termodinamik

TERMODİNAMİK ve ISI TEKNİĞİ ANABİLİM DALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ BİLİMDALI Leave a comment

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

MAKİNA FAKÜLTESİ

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

 

TERMODİNAMİK ve ISI TEKNİĞİ ANABİLİM DALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ BİLİMDALI

 

 

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ PROJESİ

PROJE 1

 

 

 

 

KONU                                    :EKONOMİK BORU ÇAPI HESABI

 

PROJE DANIŞMANI  :

 

 

 

 

 

 

HAZIRLAYAN   :EDİZ KARAOĞLU

NUMARASI        :99065127

SINIFI                :3/

 

 

 

İSTANBUL 1998


 

 

 

PROJE KONUSU

 

Toplam boru uzunluğu L=1625 m olan Hg=13,3 m basma yüksekliğine haiz bir tesiste,transportu düşünülen akışkan miktarı W=4,3 m³/gün olduğuna göre boru devresinin yatırım ve işletme mâliyeti bakımından optimizasyonunun gerçekleştirilmesi ve ekonomik boru çapının belirlenmesi.

 

Tesiste piyasada mevcut olan DIN 2440 üretim standardında “Galvanizli Dişli Manşonlu Boru” kullanılmıştır.

 

Pompanın günde 1,5 saat çalıştığını kabul edersek günlük su ihtiyacından debi değeri şu şekilde hesaplanır:

 

Q=W/t=(4,3/(90×60))=0,0007963 m³/s

 

 

1)Projede Kullanılacak Boru Çapı Tayini:

 

“d0” dış çap ve “s” et kalınlığı değerleri DIN 2440 tablosundan temin edilip “d” iç çap değerleri hesaplandı.

 

 

d = d0 – 2s

 

 

d1=(21,3-(2×2,65))=16,0mm=0,016m

d2=(26,9-(2×2,65))=21,6mm=0,0216m

d3=(33,7-(2×3,25))=27,2mm=0,0272m

d4=(42,4-(2×3,25))=35,9mm=0,0359m

d5=(48,3-(2×3,25))=41,8mm=0,0418m

d6=(60,3-(2×3,65))=53,0mm=0,0530m

d7=(76,1-(2×3,65))=68,8mm=0,0688m

d8=(88,9-(2×4,05))=80,8mm=0,0808m

d9=(114,3-(2×4,5))=105,3mm=0,1053m

d10=(139,7-(2×4,85))=130mm=0,130m

d11=(165,1-(2×4,85))=155,4mm=0,1554m

 

 

2)Akışkanın Ortalama Hız Değerleri:

 

 

Vort=4Q / ( π x d² )

 

 

Vort(n)=4 x 0,0007963 / π x d²(n)=0,001014 / d²(n)

 

Vort(1)=3,962 m/s

Vort(2)=2,173 m/s

 

 

 

Vort(3)=1,370 m/s

Vort(4)=0,786 m/s

Vort(5)=0,580 m/s

Vort(6)=0,361 m/s

Vort(7)=0,214 m/s

Vort(8)=0,155 m/s

Vort(9)=0,091 m/s

Vort(10)=0,060 m/s

Vort(11)=0,042 m/s

 

3)Akışkanın Reynolds Sayısı:

 

 

Re=(Vort x d) / υ

 

 

υ = 0,00000101 m²/s

Re(n)=(Vort(n) x d(n)) / υ

 

Re1=62764

Re2=46472

Re3=36895

Re4=27938

Re5=24004

Re6=18943

Re7=14577

Re8=12400

Re9=9487

Re10=7722

Re11=6462

 

4)Enerji Kayıplarının Hesabı:

 

A)Düz Boru Enerji Kayıplarının Hesabı:

 

Colebrook – White Formülü ile Cf (Fanning sayısı)’nın bulunuşu:

 

 

1 / √Cf = 4log10(d/2k) + 3,48

 

 

 

( Galvanizli demir için k=0,00015 m )

 

Cf1=0,009267

Cf2=0,008402

Cf3=0,007818

 

 

 

Cf4=0,007192

Cf5=0,006880

Cf6=0,006432

Cf7=0,005989

Cf8=0,005738

Cf9=0,005358

Cf10=0,005082

Cf11=0,004865

 

λ = Darcy Sürtünme Katsayısının Bulunması:

 

 

λ = 4 Cf

 

 

λ1=0,037068

λ2=0,033608

λ3=0,031272

λ4=0,028768

λ5=0,027520

λ6=0,025728

λ7=0,023956

λ8=0,022952

λ9=0,021432

λ10=0,020328

λ11=0,019460

 

Birim Boy Düz Boru Enerji Kaybı Hesabı:

 

 

J = ( λ / d ) x ( Vort² / 2g)    (mSS/m)

 

 

J1=1,85 (mSS/m)

J2=0,37 (mSS/m)

J3=0,11 (mSS/m)

J4=0,025 (mSS/m)

J5=0,00983 (mSS/m)

J6=0,003224 (mSS/m)

J7=0,000813 (mSS/m)

J8=0,000348 (mSS/m)

J9=0,000086 (mSS/m)

J10=0,000028 (mSS/m)
J11=0,000012 (mSS/m)

 

 

 

 

 

 

Her bir boru çapı için hesaplanan birim boy enerji kaybı J (mSS/m) ile borunun toplam uzunluğu L=1075m ile çarpılır ve her bir borunun L uzunluğunda ortaya çıkan düz boru enerji kaybı olarak hesaplanır.

 

HK(lin)=J x L (mSS)

 

 

HK(lin)1=1988,75 (mSS)

HK(lin)2=397,75 (mSS)

HK(lin)3=118,25 (mSS)

HK(lin)4=26,87 (mSS)

HK(lin)5=10,57 (mSS)

HK(lin)6=3,467 (mSS)
HK(lin)7=0,87 (mSS)

HK(lin)8=0,37 (mSS)
HK(lin)9=0,09 (mSS)

HK(lin)10=0,03 (mSS)

HK(lin)11=0,013 (mSS)

 

( Bu değerlere göre borunun dayanabileceği maximum Hk=1988,75 (mSS)’dir )

 

 

B)Yersel Enerji Kayıplarının Hesabı:

 

Tesisimizde kullanılacak yersel enerji kaybı doğuran elemanlar ve bunlara ait “K” değerleri aşağıda verildiği gibidir:

 

 

ADET ELEMANLAR K K x n
1

Dip klapesi ve süzgeç

10 10
1 Genişleme elemanı 0,4 0,4
1 Daralma elemanı 0,012 0,012
1 Depo girişi 1 1
2 Vana 0,19 0,38
3 Çek valf 2,5 7,5
12 Dirsek 1,265 15,18
178 Manşon 0,06 10,68

∑ K x n =45,152

 

 

Hk(lok)=∑K x( Vort²/ 2g)

 

 

Hk(lok)1=36,12 (mSS)

Hk(lok)2=10,86 (mSS)

Hk(lok)3=4,32 (mSS)

Hk(lok)4=1,42 (mSS)

 

 

 

Hk(lok)5=0,77 (mSS)

Hk(lok)6=0,29 (mSS)

Hk(lok)7=0,11 (mSS)

Hk(lok)8=0,05 (mSS)

Hk(lok)9=0,02 (mSS)

Hk(lok)10=0,01 (mSS)

Hk(lok)11=0,004 (mSS)

 

Toplam Enerji Kaybı Hesabı:

 

 

HK = HK(lin) + HK(lok)

 

 

HK1=2024,87 (mSS)

HK2=408,61 (mSS)

HK3=11,57 (mSS)

HK4=28,29 (mSS)

HK5=11,34 (mSS)

HK6=3,76 (mSS)

HK7=0,98 (mSS)

HK8=0,42 (mSS)

HK9=0,11 (mSS)

HK10=0,04 (mSS)

HK11=0,017 (mSS)

 

 

5)Pompanın Akışkana Vermesi Gerekli Enerji:

 

 

HM = Hg + HK

 

( Hg=13,3 m )

 

HM1=2038,17 (mSS)

HM2=421,91 (mSS)

HM3=135,87  (mSS)

HM4=41,59  (mSS)

HM5=24,64  (mSS)

HM6=17,057 (mSS)

HM7=14,28 (mSS)

HM8=13,72 (mSS)

HM9=13,41(mSS)

HM10=13,34 (mSS)

HM11=13,317(mSS)

 

 

 

 

 

 

DIN 2440 üretim standardında galvanizli dişli manşonlu borular 500 mSS değerinden daha fazla basınca dayanamayacağı için bu değerden büyük basınca maruz kalan borular kullanılmayacaktır!

Buna göre 1. boru dışında tüm borular kullanılabilir.

 

6)Pompayı Tahrik Eden Elektrik Motorunun Gücü:

 

Su pompasının genel verimi = ηg

 

Akışkanın özgül ağırlığı = γ

 

Pompanın milinde bulunması gerekli güç = Ne olmak üzere ;

 

 

Ne = ( γ x Q x Hm ) / ( 102 x ηg )

 

 

Ne=(1000 x 0,0007963 x Hm,n) / (102 x 0,63)=0,0124 x Hm,n

 

Ne2=5,232 kW

Ne3=1,685 kW

Ne4=0,516 kW

Ne5=0,305 kW

Ne6=0,211 kW

Ne7=0,177 kW

Ne8=0,170 kW

Ne9=0,166 kW

Ne10=0,1654 kW

Ne11=0,1651 kW

 

Pompayı tahrik eden elektrik motorunun gücü Nm,pompa için gerekli Ne güç değerinden emniyet açısından bir miktar büyük alınır.

 

 

Nm = α x Ne ( kW )

 

( α=Emniyet faktörü )            ( Ne < 3,6 kW için α=1,3

3,6 kW ≤ Ne < 18,4 kW için α=1,2 ; Ne ≥ 18,4 için α=1,1)

 

 

 

Ne2= 6,2784 kW

Ne3=2,1905 kW

Ne4=0,6708 kW

Ne5=0,3965 kW

Ne6=0,2743 kW

Ne7=0,2301 kW

 

 

 

Ne8=0,2210 kW

Ne9=0,2158 kW

Ne10=0,2150 kW

Ne11=0,2146 kW

 

7)Mâliyet Hesapları:

 

A)Senelik Elektrik Masrafı(SEM):

 

 

SEM (TL/sene) = Nm (kW) x T (saat/sene) x EÜ (TL/kWsaat)

 

 

T=1,5 x 365,6=548,4 (saat/sene)

 

EÜ=125000 (TL/kWsaat) ( KDV DAHİL )

 

SEMn = Nm,n x T x EÜ

 

SEM2=430.000.000 TL

SEM3=150.000.000 TL

SEM4=45.983.340 TL

SEM5=27.180.075 TL

SEM6=18.803.265 TL

SEM7=15.773.355 TL

SEM8=15.149.550 TL

SEM9=14.793.090 TL

SEM10=14.738.250 TL

SEM11=14.710.830 TL

 

B)Senelik Sabit Masraf(SSM):

 

Bu tür gider olarak sadece borunun amortismanı düşünülmüş olup,tesiste kullanılacak borunun ön görülen kullanma süresi 15 sene ve birim boy boru fiyatının yıllık artış yüzdesi %90 alınarak bileşik faiz yardımıyla 15 sene sonunda yenilenecek borunun 1m’si için sene sonunda bloke edilecek para olup senelik sabit masraf olacaktır.

 

 

SSM (TL/m x sene ) = Bbbf (TL/m) x k (1/sene)

 

( Bbbf = borunun birim boy fiyatı )

 

 

k = ( i x ( 1 + i )ⁿ ) / ( ( 1 + i )ⁿ – 1 )

 

[ n = tesiste kullanılacak borunun kullanma süresi (sene) ]

[ i = tesiste kullanılacak birim boy boru fiyatındaki fiyat artış yüzdesi ( % ) ]

 

 

 

k=0,9 bulunur…

 

 

Ebat / inch

Galvanizli Dişli Manşonlu Boru

1 / 2 ′′ 930.000 TL
3 / 4 ′′ 1.205.000 TL
1 ′′ 1.752.000 TL
1 1 / 4 ′′ 2.188.000 TL
1 1 / 2 ′′ 2.517.000 TL
2 ′′ 3.539.000 TL
2 1 / 2 ′′ 4.666.000 TL
3 ′′ 6.037.000 TL
4 ′′ 8.773.000 TL
5 ′′ 12.017.000 TL
6 ′′ 14.408.000 TL

 

(Tablo:Ebatları verilen su borularının metre başına fiyat listesi.)

 

SSM2=1.205.000 x 0.9=1.084.500 (TL/m sene)

SSM3=1.752.000 x 0,9=1.576.800 (TL/m sene)

SSM4=2.188.000 x 0,9=1.969.200 (TL/m sene)

SSM5=2.517.000 x 0,9=2.265.300 (TL/m sene)

SSM6=3.539.000 x 0,9=3.185.100 (TL/m sene)

SSM7=4.666.000 x 0,9=4.199.400 (TL/m sene)

SSM8=6.037.000 x 0,9=5.433.300 (TL/m sene)

SSM9=8.773.000 x 0,9=7.895.700 (TL/m sene)

SSM10=12.017.000 x 0,9=10.815.300 (TL/m sene)

SSM11=14.408.000 x 0,9=12.967.200 (TL/m sene)

 

C)Senelik Toplam Sabit Masraf(STSM):

 

 

STSM (TL/sene) = SSM (TL/m.sene) x L (m)

 

 

STSM2=1.762.312.500 (TL/sene)

STSM3=2.562.300.000 (TL/sene)

STSM4=3.199.950.000 (TL/sene)

STSM5=3.681.112.500  (TL/sene)

STSM6=5.175.787.500  (TL/sene)

STSM7=6.824.025.000 (TL/sene)

STSM8=8.829.112.500 (TL/sene)

STSM9=12.830.512.500 (TL/sene)

STSM10=17.574.862.500 (TL/sene)

STSM11=21.071.700.000 (TL/sene)

 

 

 

 

 

D)Senelik Toplam Masraf(STM):

 

 

STM (TL/sene) = SEM (TL/sene) + STSM (TL/sene)

 

 

STM2=2.192.312.500 (TL/sene)

STM3=2.712.300.000 (TL/sene)

STM4=3.245.933.340 (TL/sene)

STM5=3.708.292.575 (TL/sene)

STM6=5.194.590.765 (TL/sene)

STM7=6.839.798.355 (TL/sene)

STM8=8.844.262.050 (TL/sene)

STM9=12.845.305.590 (TL/sene)

STM10=17.589.600.750 (TL/sene)

STM11=21.086.410.830 (TL/sene)

 

 

 

 

SONUÇ:

 

DIN 2440 standardındaki 3 / 4 inch çapındaki Galvanizli Dişli Manşonlu 26,9mm dış çaplı-2,65mm et kalınlığındaki D2 borusu sistemimiz için en ekonomik çaplı borudur.

 


 

Bir cevap yazın

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Translate »