Eşanjör

Su soğutma kulesi nedir? Sistemden gelen sıcak suyun dolgu üzerine püskürtülmesi ile ısının atmosfere verilerek ortamdan uzaklaşmasıyla soğuma sağlayan sistemlere su soğutma kulesi denir. Soğutma kulesi, suyun sıcaklığını düşürmek için hava ve suyun birbiri ile doğrudan temas ettiği özel bir ısı değiştiricidir. Su soğutma kulesi bir ısı uzaklaştırma ünitesidir. Tesis içinden geçen suyun bir kısmının buharlaşmasını sağlayarak sistemdeki istenmeyen ısıyı atmosfere verir. Kalan su istenilen derecede soğur. Gerekli sıcaklığa ulaşmış kalan kısmını ise tesise kullanılmak üzere geri gönderir.

Kule soğutma sistemleri, su soğutmalı chiller gruplarında, üretim tesislerinde plastik, tekstil, petrokimya ve termik enerji santrallerinde soğutma suyu elde edilmesinde kullanılırlar. Güç santralleri, büyük iklimlendirme sistemleri ve kimya endüstrisi büyük miktarlarda atık ısı üretirler. Bu atık ısı genel olarak yakınlardaki bir göle veya akarsuya verilir. Fakat bazen su akışı sınırlıdır. Isıl kirlenme önemli bir ölçüt olarak göz önüne alınmalıdır. Böyle durumlarda, atık ısı atmosfere verilir. Soğutma suyu ısı kaynağıyla atmosfer arasında ısı geçişi için aracı akışkan olur. Farklı işlemlerden geçmiş bu suyu, var olan kaynakları tüketmeden yeniden kullanabilmektir. Sudan istenmeyen ısıyı uzaklaştırmak, bunu zararsız ve ucuz olarak çevreye atabilmek ancak kurulacak bir soğutma kulesi ile mümkündür.

Soğutma Kulesi Çeşitleri

Bütün soğutma kuleleri tüm bu uygulamalar için uygun değildir. Soğutma kulesi firmaları tarafından soğutma kulesi tipleri birçok farklı boyutta tasarımı yapılmış ve üretilmiştir. Bir proje için doğru kuleyi belirlerken, çeşitli türleri, avantajları ve sınırlamaları ile birlikte anlamak önemlidir.

Su soğutma kuleleri atmosferik tip (tabi hava akımlı), cebri hava akımlı, enjektör tipi, hava teşvikli ve parabolik inşai tip su soğutma kuleleri imalatçılar tarafından üretilmektedir. En çok kullanılan tip aksiyal veya radyal fan vasıtası ile cebri hava akımı sağlanan kulelerdir. Hava ile suyun karşılaşma tarzına bağlı olarak çapraz akışlı ve ters akışlı olarak adlandırılırlar.

Su Soğutma Kuleleri Sınıflandırması

Su soğutma kuleleri çalışma prensiplerine göre:

• Doğal çekişli ve zorlanmış (cebri) çekişli.
• Hava ve su akışının durumuna göre çapraz akışlı ve karşı akışlı su soğutma kuleleri
• Bunun dışında kullanılan fana göre radyal fanlı veya eksenel fanlı su soğutma kulesi

Çapraz Akışlı Soğutma Kuleleri

Çapraz akışlı su soğutma kulelerinde su yukarıdan aşağıya dikey olarak akar. Hava akımı yataydır düşen suyun akışı boyunca akar. Bu sebeple hava, dağıtım sisteminin içinden geçerek, ünitenin üstünde dolumun üst kısmına monte edilen yerçekimi akışı sıcak su dağıtım havzalarının kullanılmasına izin vermez. Bu havzalar tüm çapraz akışlı kulelere evrensel olarak uygulanır. Son yıllarda karşı akışlı kuleler tercih edilmektedir.

Karşı Akışlı Soğutma Kuleleri

Karşı akışlı su soğutma kulelerinde su yukarıdan aşağı doğru süzülür. Hava ise aşağıdan yukarı hareket eder. Ters akışlı soğutma kulesi tasarımı, hava, dikey olarak yukarı doğru akacak ve dolguda ki düşen suyun akışına ters olacak şekilde tasarlanmıştır.

Dikey hava akışı sebebi ile, çapraz akışlı yapılan tasarımlarda tipik olan açık, yerçekimi akışlı havzaları kullanmak mümkün değildir. Bunun yerine, ters akışlı kuleler, dolumun üstüne su püskürtmek için basınçlı, boru tipi sprey sistemleri kullanır. Havanın püskürtme sisteminden geçebilmesi gerektiği için, hava akışını kısıtlamak için borular ve nozullar daha uzak olmalıdır.

Su Kulesinde Kullanılan Elemanlar

• Fan
• Dolgu malzemesi (tahta veya plastik (pvc))
• Damla tutucu
• Su haznesi
• Ana gövde

Su Soğutma Kulesi Çalışma Prensibi 

Cebri çekişli karşı akışlı tip su soğutma kulelerinde, işletmeden ısınıp gelen su, özel olarak imal edilmiş olan su dağıtım sistemi ve fıskiyeler vasıtasıyla kulenin tüm kesitine yukarıdan aşağı doğru homojen olarak püskürtülür. Püskürtülen su kütleleri, kule dolguları arasından süzülür ve parçalanır. Dış ortamın nemine sahip hava, motor fan grubu vasıtasıyla dolgular üzerinden aşağıdan yukarıya doğru emilir. Dolgu soğutma yüzeyinde hava ile buluşan su havaya ısı vererek soğur. Kalan suyun az bir kısmı buharlaşır. Soğuyan su kulenin soğuk su havuzunda toplanır ve işletmeye gönderilir. Suyun buharlaşması sonucu nemi artan hava (doyma oranına yakın), kulenin en üstünde bulunan fan yardımıyla bacadan atmosfere atılır.

Soğutma Kulesi Seçimi

Su soğutma kuleleri en sıcak yaz günlerine ait meteorolojik şartlara göre tasarlanır.

• Soğutulacak toplam su miktarı (m³/h) ve/veya kapasite (kcal/h, kW)
• Soğutma kulesi giriş suyu sıcaklığı (°C)
• Soğutma kulesi çıkış suyu sıcaklığı (°C)
• Kullanılacağı bölgeye ait yaş termometre değeri (°C)
• Sirkülasyon suyunun kalitesi (kirlilik miktarı)

Sistemlerde debiler yüksekse fan ses yapar. Bu nedenle sistem bahçe ve çatı gibi yerlere yerleştirilir. Kışın donma tehlikesi göz önünde bulundurulmalıdır.

Soğutma Kulesi Nerelerde Kullanılır?

Su soğutma kulelerinin kullanım alanları; Fabrikalarda chillerlerin soğutma kapasitesinin üzerinde olan tüm sıcaklıklarda su soğutma kullanılmaktadır. Chiller sistemleri 7-12º aralığında çalışma prensibi ile üretildikleri için 20º ve üzerindeki sıvıların soğutulması kondenserin patlamasına neden olabilir. Bundan dolayı ancak ara depolar kullanılarak daha yüksek dereceli sıvılar chiller sistemleri ile soğutulabilir. Bu sebeple 20º ve üzeri sıcaklıklardaki sıvıların soğutulmasında yüksek oranda kapalı veya açık çevrim su soğutma kuleleri kullanılmaktadır.

Soğutma kuleleri harcadıkları enerji itibariyle en ekonomik proses soğutma sistemleri olarak bilinmektedir. Özellikle iklimlendirme amaçlı ve endüstriyel alanlarda kullanılan soğutma kulesi; sulu tip kondansere sahiptir. Su kaynaklı chiller ve vrf sistemleri, santrifüj chiller, absorption chiller gibi sistem çözümlerinde enerji verimliliği sağlamaktadır.

Su soğutma kulesi çeşitleri kullanım alanlarına göre de farklılaştığından her ortama göre farklı projelendirilir. Su soğutma kulesi kullanım alanları:

Kimya, orman ürünleri, döküm, demir çelik, çimento, deri, kağıt, gıda, cam sanayi, otellerde, enerji santralleri, klima sistemleri, elektrik üretim tesisleri, üretim prosesleri, enjeksiyon makineleri, jeneratör sistemleri, kompresörler, doğalgaz çevrim santralleri, PVC profil üretim tesisleri, çimento fabrikaları, hastaneler, rezidans, havalimanı vb gibi yerlerde kullanılmaktadırlar.

Soğutma Kulelerinin Faydaları

• Soğutma daha az enerji harcanarak sağlanır.
• Bu sayede su tasarruflu bir şekilde kullanılır.
• İşletmelerin yer altı kaynak suyu yada şebekeden kullandıkları su ihtiyacı minimum seviyeye iner.
• Düzenli soğutma ile üretim kesintileri ve hatalı üretim ortadan kalkar.

Soğutma kuleleri, çeşitli amaç ve büyüklükteki endüstriyel tesislere soğutma suyu sağlamak için tasarlanmış yapılardır. Değişik ölçülerde olabilir; 100 metre çapına ve 120 metre yükseklikte kuleler vardır. Soğutma kulesi fiyatları üretimi, tasarımı, yedek parçalar ve markasına göre değişmektedir.

 

 

Günümüzde binalarda kullanılan sıcak su, farklı yöntemlerle elde edilir. Genel olarak küçük ve müstakil binalarda ev ısıtma sistemleri olarak termosifon, elektrikli kombi, şofbenden yararlanılır.

İnsanların toplu yaşadığı alanlarda ve faaliyet gösterdiği yerlerde bireysel sıcak su üretimi yerine daha çok ekonomik yararlar sağlayacak merkezi sıcak su hazırlama sistemleri geliştirilmiştir. Özellikle, fabrika, apartman, kışla, otel ve hastane gibi yerlerde günlük sıcak su tüketimi fazla olacağı için, buralara merkezi sıcak su hazırlama sistemleri yapılarak hem insan gücünden hem de yakıttan enerji tasarrufu sağlanır. Değişik ısı kaynaklarından alınan suyu depolamaya , ihtiyaç olunduğunda kullanmaya yarayan mekanik tesisat elemanıdır. Sıcak suyu kullanıma hazırlamaya yarayan cihaza boyler denir. Isı kaynakları arasında buhar kazanı, ısı pompası, güneş kollektörü, sıcak su kazanı gösterilebilir.

Boyler Ne İşe Yarar?

Boyler beslemesinde 90–70 ºC sabit sıcaklıkta su gerekir, ayrıca yaz kış bütün yıl çalışır. Bu sebeple boylerin beslenmesinde kullanmak için ayrı bir kazan bulunmalıdır. Bina ve boyleri aynı kazandan ısıtmak gerekirse, üç yollu vana kullanılarak iki farklı sıcaklıkta su elde edilebilir.

BOYLER ÇEŞİTLERİ

• Gömlekli boyler
• Serpantinli boyner

Gömlekli Boyler (Çift cidarlı)

Gömlekli boyler iç içe geçirilmiş iki adet silindirden meydana gelir. Genel olarak binalarda sıcak su ihtiyacının giderilmesi için  kullanılır. Boylerin ısıtıcı akışkanı buhar veya kalorifer kazanı olabilir. Genellikle kalorifer kazanları kullanılır.

Gömlekli boyler çeşitleri;

• Sabit aynalı
• Sökülebilir bombeli aynalı
• Boyunlu

olmak üzere üç tipi mevcuttur. Boru bağlantılarına uygun standart ağızlar konmuştur. Sıcak sulu ısıtma sistemlerinde ( 90–70 ºC ) ve kalorifer işletme basıncı 25 mSS’nu (2,5 atü) geçmeyen tesisatlarda kullanılması uygundur. Daha yüksek basınçlarda kullanıldığı zaman iç cidar da çökmeler meydana gelebilir.

Serpantinli Boyler

Serpantinli boyler çelik borulu, bakır borulu veya sacdan kıvrılarak tek silindirden oluşur.

• Sökülebilir bombeli aynalı
• Boyunlu

olmak üzere iki tipi mevcuttur. Dik veya yatay kullanıma uygun olarak imalatı yapılır. Büyük hacimli olanları sökülebilir bombeli aynalı olarak yapılır. İç kısımlarında borudan yapılmış tek serpantinli boyler veya çift serpantinli boyler mevcuttur.

Tek serpantinli hızlı boylerler; tek bir ısı kaynağından (buhar kazanı, sıcak su kazanı, güneş enerjisi panelleri, jeotermal enerji, ısı pompası vs. ) aldığı ısı enerjisi ile hem ekonomik hem de hijyenik kullanım sıcak suyu temini sağlar.

Emaye kaplı tek serpantinli boylerler sıcak su ihtiyacı olan mekanlarda, otel, restaurant, villalarda  buhar kazanına, güneş kollektörüne veya sıcak suya bağlanılarak kullanılır. Emaye boyler deposunun içi yüzeyi camsı madde ile kaplanmış olan bir metaldir.

Çift serpantinli boyler nedir? Çift serpantinli tipler güneş enerjisi kolektörüne ve kazana bağlantısı yapılır ısıtma öncelikli olarak güneş enerjisi kolektörü ile gerçekleştirilir, sıcaklığın ayarlanan seviyeye gelmediği hallerde kazan hattı otomatik olarak devreye girer.

Boyler 100-10.000 litre hacimleri arasında imal edilebilir. Boyler seçimi yapılırken hangi boyleri kullanacağımız ve bu boylerlerin özelliklerini bilmek çok önemlidir. Üretici firmaya göre kapasiteleri  ve ölçüleri değişir. Boyler fiyatları, çift serpantinli boyler fiyatları da boyler seçimine göre değişkenlik gösterir.

BOYLERLER ve BAĞLANTILARI

Gömlekli Boyler Boru Bağlantıları

Sıcak su kazanından gelen sıcak su 90–70ºC’de iki gömlek arasında dolaşarak tekrar kazana döner. Bu dolaşım sırasında, iç silindirdeki soğuk su 40–60ºC arasında ısınarak kullanma yerlerine gider. Kazandan gelen 90ºC sıcak su, boyler gömleğinin üst ucundan girer. Sıcak su dönüşü de 70ºC gömleğin diğer alt ucundan çıkar, kazana döner.

Isıtılacak olan soğuk su, boylerin sıcak su dönüşüne yakın alt yerinden, kullanma sıcak suyu da sıcak su girişine yakın üst çıkış noktasından alınır. Kullanılacak su, uzak mesafelere taşınıyorsa dolaşım doğal olarak gerçekleşmez. Bu halde dolaşım borusunun boylere girişine yakın yere konur.

• Yaylı Güvenlik Valfi: Isınan boyler suyunun genleşme sonucu basınç artışından doğacak tehlikeyi önlemek için boylere en yakın yere konur.
• Manometre: Yaylı güvenlik valfinin işletme basıncına göre ayarlanmasını veya herhangi bir sebeple doğru çalışıp çalışmadığını kontrol etmek içindir.
• Çek-Valf: Suyun kesik olduğu zamanlarda boyler suyunun geri boşalmaması için konulur.  Boylerin alt kısmına boşaltma valfi, en üst noktasına ise hava boşaltma ventili koymak  yararlı olur.

Gömlekli Boyler Kazanı Bağlantıları

Kazanda ısıtılan sıcak su, kullanılacak yerlere, uygun çaptaki borular ile götürülür. Sıcak suyun tesisatın en üst noktasından, kolon sonlarından dolaşım borusu ile dönüşleri sağlanır. Kolonlardaki bu dönüşler birleştirilerek boylerin ekseninde bulunan dolaşım yerine bağlanır. Dolaşım borusu, sıcak suyun her an, kullanma yerinde hazır olmasını sağlar.

1. Gömlekli Boyler
2. Şiber vana
3. Termostatik vana
4. Boşaltma vanası
5. Termometre
6. Sirkülâsyon pompası
7. Manometre
8. Yaylı emniyet ventili
9. By-pass bağlantı
10. Sıcak su gidiş
11. Sirkülasyon borusu
12. Sıcak su kat dağıtım borusu

Gömlekli Boylerin Tesisata Bağlanışı

Serpantinli Boyler Boru Bağlantıları

Şeklimizde serpantinli boylerin alçak basınçlı buharlı tesisata bağlantı şeması görülmektedir. Kullanım sıcak su çıkışı, buharın girdiği kısma yakın üst bağlantı ucuna; soğuk su girişi de boylerin diğer alt bağlantı ucuna bağlanması gerekir.

• Termostatik Vana: Buhar girişinde kullanılmıştır. Boyler içindeki kullanım suyu istenilen sıcaklığa ulaşınca vana otomatik olarak buhar girişini kapatır. Boylerdeki su sıcaklığı ayarlanan sıcaklık değerinin altına düşünce buhar girişini açar ve ısınma devam eder.
• Pislik Tutucu: Termostatik vanadan önce konur. Tesisattan gelebilecek partiküllerin sisteme zarar vermesini önler.
• Kondenstop: Buharın dönüş borusuna geçmesini engeller. Burada arıza durumu düşünülerek by-pas devre yapılmalıdır.

Serpantinli Boyler Kazanı (Boyler Tankı)Bağlantıları

Aşağıda serpantinli boylerin alçak basınçlı buharla çalışan bir ısıtma sisteminden faydalanılarak kullanma için sıcak suyun elde edilmesi ve boyler bağlantı şeması görülmektedir. Boyler hesabı; boyler hacmi, kullanım yeri ve kullanıcı sayısına göre hesaplanır. Boyler, sağlam ayaklar üzerine oturtulmalıdır. Ayrıca ısı kaybını engellemek için izolasyon yapılır. Boylerlerin cinsi ne olursa olsun üzerindeki bağlantılar sökülebilir (rakor, flanş ve sağ- sol manşonlu) olmalıdır.

Sistem Elemanları

A- Soğuk su şebeke girişi

B- Güneş enerjisi bağlantısı (soğuk)

C- Güneş enerjisi bağlantısı (sıcak)

D- Boyler kazanı bağlantısı (soğuk)

E- Boyler kazanı bağlantısı (sıcak)

F- Kullanım suyu (sıcak)

1. Güneş kolektörleri
2. Çift serpantinli boyler
3. Güneş enerjisi pompa grubu
4. Otomatik kontrol ünitesi
5. Boşaltma
6. Boyler emniyet ventili
7. Açma-kapama vanası
8. Çek valf
9. Basınç düşürücü
10. Soğuk su filtresi
11. Yaylı çek valf
12. Sirkülasyon pompası (kullanım)
13. Manometre
14. Emniyet ventili
15. Kapalı genleşme tankı
16. Termometre
17. Magnezyum anot
18. Elektrikli ısıtıcı bağlantısı
19. Elektrik şebeke bağlantısı
20. Otomatik pürjör
21. Kollektör sıcaklık sensörü
22. Boyler sıcaklık sensörü (alt)
23. Boyler sıcaklık sensörü (üst)
24. Yaylı çek valf
25. Sirkülasyon pompası (kazan)
26. Kazan sıcaklık sensörü

Diğer Boylerler Hakkında Kısa Bilgiler

Elektrikli Boyler; üretici firmalar Avrupa Standartlarına göre üretilmektedir. Elektrik ısıtıcılı boylerler ısıtıcı akışkan kaynağı olmayan yerlerde elektrik enerjisini kullanarak sıcak su ihtiyacını karşılamak için kullanılırlar. Elektrik ısıtıcılı boylerler de kullanılan elektrik kumanda panosunda güvenlik maksimum seviyeye çıkarılmıştır. Elektrik kumanda panosu içinde başlıca kontaktör, kaçak akım rölesi, sigorta, emniyet termostatı ve işletme,  açma kapama şalteri  vardır. Arzuya bağlı olarak sıcaklık ve basınca duyarlı emniyet valfi kullanılabilmektedir.

Termoboyler; elektrik enerjisinin yanı sıra yardımcı bir ısı kaynağı (merkezi sistem kazan, kalorifer, Jeotermal ısı ve güneş enerjisi sistemi) yardımıyla içindeki suyu ısıtıp depolayan serpantinli termosifon modelidir. Yardımcı ısı kaynağından gelen sıcak suyu termoboylerin serpantinlerinde dolaştırılması ile içindeki suyu ısıtan, kullanım suyunun sıcaklığının yeterli olması halinde de elektrik enerjisi kullanılmaya gerek duyulmayan, bu sebeple elektrik enerjisi tasarrufu yapılmasına imkan sunan bir üründür.

Sıcak Su Boyleri; kalorifer tesisatı olan binalarda ve dairelerde, su ve ortam ısıtma amacı ile kullanılmaktadır. Sıcak su boyleri uygulanacak mekandaki radyatör sökülür, yerine banyo boyleri montajı yapılır. Dairenin sıcak ve soğuk su boruları boylere bağlanır. Kalorifer kazanının yanması ile hem ortam ısısı hemde dairenin sıcak su ihtiyacı karşılanmış olur.

Banyo Boyleri; küçük işletmelerde, evlerde, sıcak su tüketiminin az olduğu yerlerde kullanılmak için  tasarımı yapılmıştır. Banyo boyleri, iki çeşit enerji ile aynı anda veya ayrı ayrı çalışabilir. Banyo boyleri, binanın mekan ısıtma tesisatına (radyatör) bağlanabildiği için suyu katı / sıvı / gaz / alternatif enerji kaynakları ile ısıtılmaktadır. Elektrik enerjisi (elektrikli rezistans).

Kışın binanın merkezi ısıtma tesisatı çalışırken elektrikli rezistans kullanılmayacağı için elektrikten enerji tasarrufu sağlanır. Yazın binanın merkezi ısıtma tesisatı kapatıldığı zaman su elektrikli rezistans yardımıyla otomatik olarak ısıtılmaktadır.

Sıcak Su Boyleri; kalorifer tesisatı olan binalarda ve dairelerde, su ve ortam ısıtma amaçlı kullanılmaktadır. Uygulanacak mekandaki radyatör sökülerek yerine banyo boyleri monte edilir. Dairenin sıcak ve soğuk su boruları boylere bağlanır. Kalorifer kazanının yanması ile birlikte hem ortam ısısı hemde dairenin sıcak su ihtiyacı karşılanmış olur.

Emaye Boyler; güneş enerjisi veya kazan ısıtma sistemlerinden birinin kullanılması veya her ikisininde aynı anda kullanılması sonucunda elde edilen ısının serpantin vasıtasıyla kullanma suyuna aktarılmasını ve kesintisiz şekilde kullanım suyunun elde edilmesini sağlayan boylerlerdir. İkinci kaynak olarak termostatlı elektrikli ısıtıcı devreye sokulabilir.

Akümülasyon Tankı; ısı pompaları veya güneş sistemleri gibi çeşitli kaynaklardan gelen ısılar ile tank içinde bulunan suyu ısıtarak depolama işlemini sağlayan sistemdir. Akümülasyon tankı eşanjör kullanarak sıcak su temin edilir. Özellikle serpantinli boylerlerin düşük kaldığı yüksek sıcak su ihtiyaçlarında akümülasyon tankı kullanımı en doğru çözümlerden biridir. Akümülasyon tank imalatı emayeli veya sıcak daldırma galvanizli olarak yapılmaktadır.

Piyasada birçok boyler markaları vardır. Bunlardan bazıları; Kodsan boyler, Alarko boyler, Buderus boyler gibi.

 

 

Korozyon; metal yada metal alaşımlarının oksitlenme yada diğer kimyasal etkilerle aşınma durumu. Metallerin içinde bulundukları ortam ile kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyonlara girerek metalik özelliklerini kaybetmeleri olayına korozyon denir. Korozyonun en çok rastlananı paslanmadır.

Örneğin: Alüminyumun oksitlenmesi, demirin   paslanması korozyona örnektir. İngilizce korozyon “corrosion”. Korozyon sözcüğü; Türkçeye yabancı dillerden girmiştir. Kemirilme, yenme, paslanma, çürüme, aşınma, bozulma gibi anlamlarla ilgilidir.

Metallerin bir kısmı su ve atmosfer etkisine dayanıklı olmadığından normal şartlar altında bile korozyona uğrayabilir. Endüstrinin ana yapı malzemesi olan demir ve çelik  sulu ortamlarda ve atmosferde korozyona dayanıksız bir metaldir. Uygun biçimde yüzeyleri korunmayan metal ve metal alaşımlarının bozulmaları önemli bir teknolojik problemdir.

Korozyonun Meydana Gelmesi

Metal ve alaşımların kararlı halleri olan bileşik durumuna dönme eğilimleri yüksektir. Korozyonun sonucu olarak metaller içinde bulundukları ortamın elemanları ile tepkimeye girerek, önce iyonik duruma ve oradan da ortamdaki başka elementlerle birleşerek bileşik haline dönmeye çalışırlar; yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozulurlar. Neticede; metal veya alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere (zarara) uğrar.

Korozyon, metalik malzemelerin içinde bulundukları ortamla reaksiyona girmeleri sonucu, dışarıdan enerji vermeye gerek olmadan, doğal olarak meydana gelen olaydır.

Korozyon olayı endüstrinin her bölümünde kendini göstermektedir. Açık atmosferde bulunan tanklar, depolar , direkler, korkuluklar, taşıt araçları, yeraltı boru hatları, betonarme demirleri, iskele ayakları, gemiler, fabrikalarda kimyasal madde doldurulan kaplar, borular, depolar ve bir çok makina parçası korozyon olayı ile maruz kalmaktadır. Tüm bu yapılar korozyondan dolayı beklenenden daha kısa zaman içinde işletme dışı kalmakta ve büyük ekonomik kayıplar oluşmaktadır.

Korozyon Çeşitleri

Madde ve çevre bağlı olarak çok değişik korozyon çeşitleri vardır. Galvanik korozyon, iki farklı metalin aynı elektrik iletken ortamda bir araya geldiklerinde oluşur. Oksitlenmeye daha fazla direnç gösteren metal katod olurken, diğer az dirençli gösteren olan metal anod olur ve bu metal, hızlı bir korozyona maruz kalır.

Bir diğer tür korozyon da, metali saran iletken sıvının homojen olmaması durumunda meydana gelir. Katod ve anod, iyonların yoğunluk farkından doğar oluşur. Korozyon, bazen de metal üzerinde küçük delikler biçiminde oluşur. Bu koruyucu kaplamanın yerel eksikliği sonucu görülebilir.

Korozyon, metalin işlenmesi sırasında ortaya çıkacak gerilmeler ile birlikte meydana gelerek çatlaklara neden olur. Bu türde gerilmenin yapıldığı yerlerde korozyon çabuk ilerler ve bunun sonucu oluşacak kırılma birdenbire olur.

Kristallerin parçalanmasından oluşan parçacıklardaki gerilmeler veya aralarındaki yabancı maddeler de korozyona neden olabilir. Korozyona neden olabilecek ortamda bu parçacıkların sınırları anod olurken, kendileri katod olurlar.

Korozyonun Sebepleri

Korozyon olayları, her ortama ve farklı etki mekanizmalarına göre meydana gelir. Buna göre elektrokimyasal veya kimyasal korozyon farklı olur. Makinalar üzerindeki mutad (alışılmış) korozyon düzeneği genellikle elektrokimyasal olaylardan ileri gelmektedir.

Elektrokimyasal Korozyon Olayları

Korozyon, bir elektrokimyasal olaydır. Elektrokimyasal korozyon, anot rolündeki maddenin çözünmesidir. Elektrokimyasal korozyon ister mikro ölçekte veya makro ölçekte oluşsun korozyon hücresi ile modellenebilir.

Korozyon hücresi; anot (1), katod (2), iletken ortam (elektrolit) (3) ve anot-katot arasındaki iletken bağlantıdan (4) meydana gelir. Bu dört bileşenden biri olmasa korozyon meydana gelmez. Korozyon meydana gelmesi anot rolünü üstlenen maddede oluşur. Maddelerin korozyon hücresindeki rollerini belirleyen çeşitli etkenler vardır. Örneğin çözünme potansiyeli yüksek bir metal (örnek (Sn) Kalay ), çözünme potansiyeli düşük bir metalle (örnek (Fe) Demir) temas halinde çözeltiye konacak olursa anot rolünü üstlenecek ve çözünecektir. Elektrolit olarak bir çatlak içindeki buğu kalınlığında bir rutubet (nem), film tabakası veya su artığı hatta el teri bile yeterlidir.

Rutubetli Çelik Yüzeylerinin Elektrokimyasal Oksijen Korozyonu

Metal parçalarının üst yüzeyleri rutubetli ortamlarda ve açık havada, bir oksit tabakası ile kaplanır. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerden yapılmış olan parlak yapı parçaları, bu koşullar altında bir süre sonra pas benekleriyle kaplanır.

Korozyona dayanan olaylar, havadaki oksijenin demir malzemesinin üstündeki su ile bağlantılı durumda etki etmesinden ileri gelmektedir. Bir su damlasının altındaki bir malzeme bölgesinde, bu ilişki ile meydana gelen olaylar açıklanabilir. Damlaların ortasında, demir Fe²⁺ – iyonları çözünmeye başlar.

Bu çözünme sahası lokal bir anot gibi etki eder (Lokal Anodu). Damlaların kenar bölgesinde, çözünen havanın oksijeninden meydana gelen OH^– iyonları çözünen demir Fe²⁺ ile reaksiyona girer. Önce demir hidroksit Fe (OH)₃ ve buradan pas FeO(OH) meydana getirirler. Pas, damlanın kenarında ring şeklinde ayrılır. Benek şeklinde başlayan pas meydana gelişi çelik yüzeylerde gözlenebilir. Korozyonun sürekli olarak devam etmesi halinde bütün çelik yüzeyleri bu yerlerinden itibaren paslanır.

Elektrokimyasal Korozyon

Korozyon elemanlarında elektrokimyasal korozyon, bir galvanik eleman içinde cereyan eden aynı olaylardan meydana gelmektedir. Galvanik hücre, bir elektrik iletim yeteneği olan akışkan, elektrolit, içine daldırılan, farklı metallerden yapılmış olan iki elektrottan oluşur. Bu düzende, her iki metalden daha asal olanı çözünür.

Çözünen metal paslanır yani korozyona uğrar. Çinko, bakır, galvanik hücrede (galvanik eleman) bakır-elektrotta (katot) suyun parçalanması sebebiyle hidrojen açığa çıkarken çinko-elektrodu (anot) Zn²⁺ – iyonları çözünmeye başlar. Her iki elektrot arasında büyüklüğü elektrot malzemelerine bağlı olan küçük bir elektrik gerilimi meydana gelir.

Normal bir hidrojen elektrodu ile yapılan ölçümler yardımıyla, normal potansiyel olarak adlandırılan münferit elektrot malzemelerinin gerilimleri tayin edilmiş ve metallerin gerilim sırası tablosuna aktarılmışlardır.

Hidrojen sıfır potansiyelinden itibaren sola doğru asal olmayan metaller, sağa doğru asal metaller yer alırlar. Bir galvanik elemanda daha solda kalan metal çözünür, örnek olarak Zn/Cu elemanında çinko çözünür. Galvanik elemandaki gerilimin büyüklüğü normal potansiyel farkından hesap edilebilir. Örneğin: Zn/Cu galvanik elemanı bakırın normal potansiyeli +0.34 V, çinkonun ki -0.76 V. Bu durumda galvanik elemanda +0.34 V – (-0.76 V) =1.1 V’ luk bir gerilim meydana gelir.

Bir galvanik elemanın koşulları, makina elemanlarında ve yapı parçalarında birçok yerlerde oluşur. Bu sahalar, korozyon elemanları çinko adını alır. Bu hususta, iki farklı metal (elektrotlar) ve bir miktar su (elektrolit) gereklidir. Tipik korozyon elemanları örnek olarak çelik yapı parçaları üstündeki metal kaplamalar üzerindeki hasarlı yerler veya farklı malzemeden oluşan iki yapı elemanının temas etmesi ve ayrıca alaşımların içindeki asal olmayan metal bu yerlerde çözünmek suretiyle zarara uğrar.

Korozyon Nasıl Önlenir? 

Çevrede yapılacak değişiklik, korozyona önemli biçimde etki eder. Maddenin saf olmamasının korozyonu çabuklaştırdığı belirlenmiştir. Bazı türlerin de korozyonu önlediği anlaşılmıştır. Boya, metallerdeki korozyonu önlemek için iyi bir korozyon önleyicidir. Çünkü hava ile temasını önler. Boya da, atmosfer etkisinde bozulma eğilimi gösterebilir ama bu çok yavaştır. Uygun alaşımların kullanılması, metalleri korozyona karşı dirençli kılar. Örneğin pirince, alüminyum eklenmesi korozyonu azalttığı için korozyonu önleme yöntemlerinden biridir.

Elektro-kaplama: Çelik yüzeyleri, elektrik akımı yolu ile nikel, krom, çinko, kalay, kadmiyum, bakır, pirinç vb. ile kaplama. Elektro-kaplama da korozyonu azaltır. Krom ve nikel gibi metaller bu amaçla kullanılır. Seramik, lastik, plastik gibi malzeme ile metaller kaplanarak korozyona dirençli (dayanıklı) duruma getirilebilir.

Katodik Koruma Nedir? Metallerin bir çoğu su veya hava ile temasa maruz kaldığında korozyona uğrar. Bu özellikle suyun içindeki veya toprağın altındaki metal borular için büyük bir risktir ve bu boruların yapıldığı metalin korozyona uğramaması için birçok koruma yöntemi geliştirilmiştir. Katodik koruma sistemleri toprağa gömülü ve sıvı içindeki metalik yapıların korozyonunu önlemek veya kontrol altına almak için kullanılan elektrokimyasal bir metal koruma yöntemine denir.

Ana ilkeleri elektrokimyasal korozyon temellerine dayanır. Katodik koruma sistemi korozyonu kontrol altına almak için elektrik akımına dayanan aktif bir sistemdir. Korozyonu önlemek için bu boruların yanına, onlarla temas edecek şekilde, daha reaktif bir metalin yerleştirildiği koruma yöntemidir.

Eğer koruma elektrik akımı kesilirse, korozyon materyal/çevre kombinasyonu için normal değerlerde gelişmesine devam eder. Eğer besleme akımı bütün koruma için yetersizse korozyon azaltılmış değerde gelişecektir.

Katodik koruma sistemi tesis edilip gerekli ayarları yapılıp ve yeterli koruma akımı sağlandıktan sonra akımlar ve potansiyeller önceki duruma göre genellikle sabit kalacak, akımlarda ve potansiyellerdeki aşırı değişimler sistem arızası olarak görülecektir. Metallerin bir çoğu su veya hava ile temasa maruz kaldığında korozyona uğrar. Katodik koruma korunacak metali oluşturulacak bir elektrokimyasal hücrenin katodu haline getirerek metal yüzeyindeki anodik akımların giderilmesi işlemidir.

Katodik Koruma Uygulanan Alanlar

• Yakıt ve petrol dağıtım sistemleri
• İçme suyu dağıtım sistemleri
• Doğal gaz dağıtım sistemleri
• Deniz rıhtımlarının çelik kazıkları
• Yangın sistemleri
• Kanalizasyon sistemleri
• İskele çelik kazıkları
• Sıkıştırılmış hava dağıtım sistemleri
• Toprak seviyesi veya üstündeki sıvı depolama tanklarının iç kısımları
• Yer altı yakıt ve petrol depolama tankları ve toprak seviyesi tank tabanları

Katodik Koruma Sistemleri

Korozyonu kontrol altına almak için elektrik akımına dayanan aktif bir sistemdir. Korozyon olayı bu iki reaksiyonun bir arada yürümesi ile gerçekleşir. Elektronlar anottan katoda doğru metal üzerinden akar ve katot reaksiyonu anottan gelen bu elektronları kullanarak yürür.

Katot reaksiyonu için gerekli elektronlar dış kaynaktan verilecek olursa, anot reaksiyonu ile elektron üretilemez. Bu durumda anottaki korozyon olayı durmuş olur.

Metale dıştan uygulanan akım ile verilen elektronlar, metal yüzeyinde yürümekte olana anodik reaksiyonları tam olarak durdururken, katodik reaksiyonun hızını da arttırır. Anot reaksiyonu artık korunmakta olan metalin yüzeyinde değil, katodik koruma devresinde bulunan anotta yürür. Korunmakta olan metal yüzeyi artık tam olarak katot olur.

Katodik koruma, korunacak metal yapıyı oluşturulacak bir elektrokimyasal hücrenin katodu haline getirerek metal yüzeyinde yürümekte olan anodik reaksiyonların durdurulmasıdır.

Katodik korumada amaç, korunacak olan metalin potansiyelini anodun açık devre potansiyeline kadar polarize etmektir. Bunu sağlamak için metale katodik yönde bir dış akım uygulanır.

Katodik koruma uygulamasına 1930’lu yıllarda başlanmıştır. Teknolojik gelişmelere paralel olarak yüksek performanslı yeni anotların bulunması ile katodik koruma korozyon ile mücadelede en etkili ve en ekonomik yöntem haline gelmiştir. Katodik koruma, iki şekilde uygulanır.

• Galvanik anotlu katodik koruma
• Dış akım kaynaklı katodik koruma

Dış Akım Kaynaklı Katodik Koruma

Katodik koruma nasıl yapılır? Dış akım kaynaklı katodik koruma metale dıştan bir doğru akım uygulanması ile yapılır. Dıştan, bir trafo redresör yardımıyla doğru akım uygulanır. Bir trafo redresör  sisteminden sağlanan doğru akım (-) ucu korunacak olan metale (+) ucu da bir yardımcı anota bağlanır. Bu korumaya “Dış Akım Kaynaklı Katodik Koruma” denir. Akım şiddeti korunacak metalin yüzey alanına ve metalin içinde bulunduğu ortamın koroziflik derecesine bağlıdır.

Dış akım kaynaklı sistemde yardımcı anot olarak; toprak altı yapılarında kullanılan anot tipi silis katkılı demir anotlardır. Bu anotların dışında yurt dışından ithal edilen grafit ve metaloksit kaplı titanyum anotlarda kullanılmaktadır.

Galvanik Anotlu Katodik Koruma

Korozyonu önlemek için bu boruların yanına, onlarla temas edecek biçimde, daha   aktif bir metalin yerleştirildiği koruma yöntemine galvanik katodik koruma denir. Korunacak metal yapıya kendinden daha aktif bir metal bağlanarak galvanik hücre oluşturulur.   Katodik koruma devresinden akım geçebilmesi için anot ve katot arasında devre direncini yenebilecek kadar bir potansiyel farkının olması gerekir. Galvanik anottan çekilen akım, galvanik anodun açık devre potansiyeli ile devre direncinin büyüklüğüne bağlıdır.

Galvanik anotlu katodik koruma sistemleri ile korunması istenilen metal yapıya kendisinden daha negatif potansiyelde metal (anot) bağlanarak bir galvanik pil meydana getirilir. Böylece metal yapı katot haline getirilir. Galvanik anotlar kendiliklerinden çözünerek aynen bir pil gibi akım üretirler. Anodun çözünmesi sonucu açığa çıkan elektronlar, dış bağlantıdan katoda (korunan metal yapı) taşınarak katodik reaksiyon için gerekli olan elektronları sağlar. Galvanik anotlar, koruma sırasında belirli hızlarla çözünerek ağırlıklarını kaybederler. Bunları uygun zaman aralıklarıyla yenileyerek koruma görevi süreklilik kazandırılır.

Galvanik Anotun Kullanım Alanları

• Tatlı su depolasu tanklarının iç yüzeylerinde,
• Toprak altında olan doğalgaz, akaryakıt ve su boru hatlarında,
• Eşanjör, termosifon, sıcak su kazanlarının iç yüzeylerinde,
• Her türlü tatlı su ve toprak ile temas halindeki özel yapılarda,
• Toprak altındaki LPG, akaryakıt tankları ve yer altına gömülen çalışma konteynırlarda.

Sistemin galvanik anotlu olarak belirlenmesinin daha uygun olduğu şartlarda anot tipinin en ekonomik ve en uzun ömürlü olanını tercih edilmelidir. Bazı anot tipleri hakkında kısa genel bilgiler;

Magnezyum Anot

Zemin içindeki elektrot potansiyeli yüksek olduğundan yer altı yapılarının katodik korumasında magnezyum anot kullanılır. İki tip magnezyum anot kullanılır.

• Az–63 standardındaki magnezyum,
• Yüksek potansiyelli magnezyum anot.

Grafit Anot

Petrol kokunun yüksek sıcaklıkta eritilmesinden  grafit haline  getirilen grafit anot yapısı elde edilir. Grafit anotlardan en fazla 2 mA/cm₂ akım çekilir. Ama  zemin içinde 1mA/cm₂ den fazla akım çekilmesi durumunda anotun ömrü  1–2 yıl içinde kullanılmaz hale gelir.

Demir Silikon Anot

% 14–15 oranında silisyum ve % 1–2 oranında karbon ve mangan elementlerinden meydana gelen bu anot tipi, yüzeyinde SiO₂ den bir film tabakası ile kaplanmıştır. Bu film tabakası yardımıyla  pasifleşerek anot ömrü uzatılmıştır. Buna karşın deniz suyu ve klor iyonu bulunan ortamlarda, yüzeydeki film tabakası kalkarak anodun kütle kaybının hızlanmasına sebep olmaktadır.

Alüminyum Anot

Alüminyum anotlar genel olarak  galvanik anot olarak kullanılırlar. Alüminyum anot fiyatlarının ucuz olmas, hafif oldukları için ve korozyon ürünleri (alüminyum tuzları) içme suyunu kirletmediklerinden su tanklarının dış akım kaynaklı katodik korumasında yardımcı anot olarak kullanılmak üzere tercih sebebidirler.

Gümüş-Kurşun Anot

Kurşun değişik alaşımlar hâlinde deniz suyu içerisinde kullanılır. Kurşun anotların yüzeyleri, elektriksel iletkenliği çok yüksek olan kurşun peroksit tabakası ile kaplanır. Bu oksit tabakası anodun zarar görmeden uzun süre yüksek performans ile çalışmasını sağlar.

Çinko Anot

Yer altı ve su altı yapılarında galvanik anot olarak saf çinko kullanılabilir. Deniz içinde kullanılan anotlar % 0,1–0,5 oranında alüminyum içerir. Çinko anotların akım verimleri yüksek ve fiyatları da daha ucuzdur.

Galvanik Katodik Koruma Sistemlerinin Avantajları

• Tesisi maliyet açısından ekonomik ve uygundur.
• İşletilmesi ve bakımı kolaydır.
• Aşırı koruma potansiyeli yönünden uygundur.
• Diğer metalik yapılar üzerindeki kaçak akım etkileri azdır.
• Dış akım kaynağına ihtiyaç yoktur.
• Galvanik katdik koruma sistemlerinin tesisi kolaydır.
• Minimum katodik enterferans vardır.
• Bakımı ve işletim masrafları düşüktür.
• Tankların korunmasında tankın dış çapı etrafında uniform akım dağılışı vardır.
• Minimum istimlâk ve irtifak maliyeti azdır.

Galvanik Katodik Koruma Sistemlerinin Dezavantajları

• Küçük koruma geriliminin elde edilmesi (sınırlı potansiyel farkı),
• Yüksek dirençli elektrolitler de oldukça küçük akımların elde edilmesi (tipik 1–2 A),
• Büyük veya genişletilen yapılarda yeni anotların yerleştirilmesi ve tesisi ekonomik olarak uygun değildir.
• Yüksek özgül dirençli ortamlarda etkisiz kalması (özellikle 5.000 ohm.cm’den daha büyük ortamlarda bu sistem kullanılamaz.)
• Tank korumada bir sistem ancak bir tankı koruyabilir. Diğer bir tank için ayrı bir sistem yapılması gerekir.
• Korozyonu ve sistemi kontrol etme ve izleme zorluğu vardır.

Katodik Koruma Ölçümü Nasıl Yapılır?

Katodik koruma sistemlerinde, katodik koruma ölçümü potansiyel ve akım değerlerini ölçmek için kullanılır.  Ölçü kutularının ölçüm kutup sayıları, uygulanan katodik koruma sistemlerine göre değişir. Ayrıca isteğe göre ölçü kutularının dış yüzeyleri sıcak daldırma galvaniz veya istenilen renkte boya ile kaplanır.

Katodik koruma sistemlerinde potansiyel değerinin okunması sırasında kullanılır. Genellikle toprak ve tatlı su içerisinde bulunan yapılara uygulanan katodik koruma sistemlerinde potansiyel değeri okunurken bakır-bakır Sülfat (Cu-CuSO4) referans elektrodu kullanılır.

Tatlı su içerisinde bulunan yapılar, uygulanan katodik koruma sistemlerinde potansiyel değeri okunurken gümüs-gümüs klorür (Ag-AgCl) referans elektrodu kullanılır. Çinko elektrod da, deniz yapılarında kullanılabilir.

Katodik Koruma Testleri 

Katodik işleminin yapılma sebebi iş yerinde bulunan korozyondan insanları koruma yoludur. Bu iş hakkında bilgi sahibi olan kişilerin yapması. kaliteli bir uygulama sonucu verir. Bu uygulama elektrokimyasal yollarla yapıldığında işin ne kadar dikkatle ve bilinçli olarak yapılması gerektiği açıktır. İşte katodik koruma testleri yapılarak insanların sağlık problemleri yaşamaması sağlanır. Sistem kurulduktan sonra mahalde bulunan elektrik akımı kesilirse zararlı olan metal yeniden oluşmaya başlar. Bu da insan sağlığını bozar. Farklı iş sektörlerinde kullanılan katodik koruma yöntemleri insanların faydasına olan uygulamalardır.

Sıvı veya toprak içindeki metaller çeşitli sebeplerle  zamanla yıpranır, yıprandıkça görevini yapamaz. Bu durum çevresel açıdan zararlara yol açtığı gibi büyük kazalara sebep olabilir. Katodik koruma ile bu tür metaller korunur. Katodik koruma testleri ile kullanılan araçların güvenliği sağlanır.

Referans Elektrod Ölçü Kutuları

Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemlerinde alternatif akımı, doğru akıma çeviren trafo – redresör üniteleri kullanılmaktadır. Bu üniteler; 220 Volt veya 380 Volt AC beslemeli, hava veya yağ soğutmalı, istenilen DC Volt ve Amper çıkış değerine göre ayarlanabilir, Voltaj regülasyonu manuel, otomatik, varyaklı veya faz kontrollü, sabit referans kontrollü, PLC’ li bilgisayar kontrollü SCADA uyumlu tipte olmaktadır.

Trafo- Redresör Üniteleri

Katodik olarak korunmuş olan bir metal yapının korunup korunmadığını anlayabilmek için, aşağıda belirtilen referans elektrotların karşısındaki koruma potansiyel değerlerini sağlaması gerekir.

Katodik koruma firmaları akaryakıt, su, doğalgaz boru hatlarının, yer altı ve yer üstü depolama tanklarının, her türlü sanayi tesislerinin, deniz ve göl içerisinde bulunan çelik ve betonarme iskele ayaklarının, deniz ve göl içerisinde bulunan çelik gövdeli teknelerin korozyona karşı katodik korumasıyla ilgili olarak; iş yerinde etüdleri yapılmakta, tatbikat projesinin hazırlanması, fabrikasyon malzeme imalatı, montaj, işletme, bakım ve eğitim hizmetlerini sunmaktadırlar. Katodik koruma yapılmadığında yıllık milli gelirde azalmalar yaşanmaktadır.

Malzeme olarak kullandıkları elemanlar; magnezyum, alüminyum, çinko türü galvanik anotlar, yardımcı anotlar, manuel ve otomatik kontrollü, scada uyumlu trafo/redresör ünitesi, polarizasyon hücresi, akım dağıtım ünitesi, eş potansiyel ünitesi, ölçü kutuları, izole flanş conta takımları, referans elektrodları, doğalgaz boru hatlarını işaretleme ve havadan tespit etme malzemeleri yer almaktadır. Firmalar ürünlerin kalitesine göre katodik koruma fiyatı belirlemektedirler.

 

Borulu ısı değiştiricisi veya eşanjörü, ısı değiştiricilerinin bir çeşididir. Daha doğru bir tanımlama ile ısı eşanjörü tasarlarken kullanılan sınıflamalardan biridir. Adını dizaynında kullanılan  borulardan  almıştır. Silindirik bir gövde ile gövdenin içine yerleştirilmiş küçük çaplı borulardan meydana gelir. Çalışma basıncına ve akışkan özelliklerine göre boruların et kalınlıkları tespit edilir. Borulu eşanjörler kendi grubu içinde çok çeşitli tipleri mevcuttur. Borulu ısı değiştiricisi , petrol rafinerileri ve diğer büyük kimyasal prosesler içeren tesislerde en yaygın kullanılan eşanjörlerdir.

Borulu ısı değiştiricilerinde dairesel kesitli borular kullanılır. Dairesel kesitli borular yüksek basınçlara dayanıklı oldukları için, boru tipi eşanjör yüksek basınçlarda kullanılır. Borulu ısı eşanjörlerinde ısı transfer yüzeyi, borulardan meydana gelir. Farklı sıcaklıklardaki iki akışkan ısı değiştirici boyunca akar, birisi içteki borular boyunca, diğeri dış taraftaki büyük boru boyunca akar. Isı, bir akışkandan diğerine transfer olur. Akışkanın biri boruların içinden akarken, diğer akışkan gövde tarafından borulara paralel veya çapraz olarak akar. Bundan dolayı ısı transferi boru yüzeylerinde gerçekleşir. Akışkanlar arasında ısı transferinde kullanılan bu metod, birçok uygulamada, atık ısının tekrar kullanılmasını sağlar. Bu, enerjinin geri kazanımı için çok iyi bir yöntemdir.

Borulu Eşanjör Çeşitleri

Tasarım şekline göre;

• U borulu eşanjörler
• Düz borulu eşanjörler

Kullanım Yerine Göre;

• İplik boyama makinesi eşanjörleri
• Kumaş boyama makinesi eşanjörleri
• Yağ soğutucu eşanjörler
• Turbo şarj soğutucu eşanjörler
• Kompresör hava soğutucu eşanjörler
• Gemi sektöründe kullanılan eşanjör çeşitleri
• Petro kimya ve rafineri sektöründe kullanılan eşanjör çeşitleri

Borulu Eşanjörleri Meydana Getiren Parçalar 

• Düz veya U şeklinde kıvrılmış ısı transferinin gerçekleşmesini sağlayan borular,
• Borulu eşanjörlerin dış gövdesi, kıvrılmış sacdan veya borudan imal edilir,
• Boruların tespit edildiği ayna,
• Gövde içinde boruların dışındaki akışı yönlendiren ve borulara destek olan yön değiştirme perdeleri,
• Borulu eşanjörlerin gövde tarafı akışkanının giriş ve çıkışını sağlayan gövde nozulları,
• Boru tarafı akışkanının giriş ve çıkışını sağlayan kafa ve kafa nozulları,
• Ayna ve kafaların bağlanmasını sağlayan flanşlar,
• Herhangi bir kaide üzerine eşanjörün montajını sağlayabilecek taşıyıcı ayaklar,
• Eşanşör dış yüzeylerinden, ısı kaybını önleyen izolasyon sistemi.

Avantajları

• Borulu eşanjörler yüksek basınçlarda çalışabilecek şekilde tasarımı ve imalatı yapılır.
• Yüksek ve düşük sıcaklıklarda çalışabilecek şekilde tasarımı ve borulu eşanjör imalatı yapılır.
• Termik şoklara dayanıklıdırlar.
• Boyut sınırlaması yoktur.
• Borulu eşanjörler bütün uygulamalarda kullanılabilirler.
• Basınç kayıpları asgari düzeydedir ve proses amacına uygun olarak asgari düzeyde tutulabilir.
• Borulu eşanjör  bakım, onarım ve temizlik için kolaylıkla sökülür ve tekrar montajı yapılabilir.
• Bakım ve onarımları kolaydır.
• Boru çapı, boru sayısı, boru uzunluğu, boru adımı ve boru düzenlemesi değiştirilebilir. Bu nedenle borulu ısı değiştiricilerin dizaynları oldukça esnektir.

Kullanım Alanları: Borulu eşanjörler termik santrallerde, petrol rafinerileri, kimya endüstrisinde gövde borulu ısı değiştiricilerinin çok fazla uygulama alanı mevcuttur. Tekstil, gemi ve gıda gibi başlıca ana sektörlerde kullanılır. Gemilerin yağ, yakıt, su buhar devrelerinde ısıtma, soğutma/yoğuşturma amacı için sıklıkla kullanılırlar. Isıtıcı olarak su buharı, soğutucu olarak tatlı su veya deniz suyu kullanılır. Deniz suyu kullanılan sistemlerde katodik koruma uygulanır.

Ayrıca buhar, kızgın yağ kazanı ve kızgın su kazanı bulunan firmalarda kullanma suyu ve/veya sıcak su düşük basınçlı buhar talebi vb.  ihtiyaçların karşılanmasında kullanılır. Enerji geri kazanım uygulamalarında, tekstil sektöründe atık su geri kazanım sistemlerinde temizleme etkenlerinin göz önünde bulundurulması halinde U ve düz borulu eşanjörler proses kolaylığı sağlar.

Düz ve “U” borulu ısı değiştirircilerin üretiminde dikkat edilmesi gereken konu ise, akışkanlar ve akışkanların belirgin özellikleri ile bu akışkanların eşanjör içindeki hal değişimleridir. Eşanjör üretiminde projeye uygun olarak eşanjör firmaları tarafından tamamı karbon-çelik, tamamı paslanmaz çelik, bakır ve özel alaşımlı, bafon boru veya pirinç boru demetli, karbon çelik gövdeli ve paslanmaz gövdeli olarak borulu eşanjör imalatı yapılmaktadır. Dış kabuk genellikle bakır sacdan üretilir. Üretilen eşanjör fiyatları kalitesine, kullanılan malzemeye göre her firma tarafından değişir.

Boru tipi eşanjör kızgın sudan veya buhardan faydalanarak ısıtma için gereken 90/70 ºC suyun elde edilmesinde kullanılır. Borulu eşanjörler;

• Gövde borulu değiştirici,
• Çift borulu değiştirici,
• Spiral borulu değiştirici olmak üzere üç sınıfta incelenir.

Gövde Borulu Isı Değiştiriciler

Proses endüstrisinde en yaygın olarak kullanılan ısı değiştirici çeşididir.  Yaklaşık olarak kullanılan bütün  ısı değiştiricilerinin % 60’ı gövde borulu ısı değiştiricileridir. Gövde borulu ısı değiştiricileri, boru ekseni gövdenin eksenine paralel , büyük silindirik gövde içine yerleşmiş  birbirine paralel yuvarlak borulardan oluşur.

Gövde Borulu Eşanjör Çalışma Prensibi

Akışkanlardan birisi boruların içinden, diğer akışkan ise gövde tarafında borulara paralel veya çapraz olarak akar. Gövde borulu ısı değiştiricileri oluşturan ana  elemanları; borular (veya boru demeti), gövde, iki baştaki kafalar, boruların bağlandığı ön  ve arka ayna ile gövde içindeki akışı yönlendiren ve borulara destek olabilen şaşırtma levhaları ve destek çubuklarıdır. Isıl işlev, basınç düşümü, basınç seviyesi, kirlenme, imalat yöntemi ve maliyeti, korozyon ve temizleme sorunlarına bağlı olarak çeşitli gövde tarafı ve boru tarafı akış düzenlemeleri kullanılır.

Özellikleri

Maksimum basınç: Gövde tarafında 350 bar (mutlak), boru tarafında 1400 bar (mutlak).

Sıcaklık Aralığı: (-200 0C) ile (600 0C) arasında değişir. Özel malzemeler kullanılarak bu sıcaklık aralığı genişletmek mümkündür.

Tek bir ünite için tipik yüzey alanı 10 – 1000 m² arasında değişir.

Maksimum etkinlik: e =0,9 (çok geçişli ünitelerde etkinlik daha küçüktür). Etkinlik; akışkandaki sıcaklık yükselmesinin teorik olarak mümkün olan maksimum sıcaklık yükselmesine oranı olarak bilinir.

Minimum D T=5 K

Mümkün olduğunda karbon çeliğinden yapılır.

Avantajları

• Gövde borulu ısı değiştirici tasarımı yapılırken, bu ısı değiştiricileri bütün uygulamalar için kullanılabilir;  örnek olarak petrol rafinerileri, termik santraller, kimya endüstrisi vs.
• Gövde borulu ısı değiştiricileri son derece esnek ve sağlam dizayna sahiptir.
• Temizleme için demonte, sökülebilecek şekilde dizayn edilir.
• Bakımı ve tamiri kolaydır.
• Piyasada kolay bulunabilen, gövde borulu ısı değiştiricileri tedarik eden firma sayısı fazladır.
• Çoklu üniteleri yapılabilir.
• Birçok metal ile gövde borulu ısı değiştiricileri imalatı yapılabildiği için akışkan sınırlaması çok azdır.

Dezavantajları

• Yüksek plan alanı gerektirir. Ayrıca demeti sökmek için ekstra alana ihtiyaç vardır.
• 16 bar basınç ve 200 0C sıcaklığın altındaki şartlarda plakalı ısı eşanjör fiyatları daha ucuz olabilir.

Çift Borulu Isı Değiştiricileri

Çift borulu ısı değiştiricileri en basit ısı değiştirici çeşididir. Bir borunun daha büyük çaplı bir boru içerisine eş merkezli olarak yerleştirilmesi sonucu elde edilir.

Çalışma Prensipleri

Akışkanlardan biri içteki borudan akarken, diğeri dışarıdaki borudan akar. Düz borulu ısı değiştiricileri, istenen basınç düşümü ve sıcaklık farkı ihtiyacı karşılamak amacıyla çeşitli seri ve paralel konfigürasyonlar şeklinde düzenlenebilir. İçteki boru tek veya çok borulu olabilir. Eğer halkadaki ısı taşınım kat sayısı düşükse eksenel kanatçıklara sahip iç boru (veya borular) kullanılabilir.

Özellikleri

• Maksimum basınç: Gövde tarafında 350 bar (mutlak), boru tarafında 1400 bar (mutlak)
• Sıcaklık Aralığı: (-200 0C) ile (600 0C) arasında değişebilir. Özel malzemeler kullanılarak bu sıcaklık aralığı genişletilebilir.
• Tek bir ünite için tipik yüzey alanı 0.25–200 m2 arasında değişir.
• Maksimum etkinlik: e =0,9
• Minimum D T=5K
• Çift borulu ısı değiştiricileri genel olarak çoklu üniteler kullanılır.
• Mümkün olduğunda karbon çeliğinden imal edilir.
• Esas kullanım alanı, küçük ısı transfer alanlarının (50 m²’ye kadar) gerektiği  proses akışkanlarının duyulur ısıtılması ve soğutulması için kullanılır.

Avantajları

• Isıl kapasiteyi ve ısı geçiş yüzey alanını artırmak için seri halde monte edilebilir.
• Karşıt akış kolay bir şekilde elde edilebilir.
• Çift borulu ısı değiştiricileri yüksek basınçlara dayanır.
• Standart modüler konstrüksiyona sahiptir.
• Çift borulu ısı değiştiricilerin bakımı ve tamiri kolaydır.
• Temizlenmesi kolay olduğu için, özellikle kirletici akışkanlar için uygundur.
• Çift borulu ısı değiştiricileri piyasada kolay bulunur.
• Birçok metal ile imalatı yapılabildiği için akışkan sınırlaması çok azdır.

Dezavantajları

• Çift borulu ısı değiştiricileri özellikle küçük kapasiteler için uygundur.
• Yüksek ısıl kapasiteler (1 MW’ dan daha fazla) için, borulu eşanjör fiyatları pahalıdır.

Spiral Borulu Isı Değiştiricileri

Bir depo içine yerleştirilen spiral şeklinde sarılmış bir veya daha fazla borulardan meydana gelir. Isı transfer kat sayısı, spiral bir boruda düz bir borudan daha yüksek olduğu için spiral sarım kullanılır. Bu ısı değiştiricileri genel olarak havuz ve depolardaki akışkanların sıcaklık kontrolünde kullanılmaktadır. Helisel bir şekilde yapılabilen serpantinin adımı, sarım çapı ve alanı uygun bir şekilde seçilebilir. Küçük serpantinlerin depo içinde desteğe gereksinimi olmamasına karşın, büyük serpantinlerin desteklenmesi gerekir.

Spiral borulu ısı değiştiricilerde spiral boru dış yüzeyi ve depo içi kolaylıkla temizlenir. Fakat boru iç yüzeyi kolay bir şekilde temizlenmez. Bu tip ısı değiştiricilerin depo tarafındaki debi ve akışkan hızları küçük olması sebebiyle, ısıl kapasite debileri küçüktür.

Özellikleri

• Temizleme işlemi hemen hemen olanaksız olduğu için, temiz akışkanlar için uygundur.
• Soğutma sistemlerinde kullanılan kondanserler ve eş-eksenli evaporatörler olarak dizayn edilirler.

Avantajları

• Spiral borulu ısı ğeğiştiricileri basit ve ucuz bir şekilde elde edilebilir.
• Isıl genleşmenin meydana getirdiği gerilme sorunları yoktur.
• Spiral borunun dış yüzeyi ve depo kolay bir şekilde mekanik olarak temizlenebilir.
• Dezavantajları:
• Spiral borunun iç yüzeyi mekanik olarak kolay temizlenemez.

Borulu Eşanjör Bakımı ve Revizyonu

Borulu eşanjörler, uzun ömürlü ve problemi olmayan cihazlardır. Ancak dış etkenlerden kaynaklanan bazı deformasyonlara ve kirliliğe maruz kalırlar. Borulu eşanjörler kullanıldığı sistemlere göre temizlik ve bakıma ihtiyaçları vardır.

Eğer doğru bir yöntemle, doğru kimyasallar ile yapılmayan bir temizlik, borulara zarar verir. Bu da eşanjörde daha büyük revizyonlar yapılmasını gerektirir. Bundan dolayı temizlik ve eşanjör bakımı uzman ekipler tarafından yapılmalıdır. Eşanjör temizliği yapılırken, zaman içinde korozyona uğrayıp deforme olan iç borular, değiştirilmelidir.

Hijyenik Borulu Eşanjörler

Bazı kimya ve gıda uygulamalarında ısıl işlemler yüksek sıcaklıklarda veya basınçlarda yapılır. Bu sıcaklık ve basınçlarda plakalı eşanjör kullanımı conta sıcaklık ve basınç dayanımı sınırı kullanılamamaktadır. Bu tip uygulamalar sökülebilir, tam hijyenik borulu sağlanmaktadır. Bu borulu eşanjörler için sıcaklık sınırı 350°C lere kadar çıkabilmektedir. Bu tip eşanjörlerdeki kaynaklar, pürüzsüz bir akış yüzeyi sağlamak için hassas yapılması önemlidir.

Borulu eşanjör firmaları bu tip kaynakları, sertifikalı kaynakçılar tarafından uygulatırlar.  3 aşamada yapılan  kalite kontrol, uzman mühendisler tarafından incelenir. Gıda işleme proseslerine uygun olarak yapılan tasarım da kapasite, yer, işlenecek olan gıdanın cinsi önemlidir.

Yüksek basınçlı uygulamalarda, kapasite hesapları, malzeme et kalınlıkları, kaynak teknolojileri gibi konular hayati önem taşır. Bu nedenle üretilen her eşanjör, test yapılmalıdır. Borulu eşanjör, eşanjör fiyatları, eşanjör imalatı verilen proses bilgilerine ve akışkan özelliklerine göre eşanjör seçimi yapılır.

Eşanjör hesaplamaları yapılırken, her firma, kendi ARGE bölümlerinin geliştirdiği bir program kullanır. Eşanjörler bu program sonucunda boyutlandırılır. Farklı markalarda, aynı ısıl değerlerde ve kapasitedeki eşanjörlerde, ısı transfer m²’leri arasındaki fark % 3-5 arasında olmalıdır. Eğer bu fark çok yüksek ise bunun neden kaynaklandığı iyice araştırılmalıdır.

 

Plakalı eşanjör nedir? Aynı veya farklı özelliklere sahip iki akışkan arasında birbirine karışmaksızın,hızlı ve yüksek etkinlikte ısı transferi gerçekleştirebilen ekipmanlara plakalı eşanjör denir.

Plakalar üzerindeki özel balık sırtı tasarım ile akış sırasında akışkanın hızı, devamlı değişir. Bu sebeple elde edilen çalkantı ve yüksek türbülans sayesinde daha küçük hacim ile gereken ısıyı transfer eder.

Plakalı eşanjör de ısı geçişinin olduğu yüzeyler ince metal plakalardan (levhalardan) yapılır. Bu metal yüzeylerin şekli  dalagalı yada  düz olabilir. Plakalı eşanjörlerin, borulu ısı değiştirici gibi yüksek basınç ve sıcaklıklara karşı dayanımları azdır. Bu plakalar titanyum, alüminyum, nikel, paslanmaz çelik veya zirkonyumdan yapılabilir.

Plakalı ısı eşanjörlerinde kullanılan malzeme önemlidir. Plakalı ısı eşanjörlerin belirlenen ısıl koşullarda uzun yıllar problemsiz  çalışmasını sağlayan etkenlerden birisi de eşanjörü oluşturan malzemelerin kalitesi iyi olmalıdır. Malzemelerin ISO 9001 gereği kalite testlerinin yapılması için her bir malzemenin üstünde geriye dönük inceleme için markalama olması gerekmektedir.

Eşanjör gövdeleri sistemin çalışma basıncına göre farklı malzemelerden yapılabilir. Eşanjör gövdelerinin kalitesi minimum St 37-2 olmalıdır. (St 44 ve St 52 gibi değişik malzemelerden yapılabilir). Eşanjörün maksimum çalışma basıncına uygun, mukavemet hesaplamaları yapılır ve uygun gövde kalınlığı hesap edilir. Kullanılan prosese göre gövde malzemeleri paslanmaz olarak da eşanjör imalatı yapılmaktadır. Paslanmaz çelik plakaların  ömürleri 20–30 sene arasındadır. Maliyetin daha düşük olması istenen uygulamalarda ise, gövde karbon çelikten yapılır ve paslanmaz malzemeden kaplanır. Plakalı ısı değişriricileri gövdesinin imalatı yapılırken; önce delik merkezlerinin işlenmesi, kumlama, yağ alma, fosfatlama ve boyama işlemleri gerçekleşir.

Plakalı eşanjör seçimi yapılırken kullanılan akışkana göre ve istenen maksimum çalışma mukavemetine uygun olarak plaka malzemesi seçimi yapılmalıdır. Bu malzemelerden  en çok  kullanılan malzeme tipi 1.440 /AISI 316’dır.

Plakalı Eşanjör Çeşitleri

• Kaynaklı (lehimli)
• Contalı

Contalı Eşanjör Çeşitleri

• Contalı plakalı,
• Spiral plakalı,
• Lamelli

olmak üzere üç farklı tipte eşanjör imalatı yapılmaktadır. En yaygın kullanılan eşanjör tipi contalı eşanjörler olduğundan, bu eşanjör tipi genel olarak plakalı eşanjör olarak isimlendirilir.

Kaynaklı (Lehimli) Tip Plakalı Isı Değiştirici

Klasik contalı plakalı ısı değiştiricilerden maliyeti düşük olan diğer bir alternatifi de lehimli plakalı ısı değiştiricileridir. Bu ısı değiştiriciler,  yüksek sıcaklıkta ve çalışma basıncında görev yapabilirler. Çalışma prensipleri contalı plakalı ısı değiştiriciler ile aynıdır. Tek farkı burada contaların yerine bakır lehim malzemesi kullanılmıştır. Paslanmaz çelik plakaları lehimlemek için kullanılan bakır film ile beraber  vakum altında yüksek sıcaklıkta fırınlanır. Böylece contasız ve son derece kompakt yapıda bir ısı değiştirici elde edilir.

Lehimli Isı Değiştiricilerin Avantajları;

Düşük maliyet: Lehimli ısı değiştiricileri standart boyutlarda seri olarak imal edilir ve yüksek ısı transfer kat sayıları nedeniyle maliyeti düşük bir alternatif meydana getirirler.

Yüksek sıcaklık ve basınçlarda çalışma: Contaların olmamasından dolayı bu tür ısı eşanjörü -180 / +200 °C aralığındaki sıcaklıklarda ve 30 bar’ a kadar çalışma basınçlarında kullanılır.

Düşük çalışma ağırlığı: Ağırlığı çok düşük olduğundan, hiçbir ek desteğe ihtiyaç duymadan hat üzerine montajı yapılabilir.

Yakın sıcaklık yaşamı ve yüksek ısı transfer verimi: Plakalar içerisinde elde edilen yüksek türbülans sebebiyle kısa süre içinde rejime girer ve çalıştığı sistemin verimini artırırlar.

Contalı Plakalı Isı Değiştiriciler

Doğru bir sistem tasarımı için; sorunsuz bir uygulama için, ısı iletim plakaları, contalar, gövde ve bağlantı elemanları için uygun malzeme önemlidir. Bu nedenle, plakalı ısı değiştirici seçimi yapılırken, akışkanlara ve sisteme ait teknik özellikler net olmalıdır.

Plakalı ısı eşanjörler de kullanılan conta seçimi önemlidir.  Eşanjör contalarının imalatı normal, sülfürlü ve peroksitli olarak farklı kalitede üretilmektedir. Bu contalardan peroksitli conta, çalışma koşulları açısından iyi performansı sağladığı için tercih edilmektedir .

Plakalı ısı değiştiriciler, maliyet ve verimlilik konusunda en çok yaygınlık kazanan ve en başarılı olandır. Günümüzde plakalı ısı değiştirici, kimyasal sanayinin her kolunda ısıtma ve soğutma sistemlerinde kullanılır. Resimde yüksek yapılardaki ısıtma ve soğutma sistemlerinde basınç kırıcı olarak kullanılan plakalı eşanjör bağlantı şeması görülmektedir.

Kullanım alanları; termik santrallerde, kimya endüstrisinde, petrol rafinerilerinde bu ısı  değiştiricileri kullanılmaktadır.

Herhangi bir sebeple akışkanların birbirine karışması, özel conta tasarımı sayesinde giderilmiştir. Plakalı ısı değiştirici de conta sistemi sayesinde iki akışkan birbirine karışmaz. Kapasiteyi artırmak gerekirse ısı değiştirici tasarımı yapılırken contalı tiplerde plaka ilave edilerek artırılabilir.

Plakalı Eşanjör Çalışma Prensibi

Plakalı ısı değiştiricilerin ana elemanını dalgalı bir yüzeye sahip metal plakalar oluşturmaktadır. Plakalı ısı eşanjörü; plaka boyutu ve plaka sayısı, içinden geçen akışkanın debisine, giriş-çıkış sıcaklık değerlerine, fiziksel özelliklerine, basınç düşümlerine ve arzu edilen maksimum güç değerine göre tespit edilir. Bu plakaların her birinin üzerinde akışkan giriş/çıkış nozulları ve ayrıca sızdırmazlığı sağlayan bir conta bulunur.

Plakalı ısı eşanjörlerde kullanılan conta vasıtasıyla her iki akışkan, birbirine karışmadan farklı kanallar arasından akar. Bu esnada sıcaklık farkından dolayı  istenilen ısı transferi gerçekleşir . Contanın yardımıyla akışkanların birbirine karışması engellenmiştir. Sızdırmazlık, gövde üzerinde bulunan ve plaka paketini sıkıştıran saplamalar aracılığı ile sağlanır.

Avantajları

• Akışkanların birbirine karışmasını engelleyen conta tasarımı
• Düşük ağırlık ve montaj hacmi
• Düşük maliyet, yüksek verim
• Bakımın  kolay olması ve kapasite artırımına imkan sağlanması

Akışkanların birbirine karışmasını önleyen özel conta tasarımı: Hangi sebeple olursa olsun akışkanların birbirine karışması, özel conta tasarımı sayesinde önlenmiştir. Herhangi bir conta arızası durumunda, akış atmosfere açık olan kısımdan doğrudan dışarı doğru olur. Bu da dışarıdan gözle tespit edilebilir.

Kompakt tasarımı ile düşük ağırlık ve montaj hacmi: Plakalı ısı eşanjörleri, aynı kapasitedeki bir borulu eşanjörlerin kapladığı hacmin %20-30’u arasında bir hacmi kaplarlar. Böylece küçük hacim ve daha düşük yatırım maliyeti getirir.

Tam türbülans ile, yüksek verim – düşük maliyet: Plakalı ısı eşanjörlerinde, plakalar   vasıtasıyla meydana getirilen akış kanallarında, plakalar üzerindeki özel şekiller sayesinde yüksek türbülanslı akış meydana getirir ki, buda yüksek ısı transfer katsayılarına ulaşılmasını sağlar. Sağlanan bu yüksek ısı transfer katsayıları da eşanjörde kullanılan malzeme miktarını azaltır, bu durumda daha düşük maliyet sağlar.

Eşanjör Bakımı kolay olması: Plakalı ısı eşanjörlerinde, herhangi bir ek alana ihtiyaç olmadan, sadece saplamaların sökülmesi ile, ısı transfer plakalarına kolayca ulaşılır, eşanjör bakımı yapılabilir. Plakaları açmak ve eşanjör temizliği yapmak için gerektiği zaman kolay bir şekilde sökülebilir. Kireçlenmemesi  için sisteme su yumuşatma cihazları bağlanabilir. Borulu ısı değiştiricilerinde  ise boru demetini dışarı alabilmek için kullanılan hacim kadar ek bir alana ihtiyaç vardır.

Kapasite artırımının gerçekleştirilmesi: Plakalı eşanjörlerin modüler yapısından dolayı kolayca plaka eklenir. Böylece kapasite artırımına imkan sağlanır. Farklı tipte akışkan kanal tasarımı, arzu edilen basınç düşümünü ve ısı transfer kapasitesini olumlu yönde etkiler.

Plakalı Eşanjör İçin Gerekli Ortam Koşulları ve Çalışma Şartları

• Standart plaka eşanjörler kapalı ve donmaya karşı korunmuş mekânlarda kullanılmak için  tasarlanmıştır.
• Açık alanlarda montaj gerektiği zaman veya montaj yapılacak yerde atmosferik  nem oranı %70’in üzerinde ise plaka eşanşör için özel tasarım ve emniyet  tedbirleri alınmalıdır.
• Standart plaka eşanjörler düz bir zemin üzerine dikey konumda yerleştirilmeli ve bu durumda  çalışmalıdır.
• Ortam sıcaklığının plaka eşanjör için istenilen maksimum işletme sıcaklığını aşmaması sağlanmalıdır.
• Plaka eşanjörün contaları dış mekanik etkilerden ve çevresel gaz ve asitlerin agresif/zararlı etkilerinden uzak olmalıdır.
• Ozon, elastomer contaların erken sertleşmesine ve özelliğini kaybetmesine neden olur. Güneş ışığı ve ultraviyole ışık da uzun sürede aynı etkiyi yapar. Bu sebeple plaka eşanjörün montajının yapılacağı yere karar verirken ozon yayan cihazlardan ve doğrudan güneş ışığından uzak kalmasına özen gösterilmelidir.
• Plaka eşanjör açık alana montajı yapılacaksa buzlanma, nem ve direkt güneş ışığı gibi çevresel etkilerden korunmalıdır.
• Montaj sonrası, sıkıştırma civataları paslanmaya karşı gres yağı ile kaplanmalıdır.
•  Özellikle kategori–1 grubuna giren akışkanların (tehlikeli maddeler) kullanıldığı eşanjörlerin bulunduğu yerlerde iş yeri emniyet ve yangın talimatlarına uyulmalıdır.
• Herhangi bir sızıntı işletme koşulları açısından tehlike arz ediyorsa plaka eşanjör etrafına/altına sıçrama ve sızıntıya karşı koruma yapılmalıdır.
• Bu cihazların büyüklüğü, ısıtılacak ortamın büyüklüğüne ve gerekli kapasiteye uygun seçilmelidir.

Borulu ve Plakalı Isı Eşanjörleri Karşılaştırdığımızda

Plakalı eşanjörü, patentli plaka dizaynlarında oluşturulan yüksek türbülanslı akıştan dolayı, borulu ısı değiştiricilerden daha verimlidir. Borulu eşanjörlerin kullandığı hacmin %20 – %30 ‘unu kaplarlar. Plakalı eşanjörler de kullanılan malzemeler ağırlık olarak borulu eşanjörlerden daha hafiftir. Plakalı eşanjör fiyatları daha ucuzdur.

Plakalı eşanjör kolay temizlenir, verimliliği yüksektir, kapasitesi arttırılabilir, ısı kaybı yoktur, onarım ve bakımı kolaydır, akışkanların birbirine karışması mümkün değildir ve izolasyon gerekli değildir.

Plakalı Eşanjör Hesabı

Plakalı eşanjör hesabı yapılırken, eşanjör firmaları, kendi araştırma ve geliştirme bölümlerinin geliştirdiği bir programı kullanır ve eşanjörler bu program sonucunda boyutlandırılır. Farklı markalarda, aynı ısıl değerlerde ve kapasitedeki eşanjörlerde, ısı transfer m²’ leri arasındaki fark % 3-5 arasında olmalıdır. Eğer bu fark çok yüksekse , bunun neden kaynaklandığı iyice araştırılmalıdır. Eşanjörün maksimum çalışma basıncına uygun, mukavemet hesaplamaları yapılarak en uygun gövde kalınlığı hesap edilir.

 

 

 

 

Eşanjör veya ısı değiştiricileri, bu ısı cihazları herhangi bir fiziksel temas olmaksızın aralarında sıcaklık farkı olan – sıvı veya gaz – iki akışkan arasında (birbirine karışmadan) birinden diğerine ısı transferini sağlayan devre elemanıdır. Bir akışkandan diğer akışkana ısıyı transfer etmek için kullanılırlar. Sıcak ve soğuk akışkan olarak adlandırılan akışkanlar arasında ısı transferi doğrudan veya dolaylı olarak sağlanabilir.

Isı eşanjörleri, termik santraller, nükleer santraller, kimyasal işlemler, atık ısının geri kazanımı soğutma kuleleri ve ısıtma gibi birçok yerde kullanılır. Isı eşanjörlerinde ısı transferi, kondüksiyon (iletim) ve konveksiyonla (taşınım) olur. Bazı yerlerde ışınım (radyasyon) da etkili olmaktadır. Kanatçık uygulamaları da ısı eşanjörlerinde önemlidir.

Eşanjör Ne İşe Yarar? Eşanjörde akışkanların birbirine temas etmemesi gereken durumda akışkanlar katı bir duvarla ayrılırlar. Eşanjörlerde, akışkanlar birbirlerinden bir ısı transfer yüzeyi ile ayrılırlar ve akışkanlar birbirlerine kesinlikle karışmaz. Akışkanların direkt olarak temas ettiği tipler de vardır.

Eşanjörlerin Kullanım Alanları

Eşanjörlerin kullanım alanları geniştir. Isı eşanjörleri yaygın olarak;

• Kimya ve proses endüstrisi,
•  Demir çelik endüstrisi,
•  HVAC uygulamaları (ısı geri kazanımı)
•  Otomotiv endüstrisi,
•  Gıda endüstrisi,
•  Petrokimya endüstrisi,
•  Metal imalat endüstrisi,
•  Tekstil sektörü uygulamaları,
•  Kağıt üretimi,
•  İlaç endüstrisi,
•  Enerji santralleri uygulamaları,
•  Denizcilik sektörü uygulamaları,
• Gemi inşaatı,
• Bina ısıtma soğutma,
• İklimlendirme (klima santralleri),
• Soğutma,
• Güç üretimi,
• Atık su uygulamalarında.

Endüstriyel sektörlerde kullanılmaktadır. Hava ısıtıcıları, yağ soğutucuları, araba radyatörleri, split klima serpantinleri, kombilerdeki kullanma suyu ısıtıcıları sıcak su eşanjörü ve kombi eşanjörü olarak günlük hayatımızda da yerlerini almaktadırlar. Kombi eşanjörü, kombi içinde  yanma ile elde edilen ısının, tesisat suyu ve kullanım suyuna iletilerek ısıtılması için kullanılan elemandır.

Otomobil radyatöründe, sıcak radyatörün bir yüzeyine temas eden motor soğutma suyu, diğer yüzeyine temas ederek geçen havayla ile soğutulur.

Eşanjör Çalışma Prensibi

Plakalı eşanjörler, aralarında sıcaklık farkı bulunan iki farklı akışkan arasında ısı transferi yapma prensibine göre çalışırlar. Isıtacak akışkan ve ısınacak akışkan plakalar ile tamamen birbirinden ayrılmıştır.

Standart plakalı eşanjörlerde toplam olarak dört adet giriş – çıkış portu (veri kanalı) bulunur. Bu portlardan ikisi ısıtıcı akışkanın, diğer ikisi de ısınacak akışkanın giriş ve çıkışlarıdır. Özel üretimle birden fazla ısıtıcı veya ısınacak akışkan bulunan ısı değiştiricileri de üretilebilmektedir.

Eşanjör Tipleri

Eşanjör çeşitleri üçe ayrılır;

• Boru tipi eşanjör
• Plakalı ısı eşanjörü (Sökülebilir tip, Kaynaklı tip, Yarı kaynaklı tip, Lehimli tip)
• Özel uygulama eşanjörleri (Platecoil Eşanjörler, Econocoil Eşanjörler, Spiral Eşanjörler)

Eşanşör çeşitleri arasında olan plakalı eşanjör, borulu eşanjöre göre daha çok tercih edilir. Eşanjör firmaları tarafından farklı tipte imalatı yapılan eşanjör fiyatları değişkendir. Ayrıca plakalı eşanjör fiyatları projeye göre de belirlenebilmektedir. Eşanjör imalatı, verilen proses bilgilerine ve akışkan özelliklerine göre eşanjör seçimi yapılmaktadır.

Plakalı Eşanjörün Tercih Edilmesinin Sebepleri Nelerdir?

• Plakalı eşanjör kolay temizlenirler,
• Verimlilikleri yüksektir,
• Kapasiteleri artırılabilir,
• Plakalı eşanjör de ısı kaybı yoktur,
• Onarım ve bakımı kolaydır,
• Akışkanların birbirine karışması mümkün değildir,
• İzolasyon gerekmez
• Onarım ve bakım maliyeti düşüktür,
• Kompakt tasarımı sayesinde düşük ağırlık ve küçük montaj hacmi vardır.

Endüstriyel Tip Eşanjörlerin Sınıflandırılması

• Konstrüksiyona göre eşanjör çeşitleri
• Isı transfer prosesine göre eşanjör çeşitleri
• Yüzey yoğunluğuna göre eşanjör çeşitleri
• Geçiş çeşitliliğine göre eşanjör çeşitleri
• Akışkan sayısına göre eşanjör çeşitleri
• Isı transfer düzeneğine göre eşanjör çeşitleri

1 – Konstrüksiyona Göre Eşanjör Sınıflandırılması

Boru Tipi Eşanjör (Borulu ısı değiştiriciler)

• Çift borulu eşanjör(double pipe)
• Gövde borulu eşanşör

Gövde Borulu Eşanjör

1. Plaka tipi yönlendirici eşanjör
2. Rod tipi yönlendiricili eşanjör

• Burgulu borulu eşanjör

Plakalı Eşanjörler (Plakalı ısı değiştirici)

• Contalı plakalı eşanjör
• Kaynaklı plakalı eşanjör
• Spiral eşanjör
• Lamel tipi eşanjör

Genişletilmiş Yüzeye Sahip Eşanjör

• Finli borulu eşanjör
• Finli plakalı eşanjör

Regenaratörler

• Sabit matris eşanjör
• Döner tip eşanjör(Rotary).

2 – Isı Transfer Prosesine Göre Eşanjör Sınıflandırılması

• Doğrudan Temas Halindeki Eşanjör Tipleri
• Dolaylı Temas Halindeki Eşanjör Tipleri

Dolaylı Temas Halindeki Eşanjör Tipleri

1. Doğrudan Isı Transferi
2. Depolama ile Isı Transferi

3 – Yüzey Yoğunluğuna Göre Eşanjör Sınıflandırılması

• Kompakt eşanjörler (yüzey alanı yoğunluğu >=700 m²/m³ )
• Kompakt olmayan eşanjörler (yüzey alanı yoğunluğu <=700 m²/m³ )

4 – Geçiş Çeşitliliğine Göre Eşanjör Sınıflandırılması

Tek Geçişli Eşanjör

• Paralel akışlı eşanjör
• Ters akışlı eşanjör
• Kesişen akışlı eşanjör (crossflow)

Çok Geçişli Eşanjör

• Genişletilmiş yüzeye sahip eşanjör

1. Kesişen ters akışlı eşanjör
2. Kesişen paralel akışlı eşanjör

• Paralel ters akışlı genişletilmiş yüzeye sahip eşanjör.(gövde ve boru karışık dizayn)
• Ayrılan akışlı genişletilmiş yüzeye sahip eşanjör
• Bölünen akışlı genişletilmiş yüzeye sahip eşanjör

5 – Akışkan Sayısına Göre Eşanjör Sınıflandırılması

• İki akışkanlı eşanjör
• Üç akışkanlı eşanjör
• Üçten fazla sayıda akışkanlı eşanjör

6 – Isı transfer Düzeneğine Eşanjör sınıflandırması

• Her iki tarafta da tek fazlı konveksiyonlu eşanjör
• Bir tarafta tek fazlı diğer tarafta iki fazlı konveksiyonlu eşanjör
• Her iki tarafta da iki fazlı konveksiyonlu eşanjör
• Radiyative ısı transferi ile kombine konveksiyonlu eşanjör

Eşanjör Hesabı

Eşanjör hesabı yapılırken, her firma kendi ARGE bölümlerinin geliştirdiği bir programı kullanır. Eşanjörler bu program sonucunda boyutlandırılır. Farklı markalarda aynı ısıl değerlerde ve kapasitedeki eşanjörlerde, ısı transfer m²’ leri arasındaki fark % 3-5 arasında olmalıdır. Eğer bu fark çok yüksek ise bunun neden kaynaklandığı iyice araştırılmalıdır. Eşanjörün maksimum çalışma basıncına uygun, mukavemet hesaplamaları yapılarak en uygun gövde kalınlığı hesap edilir.

Eşanjör Bakımı

Eşanjör bakımı yapılırken, eşanjörün gövde ve tüp demeti farklı malzemelerden imal edilmiş olabilir. Bundan dolayı sıcaklığa karşı farklı tepki verebilir. Bir ısınma hâlinde iki malzemenin genişleme ve uzama hızları farklı farklı olabilir. Bu yüzden ani bir sıcaklık değişimi etkisi ile bağlantılarda büyük zorlanmalar ve kopmalar ile karşılaşılabilir. Sıcak bir eşanjöre soğuk akışkan asla aniden verilmemelidir. Aynı şekilde soğuk bir eşanjöre sıcak akışkan yavaş yavaş sevk edilmelidir. Devreden çıkarma ve devreye alma sırasında sıcaklık değişikliklerinin çok yavaş olması gerekir.

Eşanjörü devreye alma sırasında önce soğutma suyu açılır. Daha sonra sıcak akışkan devresi yavaş yavaş açılarak çalışma sıcaklığına ulaşılır. Devreden çıkarma sırasında ise önce sıcak akışkan kesilir. Bu şekilde eşanjör zamanla soğur. Daha sonra soğutma suyu devresi kapatılır. Eşanjör sıvı ile dolu iken vanalar kesinlikle kapatılmamalıdır. Isınan sıvıda meydana gelecek genişleme eşanjörün patlayıp hasar görmesine neden olabilir. Vanalar kapatılmadan önce eşanjör boşaltılır. Dış sıcaklık çok düşükse eşanjörün tüplerinde kalan su donabilir. Donan su genişler ve tüpleri patlatır. Bu nedenle hava sıcaklığı sıfırın altında ise çalışmayan eşanjördeki suyun boşaltılması gerekir.

Bazı eşanjörlerde devreden çıkarmadan sonra kalan hidrokarbonların buhar veya bir inert gaz püskürtülerek eşanjör temiziği yapılmalıdır. Çünkü eşanjör içindeki patlayıcı, yanıcı karışım bir tehlike kaynağı olabilir.