Deniz suyu LT ve HT soğutma devreleri

Devre adlarını işlevleriyle birlikte okuyun

Deniz suyu çoğunlukla son ısı alıcısıdır: kendisine aktarılan ısıyı taşır. LT olarak adlandırılan düşük sıcaklıklı tatlı su, yağlama yağı ve şarj havası soğutucularından, ayrıca ceket suyu soğutucusundan ısı alabilir. HT olarak adlandırılan yüksek sıcaklıklı tatlı su ise makine ceketlerinden ve ilgili sıcak parçalardan ısı uzaklaştırabilir. Bu görevler örnektir; her gemi için geçerli bir donanım listesi değildir. Wärtsilä’nın merkezî soğutma açıklaması bu yaygın ayrımı anlatır.

“Düşük” ve “yüksek”, devrelerin görevine göre kullanılan göreli tanımlardır. Bu adlardan kabul edilebilir sıcaklık, basınç, su şartlandırması veya alarm sınırı çıkarılamaz. Bir soğutucunun farklı kademeleri farklı devrelere de bağlanabilir. Ayrıntıları makine dokümanları ve geminin gerçek boru düzeni belirler.

Deniz suyu tarafının ayrılması, deniz suyuyla doğrudan temas eden donanımın sistemin belirli bir bölümüyle sınırlanmasını sağlar. Farklı sıcaklık düzeyleri, ısının farklı koşullarda alınmasına ve uzaklaştırılmasına da olanak verir. Bu durum, bütün tatlı su donanımının korozyondan etkilenmeyeceği veya devrelerin her bakımdan bağımsız olduğu anlamına gelmez.

Akışkan yolunu ve ısı yolunu ayrı izleyin

Akış oku kütlenin nereye taşındığını; ısı oku enerjinin nereye aktarıldığını gösterir. Yüzey tipi bir ısı değiştiricide akışkanlar farklı kanallardadır. Enerji, aralarındaki ayırıcı duvardan geçer. DOE ısı transferi el kitabının HT-02 modülü, 30–36. sayfalar, bu fiziksel ayrımı açıklar.

Karışma noktası farklıdır: akışlar ortak bir akışkan hacmine girer; dolayısıyla hem kütle hem enerji o bağlantıdan geçer. Eşanjör simgesi, karışma bağlantısı gibi okunmamalıdır. Buna karşılık iki kola HT ve LT adı verilmesi de aralarında mutlaka bir duvar bulunduğunu kanıtlamaz. Wärtsilä 31SG ürün rehberinin 9.2. bölümü, HT ve LT devrelerini eşanjörle ayırmanın tesise göre seçilebildiği düzenleri ele alır. Bu kaynak düzenlerin değişebildiğini gösterir; başka makineler için hazır şablon değildir.

Bir şemayı incelerken şu soruları sorun: Bu çizgi hangi akışkanı taşıyor, hangi sınırı geçiyor ve bağlantıyı hangi belge doğruluyor?

Üç ayrı yolu izleyin

Eğitim şeması HT tatlı suyu, LT tatlı suyu ve deniz suyunu hidrolik olarak ayrı yollarda gösterir. Düz oklar akışkan yönünü, kesikli oklar ise akışkanları birleştirmeden eşanjör duvarından geçen ısıyı belirtir.

Varsayımsal değerlerle çözülmüş örnek

Şemanın kararlı durumdaki bir eğitim örneğini gösterdiğini düşünelim. Ceket ısı kaynağı HT suyuna 100 kW, diğer soğutucu LT suyuna 40 kW eklesin. Isı geri kazanımı, dış ortama ısı kaybı, akışkan kaçağı ve depolanan enerjide değişim olmadığını kabul edelim. Pompanın akışkana verdiği ısıyı ihmal edelim. Bunlar gerçek donanım hakkında elde edilmiş bulgular değil, örneğin varsayımlarıdır.

Girdiler:

• HT kütlesel debisi: 5 kg/s; tatlı su için kabul edilen özgül ısı: 4,18 kJ/(kg·K)
• LT kütlesel debisi: 8 kg/s; aynı özgül ısı kabulü
• Deniz suyu kütlesel debisi: 7 kg/s; kabul edilen özgül ısı: 4,00 kJ/(kg·K)
• HT’ye eklenen ısı: 100 kW; doğrudan LT’ye eklenen ısı: 40 kW

Özgül ısısı yaklaşık sabit olan tek fazlı bir akışta ısı aktarım hızı, kütlesel debi × özgül ısı × sıcaklık değişimidir. Burada kJ/s, kW’a eşittir. Sıcaklık farkı olarak 1 K ile 1 °C aynı büyüklüktedir.

HT suyu, ısı kaynağından geçerken 100/(5 × 4,18) = 4,78 K ısınır; soğutucudan geçerken aynı miktarda soğur. HT/LT eşanjörü, HT suyunu LT devresine geçirmeden LT suyuna 100 kW aktarır.

Merkezî eşanjöre gelen toplam LT ısı yükü 100 + 40 = 140 kW’tır. LT suyu bu eşanjörde 140/(8 × 4,18) = 4,19 K soğur. Deniz suyu ise 140/(7 × 4,00) = 5,00 K ısınır.

Çıktılar üç sıcaklık değişimi ve iki eşanjörün ısı yüküdür. Bunlar mutlak giriş sıcaklığı, donanım kapasitesi veya önerilen işletme değeri değildir. Eşit ısı aktarımı için kütlesel debilerin ya da sıcaklık değişimlerinin eşit olması gerekmez.

100 kW’lık ısı aktarımı art arda iki sınırdan gerçekleşmiştir. İlk eşanjördeki 100 kW ile ikincideki 140 kW’ı toplamak, aynı enerjinin bir bölümünü iki kez sayar. Bütün tesisin sınırı esas alındığında, belirtilen kabullerle dışarıdan gelen ısı ve deniz suyuyla uzaklaştırılan ısı ayrı ayrı 140 kW’tır.

Bu denge hangi soruları yanıtlamaz

Hesap, enerjinin gerektirdiği aktarımı ortaya koyar. Eşanjörlerin mevcut sıcaklıklarda bu yükü gerçekten aktarabileceğini göstermez. Yüzey alanı, ısı transfer katsayıları, kirlenme, akış dağılımı ve sıcaklık farkları ayrıca değerlendirilmelidir. Sayısal olarak dengeli bir örnek, fiziksel olarak ulaşılamayan bir aktarım gerektirebilir.

Isının yönünü değerlendirmek için yalnız sıcaklık değişimleri değil, giriş ve çıkış sıcaklıklarının değerleri de gerekir. Isı yükünün veya deniz sıcaklığının yükselmesi, erişilebilecek koşulları değiştirebilir; yalnız LT ve HT adları sonucu açıklamaz. Geçici durumlarda suda, makine gövdesinde ve eşanjör metalinde enerji birikebilir. Bu nedenle aynı andaki giriş ve çıkış ısı hızlarının eşit olması zorunlu değildir.

Baypas dağılımı değiştirir, ısı yükünü kaldırmaz

Sıcaklık kontrol düzeni akışı soğutucu ve baypas arasında ayırıp sonra birleştirebilir. Aynı akışkanlı, kararlı ve dış ısı alışverişi ihmal edilen ideal karışımda çıkış entalpisi, girişlerin kütlesel debiyle ağırlıklandırılmış ortalamasıdır. Özgül ısı yaklaşık aynı ve sabitse ilişki sıcaklıkla yazılabilir. Her kolun ayrı hidrolik direnci olduğundan vana konumu iki kütlesel debiyi tek başına belirlemez. Yüzde açıklık doğrudan yüzde debi değildir.

Kurgusal 10 kg/s tatlı su akışı, soğutucudan 30 °C’de çıkan 6 kg/s ve 50 °C’de baypas yapan 4 kg/s olarak ayrılsın. Karışım sıcaklığı (6 × 30 + 4 × 50)/10 = 38 °C olur. Soğutucu belirtilen varsayımlarla 6 × 4,18 × (50 − 30) = 501,6 kW uzaklaştırır. Toplam debi ve karışmış çıkışla 10 × 4,18 × (50 − 38) = 501,6 kW bulunur. Bunlar aynı yükün iki sınırdaki hesabıdır; toplanacak iki ayrı yük değildir.

Isıl yeterliliği hidrolik kullanılabilirlikten ayırın

DOE ısı geçişi el kitabı, eşanjör yükünün aktarım yeteneği kadar sıcaklık sürücü farkına bağlı olduğunu açıklar. Pompalar ve vanalar olağan düzende kalsa bile sıcak deniz suyu mevcut sürücü farkı azaltabilir. Tersine, uygun deniz sıcaklığı soğutucudaki yeterli debiyi kanıtlamaz. Isıl ve hidrolik sorular birlikte yanıtlanmalıdır. Yalnız bir tarafın olumlu olması bütün devre için sonuç değildir.

Yararlı karşılaştırma, kanıtın izin verdiği ölçüde yükü ve işletme durumunu benzer tutar. Bütün giriş–çıkış sıcaklıkları, varsa debiler, kontrol durumu ve deniz koşulları kaydedilir. Yüksek LT çıkışı tek başına artmış makine yükünü, azalmış deniz suyu debisini, kirlenmeyi veya değişmiş baypas paylaşımını ayırmaz. Amaç her yüksek sıcaklığı kirli soğutucu diye adlandırmak değil, açıklamaları kanıtla daraltmaktır.

Bakım ortak ısı atım yolunu değiştirebilir

İki tatlı su devresi hidrolik olarak ayrı olup aynı son ısı atım yoluna bağlı olabilir. Merkezi soğutucunun bakım için ayrılması bu nedenle birçok tüketiciyi etkileyebilir. Her tüketiciyi yalnızmış gibi değerlendirmek yerine kalan düzen gerekli eşzamanlı yükte incelenmelidir. Gerekli vanalar, enerji veya kontrol modu geri kurulmamışsa mevcut yedek eleman hazır alternatif değildir. Bakım durumunun diğer sistemler üzerindeki etkisi açıkça paylaşılmalıdır.

Wärtsilä merkezi soğutma açıklaması, tipik devre ayrımını verir; evrensel yedeklilik şeması değildir. Bağımlılık haritası ortak eşanjörü, deniz girişini ve elektrik beslemesini ayırmalıdır. Her biri farklı görünen yedekleri birlikte etkileyebilir. Gösterilmesi gereken kayıp koşulları gerçek onaylı düzenden belirlenir; yazının genel çizimi bu gerekleri oluşturmaz. Çizimde iki pompa görülmesi bütün ortak nedenlerin giderildiğini kanıtlamaz.

Kaçak ve su durumunu doğru sınırla yorumlayın

Eşanjör duvarından kaçak, ideal ısı çiziminin dışladığı kütle geçiş yolunu oluşturur. Yönü ilgili durumdaki basınç farkına bağlıdır; çalışma ve duruş arasında değişebilir. Sıcaklıkların uyumu hidrolik ayrımı tek başına kanıtlamaz. İnceleme kurulu tasarım, akışkan durumu kanıtı ve onaylı güvenli prosedür ister. Yazı basınç deneyi veya kimyasal şartlandırma tarifi vermez. Eğitim denkleminin tutması fiziksel bütünlüğün tamamını göstermez.

Eğitim çiziminde bulunmasa da gerçek açıklamada genleşme, hava tahliyesi, tamamlama ve su şartlandırması korunmalıdır. Bu işlevler envanteri, basıncı ve uzun dönem durumu etkiler. Dışarıda bırakılan ayrıntı açıkça dışarıda kalmalıdır; gereksiz olduğu varsayımına dönüşmemelidir. Böylece basit ısı yolu modeli, inşa çizimiymiş gibi kullanılmadan yararlı kalır.

Yaygın hatalar ve yararlı çıktı

Ortak ısı yolunu ortak akışkan yolu sanmayın. Isı geri kazanımı varken HT’den çıkan bütün ısının denize gittiğini varsaymayın. Pompanın çalışmasını yeterli debinin kanıtı saymayın. Tek bir yüksek sıcaklığı kirlenme tanısı olarak yorumlamadan önce ısı yükünü, debiyi, ölçüm niteliğini ve gerçek düzeni değerlendirmek gerekir.

Yararlı bir çalışma çıktısı; akışkan sınırlarını, ısı kaynaklarını ve alıcılarını, kabul edilen durumu, debi ve sıcaklık birimlerini, hesap sınırını ve eksik kanıtları içerir. Gerçek tasarım ve işletme için ilgili tesis belgeleri ve yetkin mühendislik incelemesi gerekir. Bu rehber işletme prosedürü, güvenlik ayarı veya mevzuata uygunluk sonucu sunmaz.

İlgili rehberler: Soğutma sisteminde ısı dengesi; Pompa eğrisi ve sistem direnci; Isı değiştiricide kapasite ve yaklaşım sıcaklığı; Sensör değeri, kontrol komutu ve fiziksel durum.