SİTE İÇİ ARAMA
en çok merak edilen sorular ve cevapları



Web Uygulama: Sadi Atılgan

Web sitemizi yenileme çalışmaları nedeniyle bu köşede güncelleme yapamamaktayız, lütfen soru göndermeyiniz. Bilgilerinize sunarız.

Yanıtını Merak Ettiğiniz Soruları Bize İletmek İçin Tıklayınız...
Anahtar Sözcüğe Göre Arama Yapmak İçin Tıklayınız...
Son Eklenen 10 Soruyu Görmek İçin Tıklayınız...
Tüm Soruları Görmek İçin Tıklayınız...


Geri Dön...

Merhaba. 50 m3 tuğla bir odayı 80 °C sıcak suyu bir radyatörden geçirerek ısıtmak istiyorum. Kullanmam gereken panel radyatörün hesabını nasıl yapabilirim? 1 m3 havanın sıcaklığını 1 °C arttırmak için kaç kcal ısı vermeliyim? Bir de gazlaştırma hakkında bilgi verirseniz çok sevinirim. Internet’te odunla çalışan araba ve kamyon resimleri gördüm, hatta birinin projesine bile ulaştım. Ancak odunun kapalı bir ortamda mı ısıtıldığı, ya da aleve maruz kalıp kalmadığını anlayamadım. Bu konu hem kişisel merakım, hem de çalıştığım fabrikada yaktığımız ağaç tozunun olumsuz etkilerini azaltmak için soruyorum bu soruyu. Türkiye’de gazlaştırma yapan tesisler var mı? Teşekkürler. (Mustafa Özkan)

Önce sorunuzun basit kısmıyla başlayayım: 1 kg havanın sıcaklığını 1°C arttırmak için gereken ısı miktarı, yani havanın özgül ısısı, sıcaklık ve basınca bağlı olarak değişir: 1 atm basınç ve bizim genelde ilgilendiğimiz, örneğin -100 ile +100 °C sıcaklık aralığı için, yaklaşık 1 kJ veya 0,239 kcal. 1 m3 hava içinse; havanın yoğunluğu sıcaklıkla hızlı bir şekilde değiştiği için, 0°C’yi düşünelim. Bu sıcaklıkta havanın yoğunluğu 1,38kg/m3 olduğuna göre; 0,725 kJ veya 0,173 kcal. Ancak; asıl sorun havayı ısıtmak değil; istenen sıcaklığa kadar ısıttıktan sonra, o sıcaklıkta tutmak...

Sorunuzun kesin yanıtı, belirtmemiş olduğunuz bazı etkenlere bağlı: Duvarlarda pencere olup olmadığı, varsa pencerelerin alanı, camlarının özelliği, duvarların iç ve dış kaplamalarının niteliği, diğer taraflarında nasıl bir ortamın bulunduğu, odayı hangi sıcaklıkta tutmak istediğiniz, dış ortam sıcaklığı gibi. Varsayalım ki, oda penceresiz; tabanı 4x4 m, yüksekliği 3 m olan bir diktörgen prizma şeklinde. Hacim 50 m3’e yakın, 48 m3 olur. Taban çok iyi yalıtılmış olsun, ısı kaybı yok denecek kadar az; fakat odanın tüm diğer yüzeyleri atomsfere açık. Bu durumda, dört yan yüzeyden ve tavandan ısı kaybı olacaktır. Toplam ısı kayıp alanı, AD=4x(4x3)+4x4=64m2 olur. Oda için hedeflediğiniz iç sıcaklık Ti, dışarıdaki havanın sıcaklığı Td olsun. Duvarlardaki, metrekare başına ısı kayıp hızı, bu iki sıcaklığın farkıyla doğru orantılı olup, °C başına, ısı transfer katsayısı U ile verilir. U’nun birimi w/m2.°C olup, dış yüzeyleri sadece kumlu harçla sıvanmış 20 cm kalınlığındaki tuğla bir duvar için, yaklaşık 2,5 w/m2.°C kadardır (Table 5-32B, Handbook of Tables for Applied Engineering Science, 2‘nd edition, CRC press, s.530). Bu durumda, rüzgar etkisini de gözardı edecek olursak; odanın duvarlarında gerçekleşecek olan ısı kayıp hızı; QK=AD.U.(Ti-Td) olur.

Öte yandan ısıtıcı panellerin, odanın havasına saniyede aktarabildiği ısı miktarına, yani toplam gücüne QP diyelim. Oda istenen sıcaklığa ulaştıktan sonra, ısıtıcı panellerin QP gücünün, ısı kayıp hızı QK’yi karşılayabiliyor olması gerekir. Ki oda soğumasın. Eğer ısıtıcı güç QP’yi, ısı kayıp hızı QK’e eşit seçersek, oda sıcaklığı Ti’nin altında olduğu sürece; duvarlardan kayıp hızı QP’den küçük olacağından; ısıtıcı güç, hem kayıpları karşılayıp, hem de oda sıcaklığını yükseltiyor olacaktır. Dolayısıyla, paneller bir kez ısıtmaya başlayınca, odanın sıcaklığı, ta ki hedeflenen Ti düzeyine ulaşılıncaya kadar, hep artacak; ondan sonra da olduğu yerde duracaktır. Tabii, ısıtıcı gücünü daha yüksek seçersek; panelleri önce bir süre için bu yüksek güç düzeyinde çalıştırıp, odayı daha hızlı ısıtabilir; istenen sıcaklığa ulaştıktan sonra da, ısıtma gücünü kısabiliriz. Fakat, siz odanın istenen sıcaklığa ulaşması için bir süre kaydı koymamış olduğunuza göre, QP=QK seçimine razı olabiliriz sanırım. Şimdi soru şu: Bu QP gücünü sağlayabilecek olan panellerin alanı ne olmalı?...

Takdir edersiniz ki, bu sorunun yanıtı da; panel malzemesinin türü, içinden geçen suyun sıcaklığı yanında hızı, yani dolaşım (devridaim) pompasının gücü, panellerin konumu ve nasıl yerleştirildiği gibi etkenlere bağlı olacaktır. Biz, panellerin içinden geçen suyun ortalama sıcaklığını TS alıp, panel yüzeyinin de bu sıcaklıkta olduğunu varsayalım. Parlak olmayan metalden, örneğin mat alüminyum alaşımından yapılmış olup, dik olarak yerleştirilmiş bir panelin birim alanından, konveksiyon ve ışıma yoluyla havaya ısı ‘aktarım katsayısı,’ bizim ilgilendiğimiz sıcaklık aralığı için, yaklaşık ht=6,8 W/m2-°C olarak alınabilir (Tablo 5-39, Handbook of Tables for Applied Engineering Science, 2‘nd edition, CRC press, s.538). Dolayısıyla, panellerin toplam yüzey alanı AP ise, havaya ısı aktarım gücü QP=ht.AP.(Ts-Ti) olacaktır.

QP=QK olması gerektiğine göre;
ht.AP.(Ts-Ti) = AD.U.(Ti-Td) eşitliği sağlanmalıdır. Ki buradan panel alanı;

AP =AD.(U/ ht).(Ti-Td)/(Ts-Ti) olarak hesaplanabilir.

Gerçi siz, suyun sıcaklığını 80°C olarak vermişsiniz, ama bu sıcaklıktaki bir panel tehlike unsuru oluşturur. Konutlardaki ısıtma suyu sıcaklığı, duvar panellerinde 50-55, yerden ısıtma sistemlerinde ise 35-40°C arasındadır. Biz, panellerde ilerledikçe soğuyacak olan suyun ortalama sıcaklığını TS= 50°C olarak alalım. Odanın iç sıcaklığı Ti=25, dışardaki havanın sıcaklığı Td=5°C olsun.

Nihayet, yukarıdaki ifadeye; AD=64m2, U=2.5 w/m2.°C, ht=6.8 W/m2-°C, (Ti-Td)=25-5=20 °C, (Ts-Ti)=50-25=25°C değerlerini yerleştirecek olursak;

AP=64x(2,5/6,8)x(20/25)=18,82 m2 çıkar. Panellerin ısı ileten iki yüzeyi olduğuna göre, yaklaşık 9,4 m2 panel gerekiyor.

Fazla görünüyorsa eğer, ki öyle, lütfen hatırlayın: Odanın 5 tarafı açık ve duvarların yalıtımı yok. Farklı durumlar için bu hesap benzer şekilde yapılabilir.

Müsaadenizle sorunuzun kalan kısmını, bir sonraki sorunuza yanıtın içerisinde vereyim.

Bir de gazlaştırma hakkında bilgi verirseniz çok sevinirim. Internet’te odunla çalışan araba ve kamyon resimleri gördüm, hatta birinin projesine bile ulaştım. Ancak odunun kapalı bir ortamda mı ısıtıldığı, ya da aleve maruz kalıp kalmadığını anlayamadım. Bu konu hem kişisel merakım, hem de çalıştığım fabrikada yaktığımız ağaç tozunun olumsuz etkilerini azaltmak için soruyorum bu soruyu. Türkiye’de gazlaştırma yapan tesisler var mı? Teşekkürler.

Gazlaştırma, organik maddeleri yanıcı gazlara dönüştüren bir süreç. Organik madde olarak odun kullanıldığı takdirde, elde edilen gaza ‘odun gazı’ deniyor ve bu gazdan elektrik eldesi, odunun doğrudan yakılmasına oranla daha verimli bir şekilde gerçekleştirilebiliyor. Ayrıca, klorid ve potasyum gibi oksitlendirici kül unsurlarından, gazlaştırma sırasında kurtulunuyor. Bu ise, aksi halde sorun yaratan yakıtlardan elde edilen gazın, yüksek sıcaklıklarda yakılmasını mümkün kılıyor. Gazlaştırmada genel olarak, odun, kömür ve antrasit kullanılmakla beraber, son yıllarda plastikçe zengin atıkları kullanan teknikler de geliştirilmiş durumda. Örneğin, Almanya’daki bir tesiste, plastik atıklar metanole dönüştürülüyor. Bu tesisteki gazlaştırma süreci, 700°C’yi aşan yüksek sıcaklıklarda gerçekleştiriliyor ve hidrokarbonların gaza dönüştürülmesi; hidrokarbonların yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılması sırasında, ortamda var olan oksijen düzeyinin özenli kontrolüyle yapılıyor.

Süreç sırasında karbon; buhar ve sınırlı miktarda hava veya oksijenle tepkimeye girip; karbonmonoksit (CO), hidrojen molekülleri (H2) ve karbondioksit (CO2) üretiyor. Bazı gazlaştırıcılarda, gazlaştırma işleminden önce ‘piroliz’ uygulanıyor. Piroliz, organik maddelerin yüksek sıcaklıklarda, oksijenin ve suyun yokluğunda kimyasal parçalanma süreci. Odundan bu işlemle odun kömürü eldesi, eskiden beri kullanılan bir yöntem. Sanayi uygulamaları ise, basınç altında ve 430°C’nin üstündeki sıcaklıklarda gerçekleştirilerek, atıkların yakılması veya biyokütleden sıvı yakıtların eldesi amacıyla kullanılıyor. En yaygın olarak kullanılan ‘hızlı piroliz’ yönteminde, malzeme 350-500°C arasındaki yüksek sıcaklıklarda, 2 saniyeden kısa sürelerle kalıyor (‘flashing’).



Odun gazı; içerdiği tar, karbonmonoksit, hidrojen ve metan nedeniyle parlayıcı bir gaz. Tıpkı LPG gibi, otomobillerin içten patlarlı motorlarında kullanılması mümkün. Nitekim, II. Dünya Savaşı sırasında bazı Avrupa ülkeleri benzinin askeri amaçlar dışında kullanımına kısıtlama getirince, özel otomobillere odun gazı üreten aygıtlar takılmaya başlandı. Üstteki şekilde bunlardan birisi görülüyor.



Şekildeki gazlaştırıcı, odun yongası, talaş, odun kömürü, kömür veya benzeri maddeleri yakıt olarak kullanıp, bir yanma odasında kısmen yakıyor. İşlem sırasında katı kül parçacıkları ve is de çıkıyor. İsin; gazlaştırıcıdan arada bir, gazdan ise sürekli olarak uzaklaştırılması lazım. Gaz bu yüzden filtrelenmek zorunda. Buna karşın çabuk aşınan motorların sık sık tamir edilmeleri gerekiyor. Üstte, böyle bir aygıtla çalışan bir kamyonet görülüyor. Belki de sizin ‘internet’te görmüş olduğunuz fotoğraf...

Türkiye’de gazlaştırma yapan tesisler var. Kömürden ‘havagazı’ üreten tesisler bunlar arasında.

Vural Altın


Geri Dön...
Yazıcı Dostu Sayfa

Copyright 2007 Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu. Her hakkı saklıdır.