Enerji ve Çevre Dünyası Dergisi 137.Sayı (Ekim 2017)

Enerji ve Çevre / Ekim 2017 39 enerji-dunyasi.com Şekil 2.1. Polimer zincirli maddenin akım gelişimi üzerine etkisi Boru hatlarında gözlenen diğer kayıp olan lokal kayıplar; kesit değişimi, yön değiştirme, manşon, rakor, dirsek ve T gibi bağlantı elemanları, vana ve çek valf gibi elemanlarda meydana gelir. Bir çok sistemlerde ihmal edilmesine karşın, bazı sistemlerde ihmal edilemez ve büyük önemi haizdir. İfade edilen bu enerji kayıpları göz önüne alınarak boru sis-temlerinin dizaynına gereken önem verilmelidir. Enerji kayıplarını azaltmaya yönelik bu hususun yanısı- ra ileri bir safha olarak iletilen akışkana polimer eriyikler ilave edil- mesi son yıllarda uygulama alanı bulmuştur. Bu çalışmanın amacı esas olarak, bu katkı maddelerinin akım üzerine geliştirici özellikle- rini teorik ve pratik olarak incelenmesidir. 2. ENERJİ KAYIPLARININ AZALTILMASI Sözü edilen sebeplerden dolayı boru hatları boyunca akan akışkanın taşınmasında çok önemli kayıplar meydana gelmek-te- dir. Bu kayıpların sistem için, masraf ve zaman açısından önemi küçümsenmeyecek miktardadır. Bu nedenle borula-ma sistemleri dizayn edilirken sürtünme ve lokal kayıplar asgariye indirilmelidir. Sürekli yük kayıplarını asgariye in-dirmek için, üniversal enerji ka- yıp katsayısı l ’ yı küçültmek gerekir. Bunun için pürüzlülüğü az olan borular kulla-nılmalı, pürüzsüzlük/boruçapı oranı uygun se- çilmelidir. Enerji kayıp katsayısı aynı zamanda akışkanın viskozitesi ile de ilgilidir. Lokal (yerel) kayıpları azaltmak için boru hattı dizay- nının gereken hassasiyetle planlanması gerekir. Hat boyunca ge- reksiz dirsek dönüşlerinden, vana, çek valf v.s. gibi gerekli olmayan elemanlardan kaçınmak gerekir. Bu kayıpları azaltmak amacıyla, dar bir kesitten daha geniş bir kesite olabilecek boru çapındaki ani genişleme yerine tedrici bir artış tercih edilmelidir. Bunun aksine geniş bir kesitten dar bir kesite geçişte de tedrici ve yumuşak hatlı bir daralma tercih edilmelidir. Bir deponun çıkışında eğer depodan boruya keskin köşeli bir çıkış varsa meydana gelen enerji kaybı, güzel yuvarlatılmış bir çıkışa göre çok daha fazladır. Boru deponun içerisine kadar uzanmamalıdır. Enerji kayıplarının azaltılmasına alternatif bir yöntem olarak polimer zincirli kimyasal maddelerin, akıma belirli oranlarda ilave edilmesi son yıllarda kullanıla gelen bir örnektir. Özellikle petrol boru hatlarında, ham petrol ve petrole bağlı yan ürünlerin ta-şınmasında kullanılan bu yöntem %60 sevi- yelerinde enerji kazanımı sağlamıştır. Sürtünmenin azalması, boru hattı boyunca hiçbir işleme tabi tutulmadan pompalanan akışkan- la, sabit akış oranında kimyasal madde içeren akışkanın pom-pa- lanması arasındaki basınç düşümündeki farklılık olarak belirlenir. (2.1) ∆ P f : Sürtünme Basınç Düşümü Akımdaki artış farklı pompalar için bir sabit varsayılarak şu şe- kilde hesaplanabilir: (2.2) Sürtünme kayıplarının azalması, kimyasal madde enjekte edi- lir edilmez başlar ve boru hattındaki tüm akışkan kimyasal madde içerince büyük değerlere ulaşır. Bu noktada, sürtünme kayıplarının azalması sabit hale gelir. Kimyasal madde enjeksiyonu durdurul- duğunda, boru içindeki, kimyasal madde karışımı olmayan sıvı, po- limer ilaveli sıvının yerini alacağından sürüklenme azalması aniden düşer. Sürtünme kayıplarının azalması, boru içindeki tüm polimer madde ila-veli sıvı, boru hattını terkedinceye kadar düşmeye de- vam eder. 2.1. Polimer Malzemeye Etki Eden Faktörler Konsantrasyon: Polimer madde konsantrasyonun, sabit 8.0 ft/ sec (2,44 m/dak)’lık akışkan hızında akım artışı üzerine etkisi Şekil 2.1’de gösterilmiştir. Drag azalması (sabit basınçtaki akım artışı), artan polimer konsantrasyonuyla doğru orantılı olarak artar. Akışkan Hızı: Polimer zincirli kimyasal maddenin etkisi, akış- kan hızıyla artar. Daha yüksek hızlarda türbülansın ne-den olduğu enerji kaybı artar. Artan akışkan hızı, kimyasal maddenin faydalı etkilerini ortaya çıkarır. Akışkan Viskozitesi: Polimer madde ile akışkanın viskozitesi arasındaki ilişki Şekil 2.1’de gösterilmiştir. Polimer madde, düşük viskoziteli sıvılarda, yüksek viskoziteli sıvılara göre daha etkendir. Sabit bir hızda, hafif bir sıvının türbülansı, ağır bir sıvının türbülan- sına göre daha çoktur ve polimer madde tarafından türbülansın azaltılması daha belirgindir. Boru Çapı: Şekil 2.1’deki veriler, iç çapı 8 inch (20,3 cm) ve daha büyük olan borulara uygulanabilir. İç çapı 8 inch (20.3 cm)’den daha küçük borularda, polimer malzemenin drag azaltma perfor- mansı azalan çapla birlikte artar. Böylece, daha küçük hatlar ve laboratuvar şartları, verilen polimer madde konsantrasyonları için daha yüksek sürüklenme azalma-sı gösterilebilir. Mekanik Makaslama: Normal boru akımları esnasında, polimer malzemenin etkisindeki bir azalmadan söz edilemez. Ancak, poli- mer ilaveli sıvı, santrifüj pompa, kontrol valfleri, istasyonlar vb. çok makaslamalı bölgelerden geçtiğinde, polimerin sürüklenme özelli- ği büyük ölçüde azalır.