Gemilerde kullanılan sandık tipi ısı değiştircilerin performans analizi ve optimizasyonu

Abstract

Isı transferi hayatın her aşamasında yaşanan bir olaydır. İnsan vücudu ya da onun birer bileşeni olan akciğerler de aslında organik birer eşanjördürler. Bu denli sık kullanılan bu cihazlar için endüstrinin temel arayışlarından biri aynı ısı alışverişi miktarı için daha küçük eşanjörler tasarlayabilmektir. Bu tezde de gemilerde kullanılan bir ısı değiştirici tipi için optimum bir ısı transfer alanı bulmak ve bu sistemin alternatif sistemlerle, büyüklük, termal performans, ekonomik avantajlılık anlamında mukayeselerini yapabilmek amaçlı bir çalışma sunulmuştur. Endüstride bu iş için geliştirilmiş olan değiştirici tiplerinden bahsedilmiştir. Isı değiştiricilerin, ısı değişim şekline, kompaktlığına, akışkan sayısına, ısı geçiş mekanizmasına, konstrüksiyon özelliklerine ve akış şekline göre sınıflandırılmaları verilmiş bu esnada da temel özellikleri, imalatında ve kullanımında dikkat edilmesi gereken bazı noktalar, kullanıldığı alanlar incelenmiş ve şekillerle desteklenmiştir. Isı değiştirici cihazların özellikle gemilerde kullanılan tiplerinden, hangi tür gemilerde ve ne amaçlarla kullanıldıkları anlatılmıştır. Tezin ana konusu kapsamında daha ziyade sandık tipi soğutucular üzerinde durulmuş, bunların çalışma prensibi, buz, sığ su gibi zorlu deniz koşullarında performansları, diğer sistemlerle kıyasları, onlara karşı avantajları ve dezavantajları, kullanım şekilleri sunulmuş ve ardından konstrüktif ve özellikle termal açıdan tasarım esasları irdelenmiştir. Isı değiştirici tipi ve alanı seçiminde iyi sonuçlar veren ve temelde NTU metoduna dayanan bir matematik model yardımı ile sandık tipi soğutucu ve ekonomik mukayese maksatlı gövde borulu bir ısı değiştirici için optimum alanlar hesaplanmış ve bu hesaptan çıkan sonuçlar ile alan seçiminde rol oynayan etkenlerin optimum alan miktarına nasıl etkilediği grafikler yardımı ile irdelenmiştir. Bu grafiklerden SS seçiminde ele alınacak parametreler ve bunlardaki değişikliklerin diğer verilere nasıl yansıyacağı izlenebilmektedir. Belirlenmiş bir ana makine için her iki ısı değiştiricinin kullanıldığı birer soğutma suyu diyagramı oluşturulmuş ve aynı ana makineyi soğutmak için devrelere gereken donanımların listesi çıkarılıp ilk yatırım, işletme ve bakım onarım maliyetleri hesaplanmıştır. Böylece aynı işi yapan birbirine alternatif olabilecek iki sistemin ekonomik yönden mukayesesi yapılmıştır. Böyle sistemlerin tasarımcıları ve bu sistemlerin kullanıcısı olanlar için, matematik modelin çalışma şekli, tasarım öncesi yapılan kabuller ve sonuçta elde edilen termal ve ekonomik veriler belirli bir sıra ile verilmiştir.