pompaakademisi

  • Yazıtipi boyutunu arttır
  • Varsayılan yazıtipi boyutu
  • Yazıtipi boyutunu azaltır
Reklam
Anasayfa

1.33. Borulardaki Basınç Kayıpları Nelere Bağlıdır ve Nasıl Azaltılabilir?

e-Posta

Boru Kayıplarını Hesaplama Aracı ile Kolaylıkla Hesaplayabilirsiniz.

 

 

Borulardaki basınç kayıplarının sebeplerini anlamak için ilk önce basınç kaybı bağıntısını yazalım:

Bağıntıdan anladığımız basınç kayıplarının borunun uzunluğuna, akışkan hızına ve boru çapına bağlı olduğudur. Ayrıca bir de f Darcy sürtünme katsayısı vardır. f bağıntısını yazarsak f katsayısının da nelere bağlı olduğunu görebiliriz. Swamee-Jain (1.2) denklemi Colebrook denkleminin açık şeklidir, yaklaşık aynı sonuçları verir ve çözümü daha kolaydır.

1.2 denklemine göre f sürtünme katsayısının logaritmik olarak yüzey pürüzlülüğüne ve Reynould sayısına bağlı olduğunu görürüz. Şimdi bu iki denklem ışığında bu değişkenlerin kayıpları nasıl etkilediğine bakalım.

1. Boru Uzunluğu:

1.1. denkleminden görüleceği üzere kayıplar l uzunluğuna doğrudan bağımlıdır ve uzunluk arttıkça doğru orantılı olarak artar. Boru sistemin taşıyıcı elemanıdır ve başlangıç noktasından bitiş noktasına kadar bulunması gerekir. Borunun uzunluğunu azaltmak konusunda yapılacak şeyler azdır veya hiç yoktur. Uzun taşıma hatlarında tüneller veya köprüler aracılığı ile kısaltılabilir ancak inşaat maliyetlerinin, boru hattının kısalması ile azaltılacak enerji maliyetleri ile karşılaştırılıp bir sonuca varılmalıdır.

2. Boru Çapı:

1.1 ve 1.2 denklemlerine baktığımızda boru çapının hem kayıplarda hem de f sürtünme faktöründe hesaba katıldığı görülür. Aşağıda çeşitli grafiklerle debi, boru uzunluğu ve cinsi sabit kalmak şartıyla diğer değerlerin nasıl değiştiğine bakılmıştır. Örnek olarak 0,045 mm yüzey pürüzlülüğüne sahip ticari çelik bir boru, 50 lt/sn debi ve 100 m boru uzunluğu alınmıştır. Boru çapı 100 mm’den 300 mm’ye kadar artırılmıştır.

Şekil 1’de hızın boru çapına bağlı olarak değişimi görülmektedir. Hız çap arttıkça düşmekte ancak bu düşüş belli bir boru çapından sonra azalmaktadır. Buradan belli bir çaptan sonra boru çapını artırmanın hızı azaltmak açısından pek bir avantajı olmadığı ortaya çıkar.

Şekil 2’de Reynoulds sayısının boru çapına bağlı değişimi görülmektedir. Reynoulds sayısında da çap doğrusal artmaya devam ederken bir noktadan sonra azalış miktarı düşmektedir.

Şekil 3’te f sürtünme faktörünün boru çapına bağlı değişimi görülmektedir. Bir noktaya kadar f sürtünme katsayısı düşerken bir noktadan sonra f katsayısının arttığı görülmektedir. Bu da f katsayısı açısından optimum bir çap olduğunu gösterir.

Şekil 4’te ise tüm bu etkilerin bileşimi olarak kayıpların boru çapına bağlı olarak nasıl değiştiği görülmektedir. Kayıplar bir noktaya kadar çok hızlı bir biçimde düşerken bir noktadan sonra düşüş çok az olmaktadır. Çapın belli bir değerinden sonra boru çapını artırmanın kayıpların düşmesindeki etkisi az olmaktadır.

Tüm bu sonuçlardan anlayacağımız kayıplar açısından bir optimum çap olduğudur. Boru çapı seçerken bu analizler yapılmalı ve kayıplar açısından en optimum boru çapı seçilerek boru ilk yatırım maliyetleri gereksiz yere artırılmamalıdır.

3. Boru Yüzey Pürüzlülüğünün Etkisi:

Şekil 5’te 100 mm boru çapı, 100 m boru uzunluğu ve 50 lt/sn debi için yüzey pürüzlülük katsayısı 0’dan 0,04’e büyütülerek elde edilen kayıplar görülmektedir. Bu çap için maksimum yüzey pürüzlülüğü ile minimum yüzey pürüzlülüğü arasında oluşan kayıpların oranı 34,56m/25,89m= 1,334’tür.

Boru çapı artırılarak yüzey pürüzlülüğünün çap değiştikçe kayıplara etkisinin ne olduğuna bakmak için çap 150 mm’ye çıkartılmış ve sonuçlara bakılmıştır. Burada maksimum yüzey pürüzlülüğü ile minimum yüzey pürüzlülüğü arasındaki kayıp oranı 4,37m/3,66m= 1,193 olarak hesaplanmıştır.

Diğer değerler aynı kalmak şartı ile 200 mm boru çapı için kayıpların yüzey pürüzlülüğüne bağlı değerleri hesaplandığında ise yüzey pürüzlülüğü ile minimum yüzey pürüzlülüğü arasındaki kayı oranı 1,031m/0,917m= 1,124 olarak hesaplanmıştır.

Çap 250 mm’ye büyütüldüğünde ise bu oran 0,340m/0,313m= 1,086’dır.

Buradan anlaşılan yüzey pürüzlülük katsayısı ile birlikte doğrusal olarak kayıpların arttığıdır. Ayrıca maksimum kayıplar ile minimum kayıplar arasındaki oranlara bakıldığında ise boru çapı arttıkça yüzey pürüzlülüğünün kayıplar üzerindeki etkisinin azaldığı görülmektedir.

Çap değişimine bağlı olarak maksimum yüzey pürüzlülüğü ile minimum yüzey pürüzlülüğünde oluşan kayıpların oranı Şekil 6’da görülmektedir. Şekilden de görüleceği gibi yüzey pürüzlülüğünün kayıplara etkisi çap arttıkça azalmaktadır.

Mehmet Akif GÜL
Makine Mühendisi

Son Güncelleme: Çarşamba, 27 Mayıs 2015 01:13  

Yorum ekle

Makaleler için yorum ekleyebilirsiniz


Güvenlik kodu
Yenile

 

©Pompa Akademisi

Yasal Uyarı: Yayınlanan makalelerin tüm hakları Pompa Akademisi’ne aittir. Kaynak gösterilse dahi makalenin tamamı özel izin alınmadan kullanılamaz. Ancak alıntılanan makalenin bir bölümü, alıntılanan makaleye aktif link verilerek kullanılabilir.

Facebook Share

Facebook'ta Paylaş

Eğitim Duyurusu

Reklam

Sıcak Haberler

Pompa Akademisi Yenilendi.

Pompa Akademisi'ne Okur Yorumları, Sözlük, Forum ve Yeni Makaleler eklendi.