Bir kazanın toplam verimi basit bir enerji dengesiyle hesaplanır ve genellikle ölçümle iyi uyuşur. Buna karşılık kazanın ömrünü belirleyen şey toplam değil, yerel ısı akısıdır.
Neden yerel dağılım önemli
- Aşırı ısınma. Boru cidarı yerel olarak tasarım sıcaklığını aşarsa sürünme hasarı başlar; toplam denge bunu göstermez.
- Kirlenme ve cüruflaşma. Kül, belirli sıcaklık aralığındaki yüzeylerde yapışır. Nerede biriktiğini yerel sıcaklık dağılımı belirler.
- Korozyon. İndirgeyici bölgelerde duvara yakın gaz bileşimi korozyonu hızlandırır; bu da yerel bir olaydır.
- Termal gerilme. Farklı genleşen bölgeler arasında gerilme doğar. Bkz. yapısal aktarım notu.
Radyasyon belirleyici mekanizmadır
Kazan sıcaklıklarında duvara giden ısının büyük kısmı radyasyonla taşınır ve yanma ürünleri katılımcı ortamdır. Duvar ısı akısı dağılımının doğruluğu, doğrudan radyasyon modelinin ve gaz özelliklerinin doğruluğuna bağlıdır [1]. Bkz. radyasyon notu.
Katı yakıtlarda partikül radyasyonu da hesaba katılmalıdır; is ve kül partikülleri ışıma dengesini belirgin biçimde değiştirir.
Reaktörlerde ek boyut
Kimyasal reaktörlerde sıcaklık dağılımı yalnız bir dayanım sorunu değil, bir seçicilik sorunudur: sıcak noktalarda istenmeyen yan reaksiyonlar hızlanır, ürün kalitesi düşer. Kaçak reaksiyon riski olan sistemlerde yerel sıcaklık tepe değeri doğrudan bir güvenlik kriteridir.
Dolgulu yataklarda akış dağılımı duvar etkisiyle bozulur — duvara yakın gözeneklilik daha yüksektir ve akış oradan kaçar. Bu, hem dönüşümü hem ısı transferini etkiler ve gözenekli ortam modelinde tanımlanmalıdır.
Kaynaklar
- Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.
- Ergun, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering Progress, 48(2), 89–94.