Buharlaşma Hızını Etkileyen Faktörler

Buharlaşma kayIplarININ AZALTILMASI YÖNTEMLERİ

Buharlaşma kısaca, suyun sıvı fazdan gaz fazına geçmesi şeklinde tanımlanabilecek bir doğa olayıdır. Türkiye genelinde yıllık toplam yağış miktarı milyar m³ dür, bunun milyar m³ ü buharlaşma yoluyla atmosfere geri dönmektedir. Diğer bir deyişle yıllık toplam yağışın %’sinden her hangi bir şekilde yararlanılamamaktadır. Diğer taraftan küresel iklim değişiminin bu tabloyu daha dramatik bir hale getireceği düşünülürse,  buharlaşmanın azaltılması çalışmalarının önemi daha iyi anlaşılacaktır. Buharlaşmanın etkin olarak azaltılabilmesi için öncelikle buharlaşmayı etkileyen meteorolojik faktörlerin ve bunların buharlaşmayı ne doğrultuda etkiledikleri önemlidir. Buharlaşmayı etkileyen başlıca  meteorolojik faktörler güneş enerjisi, su sıcaklığı, doyma açığı, rüzgar, baraj yüzey alanı ve derinliğidir. Buharlaşmanın azaltılmasına yönelik olarak geliştirilen yöntemler genellikle bu faktörlerin buharlaşma üzerindeki olumsuz etkisini ortadan kaldırmaya yöneliktir.

Buharlaşmanın azaltılmasına yönelik  yöntemler:

Bu yöntemler dört ana başlık altında incelenebilir:

1. Fiziksel Yöntemler

1a. Su kütlesindeki tabakalaşmaya müdahale edilmesi

• Burada amaç, yüzeydeki daha sıcak olan su kütlesinin, alt tabakalarındaki daha soğuk olan su kütlesi ile yer değiştirmesinin sağlanması ve böylece yüzeydeki su sıcaklığının dolayısı ile de buharlaşmanın azaltılmasıdır.
• Bu yaklaşım nisbeten derin barajlarda (20 m) daha iyi sonuçlar vermektedir.
• Bu yöntemle bir barajdan olan buharlaşma %15 oranında azaltılabilmektedir

1b. Su yüzeyinin yüzen cisimlerle kaplanması

• Polisitren (köpük) bilya veya levhalarla su yüzeyinin kaplanması
• Veya beyaza boyanmış, hafif, suda çözünmeyen ve toksik olmayan her hangi bir madde de kullanılabilir
• Bu yöntemle bir barajdan olan buharlaşma %%85  oranlarında azaltılabilir

1. Yapısal müdahaleler

2a. Gelen güneş enerjisinin su ortamına girmesini tamamen engelleyecek tarzda barajın üzerinin örtülmesi.

• Bu yaklaşım  buharlaşmayı %37 oranında azaltmaktadır.
• Barajın üzerinin çatı formunda örtülmesinde kontraplak, aliminyum ve plastik levhalar kullanılmaktadır.

2b. Küçük yüzey alanına sahip barajların inşaa edilmesi

• Yüzey alanında %50’ye varan bir azalma, buharlaşmada da %50’ye varan bir azalma sağlamaktadır.

2c. Baraj çevresine rüzgar kırıcıların yerleştirilmesi

• Rüzgar hızının ve dolayısı ile buharlaşmanın azalmasına neden olacaktır.
•  Bu açıdan en uygun yöntem ağaçlandırma
• Bu yöntemle bir barajdan olan buharlaşma %10 oranında azaltılabilmektedir.

2d. Yer altı rezervuarlarının inşaa edilmesi

2e. Barajlardaki fazla suyun savaklanması yerine yeraltına basılması ve kurak dönemde tekrar kullanılması. Bu yöntem ABD’nin çeşitli eyaletlerinde, bazı Güney Amerika Ülkelerinde ve İsrail’de başarıyla uygulanmaktadır. Denize yakın yerlerde tuzlu suyun yer altı suyuna karışmasını engellemesi yöntemin diğer önemli bir tarafıdır.

2f. Barajın su tutma alanının hücresel bir yapıda inşaa edilmesi

2g. Baraj şevlerinin daha dik inşaa edilmesi

1. Barajın doğru işletilmesi

• Bir barajda su öncelikle sıcaklığın nisbeten yüksek olduğu kısımlardan çekilmelidir
• Su alma yapıları seçici olarak istenilen seviyelerden su alabilecek şekilde dizayn edilmelidir.

1. Kimyasal Yöntemler

• Bu yöntemde Hegzadekanol ve oktadekanol gibi kimyasal maddeler kullanılır. Sudaki bir takım mikroorganizmalar bu kimyasalların zamanla biyolojik bozunumuna (biyodegradasyon) diğer bir deyişle ortamdan elimine edilmesine neden olur. Kimyasal yöntemin esası su yüzeyinde bir molekül kalınlığında ince bir film tabakası oluşturulmasına dayanır. Bu film tabakasının kalınlığı 1 mm nin ikimilyonda biri kadardır. Bu amaçla kullanılan maddeler katı (kristal) ya da eriyik formundadır. Kimyasal madde katı formda kullanılırsa doğrudan göl üzerine serpilir, eriyik şeklinde kullanılırsa içine ayrıca bir çözücü katılır. Uygulamadan sonra bu çözücü buharlaşarak tamamen atmosfere karışır.
• Yöntem büyük barajlarda daha etkindir
• Bu yöntemlerle bir rezervuarda olan buharlaşma %%40 oranında azaltılabilmektedir
• Film tabakasının rüzgarlı ve dalga nedeniyle yırtılması sonucu yeniden uygulanması gerekmektedir. Başta Avustralya olmak üzere, çeşitli ülkelerde rüzgar etkilerine karşı daha dirençli kimyasalların geliştirilmesi üzerinde çalışmalar sürmektedir.
• Film tabakası su moleküllerinin dışarı kaçmasını engellerken oksijen ve karbondioksit gibi gazların transferini önemsiz bir oranda etkiler. Bu kimyasalların insan sağlığına ve göl ekosistemine her hangi bir yan etkisi şu ana kadar rapor edilmemiştir.
• Maliyet:  Kimyasal madde 1 km²’ye ortalama kg şeklinde uygulanmaktadır. Söz konusu kimyasalın kg başına ortalama maliyeti 13$ civarındadır. Buna göre  uygulama başına maliyet kg´13$=$’dır. Eğer yıl içerisinde her gün kimyasal madde uygulaması yapıldığını düşünürsek metrekare başına maliyet $ ile $ arasında değişmektedir.
• Bugüne kadar yöntemin hem deneysel hem de alan çalışması bazında başarıyla uygulandığı başlıca ülkeler şunlardır:

* ABD (Hefner Gölü-Oklahoma, ; Suhuaro Gölü-Arizona, ),

* İngiltere,

* Avustralya, 

* Doğu Afrika (Malaya rezervuarı, )

* Japonya (Pirinç tarlalarında buharlaşmanın azaltılması yoluyla su sıcaklığının arttırılması ve böylece ürünün daha erken olgunlaşması amaçlanmıştır, bu yolla rekolte %5 arttırılmıştır)

* Hindistan (Jaipur, Ramgarh Gölü, 50 mg/m²/gün, başarı %30, ),

* İsrail,

* Rusya vd.

Betonda buharlaşma sonucu kaybolan su ya buharlaşmayı engelleyici önlemler ile ya da kaybolan suyun betona geri verilmesi ile telafi edilebilir. Buharlaşmayı etkileyen 3 ana etken vardır:

1. Ortam sıcaklığı

2. Bağıl nem

3. Rüzgar hızı

Terleme hızı ve süresi; betonu sıkıştırma yöntemine, beton kesitinin kalınlığına ve betonun içeriğine göre değişir. Terlemede su/çimento oranı en önemli etkendir. Terleme ile ilgili bilinmesi gereken hususlar[2]:

* Aşırı vibrasyon işlemi ile terleme hızı artar.

* Kalın kesitli elemanlarda terleme daha fazla   olur.

* Terleme miktarı az olan betonlarda yüzey daha erken kurur.

* Yüksek dayanımlı betonlarda ince malzeme içeriği daha fazla olduğundan terleme az olur.

* Kuru zemine yerleştirilen betonda terleme daha az olur.

* Çimento özgül yüzeyi(çimento inceliği) arttıkça terleme daha az olur.

Buharlaşma hızı ile terleme hızının dengede olması ideal bir durumdur[Şekil 1]. Ancak, buharlaşma hızının kritik seviyenin üzerinde olması durumunda beton yüzeyinde Şekil 2’de görüldüğü gibi plastik büzülme(plastik rötre) meydana gelir. Yüzeyde oluşan çatlaklar betonun geçirimliliğini arttıracağı gibi estetik görünümü de bozar.

• İzin verilebilen en yüksek buharlaşma hızı B_maks = kg/m²/saat
• kg/m²/saat ve üstü değerlerde önlem alınmalıdır.
• Yüksek dayanımlı betonlarda B_maks değeri daha da düşük olmalıdır[3].

Şekil 3&#;te 1 m² beton yüzeyinde 1 saatte meydana gelecek buharlaşma hızı tespit edilebilir. Ayrıca, buharlaşma hızı aşağıdaki formülle de hesaplanabilir. Rüzgarın olmadığı ya da rüzgar hızının çok az olduğu ve yüksek bağıl nem olan durumda hava sıcaklığının beton sıcaklığından yüksek olması buharlaşma hızının negatif olmasına neden olur. Bu durumda beton yüzeyinde yoğuşma meydana gelir.

Kaynaklar

1. ACI R, Hot Weather Concreting
2. SOROKA, I., “Concrete in Hot Environments”, E&FN SPON, , p
3. PAUL, U., Plastic Shrinkage Cracking and Evaporation Formulas, ACI Materials Journal July-August , p

EXCEL PROGRAMI GÖRÜNTÜSÜ VE İNDİRME LİNKİ

İndir “Betonda Buharlaşma Oranı Hesabı”

seafoodplus.info için Patreon üzerinden destekte bulunmak ister misiniz?

BUHAR BASINCI

Buharlaşma ve Denge Buhar Basıncı

Kapalı bir kapta sıvı yüzeyini oluşturan moleküller, yeterince kinetik enerjiye ulaşınca sıvı fazdan ayrılarak buhar haline geçer. Belirli bir süre sonra buhar moleküllerinin bir kısmı yoğuşarak sıvı hale geçer. Buharlaşma hızı yoğuşma hızına eşitlendiğinde, sıvı buhar miktarları sabit kalır ve dinamik bir denge kurulmuş olur. Sistemde bu şekilde meydana gelen buharın basıncına denge buhar basıncı denir.

Denge Buhar Basıncı Etkileyen Faktörler

Sıcaklık
Sıcaklık arttıkça sıvıyı terk eden molekül sayısı artacağından sıvının buhar basıncı artar.

Sıvının cinsi
Farklı sıvıların moleküller arası çekim kuvvetleri de farklı olacağından sıvının cinsi buhar basıncını etkiler.

Safsızlık (Yabancı madde etkisi)
Sıvılarda uçucu olmayan katı (tuz, şeker gibi) çözündüğünde sıvı yüzeyindeki taneciklerin buharlaşması zorlaşır ve sıvı buhar basıncı düşer.

Buharlaşma Hızı:Sıvı yüzeyinde yeterli kinetik enerjiye sahip olan moleküllerin birim zamandaki buharlaşma miktarına buharlaşma hızı denir.

Buharlaşma Hızı Etkileyen Faktörler

• Sıvının Cinsi
  Eter ve alkol gibi sıvılar kolay buharlaşan sıvılardır.
• Safsızlık
  Sıvıda uçucu olmayan katı çözünmesi buharlaşma hızını azaltır.
• Dış Basınç
  Dış basıncın fazla olduğu yerde buharlaşma hızı daha azdır.
• Sıcaklık
  Sıvının sıcaklığı artınca buharlaşma hızı da artar.
• Yüzey Alanı
  Aynı sıcaklıkta yüzey alanı arttıkça buharlaşma hızı artar.

Kaynama

Isı alarak buharlaşan bir sıvının buhar basıncı dış basınca eşit olduğu anda kaynama olayı başlar. Bu olayın gerçekleştiği sıcaklığa da kaynama sıcaklığı denir.

1 atmosfer basınçta kaynayan sıvıların sıcaklığına normal kaynama sıcaklığı denir.

Saf sıvıların kaynama süresince sıcaklıkları sabittir.

Aynı ortamda kaynama sırasında farklı sıvıların kaynama sıcaklıkları farklı olsa da buhar basınçları birbirine eşittir.

Buharlaşma;

• Her sıcaklıkta olur.
• Sıvının yalnız yüzeyinde gerçekleşir.
• Buharlaşma devam ettikçe sıvının sıcaklığı da değişir.

Kaynama;

• Belirli sıcaklıkta gerçekleşir.
• Sıvının her yerinde gerçekleşir.
• Kaynamakta olan saf sıvıların sıcaklığı değişmez.

Bağıl Nem

İçerisinde su buharı bulunmayan havaya kuru hava , su buharı ve kuru havanın birlikte bulunduğu havaya nemli hava denir.

Hava içerisinde su buharı belirli bir sınıra ulaşınca hava neme doyar. Doymuş buhar basıncı aynı sıcaklıkta suyun denge buhar basıncına eşittir. Bağıl nem belirli bir sıcaklıkta, havadaki suyun buharı basıncının, o sıcaklıkta suyun denge buhar basıncına oranından bulunur.

Buharlaşma Nedir?

Buharlaşma: Bir sıvının yüzeyindeki taneciklerinin yeterli miktarda enerji alarak sıvı yüzeyinden ayrılmasına olayına buharlaşma denir.

Buharlaşma olayı dışarıdan ısı alan yani endotermik bir olaydır. Sadece sıvılarda buharlaşma görülmez aynı zamanda katılarda da buharlaşma gerçekleşir.

Örneğin havuzdan yada denizden çıktığımızda neden üşürüz? Çünkü üzerimizdeki su damlaları buharlaşmak için vücut ısımızı kullanır. Vücudumuz ısı kaybettiği için üşümeye başlarız. Yada testinin içindeki su neden soğur sorusuna cevap verelim. Testi gözenekli bir yapıya sahiptir ve bu gözeneklerde testinin dışına doğru su çıkar. Testi yüzeyine çıkan su testi yüzeyindeki ısıyı kullanarak buharlaştığı için testi ısı kaybeder ve içindeki su bir miktar soğur. Elimize dökülen kolonya sonrasında serinlik hissi duymamızın nedeni de budur. Bu olayların tamamı endotermiktir.

Buharlaşma Hızı Nelere Bağlıdır?

Buharlaşma Hız: Birim zamanda buharlaşan molekül sayısına denir.

Buharlaşma hızı 5 faktöre bağlıdır. Bunlar;

1. Maddenin cinsi,
2. Yüzey alanı,
3. Sıcaklık,
4. Nem,
5. Rüzgâr

Maddenin Cinsi: Bütün maddelerin tanecikleri arasında farklı çekim kuvvetleri vardır. Bu da buharlaşma hızlarının farklı olmasına neden olur. Maddenin tanecikler arasındaki çekim kuvvetleri ne kadar fazla olursa buharlaşma hızı da o kadar düşük olur. Diğer bir tabirle tanecikler arasındaki çekim kuvveti artıkça buharlaşma hızı da düşer.

Sıcaklık: Maddeye etki eden sıcaklık arttıkça buharlaşma hızı artar. Bunun nedeni sıcaklık arttığında molekülün kinetik enerjisi artar ve molekülün ortalama hızı artar. Hızı artan molekül bulunduğu ortamı daha hızlı terk edeceği için buharlaşma hızı da artar. Örnek vermek gerekirse yazın yere dökülen suyun daha kısa sürede buharlaşması ve kışın daha uzun sürede buharlaşması verilebilir.

Yüzey Alanı: Buharlaşma hızı yüzey alanı ile doğru orantılıdır. Yani yüzey alanı büyüdükçe buharlaşma hızı da artar. Buharlaşma sırasında maddenini yüzeyindeki tanecikler yüzeyi terkeder. Dolayısı ile yüzeyde yüzey alanı genişledikçe buharlaşan molekül sayısı da artacaktır.

Nem: Havadaki nem artması ile buharlaşma hızı ters orantılıdır. Yani nem artınca buharlaşma hızı azalır. Diğer bir tabirle havadaki nem miktarı düştükçe buharlaşma hızı da artar. Dışarıya asılan çamaşırlar kuru havada nemli havaya göre daha hızlı kurur.

Rüzgâr: Rüzgar ile buharlaşma hızı doğru orantılıdır. Yani rüzgar arttıkça buharlaşma hızı da artar. Bunun nedeni rüzgarın sıvı yüzeyinden sıvı buharını uzaklaştırmasıdır.

Buharlaşma Konusu İle İlgili Sorular

Bu konuda öğrendiklerimizi sorularla pekiştirelim. Aşağıdaki sorulara cevap verebiliyorsanız, konuyu anlamışsınız demektir.

1. Buharlaşma nedir? Kısaca açıklayınız.
2. Buharlaşma hızı nedir?
3. Buharlaşma hızını etkileyen faktörler nelerdir?
4. Maddenin cinsi buharlaşma hızını nasıl etkiler?
5. Yüzey alanı ile buharlaşma hızı arasında nasıl bir ilişki vardır?
6. Rüzgar buharlaşma hızını nasıl etkiler?

Sponsorlu Bağlantılar