe deaeratör için de geçerlidir: besleme suyunu doyma sıcaklığına yaklaştırmak hem gazları atar hem kazan yükünü düşürür.

Blöf hattı da aynı sütunla değerlendirilir. Kazandan atılan su, kazan basıncındaki su entalpisini üzerinde taşır ve doğrudan tahliye edildiğinde bu enerji kaybolur. Isı geri kazanım eşanjörü ile blöf suyunun taşıdığı enerjinin bir bölümü besleme suyuna aktarılabilir; kazancın büyüklüğü, buhar tablosunda kazan basıncı ile tahliye basıncı arasındaki su entalpisi farkından okunur.

Tabloyu Kullanırken Yapılan Hatalar

En sık üç hata şunlardır. Birincisi mutlak ile efektif basıncı karıştırmak: buhar tablosunun basınç sütunu mutlaktır, manometre efektif okur ve arada bir atmosfer vardır. İkincisi toplam entalpiyi ısı hesabında kullanmak; eşanjöre aktarılan yalnız gizli ısıdır. Üçüncüsü kızgın buharı bu tabloyla hesaplamak; kızdırılmış buhar doyma çizgisinin üstündedir ve ayrı bir tablo ister.

Dördüncü ve daha sinsi olanı, katalogdan alınan gizli ısıyı yanlış basınçta okumaktır. İndirgeme istasyonundan sonra çalışan bir eşanjörde buhar tablosu, kazan basıncından değil indirgenmiş basınçtan okunmalıdır; aradaki fark kondens yükünü doğrudan değiştirir.