YAZILARINIZI GÖNDERİNİZ

Haber, makale, firma ya da ürün incelemelerinizi bekliyoruz.

YAZARIMIZ OLUN

Düşüncelerinizi Özgürce Duyurun, Paylaşın.

Borularda Isı Kaybı Hesap Metodu

| 20 Kasım 2015

Borularda Isı Kaybı ön izolasyonlu paket boruların direk olarak toprağa gömülmesi halinde borunun bir metresinde meydana gelen ısı kaybı olup, f, Denklem 2.1 den aşağıdaki gibi hesaplanır.
denklem 2-1
burada;

f  [W/m]         :  Ön izolasyonlu paket borunun 1 metresinde meydana gelen borularda ısı kaybı
U [W/m°C]    :  Ön izolasyonlu paket borunun ısıl iletkenlik katsayısı (Denklem 2.2)
tf  [°C]             :  Akışkan sıcaklığı
tg [°C]             :  Toprak sıcaklığı (boruların gömüldüğü derinlikte)

Isıl iletkenlik katsayısı,U, Denklem 2.2 den aşağıdaki gibi hesaplanır.
denklem 2-2
burada;
U       [W/m°C]          :  Ön izolasyonlu paket borunun ısıl iletkenlik katsayısı
Rs      [m°C /W]         :  Servis borunun ısıl iletkenlik direnci (Denklem 2.3)
RPUR  [m°C /W]        :  İzolasyon malzemesinin ısıl iletkenlik direnci (Denklem 2.4)
RPE    [m°C /W]         :  Kılıf borunun ısıl iletkenlik direnci (Denklem 2.5)
Rg      [m°C /W]         :  Toprağın ısıl iletkenlik direnci (Denklem 2.6)

Isıl iletkenlik dirençleri Denklem 2.2 Denklem 2.6 dan aşağıdaki gibi hesaplanır.

Rs , Servis borunun Isıl İletkenlik Direnci
denklem 2-3
burada;
Rs      [m°C /W]       :  Servis borunun ısıl iletkenlik direnci (Denklem 2.3)
Do      [mm]              :  Servis borunun dış çapı
Di       [mm]              :  Servis borunun iç çapı
ls         [W/m°C]        :  Servis borunun ısıl iletkenlik katsayısı (Tablo 2.1)

Malzeme Cinslerine Göre
Isıl İletkenlik Katsayısı
Servis borunun
Cinsi
Isıl İletkenlik Katsayısı
l
(W/m.oC)
Siyah Çelik 76
Paslanmaz Çelik 16
PP-R 0,15
Bakır 400
CTP 0,31
Polietilen(HD) 0,43

Tablo 2.1 – Malzeme Cinslerine Göre Isıl İletkenlik Katsayısı
sekil 2-1
Şekil 2.1 – Servis ve Kılıf Borunun İç ve Dış Çapı
RPUR , İzolasyon Malzemesinin Isıl İletkenlik Direnci
denklem2-4
burada;
RPUR [m°C /W]    :  İzolasyon malzemesinin ısıl iletkenlik direnci (Denklem 2.4)
Do     [mm]             :  Servis borunun dış çapı
di      [mm]             :  Kılıf borunun iç çapı
lPUR  [W/m°C]      :  İzolasyon malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı

Standarta göre poliüretan izolasyon malzemesinin azami değeri 0,033 [W/m°C] dir. İZOBOR tarafından kullanılan poliüretan izolasyon malzemesinin değeri lPUR = 0,028 [W/m°C] dir.

RPE , Kılıf Borunun Isıl İletkenlik Direnci
denklem2-5
burada;
RPE  [m°C /W]           :  Kılıf borunun ısıl iletkenlik direnci
do    [mm]                   :  Kılıf borunun dış çapı
di     [mm]                   :  Kılıf borunun iç çapı
lPE   [W/m°C]            :  Kılıf borunun ısıl iletkenlik katsayısı (Polietilen boru için lPE = 0,43)

Rg , Toprağın Isıl İletkenlik Direnci
denklem 2-6
burada;
Rg     [m°C /W]          : Toprağın ısıl iletkenlik direnci
do      [mm]                 :  Kılıf borunun dış çapı
Z       [mm]                 : Toprak dolgu yüksekliği,

Servis borunun merkezinden toprak üst seviyesine ölçülen dolgu   yüksekliğine (Zc) toprağın yüzey direnci (100mm) eklenerek bulunur.  Z = Zc + 0,1m

lg      [W/m°C]           :  Toprağın ısıl iletkenlik katsayısı (Tablo 2.2)

Toprak özelliklerinin tam olarak tespit edilemediği durumlarda lg = 2,0 [W/m°C] olarak alınabilir.

Toprağın
Isıl İletkenlik Katsayısı
Cinsi Yoğunluk Hacimsel
Nem
Oranı
Isıl İletkenlik Katsayısı
ρ l
(kg/m3) % (W/m.oC)
Kum 1500 4 1,04
1800 14 1,70
Killi Toprak 1500 23 1,50
2000 28 2,60

Tablo 2.2 – Toprağın Isıl İletkenlik Katsayısı

Borularda Isı Kaybı Örnek-2.1:

Isıtma suyu ihtiyacı 45 [m3/h] olan sera ısıtma sisteminin boru çapı DN150 ve ısıtma suyu gidiş sıcaklığı 90[°C] dir. Isıtma sisteminde ön izolasyonlu paket boru (izoleli boru veya jeotermal boru) kullanılmaktadır ve hattının uzunluğu 1000[m] dir. Buna göre, borunun 1 metresinde meydana gelen Borularda Isı Kaybı ve ısıtma suyunun hattın sonundaki sıcaklığı nedir? (Dolgu yüksekliği 500 mm ve boruların gömüldüğü derinlikte toprak sıcaklığı 5[°C] dir.)

İzoleli borunun özellikleri:

Do    [mm]       = 168,3
Di     [mm]       = 160,3
do     [mm]       = 250,0
di      [mm]       = 242,2
ls       [W/m°C]   = 76
lPUR  [W/m°C]    = 0,028
lPE    [W/m°C]    = 0,43
lg      [W/m°C]    = 1,70

Isıl iletkenlik dirençleri Denklem 2.2 Denklem 2.6 da yukarıdaki değerler kullanılarak hesaplanır.
denklem 2-2 ve 2-1
İzolasyon tiplerine göre, farklı sıcaklıklar ve muhtelif çaplar için toprağa gömülü ön izolasyonlu paket boruların bir metresinde meydana gelen ısı kayıpları Tablo 2.3,      Tablo 2.4, ve Tablo 2.5 de gösterilmiştir.

Hattın sonundaki akışkan sıcaklığı Denklem 2.7 den aşağıdaki gibi hesaplanır.
denklem 2-7
burada;
t2  [°C]            :  Suyun son sıcaklığı
t1  [°C]            :  Suyun ilk sıcaklığı
f   [W/m]        :  Ön izolasyonlu paket borunun 1 metresinde meydana gelen Borularda Isı Kaybı
L   [m]             :  Boru uzunluğu
m  [m3/s]        :  Su debisi
r   [kg/m3]      :  Suyun özkütlesi (Tablo 1.1)
Cp [kJ/kg.°C] :  Suyun özgül ısısı (Tablo 1.1)

Denklem 2.7 den ;
denklem 2-7 den

SERİ-1* E GÖRE TOPRAĞA GÖMÜLÜ
ÖN İZOLASYONLU PAKET BORUDA MEYDANA GELEN
BİRİM ISI KAYBI (W/m)
Servis Borusu (Siyah Çelik)
Özellikleri
Kılıf Boru (HDPE)
Özellikleri
Sevis Borusundaki Su Sıcaklığı
Çelik Boru Anma Çapı Dış Çap Et Kalınlığı Dış Çap Et Kalınlığı 60°C 70°C 80°C 90°C
DN inch mm mm mm mm W/m W/m W/m W/m
15 ½” 21,3 2,0 75 2,2 7,7 9,1 10,5 12,0
20 ¾” 26,9 2,0 90 2,2 8,0 9,5 10,9 12,4
25 1″ 33,7 2,3 90 2,2 9,9 11,7 13,4 15,2
32 1 ¼” 42,4 2,6 110 2,5 10,2 12,0 13,8 15,7
40 1 ½” 48,3 2,6 110 2,5 11,8 13,9 16,0 18,2
50 2″ 60,3 2,9 125 2,5 13,2 15,6 18,0 20,4
65 2 ½” 76,1 2,9 140 3,0 15,9 18,8 21,7 24,6
80 3″ 88,9 3,2 160 3,0 16,4 19,4 22,4 25,4
100 4″ 114,3 3,6 200 3,2 17,2 20,3 23,4 26,5
125 5″ 139,7 3,6 225 3,5 20,1 23,8 27,5 31,1
150 6″ 168,3 4,0 250 3,9 24,3 28,7 33,2 37,6
200 8″ 219,1 4,5 315 4,9 26,7 31,6 36,5 41,3
250 10″ 273 5,0 400 6,3 25,7 30,3 35,0 39,6
300 12″ 323,9 5,6 450 7,0 30,0 35,4 40,9 46,3
350 14″ 355,6 5,6 500 7,8 29,0 34,3 39,6 44,9
400 16″ 406,4 6,3 560 8,8 31,1 36,8 42,4 48,1

*Seri-1 : Standart Tip Poliüretan İzolasyon
Tablo 2.3 – Seri-1’ e Göre Ön İzolasyonlu Paket Boruda Meydana Gelen  Isı Kaybı

Borularda Isı Kaybı Tasarım Değerleri

ls, Servis borunun ısıl iletkenlik katsayısı                      = 76 [W/m°C]
lPUR, İzolasyon malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı = 0,028 [W/m°C]
lPE , Kılıf borunun ısıl iletkenlik katsayısı                      = 0,43 [W/m°C]
lg, Toprağın ısıl iletkenlik katsayısı                                = 2 [W/m°C]
Z, Toprak dolgu yüksekliği                                           = 500 [mm]
tg, Toprak sıcaklığı (boruların gömüldüğü derinlikte) = 5 [°C]

SERİ-2’ YE GÖRE TOPRAĞA GÖMÜLÜ
ÖN İZOLASYONLU PAKET BORUDA MEYDANA GELEN
BİRİM ISI KAYBI (W/m)
Servis Borusu (Siyah Çelik)
Özellikleri
Kılıf Boru (HDPE)
Özellikleri
Sevis Borusundaki Su Sıcaklığı
Çelik Boru Anma Çapı Dış Çap Et Kalınlığı Dış Çap Et Kalınlığı 60°C 70°C 80°C 90°C
DN inch mm mm mm mm W/m W/m W/m W/m
15 ½” 21,3 2,0 90 2,2 6,7 7,9 9,2 10,4
20 ¾” 26,9 2,0 110 2,5 6,9 8,1 9,4 10,6
25 1″ 33,7 2,3 110 2,5 8,2 9,7 11,2 12,6
32 1 ¼” 42,4 2,6 125 2,5 8,9 10,5 12,2 13,8
40 1 ½” 48,3 2,6 125 2,5 10,1 12,0 13,8 15,7
50 2″ 60,3 2,9 140 3,0 11,5 13,6 15,7 17,8
65 2 ½” 76,1 2,9 160 3,0 13,0 15,3 17,7 20,1
80 3″ 88,9 3,2 180 3,2 13,7 16,2 18,6 21,1
100 4″ 114,3 3,6 225 3,5 14,2 16,8 19,4 22,0
125 5″ 139,7 3,6 250 3,9 16,6 19,6 22,6 25,6
150 6″ 168,3 4,0 280 4,4 19,0 22,5 25,9 29,4
200 8″ 219,1 4,5 355 5,6 20,2 23,9 27,5 31,2
250 10″ 273 5,0 450 7,0 19,6 23,2 26,7 30,3
300 12″ 323,9 5,6 500 7,8 22,7 26,8 30,9 35,1
350 14″ 355,6 5,6 560 8,8 21,8 25,7 29,7 33,6
400 16″ 406,4 6,3 630 9,8 22,6 26,7 30,9 35,0

Tablo 2.4 – Seri-2’ye Göre Ön İzolasyonlu Paket Boruda Meydana Gelen  Isı Kaybı

Borularda Isı Kaybı Tasarım Değerleri

ls, Servis borunun ısıl iletkenlik katsayısı                       = 76 [W/m°C]
lPUR, İzolasyon malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı       = 0,028 [W/m°C]
lPE , Kılıf borunun ısıl iletkenlik katsayısı                        = 0,43 [W/m°C]
lg, Toprağın ısıl iletkenlik katsayısı                                = 2 [W/m°C]
Z, Toprak dolgu yüksekliği                                           = 500 [mm]
tg, Toprak sıcaklığı (boruların gömüldüğü derinlikte)       = 5 [°C]

SERİ-3’ E GÖRE TOPRAĞA GÖMÜLÜ
ÖN İZOLASYONLU PAKET BORUDA MEYDANA GELEN
BİRİM ISI KAYBI (W/m)
Servis Borusu (Siyah Çelik)
Özellikleri
Kılıf Boru (HDPE)
Özellikleri
Sevis Borusundaki Su Sıcaklığı
Çelik Boru Anma Çapı Dış Çap Et Kalınlığı Dış Çap Et Kalınlığı 60°C 70°C 80°C 90°C
DN inch mm mm mm mm W/m W/m W/m W/m
15 ½” 21,3 2,0 110 2,5 5,9 7,0 8,0 9,1
20 ¾” 26,9 2,0 125 2,5 6,3 7,4 8,6 9,7
25 1″ 33,7 2,3 125 2,5 7,4 8,7 10,0 11,4
32 1 ¼” 42,4 2,6 140 3,0 8,1 9,6 11,1 12,5
40 1 ½” 48,3 2,6 140 3,0 9,1 10,8 12,4 14,1
50 2″ 60,3 2,9 160 3,0 9,9 11,7 13,5 15,3
65 2 ½” 76,1 2,9 180 3,0 11,2 13,2 15,2 17,3
80 3″ 88,9 3,2 200 3,2 11,9 14,0 16,2 18,3
100 4″ 114,3 3,6 250 3,9 12,3 14,6 16,8 19,1
125 5″ 139,7 3,6 280 4,4 13,9 16,4 19,0 21,5
150 6″ 168,3 4,0 315 4,9 15,5 18,3 21,1 23,9
200 8″ 219,1 4,5 400 6,3 16,2 19,2 22,1 25,0
250 10″ 273 5,0 500 7,8 16,2 19,1 22,1 25,0
300 12″ 323,9 5,6 560 8,8 18,0 21,3 24,5 27,8
350 14″ 355,6 5,6 630 9,8 17,2 20,4 23,5 26,7
400 16″ 406,4 6,3 710 11,1 17,7 21,0 24,2 27,4

Tablo 2.5 – Seri-3’e Göre Ön İzolasyonlu Paket Boruda Meydana Gelen  Isı Kaybı

Borularda Isı Kaybı Tasarım Değerleri

ls, Servis borunun ısıl iletkenlik katsayısı                       = 76 [W/m°C]
lPUR, İzolasyon malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı       = 0,028 [W/m°C]
lPE , Kılıf borunun ısıl iletkenlik katsayısı                        = 0,43 [W/m°C]
lg, Toprağın ısıl iletkenlik katsayısı                                = 2 [W/m°C]
Z, Toprak dolgu yüksekliği                                           = 500 [mm]
tg, Toprak sıcaklığı (boruların gömüldüğü derinlikte)       = 5 [°C]

Kaynak : İzobor, Borularda Isı Kaybı, izobor.com
Bilgi: İzobor tarafından hazırlanan Borularda Isı Kaybı kendilerinden özel izin alınarak sitemize eklenmiştir. Kendilerine bilgi ve paylaşımları için teşekkür ederiz.

Yorum Yazınız

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir