8.5. Koç Darbesi : Mekanizması

Bir su musluğunu hızlı bir şekilde açıp kapattıktan sonra hiç yüksek bir ‘BANG’ veya çekiç benzeri bir ses duydunuz mu? Bu, su boru sistemindeki su darbesinin sesidir. Bir fabrikada, bir pompanın çalışmaya başlaması veya kapanması veya aniden kapanan bir havalandırma deliğinin bunun ne zaman meydana gelebileceğine dair örneklerdir.

Su taşıma boru sistemlerine ek olarak, su darbesi ayrıca buhar ve kondens geri kazanım (yani su sirkülasyonu) sistemlerinde de meydana gelir. Bu makale dizisi, bu son iki sistemdeki su darbesine odaklanacaktır. Buhar söz konusu olduğundan, bu tür su darbesinin bazen ‘buhar çekici’ olarak da adlandırıldığını unutmayın.

Buhar, buhar dağıtım borularına veya buhar kullanan ekipmana ilk kez verildiğinde, metalik ve tekrarlayan bir ‘patlama, patlama, patlama’ veya hatta bazen titreşimin eşlik ettiği şiddetli bir ‘patlama’ duyulabilir. Çoğu steam kullanıcısı muhtemelen bir zamanlar bunlardan birini deneyimlemiş olacaktır.

Su darbesinin neye benzediğini biliyor musun? Buradan dinleyin.

Su darbesi meydana geldiğinde, boruların içinde 10 MPa’nın üzerinde anlık ani bir basınç değişikliği meydana gelebilir.

Bu etki boruları, ekipmanı veya makine gövdesini ciddi şekilde sarsabilir ve muhtemelen sadece bağlantı noktalarındaki contalara değil, aynı zamanda valf flanşlarına veya valflerin kendilerine de zarar verebilir.

Su darbesi nedeniyle hasar görmüş boru örneği

Valf gibi böyle bir şey hasar görür görmez, büyük miktarlarda buhar veya sıcak yoğuşma suyu dışarı çıkmaya başlar ve bu da ciddi bir kazaya yol açabilir. Su darbesi sonucu meydana gelen ölümlerin raporları bile var. Buna rağmen, nedenleri ve önlenmesi konusunda oldukça az araştırma veya literatür var ve birçok steam kullanıcısı, sorunla nasıl başa çıkacakları konusunda kendilerini bir kayıp içinde buluyor.

Su Darbesinin (Buhar Çekici) Oluştuğu Yerler, Türüne Göre

Buhar ve kondens geri kazanım sistemlerinde üretilen su darbesi genellikle iki ana kategoriye ayrılır:

• yüksek hızlı yoğuşma suyunun borulara çarpması vb.
• Birbirine çarpan yoğuşma duvarları oluşturan buharın ani yoğunlaşmasından kaynaklanır

Yüksek hızlı yoğuşmanın neden olduğu Su Darbesi

Radyant ısı kaybı, buhar taşıma borularının içinde yoğuşma oluşmasına neden olur. Bu boru hattı içerisinde yüksek hızlarda akan buhar, bu yoğuşmayı ileri doğru çeker ve dalgalanmalara neden olur. Bu türbülanstan, sümüklü böcek sümüklü böcekleri yavaş yavaş oluşmaya başlar ve buharla birlikte taşınır. Bu, çok kuvvetli rüzgarın oluşturduğu yüksek dalgalara benzer.

Bu durumda, bu yoğuşma sümüklü böcekleri borulardan geçerken bir eğriye veya valfe çarptığında su darbesi meydana gelir.

Buharın ani yoğunlaşmasından kaynaklanan Su Darbesi

Buhar ısısını kaybettiğinde, özgül hacmi buharınkinden 1000 kat daha küçük olan yoğuşmaya dönüşür. Böylece buhar daha soğuk yoğuşma ile temas ettiğinde ve yoğunlaştığında, hacmi anında neredeyse sıfıra düşer.

Yoğuşma işlemi sırasında, buharın kapladığı alan anlık olarak bir vakum haline gelir ve boru tesisatının içindeki yoğuşma bu vakuma doğru yükselir. Bu, “buhar kaynaklı” su darbesi olarak bilinen ve bu kabaran yoğuşma duvarları birbirine çarptığında meydana gelen ikinci su darbesi türüdür.

Bu nedenle, boruların soğuk yoğuşma ve buhar karışımı içermesi tehlikelidir. Bununla birlikte, bu, yoğuşma suyu geri kazanım borularında ve benzer sistemlerde normdur ve bu tür su darbesinin önlenmesini zorlaştırır.

Buhar ceplerinden oluşturulan bu tip su darbesi, yoğuşma geri kazanım sistemleriyle sınırlı olsa da, su darbesi, yoğuşma suyu hızlı bir şekilde tahliye edilmediğinde (“yoğuşma kaynaklı “su darbesi”) buhar dağıtım hatlarında ve buhar kullanan ekipmanlarda da meydana gelir.

Yukarıda belirtilen su darbesi türlerinin her ikisinde de güçlü etkiler meydana gelebilir; Bununla birlikte, bu darbeler, buhar kaynaklı çekiçleme durumunda daha yüksek sıklıkta meydana gelir.

Önceden, yoğuşma suyunun sıcaklığı ne kadar düşükse, ortaya çıkan su darbesinin o kadar büyük olduğuna inanılıyordu. Ancak TLV’de yapılan deneyler şaşırtıcı bir gerçeği ortaya çıkardı. Su darbesinden kaynaklanan en şiddetli etkilerin, yoğuşma suyu buharınkinden sadece biraz daha düşük bir sıcaklıkta olduğunda meydana geldiği keşfedildi.

Daha spesifik olarak, 100 °C’lik bir buhar sıcaklığında, 70 °C ile 80 °C arasındaki yoğuşmanın, 50 °C ile 60 °C arasındaki yoğuşmadan daha büyük ölçekte su darbesine neden olduğu bulunmuştur.

Aslında, su darbesinin neden olduğu etki matematiksel olarak hesaplanabilir ve bu tür hesaplamaların sonuçları, su darbesinin yoğunluğu ile yoğunlaşan buharın hacmi arasında güçlü bir ilişki olduğunu gösterir (= ‘buhar cepleri’ olarak adlandırılır).

Grafiğe daha yakından bakıldığında, üç yoğuşma suyu sıcaklığı bölgesi tanımlanabilir:

• Grafiğin sol tarafında, buhar soğuk yoğuşma ile temas eder ve hemen yoğunlaşır. Bu durumda, küçük buhar kabarcıkları ölçeğinde yoğuşma meydana gelir ve büyük ‘buhar cepleri’ oluşamaz, bu nedenle sadece küçük su darbesi meydana gelir.
• Orta kısım daha büyük bir endişe kaynağıdır. Yoğuşma ve buhar arasındaki 20-30°C’lik nispeten küçük sıcaklık farkı nedeniyle, buhar bir kerede değil, kademeli olarak yoğunlaşır. Yoğuşma işlemi yavaş yavaş gerçekleşirken, aniden tüm buharın yoğunlaştığı bir noktaya ulaşacaktır. Buharın yoğuşma ile temas ettiği zaman ile aniden yoğunlaştığı zaman arasında oluşan gecikme, daha büyük buhar ceplerinin ve dolayısıyla daha büyük su darbesinin oluşmasına izin veren şeydir.
• Grafiğin sağ tarafında, buhar aynı sıcaklıktaki yoğuşma suyu ile temas eder. Bu durumda anında yoğunlaşmaz ve su darbesi oluşmaz. Bu, su darbesinin, doymuş yoğuşma suyunun aynı sıcaklıktaki flaş buharı ile bir arada bulunduğu bir buhar kapanının çıkışında tam olarak görünmemesi gerçeğinden doğrulanabilir.

70 ° C ile 80 ° C arasındaki yoğuşmanın ‘buhar ceplerinin’ boyutunda bir artışa neden olduğunu ve bununla birlikte en şiddetli su darbesine neden olduğunu biliyoruz. Peki süreci ne tetikliyor? Water Hammer’da öğrenin: Neden ve Konum.

Orijinal Kaynak: https://www.tlv.com/en-de/steam-info/steam-theory