01

Serpantin hesabında ilk soru nedir?

Hava ile bir sıvı veya buhar arasında çalışan serpantinde ilk olarak hangi tarafta ne kadar
enerji taşınacağı belirlenir. Hava debisi ve hedef hava sıcaklığı çoğu uygulamada ilk girdidir.

02

Hava debisinden ısı yükü

Hacimsel hava debisi verilmişse önce yaklaşık kütlesel debiye çevrilir:

\[\dot m_{hava}=\rho_{hava}\dot V\]
\[\dot Q=\dot m_{hava}c_{p,hava}(T_2-T_1)\]

Örnek hesap

10.000 m³/h hava 10 °C’den 40 °C’ye ısıtılacak olsun. İlk yaklaşım için
\(\rho\approx1.2\;kg/m^3\) ve \(c_p\approx1.005\;kJ/(kg\cdot K)\) alınır:

\[\dot V=\frac{10000}{3600}=2.778\;m^3/s\]
\[\dot m=1.2\times2.778=3.33\;kg/s\]

\[\dot Q=3.33\times1.005\times30\approx100.5\;kW\]

Hava yoğunluğu gerçek sıcaklık, basınç ve rakıma göre değişebileceğinden nihai hesapta gerçek çalışma koşulları kullanılmalıdır.

03

Su veya kızgın su debisi nasıl bulunur?

Serpantinin hava tarafındaki ısı yükü bilindiğinde, sıvı tarafındaki gerekli debi enerji dengesinden hesaplanabilir:

\[\dot m_{su}=\frac{\dot Q}{c_{p,su}(T_{giriş}-T_{çıkış})}\]

Buharlı serpantinlerde ise duyulur ısıdan çok yoğuşma sırasında açığa çıkan gizli ısı belirleyici olur.

04

Isı transfer yüzeyi nasıl yaklaşılır?

Gerekli kapasite bulunduktan sonra serpantinin toplam etkin yüzeyi, genel ısı transfer katsayısı
ve uygun sıcaklık farkı yaklaşımı ile değerlendirilir:

\[\dot Q=UA\Delta T_{lm}\]

Ancak kanatlı serpantinlerde \(U\) sabit bir katalog değeri gibi ele alınmamalıdır. Hava hızı,
boru düzeni, kanat aralığı, kanat verimi, sıra sayısı ve boru içi akış şartları sonucu doğrudan etkiler.

05

Yüzey hava hızı neden önemlidir?

Serpantin alın alanındaki yaklaşık hava hızı:

\[v_{face}=\frac{\dot V}{A_{face}}\]

Hava hızının yükselmesi ısı transferini güçlendirebilir; fakat hava tarafı basınç kaybını
ve fan yükünü de artırır. Çok düşük hız ise büyük yüzey alanı gerektirebilir.

06

Serpantin geometrisini etkileyen başlıklar

Parametre Temel etkisi
Sıra sayısı Yüzey ve kapasiteyi artırabilir; basınç kaybı da yükselir.
Kanat aralığı Yüzey alanı, kirlenme ve hava direncini etkiler.
Boru çapı / dizilimi Akış, yüzey ve basınç kaybını etkiler.
Alın alanı Yüzey hava hızını belirler.
Malzeme Korozyon, sıcaklık ve ısı iletim davranışını etkiler.
07

Serpantin teklifi için gerekli veriler

  • Hava debisi
  • Hava giriş ve hedef çıkış sıcaklığı
  • Akışkan türü: su, buhar, kızgın yağ vb.
  • Akışkan giriş / çıkış sıcaklığı veya buhar basıncı
  • İzin verilen hava tarafı basınç kaybı
  • Mevcut alın ölçüsü ve montaj alanı
  • Boru / kanat malzeme tercihi
  • Kirlenme, nem ve proses ortamı