EŞANJÖRLER (ISI DEĞİŞTİRGEÇLERİ)

Eşanjörler, ısının bir ortamdan diğerine aktarılmasında kullanılırlar. Çeşitli tipleri vardır :

A – Plaka Tipli Eşanjörler

90 ˚C veya daha düşük sıcaklıktaki suyun primer devrede kullanıldığı eşanjörler plaka tipli olmalıdır. Özellikleri:

§ Az yer kaplar.

§ Ekonomiktir.

Eşanjör kullanılan tesislerde suyun kireci mutlaka alınmalıdır.

B – Boru Demetli Eşanjörler

Bu eşanjörler üç ana bölümden oluşurlar:

1. Boru demeti : Genellikle bakır veya çelik borular kullanılır.

2. Dış kabuk : Genellikle bakır saçtan üretilirler.

3. Su giriş-çıkış bölmeleri : Bazı tiplerde dış su girişini yönlendiren perdeler vardır.

Kızgın sudan 90/70 ˚C sıcak su üretiminde genelde boru demetli eşanjörler kullanılır. İkiye ayrılırlar:

a) Düz Borulu - Boru Demetli Eşanjörler

Kızgın su boru içinden, sıcak su ise boru dışından geçer.

b) U Borulu – Boru Demetli Eşanjörler

Boru geçişi düz borulular gibidir. İyi bir ısı geçişi sağlanabilmesi için su akışlarının ters yönlü olması istenir. Daha ucuzdur, fakat temizlenebilme imkanları kısıtlıdır ve boru değişimi zordur.

Plaka Tipi Eşanjörler

Plakalı ısı eşanjörleri, iki aynı veya birbirinden farklı özelliklere sahip akışkanlar arasında, hızlı ve yüksek verimli ısı transferi gerçekleştirebilen ekipmanlardır.

Eşanjörlerde birbirine karışmadan dolaşan, ancak birbirine ısı transferi yapabilen, iki ayrı akışkan devresi mevcuttur:

1. Isıtan veya soğutan akışkanın dolaştığı primer devre,

2. Isıtılan veya soğutulan akışkanın dolaştığı sekonder devre,

Primer ve sekonder devrelerde dolaşan akışkanlar birbirleriyle aynı özelliklerde örneğin su/su, yağ/yağ veya farklı özelliklerde buhar/su, su/yağ gibi olabilirler.

Eşanjörün yapısı şu şekildedir:

Tek geçişli ısı özelliğine sahip eşanjörlerde primer ve sekonder devrenin giriş ve çıkış bağlantıları, ön baskı plakası üzerinde, akış yönü, primer devre için yukarıdan aşağıya çaprazlamasına, sekonder devre için aşağıdan yukarıya çaprazlamasına gerçekleşecek şekilde öngörülmüştür.

Tek geçişli akış özelliğine sahip eşanjörlerde ön ve arka baskı plakasına komşu olan ısı transfer plakaları aktif olarak ısı transferi gerçekleştiremezler. Bu nedenle bu iki plakaya “pasif plaka”, ortada yer alan ve ısı transferi gerçekleştiren plakalara da “aktif plakalar” denilmektedir.

Eşanjörün toplam ısı alanı hesaplanırken pasif plakalar dikkate alınmaz.

Isı transfer plakalarının yüzeyleri, akışkanı yüksek türbülanslı bir akışa zorlayan özellikte şekillendirilmiştir.

Eşanjörü oluşturan yapı elemanları şunlardır:

a) Sabit ön baskı plakası,

b) Contalı ısı transfer plakaları,

c) Hareketli arka baskı plakası,

d) Taşıyıcı üst ve alt çubuklar,

e) Gerdirme saplamaları ve somunları,

f) Destekleyici ayaklar.

Bu tip eşanjörlerin ısı geçiş performansları kusursuzdur. Pahalı olmaları bir dezavantaj oluşturmakla birlikte fiyat farkı üretim tekniklerindeki gelişmelere bağlı olarak azalmaktadır. Değişik firmaların ürettiği plakalı ısı eşanjörlerinin şu tür uygulama alanları vardır:

ü Binalarda : Kalorifer suyunun ısıtılması, kullanma sıcak suyunun ısıtılması, klima suyunun soğutulması.

ü Yüzme havuzlarında : Havuz suyunun ısıtılması.

ü Endüstride : Çeşitli maksatlı yağ, emülsiyon ve proses sularının ısıtılması veya soğutulması.

ü Atık ısının geri kazanımı.

ü Jeotermal enerjinin değerlendirilmesi.

ü Güneş enerjisinin kullanımı.

ü Isı pompası enerjisinden faydalanımı.

Plaka Tipi Eşanjörlerde Kullanılacak Akışkanların Özellikleri

Eğer su kullanılıyorsa suyun temiz, tortusuz, içinde yabancı partiküller içermeyen ve zamanla kireç tabakası oluşturmayacak yumuşaklıkta olması gereklidir.

Özellikle sert suların kullanıldığı uygulamalarda, sıcaklığın da etkisiyle, zamanla plaka yüzeyleri kabuk bağlamaktadır. Bunun sonucu olarak eşanjörün ısı transfer kabiliyeti azalmakta, basınç kayıpları yükselmektedir. Bu nedenle sertlik oranı 10-15 ºFransız sertliğini geçen suların, yumuşatılarak kullanılması önemle tavsiye edilir.

Isıtma ve soğutma sularının tesisata alınmadan önce 10-20 μ’luk süzme hassasiyetinde filtrelenmesi ve özellikle kullanma sıcak suyu ısıtılmasında kullanılan eşanjörlerin izin verilen işletme basınçlarından daha yüksek bir basınç altında çalışmalarının engellenmesi amacıyla eşanjör girişinden önce “basınç düşürücü” kullanılması sorunsuz bir işletim için gerekli olmaktadır.

Eşanjör işletmeye alınmadan önce primer ve sekonder devrenin bağlanacağı tesisatın tamamı titizlikle yıkanmalıdır.

Belli işletim süreleri sonunda eşanjörün içinde biriken maddelerin çeşitliliği ve konsantrasyonu bayağı fazladır:

· Yosunlar, midyeler, deniz kabukları,

· Tahta, metal, karton, conta, bez parçacıkları,

· Korozyon ürünleri, pas birikintileri, metal oksitleri,

· Çamur ve alümina tortuları,

· Bakteri ve diatomik organizma birikintileri,

· Petrol atıkları, asfalt ve yağ birikintileri,

· Tabaka oluşturan kalsiyum karbonat, kalsiyum sülfat ve silikatlar.

Kirlenerek basınç kayıpları artan ve ısı transfer kabiliyeti azalan eşanjörler, demonte edilerek temizlenmelidirler. Eşanjör cinsine göre, temizleme işleminde yumuşak fırça, basınçlı su, sodyum hidroksit, sodyum karbonat gibi alkalik veya nitrik ve sülfürik asit gibi asitik bazlı solüsyonlar kullanılabilir.

Plaka Tipi Eşanjör Seçimi

Bu tip eşanjörler için yapılacak olan hesap oldukça kapsamlıdır. Genelde Windows^® işletim sisteminde çalışan bilgisayar programları kullanılır.

Eşanjör seçiminde belirleyici unsurlardan biri primer ve sekonder devreler için öngörülen basınç kayıplarıdır. Oluşan basınç kayıpları, akışkan debileriyle birlikte, kullanılacak primer ve sekonder devre sirkülasyon pompalarının seçiminde rol oynamaktadır.

NOT : Basınç kayıplarının çok düşük seçilmesi eşanjör boyutlarının büyümesine, çok yüksek seçilmesi ise işletimde çeşitli sorunlara neden olmaktadır. Basınç kayıplarının 2-6 m. arasında seçilmesi genelde kabul görmektedir.

Kullanma Suyu Isıtılması İçin Plakalı Eşanjör Seçimi

Konutlarda sıcak su 40-45 ºC arasında kullanılmaktadır. Eşanjörden 55-60 ºC arasında çıkan su genelde karıştırıcı armatürlerde kullanıcı tarafından şebeke suyuyla karıştırılarak sıcaklığı ayarlanmaktadır.

Örneğin 55 ºC’de eşanjörden gelen su ile, 15 ºC’de şebekeden gelen su armatürde karıştırılarak 45ºC’ de gerçekten kullanılan sıcak su üretilmektedir.

Kullanma suyu üretimindeki sistemler :

1. Ani Isıtmalı Sistem

Eşanjörde kullanılan su direkt kullanıcılara gider ve arada başka bir depo yoktur. Seçilecek eşanjör diğer sisteme göre daha büyük seçilir. Sistem basittir, az yer kaplar, genel toplamda ucuzdur.

Eşanjör seçebilmek için gereken asgari proje bilgileri şunlardır:

Seçimle Birlikte Netleşen Bilgiler		Eşanjör Seçimi İçin Gereken Bilgiler
EŞANJÖRLERLE İLGİLİ BİLGİLER		PRİMER DEVRENİN
Tipi	...................	Akışkan Cinsi	............
Plaka Sayısı	...................	Giriş Sıcaklığı	............ ºC
Toplam Isı Transfer Alanı	................... m2	Çıkış Sıcaklığı	............ ºC
Isı Transfer Gücü	.............. kcal/h	İzin Verilen Max. Basınç Kaybı	............ m
Malzeme Cinsi	...................	İşletme Basıncı	............ bar
Conta Cinsi	...................	SEKONDER DEVRENİN
Boyutları	.... x .... x ... m	Akışkan Cinsi	............
Ağırlığı	................... kg	Akışkan Debisi	......... m3/h
PRIMER/ SEKONDER DEVRE BİLGİLERİ		Giriş Sıcaklığı	............ ºC
Akışkan Cinsi	...................	Çıkış Sıcaklığı	............ ºC
Akışkan Debisi	................ m3/h	İzin Verilen Max. Basınç Kaybı	............ m
Giriş Sıcaklığı	................... ºC	İşletme Basıncı	............ bar
Çıkış Sıcaklığı	................... ºC	EŞANJÖRDE
Basınç Kaybı	................... m	Transfer Edilecek Isı Gücü	........ kcal/h
Giriş/Çıkış Bağlantıları	...................
İzin Verilen İşletme/Test Bas.	........ / ....... bar
İzin Verilen İşletme Sıcaklığı	................... ºC
Eşanjördeki Akışkanın Hacmi	................ litre

2. Depolu (Boylerli) Sistem

Eşanjörde ısıtılan su önce bir depoya gider ve burada biriktirilir. Kullanıcıya giden sıcak su depodan alınır. Kazan gücünün, binanın sıcak su temini için gerekli olan ısı kapasitesinin tamamını belli zamanlarda karşılamaya yetmediği durumlarda kullanılması zorunlu olan bu sistemde kullanılacak eşanjör de depo hacmi dikkate alınarak daha küçük kapasitelerde seçilebilmektedir. Sıcak su tüketiminde belli zamanlarda büyük farklılıklar olan uygulamalarda ve büyük ölçekli binalarda genellikle depolu sistem tercih edilmektedir.

Kullanma Suyu Isıtılması İçin Plakalı Eşanjör Seçimi ve Eş Zaman Faktörü

Apartman ve Bağımsız Konutlarda 45 ºC’ de Sıcak Su Kullanımı (l / h)
Lavabo Duş Küvet Mutfak Eviyesi	10 100 40 120
Daire Sayısı	1	2-4	5-10	11-20	21-...
Eş Zaman Kullanım Faktörü	1	0,75	0,60	0,45	0,30
Depolama Faktörü	1,25