Makina mühendiSLİĞİne giRİŞ II



Yüklə 445 b.
tarix15.01.2018
ölçüsü445 b.


MAKİNA MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ II

  • MAKİNA MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ II

  • Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim Dalı


TERMODİNAMİK

  • Enerjinin bilimidir.

  • Enerji nedir



Enerji

  • “Değişikliklere yol açan etken”

  • olarak tanımlanabilir.



Termodinamik ve Uygulama Alanları

  • Tüm mühendislik uygulamaları madde ile enerji arasında bir etkileşim içerir.

  • Dolayısıyla Termodinamiği ilgilendirmeyen bir çalışma alanı düşünmek zordur.



Termodinamiğin Uygulama Alanları

  • İnsan vücudu

  • Güç Santralleri

  • İklimlendirme Sistemleri

  • Soğutma Sistemleri

  • Otomobil Motorları

  • Uçaklar



Termodinamiğin Sıfırıncı Yasası



Termodinamiğin Birinci Yasası

  • Enerjinin Korunumu Yasasıdır.

  • Enerjinin değişik biçimleri arasındaki ilişkileri ve genel olarak enerji etkileşimlerini incelemek için sağlam bir temel oluşturur.

  • Q, sistem sınırlarından net ısı geçişini;

  • W, değişik biçimleri kapsayan net işi;

  • E,sistemdeki toplam enerji değişimini ifade eder.



Termodinamiğin İkinci Yasası

  • İkinci yasa enerjinin niceliği (miktarı) yanında niteliğini de ön plana çıkarır.

  • Masada bırakılan bir fincan sıcak kahvenin kısa sürede soğuduğu bilinir. Fincan içindeki kahvenin hal değişimi Termodinamiğin Birinci Yasasına uymaktadır, çünkü kahvenin kaybettiği enerji çevre havanın kazandığı enerjiye eşittir.



TERMODİNAMİK

  • Isıl enerjinin işe dönüşmesi ısı makineleri aracılığıyla gerçekleşir:

  • 1. Yüksek sıcaklıktaki bir ısıl enerji deposundan ısıl enerji alırlar. Güneş enerjisi, kazan, nükleer reaktör örnek olarak verilebilir.

  • 2. Alınan ısıl enerjinin bir bölümünü genellikle döner mil işine dönüştürürler.

  • 3. Alınan ısıl enerjinin geri kalan bölümünü akarsu, çevre hava gibi düşük sıcaklıktaki bir ısıl enerji deposuna verirler.

  • 4. Isı makinelerinde gerçekleşen hal değişimleri bir çevrim oluşturur.



TERMODİNAMİK





TERMODİNAMİK

  • Isıl verim:

  • şeklinde ifade edilir.



SOĞUTMA MAKİNESİ



Buzdolabının çalışma prensibi





ISI TRANSFERİ

  • Sıcaklık ve ısı birbirlerine karıştırılmamalıdır. İkisi farklı şeylerdir.

  • Isı, belirli sıcaklıktaki bir sistemin sınırlarından, daha düşük sıcaklıktaki bir sisteme, sıcaklık farkı nedeniyle transfer edilen enerjidir. En çok kullanılan ısı ölçü birimi Joule (Nm) dur.

  • Sıcaklık, bir cismin sıcaklığının ya da soğukluğunun bir ölçüsüdür. Sıcaklık termometre ile ölçülür .



ISI TRANSFERİ

  • ISI GEÇİŞİ ÜÇ YOLLA GERÇEKLEŞİR:

  • İLETİM (CONDUCTION)

  • TAŞINIM (CONVECTION)

  • IŞINIM (RADIATION









Güneş enerjisinin yeryüzüne erişimi ışınıma güzel bir örnektir.

  • Güneş enerjisinin yeryüzüne erişimi ışınıma güzel bir örnektir.



İNSAN VÜCUDU

  • Isı, hücrelerdeki enerji kazanımı sırasında yan ürün olarak açığa çıkar.

  • Bu ısı bedene kan dolaşımı yoluyla eşit olarak dağıtılır.



İNSAN VÜCUDU

  • Etrafa temas ile vücuttan ısı kaybedilmesine kondüksiyon, ısınan havanın vücut yüzeyinden uzaklaştırılmasına da konveksiyon denir. Örneğin yazın serinlemek için kullandığımız vantilatör konveksiyon ile ısı kaybını sağlar.

  • Çevre sıcaklığı düşük olduğu zaman, vücut sıcaklığı radyasyon (ışıma) ile kaybedilir. Ancak çevre daha sıcaksa aynı mekanizma sıcaklığı kazandırır.

  • Terleme ise, deri ve solunum yollarından doğrudan buharlaşma ile ısı kaybıdır.



İNSAN VÜCUDU

  • Soğukta damarlarımız daralarak deriye ısının taşınması ile ısı kaybı engellenir.

  • Tüylerin hareketiyle deri yüzeyinde ısı izolasyonu meydana gelir.

  • Titreme vücut sıcaklığı düştüğünde bir refleks olarak başlayan bir mekanizmadır. Titreme ve yerimizde koşma gibi bilinçli kas hareketleri sonucunda üretilen ısı vücut sıcaklığını arttırır.



İNSAN VÜCUDU / Otomatik Kontrol

  • Vücut sıcaklığımızın sabitliği, son derece hassas bir mekanizma ile kontrol edilir. İçinde bulunduğunuz ortamda ısı kaç derece olursa olsun vücut ısınızın hep 36.5- 37.5 ºC arasında sabit tutulması gereklidir. Vücut ısısının ani bir şekilde düşmesi veya yükselmesi ölümle sonuçlanır. Sağlıklı bir insanın vücut ısısı, vücudundaki sistemler sayesinde bir gün içinde en fazla 0.5 º fark eder.

  • Vücut sıcaklığını ayarlayan merkez, beynimizde bulunan hipotalamus bezidir. Hipotalamustaki bu merkez adeta bir termostat gibi çalışır ve normal koşullar altında 36.7ºC 'ye ayarlanmıştır.



ENERJİ





Türkiye, enerjiyi:

  • Türkiye, enerjiyi:

  • OECD ülkeleri ortalamasına göre 2 kat,

  • Japonya'ya göre de 4 kat daha verimsiz tüketiyor.

  • Oysa Türkiye, 2020 yılındaki birincil enerji talebini en az yüzde 15 azaltabilecek potansiyele sahip ve bu potansiyel, 2005 yılı fiyatlarıyla yılda yaklaşık 16,5 milyar YTL tasarruf anlamına geliyor.



Enerjinin fazla kullanılması sonucunda;

  • DOĞAL KAYNAKLAR HIZLA TÜKENİYOR

  • ÇEVRE KİRLENİYOR

  • ENERJİ İÇİN YÜKSEK MİKTARDA PARA ÖDÜYORUZ



Kızılderili Şef Seattle demiş ki:



ENERJİ TASARRUFU NEDİR ?

  • Enerji tasarrufu, üretimde, konforumuzda ve iş gücümüzde herhangi bir azalma olmadan enerjiyi verimli kullanmak, israf etmemektir.

  • Aynı işi daha az enerji kullanarak yapmaktır.



NEDEN ENERJİ TASARRUFU ?

  • Bu bilinçsizce tüketim, enerji kaynaklarının verimli kullanımını gündeme getirdiği gibi, tüketim sonucunda oluşan her türlü katı sıvı ve gaz atıkların da arıtılmadan doğaya atılmasının meydana getirdiği önemli çevre kirliliğinin önlenmesi arayışını da beraberinde getirmiştir. 



NEDEN ENERJİ TASARRUFU ?

  • Üretilen enerjinin yaklaşık üçte biri sanayide tüketilmektedir.

  • Bu enerjinin önemli bir miktarı, ileri teknoloji ürünlerinin kullanıldığı enerji tasarruf önlemleriyle geri kazanılabilir.

  • Enerji tasarrufu sayesinde hem ülkemiz enerji darboğazından kurtulacak, hem de sanayici aynı ürünü daha düşük bir maliyetle elde ederek rekabet gücünü arttırmış olacaktır.



Enerji tasarrufu, enerji arzının azaltılması veya kısıtlanması şeklinde düşünülmemelidir.

  • Enerji tasarrufu, enerji arzının azaltılması veya kısıtlanması şeklinde düşünülmemelidir.

  • Enerji tasarrufu, kullanılan enerji miktarının değil, ürün başına tüketilen enerjinin azaltılmasıdır.

  • Enerji maliyetlerini düşüren üretici, aynı miktardaki mal veya hizmetleri daha az enerji veya aynı miktar enerji ile daha çok mal ve hizmet üreterek, ulusal ve uluslararası alanda rekabet gücünü arttıracaktır.



Hızla artan nüfusun ve gelişen sanayinin enerji gereksinimleri kısıtlı kaynaklarla karşılanamamakta, enerji üretimi ve tüketimi arasındaki açık giderek artmaktadır.

  • Hızla artan nüfusun ve gelişen sanayinin enerji gereksinimleri kısıtlı kaynaklarla karşılanamamakta, enerji üretimi ve tüketimi arasındaki açık giderek artmaktadır.

  • Küresel enerji tüketiminin, 2035 yılına gelindiğinde 1998 yılında tüketilen enerji miktarının iki katı, 2055 yılında ise üç katı olacağı tahmin edilmektedir. Öte yandan, petrol, doğalgaz, kömür gibi "yenilenemeyen", geleneksel enerji kaynakları çevreyi ve insan sağlığını giderek daha fazla tehdit eder hale gelmiştir.











Üretim Maliyetleri İçinde Enerji Payları

  • Sektör %Pay

  • Soğutma %70

  • Çimento %55

  • Aluminyum %30

  • Demir&Çelik %30

  • Cam %30

  • Kağıt %25

  • Seramik %20

  • Metalurji %15

  • Tekstil %13

  • Gıda %10

  • Petrol Rafinaj %7,5



Sektörel Tasarruf Potansiyelleri

  • Ana Sektörler % Tasarruf

  • Metal Sanayii % 20-45

  • Kimya % 25-40

  • Petrol % 30-45

  • Çimento & Seramik % 10-50

  • Gıda & Ambalaj % 25-45

  • Cam % 30-40

  • Tekstil % 25-35



ÇEVRESEL ETKİLER

  • Kömür veya petrol gibi fosil yakıtların yanması sonucu, daima CO2 oluşur. Yapılan ölçümler milyonlarca yıldır 180-280 ppm arasında değişen CO2 seviyesinin günümüzde 360 ppm seviyesine çıktığını göstermektedir. Karbondioksit diğer sera gazlarına göre %55'lik bir oranla, doğal sıcaklık dengelerinin bozulmasında en büyük etkiyi yaparak Küresel Isınmaya neden olmaktadır.



KÜRESEL ISINMA

  • Küresel Isınmanın oluşumunda Sera Etkisi'nin rolü büyüktür.

  • "Sera Etkisi"ni, güneşten gelen kısa-dalga ışınlarının geçmesine izin veren gaz tabakasının, dünya üzerinden yansıyan uzun-dalga ışınlarının büyük bir kısmını tutması sonucu meydana gelen atmosferik dengesizlik olarak açıklayabiliriz.



Atmosfere atılan diğer sera gazları ise CO, SO2, NOx gibi zehirli gazlar ve radyoaktif maddelerdir. Termik santrallerde, sanayide ve binalarda yakıt olarak kömür kullanıldığında, bu kirlilik etmenlerinin yanı sıra kül de açığa çıkar. Kül civa, kurşun, arsenik ve kadmiyum içermesi nedeniyle yüksek oranda kirletici etkiye sahiptir.

  • Atmosfere atılan diğer sera gazları ise CO, SO2, NOx gibi zehirli gazlar ve radyoaktif maddelerdir. Termik santrallerde, sanayide ve binalarda yakıt olarak kömür kullanıldığında, bu kirlilik etmenlerinin yanı sıra kül de açığa çıkar. Kül civa, kurşun, arsenik ve kadmiyum içermesi nedeniyle yüksek oranda kirletici etkiye sahiptir.



Fosil yakıtların bu şekilde kullanılmaya devam edilmesi durumunda,

  • Fosil yakıtların bu şekilde kullanılmaya devam edilmesi durumunda,

  • aşırı kuraklık,

  • deniz seviyesinde yükselme sonucu su baskınları,

  • fırtınalar

  • ultraviyolenin artması

  • gibi küresel değişmeler sonucu, doğanın ekolojik dengesinin bozulması kaçınılmazdır.



“Enerji Üretimi Ve Tüketimi, İnsanoğlunun Diğer Faaliyetlerine Göre Çevreye Çok Daha Fazla Zararlıdır”

  • “Enerji Üretimi Ve Tüketimi, İnsanoğlunun Diğer Faaliyetlerine Göre Çevreye Çok Daha Fazla Zararlıdır”

  • (Çevre Kalite Konseyi, 1992)



Ekonomik üretim ana unsuru olan ve hayat kalitemizi iyileştiren enerjinin kullanımından vazgeçemeyeceğimize göre

  • Ekonomik üretim ana unsuru olan ve hayat kalitemizi iyileştiren enerjinin kullanımından vazgeçemeyeceğimize göre

  • ENERJİYİ VERİMLİ KULLANALIM



Neden, Enerjiyi Verimli Kullanmalıyız?

  • Verimli Kullanılan Enerji, En Ucuz ve En Temiz Enerji Kaynağıdır.

  • Enerji Yoğunluğunu Düşürür.

  • Şirketlerin Rekabet Gücünü Arttırır.

  • Sosyal Bir Sorumluluktur.

  • Küresel Isınmayı ve Etkilerini Azaltır.



TÜRKİYE’DE TASARRUF POTANSİYELİ

  • Türkiye’nin enerji yoğunluğu, OECD ülkeleri ortalamasının iki katıdır. Yani bir dolarlık mal veya hizmet üretmek için Türkiye’de OECD ülkelerinde kullanılan enerji miktarının iki katı enerji kullanılmaktadır.

  • Türkiye’nin enerji tasarruf potansiyelinin %30 olduğu ifade edilmektedir.

  • En büyük enerji kaynağı tasarruftur. Üstelik Bu kaynak yerli, daimi ve çevre dostudur.



Türkiye'de binalarda birim alanı veya hacmi ısıtmak için harcanan enerjinin Avrupa ülkelerine göre 2-3 kat daha fazla olması, Türkiye’nin enerji tasarrufu açısından bir fırsatlar ülkesi olduğunu göstermektedir.

  • Türkiye'de binalarda birim alanı veya hacmi ısıtmak için harcanan enerjinin Avrupa ülkelerine göre 2-3 kat daha fazla olması, Türkiye’nin enerji tasarrufu açısından bir fırsatlar ülkesi olduğunu göstermektedir.



Türkiye’de binaların yetersiz yalıtımının enerji maliyetinin yılda 5 milyar YTL civarında olduğu ifade edilmektedir.

  • Türkiye’de binaların yetersiz yalıtımının enerji maliyetinin yılda 5 milyar YTL civarında olduğu ifade edilmektedir.



YAPILARDA ENERJİNİN VERİMLİ KULLANIMI



Konutlarda tüketilen enerjinin tüketimdeki payı %40 oranındadır. Bu tüketimin başlıca etkenleri:

  • Konutlarda tüketilen enerjinin tüketimdeki payı %40 oranındadır. Bu tüketimin başlıca etkenleri:

  • İklimlendirme (Isıtma-Soğutma)

  • Havalandırma

  • Aydınlatma

  • Yangın Söndürme Sistemleri

  • Güvenlik Sistemleri

  • Bina İçi Sirkülasyon Tertibatı (asansör, yürüyen merdiven)





ISI KAYIPLARI



ISI YALITIMI

  • Isı yalıtımı yakıt tasarrufunun birinci ve en önemli unsurudur.































ATIK ISININ DEĞERLENDİRİLMESİ

  • EKONOMİZÖRLER:

  • Baca gazları bir ısı değiştirgecinde soğutularak, ısıları kazana giden besi suyuna aktarılır.

  • Böylece dışarı atılan ısı geri kazanılmış olur.

  • %5-10 oranında enerji tasarrufu sağlanır.



Örnek

  • Bir tesiste işçilerin sıcak su ihtiyacı ısıtma amaçlı kullanılan kazandan sağlanmakta ve yakıt olarak doğalgaz kullanılmaktadır.

  • Baca gazından yararlanarak bir ısı değiştirici ile kullanım sıcak suyu sağlanması planlanmaktadır.

  • Şebeke suyu sıcaklığı : 25°C

  • İstenen kullanım suyu sıcaklığı : 60 °C

  • Kullanım suyu debisi : 2500 kg/gün

  • Suyun öz ısısı : 1 kcal/kg °C

  • Q = m x C x ΔT



Q = 2500 kg/gün x 1 kcal/kg °C x (60-15) °C x 313 gün/yıl

  • Q = 2500 kg/gün x 1 kcal/kg °C x (60-15) °C x 313 gün/yıl

  • Q = 27.387.500 kcal/yıl

  • Doğalgazın ısıl değeri : 8250 kcal / m3

  • Kazan verimi : 0.85

  • Doğalgaz fiyatı : 0.62 TL/m3

  • Bu ısıyı bize sağlayacak olan doğalgaz miktarı (Bh):

  • Bh = 27.387.500 /(8250 x 0.85) = 3905,5 m3/yıl

  • Doğalgaz maliyeti = 3905,5 m3/yıl * 0.62 TL/m3

    • = 2421 TL/yıl


Yatırımın Ekonomik Analizi

  • Isı değiştirici yatırım bedeli : 7750 TL

  • Yıllık tasarruf : 2421 TL/yıl

  • Yıllık bakım : 200 TL/yıl

  • Hurda değeri : 500 TL

  • Faiz oranı : % 12

  • Ekonomik ömür : 10 yıl

  • GÖS = 7750 / (2421-200) = 3,49 yıl



MEKANİK TESİSAT

  • MEKANİK TESİSAT

  • SİSTEMLERİNDE

  • ENERJİNİN VERİMLİ KULLANIMI





MEKANİK TESİSAT

  • SIHHİ TESİSATTA ENERJİ EKONOMİSİ

  • Kullanma sıcak ve soğuk su tüketimini konforu düşürmeden azaltmak, su maliyetlerinde ciddi tasarruflar sağlayacaktır.

  • SU’da yapılacak tasarruf, hem su maliyetlerinde hem de ısıtma ve basınçlandırma enerjisi maliyetlerinde tasarruf anlamına gelir ki: birim su tasarrufu, maliyetlerde iki misli veya daha fazla azalmaya neden olur.



TEMİZ SU TESİSATINDA SU TÜKETİMİNİN AZALTILMASI

  • Mimari Tasarım Önlemleri:

    • Mimaride banyo, wc gibi ıslak hacimler mümkün olduğunca düşey doğrultuda üst üste, yatay doğrultuda ise yan yana yerleştirilmeli ve mekanik tesisat merkezine yakın olmalıdır.
    • Tesisat boşlukları ulaşılabilir, boru montaj ve bakımlarında kolaylık sağlayacak şekilde yapılmalıdır.
    • Donma riskini azaltmak için, kullanma suyu boruları soğuk bölgelerde dış duvar içinden geçirilmemelidir. Kullanma sıcak su ve sirkülasyon boruları da ısı kaybını azaltmak için dış duvar içinden geçirilmemelidir.
    • Su depoları mutlaka toprak altında olmalıdır. Toprak üstünde bakteri oluşumu çok hızlıdır. Depoların iç yüzeyi olabildiğince pürüzsüz olmalıdır.


Duvara 3 cm gömülü 1 m borudaki ısı kaybı (W/m)



Daha Az Su ile Daha İyi El Yıkama:

  • Daha Az Su ile Daha İyi El Yıkama:

    • Genel tuvaletlerde sensör kumandalı musluk kullanımı ile su tüketimi azaltılabilir.


Mekanik Tasarımda Önlemler:

  • Mekanik Tasarımda Önlemler:

    • Lavabo Muslukları ve Duş Bataryaları:
    • Genel hacimlerin lavabo musluklarında su kullanımı, 10 l/dak’nın altında olmalı veya otomatik musluklarda su kullanımı 0,95 l/kullanımdan az olmalıdır.
    • Musluk uçlarında mutlaka perlatör olmalıdır. Lavabo musluklarının miks tipte olması kullanımı kolaylaştırır. Ancak yanlış kullanılmaları durumunda sıcak su tüketimini arttırırlar.
    • Suyun basıncı, musluk ağzında yüksek ve değişken olmamalıdır.
    • Aynı su sisteminde basınçlı duş başlığı ile farklı basınçta çalışabilen armatür kullanılmamalıdır.


Klozet seçimi:

    • Klozet seçimi:
    • Yüzey yıkama yeteneği, rezervuar su hacmi ve rezervuar iç takım kalitesi önemlidir.
    • Çift akışlı klozetlerde, farklı debide su tüketimi söz konusudur.
    • Binalarda atık su arıtımı mevcut ise, rezervuarlarda bu su kullanılabilir. Bu arıtılmış su, binaya ayrı bir besleme hattıyla getirilmelidir.
    • Pisuarlar:
    • Pisuarlarda yüzey yıkama yeteneğinin iyi olması koku sorununu ortadan kaldırır. Otomatik pisuarlar bir kullanımda 4 lt’den fazla su tüketmemelidir.


SU DAĞITIM ve HİDROFOR SİSTEMLERİNDE EKONOMİ

  • SU DAĞITIM ve HİDROFOR SİSTEMLERİNDE EKONOMİ

  • Su Dağıtım Sistemleri:

  • Suyu, uygun bir hacimsel debi, minimum basınç kaybı ve maksimum akış koşulları ile en uzaktaki apareye ulaştırmalıdır.

  • Maksimum ve minimum basınç koşullarında, en uzaktaki ve en yakındaki apareyde gereksinimleri karşılamaya yeterli basınç aralığında su sağlanmalıdır.

  • Sistem aşırı basınçlardan korunmalıdır.

  • Basınç kayıpları en az olacak şekilde tesisat projelendirilmeli ve uygulanmalıdır.





Kullanma Sıcak Suyu Tesisatında Ekonomi

  • Kullanma sıcak su tüketiminin azaltılması aynı zamanda ısıtma enerjisinden tasarruf sağlayacaktır.

  • Konutlarda sıcak su ısıtması için gerekli ısı, yıllık ısıtma ihtiyacının %10 ile %20’si arasında bir oran oluşturur.

  • Büyük ticari binalarda kullanma sıcak suyunu ısıtmak için gerekli ısı, yıllık enerji tüketiminin %4’ünü oluşturabilir.

  • Otellerde ise bu değer, yıllık ısıtma ihtiyacının %20-%35’i oranındadır. Birçok otelde, otel %80 kapasite ile dolu iken kullanma sıcak suyu hazırlamak için harcanan enerji kadar ısı, sıcak su ve sirkülasyon borularında kaybedilmektedir.



Boru çapına göre izolasyon kalınlıkları ve ısı kaybı



Boyler Su Sıcaklığının Önemi

  • Boyler su sıcaklığı 45 °C olmalıdır (çamaşırhane vb hariç). Kullanma yerlerinde ise (musluk çıkışında) 42 °C altında olmamalıdır.

  • Bu sıcaklık değeri yüksek seçilirse, enerji kaybı yüksek olur. Su tüketiminin artmasının yanında, su dağıtım hatlarında ve boyler yüzeyinde olan ısı kayıpları da artar.

  • Kazan daha yüksek sıcaklıkta çalışmak zorunda kalır, dolayısıyla yakıt tüketimi artar.




Dostları ilə paylaş:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə