MAKALE 4.3. Hava Vanası Kapasite Seçimleri Kapalı sistem su dağıtım şebekelerinde hava kapasite seçimleri iki farklı kriter göz önünde bulundurularak yapılır. Bunlardan birincisi, şebekenin ihtiyaç duyduğu tahliye kapasitesi, ikincisi ise emme kapasitesidir. Genellikle küçük çaplı basit projelerde (boru hattı patlaması yaşanmasının düşük olduğu, hat üzerindeki kot farklarının az olduğu ve eğim değişikliklerinin fazla olmadığı projeler) hava vanası kapasiteleri, şebekenin tahliye kapasitesi göz önünde bulundurularak seçilir. Eğer şebeke daha komplike ve boru hattı patlaması yaşanması yüksek olan bir sistem ise, daha güvenilir bir yöntem olarak şebekenin emme kapasitesi göz önünde bulundurularak hava vanaları seçilir. Şebekenin tahliye kapasitesini etkileyen en önemli etken, şebekenin doldurma hızıdır. Bu veri projede belirtilmekle birlikte hava tahliye miktarını da direkt olarak etkileyen bir faktördür. Sistemdeki su giriş hızı ile boru hattı üzerinde ilerleyen hava hızı eşit olarak varsayılmakta ve belirtilen miktarda debiyi sistemden tahliye edebilecek kapasitede hava vanaları seçilmektedir. Bu işlem yapılırken boru hattı belirli aralıklarla bölünür ve her bir bölüm için ayrı hesaplamalar yapılır. Dolayısı ile şebekeyi tek bir eleman olarak alıp hesaplamalar yapmak yerine daha küçük parçalar üzerinden hesaplamalar yapılarak seçimin doğruluk payı yükseltilir. Ayrıca, su hacminin yüzde kaçının çözünmüş hava olduğu, tahliye esnasında bu sıvının yüzde kaçının havaya dönüştüğü belirlenememektedir. Dolayısı ile sistemde, alan hesabı ile belirlenen hava miktarının üzerinde hava miktarı bulunmaktadır. Bu sebeple, su hacminin ortalama olarak % 2'si hava olduğu üzere, hesaplanan hava vanası kapasite değerlerine % 2 düzeltme payı konulur. Ayrıca, boru hattı doldurma hızı eğer tehlikeli boyutlarda ise sistemde darbe oluşma riski bulunduğundan şebeke üzerinde Darbesiz Hava Vanaları kullanılması tavsiye edilir. Sistemin hava tahliye kapasitesini hesaplamak için debi formülü kullanılır: QF = (V,)(A) Qr = Tahliye kapa sitesi - m3/san Vr = Boru hattı dolum hızı -m/s A = Boru hattı iç kesit alanı - m2 138 Tesisat Dergisi Sayı 169 - Ocak 2010 (1) Nominal Hava Akış Debisi-Emme ro , 1 •. , o, C u _ &l u HH-�-!--!-+ı-+t:rf--t----:ır"i--7f'--t-t--!7t-+-+--+__._,H-ftlfit< • • Hava Akış Debisi - m3/saat Nominal Hava Akış Debisi-Tahliye 1 ı·ı f!� . . . . o, .. .. "ı .... o .. : f - •• -· l 1 � 1 1 1 1 � ! ı 1 ? � = u u . . . . .. • • - ·- - ·- ,._ Hava Akı Debisi - rn3/saat Şekil 10. QF = (VF)(ırD /4) Qr = Tahliye kapasitesi - m /san Vr = Boru hattı dolum hızı - m/s D = Boru iç çapı - m (2) Kapalı sistem su dağıtım şebekelerinde hava vanası kapasite seçimleri için uygulanması gereken ikinci kriter, şebeke in hava emme kapasitesinin hesaplanmasıdır. Bu kriter, tahliye kapasitesi hesaplamasına göre çok daha güvenli bir yöntem olmakla birlikte birçok vana üreticisi tarafından tavsiye edilen kapasite seçim yöntemidir. Emme kapasitesi, tam çaplı boru hattı patlaması yaşandığı simule edilerek hesaplanır. Bu patlama sonucu tam çaplı serbest sıvı akışı oluşacağı varsayılır ve hesaplanan sıvı akışına göre hava vanalarının emme kapasiteleri hesaplanır. Serbest sıvı akışının, hava giriş akışıyla aynı olacağı varsayılarak, serbest sıvı akışının bir miktar üzerinde emme kapasiteleri seçilir ve bu kapasiteleri karşılayacak hava vanaları seçilir. Tahliye kapasitesi seçiminde yapıldığı gibi, emme kapasitesi seçiminde de sistem belirli parçalara bölünür ve hesaplamalar her bir parça için ayrı ayrı yapılır. Serbest sıvı akışının hesaplanmasında, farklı formüller kullanılmaktadır. Bu formüllerden bazıları şu şekildedir: Pd = (102627 Q185) / (cıas *ct4a1) Hazen-Williams Denklemi (3) Pd = Boru hattındaki basınç düşümü - Pa/m Q = Hacimsel debi - m3/san d = Boru hattı iç çapı -m C = Sürtünme katsayısı v = c✓(R*i) Chezy Denklemi (4) v = Akışkanın ortalama hızı - m/s C = Chezy katsayısı - m½/san R = Boru hattı yarıçapı - m i = Boru hattı eğimi -m/m hf= (rL*V) I (D*2*g) Darcy-Weisbach Denklemi (5) h1 = Sürtünmeye dayalı basınç kaybı - m L = Boru hattı uzunluğu - m O = Boru hattı iç çapı - m V = Akışkanın ortalama hız g = Yerçekimi ivmesi - m/san2 f = Darcy sürtünme katsayısı V= (k*Rh *S)/n Manning Denklemi (6) v = Akışkanın ortalama hızı - m/s k = Katsayı = 1 .0 n = Manning sürtünme katsayısı Rh = Boru iç yarıçapı - m S = Lineer basınç kaybı = h1 / L - m/m Yukarıda belirtilen formüllerden ortalama hız veya debi değerleri çekilerek serbest sıvı akışının miktarı tanımlanır ve bu değer doğrultusunda hava
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=