Etiket Arşivleri: Buhar

Özel Buhar Kazanları ( Sencer GÜMÜŞ )

ÖZEL BUHAR KAZANLARI

SENCER GÜMÜŞ 2006113053

BURAK İŞLİYEN 2008113068

Klasikleşmiş yöntemlerden farklı olarak buhar üreten cihazlar vardır. Verimin, buhar yükünün, basıncının, ve sıcaklığının her geçen gün daha büyük değerlerde istenmesi, klasik yakıtlarda yaşanılan sıkıntılar nedeniyle farklı yakıtlardan elde edilen ısı enerjisinin kullanılması ve bazı özel çalışma şartlarını yerine getirmek amacıyla özel buhar kazanları geliştirilmiştir.
Buhar yükünü artırabilmek için bu tip kazanların çoğunda su sirkülasyonu ilave bir pompa ile sağlanır. Doğal sirkülasyonlu kazanlar en fazla 180 bar basınç ile sınırlıdır. Kritik basınca (221.2 bar) yakın ve kritik basıncın üzerindeki değerlerde, su ile buhar arasındaki yoğunluk farkı, su sirkülasyonu için yeterli değildir.
Doğal sirkülasyonlu kazanlarda borularda dolaşan su debisi; basınç, kapasite ve depolar arası yüksekliğe bağlı olarak, üretilen buhar debisinin 5-40 katıdır. İniş borularında buhar oluşabilmesi nedeniyle, özellikle basıncı değişken işletmeler için depolu doğal sirkülasyonlu klasik kazanlar uygun değildir. Böyle durumlar ve basıncın 180 bar üzerinde istenen işletmeler için zorlanmış sirkülasyonlu veya zorlanmış akışlı kazanlar geliştirilmiştir.
Bu tip özel kazanlarda yükseklikten kazanç sağlanabildiği gibi, doğal sirkülasyonlu kazanlarda buhar cebi oluşmaması için borularda yapılması gerekli eğim zorunluluğu da yoktur.
ÖZEL KAZAN TİPLERİ
-LA MONT TİPİ BUHAR KAZANI
-BENSON TİPİ BUHAR KAZANI
-SULZER TEK BORULU BUHAR KAZANI
-SCHMIDT-HARTMANN BUHAR KAZANI
-LOFFLER BUHAR KAZANI
-VELOX BUHAR KAZANI
-ARTIK ISI KAZANLARI
Bunların yanı sıra Magneto Hidrodinamik yöntem (MHD), akışkan yataklı kazanlar ve nükleer reaktörlerde buhar üretimi yapmak mümkündür.
LA MONT TİPİ BUHAR KAZANI
Doğal sirkülasyonlu kazanlarda basınç artırıldığında iniş borularındaki suyun özgül ağırlığı ile buharlaştırıcı borulardaki su-buhar karışımının özgül ağırlığı arasındaki fark gittikçe küçülür. Bu durum sirkülasyonun sağlanabilmesine engel olur. Doğal sirkülasyonlu bir kazan için mümkün olabilen en yüksek çalışma basıncı 180 atü dolaylarındadır. Bu değer aşıldığında sirkülasyon sağlanamaz.
Doğal sirkülasyonlu kazanların bu sınırlaması, zorlanmış sirkülasyonlu kazanların yapımını gerektirmiştir. Zorlanmış sirkülasyonlu kazanlara yapımcısının adından dolayı La Mont kazanları da denilmektedir.
NASIL ÇALIŞIR?
La Mont tipi kazanların doğal sirkülasyonlu kazanlardan farkı, iniş borularından aşağıya inen suyun bir pompa ile buharlaştırıcı borulara basılmasıdır. Kazandaki boru dirençlerinin yenilebilmesi için, pompanın 2-3 atü’lük bir basınç sağlaması gereklidir. Besleme suyu ekonomizörden geçtikten sonra bir depoya girer. Bu depodan alınan su, toplam gücün yaklaşık %0,6’sını emen bir pompa ile asıl ısıtma yüzeyleri içinden dolaştırılarak doymuş buhar haline getirilir. Depodan doymuş buhar olarak alınan buhar, kızdırıcıdan geçirilerek işletmeye gönderilir.
Sirkülasyon pompası saatteki buhar üretiminin 5-8 katı su dolaştıracak kapasitede seçilir. Asıl ısıtma boruları içinden yaklaşık 6/7 oranında su geçerken, 1/7 oranında buhar geçer. Buhar ve su depoda birbirinden ayrılır. Suyun asıl ısıtma borularına girişini ayarlamak için özel valfler kullanılmaktadır. Bu valfler her bir boruda aynı miktarda ve darbesiz olarak su akışını sağlar.
GENEL ÖZELLİKLERİ NELERDİR?
La Mont tipi buhar kazanının kapladığı hacim ve yükseklik fazla değildir. Bu sebeple araçlarda ve gemilerde küçük ve büyük kapasitelerde kullanılabilirler. Doğal sirkülasyonlu kazanlarda buhar deposunun boru demetinin üst kısmına konulması zorunluluğu zorlanmış sirkülasyonla çalışan La Mont kazanlarında yoktur. Son yıllarda zorlanmış sirkülasyon prensibi, mevcut alev duman borulu ve doğal sirkülasyonlu su borulu kazanlara ön ocak ilave edilmesi halinde, ön ocak duvarlarına yerleştirilen boru içindeki akış haline de uygulanmaktadır.
BENSON TİPİ BUHAR KAZANI
Benson tipi buhar kazanları tek geçişli boru düzeninden meydana gelmiştir ve kazanın ekonomizör, buharlaştırıcı ve kızdırıcı bölümleri art arda sıralanmıştır. Besleme suyu pompasının basıncı ile kazan borularının bir ucundan giren su, diğer uçtan kızgın buhar olarak çıkar. Buharlaştırıcılar önceden dikey pozisyonda yerleştirilirdi. Baca gazı sıcaklığı düşük olan Benson kazanlarında (800 °C) ise ayrıca bir de son buharlaştırıcı bulunmaktaydı. Görevi tuzların ayrılmasını sağlamaktı. Ancak su hazırlama tekniğinin yeterince gelişmesi sebebiyle bu elemana gerek kalmamıştır.
NASIL ÇALIŞIR?
Benson kazanında suyun kritik noktada (221.2 bar 373.15 °C) gizli ısı almadan buharlaşması özelliğinden yararlanılmaktadır. Önceleri bu kazan kritik üstü basınçlar için yapılmışsa da günümüzde 75-150 bar basınçlarda daha çok kullanılmaktadır. Su aynı boru içinde ısıtılıp buharlaştırılıp kızdırılmaktadır. Bu nedenle sistemde dram bulunmaz. Bu sayede yüksek basınçlarda buhar üretimi mümkündür. Ayrıca su seviye göstergesi ve regülatörü gibi elemanlara gerek duyulmadığından konstrüksiyonu biraz daha basittir. Sistemin sonunda emniyet subabı bulunur.
Buhar-su karışımının kuru buhara dönüştüğü boru iç kısmında tuz tabakası oluşabilir. Bu sebeple besleme suyu çok iyi arıtılmalıdır. Yine de zaman zaman kazan durdurulup, boruların içinden yalnızca su geçirilerek tuz tabakası eritilir ve dışarı atılır.

Benson kazanının su hacmi az olduğundan rejime girmesi 15-20 dakika sürer. İlk çalışma esnasında elde edilen sıcak su bir toplama kabında toplanır ve sonradan bu kaptan pompa yardımı ile alınan su buharlaştırılarak sisteme dahil edilir.
GENEL ÖZELLİKLERİ NELERDİR?
Benson kazanında buhar dramı olmaması sebebiyle buhar yüklerindeki değişimlerin karşılanması zordur. Bu nedenle yük ihtiyacının düzenli olduğu yerlerde kullanılması daha uygundur. Diğer bir sakıncası ise yük kayıpları fazla olduğundan besleme suyu pompaları fazla güç çeker.
Kritik ve kritik üstü basınçlara bu tip kazanlarla çıkılabilir. Boru çapları küçük olduğundan patlama riski azdır. İşletilmesi diğer tiplere nispeten daha kolaydır.
Benson kazanlarında yük ayarını iyileştirmek için, yol verme esnasında ve yükün azaldığı zamanlarda kullanılmak üzere buharlaştırma devresine ilave olarak yardımcı bir ısıtma yüzeyi konulabilir. Yardımcı ısıtma yüzeyi esas ısıtma yüzeyi ile belirli bir oranda kalarak yük değişimlerini daha hızlı bir şekilde karşılar. İstenirse işletme koşullarına göre sisteme ara kızdırıcı ilave edilebilir.

Santrallerin düşük yükte çalıştırılabilme olanaklarının artırılması ve devreye alma süresinin kısaltılabilmesi için günümüzde seperatör eklenmesi yoluna gidilmektedir. Buharlaştırıcı çıkışına eklenir ve bu yolla su ve buharın birbirinden tam olarak ayrılmaları sağlanır. Böylece kazanın devreye alınması, çıkartılması ya da düşük yüklerde çalıştırılması sırasında kızdırıcıdan daima kuru buhar geçmesi sağlanır.
SEPERATÖRLÜ BENSON KAZANLARI
Seperatörlü Benson kazanları, diğer Benson kazanlarına oranla çok daha kısa zamanda devreye girebilirler. Her iki tip kazanda da hem sabit hem değişken basınçla işletilebilir.
Devreye girme sırasında bir sirkülasyon pompası, seperatörde buhardan ayrılan suyun ön ısıtıcıdan ve buharlaştırıcıdan geçirilerek yeniden sirküle edilmesini sağlar. Bu şekilde yanma odası borularının da yeteri kadar soğutulması sağlanmış olur.
Bu sirkülasyon pompası, düşük yüklerde çalışılması sırasında da devreye alınır. Pompanın bastığı su, ön ısıtıcılardan geçerek buharlaştırıcı borulara gelmektedir. Buharlaştırıcıdan çıkan ıslak buhar, seperatöre gelmekte ve burada tıpkı dramlı kazanlarda olduğu gibi su ve buhar birbirinden ayrılmaktadır. Su sirkülasyon pompası tarafından yeniden sirküle edilmekte, buhar ise kızdırıcılardan geçtikten sonra işletmeye gönderilmektedir. Normal işletme sırasında ise buhar karakteristiklerinin yeterli olması nedeniyle pompa durdurulmakta ve kazan seperatörsüz Benson kazanı gibi çalıştırılmaktadır.
SULZER TEK BORULU BUHAR KAZANI
Sulzer kazanı prensip olarak Benson kazanına benzer. Burada fark olarak asıl ısıtma yüzeylerinden gelen ıslak buhar içindeki su ve kuru buhar bir ayırma şişesinde birbirinden ayrılır. Böylece buharlaşma sırasında oluşan tuzlar bu ayırma şişesinden blöf yoluyla dışarı atılır. Blöf miktarını buhar yüküne göre ayarlamak mümkündür. Üretilen buharın basınç ve sıcaklığı ara termostat yardımı ile kontrol edilebilir.
Ara termostat kazan beslemesi ile son termostat ise ilave su girişi ile irtibatlıdır. Bu şekilde hassas bir buhar çıkış sıcaklığı elde edilebilir. Bu termostatlar sayesinde yalnız kazandaki buhar basıncı sabit tutulmakla kalmaz, buhar türbini de değişken sıcaklıklara karşı emniyet altına alınır. Artı ve eksileri Benson kazanındakiler gibidir. Güç ayarının hassas olarak yapılabilmesi ilave bir üstünlüktür.
GENEL ÖZELLİKLERİ NELERDİR?
Benson kazanının seperatörlü olarak dizayn edilmeye başlaması ile; Sulzer ve Benson kazanları arasında ilke yönünden hemen hiçbir fark kalmamıştır. Sulzer kazanında boru çapları daha büyüktür. Bu nedenle Sulzer kazanında kullanılan suyun Benson kazanlarındaki kadar saf olmasına gerek yoktur. Buharlaştırıcı çıkışına monte edilmiş olan seperatörden önceleri kazan suyunun ortalama %5’i dışarı alınarak tuzların temizlenmesi sağlanırdı. Su hazırlama tekniği geliştiği için günümüzdeki kullanımı azalmıştır.
SCHMIDT-HARTMAN BUHAR KAZANI
Diğer kazanlardan farklı olarak bu kazandaki buhar üretimi iki devrede gerçekleştirilir. Birinci devrede duman gazlarının ısısından yararlanılarak elde edilen buhar ikinci devredeki suyu buharlaştırmak için kullanılır. Birinci devredeki su çok iyi arıtılmıştır ve kapalı sistem olarak çalışır. Bu devrede sızıntı dolayısıyla olan su kaybı saf kondens suyu ile karşılanır. İkinci devredeki suyun çok arıtılmasına gerek yoktur.
Buharlaştırıcı yüzeylerinin dış tarafı, sistem kolayca sökülüp temizlenecek şekilde dizayn edilmelidir. İkinci devredeki suyun fazla arıtılmaması Schmidt-Hartman kazanlarının başlıca üstünlüğüdür. Buna karşılık buhar üretimi için diğer kazanlardan daha fazla boru donanımına gerek vardır. Buhar yükündeki değişimlerin karşılanması zaman alır.
Schmidt-Hartman kazanlarında birinci devredeki basınç ikinci devredekinden yaklaşık 50-100 bar fazladır. Isı transferinin uygun şekilde gerçekleşebilmesi için iki devredeki buhar sıcaklıkları arasında en az 50 °C fark olmalıdır.
LOFFLER BUHAR KAZANI
Schmidt-Hartman kazanında olduğu gibi Loffler kazanında da buhar üretimi dolaylı olarak gerçekleştirilir. Kazanın üç ana elemanı sırasıyla buharlaştırma deposu, buhar sirkülasyon pompası ve kızdırıcıdır. Buhar sirkülasyon pompası buharlaştırma deposundan aldığı doymuş buharı kızdırıcı içinden geçirir. Dolaşan buharın yaklaşık 1/3’ü işletmeye gönderilirken kalanı kızgın olarak tekrar buharlaştırma deposuna geri gönderilerek depodaki suyun buharlaşması sağlanır.
Bu üretim şekliyle suyun borular içerisinde buharlaşması esnasında ortaya çıkan problemler çözülmüştür. Böylece kazan besleme suyunun fazla arıtılmasına gerek yoktur. İşletmeye gönderilen buharın kızma sıcaklığı sabittir. Kazanın patlama tehlikesi yoktur. İşletmenin buhar çekişindeki ani kesintilerde bile kızdırıcı boruları tehlikede değildir. Çünkü bu borudan akan buharın debisi sabittir.
GENEL ÖZELLİKLERİ NELERDİR?
Buharlaşma esnasında oluşan tuzlar blöf işlemi atılır. Buhar pompasının devri değiştirilerek kızgın buhar sıcaklığını ayarlamak mümkündür. Pompa devri artırılarak kısa zamanda pik yük durumu karşılanabilir. Borulardaki basınç düşümü 3-5 bar kadardır. Buhar pompası toplam gücün %3 ‘ünü yutar.
Bu tip kazanların boru donanımının diğer kazanlara göre karmaşık olması, kızdırıcı borularındaki sıcaklığın yüksek olması sebebiyle buralarda özel malzeme kullanımı gerekliliği bu kazanın dezavantajıdır. Ayrıca kazanın devreye girebilmesi için ek bir buhar sistemine gerek vardır.
Loffler kazanı ocağında her türlü yakıt yakılacak şekilde dizayn edilebilir. Şekilde toz kömür ocaklı 60 t/h buhar kapasiteli bir Loffler kazanı görülmektedir. Tek çekişli olan bu kazanda bütün ısıtıcı yüzeyler birbiri üzerine sıralanmış haldedir. Cehennemliğin her tarafı radyasyonlu kızdırıcı boruları ile doldurulmuştur. Küllüğün üzerine gelen borular cüruf ve kurumun düşmesine imkan sağlamak için ayrık döşenmiştir. Ekonomizörden sonra konmuş olan Ljungstorm tipi hava ısıtıcısı ile de yakma havası ısıtılır.
VELOX TİPİ BUHAR KAZANI
Velox kazanının yanma odası basınç altındadır. Bu kazan tipinde yalnızca sıvı ya da gaz yakıtlar kullanılır. Yanma sonucu meydana gelen baca gazları, yanma odasında yüksek basınç altında bulunduğundan ısı transferi artar ancak kazanın hacmi azalır. Bu kazan özel tesisler için düşünülmüştür. Örneğin Velox kazanlı küçük bir buhar santrali demiryolu vagonunun üzerine monte edilerek enerji ihtiyacı duyulan bir bölgeye getirilerek üretime geçirilebilir.
NASIL ÇALIŞIR?
Velox kazanlarında yanma havası bir kompresör yardımıyla sıkıştırılır dolayısıyla ısıtılmış olur. Kompresör, kazandan çıkan baca gazlarının döndürdüğü bir türbin yardımıyla çalıştırılır. Baca gazları türbine girmeden önce kızdırıcı ve besleme suyu ön ısıtıcısını da ısıtırlar.
Yanma hücresinde kül veya kurum bırakmayan gaz veya sıvı bir yakıt yakılır. Yanma odasına yakma havası bir kompresörden basınçlı olarak 1-2 bar basınçta gelir. Odadan 500 -600 °C çıkan duman gazları bir türbine girer. Bu gaz türbini basınçlı havayı sağlayan kompresörü çalıştırır. Gaz türbinden 400 °C sıcaklıkta çıkan duman gazları su ısıtıcısından geçirildikten sonra bacadan dışarı atılır.
Kazan besleme suyu, su ısıtıcısında ısındıktan sonra santrifüj bir buhar ayırıcısına gelir. Ayırıcının santrifüj olması nedeniyle buhar ile su birbirinden kolaylıkla ayrılır. Ayırıcıdan alınan su sirkülasyon pompası ile asıl ısıtma yüzeyleri içinden dolaştırılarak tekrar buhar ayırıcısına gelir. Ayırıcıdan alınan doymuş buhar ise kızdırıcıdan geçirilerek işletmeye gönderilir. Devrede dolaşan su buharlaşan suyun yaklaşık 10 katıdır.
Bu kazanlarda yanma sürekli olarak yapılabildiği için aynı içten yanmalı motorlara benzer olarak patlamalı şekilde de yapılabilir. Yanma hücresinin büyüklüğüne göre dakikada 40-50 patlama olabilir. Bu şekildeki sistemde hava akışı supaplar ile ayarlanır.

Ocak içindeki gaz hızlarının 100-200 m/s değerinde olması sebebiyle buradaki yük kaybı 0,5 bar değerine kadar çıkabilir. Velox kazanlarının ocak yükü diğer yanma tiplerindeki kazanlara göre 10 kat daha fazladır.
GENEL ÖZELLİKLERİ NELERDİR?
Diğer kazanlardan farklı olarak Velox kazanının ocağında çok yüksek gaz hızları vardır. Buradaki amaç gaz tarafındaki ısı taşınım katsayısını yükseltmektir. Bu sistemde güç makinesi ile buhar kazanı bir aradadır.

Ağırlık ve hacimlerinin az olması 10 dakika gibi kısa sürede rejime girmeleri verimlerinin %90’dan fazla olması başlıca üstünlükleridir.
Buna karşılık yalnızca sıvı ve gaz yakıt kullanılabilmesi, besleme suyunun iyi arıtılması gerekliliği, gaz türbini, kompresör, ilk hareket için elektrik motoruna gerek duyulması Velox kazanının eksileridir.
ARTIK ISI KAZANLARI
Endüstriyel işlemler sonucunda açığa çıkan yanıcı artıkların veya sıcak gazların değerlendirilmesi, hem enerji ve ham madde ekonomisi hem de çevre kirliliği açısından önemlidir. Artık ısı kazanları ile işletmenin buhar veya sıcak su ihtiyacının tamamı veya belirli bir yüzdesi karşılanabilir.
Pratikte;

– Sıcak duman gazları,

– Kimyasal işlemler sonucu çıkan ısı enerjisi,

– Yanıcı artıklar

kullanılarak artık ısı kazanları yapılabilmektedir.
SICAK GAZLARIN KULLANILDIĞI ARTIK ISI KAZANLARI
Bu kazanların karakteristik özellikleri, içlerinde bir ocak olmayıp başka işlemler sonunda açığa çıkan artık sıcak duman gazları ile çalışmasıdır. Ekonomik olarak 500 °C veya daha yüksek sıcaklıkta bulunan duman gazlarından yararlanılarak buhar elde etmek mümkündür. Klasik yanmalı kazanlarda duman gazları daha yüksek sıcaklıkta olduğundan, ısı transferi esas olarak radyasyonla olmasına karşın, artık ısı kazanlarında ısı transferi taşınımla olmaktadır.
Endüstride yüksek fırınlardan, dizel motorlarının ve gaz türbinlerinin egzozlarından, cam, petrokimya, çimento sanayindeki imalat işlemlerinin sonucunda çıkan gazlardan artık ısı kaynağı olarak yararlanılabilir.
Artık ısı ile çalışan buhar kazanlarının projelendirilmesinde ve seçiminde;

1) Gazın sıcaklığı, debisi, kimyasal yapısı, yanıcı, patlayıcı olabilmesi, korozif etkisi,
2) Gaz ile sürüklenebilen kurum ve toz miktarı, tozların cidarlara yapışabilme özelliği
3) Gazın basıncının, artık ısı kazanındaki yük kaybını yenip yenemeyeceği,
4) Artık ısı kazanını yerleştirmek için uygun hacim olup olmadığı tespit edilmelidir.
Projelendirme için yaklaşık 700 °C sıcaklıktaki gazlar için, gaz hızı 10-15 m/s seçilebilir. Gaz içinde yapışkan tozlar varsa, gazlar önce radyasyonla ısı transferinin olduğu su borulu yüzeylerden geçirilir, sonra taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeylere gönderilir. Artık ısı kazanlarında genelde yük kaybı 250-1000 Pa değerindedir. Dizel egzozuna konan artık ısı kazanlarında bu değer 1,5 kPa basınca kadar çıkabilir. Duman borulu artık ısı kazanları, genellikle duman gazının temiz olması halinde ve gaz sıcaklıklarının izafi olarak düşük olması hallerinde uygundur. Bu tiplerde duman boruları klasik duman borulu kazanlardaki duman borularından daha küçük çaplı ve eksenleri arasındaki uzaklık daha az olacak şekilde seçilir.
Eldeki artık duman gazları nispeten yüksek basınçta, yüksek sıcaklıkta ve fazla miktarda ise artık ısı kazanları su borulu tipten yapılabilir. Bu kazanların belli başlı uygulama yerleri; çelik, bakır, kurşun, çimento sanayinde görülebilir. Su boruları üzerinde biriken kurum ve tozlar, zaman zaman uygun yerlere yerleştirilen kurum üfleyiciler ile temizlenebilir.
Dizel motorları egzozlarından çıkan duman gazları, ya zorlanmış akışlı bir buhar kazanından ya da duman borulu bir buhar kazanından geçirilerek, egzoz gazlarının %30-%40 ısı enerjisi geri kazanılabilir. Çıkan duman gazlarının sıcaklığı dört zamanlı motorlarda 450 °C, iki zamanlı motorlarda 300 °C civarındadır. Dört zamanlı motorların bir beygir gücüne karşılık 5-10 kg/h, iki zamanlı motorlarda ise 10-20 kg/h egzoz gazı elde edilir. Pratik olarak dizel motorunun bir beygir gücüne karşılık egzozuna yerleştirilmiş bir buhar kazanından saatte 0,125-0,25 kg buhar elde edilir.
Dizel motorlarında kullanılan artık ısı kazanlarının su boruları genellikle kanatlı tipten yapılır. Bu şekilde duman gazı, tarafındaki küçük değerlerde olan ısı taşınım katsayısının etkisi artırılabildiği gibi sistemde bir ses izolasyonu da sağlanmış olur.
Bakır cevheri ergitme fırınlarında yakacak olarak toz kömür, fuel-oil veya gaz kullanılabilir. Kirli, pis atıklar ergimiş cevher üzerinde cüruf halinde bulunur. Fırından 1250 °C sıcaklıkta çıkan duman gazları içinde çok miktarda yapışkan, yumuşak toz halinde cüruf parçacıkları vardır. Bu gaz önce 900-950 °C sıcaklığa kadar su borulu bir artık ısı kazanı ocağı içinde soğutulur. Bu şekilde soğuyan duman gazları, içindeki parçacıkların büyük bir kısmı bu hacimde tutulduktan sonra kızdırıcı ve taşınım yüzeylerine gönderilmektedir.
Duman gazları ile sürüklenen toz, kurum, cüruf parçacıkları uygun yerlere yerleştirilen kurum tutucular ile tutulur. Bu parçacıkların erozyon yapmasına mani olmak için gaz hızları genelde düşük seçilir. Gazın yüksek oranda kükürt içermesi ve çiğ noktasına ulaşabilme olasılığı nedeniyle sistemde ekonomizör kullanılmaz. Yüzeylerde birikebilecek parçacıkların temizlenmesi için uygun yerlere kurum üfleyiciler yerleştirilir.
KİMYASAL İŞLEMLİ ARTIK ISI KAZANLARI
Bazı endüstrilerin özelliğinden dolayı açığa çıkan yanıcı artıklar bu iş için uygun dizayn edilmiş buhar kazanlarında yakılarak değerlendirilebilir. Bunlara tipik bir örnek kağıt endüstrisinde görülür. Kağıt üretiminde odun, kimya kazanlarının içinde buhar, sodyum hidroksit ve sodyum sülfit ile pişirilir. Bu pişirme sırasında açığa çıkan artık yanıcı kimyasal ürün, siyah likör kazanı adı verilen su borulu tipten bir kazanda yakılarak buhar üretimi sağlanır.
Bu şekilde hem buhar üretiminin yanında kimyasal ürünler geri kazanılır hem de artık ürünlerin çevreyi kirletmesi azaltılır. İşletme güçlükleri olmasına rağmen, kimyasal ürün geri kazanması yanında buhar da üretebilmesi nedeniyle siyah likör kağıt ve selüloz fabrikalarının en önemli elemanıdır. Isıl değeri diğer yakacaklara göre azdır. Bu nedenle aynı kapasitedeki klasik kazanlara göre kazan hacmi 2 kat fazladır.
Siyah likör viskoz bir akışkandır. Depolanmasında iletiminde daima ısıtmak gerekir. Bu ısıtma işlemi de genel olarak dolaylı ısı değiştiricilerinin çok kısa zamanda kirlenmesi yüzünden, siyah likör içine doğrudan buhar püskürtülerek yapılır. Yaklaşık 100 °C sıcaklıkta pompalanarak sprey yakıcılar ile yakılır. Isı transfer yüzeylerinde kimyasal ürünlerin birikmesini önlemek için gaz hızları genellikle düşük seçilir.
YANICI ARTIK ISI KAZANLARI
Şehir çöpleri, ağaç endüstrisi, şeker üretimi, fuel-oil rafinerisi ve besin endüstrisi yanıcı artıkları, uygun buhar kazanlarında yakılarak değerlendirilebilir. Bu sistemlerde genel olarak buhar kazanları klasik tiplerdekine benzemesine karşın belirgin farklılık yanıcı atığın özelliğine göre dizayn edilmiş ocak, ızgara veya brülörlerde görülür.
Petrol rafinerilerinde katalitik-kraking olayında zengin CO gazı açığa çıkar. Kraking için gerekli buhar açığa çıkan CO gazının bir kazanda yakılmasından elde edilebilir. Bu yakma işlemi, su borulu bir paket tipi buhar kazanında gerçekleştirilebilir. Ocak sıcaklığını artırmak, sistemin emniyetini gerçekleştirmek ve gaz içinde bulunan diğer yanıcı elemanların da yakılmasını sağlamak için sistemde fuel-oil, doğalgaz gibi ilave yakacağa ihtiyaç duyulabilir.
DRAMSIZ KAZANLARIN (BENSON,SULZER) DRAMLI KAZANLARA GÖRE AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI
Avantajları
Dramlı kazanların doğal sirkülasyonlu olmaları halinde 180 atü zoraki sirkülasyonlu olmaları halinde ise 200 atü’ye kadar kullanılabilmelerine karşın dramsız kazanların işletme basınçları yalnızca besleme suyu pompasının gücüne bağlıdır. Günümüzdeki dizayn koşullarıyla dramsız kazanların işletme basınçları 500 atü’ye kadar çıkabilmektedir.
Büyük ve ağır olan dram yoktur. İniş boruları gerekli değildir. Buharlaştırıcı boruları tam serbestlik içerisinde yerleştirilebilir. Bu yüzden aynı koşullardaki dramlı kazanlardan daha hafiftir.

Basınçlı kısımlar birbirine kaynak ile bağlanmış küçük borulardan meydana geldiği için imali çok daha basittir.

Buharlaştırıcılardan geçen su-buhar karışımı birkaç kez daha büyük hızla akar.

Büyük kolektörlerin ve çok sayıda kıvrımlı bağlantıların olmaması basınç değişimlerine karşı kazanın metalurjik yönden duyarlılığını azaltmaktadır.
Devreye girme ve devreden çıkma süreleri çok daha kısadır.

Bu işlemler sırasında kızdırıcılar buhar akışı tarafından sürekli olarak soğutulmaktadır. Böylece kızdırıcıların yanma odasına yakın olarak yerleştirilmeleri mümkün olmakta bu durum ise buhar sıcaklık ve basıncı arttıkça suyun buharlaşma ısısı azalacağından ayrı bir önem taşımaktadır.
Basınçta meydana gelen anlık değişmeler sirkülasyon bozukluğuna yol açmamaktadır.

Kazanda boru patlamaları yalnızca kısa süreli durumlara sebep olmakta ve kısa zamanda tamir edilebilmektedir.

Blöf kayıpları ya hiç yoktur ya da yok denecek kadar azdır.
Dezavantajları
Dramsız kazanlar iyice gazı alınmış demineralize su isterler. Bununla beraber günümüzde dramlı kazanlar içinde aynı saflık derecesinde su gerekmektedir.
Besleme pompasının güç tüketimi dramlı kazanlardan daha yüksektir. Çünkü kızdırıcı ve ekonomizördeki basınç kayıplarından başka buharlaştırıcı bölümlerindeki basınç kayıpları da eklenmektedir. Bu ek kayıp küçük çaplı kazan borularının içerisinde yeterli hızı sağlamak ve su seperatöründeki basınç düşümünü karşılamak için gerekmektedir.
Dramsız kazanların işletilmesi ve özellikle yanmanın kontrolü daha çok dikkat ve özen ister. Besleme suyunun yakıta oranı hatalı olduğu zaman kızdırıcı giriş sıcaklığı değişir. Dramlı kazanlarda ise dram yüzeyi değişmektedir. Dramlı kazanlarda dram yüzeyi ve buhar sıcaklığı birbirinden kazanın aşırı besleme durumu hariç bağımsızdır.
Dramsız kazanların su hacmi dramlı kazanlarınkinden çok daha küçüktür. Eşit kapasitede dramlı kazanın su hacminin 1/5 – 1/10’u kadardır. Bu yüzden dramsız kazan durduğu zaman çok daha çabuk soğur. Bu ise gece duran bir kazanın sabah devreye gireceği zaman soğuk bir durumdan ısıtılacağı anlamına gelmektedir. Böylece kısa süreli durmalarda ısı kaybı dramlı kazanlara oranla daha fazladır.
Dramsız kazanlarda devreye alma, devreden çıkarma ve normal işletme için çok çeşitli ve komplike elemanlar gereklidir.
BİZİ DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ

Buhar Ekonomisi Sağlayıcı Yöntemler

Buhar Ekonomisi Sağlayıcı Buhar Ekonomisi Sağlayıcı Yöntemler Yöntemler

Buhar ekonomisi açısından evaporatörler Tek aşamalı evaporatörler Çok aşamalı evaporatörler

Buhar kullanımı aşama sayısı ile doğru orantılı olarak azalır.  Tek aşamalı: 1 kg suyun buharlaşması için ~ 1 kg buhar Ø 2 aşamalı: 1 kg suyun buharlaşması için ~ 1/2 kg buhar 3 aşamalı: 1 kg suyun buharlaşması için ~ 1/3 kg buhar harcanır.

Buhar ekonomisi sağlayıcı diğer yöntemler 1. Brüdenin sıkıştırılıp sıcaklığının yükseltilmesi 2. Evapore edilecek meyve suyunun ön ısıtılması

1. Brüdenin sıkıştırılıp sıcaklığının yükseltilmesi Brüde adyabatik olarak sıkıştırılır ve sıcaklık derecesi yükseltilirse evaporatörde tekrar sıcak buhar olarak kullanılabilir. Brüdenin sıkıştırılması, termokompresyon Øturbokompresyon

Termokompresor Yüksek basınçlı buhar bir memeden hızla çıkarken, buhar basıncı kinetik enerjiye dönüşerek, yüksek basınçlı buhar büyük bir hıza ulaşır ve düşük basınçlı buharı beraberinde sürükleyerek, onu sıkıştırır. Böylece, buhar ve brüde karışımı, ısıtmada kullanılacak niteliğe kavuşur. Bu yolla soğutma suyu kullanımı da azalır.

Turbokompresör Brüde, bir mekaniki kompresör (turbokompresör) ile de sıkıştırılabilir. Böylece evaporatörde, bir kondensatöre gereksinim kalmaz ve soğutma suyu sarfiyatı da ortadan kalkar. L Sabit yatırım ve çalıştırılmasında elektrik sarfiyatı çok fazladır, bu nedenle evaporatörlerde pek uygulanmaz.

2. Evapore edilecek meyve suyunun ön ısıtılması Ø Brüde doğrudan bir ısı değiştiricide ısıtıcı buhar olarak kullanılarak, soğuk meyve suyu bir miktar ısıtılır. Bu ısı değiştirici kısmen bir kondensatör olarak görev yapar. Ancak brüdenin tam olarak kondensasyonu sağlanamadığından, bunu takiben sistemde ayrıca bir kondensatör yer almalıdır. Böylece, soğutma suyu tasarrufu da sağlanmaktadır. Ø Kondensat (yoğuşmuş olan yüksek basınçlı buhar), evaporatore giren soğuk meyve suyunun ısıtılmasında kullanılır. Özellikle çok aşamalı evaporatörlerde, ilk aşamadan uzaklaşan kondensatın sıcaklık derecesi, meyve suyunun giriş sıcaklığını ilk aşamadaki kaynama derecesine yükseltebilecek düzeydedir. Bu amaçla bir ısı değiştiriciden yararlanmak yeterlidir.

Evaporatör çeşitleri

Kısa Borulu Evaporatörler Ø Kesikli çalışır. Ø Her partinin konsantrasyonu 1- 6 saat sürer.  Yeterli bir ısı transferi sağlayabilmek ve ısıtma alanını uygun düzeyde tutabilmek için, yüksek sıcaklık derecesi farkında (ΔT = 30-45 °C ) çalışmak gerekir.  Sadece ısıya duyarlı olmayan ürünlerin konsantrasyonuna uygundur; çünkü konsantre edilen ürün, uzun süre yüksek sıcaklık derecesinde kalır.  Daha çok salça üretiminde kullanılır.

Tırmanan Film Evaporatörler  Besleme alttan yapılır.  Meyve suyu boruda yükselirken ısınıp kaynar.  Oluşan buhar boruların ortasından hızla yükselir.  Boru yüzeylerinde film halinde meyve suyu, ortada ise brüde bulunur.  Meyve suyunun borularda kalış süresi 1 dak.

İnen (düşen) Film Evaporatörler  Besleme üstten yapılır Ø Meyve suyu, boru iç çeperlerinden film halinde inerek hızla ısınır (film kalınlığı ~ 0.1 mm)  Meyve suyunun kalış süresi 1 dak.  Sıvı dolum hacmi çok küçüktür.

Zorlamalı sirkülasyonlu (flash) evaporatörler  Sıvı dolum hacmi fazla Ø Meyve suyunun evaporatorde kalış süresi min 30 dak.  Yüksek viskozitesi nedeni ile film haline getirilemeyen sıvılar için uygun  Pulpların konsantre edilmesine ve salça üretimine uygun

Sıyırma film evaporatörler  Rotorun dönüşüyle ms silindirin iç duvarına ince film halinde yayılır  Ms filmi santrifüj ve yer çekimi etkisiyle spiral şekilde yukardan aşağıya kayar ve çok güçlü bir evaporasyon olur.  Ms.nun evaporatorde kalış süresi çok kısadır. (30 saniye, 12 Bx → 72 Bx)

Plakalı evaporatörler  4 plaka 1 üniteyi oluşturur (1. buhar, 2. ms, 3. buhar,4. ms)  Ms, ilk hücrenin plaka yüzeyinde tırmanan film, ikinci ms hücresinde düşen film şeklinde hareket eder.  Meyve suyunun evap.de ort. kalış süresi 20 saniye

Santrifüj evaporatörler  Dönüş etkisiyle ms iç yüzeye film halinde yayılır  Toplam ısı transfer katsayısı çok yüksektir  Meyve suyunun kalış süresi 1 saniyeden daha azdır.

Düşük sıcaklık evaporatörleri  Isıya çok hassas sıvılar için uygun  Bir soğutma makinası gibi çalışır. Ø Soğutma makinası kondensatöründeki ısı, meyve suyunu ısıtır. Brüde ise,soğutma makinasının evap. ile yoğunlaştırılır. Kompresörde amonyak kullanılır.

Evaporatör Yardımcı Cihazları ØKondensatörler Vakum pompaları Konsantre soğutucuları Kontrol cihazları

Kondensatörler Evaporasyonun aynı koşullarda kesiksiz sürdürülebilmesi için brüde düzenli ve etkili bir şekilde sistemden uzaklaştırılmalıdır (oluşan buharın hacmi çok fazla) Evaporatörde meydana gelen buharı düzenli bir şekilde emen ve yoğunlaştıran cihaza “kondensatör” denir. Kondensatörler; Øyüzeysel kondensatörler püskürtmeli kondensatörler

Yüzeysel kondensatörler  Borusal veya plakalı bir ısı değiştiriciden oluşur. Buhar, soğuk su ile karışmaksızın yoğunlaşır.  Isınmış olan su, buhar üreticisinin beslenmesinde veya temizlikte kullanılabilir. Isı değiştiricinin bir bölümü, meyve suyu ile temas edebilir nitelikte materyalden yapılırsa, kondensatörün bu bölümünden soğutucu olarak meyve suyu kullanılabilir; böylece soğuk meyve suyuna ön ısıtma uygulanmış olur.

Püskürtmeli kondensatörler  Brüde üzerine su püskürtülerek yoğunlaştırılır. Böylece yoğunlaşmış brüde ile soğutma suyu karışarak, brüde gizli ısısı doğrudan suya transfer olur.  “Kontakt kondensatörler” de denir.  Püskürtmeli kondensatörlerin sabit yatırım masrafı daha düşükse de, su sarfiyatı çok fazladır.

Büyük bir hacim kaplayan buharın, kondensatörde aniden yoğunlaşması, burada bir düşük basınç oluşmasına neden olur. Düşük basınç, evaporatördeki Düşük basınç brüdeyi düzenli bir şekilde dışarı doğru emen esas etkendir.  Evaporatörde kaynayan sıvıdan, su buharı ile beraber, sıvıda çözünmüş gazlar da ayrılarak kondensatöre ulaşır. Kondensatörde toplanan bu gazlar, bir süre sonra gittikçe artan bir basınca neden olur, böylece gerekli vakum sağlanamaz. “kondense olmayan gazlar” denen bu unsurların kondensatöre bağlı bir vakum pompasıyla uzaklaştırılması gerekir. Böylece evaporatörlerde istenen düzeyde vakum sağlanabilir.

Yüzeysel kondensatörlerde oluşan kondensat vakum kırılmadan bir pompa ile sistemden devamlı uzaklaştırılır. Özel pompalar sayesinde içeri hava kaçmaz.  Püskürtmeli kondensatörlerde çok fazla su kullanıldığından, su ve kondensat karışımının pompa ile uzaklaştırılması çok masraflıdır. Bu nedenle bunlara “barometrik kolon” eklenir (barometrik kondensatörler)

Kolonun kondensatöre açılan ucunda vakum, alt ucunda ise normal atm basıncı vardır.  Kolon, yoğunlaşmış brüde ve soğutma suyunu vakum bulunan bölmeden, diğer tarafa güç sarfetmeden iletir.

Barometrik kondensatörler çok yer kapladığı için “yarı barometrik” kondensatörler kullanılabilir.  Ayrıca bir pompaya ihtiyaç vardır.  Pompanın işletme masrafı çok yüksektir.

Vakum Pompaları Kondense olmayan gazları emerek uzaklaştırır. o mekaniki pompalar o buhar ejektörleri o su halkalı vakum pompalar  Yaygın olarak kullanılan, buhar ejektörleridir; bunlar termokompresörde belirtilen ilkeye göre çalışırlar.

Konsantre soğutucuları Evaporatörü terk eden konsantre, yaklaşık 60 °C civarında bulunur. Depolamadan önce, min 10-15 °C’ye kadar soğutulmalıdır. ØSoğutma; konsantre soğutucu denen cihazda, bir buhar ejektörü yardımıyla sağlanan kuvvetli vakum altında tutularak yani evaporatif yolla (flash evaporatör) yapılır. Böylece, konsantrenin 5 °C’ye kadar soğutulması mümkün olmaktadır. J Evaporatif yolla soğutmada brix derecesinde doğal olarak 2-3 birim kadar bir yükselme belirir.

Kontrol cihazları Kontrol altında tutulması gereken unsurlar; vbasınç vsıcaklık vevaporatör beslemesi Örneğin; beslemede % 3 kadar azalma, üretilmekte olan konsantrenin brix derecesinin 50’den 70’e yükselmesine neden olur. vüretilen konsantre miktarı ve briksi

Evaporator seçimi Uygulanan sıcaklık ve süre konsantre edilecek meyve suyunun nitelikleri (ısıya duyarlığı, viskozitesi vs.) elde edilecek üründe ulaşılmak istenen kalite sabit yatırım ve işletme masrafları evaporator kapasitesi “saatte evapore edilen su miktarı”

Konsantrelerin Depolanması Meyve suları, eğer mikrobiyolojik açıdan bozulmadan saklanmak isteniyorsa, kuru madde içeriği mutlaka % 68’e ulaşana kadar konsantre edilmelidir. 68 °Bx ve üzerindeki konsantreler içi laklı veya polietilen torba yerleştirilmiş 200 litrelik metal varillere veya son yıllarda yaygın olarak uygulandığı gibi doğrudan plastik materyalden yapılmış varillere doldurulup, serin bir depoda olabildiğince düşük sıcaklıkta, tercihen +10 °C’nin altında depolanmalıdırlar.

68 °Bx derecesinin altında üretilmiş konsantreler, mikrobiyolojik yolla kolaylıkla bozulabileceklerinden, mutlaka dondurulmuş halde, -10 °C’nin altında, tercihen -18 °, -20 °C’lerde depolanmalıdırlar. Ø Briks derecesi hangi düzeyde olursa olsun, turunçgil suyu konsantreleri dondurulmuş halde, -18°, -20 °C’lerde depolanmak zorundadır. Aksi halde başta renk ve flavor nitelikleri hızla değişerek kalitelerini kaybederler.

Ozmotolerant mayalarla bozulmalara dikkat! Konsantre ambalaja ılık olarak doldurulup kapatılırsa, daha sonraki düşük depolama sıcaklıklarında ambalajın tepe boşluğundaki su buharı konsantre yüzeyinde damlacıklar halinde yoğunlaşır. Böylece ozmotolerant mayaların gelişebileceği briks düzeyi oluşur. Mayaların faaliyeti sonucu briks hızla düşer ve bozulma tüm ürüne yayılır.

Aroma Ayırma

Aroma;  Meyvelerin flavorunu oluşturan en önemli unsur  Bir meyvedeki aroma sayısı bazen yüzlerce ifade edilebilir, ama her birinin miktarı çoğu kez mikrogram/L düzeyinin altındadır. Hepsinin toplam miktarı ise ancak en çok 100 mg/L düzeyine ulaşabilir.  Aroma komponentleri, çeşitli alkoller, aldehitler, ketonlar, esterler, hidrokarbonlar vb. gibi bileşik gruplarından oluşur.

Kolay uçucu özelliktedir. Meyve sularının konsantre edilmelerinde uzaklaştırılan brüde, beraberinde o meyveye özgü aroma bileşiklerini de sürükleyip götürür. Bu nedenle, konsantrasyondan önce “aroma ayırıcılarda” aromanın ayrılması zorunludur.

Aroma hangi aşamada ayrılmalıdır?  Aroma genellikle durultmadan önce uygulanır; böylece daha güçlü bir aroma konsantresi üretilebilir. Bu şekilde bir uygulama ile, depektinizasyon aşaması için gerekli ısıtma da sağlanmış olur.  Presten alınan meyve suyu, gerekirse bir separatörden geçirildikten sonra, doğrudan aroma tutucuya verilerek aroması ayrılır. Aroması alınmış ve kısmen, konsantre olmuş meyve suyu, aroma ayırıcının plakalı soğutucusunda, depektinizasyon sıcaklığı olan 45-50 °C’ye kadar soğutularak tanklara alınır. Depektinizasyon sonunda berraklaştırılıp (durultulup) filtre edilerek evaporatöre verilir.

Bir meyve suyundan ayrılan aromanın nitelikleri,  meyve çeşidine, Øyetişme yöresine meyvenin depolanmış olup olmadığına, meyve suyunun üretiminde uygulanan işlemlere aroma ayırma yöntemine göre değişir.

Aroma ayırıcılar, bir evaporator ile, brüdeden evaporator aroma maddelerini ayıran “ters akım destilasyon ters akım destilasyon kolonundan” ibaret bir sistemdir. kolonundan Meyve suyunun bir kısmı aroma tutucunun evaporator bölümünde buharlaştırılır ve elde edilen brüde bir separatörde, meyve suyundan ayrılır. Brüde, bir zıt akım kolonuna (rektifikasyon kolonu) verilerek aroma konsantresi ile suya ayrılır ve su kısmı atılır.

Rektifikasyon kolonunda yukarı doğru yükselen brüde, kısmen yoğunlaşarak geri akar. Fraksiyon kolonunda yukardan aşağı doğru bir sıvı akımı, aşağıdan yukarı doğru ise buhar (brüde) akımı vardır. Böylece brüde kolonda, yoğunlaşmış suya ve aromaca zengin buhara ayrılır. Yoğunlaşmış brüde genellikle “Lutter suyu” adını Lutter suyu alır ve kolonun altından atılır.

Aromatik maddelerce çok zenginleşmiş az miktardaki buhar ise, kolonun son kısmındaki kondensatörde yoğunlaştırılır ve yıkama kolonuna verilir. Kondensatörde yoğunlaştırılamamış gazların (karbondioksit, azot, oksijen) içinde, çok düşük derecelerde uçabilir aroma maddeleri bulunduğundan, bunlar da yıkama kolonuna geçerler ve kondansatörde ayrılmış aroma konsantresi yardımıyla yoğunlaştırılıp, kondense olmayan gazlardan ayrılırlar. Böylece yıkama kolonu altından aroma konsantresi alınır.

Rektifikasyon kolonları, dolgulu kolon, elek tablalı kolon Ø çan tablalı kolon şeklinde olabilir. En yaygın olarak kullanılan dolgulu kolonlarda, kolonun içi çeşitli şekillerdeki porselen veya metal parçacıklarla yani rasching halkalarıyla doldurulmuştur. Böylece, kolonda yoğunlaşan su, bu parçacıklar üzerinden ve arasından, ince bir film halinde aşağı akarken kolonun altından yukarı doğru yükselen brüde ile çok geniş bir yüzeyde karşılaşır, adeta yıkanır ve kolonun üstüne ulaşan buhar, aromatik maddelerce çok zenginleşmiş olur.

Aroma konsantresi Renksiz, berrak bir sıvıdır. Økonsantrasyon derecesi önemlidir. “kaç litre meyve suyundan ne kadar aroma konsantresi alındığı“ nı ifade eder. Örneğin, 250 litre meyve suyundan 1 litre aroma konsantresi elde edilmişse, konsantrasyon derecesi 1 : 250 dir. Buna “mekaniki konsantrasyon” da denir. Ø1 : 150 ile 1 : 1500 arasında mekaniki konsantrasyonda aroma ayıran cihazlar vardır.

Konsantrasyon derecesi arttıkça, elde edilen aroma konsantresinin depolama ve taşıma kolaylığı yükselir, ama bu tip aromalarda, meyvenin bazı aromatik unsurları kaybolur. Yani; konsantrasyon derecesi artırılırken bazı aromatik maddeler kaybedilmektedir. Örneğin 1 : 150 konsantrasyondaki aroma konsantresi, 1 : 500 olandan daha zengin ve üstün niteliklerdedir

Aroma konsantresinin depolanması Aroma konsantresi, buharla sterilize edilmiş cam damacanalarda saklanır. Hava oksijeninin, aroma maddelerinin zamanla bozulmasını önlemek için, konsantre damacananın ağzına kadar doldurulur ve hava almayacak şekilde kapatılır. Serin ve karanlık depolarda (2-3 °C) saklanır. Büyük çapta aroma üretilmesi halinde, aroma konsantresi steril tanklarda da depolanabilir.

Aroma tutucularda en önemli konulardan birisi, meyve suyundan buharlaştırılması gereken su oranıdır. Her meyve suyunun aromasının uçuculuk özelliği farklıdır. Bir meyve suyunun aroma bileşiklerinin uçuculuğu, sıcaklığa ve çözündüğü ortamın niteliklerine bağlıdır. Ø Bir meyve suyunun aramasının uçuculuğu, “suya göre nisbi uçuculuk” olarak tanımlanır. Örneğin elma suyunun aromasının uçuculuğu, suya göre; 21.9 misliyken çilek aromasınınki sadece 1.34 mislidir. Nisbi uçuculuk ne kadar yüksekse, o meyve suyundan aromanın ayrılması için gerekli evaporasyon oranı o kadar düşüktür.

“Döner Konik Kolon” (Spinning Cone Column-SCC) Geleneksel aroma ayırma yönteminde, sıvıfazdaki aroma komponentlerinin gaz fazına geçirilebilmesi için meyve suyu ısıtılır; yani ısı enerjisinden yararlanılır. “Döner Konik Kolon” (Spinning Cone Column-SCC) ünitelerinde ısı enerjisi kullanılmaksızın bir taşıyıcı gaz yardımıyla aroma ayrılmakta, böylece ne aroma ve ne de meyve suyu ısıdan zarar görmemektedir.

Döner Konik Kolon SCC aroma ayırma ünitesi, paslanmaz çelikten üretilmiş dikey bir kolon şeklindedir. Kolonun içi, bir tane sabit, bir tane dönen olmak üzere üst üste yer alan koniler serisinden oluşur.

Aroması ayrılacak meyve suyu, veya pulpu, kolonun tepesinden beslenir. Meyve suyu koniden koniye geçerek ve koni yüzeylerinde ince bir film oluşturarak aşağıya doğru yoluna devam eder. Ø Meyve suyunun yukarıdan aşağı doğru hareketine karşı, aromayı meyve suyundan çekip alacak ve taşıyacak gaz (çoğunlukla N ) kolonun altından 2 beslenir. Azot gazı yukarıya doğru, ancak koniler arasından geçerek yoluna devam eder.  Aroma komponentlerince zenginleşmiş gaz, kolonu terk ederek yoğunlaştırma ünitesine ulaşır. Burada, aroma bileşikleri soğutularak yoğunlaştırılır ve aroma konsantresi halinde gazdan ayrılır.

Döner konik kolon sistemleri, aroma ayırma dışında; Øturunçgil sularından kabuk yağını uzaklaştırma (deoiling) Ømeyve sularından istenmeyen uçucu bileşikleri, örneğin S0 ‘yi uzaklaştırma, 2 Øturunçgil kabuk yağlarından terpenleri ayırma, Øbir materyalden alkole aktarılmış aroma bileşiklerini alkolden ayırma gibi amaçlarla da kullanılabilir.

Buhar – Gaz Karışımları ve İklimlendirme ( Prof. Dr. Ali PINARBAŞI )

Havadaki su buharının da kuru hava gibi ideal bir gaz olarak kabul edilmesi çok büyük kolaylık sağlar. Hatta bunun için hassaslıktan bir miktar ödün verilmesi bile göze alınabilir. 50ºC sıcaklıkta, suyun doyma basıncı 12.3 kPa’dir. Bu değerden daha düşük basınçlarda, doymuş buhar halinde olsa bile su buharı çok az bir hatayla (%0.2’nin altında) ideal gaz olarak ele alınabilir.

Doymuş hava: Nem ile doygun havadır.

Nispi nem:doymuş havaya eklenmeye çalışılan her bir buhar molekülü yoğuşacaktır. Belirli bir sıcaklık ve basınçta bulunan doymuş havadaki su buharı miktarı Pv’nin, aynı sıcaklıktaki suyun doyma basıncı olan Pg ile değiştirilmesi ile hesaplanabilir. Kuru termometre sıcaklığı: Atmosferik havanın sıcaklığı, aşağıda tartışılacak olan diğer sıcaklıklardan ayrılabilmesi için sıkça kuru termometre sıcaklığı olarak da adlandırılır. Mutlak veya bağıl nemi belirlemenin bir başka yöntemi de Şekil 14-11’de şematik olarak ve T-s diyagramında gösterilen adyabatik doyma işlemidir. Sistem içinde su Bulunan yalıtılmış uzun bir kanaldan oluşmaktadır. Doymamış hava akımı, kanala ω1 özgül nemi ile T1 sıcaklığında girer ve kararlı bir akışla suyun üzerinden geçer. Bu akış sırasında bir miktar su buharlaşarak havaya karışır. Söz konusu işlemle havanın nem oranı artar,buharlaşan suyun buharlaşma gizli ısısının bir bölümü havadan sağlandığı için sıcaklığı düşer. Eğer kanal yeterince uzunsa, hava kanaldan doymuş olarak (φ = %100) ve adyabatik doyma sıcaklığı adı verilen T2 sıcaklığında çıkar. Bu noktada termometreden okunan sıcaklık yaş termometre sıcaklığıdır. Yaş termometre sıcaklığı aynı zamanda ıslak fitilli termometrenin sabitlendiği bir sisteminkendi etrafında döndürülmesi ile de ölçülebilir. Bu durumda hava yerine termometre hareket ettirilir. Şekil’de gösterilen, sallanan psikrometre yaş Termometre sıcaklığını bu yolla ölçen bir cihazdır. Genelde cihaz üzerine yerleştirilmiş bir ikinci termometreyle kuru termometre sıcaklığı da eş zamanlı ölçülür.

•Elektronikteki gelişmeler nemin hassas ve hızlı bir biçimde doğrudan ölçülmesine olanak sağlamıştır. Sallanan psikrometreler ve ıslak fitilli termometreler artık yavaş yavaş geçmişte kalmaktadır. Bugün absorbladığı su buharı miktarına göre kapasitansı değişennce bir polimer tabakasını kullanarak, bağıl nemi %1 hassaslıkla, bir iki saniye içinde ölçebilen, elle taşınır elektronik psikrometreler vardır. İnsan vücudu yakıtı yenilen besinler olan bir ısı makinesi olarak ele Alınabilir. Herhangi bir ısı makinesinin yaptığı gibi, insan vücudu sürekli bir şekilde çalışabilmek için ürettiği atık ısıyı çevreye atmak zorundadır. Isı üretimi miktarı o sırada yaptığı işe göre değişir.Yetişkin bir erkek için ortalama değerler uyurken 87 W, dinlenirken veya masa başında çalışırken 115 W, bowling oynarken 230 W, ağır bedensel iş yaparken ise 440 W’tır.

•Oto servis istasyonları gibi zor ısıtılabilen yerlerde bu nedenle ışınım ısıtıcıları kullanılır.İnsanın vücut rahatlığı veya konforu temel olarak üç etkene bağlıdır. Bunlar (kuru termo-metre) sıcaklık, bağıl nem ve hava devinimidir. Vücudun buharlaşma yoluyla atabileceği ısıyıbelirlediğinden, bağıl nemin de konfor üzerinde önemli ölçüde etkisi bulunur. Bağıl nem havanın ne kadar nemi daha alabi-leceğinin bir ölçüsüdür. Terleme yoluyla ısı geçişiniyüksek bağıl nem yavaşlatırken, düşük bağıl nem ise hızlandırır. İnsanların çoğu %40 ile%60 arasında bir bağıl nemi tercih ederler.

Dikkat edilirse bir ısıtma işlemi sırasında özgül nem ω sabit kalsa bile havanın bağıl nemiazalır. Bu durum havadaki nem miktarının, havada aynı sıcaklıkta bulunabilecek en fazla nem miktarına oranının bağıl nem olarak tanımlanması ve bulunabilecek nem miktarınında sıcaklıkla artmasından kaynaklanır. Bundan dolayı, havanın ısıtılması ile bağıl nem konfor koşullarının çok altına inebilir ve sonucunda deri kuruması, solunum zorluğu ve statik elektriğin artması ortaya çıkabilir.

Böylelikle şu sonuca varılabilir: Farklı hallerdeki iki hava akımı (1 ve 2 halleri) adyabatik olarak karıştırıldığı zaman, karışımın hali (3 hali), psikrometrik diyagramda 1 ve 2 hallerini birleştiren doğru üzerinde olur; ayrıca 2-3 uzunluğunun 3-1uzunluğuna oranı, kütle debilerinin oranıma1’in ma2’ye oranına eşittir. Doyma eğrisinin iç bükey oluşu ve yukarıdaki sonuç ilginç bir olasılığı Ortaya çıkarmaktadır. 1 ve 2 hallerinin doyma eğrisinin yakınında olması durumunda, bu iki halibirleştiren doğru doyma eğrisini kesecek ve 3 hali doyma eğrisinin solunda kalabilecektir.Bu durumda bir miktar su buharının yoğuşması kaçınılmaz olacaktır

ÖZET
Bu bölümde mühendislik uygulamalarında en sık karşılaşılan gaz-buhar karışımı olan hava-su buharı karışımı incelendi. Atmosferdeki hava her zaman bir miktar su buharı içerir ve bu nedenle atmosferik hava diye nitelendirilir. Bunun tersi olarak, içinde su buharı bulunmayan hava ise kuru hava diye adlandırılır. İklimlendirme uygulamalarında karşılaşılan sıcaklık aralığında, hem kuru hava hem de su buharı ideal gaz kabul edilebilir.Bir hal değişimi sırasında kuru havanın entalpi değişimi aşağıdaki bağıntıyla hesaplanır. Atmosferik hava, basıncı kuru havanın kısmi basıncı Pa ile su buharının kısmi basıncıPv’nin toplamı olan ideal gaz karışımı olarak ele alınabilir. Atmosferik hava, basıncı kuru havanın kısmi basıncı Pa ile su buharının kısmi basıncı Pv’nin toplamı olan ideal gaz karışımı olarak ele alınabilir: Havadaki su buharının entalpisi, aynı sıcaklıktaki doymuş su buharının entalpisine eşit olarak alınabilir. Böylelikle −10ºC ile 50ºC sıcaklıkları arasında,şeklinde ifade edilir. Birim kuru hava kütlesi içindeki su buharı kütlesi, özgül veya mutlak nem ω olarak tanımlanır:Burada P toplam hava basıncı, Pv ise buhar basıncıdır. Verilen sıcaklıkta havanın içinde bulunabilecek su buharı miktarının bir üst sınırı vardır. Söz konusu sıcaklıkta bulunabilecek en fazla su buharını içeren havaya doymuş hava adı verilir. Havadaki su buharı miktarının (mv) aynı sıcaklıktaki havada bulunabilecek en fazla su buharı miktarına (mg) oranı bağıl nem diye tanımlanır ve φ ile gösterilir: Burada Pg = Pdoymuş@T olmaktadır.Bağıl ve özgül nemler aşağıda gösterildiği gibi İfade edilebilir: Bağıl nem kuru hava için 0, doymuş hava için 1 değerleri arasında değişir.Atmosferik havanın entalpisi, hava−su buharı karışımının birim kütlesi yerine kuru havanın birim kütlesi için verilir ve aşağıda gösterildiği gibi tanımlanabilir:Atmosferik havanın alışılagelmiş biçimde ölçülen sıcaklığına kuru termometre sıcaklığı adı verilir. Bu aynı zamanda diğer sıcaklık tanımlarının birbirlerinden ayrılmasını sağlar. Hava sabit basınçta soğutulduğu zaman yoğuşmanın başladığı sıcaklığa çiy noktası sıcaklığı Tçn olarak tanımlanır: