1. Sayfa
Su Debisi ve Boru Çapı HesabıSu Debisi HesabıSıcak sulu ısıtma sistemleri, günümüzde bireysel ve bölgesel konut ısıtmasında, fabrika ve atölye, sera ısıtmasında, jeotermal enerjinin kullanıldığı ısıtma sistemlerinde kullanılmaktadır.Isıtma sisteminde ihtiyaç duyulan su debisi, ısıtma sistemini oluşturan boru sisteminin boyutlandırılmasında (boru çaplarının belirlenmesinde) bilinmesi gereken ilk parametredir. Borudaki akışkan hızı, basınç düşümü gibi diğer parametreler de tespit edildiğinde boru çapları belirlenebilir.Su debisi, ısıtma sistemindeki ısı ihtiyacı ve gidiş-dönüş su sıcaklıkları belirlendiğindeDenklem 1.1 den hesaplanır;m  Q m3 s  Cp  ΔTDenklem 1.1burada; m [m3/s] Q [kW] [kg/m3]: Su debisi: Isı ihtiyacı: Suyun özkütlesi (Tablo 1.1)Cp [kJ/kg.°C] : Suyun özgül ısısı (Tablo 1.1)ΔT [°C] : Gidiş-dönüş borusu arasındaki sıcaklık farkıve ısıtma sistemi dönüşÖrnek-1.1:Isıtma ihtiyacı 1000 kW ve ısıtma sistemi gidiş sıcaklığı 90°C sıcaklığı 70°C olan bir seranın ısıtma su ihtiyacı;972  4,198  20m  1000  0,0123m3 s 0,0123m3 s 3600s h  44,1m3 hNOT: Suyun özkütlesi ve özgül ısısı gidiş-dönüş ortalama sıcaklığına göre (80°C) Tablo 1.1 den bulunan değerlerdir.Fabrika : Keresteciler Sit. 2.Cd.No:2 Saray,Kazan/ANKARA Tel:0 312 815 11 20 Fax:0 312 815 11 19 [email protected]

---

2. Sayfa
Boru Çapı HesabıIsıtma sisteminde ihtiyaç duyulan su debisi hesaplandıktan sonra, sistemi oluşturan boru çaplarının belirlenmesi aşağıdaki hesaplama basamakları izlenerek tayin edilir.Bernoulli Prensibine göre, akışın oluşabilmesi için A Noktasında, B Noktasından daha fazla enerji olması gerekir. (Şekil 1.1) Bu enerji farkı, borudaki akışkan ile boru iç cidarı arasındaki sürtünme direncini yenmek için kullanılır.Şekil 1.1 – Bernoulli PrensibiAkışkanın toplam enerjisinin değişimi basınç düşümü hf (m) olarak açıklanır. Basınç düşümü aşağıdaki parametrelere bağlıdır.Fabrika : Keresteciler Sit. 2.Cd.No:2 Saray,Kazan/ANKARA Tel:0 312 815 11 20 Fax:0 312 815 11 19 [email protected] [m]D [m]V [m/s] [Pa.s] [kg/m3] ks [m]: Boru uzunluğu: Boru iç çapı: Borudaki ortalama akışkan hızı: Akışkanın dinamik viskozitesi: Akışkanın yoğunluğu: Boru pürüzlülüğü

---

3. Sayfa
DenklemiolarakAkışkan direncinin oluşturduğu basınç düşümü, D’Arcy-Weisbach bilinen Denklem 1.2 den hesaplanır.⎟Pa⎠⎝ ⎠⎝2⎛ L ⎞⎛ V 2 ⎞hf  ⎜ D ⎟⎜Denklem 1.2burada; hf [Pa] [-]L [m]D [m]V [m/s] [kg/m3]: Basınç düşümü: Sürtünme katsayısı (Moody diyagramı, Şekil 1.2): Boru uzunluğu: Boru iç çapı: Borudaki ortalama akışkan hızı (Denklem 1.3): Akışkanın yoğunluğuBoru çapı hesabı, Denklem 1.2 nin Deneme-Yanılma Metodu şeklinde kullanılmasıyla yapılır. Akışkan debisine göre yaklaşık boru çapı seçilerek; seçilen boru çapı ve diğer parametreler Denklem 1.2 de yerine koyulur. Boru uzunluğu, L, yerine 1 yazılarak, akışkanın borunun bir metresinde meydana getirdiği basınç düşümü hesaplanır. Isıtma sistemlerinde borunun bir metresinde tavsiye edilen basınç düşümü küçük çaplı borular için ( DN150 den küçük borular) 100-200 Pa/m ve büyük çaplı borular için 100-150 Pa/m dir. Seçilen boru çapının meydana getirdiği basınç düşümü, tavsiye edilen basınç düşüm aralığında kalmalıdır. Eğer seçilen çapa göre meydana gelen basınç düşümü tavsiye edilen basınç düşüm aralığında değilse, seçilen çap değiştirilerek hesaplamalar bu aralığı yakalanayana kadar tekrar edilir.Borudaki akışkan hızı Denklem 1.3 den hesaplanır.V  4 m m sFabrika : Keresteciler Sit. 2.Cd.No:2 Saray,Kazan/ANKARA Tel:0 312 815 11 20 Fax:0 312 815 11 19 [email protected] D 2Denklem 1.3

---

4. Sayfa
burada; V [m/s] m [m3/s] D [m]: Borudaki ortalama akışkan hızı: Su debisi (Denklem 1.1): Boru iç çapıŞekil 1.2 Moody DiyagramıFabrika : Keresteciler Sit. 2.Cd.No:2 Saray,Kazan/ANKARA Tel:0 312 815 11 20 Fax:0 312 815 11 19 [email protected]

---

5. Sayfa
Boru çapının hesaplanması ve basınç düşümünün hesaplanması, bağıl pürüzlülük, Reynolds Sayısı, akışkanın dinamik viskozitesi gibi diğer gerekli parametrelerin hesaplanması Örnek-1.2 de açıklanmıştır.Örnek-1.2:Isıtma suyu ihtiyacı 45 [m3/h] olan sera ısıtma sisteminin boru çapı nedir? (Ortalama su sıcaklığı 80°C)1. İterasyon ( Boru çapı = DN150 , D=160,3mm)Borudaki akışkan hızı Denklem 1.3 den hesaplanır.  3600  0,16032Fabrika : Keresteciler Sit. 2.Cd.No:2 Saray,Kazan/ANKARA Tel:0 312 815 11 20 Fax:0 312 815 11 19 [email protected] 4 45  0,62m sbağlıolduğundanReynoldsSayısıSürtünme katsayısı Reynolds SayısınaDenklem 1.4 den hesaplanır.Re   V D Denklem 1.4burada; Re [-] [kg/m3] V [m/s]D [m] [Pa.s]: Reynolds Sayısı: Akışkanın yoğunluğu (Tablo 1.1): Borudaki ortalama akışkan hızı (Denklem 1.3): Boru iç çapı: Suyun dinamik viskozitesi (Tablo 1.1)

---

6. Sayfa
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}SUYUN TERMAL ÖZELLİKLERİSıcaklıkT (oC)Dinamik Viskoziteµ(N s/m2) x 10-3Yoğunlukρ(kg/m3)Özgül Hacimv (m3/ kg)Özgül Isıcp(kJ/ kg.oC)01,7871000,000,0010004,21051,5191000,000,0010004,204101,3071000,000,0010004,193201,002998,000,0010024,183300,798996,020,0010044,179400,653992,060,0010084,179500,547988,140,0010124,182600,467983,280,0010174,185700,404977,520,0010234,191800,355971,820,0010294,198900,315965,250,0010364,2081000,282957,850,0010444,219Tablo 1.1 - Suyun Termal ÖzellikleriDenklem 1.4 den ;Re  971,82  0,62  0,1603  272071 0,355 103Sürtünme katsayısı bağıl pürüzlülüğe bağlı olduğundan bağıl pürüzlülük Denklem 1.5den hesaplanır.DFabrika : Keresteciler Sit. 2.Cd.No:2 Saray,Kazan/ANKARA Tel:0 312 815 11 20 Fax:0 312 815 11 19 [email protected]ürüzlülük  ks Denklem 1.5burada; k s [m]D [m]: Boru pürüzlülüğü (Tablo 1.2): Boru iç çapı{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}Malzeme Cinslerine Göre Pürüzlülük KatsayılarıBorunun CinsiPürüzlülük Katsayısıksx 10-3Bakır0,001 - 0,002PVC ve Plastik Borular0,0015 - 0,007Paslanmaz Çelik0,015Siyah Çelik0,045 - 0,09Galvanizli Çelik0,15Tablo 1.2 - Malzeme cinslerine göre pürüzlülük katsayıları

---

7. Sayfa
Denklem 1.5 den ; 0,00030,16030,045 103B.Pürüzlülük Sürtünme katsayısı, bulunan Reynold Sayısı (272071) ve bağıl pürüzlülüğe (0,0003) göre Şekil 1.2 den  = 0,016 bulunur.Tüm bulunan bu değerler Denklem 1.2 de yerine koyularak basınç düşümü hesaplanır.⎟  18,64Pa m⎠⎝ ⎠⎝⎛ 1 ⎞⎛ 971,82  0,622 ⎞hf  0,016⎜ 0,1603 ⎟⎜ 2Basınç düşümü, tavsiye edilen basınç düşümünden (100-150 Pa/m) çok düşük olduğu için yukarıdaki hesap basamakları daha küçük çaplarda bu basınç düşümü aralığında bir değer bulunana kadar tekrarlanır.2. İterasyon ( Boru çapı = DN100 , D=107,1mm)  3600  0,10712V 4  45  1,39m sRe  971,82 1,39  0,1071  407532 0,355 103 0,00040,10710,045 103B.Pürüzlülük Sürtünme katsayısı, bulunan Reynold Sayısı (407532) ve bağıl pürüzlülüğe (0,0003) göre Şekil 1.2 den  = 0,016 bulunur.⎟  140,25Pa m⎠Fabrika : Keresteciler Sit. 2.Cd.No:2 Saray,Kazan/ANKARA Tel:0 312 815 11 20 Fax:0 312 815 11 19 [email protected]⎠⎝⎝⎛ 1 ⎞⎛ 971,82 1,392 ⎞hf  0,016⎜ 0,1071⎟⎜ 2

---