Lupamat Kompresör - Mehmet KÖSE: BASINÇLI HAVADA ÇİYLENME SICAKLIĞI VE SU OLUŞUMU

 

Atmosferik hava; %78 nitrojen, %21 oksijen ve düşük miktarlarda diğer gazları içeren bir gaz karışımdır. Hava, ihtiyacı olan tüm canlı varlıklar için bir yaşam kaynağıdır. Aynı zamanda endüstriyel sektörler için, havanın sıkıştırılmış formu, pnömatik sistemler, üretim prosesleri başta olmak üzere birçok geniş uygulamada önemli bir rol oynar. 


Atmosferik havayı, kuru hava ve belirli bir miktar nem içeren bir karışım olarak düşünebiliriz. 75 m3 hacime, 25’C ortam sıcaklığı, 1 bar atmosferik basınç ve %75 bağıl neme sahip bir odanın içerisindeki serbest havada, 85.6 kg kuru hava ve 1.30 kg su buharı bulunacaktır.


Yaz aylarının sabah vakitlerinde zaman zaman otların üzerinde su damlacıklarının meydana geldiğini görürüz. Bunun nedeni şöyle açıklanabilir; gündüz, hava sıcaklığının etkisiyle buharlaşma fazla olur ve hava maksimum kapasite su buharını tutarak doygunluğa ulaşır. Bu anda bağıl nem 100% oranına ulaşmıştır. Akşam ise, havan sıcaklığı düşerek atmosferik çiylenme sıcaklığına ulaştığında, doymuş havada tutunan su buharının bir miktarı sıcaklığın düşmesiyle yoğuşmaya başlar ve bitkilerin yüzeylerinde su damlacıkları oluşur.


Atmosferik çiylenme sıcaklığı (DP) ile basınçlı çiylenme sıcaklığı (PDP) birbirine karıştırılmamalıdır. 


Atmosferik çiylenme sıcaklığı, atmosferik basınç altındaki havanın yoğuşarak suya dönüştüğü sıcaklıktır. Örneğin, hava sıcaklığı 35’C, bağıl nem %70 olduğunda atmosferik çiylenme sıcaklığı 29’C olacaktır.


Basınçlı çiylenme sıcaklığı ise, atmosferik basınçtan daha yüksek basınçlara sıkıştırılan havanın tuttuğu su buharının yoğuşarak suya dönüştüğü sıcaklıktır. Basınç değişimi ile birlikte basınçlı havanın çiylenme sıcaklığı da değişir; basınç artarsa basınçlı çiylenme sıcaklığı da artacaktır. Örneğin, hava emiş sıcaklığı 35’C, bağıl nem %70 , basınç 8 bar şartlarında basınçlı havanın çiylenme sıcaklığı 73’C olacaktır. Emiş sıcaklığını sabit tutup, nemi %80 basıncıda 10 bar yaparsak çiylenme sıcaklığı 82’C ‘ye yükselecektir.


Çiy sıcaklığının altına soğutmada, basınçlı havanın nem tutma kapasitesi azalır; yoğuşma başlayarak su oluşumu meydana gelir.


Kompresör sisteminde ve basınçlı hava tesisatında meydana gelen yoğuşma; 
* Kompresör mekanik aksamında korozyon ve aşınma
* Borulama tesisatında; korozyon, mikro organizma oluşumu, soğuk hava şartlarında buzlanma
* Pnömatik güç ile çalışan; makineler ve el aletlerinde korozyon ve mekanik aşınma
* Basınçlı hava kullanan hassas üretim proseslerinde; gıda, ilaç, kimya, elektronik vb. ürün kalitesinde bozulma 
* Basınçlı püskürtmeli boya proseslerinde, boya kalitesinde bozulma

gibi ciddi olumsuz etkilerinden dolayı hiç istenmeyen bir durumdur. Aynı zamanda, kompresör ve basınçlı hava sistemi bakım maliyetleri artar, kompresör kullanma ömrü kısalır, üretim duruşları ile üretim maliyetleri artar.


Atmosferik havanın içerdiği bir miktar su buharından dolayı, kompresör sisteminin çalışma prensibi gereği yoğuşmanın olması kaçınılmazdır. Bunun için, bu yoğuşma suyunu ISO 8573-1 standardındaki sınıflandırmaya esas; ara soğutucu, nem alma tankı, su ayrıştırıcı separatör ve hava kurutucu v.b filtre ve ekipmanlar kullanılarak sistemden uzaklaştırmak mümkün olmaktadır.


Sıcak hava, soğuk havaya nazaran daha fazla su buharı tutma kabiliyetine sahiptir; emiş sıcaklığı ve bağıl nem ne kadar yüksek olur ise kompresör sistemi o kadar fazla yoğuşma suyu üretecektir. Bu durumda, kurutucuya giriş hava sıcaklığı ne kadar yüksek olur ise; yoğuşma suyu fazla olacağından kurutma prosesi için daha büyük kapasiteli bir kurutucuya ihtiyaç duyulacaktır. Bundan dolayı, kurutucu önüne bir nem alma tankı koyulduğunda, kurutucuya daha az yüklenilir. Bu durumda, kurutma prosesi kurutucu kapasitesi artırılmaksızın daha verimli bir şekilde gerçekleştirilecektir. 


İşletmemizin, 50 m3/min hava debisine, 8 barg çalışma basıncına sahip bir vidalı kompresörü olduğunu düşünelim. Hava şartları ise 20’C ortam sıcaklığı ve %50 bağıl nem olsun. Sıkıştırma prosesi sonrası ise basınçlı hava, ara soğutucuda 40’C'ye soğutulmuş olsun. Bu durumda kompresör çıkışında, 40’C'de günde yaklaşık 153 litre yoğuşma suyu oluşacaktır. Kompresör çıkışına bir hava soğutmalı bir kurutucu dahil ettiğimizde; basınçlı hava, kurutucu sisteminde +3’C ‘ye soğutularak günde yaklaşık 402 litre yoğuşma suyunu tahliye etmiş olacaktır. Burada anlaşılıyor ki, hava kurutuculu sistemde, ıslak havadaki daha fazla nem ayrıştırılarak daha etkin bir kuru hava edilmiş olur. Bu nedenle, sıcaklık, nem ve basınç yoğuşma suyu miktarını belirleyen önemli parametrelerdir.


Bu içindir ki, hava kurutucular, kompresör sisteminde ıslak havanın nemini ayrıştırmada önemli bir rol oynar. Kompresör sistemlerinde genellikle çiylenme sıcaklığı 2’ ile 5’C arasında olan hava soğutmalı kurutucular tercih edilir. Daha güvenilir bir kuru hava ihtiyacı olan hassas uygulamalarda, çiylenme sıcaklığı -70’C'ye kadar ulaşabilen adsorpsiyonlu kurutucular tercihte daha ön plana çıkar. Çiylenme sıcaklığı bir kurutucunun verimliliğini gösteren önemli bir parametredir. Basınçlı çiylenme sıcaklığı ne kadar düşükse, basınçlı havadaki su buharı o kadar düşük olur.


Proses uygulamasının ihtiyacı olan basınçlı havanın kalitesi, ISO 8573-1 standardında belirtilen sınıflandırmaya (PD, basınçlı çiylenme sıcaklığı) uygun olarak belirlenmeli, kurutma sistemi hattı dizaynı buna göre gerçekleştirilmelidir.