Eşanjörde LMTD ve Kirlenme Payı Hesabı

Katalog kapasitesi neden sahada tutmaz?

Bir plakalı eşanjörün katalog değeri, temiz yüzey ve sabit laboratuvar koşullarında elde edilen teorik bir üst sınırdır. Aynı eşanjör sahada birkaç ay içinde beklenenden daha düşük ısı transferi yapabilir. Bunun nedeni genelde cihazın yanlış seçilmiş olması değil, seçim hesabına kirlenme payının (fouling factor) hiç eklenmemiş olmasıdır.

LMTD yöntemi nedir?

Isı transfer hesabının temel formülü:

Q = U × A × ΔT_LMTD

QAktarılan ısı yükü (kW)

UToplam ısı transfer katsayısı (W/m²K)

AIsı transfer yüzey alanı (m²)

ΔT_LMTDLogaritmik ortalama sıcaklık farkı (°C)

LMTD, giriş ve çıkış uçlarındaki sıcaklık farklarının aritmetik değil logaritmik ortalamasıdır, çünkü sıcaklık farkı eşanjör boyunca sabit kalmaz:

ΔT_LMTD = (ΔT1 − ΔT2) ln(ΔT1 / ΔT2)

ΔT1Giriş ucundaki sıcaklık farkı

ΔT2Çıkış ucundaki sıcaklık farkı

Karşı akışlı (counter-flow) düzende bu fark, paralel akışa göre eşanjör boyunca daha büyük kalır — aynı yüzey alanıyla daha fazla ısı aktarılabilir. Bu yüzden plakalı eşanjörlerin neredeyse tamamı karşı akışlı tasarlanır.

Isı transfer katsayısı (U) ve kirlenme payı

U değeri, iki akışkan tarafındaki taşınım katsayıları ile plaka malzemesinin ısıl direncinin bileşkesidir:

1/U = 1/h₁ + 1/h₂ + (plaka kalınlığı / iletkenlik) + Rf₁ + Rf₂

h₁, h₂Akışkan tarafı taşınım katsayıları

Rf₁, Rf₂Kirlenme dirençleri (fouling)

Rf₁ ve Rf₂, her iki akışkan tarafında zamanla biriken kireç, çamur veya biyofilm tabakasının ısı transferine kattığı ek dirençtir. Plakalar temizken Rf≈0 kabul edilebilir; ancak işletme yılları içinde bu direnç büyür ve gerçekte aktarılan ısı, hesaplanan U değerinin gerisinde kalır.

Tipik kirlenme payı aralıkları

Akışkan tipi ve su kalitesine göre değişir; saha pratiğinde seçim aşamasında kaba referans olarak kullanılan aralıklar:

Akışkan tipi	Kirlenme payı (m²K/W)
Yumuşatılmış şebeke suyu	0,0001 – 0,00018
Yumuşatılmamış şebeke suyu	0,0002 – 0,0004
Kapalı devre ısıtma / soğutma suyu	0,00005 – 0,0001
Yağlı / yoğun proses akışkanları	0,0003 ve üzeri

Bu değerler tasarım aşamasında kullanılan kaba referanslardır; su analiziniz veya işletme geçmişiniz varsa, hesabı buna göre daha isabetli yaparız.

Emniyet payı ne kadar olmalı?

Kirlenme payı hesaba eklendiğinde gereken yüzey alanı büyür. Pratikte, hesaplanan alana ek olarak yaklaşık %10–20 arası bir emniyet payı bırakmak yaygın bir yaklaşımdır; fazlası gereksiz ilk yatırım maliyeti, azı ise birkaç yıl içinde kapasite kaybı anlamına gelir. Doğru pay, akışkanın kirlenme eğilimine ve planlanan bakım periyoduna göre belirlenir.

Sahada sık yapılan 3 hata

Kirlenme payını hiç hesaba katmamak

İlk yıl sorunsuz çalışır, 2-3. yılda kapasite gözle görülür şekilde düşer.

Paralel akışı karşı akışla karıştırmak

Bağlantı yönü ters yapılırsa aynı plaka paketiyle belirgin ölçüde daha az ısı aktarılır.

Debiyi sabit tutup sıcaklık rejimini değiştirmek

Sahada giriş/çıkış sıcaklıkları projeden farklı çalışırsa LMTD değişir ve seçim geçersizleşir.

Özet ve öneriler

Doğru eşanjör seçimi; LMTD hesabına kirlenme payının dahil edilmesi ve akış yönünün (karşı akış) doğru belirlenmesiyle mümkündür.

Seçim sürecini hızlandırmak için şu dört bilgiyi paylaşmanız yeterli: sıcak ve soğuk taraf giriş/çıkış sıcaklıkları, debi (veya ısı yükü), akışkan tipi (su, glikol karışımı, buhar vb.) ve varsa su kalitesi/kirlenme eğilimi hakkında bilgi.

Etiketler:EşanjörLMTDKirlenme PayıIsı Transferi

Eşanjör seçiminde doğru kapasite hesabıKirlenme payı dahil, sahada tutan bir hesap için bizimle iletişime geçin.

İletişime geç

Diğer teknik notlar

Genleşme Tankı Hacmi Nasıl Hesaplanır? → Pompada Kavitasyon ve Saha Çözümleri →