MM 424 Makina Mhendislii Uygulamalar II SOUK HAVA

MM 424 Makina Mühendisliği Uygulamaları II SOĞUK HAVA DEPOSU TASARIMI PROJE DANIŞMANI Yrd. Doç. Dr. Cevdet AYGÜN 091155081 Ahmet Yağız TUNCEL OCAK 2014

Bu tasarım çalışmasında, soğutmanın tarihçesi incelenmiş geçmişten günümüze soğutma teknolojisinin gelişimi, gerekliliği ve güvenilirliğindeki artış gözlemlenmiştir. Bu çalışma oluştururken; bütün emniyet faktörleri göz ününde bulundurularak, güvenle, en zor şartlar altında çalışacak ve her durumda ihtiyaçları karşılayabilecek bir sistem tasarlamak üzere hesaplamalar ve ekipman seçimleri yapılmıştır.

SOĞUTMA NEDİR Bir maddenin veya ortamın sıcaklığını onu çevreleyen hacim sıcaklığının altına indirmek ve orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine soğutma denir. soğutma Soğutma işlemi yapılırken seçilebilecek bazı soğutma sistemleri vardır ve bunlar şu şekilde sıralanabilir: Buhar Sıkıştırmalı Mekanik Soğutma Sistemi Absorbsiyonlu Soğutma Sistemi Adsorbsiyonlu Soğutma Sistemi Buhar-Jet Soğutma Sistemi Hava Soğutma Sistemi Termoelektrik Soğutma Sistemi Termoakustik Soğutma Sistemi Sterling Soğutma Sistemi

Soğutmanın Önemi Bugün yeryüzünde insanlığın en az üçte biri açlığa maruz olup, yeteri derecede beslenememektedir. Ancak ne yazıktır ki, yine bugün besin ihtiyacı için üretilen gıda maddelerinin en az üçte biri insanlığın ihtiyacına arz edilemeden bozulmakta ve çürümektedir. Bugün besin ihtiyacı için üretilen gıda maddelerinin bozulmadan ve çürümeden insanlara arz edilmiş olsa idi, belki de açlığa maruz kalınmayacak ve yeter derecede bile olsa beslenilecekti. Bu sebeplerden dolayı insanlar, besin ihtiyacı için üretilen gıda maddelerinin bozulmadan ve çürümeden pazarlanması, nakli ve gerektiğinde tüketimine kadar muhafazası için öteden beri bazı tedbirlere başvurmuş ve bazı usuller geliştirmiştir.

Soğutma Teorisi Soğutma sistemlerinde ortamdan ısı çekmek hedeflenir ve bunun yapılabilmesi için, ısıyı alabilecek sıcaklıkta ve özellikte bir madde gerekmektedir. Isı kazancı veya kayıpları duyulur ve gizli ısı şeklinde olur. İyi bir soğutucu maddenin ısı çekme işlemini gizli ısı şeklinde yapması gerekir. Duyulur Isı: Kendisini sıcaklık artışı olarak gösteren ısı şeklidir. Gizli Isı: Kendisini sıcaklık artışı olarak göstermeyen ısı şeklidir. (Faz değişimi) Soğuk depo tasarımında kullandığımız buhar sıkıştırmalı mekanik soğutma sistemi; yoğuşturucu, buharlaştırcı, kısılma vanası ve kompresör olmak üzere 4 ana elemandan oluşur.

Buhar Sıkıştırmalı Mekanik Soğutma Sistemi Bu sistemde; kompresörde yüksek basınca sıkıştırılan soğutucu akışkan kızgın buhar halinde yoğuşturucuya gönderilir. Burada, çevreye ısı vererek yoğuşan soğutucu akışkan kısılma vanasında alçak basınca düşürülerek, ıslak buhar halinde ve buharlaştırıcının etrafını çeviren ortam sıcaklığından düşük bir sıcaklıkta buharlaştırıcıya girer. Bu sayede ortamın ısısı çekilir ve çektiği ısı ile buhar fazında kompresör tarafından emilir. Böylece çevrim sürekli olarak devam ederken ortamda istenilen sıcaklığa soğutulmuş olur.

Teorik Sitem Gerçekte Olan

Ana ve Yardımcı Elemanlarıyla Birlikte Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Sistemi 1 - Oda Termostatı 6 - Sıvı Deposu 2 - Termostatik Kısılma Vanası(TXV) 7 - Yoğuşturucu 3 - Selenoid Valf 8 - Çek Valf 11 - Kompresör 12 - Sıvı Ayırıcı 13 - Yağ Cebi 4 - Gözetleme Camı 9 - Yağ Ayırıcı 14 - TXV Duyargası 5 - Kurutucu 10 - Basınç Otomatikleri 15 - Buharlaştırıcı

Tasarım Hesaplamaları Soğuk depo tasarımı yapılırken aşağıdaki sıralamaya göre ilerlenmelidir: 1. Ürün cinsi ve miktarı belirlenmeli 2. Tesisin kurulacağı yer belirlenmeli 3. Ürünlerin muhafaza türleri seçilmeli (kısa-uzun) 4. Oda sayısı belirlenmeli 5. Her bir oda boyutlandırılmalı 6. Mimari proje hazırlanmalı(kat planları ve kesit) 7. Her bir odanın soğutma yükü tespit edilmeli 8. Soğutma yüküne göre soğutma grubu elemanları seçilmeli 9. Soğutma tesisatı projesi çizilmeli 10. Soğutma devresi projesi çizilmeli 11. Boru çapı hesabı yapılmalı 12. Maliyet hesabı yapılmalı

Hesaplamalar Soğuk depo uygulamalarında oda büyüklüklerinin eşit olarak belirlenmesi, hesaplama yapılırken bir oda(en kötü durumda olan oda) için hesap yapılması kolaylığını sağlamaktadır. Ayrıca bir soğuk depo tesisinin odalardan oluşmasının bazı avantajları vardır: Soğutma grubu elemanlarında arıza olması durumunda sadece küçük oda kullanım dışı kalır. Aynı yerde farklı çeşit maddeler saklanamayacağından işletmeciye çeşit avantajı sunar. Odada az ürün nedeniyle boş kalma durumu daha az olacaktır veya hiç olmayacaktır. Maksimum yükleme miktarından(15 ton) fazla ürün gelmesi durumunda kullanılabilir. Bu sunumda yaptığım soğuk hava deposu projesi oda hesaplarına örnek olarak bir oda için yapmış olduğum hesaplamaları anlatacağım.

Hesaplamalar 1. Ürün Cinsi ve Miktarları 450 ton portakal 500 ton çilek 2. Tesisin Kurulacağı Yer Portakal ve çileğin yetiştirildiği bölgelere yakınlığı sebebiyle Mersin olarak seçilmiştir. Mersin ili özellikleri Şehir Adı Kuru Termometre Sıcaklığı Yaş Termometre Sıcaklığı Mersin 35°C 29°C

Hesaplamalar 3. Ürünlerin Muhafaza Şekilleri Portakal kısa süreli olarak dolayısıyla donma noktasının üzerinde soğuk muhafaza odalarında saklanacaktır. Çilek uzun süreli olarak dolayısıyla dondurulmuş olarak donmuş muhafaza odalarında saklanacaktır. 4. Ürün Miktarına Göre Oda Sayılarının Belirlenmesi 450 Ton Portakal : 112, 5 Ton X 4 oda 500 Ton Çilek : 100 Ton X 5 oda

Hesaplamalar

Hesaplamalar

Hesaplamalar 6. Mimari Proje Bütün odalar boyutlandırıldıktan sonra en az kullanım dışı alan bırakacak şekilde tesis yerleşim planı oluşturulur. TS 4855 standartlarına göre şok ve ön soğutma odalarının yükseklikleri 3 m veya 4, 5 m olabilir. Bina kullanımı açısından 3 m olarak seçtiğim yükseklik sayesinde 3 katlı soğutma tesisi oluşmuştur. TS 4855 standartlarına göre koridor genişliği 4 m olmalıdır. TS 4855 standartlarına göre rampa yüksekliği ve genişliği seçilmiştir. TS 4855 standartlarına göre depo yükseklikleri 3 -4, 5 -6 -9 m olabilmektedir. Arazi kullanımı açısından depo yüksekliği 9 m olarak belirlenmiştir.

Hesaplamalar 7. Soğutma Yükü Tespiti Soğutma yükü tespit edilirken öncelikle ısı yükleri hesaplanmalıdır. Isı yükleri aşağıda gösterildiği üzere dört ana başlık altında toplanabilir. Transmisyon Isısı: Tavan, duvar, döşemeden soğutmak istediğimiz ortama gelen ısıdır. İnflitrasyon Isısı: Soğuk odanın kapısının açılmasıyla birlikte hava değişimi ile gelen ısıdır. Mallardan Gelen Isı: Soğuk odaya muhafaza edilmek üzere konan değişik türden malların meydana getirdiği ısıdır. Bunlar dört başlıkta incelenebilir: Donma noktasına soğutana kadar gelen ısı Donma ısısı Olgunlaşma ısısı Mallarla ilgili yan ısılar Muhtelif Isılar: Depo içerisinde çalışan insanlardan, aydınlatmadan, evaporatör elektrik motorlarından, defrostlardan gelen ısılardır. Soğutma yükünü tespit ederken düzen ve kolaylık açısından Soğutma Yükü Tablosu kullanılmıştır.

Hesaplamalar Malzeme Kalınlık (cm) Sıva 3+3 0. 60 İç Tuğla 23 0. 60 Styropor 10/20 0. 034

Hesaplamalar Malzeme Kalınlık (cm) İç Sıva 3 0. 60 Styropor 15/20 0. 034 Dış Tuğla 23 0. 75 Dış Sıva 3 0. 75

Hesaplamalar Malzeme Kalınlık (cm) İç Sıva 3 0. 60 Betonarme Betonu 10 1. 30 Styropor 15/20 0. 034

Hesaplamalar Malzeme Kalınlık (cm) Blokaj 5 0. 5 Grebeton 10 0. 9 Styropor 15/20 0. 034 Grebeton 5 0. 9 Harç 3 1. 2 Karo Mozaik 3 1. 1

Isı Yükü Tablosu • Dış sıcaklık ve ona göre komşu hacim sıcaklıkları Komşu Hacim ve Döşeme Sıcaklıkları tablosundan belirlenmiştir. • İnflitrasyon Isısı Hesabında; odanın net hacmi alınır, havanın oda içerisinde işgal ettiği hacim, iç ve dış hava tutumu katsayıları ve net oda hacmine göre önceden belirlenmiş hava değişim sayısıyla çarpılarak günlük hava değişiminden gelen ısı miktarı hesaplanır. • Mallardan gelen ısı, saklanılan ürünlerin belirli fazlarda ürettikleri ısı miktarları ile ağırlıkları ve soğutma süreleri kullanılarak hesaplanır. Bu hesaplara ürünlerle birlikte dış sıcaklıkta gelen kasa, kutu vs. soğutma yükü de eklenir. • Muhtelif Isılar hesaplanırken; • Kişi ısısı ortam sıcaklığına göre tablolardan • Aydınlatma cihaz üzerindeki değerlerden • Fan motorları evaporatör kataloğundan • Defrost evaporatör kataloğundan • Forklift ısısı 2500 kcal/h olarak tespit edilir.

Evaporatör Seçimi

Kompresör Seçimi Soğuk hava deposu kompresörleri BITZER markasının Ürün Seçim Programı kullanılarak seçilmiştir. • Gerekli Kapasite: 2 x 39331 W • Seçilen Kompresör Özellikleri; • Katalog Kapasitesi: 2 adet 39700 W • Tipi: BITZER 4 H-2 • Elektrik Motoru: 2 adet 12650 W Compressor model Refrigerant Reference temperature Evaporating SST Condensing SDT Liq. subc. (in condenser) Suction gas temperature Useful superheat Motor speed Drive Capacity Control 4 H. 2 -K R 22 Dew point temp. -10, 00 °C 40, 0 °C 0 K 20, 00 °C 100% 1450 /min Coupling (1: 1) 100% ------------------------------Result Compressor Capacity steps Cooling capacity * Evaporator capacity Shaft power Condenser Capacity COP/EER * Mass flow Operating mode Compr. speed Necces. driving motor Discharge gas temp. w/o cooling 4 H. 2 100% 39, 7 12, 65 52, 4 3, 14 828 Coupling (1: 1) 1450 15 k. W kg/h /min k. W 109, 5 °C

Kondenser Seçimi

Hesaplamalar

Hesaplamalar

Boru Çapı Tablosu Bu tarz işlemler için bakır boru en çok kullanılan boru tipidir. Bunun sebebi; bakır borular bilhassa 4” değerine kadar(amonyak hariç) korozyona dayanıklı olması, montaj kolaylığı ve hafifliğidir. Boru çapı tablosu hazırlanırken; • Boru tipi ve kullanılacağı yer belirlenir. • Botu hattı için sınırlamalar yazılır. • Akışkan debisi ile birlikte çapa bağlı akışkan hız denklemi türetilir. • Boru hattında kullanılan elemanların kayıpları ve sayıları belirlenir. • Eşdeğer boru boyu bulunur ve eşdeğer boru boyuna göre 100 m de basınç veya buna karşılık gelen sıcaklık gradyeni hesaplanır: (0, 059 X 100 m)/29, 7 m=0, 1987

Hesaplamalar Malzeme İsmi ve Açıklaması Birim Miktarı Birim Fiyatı Para birimi Toplam fiyatı 10. Maliyet Hesabı FRITERM FDDH 50. 40 Adet 2 5145 EURO 10290 FRITERM FDDH 40. 31 Adet 2 2496 EURO 4992 FRITERM FSL 80. 43 T Adet 3 24673 EURO 74019 FRITERM FDDH 80. 41 L Adet 1 5145 EURO 5145 FUH-DK-80 -22 -A 2 -2. 1 L Adet 2 9080 EURO 18160 FUH-DK-80 -13 -A 4 -2. 1 S Adet 1 8204 EURO 8204 FUH-DK-80 -24 -C 1 -2. 1 S Adet 1 17436 EURO 17436 Tasarımın, belirtilen boyutlarda, halihazırda inşa edilmiş bulunan yapının içerisine kurulduğu düşünülerek maliyet hesaplamaları buna göre yapılmıştır. Bu maliyete arsa, inşaat vb maliyetler dahil değildir. FUH-DK-80 -22 -A 2 -2. 1 L Adet 2 9080 EURO 18160 BITZER 4 H-2 Adet 2 4969 EURO 9938 BITZER 6 F-2 Adet 1 6891 EURO 6891 BITZER OSN 8571 -K Adet 3 20362 EURO 61086 BITZER 4 H-2 Adet 2 4969 EURO 9938 7/8” Bakır Boru m 22, 5 2, 94 EURO 66, 15 1 1/8” Bakır Boru m 9, 5 3, 12 EURO 29, 64 Toplam tesis maliyeti: 1 5/8” Bakır Boru m 1, 5 3, 97 EURO 5, 955 2 1/8” Bakır Boru m 14, 5 4, 2 EURO 60, 9 3 1/8” Bakır Boru m 16 4, 9 EURO 78, 4 Soğutucu Akışkan (R 22) Tüp 8 72 EURO 576 Styropor m 3 418 40 EURO 16720 Rapitz Teli m 2 3195 0, 3 EURO 958, 5 Yer Karosu m 2 1222 1, 66 EURO 2028, 52 Buhar Kesici m 2 1222 1, 66 EURO 2028, 52 İşçilik Giderleri kişi 15 600 EURO 9000 EURO 10000 EURO 285811 • • • Soğuk depo tasarımında, tesis kurulumunda, ana ve yardımcı elemanların seçimindeki giderler işletme sahibine önceden bildirilmelidir. 285811 EURO olarak öngörülmüştür Beklenmeyen Giderler 10000 TOPLAM

SONUÇ Bu projede, şimdiye kadar edindiğim bilgileri, pratiğe dökerek ihtiyaç bulunan bir sektörde tasarım yaptım. Bunun için sektörde bu tür tasarımların yapımında kullanılan tablolar ve kabulleri kullanarak, gerekli kapasite için yeterli bileşenleri seçerek yine boru çapı için hazırlanmış tabloları kullanarak bağlantılarını da gerekli hesaplamaları yaparak oluşturdum. Teorik ve pratik bilgileri bir arada kullanarak yaptığım bu çalışma, tecrübe edinmemi sağladı. Tasarımı yapılan bu soğuk hava deposu her ne kadar çilek ve portakal ürünleri için hazırlanmış olarak görünse de, muhafaza odalarına her türlü gıda maddesi rahatlıkla konulup istenilen süre kadar saklanabilir.

TEŞEKKÜR Beni Dinlediğiniz İçin Teşekkür Ederim

Kaynakça R. J. Dossat(1981), Principles of Refrideration, 2. Edition S. Savaş(1987), Soğuk Depoculuk ve Soğutma Sistemlerine Giriş, Cilt 1 A. Ersoydan(1983), Soğutma Makinaları ve Tesisleri ASHRAE Temel El Kitabı (1998), Soğutma Sistemleri, Soğutucu Akışkanlar Alarko Teknik Bülten, 2005 FRITERM Ürün Seçme Katalogları BITZER Ürün Seçme Katalogları Dora Yayıncılık, Soğutma Tekniği ve Isı Pompaları Uygulamaları Kitabı, 2013 ASHRAE Temel El Kitabu, Bölüm 30(1998) Besinlerin Isıl Özellikleri, Soğuk Depoculukta Soğutma Tesisatı Proje Esasları H. İlhami, Soğutma Sistemleri Ders Notları N. Özkol(1999), Uygulamalı Soğutma Tekniği, MMO yayın no: 115 Dr. Yunus A. Çengel Mühendislik Yaklaşımı İle Termodinamik, Literatür Yayıncılık