İletim tekniğinin endüstrideki görevi, bir malı gerektiğinde üretim yerine ve buradan stok ambarına iletilmesine yardımcı olmaktır. Tüm üretim kademelerinde iletim tekniğine rastlanmaktedır. Bir üretim kuruluşunun planlanmasında mal akış probleminin çözümü en önemli konudur.

İletim malı veya maddesinin çeşitleri yer yüzünde Üç belirgin halde bulunmaktadır:

Sıvı ve gaz halinde bulunan maddeler doğrudan pompa veya kompresör yardımı ile iletilir. Bu iki madde burada iletim tekniği kapsamı dışındadır. İletim tekniği katı maddelerin iletimini içerir. Katı maddeleri iki bölümde kavramak mümkündür:

Parça halinde olan mallar,

Yığın halinde taneli ve tozsu mallar.

Bu mallar, üretim yolunun bir ucundan başlanarak öteki ucunda bulunan bir mekâna ulaştırılır. Bir iletimin gerçekleştirilebilmesi için bir araca gereksinim vardır. Bu araç Uç biçimde çalışabilir:

Günümüzde endüstrinin birçok dallarında pnömatik iletim geniş ölçekte uygulanmaktadır. Örneğin:

Besin maddeleri endüstrisinde;

Gemi tahıl boşaltma tesisleri

Kimya endüstrisi ve proses tekniğinde;

Plastik madde grandilerinin iletimi

Deterjan bileşikleri ile yüklü sarnıçlı araçların boşaltılması

Taş ve toprak endüstrisinde;

Yonga, kırpıntı, bıçkı tozu, v.b.

İletim tekniği sürekli ve süreksiz olmak üzere iki ayrı amaçlı olabilir. Öreğin bir vinç'in ağır bir makine parçasını bir döküm atölyesinden alarak başka bir mahalle taşıması süreksiz bir iletimdir. Buna karşın bantlı bir konveyör bir malın kesintisiz akışını sağlama durumundadır. Böylece pnömatik iletim, bantlı konveyörde veya spiral ileticide olduğu gibi sürekli iletici kategorisinde yerini alır.

Projeyi hazırlamakla görevli bir mühendis, iletim sorununu çözümlerken mevcut yığın malın iletimi için mekanik sistem ile pnömatik tesisat arasında seçimini iyi yapmalıdır. En iyi sisteme karar vermek oldukça güç bir olgudur. Çünkü her sistemin kendine özgü faydalı ve kusurlu yönleri vardır. Aşağıdaki Tablo 1.l'de karar verme kriterlerinin bir değerlendirilmesi yapılmıştır. Herhangi bir endüstri kolunda iletim yöntemini saptarken bu kriterlerin önemini göz ardı etmemek gerekir. Örneğin bir kum ocağında mekanik sürekli ileticiye (bantlı konveyör) karar verildiği halde, plastik endüstrisinde pnömatik iletici tercih edilir. Tercih nedenleri Tablo 1.l' de açıkça görülecektir.

Tablo 1.1 Pnömatik iletim sisteminin mekanik sürekli iletim sistemi ile (kriterler yardımıyla) karşılaştırılması.

 

1.1.3. Pnömatik Taşımaya Genel Bir Bakış

Hububat, yem, toz, granül, çimento gibi tanecikli malzemelerin basınçlı hava veya vakum ile taşınması pnömatik taşınmanın konusudur. Pnömatik taşıma sistemleri genellikle kuru ve serbest akışlı toz veya ince taneli malzemeleri mekanik taşıyıcılar ile taşımanın ekonomik olmadığı hallerde tercih edilir. Taşıma değişik malzemeden imal edilmiş borular yardımıyla dik, yatay veya eğik doğrultuda pozitif ve/veya negatif basınçlı hava akımı ile yapılır. Bu sistemler değişik tiplerdeki mekanik taşıyıcılar ile birleştirilebilir ve üretim hattına bağlanarak malzeme taşıma ve kontrolü bakımından esneklik sağlanabilir. Bu sistemlerde taşıma hattına birden fazla noktadan malzeme yüklenebildiği gibi tek bir noktadan birden fazla noktaya malzeme dağıtımı da yapılabilir. Tamamen kapalı sistemler olmaları nedeniyle taşınan malzemenin kirlenmesi, malzeme kaybı ve çevrenin tozlanması söz konusu değildir.

Dökme malzemelerin taşınmasında kullanılan bantlı ve vidalı konveyörler, kovalı elevatörler ve titreşimli taşıyıcılar v.s. gibi mekanik taşıyıcılar ise açık sistemler olup bu sistemler ile toz ve taneli malzemelerin taşınması sırasında havada uçuşan tozlardan dolayı malzeme kaybı ile birlikte çevre kirliliği önlemek maliyeti artırır. Pnömatik taşıma sistemlerinde dökme malzemeler kontrollü olarak istenen miktarlarda taşınabilir. Bu sayede endüstriyel tesislerde son taşınacak malzemelerin elde edilmesi için gerekli olan birden fazla farklı malzemenin istenen oranlarda karıştırılması ve üretimin otomasyonu mümkündür.

Yüksek enerji maliyetini ve parçacık boru aşınmasını azaltmak için katı parçacıkların yatay boruda pnömatik olarak taşınması sırasında borudan geçen basınçlı hava hızının düşük olması gerekmektedir. Taşıma hızının yüksek olması, basınç düşümünü arttırır. Parçacıkların yüksek hızda hareket etmeleri nedeniyle boru sisteminin ve partiküllerin aşınmasına da neden olabilir. Ancak, taşıma hızının çok düşük olması; yatay boru içerisinde taşınan parçacıkların yer çekiminin etkisiyle boru tabanına toplanarak kalıcı bir tabaka oluşturmasına, yatay boruda veya kanalda tıkanmalara ve basınç düşümünün artmasına neden olur. Çeşitli endüstriyel işletmelerde, inşaatlarda, vagon ve gemilerin boşaltılmasında; kuru, kolay akabilen çimento, kömür tozu, kül, talaş, tahıl, alümina, döküm kumu v.s. gibi toz ve taneli malzemelerin taşınmasında kullanılır.

Taşınım prensibi ve Pnömatik Taşınım sistemi dizaynı, pnömatik iletim kavramı aşağıda özetlendiği gibi açıklanabilir;

a) Pnömatik özellikle hava ile bağıntılı olduğundan iletim aracı olarak hava,

pnömatik tekniğinin temelini oluşturacaktır.

b) İletim hattı boyunca oluşan basınç düşümüne genellikle basınç kaybı denir.

Ancak bu, pnömatik iletimde önemsenmeyen bir enerji kaybı anlamına gelmez.

Bir pnömatik iletim tesisinde çok fazlı akışkanlar yasası geçerlidir. Katı faz (yığın mal), gaz halindeki faz (hava) içinde akışını sürdürür.

Şekil 2.1 havanın bir Prandtl tüpü içinden nasıl akış yaptığını göstermektedir. Üç adet içlerinde su bulunan U tüpü vasıtasıyla atmosfer ortamında aşağıdaki basınç farkları ölçülür:

a) Toplam basınç , tüpün ekseni boyunca, tüpteki akımın zıt yönünde,

b) Statik basınç , tüp çeperinin yönünde,

c) Dinamik basınç  , yukarıdaki her iki basınç arasındaki fark.

Dinamik basınç için şu denklem geçerlidir:

= - =  (2.1)

Dinamik basınç salt hava akımı içindeki dirençler için bir kıyaslama değeri olup pnömatik iletim tesislerinin hesap edilmesinde ilke teşkil edecektir.

                                                                                  =Toplam Basınç

                                                                                 = Statik Basınç

                                               =Dinamik Basınç  

Şekil 2.1 Dinamik basmç ölçen Prandtl tüpü

Yuvarlak kesitli bir boru içindeki hava akımının neden olduğu basınç kaybı için şu denklem geçerlidir;

 (2.2)

Denklem (2.2)’ ye göre , dinamik basınç ile orantılıdır. , basınç kaybı katsayısıdır. Tüm pnömatik iletim tesislerinin hesabında = 0,02 yeterli görülmektedir. Burada:

= İletim havasının akım sürecinde oluşan basınç kaybıdır. (Pascal)

= İletim hattı üzerindeki tüm dirençlerin iletim borusu uzunluğuna indirgenmiş olduğu halde toplam boru uzunluğu (m)

= İletim borusunun iç çapı (m)

= İletim havasının özgül ağırlığı (1.2 kg/)

= İletim havasının hızı (m/s)

2.1.3. Pnömatik İletimin Kısa Açıklaması

Tane malın dikey olarak iletilebilmesi, ancak belli bir hava hızının oluşması ile mümkündür. Bu hız Şekil 2.3 'de görüldüğü gibi çökelme veya yüzme hızından daha büyük olmalıdır.

 

Şekil 2.2 Karışık boru akımında hız profili

 

 = Yüzme hızı

= Hava hızı

Kesit üzerinden bakıldığında her borunun içinde (Şekil 2.2) belli bir hız profili gerçekleşir. Hava hızı genel uygulamada hesaba alınan kesit üzerindeki (u) ortalama hızdır. Yatay boruda, mal taneleri bu hızın yaratttığı sürtünme etkisiyle daha çok borunun iç çeperinde çöküş yapar. Bununla birlikte hız profili de olumsuz etkilenmiş olur. Yatay borulu sistemde, daha güçlü bir pnömatik iletim elde etmek için gerekli hava hızını dikey sistemdeki hava hızından daha yüksek tutmalıdır. Ancak pratik uygulamalarda çoklukla yatay ve dikey sistemler bileşimine yer verilmektedir. Bu nedenle, işletmecilik yönünden dikey ve yatay iletim olgusunu birlikte gerçekleştirebilecek hızlarla çalışmak gerekir. İletim borularının eğik biçimde döşenmesinden mümkün olduğu kadar sakınmalıdır. Çünkü mal tanesi ağırlığı ile çepeıierdeki sürtünmeler birleşerek akışa karşı direnci arttırır ve bu nedenle daha yüksek hava hızı gerektirir.

Taneli bir malın güvenceli işletme çerçevesinde iletilebilmesi için yaklaşık 100 mm çapındaki boru içerisinden yüzme hızının 2-2.5 katına eşdeğer bir hız (genel olarak 20 m/sn) uygulanır. Tozsu (pulver) malların iletiminde aynı hız geçerlidir. Hava hızı, malın hareket halinde olmasını sağlamak için gereklidir. Pnömatik iletimin, mekanik iletimle karşılaştırıldığında, aşağıdaki belirgin faydaları vardır:

— Dıştan sıkıca kapalı sistem içindeki iletim olgusunda mal kaybı olmamaktadır

(öncelikle tozsu mallar).

— Yer gereksinimi az, her yere kurulabilir, iletim boru hattını herhangi bir yöne

yöneltmek olanağı vardır.

— Hareketli parçaların çok az olması sayesinde çalışan personel kadrosunu

minimumda tutmak olanağı vardır.

— İletim olgusunu tümüyle otomatikleştirme olanağı vardır.

— İletim sürecinde prosesin duraklatılmaması (örneğin kurutma) olanağı vardır.

— Komplike iletim branşmanlarında ve istenilen yerde konstrüksiyonun basit bir

çözümle gerçekleştirilme olanağı vardır.

— Yaygın boru iletim hattının az bir yatırımla gerçekleştirilmesi olanağı vardır.

— Yerden tasarruf ve tesisin yeterince ışık alma olanağı sağlanır.

Her ne kadar pnömatik iletimde güç gereksiniminin daha fazla olması ve aşındırıcı malların etkisiyle tesisatın yıpranması düşünülebilirse de yukarıda belirtilen faydalar pnömatik iletime daima üstünlük kazandırmaktadır.

2.1.4. Mal Tanesinin Yüzme Hızı

Mal tanesini yüzme durumuna getirebilmek için alttan üfüren bir hava akımına verilmesi gereken yüzme hızı Vy, sürtünme v.b. kayıplar düşünülmezse serbest düşme hızına eşittir. Şekil 2.4 'de görüldüğü gibi akış hızının direnci, statik yüzdürme dikkate alınmadığı varsayıldığında akış direnci  , tanenin ağırlığı  'ye eşit olacaktır. Boru içinden akan havanın v ortalama hızı egemen olurken tanenin özgül ağırlığı  , havanın özgül ağırlığı  ' dan daha büyük ise;

 

 

Şekil 2.4 Dikey boru içerisinde tanenin simetrik akış şeması

Şekil 2.5 yüzer ortamlı iletim, pnömatik iletimin klasik bir türüdür. Yüksek hava etkisiyle taneler boru kesiti üzerinde hemen hemen tekdüzende hava akımının içine dağılır. Tanelerin her biri düzgün aralıklarla borunun iç çeperlerine ve öteki tanelere çarpar. Hava hızının 20 ila 35 m/s olması ve yüzme hızının genellikle 10 m/s' nin biraz üzerinde olması nedeni ile tanelerin dikey durumda geri düşmesi tehlikesi yoktur. Olanaklı karışım oranı , yüzer ortamlı iletimi sınırlamaktadır. 15 yıl öncesine kadar teknik literatürlerde bu oran ;

Olarak bildirilmekle beraber son sunulan yeni tebliğlerde bunun aşıldığı anlaşılmaktadır. Her ne kadar bu sınırda = 30 olabileceği bildirilmekte ise de bu oranın aşılması halinde tanelerin boru içinde dağılım düzenini yitirerek sıçramalar oluşturur.

 

Havanın hızı 20 ila 23 m/s'nin altına düşürüldüğünde tanelerden herbiri daha çok borunun alt yarısında artarak hareket eder. Şekil 2.6'da görüldüğü gibi bunlar, tane büyüklüğü ve özgül ağırlıklarına göre hava akımından ayrılıp alta düşerlerken bir bölümü çökeleksi durumda iletim borusunun içinden ilerlemeyi sürdürür. İletim malındaki bu çökelekleşme. tanelerin bir tür yığışımıdır. Çökelekleşme olgusu zamanla değişerek tamponsu ve hatta tıkaçsı bir durum sergiler.

Detaylı ölçümlerle kanıtlanmıştır ki, karışım oranı arttırıldıkça ve hava hızı düşürüldükçe, havanın boru keskindeki akım profili asimetrikleşir. Düşük hava hızı yönünde çökeleksi yüzer ortamın sınırı tıkanma sınırıdır.

1933 yılında yapılan deneyde düşük hava hızında ilk olarak malın boru içinde çöküp kaldığını saptamıştır. Geçmiş yıllarda yapılmış olan deneylerden edinilen bilgilere göre tıkanma sınırı iletim tesisine tabi olmayan bir olgu değildir. Bu hal özellikle vantilatörün karakteristiğine bağlıdır.

 

Yaklaşık 20 yıldan bu yana yapılan pnömatik tıkaçsı ortamlı tesisler kanıtlamıştır ki bu tür iletim stabil bir olgudur. Bir boru, mal ile doldurulup dipten hava ile üfürülünce hava, mal kolonunu bir tıkaç haline dönüştürür. G.WELSCHOFbir katı akımlı olan bu yöntemi gerçekleştirmek için iletim hattının sonuna bir verici yerleştirme gereğini anlamıştır.  Bu gerekliliğin yerine getirilmemiş olması durumunda buğday tanelerinin porlu akımı ile mal kolonunun tamponlara ayrıştığı bildirilmektedir.

A. LIPPERT bir tıkaçsı kolonun kaktırılması için gerekli kuvvetin ve bununla birlikte basınç farkının Şekil 2.7'de görüldüğü gibi tıkaç uzunluğunun karesi ile Artmakta olduğuna dikkat çekmektedir. Tıkaçsı kolonu birlikte tutan boru çeperindeki sürtünmeler 1 ve 2 noktaları arasında (a) eğrisi karakterinde bir süreç kaydetmektedir. Böylece basınç farkından dolayı hava, mal porlarının içinden akarken 1 ve 2 noktalarının arasındaki basınç, tıkaç kolonunun uzunluğu oranında doğrusal bir karakter çizerek azalır, (a) ve (b) eğrilerinin arasındaki fark, tıkaç kolonu üzerine tıpkı bir iç kuvvet gibi etki yaparak onu en sonunda parçalamaya çalışır.

Tıkaçsı kolon şekil 2.7 de görüldüğü gibi tüm boru kesitini doldurunca kendi iç basıncının etkisi ve porlu akım nedeni ile çok sayıda tıkaçsı dilimlere ayrılır. Ancak borunun üst kesitinde mal kitlesi gevşek olduğundan, buradan alt boru yarımından daha çok hava akış yapar. R. Fellmeth’ in bir iletim tesisinde 50 mm çapındaki boru ile gerçekleştirdiği ölçü işlemine göre, iletim boyunca bu tıkaçsı dilimlerin frekans ve uzunluklarının sabit olmadığı saptanmıştır. Tıkaçsı dilimler, iletim borularında daha çok parçalanmakla birlikte sürekli yeniden oluşurlar.

 

Pnömatik sistemlerle katı malzemeleri taşımada havanın taşıma kuvvetinin taşınan malzemeye etkiyen ağırlık, sürtünme, ve atalet kuvvetlerinden büyük olması gerekir. Pnömatik sistemlerde etken üç 3 önemli faktör vardır. Bunlar sırasıyla,

Karışım ilişkisi () katı malzeme ile taşıma ortamının oranını temsil eder

Şekil 2.8 Pnömatik Taşımada borudaki taşınacak malzemeye etki eden kuvvetler

Şekil.4a dikey hava akışında malzemeya etki eden en önemli iki kuvveti gösterir. Hava akışında (W) akış direnci 's' dikey olarak yukarıya doğru ve ağırlığı 'G' aşağıya doğrudur, 's' ve 'G' eşit olduğu zaman malzeme asılı vaziyette durur.

Dikey boruda taşınım için gereken şart hava hızının çökme hızından yüksek olmasıdır ve borudaki her malzemenin gerçek hızı bu ikisi arasındaki farktır. Bu hız,

Cw= Malzeme şekline ait direnç katsayısı

A= Akış yönündeki kesit alanı

Çökme hızı birçok faktörden etkilenir. Havanın yoğunluğu akış kuvvetini etkiler, yani taşıma hava debisisi; yüksek hava basıncı durumunda yada soğuk günlerde artar. Dahası süspansiyon hızı cw 'den bulunur. Bu c„. malzemecığın yani malzemenin şekline ve yüzey pürüzlülüğüne bağlıdır. Küresel olmayan malzemelerin taşınması daha kolaydır. Uzun şekilli malzemeler basınçlı havanın uyguladığı direnci azaltmak için belirli bir süre sonra boruya paralel konuma geçerler, buda aynı şartlarda değişik tane tiplerinin yaptığı taşıma hava debisi farkını açıklamaktadır. Şekil.4b'deki gibi taşınan malzeme boru ekseninde değilse borunun cidarına yakın noktalarda malzemeye akış yönüne dik bir 'A' kuvveti etkiler. Oluşan kaldırma kuvveti sınır tabakasının oluşturduğu, borunun adarına yakın basınçlı havanın simetrik olmayan hız profilinden gelir. Cisme uygulanan bu 'A' kuvveti cismi borunun eksenine getirmeye zorlar. Bu etki Şekil.4c, d ve e'de yatay taşıma gösterilmiştir. Boru ekseninde akış içinde olan malzeme sağa doğru akış direncine ve aşağıya doğru ağırlık kuvvetine neden olur. Malzeme boru cidarına yakınsa malzeme eksene çekilmeye başlar. Yatay borunun simetri ekseninin alt kısmında da malzemeye (Şekil.4e) kaldırma kuvveti ağırlığa karşı ters bir kuvvet olarak etkir. Teorik olarak şekilde kuvvetler gösterilmiştir. Örneğin atalet, cisimler arasındaki sürtünme, cisimle cidar arasındaki sürtünme ve momentum. Bu pnömatik sistem seyreltilmiş fazlı pnömatik sistem olarak bilinir. Malzeme boru boyunca uçarak ve ileriye doğru zıplayarak hemen hemen aynı yoğunlukta taşınabilir. Yoğunluk derecesi boyutsuz bir parametre ile ifade edilir. Karışım oranı  aynı birim zamanda bu taşınan katı malzemenin hava kütlesine oranıdır.

 

Şekil 2.9 Pnömatik Taşımada seyreltilmiş faz

Malzemenin cidara çarptığı yerde cisim durur, geri zıplar ve tekrar ivmelenmeye başladığından boruda basınç kaybı oluşur. Şekil.'5a da gösterildiği gibi dikey taşımada malzemenin hava akışında taşınması için gereken şart uygun hava hızıdır ve aşağı yukarı 10 ila 20 arasında bir karışım oranının olması tavsiye edilir. Şekil'Sb de gösterildiği gibi havanın ve taşınacak malzemenin birbirinden ayrılması hava hızının ve cismin süspansiyon hızının birbirine yakın olmasıyla ve karışım oranının 30'a yakın olması iie gerçekleşir. Bazı katı malzemelerin aşağıya doğru düşmesine rağmen yukarıya doğru taşınım büyük bir ölçüde sağlanır. Şekil.öc'deki gibi yatay olarak taşımada hava hızı düştükten hemen sonra yerçekimi kuvveti tarafından oluşturulan bir ayrım vardır. Eğer hava kuvveti cismin çökme hızına yakınsa Şekil.öd'deki gibi boru boyunca borunun tabanında tortu oluşur. Boru kıvrımlarında daha çok tortu oluşur. Kompresörün yarattığı basınç, yeterli değilse bu bölgelerde tıkanıklık oluşması kaçınılmazdır.

Taşınacak malzemenin taşıma işi borunun herhangi bir noktasında minimum bir hava hızı yani kritik bir hava hızı gereklidir. Bu hız taşınacak olan taşınacak malzemenin karakteristiklerine göre değişir. Kritik hız yaklaşık olarak 10 m/s ile 30 m/s arasında değişir. Blokaj limitini daha önceden belirlemek mümkün değildir. Tıkanma limiti sistemin tasarımına

ve boru yerleşimine göre değişir. Yüksek hızlı hava malzemeyi daha kolay taşıyabilir, ancak bazı sorunlar belirebilir, bunlar sırasıyla,

• Yüksek hızda borunun yıpranma olasılığı yüksektir,

• Yüksek hızda taşınacak malzeme hasar görebilir

• Taşıma için yüksek basınçlı kompresöre gerekebilir şeklindedir.

Gerekli hava hızını elde edecek pompanın gücü

 

İle hesaplanır. V hava debisi  basınç farkı  kompresör verimidir.

Debi ise,

kullanılarak hesaplanabilir. Bernoulli enerji bağıntısına göre borudaki basınç kaybı, türbülanslı akışta havanın hızının karesiyle orantılıdır. Yani,

, ,  ve N, ,  

Pnömatik iletimde yön saptırılması kıvrımlı dirsek ile kolay bir biçimde gerçekleştirilir. Bu esnada iletim malı yüzer ortamda hava akımından ayrılır.

Şekil 2.10 Kıvrımlı dirsek içerisinde mal akış yönünün saptırılması

İletim havası kıvrımlı dirseğe uyum sağlamakla beraber iletim malı eylemsizlik nedeni ile yön dönüşümüne uyum sağlamaz ve dirseğin çeperlerine çarpar. Mal dirseğin dış çeperine çarptığında kinetik enerjisinin bir bölümünü kaybeder. İletim malının büyük bir bölümü dirsekten kurtuluncaya kadar kayar. Bunun ardından mal hava akımı tarafından yakalanır ve yüzer ortama uyum sağlayarak boru kesitine homojen bir biçimde yayılır. Özellikle elastik yapılı iletim malı, geniş kıvrımlı dirsekten geçerken malın bir bölümü dirseğin iç çeperine sıçrar, veya mal dirseğin dış çeperinde yapmış olduğu sıçramalarla boru içine hareket eder.

 

Tanelerden her birinin dirseğin dış çeperine ilk çarpmasında, tane ve çeper şiddetle zorlanır. Yüzer ortamlı iletimde yüksek hızlar bu bölgede çoğu kez tanenin kırılması ve aşındırması olayına neden olur. Bunun tersi abrazif iletim malı tesisatın bu bölgesinde yüksek aşınmaya neden olur.

 

2.3. Negatif ve Pozitif Taşıma Sistemleri

Pnömatik taşınım sistemler için genelde değişik sınıflama yapılırsa da genel olarak düşük ve yüksek basınçlı olarak sınıflanır.

 

 

2-Taşıyıcı boru

5-Ayırıcı (Star feeder)

6-Boru (sadece hava)

Şekil. 2.13 Negatif sistemli Pnömatik Taşıma sistemi

Şekil. 11'de negatif taşıma sistemi gösterilmiştir. Borunun ucundaki vakum pompası boruda vakum yaratarak malzemenin taşınmasını sağlar. Elektrikli süpürgelerdeki gibi taşınacak malzeme emme nozülünde emilir. Ayırım siklonuna borularla taşınarak taşınacak malzeme ve hava ayrılır. Taşınacak malzeme, siklonun altındaki döner ayırıcı alınır. Hava vakum pompasından atmosfere veya havayı temizleyen hava filtrelerine kadar taşınır. Sadece emme modundaki tipik örnekler hareket etmeyen, yarı hareket eden, mobil veya yüzen pnömatfk gemi boşaltıcıları; tahıl ve yağ tohumlarını taşıyan yurt içi tekne, mavna, okyanusa açılan gemiler, demiryolu vagonların ve kamyonların yüklerini boşaltmak için kullanılır.

 

Şekil.2.14. Pozitif sistemli Pnömatik Taşıma sistemi

Şekil.2 Basınçlı hava (pozitif sistem) sistemi gösterilmiştir. Hava atmosferden alınıp ve kompresör tarafından basınç altında tutulur. Döner ayırıcı, taşınacak taşınacak malzemenin boruda hava akımına kapılmasını sağlar. Boru ucundaki taşınacak malzeme ve basınçlı hava siklonda birbirlerinden ayrılır. Taşınacak malzeme aşağıya düşer, hava üstten atmosfere atılır.

 

Şekil 2.15 Pnömatik Taşımada emme ve basma şekilleri

1. Emme ucu
2. Taşıma Borusu
3. Dirsek
4. Siklon
5. Taşıyıcı boru (sadece hava)
6. Kompresör
7. Ayırıcı (Star feeder)
8. Taşıyıcı boru
9. Siklon

Pozitif sistemlerde, taşınacak malzeme sadece tek bir noktadan girip saptırma valfı kullanılarak farklı noktalara gönderilir. Basınç değişikliğine ve havanın özgül ağırlık dikkate alındığında pozitif sistemlerin negatif tipi sistemlerden daha yüksek hava debisine sahip olduğu görülür. Pratik olarak her iki sistemin özelliklerinden yararlanmak için bu iki model birleştirilebilir. Şekil.3 de görüldüğü gibi taşıma hattının ilk kısmı boruya daha çok malzeme almak için emme görevini üstlenir, ikinci kısım ise uzak mesafelere yüksek hava debisinde malzeme sağlamak için basma görevini üstlenir. Pnömatik taşınım sistemlerinde kullanılan boruların çapı 10 mm.'den 800 mm'ye kadar değişir. Taşıma hava debisinde buna bağlı olarak 1 kg/h 'dan 1000 ton/h'a kadar değişim gösterir. Boru hattının uzunluğu 10 m ile 1000 m arasında ve havanın hızı da taşınacak malzemeye bağlı olarak değişir. Fakat genellikle hat uzunluğu 10 ila 30m arasında kalmaktadır.

Emme ağızlıklarının vericilik işlevi yoktur. Buna karşın dozlama işlevi vardır. Emme yöntemli bir tesisat, basınç yönternli bir tesisata göre daha çabuk tıkanmakla beraber emme sistemindeki bu dozlama işlevi özel bir önem taşımaktadır. Emme ağızlığı, özellikle yığın malın rampadan, vagondan veya gemiden çekilmesine çok elverişlidir. Burada operatörün görevi malın debisini ayarlamaktır. Örneğin Şekil 2.30'da görüldüğü gibi bu işlem yapılmaktadır. Şekil 2.30a yarık menfezli döner manşet emme borusundaki menfezi kapatacak biçimde ayarlandığında maksimum debi elde edilir. Bu esnada tüm iletim havası yığın mal içinden emilir. Emme borusundaki menfezler döner manşet tarafından tümü ile açık bırakıldığında Şekil 2.30b*deki gibi emme havası menfezden by-pass (kestirme geçiş) yapar ve böylece arta kalan minimum emme havası, yığın mal içinden emilir. Bu işlemin yapılması ile mümkün olan minimum mal debisi elde edilmiş olur. Böyle bir emme yöntemli iletim tesisatının operatörü projede öngörülen malın debi dozuna göre manşettteki menfezlerin ayar durumuna egemen olur.

 

Şekil 2.16 Döner manşet yardımıyla malın debisini ayarlayan bir dikey emme ağızlığı

Kohezif yığın mal, emiş anında bazı kez büyük dağıtma kuvvetlerini gerektirmektedir. Gemi içindeki yığın mal, gemi özellikle uzun sefer esnasında sıkışarak basınç oluşturduğundan gerekli dağıtma kuvveti daha fazladır. Gemi boşaltılırken yığın mal, metrelerce yükseklikte oluşturduğu duvarlar halinde kalarak akış yapamaz. Bu durumdaki yığın malı emmek için dağıtıcı güçte ayrı bir basınç farkına gereksinim vardır. Bu hal malın debisinin azalmasına neden olur. Bu nedenle bir gemi maksimum kapasitedeki mal debisinin düşük bir oranıyla boşaltma durumunda kalırsa geminin limanda kalış süresi uzamış ve transport masraflarını yükseltmiş olur. Yığın malın emme yöntemli iletim tesisatına girişinden önce akıcılık ve maksimum debi verebilmesi için çeşitli mekanik gevşetme düzenekleri uygulanmıştır. Çok ağır yapıda olan emiş ağızlıklarını kullanacak operatörlerin yerini bugün artık otomatik boşaltma yapan transport vasıtaları almış bulunmaktadır.

2.4.2. Emme Ağızlığı Tipleri

Şekil 2.16'da görülen yarık menfezli emme ağızlığı akıcı nitelikli (örneğin buğday) yüklü gemilerin boşaltılmasında uygulanmaktadır. Bu ağızlıklar dikey olarak hortumlara veya 150 ila 600 mm çapındaki uzatmalı borulara takılır. Genellikle boru çapları İngiliz ölçüsü pusa göre kademelendirilmiş olup hesapla bulunacak olan iletim hattının çapı ile uyumlandırılır.

Gemi boşaltmasında uygulanan menfezli emme ağızlıklarının yarık yüzeyinin boru kesitinin 1:4 oranında olması yeterli görülmektedir. Burada en küçük debilere kadar doz ayarı yapabilme olanağı yoktur. Menfezler ile emme ağzı arasındaki mesafe 0.75 ila 1 m' dir. Böylece yığın mal menfezlere tecavüz etmeden emme ağızlığı yeterli derinliğe daldırılabilmektedir. Aksi halde malın debisi yükseltilince bir tıkanma olayı kaçınılmaz olabilir.

Menfezli emme ağızlıklarında, menfezin alt bölümünde hava hızının az oluşu, menfezli bir emme ağızlığının tek kusurlu yanını oluşturmaktadır. Bu kusurluluk Şekil 2.17'da görülen ceketli emme ağızlığında yoktur. Boruyu saran ceket Şekil 2.17a'da görüldüğü gibi yukarı doğru sıyrılınca minimal bir hava ilavesi ile, en büyük mal debisi elde edilmektedir. Şekil 2.17'de görüleceği üzere ceket, boru ucunun dışına taştığında hava, yığın malın içinden emilemeyeceğinden malın debisi sıfıra eşit olur. Şekil 2.16 ve Şekil 2.17'de görülen emme ağızlıkları, dikey konumdaki emmede çoğu kez teleskopik ayarlı bir boru ile çalıştırılır. Yatay konumdaki bir emmede emiş ağızlığı bir lastik spiral hortum aracılığıyla sabit boru hattına birleştirilir. Menfezli düz emme ağızlığı el ile yönetilir biçimde bir mal yığını içine daldırıldığında bir anlık sürede boşa emme durumuna geçer. Tek yanlı bastıran hortum, emme ağızlığını ters devirir. Bu yüzden ağızlık yığın malın içinde tutunamadığından malın debisi de sıfıra eşit olur. Bu olgu, Şekil 2.18'de görülen eğik tip emme ağızlıklarının geliştirilmesini zorunlu kılmıştır. Bu emme ağızlığı, yığın mal içinde mal bitinceye kadar kalır. Bunsuz yapılacak emme ancak el yöntemi ile gerçekleştirilebilir.

 

Şekil 2.17 Ceketli emme ağızlığı a) Mal debisi max. b) Mal debisi min.

Küçük mal debilerinin duyarlı bir dozlamaya göre ayarlanabilmesi Şekil 2.16,2.17 ve 2.18'de görülen emme ağızlıklarıyla sağlanamadığı taktirde Şekil 2.19'da görülen bölümlü emme ağızlığı daha yararlı olmaktadır. Boru kesitinin emme alanı içinde iki eşit kısma bölünmüş olmasıyla dozlamayı duyarlı bir şekilde gerçekleştirmek mümkün olmaktadır. Emme menfezinde yer alan (c) tozlukları, iletimin birdenbire durdurulması halinde örneğin hareketli pnömatik sistemlerde emme menfezinden tozun dışarı çıkması önlenmektedir.

 

Şekil 2.18 Eğik tipte, yarık menfezli emme ağızlığı

Buraya kadar açıklanan emme ağızlıklarındaki temel olgular değerlendirilmek sureti ile çeşitli dozlama ve iletim sorunları çözümlenebilir. Burada emme ağızlıklarının işlevi her şeyden önce iletim malının akıcılık niteliğine bağlıdır.

 

Şekil 2.19 Bölümlü emme ağızlığı

a)      Bölümlü boru                                 c) Tozluklar

b)      Dozlama sürgüsü                           d) İletim hattı

Bir pnömatik tesiste ana iletim, iletim hattının içerisinde gerçekleşir. İletim hattı, boru ve birleştirici flanşlardan oluşturulur. Böylece iletimi gerçekleştiren bir girişimde pnömatik yöntemli iletim, mekanik yöntemi i bir iletimden çok daha az yatırımla gerçekleşir.

Her nekadar boru hatlarının içinden iletimin gerçekleştirilmesi prensip bakımından basit gibi görünürsede, örneğin yığın malın özellikleri ve yüksek hızları gibi daha birçok kriterler vardır ki mekanik iletim ile karşılaştırıldığında iletim hattının tasarımında bunlar önemli etkendir.

Bir pnömatik iletim tesisatını kurarken yapılacak en önemli iş boru çapının hesaplanmasıdır. Projeyi gerçekleştiren mühendis, teorik hesaplamaya göre piyasada sunulan borunun çap ölçüsü ve et kalınlığını dikkate alarak seçimini yapar. Bu borular çoğukez 6 m uzunlukta üretilmekte olup iletim hattında flanşlara kaynak edilir. Bazı kez tüm iletim hatlının yapımı, inşaatcı firmaya verilmektedir. Bu taktirde yalnız borular, flanşlar ve kıvrımlı dirsekler ile bir de kaynak cihazı temin edilir. Sonra görevlendirilen bir montör boru hattını enstalasyon planına uygun olarak döşer. Bir iletim hattının kurulmasında genellikle normal çelik St 37'den üretilmiş olan DIN 1448 borular (Tablo 2.1) kullanılmaktadır. Bu boruların iç çapları İngiliz ölçüsü Pus (Inch) ilkesine göre tertiplenmiştir. Uluslararası ticarete sunulmakta olan çelik dikişsiz borularda İngiliz Pus ölçüsü egemendir. Boru çapları ISO standardında Tablo 2.1'den seçilir. Sonra iletim hattı sürecindeki çeşitli noktalarda büyük basınç düşmeleri oluşuyorsa aynı sayıda o noktalarda basamak basamak boru çapının genişlemesi gerçekleştirilmiştir.

Tablı 3.1 Dikişsiz çelik boru DIN 2448

 

Her kademedeki kesit genişlemesi hava hızının düşmesine neden olduğundan, kademeler kıvrımlı dirseklerin ön veya arka bitişiğinde yer almamalıdır. Bilindiği gibi Kıvrımlı dirseklerde önce malın hızında düşme ve onun arkasından hızlanma gerçekleşir. Malın yığıntı oluşturmasını önlemek için çap genişleme kademesi, kıvrımlı dirseklerin biraz ilerisinde yer almalıdır. Pnömatik iletim tesislerinde, iletim malının sürtünme etkisi altında iletim borusunun iç çeperleri pas partiküllerinden temizlenerek kaygan bir düzgünlük kazanır. Bu nedenle iletim hatlarındaki boruların büyük bir kısmı normal çeliktendir. Öte yandan kimya tesislerinde belirgin atmosferik korozyonların oluşumunu Önlemek için sıklıkla asil çelik öngörülmektedir. Burada pas oluşumu iletim tesisatında malın pislenmesine neden olur. Alüminyum (AIMgS) alaşımı aşınma nedeni ile iletim hatlarında kullanılmamakla beraber körük ile verici arasında uygulanmaktadır. Çünkü mekanik yönden işlenmesi kolaylık sağlamaktadır.

Örneğin kuartz kumu veya cüruf gibi belirgin aşıntı yapan mal iletiminde özellikle kıvrımlı dirsek ve iletim hatlarında özel önlemlerin alınması gereklidir. Oda sıcaklığı koşulunda bazen tüm iletim hattının lastik spiral hortumdan döşenmesi tercih edilmektedir. Pnömatik yöntemli cüruf iletiminde normal boruların içinde yüksek aşıntı oluşur. Burada öncelikle kıvrımlı dirsekler ve bazı kez tüm iletim hattı bazalt maddesi ile kaplanmaktadır .

İletim hattındaki borunun içi olabildiğince pürüzsüz olmalıdır. Temiz olmayan radyal kaynak dikişleri ile eksenleri kaçık flanşlı birleştirmeler hem iletim malı ve hem de iletim boru sistemindeki aşıntıyı arttırır. Boru hattının tıkanması durumunda veya herhangi bir nedenle iletim borusunu açabilmek için borularadan herbiri Şekil 3.1 ve Şekil 3.2'de görüldüğü gibi merkezleyici flanşlarla birleştirilmektedir. Şekil 3.1'de basit bir flanş karşılıklı olarak kaynatılmıştır. Bu flanş kaynak edildiği boruyu merkezler. Şekil 3.2'de görülen kaynak edilmiş çember, karşılıklı heriki borunun döndürülmesine yardım eder. Maliyet yönünden serbest flanş alüminyumdan yapılabilir.

Şekil 3.1. Çelik boruların merkezleyici Şekil 3.2. Asil çelik boruların

Flanşla birleştirilmesi                                        çemberli merkezleyici flanşlarla

Boru ve flanşı maksimum 6 bar iç basınçla zorlayan kuvvet, sıkma cıvatalarının çektirilmesi ile gelişen zorlayıcı kuvvete göre çok düşüktür. Bir flanşlı birleştirmede cıvatalar yardımıyla sızdırmazlık sağlamak zor bir şey değildir. Borular geçme parçalarına tam ölçüsünde kaynak edilmemiş olsalar bile aynı durum geçerlidir. Bu esnada ancak boru ve flanşlı birleşim en yüksek zorlama altına girmiş olur. Bu zorlama sıcaklık değişime nedenine bağlı ekgerginliklerle daha da artmış olur. Termik gerilimler, kıvrımlı dirseklerin kaynak dikişlerini daima çatlatmaktadır. Genellikle iletim boru sistemi 4 ila 6 metre aralıklı boru kelepçeleri ile elastik yastıklara vidalanır. Boru ve iletim malının neden olduğu eğilme gerilimi genelde göz duyarlılığıyla saptanan salgı ve bundan başka tempolu iletimden oluşan titreşimden daha az rahatsızlık vericidir.

İletim hattı fleksibıl olması isteniyorsa hortumlar kullanılır. Ancak pnömatik tesislerde uygulanacak olan hortumların aşağıdaki önemli nitelikleri içermesi gerekir.

İletim borusu basıncına ve bundan başka negatif basınca karşı dayanıklılık

Kesitte kararlı değişmezlik

Kıvrım yaparken çok küçük radyus oluşturmaması

Haddinden fazla statik elektrik yüklenmemesi

Çelik spiral hortumlar

2)      Plastik spiral hortumlar

3)      Lastik spiral hortumlar

İletim hattı yatay ve dikey olarak düz borularla döşenir. Bunlar kıvrımlı dirseklerle birleştirilir. Boru iletim hatlarının yapımı hakkında genel nilgi için Wagner,W.’nin Apparate und Rohrleitungsbau adlı kitabı önerilmektedir.

Kıvrımlı dirsekler, genellikle üretici firmalar tarafından özel boru kıvırma makinelerinde işlenerek üretilir. Aşındırıcı nitelikteki iletim malı için iç çeperi ergime bazalt tabakası ile kaplanmış kıvrımlı dirsekler elverişli görülmektedir. Bazaltla kaplanmış dirseklerden malın akışında önemsenecek bir frenleme olayı doğmamaktadır.

 

Şekil 3.3. Bazaltlanmımş kıvrımlı dirsek

Saptırıcılar iletim hatlarındaki branşmanlara uygulanır. Bu eleman, basınç yöntemli iletim tesisinde malı bir noktadan istendiğinde başka noktalara iletimini olanaklaştırır. Bu görev, örneğin çok sayıda hücreli bir silo tesisinde mal ikmalini gerçekleştirmektedir. Emme yöntemli bir pnömatik tesiste bu görev bunun aksine çok sayıdaki noktalardan bir istif noktasına malı indirmektedir.

 

Şekil 3.4. Silindirik döner kulisli                       Şekil 3.5. Döner borulu saptırıcı

ve iki boru geçişli saptırıcı

İLETİM MALINI AYIRICI SİSTEMLER

Havanın atmosfere yayılabilmesi için bir pnömatik iletim tesisatının sonunda iletim malının havadan ayrılması gereklidir. Bazı ayrıcalıklar dışında bugün için iletim havası ve iletim malını direkt olarak atmosfere püskürtmek artık olanaksızdır. Çünkü böyle bir hava çevreyi rahatsız etmektedir. Çevre havasını bozmamak için müsaade edilen sınır değerler halen batı ülkelerinde tüzel teknik yönergelerle yığın mal ve hava debisine bağıntılı olarak saptanmış ve yurdumuzda da bu amaçla esaslı adımlar atılmıştır.

4.1. İletim Malını Ayırıcı Sistemler

İletim malı örneğin geniş kesitli bir siloda depo edilmek üzere iletilecek veya iletim bir üretim prosesinde bir kademeyi oluşturuyor ise bu iki ilkeyi birbirinden ayırmak gerekir. Birinci durumda Şekil 4.1'de görüldüğü gibi (a) silosunun işlevi ayırma ve toz gidermektir. (b) iletim borusu aşağı doğru pozisyondaki kıvrımlı dirsek ile silonun tepesinden içeri girer. Silodaki üstte toplanan toz içerikli hava bir bunker filtresinde tozunu bırakır. Bir (d) emme vantilatörü siloda basınç oluşumunu engeller. Filtre sağırlaşınca manometrik basıncın artmasıyla silonun tavanındaki bir (e) klapesi açılır. Böylece silo izin verilmeyen bir basınçtan korunmuş olur. Bundan başka silo gövdesi üzerindeki bir (f) doluluk düzeyi haber vericisi, siloyu aşırı doluma karşı korur. Bu düzende iken emme vantilatörü, iletim durmuş olsa bile silonun kaldıramayacağı herhangi bir negatif basınç üretmez.

Kesintisiz çalışan üretim proseslerinde malın ayrışması öncelikle Şekil 4.2'de görüldüğü gibi gerçekleştirilir. İletim borusu (a) burada teğetsel biçimde (b) ayırıcısına giriş yapar. Helezonlar oluşturarak akan iletim malı bir (c) hücreli çark vericisine ulaşır. Bu esnada hava bir (d) filtresinden geçerek temizlenmiş olur. İletim havası basıncının yaklaşık filtre direnci ile eşdeğer bir düzeye ulaştığında iletim havasının aşağıdan kaçıp gitmemesini sağlamak için bir hücreli çarklı vericiye gerek vardır.

Şekil 4.1 ve 4.2'de görüldüğü gibi malın ayrışması ancak aşağı çöküşmekte olan tozların hızı, yukarı yükselen hava hızından daha büyük olduğu zaman gerçekleşir. Başka bir durumda, örneğin aşağı çöken is türü hafif tozlar tekrar filtreye taşınarak zamanla filtreyi tıkanık hale getirir. Şekil 4.1 ve 4.2'de görülen ayrışma işlevi de her iletim malının filtre ortamına giderek onu tıkanma ve yıpratma durumuna getirmesi söz konusu değildir. Ancak ince tozlar filtre ortamına ulaşırken tüm kaba tozlar ayrışır. Burada asıl tehlike ince tozların filtreyi tıkamasıdır. Bu nedenle filtre ortamına mümkün olduğunca az miktarda toz tutunmalı. Ayrışma olgusu ne çok kuvvetli ne de çok zayıf olmalıdır. Bu düşünce, bazı filtre üreten firmaları, malın filtreye girişini teğetsel değil radyal tarzda gerçekleştirmeye yöneltmiştir.

 

Siklonlar 100 yılı aşkın süreden beri yapılmakta ve 50 yıldan buyana yeni hesap

yöntemleri uygulanmaktadır. Zamanımıza kadar bu alanda çok araştırmalar yapılmıştır. Ayırıcı siklonlar endüstride en çok kullanılan toz tutma aparatlarıdır. İşletme ve yatırım masrafları açısından en ucuz olan sistemlerden biridir. Genellikle 5 ila 200 u. (micron) iriliğindeki partiküllerin tutulmasında uygulanır.

İletim malı siklonda merkezkaç kuvvetin etkisi ile hava akımından ayrışır. Merkezkaç kuvvet spiral akımla ortaya çıkar. Bir kaptan boşalan her akışkan (fluid) bundan başka bir girdap depresyonu oluşturma eğilimindedir. Potansiyel girdap içerisinde öteki akımların aksine uçuşmakta olan elementler birbirine engel olmazlar. Bu nedenle akışkanın ve iletim malının siklona teğetsel olarak girmesi ile kararlı bir spiral akım meydana gelir.

Şekil 4.3'te bir pnömatik iletim hattının sonundaki siklonun işlevi görülmektedir. Dairesel kesitli (a) iletim borusu dikdörtgen kesitli bir (b) giriş borusuyla eklenerek siklonun silindirik (c) kısmında ağızlanır. Buraya gelen iletim malı, tümüyle spiral yörüngede yumakçıklar halinde siklonun konik (d) kısmının çeperinden kayarak (e) çıkış kabına akın eder. Hava (f) dalgıç boru içine spiral bir biçimde akarak buradan dışarı çıkar. İletim malının (e) çıkış kabı yönünde ayrışmasını destekleyeceği için siklon gövdesinin koni kısmında ikincil bir akımın oluşması sağlanmış olur. Ancak siklonun (g) tepesinin iç yüzeyinde ikincil akımın olumsuz etki yaptığı bildirilmiştir. Şekil 4,3’te görüldüğü gibi helezon çekirdeğinin içinde (e) çıkış kabından ayrılan tozun dalgıç boru içinden yukarı çekilmesini önlemek için (e) akış kabının tepe kısmına koni biçimi verilmesi önerilmektedir.

Emme yöntemli tesislerde siklonun dibine yerleştirilen hücreli çarklı vericiden iletim malına karşı ters akım yapan kaçak hava, siklonun ayırıcı niteliğini fena etkiler.

Siklonlarda belirli bir teğetsel hızda merkezkaç kuvveti yarıçapla ters orantılı olarak değiştiğinden, küçük çaplı siklonlar büyük çaplı siklonlara göre yarattıkları merkezkaç kuvveti nedeni ile daha etkilidirler. Öte yandan proje mühendisi için yüksek sıcaklık, yüksek nem ve yapışkan nitelikte iletim malı söz konusu olduğunda yatırım ve işletme masrafları yönünden siklon ayırıcılar çok daha ucuz oldukları için endüstride öncelikle tercih edilmektedir.

 

Hava ve mal karışımı oranı  ‘ nün artması ile siklondaki basınç kaybı artmayıp aksine azalacaktır. Çünkü siklona akış yapan havanın  çevresel hızı, havanın yığın mal üzerine olan sürtünmesi nedeni ile düşecektir.

Siklonlar genel olarak belirli bir basınç kaybı dikkate alınarak tasarlanırlar. Atmosferik basınçta çalışan normal özellikteki siklonlarda körüğün (vantilatör) karşılayabileceği basınç kayıpları, siklon giriş hızlarını 6 ila 20 m/s arasında sınırlar. Bu nedenle siklonları genellikle 15 m/s gaz hızlarında çalışacak şekilde tasarımlamak gerekebilir. Siklon verimini etkileyebilecek başlıca tasarım faktörü siklonun çapıdır. Aynı basınç kaybı altında çalışan daha küçük çaplı bir siklonun verimi daha yüksek olacaktır. Bu böyle olmakla beraber belirli bir miktardaki gazı ayrıştırabilmek için küçük çaplı siklonlardan birden fazlasının paralel olarak uygulanması gerekebilir. Bu tarz uygulamaya mültisiklon tertibi de denilmektedir (Şekil 4.4).

 

Siklondan geçen gaz mikdarının artması ile verim normal olarak yükselecekse de yumakcıklar oluşturan tozlar yüksek hızlarda tekrar dağılacağından bu durumun tam tersi gaz miktarı arttıkça verim azalabilir. Siklon gaz borusunun çapının azaltılması basınç kaybını arttırır. Siklon uzunluğunun gaz giriş borusu boyut oranı hakkında yapımcı firmalar kendi deneyimlerini değerlendirmektedir. Bununla beraber belirli bir gaz giriş hızında genişliğin minimumda tutulması gerekir. Siklona gaz girişindeki boğaz uzantı parçasında uzunluk genişlik oranının yüksekçe tutulması da verimi yükseltir. Bundan başka gazın siklon gövdesine girişindeki basınç kayıplarının artmaması için boğaz uzantı parçasının gövdeye tedricen uyacak biçimde yapılması gereklidir. Yüksek verimli siklonların çoğunda koni yükseklikleri, siklon çapının 1.6 ila 3 katı kadar öngörülmektedir.

Bir siklon basınç altında olduğu kadar vakum altında da çalışabilir. Vakum altında çalışan siklonlarda sızdırmazlığın çok iyi sağlanması zorunludur. En ufak bir sızdırmada Öncelikle ince tozların tutulma verimleri hızla azalır. Basınç altında çalışan siklondaki sızdırma kaçağı, çevre sağlığını ve temizliğini bozacağı için çok dikkat edilmesi gerekir.

Bir siklon ender olarak bazı hallerde yatay konumda da çalışabilir. Ancak bu durumda toz çıkış hattının tıkanma eğilimi artacak ve böylece siklonun verimi düşecektir.

Siklondan çıkan gaz borusunun tasarım gereği daraltılması istendiğinde, daralma geçişi siklon çıkışından itibaren yaklaşık 5 çaplık bir mesafeden yapılmalıdır. Bu esnada bir dirsek varsa dirsekten sonra yapılmalıdır.

4.2.2. Standard Siklonlar

Şekil 4.5'te bütün boyutları, çap orantısı ile tespit edilen spiral akımlı bir siklonun konstrüksiyonunu gerçekleştirmek mümkün olabilmektedir. Siklon tasarımında genel anlamda bir standardizasyon henüz mevcut olmamakla beraber tanınmış büyük firmalar bu alanda kendi deneyimleri doğrultusunda kendi standartlarını gerçekleştirmişlerdir. Bununla birlikte, endüstrinin istek ve koşullarına göre tasarımcı bir mühendis genelde bu standardın dışına çıkabilmektedir. Malzeme olarak genelde    St 37 veya kaliteli paslanmaz çelik (Argon gazaltı kaynağı uygulayarak) kullanılmaktadır. Endüstrideki uygulamada gerektiğinde iç siklonun çeperleri seramikle kaplanabilmektedir.

Şekil 4.6a'da küçük gövdeli siklonlardan oluşan bir multisiklon sistemi görülmektedir. Burada Şekil 4.6b'de görülen giriş kanatçıkları yardımı ile gaza spiral hareket verilmektedir. Gövdeler 15 ila 25 cm çapında, dökme demir ve aşınmaya dayanıklı alaşımlı borulardan yapılmıştır. Bu tip siklonlar Özellikle buhar kazanlarında uçucu külün tutulmasında kullanılmaktadır.

 

Havanın temiz tutulmasında filtre uygulaması son yıllarda büyük önem kazanmıştır. Aynı olgu, çevrenin korunması dikkate alındığında pnömatik iletim için de geçerlidir. Halen filtre teorisi üzerinde yoğun çalışmalar sürmekle beraber bugün için toz ayırıcı filtreler doğrudan pratik bilgilere dayanılarak gerçekleştirilmektedir.

Toz ile yüklü hava bir dokuma, yün veya iğneli keçeden geçer (Bkz. Şekil 4.7). Filtre ortamı henüz temiz iken toz partikülleri filtre ortamının doku aralıklarından geçerek temiz tarafına ulaşır, öteki partiküller kirli gaz tarafında birikerek esas filtre tabakasını oluşturur. Bu tabaka ince toz partiküllerini alıkoyar. Burada tutunmuş olan tozlar düzenli olarak temizlenecektir.

 

Şekil 4.7. Bir dokuma filtre ortamında toz ayrıştırması

 

üstüne çıkılmamasına dikkat etmeleri gerekir. Bu nedenle bir filtre üreticisi yapımladığı filtrenin tane iriliğine göre süzme kabiliyetini açıklıyabilmelidir. Dikkatle etüd edilerek kurulmuş olan tesislerde, yapılan deney sonuçlarına göre elyaflı bir filtreden geçirilen havadaki kalıcı toz miktarının 5-50 mg/m3 arasında olduğu bildirilmiştir.

Pnömatik iletimde verilen bir hava debisinin tozdan arındırılması için gerekli filtre yüzeyi, mevcut filtrenin metrekaresinin süzme kabiliyetine (m3/hm2) bağlıdır. Bu değer filtre yüzeyine rastlayan hava kitlesinin hızı olup buna filtrenin süzme hızı da denmektedir. Bu hız emprik olarak bulunan bir değerdir. Deney filtrelerinin ölçümünden elde edilir. Burada elde edilen değerlerde özellikle tozun niteliği, filtre ortamı ve filtrenin temizlenme yöntemi etkili olmaktadır. Büyük toz giderme tesislerindeki toz süzme filtreleri için F.LöffleA^ filtre süzme hızlarının aşağıdaki değer sınırları arasında değiştiği bildirilmektedir.

Çeşitli filtre üretici firmalar aşağıdaki filtre hız değerlerini vermektedir:

Pnömatik iletim tesislerinde basınçlı hava ile temizlenen filtrelerde tozun cinsine göre filtre süzme hızı değerleri ilke olarak aşağıdaki sınırlar arasında bulunmaktadır.

Emme yöntemli granül mal ileten cihazda filtre süzme hızının VF =2000 m/h' ya eriştiği bildirilmektedir. Bunun nedeni herşeyden önce filtredeki ayrıştırmanın bir tür süzgeçten geçirme işlemi prensibine dayanmasıdır.

Deneysel yolla filtre süzme hızı (U/r)'nm araştırılması için filtre uzun zaman tozlu havayı süzmeye bırakılır. Örneğin; Şekil 4.8'de görüleceği gibi filtre direnci zamanla yükselir. îşlevsellikli bir filtrenin içerdiği bu dirençte bir üst ve bir de alt sınır vardır.

p=600 ila 1500 Pa olarak bildirilmiştir.

p=300 ila 1900 Pa

Şekil 4.8 de görüldüğü gibi alt sınırdaki ayrışım yetersizdir. Üst sınır tıkanma başlangıcının bir belirtisidir. Emme vantilatörlü bir işletmede filtre, gelen havayı böylece geçirmez olur. Döner pistonlu bir emme körüğü, sabit debide, filtre elemanı veya kafesini tahrip edinceye kadar filtre elemanı yaptığı basınç farkını yükseltebilir. Bununla beraber yukarda belirtilen filtre direnci, bir orta basınçlı pnömatik tesisat direncinin ancak %1'i kadar olup iletime herhangi bir etkisi olmadan döner pistonlu körük tarafından karşılanabilmektedir.

Bir pnömatik tesisin sonundaki filtrede filtre yüzeyinin boyutu iletim malının debisine değil özünlü olarak hava debisine bağlıdır. Bundan başka özellikle aşındırma nedenleri ile iletim malının filtre elemanlarına iletim hızıyla üfürülmemesine dikkat edilmelidir.

Filtre ortamı olarak önceleri yün, pamuk, selüloz pamuğu gibi doğal elyaftan örülmüş bir tür dokuma kullanılmıştır. Bu dokumaların elyaf aralıklarında farklı bir akım direnci meydana gelmektedir.

Yaklaşık kırk yıldan bu yana filtre ortamı olarak kalınlığı 3 mm'ye varan iğneli keçeler üretilmektedir. Bunlar özellikle poliester, poliakrilnitril, poliamid ve polipropilen gibi sentetik elyaftan üretilmektedir. Bu suretle sıcak ortamlı bir işletmede (örneğin 140 °C'da poliester) kullanılma olanağı vardır. En son gelişmelerle yünden üretilen sert keçe filtre elemanlarının uygulanmakta olduğu ve bunların ayrıca torba flltrelerindeki gibi bir takviye kafesi ile donatılmasına gerek kalmadığı bildirilmektedir.

 

Şekil 4.8. Tane çapı ve ayrışma derecesi

İlk kez uygulanmış olan filtre elemanı bir tulumdan ibaretti. Pnömatik iletimde basınçlı hava ile temizlenen filtre elemanları kullanılmaktadır. Burada hava akımı, filtre elemanının dışından içine gerçekleşmektedir. Filtre elemanı olarak torba, paket veya çevre yüzeyi pliseli olan sert filtre elemanları kullanılmaktadır (Şekil 4.9).

 

 

 

Şekil 4.9 Filtre elemanı türleri

Filtre elamanı         b) Takviye kafesi

Torba filtreler eşit filtre yüzeyli paket filtrelerle karşılaştırıldığında, torba filtreler daha fazla yer gerektirmektedir. Bundan başka torbalar daha uzun boyda örneğin 2200 mm) yapılabildiği halde, paket filtre boyları biraz kısadır (örneğin 1000 mm). Pliseli filtre elemanları, paket filtre elemanlarında olduğu gibi geniş filtre yüzeyine sahiptir. Torba filtrenin içerdiği boy ve kapladığı hacim içerisine daha geniş süzme yüzeyli pliseli filtre elemanları sığdırma olanağı vardır. Pnömatik iletimde çoğu tozların yok edilmesi işleminde pliseli filtre elemanları öteki tip filtrelerden göreceli olarak daha çok yararlı olmaktadır.

4.3.4. Filtrelerin temizlenmesi

Bir pnömatik tesisteki filtrenin tüm işlevi periyodik olarak tekrarlanan aşağıdaki ayrıntılı işlevlere ayrılır:

A) İletim havasından tozun ayrışması;

C) Filtre pastasının mekaniksel ayrışımı;

D) Filtre ortamının ters akımla temizlenmesi.

B, C, D ayırt işlevleri temizleme ile ilgilidir. Bu işlevleri çok veya az mükemmellikte gerçekleştirebilen manüel, yan otomatik veya tam otomatik çalışan çok sayıda filtre çeşitleri vardır. Basınçlı hava ile temizlenen filtreler, mevcut filtre elemanlarından maksimum %25'lik bir kısmına zaman ayarlı aralıkta 0.1 ila 1 saniye süren pulslarla ters yönde yaratılan basınçlı hava şoku verilerek bu ayırt işlevlerin tümünü gerçekleştirir. Bu suretle tutulmuş olan tozlar çözüşür. Böyle bir filtre Şekil 4.14 te görülmektedir.

Giriş ağızlığı (a)'dan teğetsel olarak içeri giren hava ve iletim malı akımının büyük bir bölümü yumakçıklar halinde ayrışarak spiral hareketle (i) mal çıkışına akar. Toz içerikli hava yukarı yükselir, (b) filtre torbasından süzülerek filtre ortamında tutunur. Ayarlı zaman aralıklarında, buradaki beş torbadan oluşan her bir torba dizisi sıra ile temizlenir. Bu işlevde (d) diyaframlı ventil aniden açılarak (e) hava haznesindeki 6 bar basınçlı havayı (c) enjektör memelerine sevk eder. Memeler (b) torbalarma üfürerek yukarıda açıklanan B, C ve D işlevlerini tamamlar, (d) diyaframlı ventilin açılması, bir manyetik (f) ventili üzerinden (g) kumanda aygıtı ile sağlanır.

Basınçlı temizleme havasının yağ ve kondens suyundan arındırılmış olması gereklidir. Burada ventilin açılmasında gerek impuls aralığı ve gerek impuls sigası 0.1 ila 1 saniye zaman süresine göre ayarlanabilmektedir. Bundan başka filtre temizliği basınç kaybı üzerinden de ayarlanabilmektedir. Genelde filtre ortamında oluşan filtre pastası, yumakçıklar halinde, yukarı yükselen hava akımına karşı çıkış konisine düşer.

 

Şekil 4.10 Pnömatik bir iletim tesisindeki basınçlı hava ile temizlenir torbalı filtre

Bununla beraber ince toz tanelerinin yüzme hızı, filtredeki iletim havasının yukarı yükseliş hızından küçük olunca torba filtre yüzeyindeki bu tozlar devamlı üfürülür ve tekrar emilir. İnce tozlar için kesintisiz çalışan filtreler uygun deiğildir.

BÖLÜM 5

PNÖMATİK İLETİM TESİSLERİNİN HESABI

Pnömatik iletim hesabında basınç değerleri için birbirine özdeş olan (Pa) ve (N/m2) geçerlidir:

5.1. Havanın Özellikleri Dikkate Alınarak

Pnömatik İletim Tesislerinin Hesabı

Havanın sıkıştırılabilir (compressibility) özelliği nedeniyle doğacak basınç kaybının %10 ila %15 arasında olabileceği ve basınç kaybını hesap ederken bu düzeydeki kaybın ihmal edilebileceği literatürlerin bazılarında bildirilmektedir.

Atmosferik havada bu kayıplar 100 mbar dolayındadır. Böyle bir sınır, basınçlı hava gereksinimini tek kademeli bir radyal vantilatörden sağlayan oldukça basit düzenli iletim tesislerinin basınç düzeyini içermektedir. Döner pistonlu bir körüğün düşük basınç düzeyinde (p=500 mbar) ve orta değerli bir hava hızı ile çalışan bir pnömatik iletimin hesabı yapılırken havanın sıkıştırılabilme özelliği dikkate alınmayabilir. Ancak döner pistonlu körük veyahut tek kademeli (3 bar basınç düzeyine ulaşabilen kapasitede) bir komprösörün yukarı -basınç düzeyinde çalıştırılacak bir pnömatik tesisin hesabında iletim havasının sıkıştırılabilir özelliğinin dikkate alınması gerekir.

Bir pnömatik tesis hesabının odak noktasını boru çapı ile basınç kaybı arasındaki bağıntı oluşturmaktadır. Bu iki öğeden sonra hava debisi ve körük gücü saptanır ve buna göre körük seçimi yapılır. İletim malı debisi ile vericiyi saptadıktan sonra toz içeriğinin niteliğine göre filtre seçimi gerçekleştirilir.

Geniş çaplı boru seçimi, basınç kaybını azaltmakla birlikte tesis ve işletme giderlerini yükseltecektir. Öte yandan dar çaplı borularda'tesis ve işletme giderleri genelde düşük ve fakat basınç kaybı yüksektir. Boru çapı daraldıkça körük basıncıyetersizliği rizikosu da artacaktır.

5.1.2. Hava Hızı ()

Genellikle yüzer yöntemli pnömatik iletim tesislerinin hesabı için Tablo 5.1'de

verilen değerler yeterli görülmüştür.

Pnömatik iletimde Ap basınç kaybı altı ayrı basınç kaybından oluşur. Bunlardan

ikisi salt hava akımından ve dördü iletim malından doğmaktadır.

5.1.3.1. Hava Sürtünme Kaybı (pH )

Basınç kaybı pH salt hava akımındaki basınç kaybı gibi tanımlanmaktadır. Mal hava akımında basıncın değişmesi durumlarında basınç kaybının ispatlanması güç olduğundan yapılacak hesaplarda basınç kaybı, mal sürtünme kaybının içine dahil edilmiş gibi kabul edilir.

5.1.3.2. Hava Direnci Ayrıntıları (pw )

Hava direncini oluşturan ayrıntılar;

a) Kesit yüzeyi değişmeleri

Düzenli bir biçimde çekilmiş iletim hattında hava dirençleri hesaba katılmaz. Kurulan tesisteki memelerin, ayırıcıların, siklonların ve filtrelerin dirençleri tek tek tahkik edilerek iletim hattındaki basınç kaybı ile toplamı alındıktan sonra vantilatörün seçimi gerçekleştirilir.

İletim tesisatında gerekli emme havasının basınç kaybı dikkate alınmaz. Çünkü bu basınç kaybı, iletim hattındaki basınç kaybı ile karşılaştırıldığında çok önemsizdir. Bu nedenle iletim hattının sonuna iletim malı ve iletim havasının kinetik enerjisini tekrar kazanmak için herhangi bir önlem alınmaz.

Tablo 5.1 Pnömatik yüzer ortamlı iletimde önemli bazı yığın mallara ilişkin veriler

 

 

Ds= Tane çapı                                                            = Yıığn malın yoğunluğu

= Tanenin özgül ağırlığı                                           = Boru çapına bağlı basınç

= İletim borusundaki gerekli hava hızı                                  kaybı katsayısı

5.1.3.3. İletim Malı Sürtünme Kaybı (Ap R )

W.Siegel tarafından pnömatik iletim tesislerinde sürdürülen deneyim araştırmalarında, iletim malı sürtünme kaybı ApR'nin tane biçimi, (ps) özgül ağırlığı ve yığın malın yoğunluğu (pss) i'e bağıntılı olduğu bildirilmektedir.

5.1.3.4. Dikey İletim Kaybı ( )

Dikey iletim kaybı dikey konumlu boru içinde duran veya hareket halindeki yığın mal kolonunun boru kesitine bağlı ağırlığına eşittir. Dik iletim kaybı, bundan başka dikey boru içindeki sürtünme ile değil, jeodetik Ah yüksekliğini yenmekle bağıntılıdır.

5.1.3.5. İvme Kaybı ()

İletim borusunun / mesafesindeki ivme aralığında, iletim malının kararlı bir hız kazanması, bir enerji kaybı ile bağıntılıdır. Bu olgu doğal olarak bir, basınç kaybı ile eşdeğerdir.

5.1.3.6. Kıvrımlı Dirsek Kaybı ( )

İletim malının bir kıvrımlı dirsekten belli bir başlangıç hızı ile geçerken boru iç çeperine çarparak frenlenmesi olayı da bir  ivme kaybıdır.

5.1.3.7. Toplam Basınç Kaybı ()

Basınç kayıplarının tümü toplanınca toplam basınç kaybı elde edilir (dışında);

                                                                                                                          (5.1)

 

Kademeli boru düzenlemesine karar verildiğinde, her bir kademenin basınç kaybını hesap ederken (5.1) denklemini uygulamak gerektiğinde, denklemde son parantez içindeki 1 rakamı, ikinci kademeden başlanarak tüm öteki kademelerde kaldırılacak ve yerini sıfır alacaktır. Bundan başka 5.1 denklemindeki terimleri aşağıda sırasıyla açılandığı gibi düzenlemek yararlı olur:

                                                                                                                      (5.4)

                                                                                                           (        (5.5)

 

5.2. Bir Pnömatik İletim Tesisatının Tasarımı

Ekonomik çalışan çoğu iletim sisteminde karışım oranı , 10’ dan büyüktür. İletim borusu çapının tahminlenmesinde (5.3) denklemi yeterli olmaktadır.

 

(5.9) denkleminden boru çapı elde edilir.

 

Burada , iletim malı akımına bağıntılı bir basınç kaybı katsayısıdır ve (5.7) denklemi ile hesap edilir. İletim malının kütle debisi , önceden verilir. Hava hızı . Tablo 5.1’ den alınır. Seçilen körüğün basınç kapasitesi , için öngörülen basınç kaybı ile sonradan hesap edilen tüm basınç kaybı toplamına uyum sağlayabilmelidir. Döner pistonlu körük ile (basınç kapasitesi maksimum 1 bar) çalışan orta basınçlı tesislerde tahkik hesabı yapılırken körük basınç kapasitesinin yaklaşık olarak %70 bölümünün  için dikkate alınması önerilmektedir.

(5.10) eşitliğine göre hesap edilen çark ölçüsünde boru mevcut olmayabilir. Bu ölçüye karşılık piyasada satılmakta olan uygun çapta bir boru seçimi gerçekleştirilmelidir. Hesap edilen ölçüden daha farklı bir boru seçimi gerçekleştirildiğinde (6.10) denklemi karşılaştırılmasıyla  basınç kaybının küçülmüş veya tersi büyümüş olduğu görülecektir. Böylece körüğün basınç kapasitesinden az veya çok oranda yararlanma olasılığı sağlanmış olacaktır. Körük basınç kapasitesinin yetersiz görülmesi durumunda daha geniş çaplı boru seçilerek hesabı tekrarlanmalıdır.

5.2.2. Hava Debisi

Seçilen (d) boru çapı ve daha önce saptanan () hava hızı yardımı ile hava debisi elde edilir.

                                                                (5.11)

5.3. İletim Borusundaki Olguya İlişkin Temel Denklemler

Pnömatik iletimde Şekil 5.1’de görüldüğü üzere salt hava akımında olduğu gibi akışkanlar prensibi uygulandığında (1) kesitindeki  kitle debisi (2) kesitindeki  kitle debisine eşit olur.

                                                                      (5.12)

         

                                                    (5.13)

 

Şekil 5.1 İletim hattında hava akım olgusu

Boru çapının konstant olduğu kabul edildiğinde; açık bir deyimle  iken (5.13) denklemi :

 olur.   (5.14)

İletim borusu içindeki olgu değişimi

   (5.15)

   elde edilir   (5.16)

Bu demektir ki, bütün iletim hatlarında olduğu gibi v2 hava hızı, (5.16) denkleminden de anlaşılacağı üzere mutlak basınçların oranı ile bağıntılı olarak artar. Enerji harcamasını, iletim malı aşınmalarını ve tesisatın yıpranmasını arttıracağından, hızdaki bu artış istenmeyen bir olaydır. Bu nedenle iletim hattının belirli yerlerinde boru çapı genişletmesi gerçekleştirilir. Bu suretle hız artışı da belli bir oranda azaltılmış olacaktır.

Atmosferik olguda yüzer ortamlı bir iletimde en az düzeyde hava hızına gerek görüldüğünde basınç arttırılması yapılır. Bu suretle hızı düşürülen havanın özgül ağırlığı da artmış olacağından daha iyi bir taşıyıcı nitelik kazanmış olur. Böylece havanın özgül ağırlığı artınca yüzme hızı da azalacaktır.

Sonuçta mal tanesi hava akımı içinde aynı dinamik basınç ve aynı kuvvetle ilerleyecektir.

Şekil 5.1’ de görüldüğü gibi boru çapı ’ den ’ ye genişlediğinde aynı dinamik basınç için:

        geçerli olur.

İletim hattındaki olgu değişimlerinin saptanması için (5.13), (5.15) ve (5.17) denklemlerinden:

elde edilir. (5.18)

Pnömatik iletimde (5.18) denklemi, önemi nedeni ile dikkate alınmalıdır. Bu denkleme göre aşağıdaki iki önlemin alınması gereklidir. Bıunlardan :

a) Bir pnömatik tesisatın sonunda eğer  basıncı (örneğin basınç yöntemli bir tesisatta atmosferik basınç) egemen oluyorsa, ondan daha yüksek olan  basıncında başlangıç hava hızı  oranının karekökü kadar düşürülebilir. Bu açıklamaya göre:

b)      Boru çapı ’den ’ ye kademelendirilirken  orantısı  orantısının 4. kuvvetine eşit olmalıdır.

Dinamik basınç, gerekli minimum değerden daha büyük olsa bile iletim hiç kuşkusuz devam edecektir. Boru kesitinin konstant olması halinde iletimin başlangıcında daima en küçük dinamik basınç egemendir. İletim hattı sürecinde hava hızının yükselmesi ile dinamik basınç artar. Çünkü (2.1) denklemine göre dinamik basınç, hava hızının karesi ile ve havanın özgül ağırlığı ile doğru orantılı olarak gerçekleşir. İletim hattında boru çapı kademelendirilmesi gerçekleştirilmediği taktirde, boru içinde tıkanma olayı oluşur. Genellikle mal akış rejiminin bozulmaya yüz tuttuğu noktada oluşan tıkanmanın asıl nedeni de budur.

BÖLÜM 6

PNÖMATİK İLETİM HAVASININ SAĞLANMASI

Vantilatör bir akışkan madde kompresörüdür. Euler’ in akışkanlar makinelerinde ilişkin temel denkleme öre bir radyal vantilatör aşağıdaki basınç farkını üretir:

          (6.1)

Burada  bir verim katsayısı olup,  ve  döner çarkın (fan) çevre hızları,  ve  akım çevre hızlarıdır. Endeks (1) girişi, endeks (2) çıkışı simgeler. Girişteki bağıntılar dikkate alınmadığı takdirde = yaklaşımıyla (6.1) denklemi  verim katsayısı ile birlikte:

 (N/)      (6.2)

Vantilatör fanının çevresel hızının istenildiği kadar yükseltilmesi mukavemet nedeni ile olanaksızdır. Bundan dolayı pnömatik iletim tesislerinde hizmete konacak olan tek kademeli vantilatörlerin basınç kapasiteleri yaklaşık 0.16 bar ile sınırlandırılmıştır. Daha yüksek basınç farklarında genellikle döner pistonlu körükler kullanılır.

6.1.2. Yapım Biçimleri ve Karakteristikleri

Yüksek kapasiteli ve tek kademeli radyal bir vantilatör fanı (Şekil 6.1)’ de görülmektedir. Ayrıca şekil 6.2’ de halen endüstride uygulanan vantilatör yapım biçimlerini göstermektedir.

 

Şekil 6.1 Radyal vantilatör

 

Şekil 6.2 Tek kademeli vantilatör fanlarının yapım biçimi ve basınç kapasitesi

Fan kanatlarının dönüklüğü 6.1 denklemine göre  çevre hızı, vantilatörün üreteceği basınca dönüşür. Bundan başka kanattaki bu dönüklük vantilatörün karakteristiklerini etkiler. Şekil 6.3.’ de kanat şekillerindeki üç olabilirlik görülmektedir.

 

Şekil 6.3 Kanat dönüklüğünün vantilatör karakteristik eğrileri üzerindeki etkileri

6.1.4. Benzerlik Kuralları

Bir vantilatörde dönme hızı  den  ye, fan çapı den ’ ye veyahuıt havanın özgül ağırlığı den  ye değiştirildiğinde, benzerlik teoremi ile v debisi,  basınç kapasitesi, p güç çekimi aşağıdaki denklemlere göre değişir.

           (6.3)

           (6.4)

             (6.5)

Bu bağıntıların dikkate alınması ile vantilatörün görev değişikliğine uyarlanması sağlanır.

 

Şekil 6.4 Bir vantilatörün işletme noktası

6.1.5. Bir Pnömatik Tesisatın İşletme Noktası

Bir pnömatik tesisatta körük karakteristik eğrisi ile işletme karakteristik eğrisinin kesiştiği nokta işletme noktasıdır. Şekil 6.5’ de yüzer yöntemli iletimin kapsam alanı görülmektedir. Burada bir döner pistonlu körük ile bir vantilatörün “çok kademeli vantilatör”  (V) veya (v) karakteristik eğrileri görülmektedir. Bir örnek olarak şekil 6.5’ in kapsadığı bir işletmede kitle debisi 6 ton/h olan bir malın döner pistonlu körük veya vantilatörlerle iletildiğine göre körük ve vantilatörün, işletme sürecinde kaydettiği A işletme noktası şu şekilde açıklanmıştır:

= 0.45 bar

= 6 ton/h

 

Şekil 6.5 Çok kademeli vantilatör örneği

Döner pistonlu körük ile çalıştırılan bir işletmede malın debisi Qs = 7 ton/h’ ye yükseltilince basınç kaybı 0.5 bar'a çıkarken hava hızı yaklaşık aynı kalır. Çok kademeli bir vantilatörün sağladığı Qs = 7 ton/h debi ile hiçbir reel (gerçek) işletme noktası elde edilemez. Bu durumda tesisat tıkanmış olur.

Tesisat ve vantilatör karakteristik eğrileri arasındaki B kesişme noktası teorik olarak gerçek ise de işletme için olanaksızdır. Tesisattaki en ufak bir arıza sonucunda hava hızı da düşmüş olacağından Qs = 6 ton/h eğrisi üzerinde B işletme noktasını sola kaydırmış olacaktır. Bu taktirde çok kademeli vantilatör yassı süreçli karakteristik eğrisi ile iletim için gerekli yüksek basıncı üretecek durumda değildir. Bundan anlaşılacaktır ki, körüğün karakteristik eğrisi dikleştikçe işletme daha güvenceli çalışacaktır. Bununla beraber bir vantilatör, yüzer yöntemli bir iletim alanında güvenceli bir işletme olanağı sağlamaktadır. Özellikle vantilatör karakteristik eğrisi işletme noktasından dik olarak geçtiğinde bu güvence daha kesinleşir. Burada kısma klapesinin hareket ettirilmesi sayesinde tesisatın karakteristik eğrisinin dikleşeceğini göz önünde tutmak gerekir. Şekil 6.5 de görüldüğü gibi bu olgu, körük ve tesisatın karakteristik eğrilerinin çok iyi bir kesişme noktası sağlamalarına yardımcı olur. Bir pnömatik iletim tesisatının tıkanma sınırını değerlendirirken körük karakteristik eğrisinin dikkate alınması gerekir. Bir pnömatik iletimde körük karakteristik eğrisi ile tesisat karakteristik eğrisinin oynadıkları rol, aşağıda belirtilen kriterlerle özetlenebilir:

a) Körük karakteristik eğrisi ile tesisat karakteristik eğrilerinin oluşturduğu reel (gerçek) bir kesişme noktası gereklidir.

b) Kesişme noktasında körük karakteristik eğrisi, tesisatın karakteristik eğrisinden çok daha dik olmalıdır.

c) Mal debisinde oluşacak dalgalanmalarda kesişme noktası reel durumda kalmalıdır.

d) Döner pistonlu körükle çalışan emme yöntemli tesislerde gerekli hava debisi, atmosferik olguya çevrilmeli ve emme yöntemli işletmede körük karakteristik eğrisinin yassı süreçli olması sağlanmalıdır.

e) Vantilatörlü işletmede yüksek hava sıcaklıklarının basınç yükselmesi üzerine etkisi kesin olup körük karakteristik eğrisinin dikliği yönünden bu olgu dikkate alınmalıdır.

f) Sistemdeki kaçaklar (örneğin vericideki kaçak hava) kesin olarak havanın debisini değiştirecektir. Bundan başka kaçak hava miktarı basınç ile bağıntılı olduğundan körüğün karakteristik eğrisinin dikliğini azaltacaktır.

Çok kademeli vantilatörler yaklaşık birbiri ile seri bağlanmış olan vantilatörlerin karakterini sergiler. Seri bağlanan vantilatörlerde karakteristik eğrilerinin değerleri ordinat ekseni yönünde üst üste eklenir. Bu esnada körük karakteristik eğrisi dikleşecektir.

6.1.7. Vantilatörlerin Paralel Olarak Bağlanması

İki vantilatörü birbiriyle paralel bağlamak olanağı da vardır. Böyle olunca  ve  debilerinin toplamı V elde edilir. Açık bir deyimle körüklerin karakteristik eğrilerinin değerleri apsis ekseni yönünde birbirine eklenir. Burada körük karakteristik eğrisi yassılaşacaktır. Bu olay istenmeyen bir olgudur.

 

Şekil 6.7 Birbirleriyle paralel bağlı iki vantilatörün körük karakteristik eğrisi

Prof. W.BohI' e göre[1] bir işletmede dönme hızı ayarlanabilen tek bir vantilatörün yerleştirilmesi çok daha ekonomiktir. Paralel bağlama seçeneğinde vantilatörleri güvenli ve düzenli olarak çalıştırmak istendiğinde, tesis sahipleri ile vantilatör yapımcılarının projenin hazırlanmasında birlikte uyum sağlamaları gerekir. Aksi halde sonradan yapılacak düzeltme ve değişiklikler çok zor ve aynı zamanda maliyeti çok kabartacaktır. Vantilatörleri paralel işletme durumunda konumlandırılmış olan bir tesiste önce yalnız bir vantilatör (kısma organı tam açık ayara getirilmek koşulu ile) harekete geçirilir. Ancak bu esnada öteki vantilatörün kısma ayarı tümü ile kapalı olmalıdır. Bundan sonra ikinci vantilatör, kısma ayarı açılmak suretiyle tesisata iştirak ettirilir. Eğer bu kurala uyulmazsa çok şiddetli silkinti ve debi dalgalanmaları oluşarak vantilatörlerin hasarlanması kaçınılmaz olur.

[1]BOHL, W.: Ventilatoren-Berechnung, Konstruktion, Versuch Betrieb. Würzburg: Vogel Buchverlag, 1983.

BÖLÜM 7

7. Deneysel Temel Prensipler

Malzemenin yoğunluğu arttıkça hava hızıda artırılmalıdır. Şekil.6'da gösterildiği gibi bir deney düzeneği kullanıldığında taşınacak malzeme taşıma borusunun ucuna takılan şeffaf nozülden taşıma borusuna aktarılmaktadır. Bu deneyde herhangi bir malzeme taşımak için belirli bir çaptaki boruya minimum ne kadar hız uygulanacağı veya yine benzer malzemeden taşımak için belirli bir hızda hava üreten kompresör ile boru çapı tayini mümkündür. Bilindiği üzere çap büyüdükçe hızda düşecektir.

 

                              Şekil 7.1 Çökme hızı için deney düzeneği

7.2 Taşıma borusundaki basınç kaybı

Şekil.2.2'de taşıma borusundaki hava hızı ife ifgili basınç kaybının bileşenlerini gösterilmiştir. Bu bileşenler, basınçlı hava taşınacak malzemesiz halde taşıma borusunda yenilmesi gereken sürtünme yaratabilir. Taşıma basıncının bu kısmı ApL eğrisi ile gösterilir. Basınç düşümü artışı havanın hızı ile kare orantılı olduğundan, hava hızı mümkün olduğu kadar düşük tutulmalıdır. Taşınan taşınacak malzeme borunun cidarında sabit bir yavaşlama gösteriri. Bu yüzden tekrar ivmelendirilmesi gerekir. Bu sürtünme basınç düşümünün Aj)K kısmıdır. Basınç düşümü aşağı yukarı havanın hızı ile lineer olarak artar.

Ap,. malzemenin neden olacağı tıkanmada ortaya çıkan tıkanma kuvvetidir. Eğer taşınacak malzemenin akış hızı sabit ise hava hızındaki düşmeden dolayı boruda akmakta olan taşınacak malzeme debisinde artış gözlendiğinden karışım oranı değişecek ve böylece basınç düşüşü artacaktır. Bu eğri hiperbolik bir eğridir.

 

Şekil.7.2 Toplam basınç kayıpları

Bütün kayıp eğrilerini birleştirdiğimizde bize toplam basınç kayıp eğrisini ki bu sistemin karakteristik eğrisini verir.malzemeye, karışım oranına ve borunun yerleşim şekline bağlıdır. Eğrisi de paraboliktir. Parabolik eğri tüm pnömatik taşınım sistemleri için geçerlidir. Kompresör gücü taşıma basınç ve hava hızına bağlıdır.

7.3 Taşınacak malzemenin ivmelenmesinden dolayı oluşan basınç kaybı

Katı malzemelerin minimum taşıma hızında çok hızlı ivmelenmeleri gerekir. İvmelenme kaybı kompresör tarafından üretilmesi gereken taşıma basıncının büyük bir kısmını oluşturur ve sadece malzemenin emme girişinde görülür. Kombine sistemlerde yani emme-basma sistemlerinde bu kayıp iki defa görülür. İlki malzemenin emme nozülüne girişinde ikincisi ise malzemenin basma borusuna tekrar girdiği emme siklonunda görülür. Sadece emme sisteminde emme nozülünde bir başka basınç kaybı oluşur. Bu kayıp 0 ile nozül ivmelenme kaybı arasında değişmektedir.

7.4 Boru dirseğindeki basınç kaybı

Dizayn ve kurulum süresince taşınacak malzemenin boru içerisindeki yön değişikliğini minimum tutmak önemlidir. Boru dirseklerinde taşınacak malzemenin hızı azalır.

Şekil.7.3 Dirsekteki taşınacak malzeme ve hava akışı

Boruda en çok yıpranma dirsekte olur. Şekil.7.3'de dirsekteki taşınacak malzeme ve hava akışı gösterilmiştir. Dirsekteki hava ve taşınacak faz için ilgili 4 durum vardır.

• Dirseğe girişten önce 1 nolu kesite kadar taşınacak malzeme ve hava homojendir.

• Kesit 1 'de farklılaşma başlar.

• Kesit 1 ve 2 arasında malzeme merkezkaç kuvvetinden dolayı borunun iç cidarına doğru yönelir. Sürtünmeden dolayı taşınacak malzeme iç cidarda yavaşlar. Girişteki taşınacak malzeme hızı M , , çıkıştaki malzeme hızı Ak2 'den büyüktür.

• Kesit 2'de hava ve malzeme tekrar karışır.

7.5 Dikey taşımadaki basınç kaybı

Dikey boruda yataydakine oranla ekstra kaldırma işi yapılmalıdır. Buda ekstra basınç kaybıdır. Dikey boruda birim metre başına basınç kaybı genelde yataydakilerin iki katı kadardır.

BÖLÜM 8

EN ÇOK GÖRÜLEN PNÖMATİK TAŞINIM PROBLEMLERİ VE ÇÖZÜM YOLLARI

Bu problemler taşınan taşınacak malzemenin özelliklerine göre, endüstriye göre, taşıma sisteminin taşınacak malzemeye göre değişir. En önemli ve en çok görülenleri şunlardır:

Pnömatik taşınım sistemlerinde en çok karşılaşılan problem budur. Bazı işletmelerde hiç boru tıkanması gerçekleşmezken bazılarında 2-3 saatte bir bu problemle karşılaşmaktadır. Düzgünce tasarlanmış ve bakımı yapılmış bir pnömatik sistemde bu problemin görülmemesi gerekmektedir. Tıkanma, taşıma borusunun belirli bir uzunluk boyunca tıkanması ve taşıma havasının boru boyunca basınç artışı şeklindedir. Eğer birikme yani tıkanma kısa aralıkta görülüyorsa basınç farkı artacağından, birikmeye yönelik uygulanan güç sürtünmeyi yenecek ve malzeme boru boyunca kaymaya başlayacaktır. Eğer malzeme daha uzun boru boyunca tıkanırsa, tıkanıklığın arkasındaki havanın birikmesiyle basınç artıkça bu tıkaç boru adarına daha çok güç uygulamaya başlayacaktır. Eğer birikim uzun ve hava geçirmez boşluksuz yapıda ise basınç artışına bağlı kalmaksızın tıkaç hareket etmeyeceğinden boru cidarına daha fazla güç uygulanacaktır. Bu problemi çözerken birkaç noktaya dikkat etmek gerekir. Birincisinde, sistem daha önce normal çalışıyordu şimdi mi problemle karşılaşıldı? İkinci durum sistem daha önce hiç çalıştı mı? ve sonuncusu sistemin taşıma hava debisi nedir? (yoğun faz mı seyrek faz mı?).

Eğer birinci durum geçerli ise bütün sistemi değiştirmeye karar vermek yanlış olur. Değişen parametrenin ne olduğunu bulmak daha iyi bir yaklaşımdır. Genellikle malzeme özellikleri değişmiştir ya da taşıma havasında bir değişiklik olmuştur. Bazen aynı malzeme kalitesi değişmiştir, yani taşınacak malzemenin boyutunda bir değişiklik olmuştur. Tipik olarak daha ince bir malzeme tıkanmalara daha çok sebep olmaktadır. Eğer tıkanma sistemin ilk birkaç metresinde oluşuyorsa hava girdisindeki değişiklikleri (eskimiş takım, kirli hava filtreleri, kaçıran valfler, pompadan kaynaklanan sızdırmalar, vb) ya da artırılmış malzeme yoğunluğunu kontrol ediniz. Eğer tıkanma taşıma sisteminin başında oluşuyorsa sistem için taşıma hızı veya malzeme/hava oranı malzeme taşıma için yetersizdir. Şayet tıkanma sistemin birkaç metresinden sonra meydana geliyorsa, bu taşıma hattının kendisinde bir değişiklik olduğunu gösterir. Bu da genellikle hava sızdırması nedeni ile oluşur. Bu çeşit sızdırmalar her zaman belli olmayabilir çünkü genellikle dağıtıcı valflerden oluşurlar. Bu nedenle ikinci yönde malzemenin gerekli hız olmadan taşınmasına sebep olurlar. Genellikle taşıma sisteminin bir sızdırmadan dolayı oluşan tıkanma sisteminde ilk 12 metre den sonra oluşur.

İkinci durumda ise yani sistem daha önce hiç çalışmamış ve ilk çalışmasında tıkanma oluşursa ele alınması gereken parametreler yukarıda belirtilen yani birinci durum İçin incelenecek parametrelerle aynıdır.

Şayet üçüncü durum gerçekleşmiş ise yani hava debisiden kaynaklanan bir problem ise hava hızı değerleri kontrol edilmelidir. Hava hızı taşıma sistemi boyunca artar. Eğer sistemin başında malzemeyi taşıyabilecek yeterli hava mevcut ise aynı değerde havanın sistemin en son noktasında da olmalıdır. Bu durumda o zaman taşıma sisteminde seyrettik fazda neden yükselticiler kullanılıyor sorusu akla gelir. Seyreltik fazda malzemenin taşınıp taşınmayacağını belirleyen taşıma havasının hızı ve malzeme/hava oranıdır. Fakat yoğun fazlı taşımada durum farklıdır. Yoğun fazlı taşımada malzeme sisteme bir piston oluşturacak şekilde yani borunun bütün ara kesitini dolduracak şekilde verilmektedir. O zaman havanın sisteme hiçbir etkisi yoktur. Yoğun fazlı taşımada önemli olan tıkacı boru boyunca hareket ettiren basınç değişiklikleridir. Bu malzeme pistonu uzunluk olarak arttıkça duvar sürtünmelerine karşı onu hareket ettirmek için gerekli basınçta artar. İri malzemeleri taşırken bu problem pek gözükmez fakat ince taneli malzemelerde pistonun uzunluğu kontrol edilmelidir. İnce ve geçirgen olmayan malzemelerin uzunlukları yoğun fazlı sistemde taşımada sisteme sokulurken kontrol edilmelidir.

Tıkanmalar ince malzemeleri taşıyan yoğun fazlı sistemlerde tıkaçlar oluşturduğunda ya sistemin başında pistonların yetersiz ayrılmalarından ya da pistonların hattın içinde birleşmelerinden kaynaklanır.

Genelde hava hava debisini artırmak için hava hızının artırılmalıdır. Bu tanım kısmen doğru olsa da genellikle yanlış bir yaklaşım ve hava akışını artırmak sistemdeki taşıma hızını artırır (seyreltik fazlı taşımada genellikle bu düşünce şekli yaygındır). Seyreltik fazda taşımada hızı artırmak sistemi işletmek için gerekli basınç farkının artırılmasına neden olur. Bu nedenle bazen hava debisinin düştüğü durumlar olabilmektedir. Seyreltik fazda taşımak için malzeme minimum hava akışına ihtiyaç duyar. Fakat hızı o noktadan yukarıya taşımak sadece ve sadece gerekli taşıma basıncını artırdığından hava debisi üzerinde bir etkisi yoktur. Genellikle hava debisi artırmak hava hacmi fonksiyonu olmaktan ziyade bir basınç fonksiyonudur. Sistemin yüksek basınçta çalışmasına hava kaynağındaki basınç artırması olanak verir. Hava debisi işletme basıncıyla neredeyse lineer bir şekilde değişmektedir. Örneğin, hava debisini %10 artırmak için sistemin basıncını %10 artıracak yollar aranmalıdır. Bu yaklaşım hem seyreltik hem de yoğun fazlı taşımada geçerli bir yaklaşımdır. Fakat bazen işletme basıncını artırmak pahalı olabilir dolayısıyla gerekli basıncı düşürmek hava debisi problemini çözebilir. Sistemdeki bazı dirsekleri kaldırmak, daha kısa ve düzgün bir hat kullanmak işletme basıncını düşürür. Hava debisi bu durumda hat kısıtlamalarının azaltıldığı oranda artacağından boru uzunluğu ile hava debisi ters orantılı olacaktır.

Eğer sistem seyreltik fazda ise taşıma hızı gerekenden yüksektir. Hava hacmini azaltmak gerekli basıncı azaltacağından hava debisi de bir artış söz konusu olacaktır. Dönüş hızının düşürülerek işletme basıncının azaldığı ve hava debisisinin artırıldığı durumlarda vardır.

8.3. Hat Eskimesi ve Bakımı

Taşıyıcı borunun eskimesi borunun içindeki aşındırıcı taneciklerin çarpmasından kaynaklanır ve daha çok yön değişikliğinin olduğu yerlerde gözlenir. Bütün taşıma sistemlerinin belirli ve gerekli bir bakım şekli vardır. Bu nedenle aşındırıcı malzeme terimi veya yıpranma terimi değişik sistemlerde, operatörlerde değişik anlamlara gelir. Bazı sistemlerde uzun süre hiç bakım onarım gerekmezken bazı sistemlerde günlük bakım gerekebilir. Aşındırıcı etki, eskime yapan malzemelerin sertlik, malzemecik boyutu ve malzemecik şekli gibi malzemeciğin karakteristik özelliklerinden kaynaklanır. Sertlik Mohn ölçüsüyle ölçülür. Mohn malzemeciğin sertlik katsayısını ifade eder, sertlik katsayısı arttıkça yıpranmada artmaktadır.

Malzemecik boyutunun da yıpranma oranına etkisinin olduğunu söylemiştik. Yıpranma malzemeciğin boru cidarına çarpma enerjisinden kaynaklanır. Enerji kütleye bağlı olduğundan ne kadar büyük kütleli malzeme çarparsa o kadar yüksek yıpranma etkisi oluşacaktır. Örneğin pnömatik taşımada, kırık cam şişesi taşımak taşıma hattını, toz haline getirilmiş cam taşımaktan daha çok yıpratır. Bunun gibi malzemenin şeklinin de aşınmaya etkisi vardır. Eğer malzemecik küresel ise sivri uçlu malzemelere veya çentikli malzemelere göre borunun cidarında daha büyük alanlara çarptığından daha az etki yapar yani malzemeciğin çarptığı alan ne kadar büyük olursa yıpranmada o ölçüde büyük olur.

Aşınmada diğer bir faktör taşıma hızıdır. Yukarıda belirtildiği gibi çarpma enerjisinin aşınmada büyük bir etkisi vardır. Aşınma çarpma hızının karesinin bir fonksiyonudur. Taşıma hattının ömrünü uzatmak için taşıma hızının bileşenlerini minimum seviyede tutmak gerekmektedir.

Diğer bir yol ise taşıma hattı için aşınmaya dayanıklı malzeme kullanmak gerekliliğidir. Kaliteli malzeme kullanıldığında taşıyıcı boru çarpmalara karşı o derece dayanıklı olacaktır. Aşınmayı önlemek için en sık kullanılan yöntemlerden biriside değişik şekillerde dirsek kullanmaktır.

8.4. Basınçlı Hava Üretim Ünitesinin Özellikleri

Basınçlı havanın debisi, kullanılacak boru hattında taşınacak malzeme için yetersiz ise malzeme taşınamaz ve malzemenin sistemden alınma noktasında minimum hava hızına ulaşılmış olması gerekir.

 

Şekil.8.1 Minimum hava taşıma hızıyla malzeme yoğunluğu arasındaki ilişkinin grafiksel gösterimi

Minimum hava hızı taşınacak malzeme taşınacak malzemeye bağlıdır, örneğin malzeme yoğun fazda taşınacaksa, ona göre önlem alınmalıdır. Hava tutma hava debileri oldukça yüksek olan çimento ve barit gibi malzemelerin taşınmasında, daha yoğun fazlarda minimum taşıma hızı söz konusu iken, alümin ve kum gibi malzemelerde düşük yoğunluklarda ihtiyaç duyulan minimum hız miktarı düşecektir. (Şekil.8.1). Yüksek yoğunluktaki malzemelerde taşıma hızı genellikle 12-13 m/s arasında değişir.

Elemanın Adı	Arıza Nedeni	Tavsiye Edilen Çözüm Yolları
Basınçlı hava ünitesi	Hatalı karakteristikler Relief valf Düşük hava sıcaklığı Hava filtresi Toz taşımadaki aşınma	Basma hattı basınç değerleri kontrol ediniz. Taşıma hattı giriş hızını kontrol ediniz Düşük basınca ayarlı olabilir. Taşıma hattı giriş hızını kontrol ediniz. Temizlenmiş olduğundan emin olunuz. İlk ölçülerle mevcutlar mukayese edilmelidir.
Hava tesisatı	Akışdaki dirençler	Tesisattaki valf çalışmalarını kontrol ediniz
Besleyiciler	Aşırı hava kaçağı Taş/ma hattına aşın besleme Kararsız malzeme beslemesi Aşınma	Aralık toleranslarını kontrol ediniz. Emme tankı ve emme nozullarında. hava debi oranını değiştiriniz. Çalışma basıncı veya çevirici gücünü artırınız. Aralık toleranslarını ve valf oturma yüzeylerini kontrol ediniz.
Malzeme Bunkeri	Tamamen dolu	Bunkerdeki seviyeyi kontrol ediniz
Tüm Sistem	Malzeme değişimi Taşıma mesafesi değişimi	Hava ihtiyacını, besleme miktarı vb. kontrol ediniz.
Malzeme Taşıma Tesisatı	Boru hattı önceden tıkanmış haldedir. Yoğuşma hattı Aşırı malzeme boyutu Islak malzeme Boru tesisatı kaplaması	Taşıma başlamadan önce hattı kontrol ediniz. Yeterli çalışma için kontrol ediniz. Yeterince yalıtım, ısı boruların izleyiniz, taşıma havasını kurutunuz. Tıkanma noktasında malzemeyi kontrol ediniz.

Söz konusu malzemeler için (çimento, vb) taşıma mesafesi çok büyük olmadıkça malzeme yoğunluğu sorun yaratmaz. Malzemenin askıda taşınması söz konusu olduğu zaman gerekenden daha düşük taşıma hızlarında çalışmak mümkündür.

 

Şekil.8.2 Taşınacak malzemenin minimum hava taşıma hızı ile faz yoğunluğu

Kum ve granüle şekerde olduğu üzere kaba taneli malzemelerde hava tutma hava debisi düşük olduğu için bu tür malzemeler Şekil.8.2'de gösterilen B türü malzemelere daha yakındırlar. Bu tür malzemelerde taşıma hızı 13-16 m/s arasında (malzeme askıda kalmak şartıyla) değer alabilir. Ancak gerçek taşıma ilişkisine ulaşmak için farklı malzemelerle yapılacak denemelerle en uygun değerlere ulaşılabilecektir. Basınçlı hava ünitesine ait özelliklerden olan hava ihtiyacının hesaplanması için malzeme alma noktasındaki hava basıncının önemi oldukça büyüktür. Boru hattında malzeme taşınması için gerekli volümetrik hava debisi, matematiksel modellemeden de görüleceği üzere, basınçlı hava ünitesinde verilen özellikler arasındadır.

8.5. Boru Hattının Aşırı Beslenmesi

Taşıma hattındaki basınç gradyeni aslında malzemenin konsantrasyonuna bağlıdır. Taşıma hattına fazla malzeme beslenecek olursa basınç gereksimi mevcut olan değeri aşacağından boruda tıkanma gözlenir. Tüm boru hattı besleme ünitelerinde, malzeme debisini kontrol edebilen bir mekanizma mevcuttur. Sürgülü valfler ve vidalı taşıyıcılar da olduğu gibi, bunların kontrolü de hız kontroluyla mümkündür. Ventürimetrenin kullanıldığı besleme üniteleri için ayrı bir kontrol düzeni gerekebilir. Emme tankları ve emme nozulların da ise giriş havasının ayarlanması yeterli olmaktadır.

Taşıma hattında sürgülü valf kullanımı söz konusu ise, özellikle tesisin ilk çalışma aşamasında yapılan beslemenin kontrolü daha da önem taşımaktadır. Sürgülü valflerle çoğu zaman çok hassas besleme yapılamamaktadır. Çünkü ±1 veya 2 d/dk'lık fark, malzeme debisinde oldukça büyük değişimlere neden olur. Dolayısıyla hassas debi ayan için dönüş hızının çok iyi belirlenmesi şarttır. Ancak besleme hattındaki sorunun, basınçlı hava ünitesi özelliğinden mi yoksa besleme ünitesinden mi kaynaklandığından emin olunmalıdır. Basınçlı havanın kontrolü; pozitif basınçlı sistemlerde, basma hattına yerleştirilecek bir manometre ile negatif basınçlı sistemlerde ise filtrasyon ünitesiyle giriş arasındaki boru malzemesi üzerine yerleştirilecek vakummetre ile sağlanacaktır. Manometre değeri ile taşıma hattındaki basınç düşümü, mertebe olarak birbirine yakın değerlerdir. Taşıma hattındaki değer, tasarım değerinin üstünde ise hattın aşırı beslendiği anlaşılır. Volümetrik hava debisi düşük ise; tıkanma sırasındaki söz konusu basınç ya tasarım değerinde ya da bu değerin altında olmaktadır. Basınç hattına yerleştirilecek manometre, sistemin performansını kontrol etmek için çok yararlıdır. Basınç tasarım değerinin altında ise, besleme debisi yetersizdir ve arttırılmalıdır. Giriş hattındaki basınç artışının pozitif basınçlı sistemlerde girişteki hava debisini azalttığı bilinmelidir. Taşıma mesafesi veya malzeme debisi değiştirilecek olursa malzeme miktarıyla hava debisi arasında oluşturulacak denge için manometre değeri yetersiz olacaktır.

8.6. Boru Hattında Kararsız Debi Hali

Boru hattında ara sıra tıkanma gözleniyorsa bunun nedeni malzemenin beslenmesi sırasında karşılaşılan dalgalanmalardır. Sınır basınç değerinde çalışan bir sistem için besleme hattında gerçekleştirilen geçici artışla, malzeme konsantrasyonu artacağından, boru hattının tıkanması kolaylaşacaktır. Tesisin ilk devreye alınması sırasında ortalama debinin tayini için; anlık debinin) sürekliliği irdelenmelidir. Aşırı basınç yüklenmesi halinde; beslemenin durdurulabilmesi için besleme ünitesindeki basınç butonundan yararlanmak mümkündür.

8.6.1. Boru Hattındaki Nemin Etkisi

Soğuk boru hattının iç yüzeyinde yoğuşma oluşabilir. Bu tür bir sorun özellikle bina dışında çalışan ve büyük sıcaklık değişimlerine tabi boru hatlarında görülmektedir. Normalde kurutma gerekmiyorsa, boru hattında oluşan ısı birikimi incelenmeli ve malzeme nakli başlamadan önce boru hattından hava geçirilerek ortamın kurutulmasına çalışılmalıdır.

Ortamdaki hava sıcaklığının artmasıyla hava yoğunluğu düşer. Normal çalışma şartlarında, üniteden aktarılan basınçlı hava sıcaklığı, roots tipi bloverlerde olduğu üzere, ortam o sıcaklığının 60 C üstüne çıkabilir. Böylece volümetrik debi ve dolayısıyla elde edilen hava hızı, ortam sıcaklığındaki değerlere göre %25-%30 daha fazla olur. Malzeme naklinde, başlangıçta kullanılan hava genelde soğuk olacağından, hava hızındaki düşme tıkanmaya neden olabilir. Hava sıcaklığını düşmesiyle yoğunluk artacağından hava ihtiyacının minimum sıcaklık değerine göre düzenlenmelidir Bu düzenleme normal çalışma şartlarında yüksek hızlara çıkılmasına neden oluyorsa, o takdirde hava akışıyla boru hattı arasındaki ilişki mutlaka düzenlenmelidir. Bunu sağlamak için öncelikle, basınçlı hava ünitesinin değişken hız kontrolü, by-pass hattındaki kısılmış hava nozullan ve kontrol vaffiyle atmosfere aktarılacak hava miktarının ele alınması tavsiye edilmektedir.

8.6.3. Boru Hattında Arta Kalan Malzemelerin Etkisi

Taşıma hattındaki duruşlarda boru tesisatı yeterince temizlenmezse, boru içinde malzeme artığı kalması kaçınılmazdır. Tesisattaki çalışma uzun ve düşey yönde ise, arta  kalan malzemeler tabanda birikecek ve yeniden taşımaya başlamada sorun yaratacağından malzeme taşımaya başlamadan önce taşıyıcı boruya basınçlı hava verilerek gerekli temizlik yapılmalıdır. Boru hattında tıkanma söz konusu ise, taşıma işlemine başlamanın sorunları artıracaktır. Emme ve taşıma hattına yerleştirilecek manometreler boru hattının durumunu kontrol etmek için yeterlidir. Sisteme ait basınç düşümünün temizleme basınç değerinden daha düşük olmamasına özen gösterilmelidir. Boşta çalışmada gerçek basınç düşümü daha fazla ise, sistemde anındaki basınç düşümüyle temizleme anındaki basınç düşümü karşılaştırılarak irdelenebilir. Taşıma hattının tamamen boşaltıldığından emin olmak için boş hat üzerindeki basınç değerine ulaşılıncaya kadar hava aktarımına devam edilmelidir.

8.6.4 Taşıma İşleminin Başlamasından Belli Bir Süre Sonra Oluşacak Tıkanma

Uzun süre çalışan bir tesiste tıkanmalar başlayacak olursa, bunun tek nedeni malzeme besleme ünitesindeki aşınmalardır. Besleme ünitesinde hava kaçakları artacak olursa, malzeme taşımada kullanılan hava miktarı düşer. Böylece hava kaçaklarından sonra arta kalan volümetrik hava debisi, havanın taşınması için yeterli olmayacağından taşıma hattı tıkanacaktır. Malzeme sürtünmesinden dolayı helezon dış çapında oluşan azalma, sürgülü vanaların oturma yüzeylerinde oluşan aşınma ve valf kanatlarının boyutundaki azalma, hava kaçaklarını arttıracaktır. Söz konusu sorun için en basit çözüm, basınçlı hava ünitesinin hava debisini çeşitli yöntemlerle artırarak, kaçak miktarının dengelenmesi şeklindedir. Ancak, en ideal çözüm, aşınmış elemanların değiştirilmesidir. Hava debisinin artırılmasında imalatçı firmanın pnömatik ünite ile ilgili verdiği özellikler unutulmamalıdır. Hava ünitesinin kumandasında a.c veya d.c motorlar kullanımına göre problemin çözümü şekillenir. Daha pahalı olmasına rağmen d.c motorlarda debi aktarımı, sadece motor dönüş hızındaki artışla sağlanırken; a.c motorlarda, kayış kasnak sisteminin değiştirilmesiyle sağlanır.

8.6.5. Düşünülen Dizaynda Farklı Malzeme Taşınmasının Getireceği Sorunlar .

Malzeme tipinin değiştirilmesiyle, taşıma sisteminin performansı da değişir. Bir başka deyişle; herhangi bir malzemenin taşınmasında performansı yüksek olan bir sistemin Şekil.8.3'de görüleceği üzere, farklı malzemelerin taşınması için, malzeme debisine bağlı olarak hava debisinde de belirgin bir değişim gerekecektir. Besleyici üzerinde oluşan kaçak miktarı da malzeme karakteristiklerine bağlıdır. Gereken tedbirlerin tasarım başlangıcında alınabilmesi için sistemin birden fazla türde malzeme taşıyacağı önceden bilinmelidir.

 

Şekil.8.3 Farklı iki malzemenin taşınmasında, sistemin hava ihtiyacı ile potansiyel performansının karşılaştırılması

8.6.6. Taşıma Mesafesindeki Değişimin Etkisi

Taşıma mesafesindeki artışla birlikte malzeme debisi ve faz yoğunluğunda düşüş gözlenir. Mesafe arttıkça taşıyıcı hava debisinin de arttırılması gerekir. Ayrıca askıda taşınacak malzeme için, seçilecek uygun hava hızında malzemenin boru içinde çökmesine izin verilmemelidir. Aksi takdirde çalışmayla birlikte belli bir mesafe sonra tıkanma oluşabilir. Yoğun fazda malzeme taşımada taşıma mesafesi artınca, sabit basınç düşümü değerlerinde debinin düşürülmesi gerekebilir. Ancak düşük faz yoğunlunda ise yüksek minimum hava hızı istendiğinden hava debisinde artış sağlanmalıdır.

8.6.7 Taşıma Sistemine Malzeme Beslenmesi

Kontrol edilmesi gereken ilk değişken, taşıma hattındaki basınç düşümüdür. Bulunan değer hava besleme ünitesinin hava debisini belirleyen sınırların altında ise bunun nedeni taşıma hattına malzeme beslenmesinin yetersiz olmasıdır. Taşıma hattına yeterli malzeme beslenmediği tespit edilirse o takdirde, zaman geçirmeden malzeme bunker hacmi büyütülmelidir. Beslemede hava kaçağı söz konusu ise, daha büyük hava debili besleyici tavsiye edilmeden önce, yapılan malzeme aktarımının yeterli olup olmadığı kontrol edilmelidir. Hava kaçağı, malzemede içerisinde havalandırmaya neden olacağından dolayı, malzeme yoğunluğu değişeceğinden tüm havalandırma noktalarında ve hareketli elemanlarda verimlilik gözden geçirilmelidir.

8.6.8. Taşıma Havasının Filtrasyonu

Taşıma sistemlerinde oluşan tozun kontrolü için çeşitli metotlardan söz edilebilir. Bunlardan en çok kullanılanları; grafitte çökeltme odacıkları, siklonlar, bez filtrelerdir. Bunlara ait detay bilgiler, imalatçı firmalara göre. Değişiklik göstermektedir. Temizleme işlemlerinin yeterince yapıldığından emin olmak için, filtrasyonda kullanılan ve değiştirilebilir bezlerinin kontrolü şarttır. Filtre boyutu hatalı seçilmişse, sistemde basınç düşümü yüksek olabilir. Genelde filtrelemede kullanılan filtrasyon alanı, volümetrik hava debisine bağlıdır. Yer sorunu yoksa ek ünite ile sorun giderilebilir. Aksi takdirde sistem daha büyük hava debili filtrasyon birimi ile takviye edilmelidir. Filtrelerde toplanan tozun neden olacağı basınç düşümünü azaltmada üç ana metot kullanılır. Bu metotlar sırasıyla; titreşim metotları, ters hava geçirme metotları ve hava jeti kullanan metotlar şeklindedir. Temizleme metodunun seçimi yapılırken, oluşacak toz miktarının yanı sıra, sistemin sürekli veya kesikli çalışıyor olması da dikkate alınmalıdır. Mekanik titreşimli sistemlerde; temizlenecek bölmenin çalışma ortamından izole edilmesi gerekir. Bez taşıyan borunun yatay veya düşey yönde titreşmesi şartıyla, üstten yataklanmıştır. Toplanan toz topakları kırılıp, alttaki toz toplama bunkerine atılır. Titreşim elle veya mekanik kumanda ile yapılabilir. Ancak elektrik kumanda ile titreşim söz konusu iken, meydana gelebilecek herhangi bir kaçak, sistemde yangına neden olabilir. Bunun yanı sıra, bu tür sistemlerde çok nadir olmakla beraber, toz patlaması görülebileceğinden, önceden önlem alınmalıdır.

Bitirme ödevimin konusu olan pnömatik transportla ilgili tüm detaylara değinmeye çalıştım. Taşınacak malzeme özellikleri, akışkan hızı, akış ortamı, sistemin çalışma şeklin ve sistem elemanlarının tasarımı da dahil tüm ayrıntılara değindim. Görüldüğü üzere temiz ve ucuz bir transport yöntemi olması pnömatik taşımayı öne çıkarmaktadır. Yüksek yatırım maliyeti gerektirmezler ve bakımları ucuzdur. Uygun bakımları yapıldığı takdirde sistem sorunsuz yıllarca hizmet verebilir bir sistemdir.

Mills, D., 1990, Pneumatic Conveying Design Guide, Butterworths London, 525p.

Pancar, Y. ve Ergür, S., 2008, Pnimatik Transport Ders Notu, 27s.

Pancar, Y., 1997, Pnömatik Kontrol ve Teori Prensipleri, O.G.Ü. Müh. Mim. Fak. Eskişehir

Arun, N. ve Akkoç, H., 1997, Pnömatik İletim Temel Bilgileri, Altındağ Grafik Matbaacılık, 210s.

Bohl, W., 1989, Technische Strömungslehre, Vogel Buchverlag, 538s.

Siegel, W., 1987, Pneumatische Förderung unter Schutgas. Vortrag auf dem Lehrgang, Technischen Akademie der Fachhochschule Heliborn, 122s.

Yeni sayfanın içeriği