Odunun Yanması Nedir

Sponsorlu Bağlantılar
avrupa finlandiya modifikasyon shielding gas sibel tahmin temel yanma yrd Odunun Yanması Nedir Odunda Isıl İşlem Nedir odunun yanması odunun yanması nedir odunda ısıl iş..

Odunda Isıl İşlem Uygulaması

Odunda Isıl İşlem Uygulaması

Yrd. Doç. Dr. Sibel YILDIZ
KTÜ Orman Fakültesi
Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü

Çevre kirliliğini ve odun modifikasyonu maliyetini azaltmak suretiyle alternatif bir odun koruma yöntemi olarak değerlendirilen ısıl işlem birçok amaca yönelik olarak uygulanmaktadır. Bunlardan birincisi, odunun rutubet alıp vermesini azaltmak, yani oduna boyut stabilizasyonu kazandırmak, diğeri tahrip edici organizmalara karşı odunun biyolojik direncini artırmaktır. Bunun yanında, ısıl işlemle odunda denge rutubeti miktarını düşürmek, permeabiliteyi arttırmak, CCA ve CCB gibi emprenye maddelerinin ve boyama-vernikleme gibi üst yüzey işlemlerinin performansını yükseltmek de mümkün olabilmektedir (1).
Isıl işlemin odunun biyolojik dayanımını artırıcı özellikleri, insanların çit kazıklarının ucunu yakarak uyguladıkları en ilkel halinden bu yana bilinmekte olup, bu konuda literatürde ilki 1920 yılında yayımlanan çok sayıda termal (ısısal) modifikasyon yaklaşımı bulunmaktadır(2). Odunun termal muamelesi üzerinde son dönemde yapılan çalışmalar, özellikle son birkaç yıldır Avrupa pazarlarında tanınan birçok prosesin gelişimine katkıda bulunmuştur. 2001 yılı içerisinde ısıl işleme tabi tutulmuş odunun toplam üretim kapasitesinin yaklaşık 165 000 m3 olduğu tahmin edilmektedir(3).
Isıl işlem uygulamasının son yıllara kadar ticarileştirilememesinin temel sebebi, iyi bir biyolojik dayanıma ihtiyaç duyan yüksek sıcaklık uygulamasının, geniş hacimli üretimler için çok komplike bir sistem gerektirmesindendir. Eğer koruyucu bir gaz (shielding gas) kullanımı söz konusu değilse odunun yanma problemi mevcuttur(3).
Finlandiya Bilim ve Teknoloji Kurumu (VTT) ve orman ürünleri endüstrisi sektörünün işbirliği ile, odunun endüstriyel ölçeklerde ısıl işleme tabi tutulmasıyla elde edilen ve “Thermowood” olarak adlandırılan ürünün pilot ölçekteki üretimine başlanmıştır. Thermowood malzemesiyle tam ölçekteki ilk uygulama, dış cephe kaplaması olarak kafes şeklinde yapılandırılmış ladin ağaç malzemenin kullanıldığı Helsinki’deki Mc Donalds binasıdır. VTT’nin kendi geliştirdiği yöntem ise basınç altında çeşitli prosesler uygulayan ve koruyucu gaz olarak nitrojen gazı kullanan bir sistemle işlemekte olup, diğerlerinden farklılık göstermektedir(3).
Günümüzde, Finlandiya’da ısıl işlem konusunda çalışan dört farklı araştırma merkezi bulunmaktadır. Finlandiya Odun Koruma Endüstrisi Kurumu 1997’den bu yana üreticiler ve araştırma merkezleri arasındaki araştırma faaliyetlerini koordine etmekte ve ısıl işleme tabi tutulmuş kerestelerin kalite kontrolü ve sınıflandırma kriterlerini tayin etme amacını taşıyan bir proje üzerinde çalışmalarını sürdürmektedir. Bu proje, ısıl işleme tabi tutulmuş odunların uzun dönemde dayanıklılıkları ve boyanabilirlikleri konusundaki bilgileri resmileştirmek üzere merkezi sınıflandırma sistemi geliştirmek amacını taşıyan ikinci bir proje ile genişletilmiştir. Ayrıca, Finlandiya’da 8 adet ısıl işlem fabrikası bulunmaktadır. Bu 8 fabrikanın kapasitesi 2000 yılı istatistiklerine göre yılda 50 000 m3’ün biraz altındadır ve üretim yaklaşık olarak yılda 35 000 m3’tür. Bu fabrikalarda herhangi bir kimyasal madde ya da basınçlı yöntem kullanılmayıp, yalnızca ısı ve su buharı kullanıldığı için bunlar geleneksel ısıl işlem fabrikaları olarak adlandırılmaktadır(4).
Isıl işlem fabrikasının çalışma prensibi Şekil 1‘de görülmektedir. Şekilde elektrik rezistansından temin edildiği görülen ısı, endüstriyel uygulamada hafif petrol yağından elde edilmektedir. Ayrıca, Finlandiya’daki fabrikaların birinde ısı elde etmek için odun kabuğu talaşı ve testere tozlarından istifade edilmektedir. Aralarına çıta konularak istiflenmiş odun hammaddesi için gereken hava sirkülasyonu, 10 m / s hızla çalışan fan yardımıyla eşit olarak karşılanmaktadır. Buhar jeneratörü gerekli buharı üretmektedir. Su buharı ise odunun yanmasını engellemekte (hava miktarı % 3-5’in altında olmalıdır) ve odunun kalitesini muhafaza etmektedir. Havanın rutubet ve ısısını ölçmek üzere ortama ve istifin çevresine çeşitli dedektörler yerleştirilmiştir. Fabrika otomasyon kontrollü olup, ısıl işlem prosesini başlangıç verilerine göre ayarlamakta ve muamele boyunca toplanan verileri koordine etmektedir. Bu otomasyon sayesinde veriler kaydedilebilmekte ve daha sonra kontrol edilebilmektedir(4).

Şekil 1. Isıl işlem fabrikasının çalışma prensibi.

Finlandiya’da uygulanan muamele süreci üç farklı adımda gerçekleştirilmektedir :
1) Başlangıç periyodu: artan sıcaklıkta ön ısıtma {Æ100 ˚C’ye kadar} + eğer gerekirse {100 – 150 ˚C}’ler arasında uygulanan yüksek sıcaklıkta kurutma + 48 saate kadar uygulanabilen artan sıcaklıkta ısıtma {150 ˚C Æ}
2) Asıl ısıl işlem periyodu: 0,5 – 4 saat boyunca 150 – 240 ˚C sıcaklıkları arasında gerçekleştirilen uygulama,
3) Soğutma periyodu: 24 saat içinde soğutma ve stabilize etme.
Toplam muamele süresinde fırın kapasitesi, istif büyüklüğü, ağaç malzemenin türü ve boyutları gibi birçok faktör etkili olmaktadır. Isıl işleme tabi tutulmuş odunun özellikleri uygulanan ısıl işlem prosesine, işlem süresine ve sıcaklığına bağlıdır. Sıcaklık süreye göre diğer özellikler üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. Daha düşük sıcaklıklarda ve daha uzun sürelerde yapılan bir ısıl işlem eşdeğer özellikler meydana getirmemektedir. Bugün, uygulanan proseslerin hepsi birbirinden farklı olduğu gibi ortaya çıkan ürünün özellikleri de birbirinden farklı olmaktadır. Odunun rengi kolaylıkla değişebilir ve renk değişimi muamele edilmemiş odunla mukayese edildiğinde diğer özellikler hakkında önemli bir husus ifade etmemektedir(4).
Isıl işlem sırasında odun özelliklerinde meydana gelen değişimler aşağıdaki özelliklere bağlıdır(4):
– Gerçek ısıl işlem periyodunun en yüksek sıcaklık değerine ve en uzun süresine,
– Sıcaklık derecelerine,
– Bütün periyotları kapsayan maksimum ısıl işlem uzunluğuna,
– Su buharının kullanılıp kullanılmadığına, kullanılmış ise kullanım miktarına,
– Asıl ısıl işlem muamelesinden önce uygulanan kurutma prosesine,
– Ağaç türüne ve türün karakteristik özelliklerine.

Isıl İşleme Tabi Tutulmuş Ağaç Malzemenin Sınıflandırılması
Isıl işleme tabi tutulmuş ağaç malzemenin sınıflandırılması EN 335-1 (Odun ve odun kökenli ürünler – Biyolojik saldırıların yol açtığı tehlike sınıflarının tanımlanması Kısım 1: Masif Odun) standardına göre gerçekleştirilmiştir. Finlandiya Odun Koruma Birliği’nin yapmış olduğu sınıflandırmaya göre ısıl işleme tabi tutulmuş odun üç ayrı kategoride değerlendirilmiştir (Tablo 1). Isıl işlem görmüş ağaç malzemenin tehlike sınıfı 4’te kullanımı tavsiye edilmemektedir(4).
Tablo 1’de yer alan 1, 2 ve 3 nolu ısıl işlem sınıflarının aşağıdaki şekilde açıklanmaları mümkündür:

Sınıf 1.
Çok hafif uygulanan ısıl işlemdir. Esas olarak renk değişimi sağlar. Muamele edilmemiş odun gibi kullanılması tavsiye edilir. Toprakla temas üsti kapalı yapılarda ve kullanım ömrü boyunca muamele edilmemiş odun rutubetinin devamlı olarak % 18’in altında kalacağı şartlarda hizmet etmesi uygundur.

Sınıf 2.
Kerestelere hafif ölçüde uygulanan ısıl işlemdir. Islanma ya da buharlaşma riski nadir olan ve muamele edilmemiş odun rutubetinin zaman zaman % 20’yi aştığı toprakla temas etmeyen yapılarda kullanımı uygundur.

Sınıf 3.
Kerestelere kuvvetli ölçüde uygulanan ısıl işlemdir. Odunun toprakla temas etmediği fakat servis ömrü müddetince devamlı olarak açık havaya ya da yoğuşma gibi birtakım ıslanma kaynaklarına maruz kaldığı yapılarda kullanımı doğrudur. Ancak, burada odunun azalan direnç özellikleri dikkate alınmalıdır.
Finlandiya’daki bir diğer ısıl işlem uygulaması Stellac şirketi tarafından geliştirilmiştir. Sözkonusu şirket 1997’de kurulmuş olup, oldukça gelişmiş iş ağı altyapısı ile ısıl işlem prosesinin yetkin yönetimini üretim ve kurulum patenti ile kombine etmiş bulunmaktadır. Şirket tarafından, muamele için özel olarak tasarlanmış ısıl işlem ekipmanı ve yüksek sıcaklık uygulanabilen kurutma fırınları geliştirilmiştir. Bu fırınlar, müşterinin özel ihtiyaçlarına cevap verebilecek nitelikte, istenen büyüklükte ve istenen yakıt tipinin kullanılabileceği şekilde hazırlanabilmektedir. Bilgisayar kontrollü sistemde iş akışı monitörden takip edilebilmekte, proses kontrol ekipmanı, materyalin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ve son rutubet miktarına göre gerekli düzenlemeleri yapabilmektedir. Sözkonusu işlemin akış diyagramı Şekil 2’de gösterilmektedir(5).

Şekil 2. Stellac yöntemine göre ısıl işlem.

Prosesin ilk adımında fırın içerisindeki oksijen ortamdan uzaklaştırılmakta ve fırın sıcaklığı 100 ˚C’ye kadar çıkarılmaktadır. İkinci işlem olarak ağaç malzemeyi asıl ısıl işlem periyoduna hazırlamak ve odun içerisindeki gerilmeleri azaltmak bakımından ön kondüsyonlama işlemi uygulanmaktadır. Eğer malzeme taze halde ise ön kondüsyonlama periyodu boyunca malzemenin kuruması sağlanmaktadır. Daha sonra 250 ˚C sıcaklıklara kadar varabilen ve birkaç saat kadar sürebilen ısıl işlem uygulamasına geçilmektedir. Arkasından, ısıl işlem yüzünden odun içerisinde meydana gelen gerilmeleri azaltmak ve malzemenin nihai kullanım yerinde öngörülen gerekli rutubet miktarını sağlamak üzere ikinci bir kondüsyonlama işlemi uygulanmaktadır. Son olarak ise ağaç malzeme fırından çıkarılmadan önce dikkatli bir şekilde soğutulmaktadır. İşlemin tamamı ağaç türüne ve malzeme boyutuna göre değişmekle birlikte yaklaşık olarak 24 saat kadar sürmektedir(5).
Isıl işlem uygulanmış kavak odunu örneği Şekil 3’te, ısıl işlem ve kurutma ünitesi Şekil 4’te, Stellac yöntemine göre ısıl işleme tabi tutulan odun yapısında meydana gelen değişimler Şekil 5’te özetlenmektedir.


Şekil 3. Isıl işlem uygulanmış kavak odunu örneği

Şekil 4. Stellac ısıl işlem ve kurutma

Şekil 5. Isıl işlem uygulanmış odunda gözlenen değişimler

Bu yöntemlerin dışında, Plato Prosesi olarak adlandırılan bir başka ısıl işlem tekniği Hollanda’da geliştirilmiştir. Sözü edilen prosesle çalışan ve 2000 yılında üretime geçen fabrikada başlangıç olarak 50 000 m3’lük bir üretim kapasitesi mevcuttur(6).
Plato prosesi prensip olarak iki ılıman kurutma işleminden ibarettir. Hidrotermoliz prosesinin ilk aşamasında taze ya da hava kurusu haldeki odunun, artan basınç altında (super atmosferik basınç) genellikle 160-190 ˚C sıcaklıkları arasında muamelesi söz konusudur. Muamele edilmiş odunu daha düşük rutubet derecelerine kurutmak için geleneksel kurutma yöntemi uygulanmaktadır. Prosesin ikinci aşamasında (asıl ısıl işlem aşaması) kısmen kurutulmuş haldeki odun genellikle 170-190 ˚C sıcaklıkları arasında tekrar ısıl işleme maruz bırakılmaktadır. Muamele süresi kullanılan odunun türüne, kalınlığına, odundan kaynaklanan diğer faktörlere ve genel görünüme bağlı olmakla beraber, genellikle aşağıdaki süreler itibariyle buharlı veya ısıtılmış hava ortamında işlem gerçekleştirilmektedir(6):
– Termoliz aşaması 4-5 saat,
– Kurutma aşaması 3-5 gün,
– Asıl ısıl işlem aşaması 14-16 saat,
– Kondüsyonlama 2-3 gün.

Şu anda Fransa’da lisanslı ve patentli olmak üzere endüstriyel hizmete dönük iki farklı ısıl işlem prosesi uygulanmaktadır. Bunlardan birincisi (Retified wood); % 12 rutubetteki oduna, 210-240 ˚C sıcaklıkta, içerisinde % 2’den daha az miktarda oksijen bulunan nitrojen atmosferi altında, spesifik bölmelerde yavaş bir şekilde uygulanan ısıl işlemdir.
Söz konusu işlem, her biri yılda 3500 m3’lük kapasite ile çalışan ve her birindeki spesifik ısıl işlem bölmesi 8 m3 olan üç farklı endüstriyel ünite biriminde ve bunlara ilaveten 2001’den bu yana işletimde olan bir başka fabrikada uygulanmaktadır. İkincisi (Le Bois Perdure); taze haldeki oduna uygulanan ısıl işlemdir. İlk olarak odun fırında teknik kurutmaya tabi tutulmaktadır.
Daha sonra odun, kendi rutubetinden üretilen buhar atmosferi altında 230 ˚C’de ısıl işleme tabi tutulmaktadır(7).
Geliştirilen son tekniklerden biri de Almanya’da endüstrileşmiş olan sıcak yağ uygulamasıdır. Isıl işlem kapalı bir proses tankı içerisinde uygulanmaktadır. Proses tankı odun hammaddesiyle doldurulduktan sonra sıcak yağ, yağ deposu tankından proses tankına gönderilmektedir.
Odun hammaddesinin etrafında sirküle edilen yağın sıcaklığı, yüksek sıcaklık uygulamasıyla işlem süresince muhafaza edilmektedir. Proses tankı boşaltılmadan önce sıcak yağ depoya geri gönderilmektedir. En yüksek biyolojik dayanım ve en az yağ tüketimi için 220 ˚C, en yüksek biyolojik dayanım ve en az direnç kaybı için 180-200 ˚C sıcaklıklar uygulanmaktadır. Muamele için, kolza tohumu, beziryağı veya ay çiçeği yağı gibi ham bitkisel yağlar kullanılmaktadır. Isıl işlem fabrikasının çalışma prensibi Şekil 6’da görülmektedir(8).

Şekil 6. Isıl işlem fabrikasının çalışma prensibi

Ekolojik açıdan da çevre dostu olan bu sistemin yatırım kapasitesi ve maliyeti 8500 m3 / 450.000 † kadardır. İşlem maliyeti arzu edilen yağın türüne göre m3 başına 60-90 † arasında değişmektedir (8).
Isıl işlem ile aynı disiplinler arasında kategorize edilebilecek kurutma endüstrisinde, normal basınç altında ve 100 ˚C’nin üzerindeki sıcaklıklarda kurutma ortamı olarak kızgın buhar, kızgın hava-buhar karışımı, kızgın hava, kızgın yağlar, organik sıvıların buharları kullanılmaktadır. Kızgın hava-buhar karışımı ve kızgın buhar kullanılarak uygulanan yöntemler pratikte en çok kullanılan yöntemlerdir. Kızgın yağlar içerisindeki kurutma yönteminde ise ağaç malzeme bir nevi emprenye edilmekte ve bu tip malzemenin kullanım alanı daha spesifik olmaktadır. Diğer taraftan kullanılan yağların ham petrolden elde edilen ürünler olması, ülkemiz açısından bu yöntemin kullanımını sınırlamaktadır(9). Son yıllarda bir endüstri kolu haline gelen ısıl işlem tekniklerinin çevreye verebileceği zararı önlemek bakımından dikkate alınması gereken birtakım hususlar vardır. Bilindiği gibi işlem sırasında enerji tüketilmekte, atık su meydana gelmekte ve gaz emisyonu söz konusu olmaktadır(3).

Gaz Emisyonu
1 m3’lük ladin odununun ısıl işlem uygulaması sırasında ortaya çıkan maksimum asetik asit miktarının 100-150 g / m3 olduğu, 20-40 kg / m3 civarında da çeşitli bileşiklerin açığa çıktığı tahmin edilmektedir. Isıl işlem sırasında buharlaşan gazların çevre kirliliğine yol açmaması bakımından gazların yakılması için özel olarak tasarlanmış bir binanın inşası ısıl işlem prosesinin bir parçası olarak düşünülmelidir. Ya da birtakım ilave yakıtlarla ayrı bir yakma işlemi gerçekleştirilmelidir. Bazı üretim üniteleri ise zararlı gazları gaz temizleyicilerle giderme yoluna gitmektedir(3).

Atık Su
Isıl işlem sırasında, odundan buharlaşan formik asit ve asetik asit yüzünden pH derecesi 3 olan suyun yoğunlaştığı görülmektedir. Bu su aynı zamanda buharlaşan reçine ve odun maddesinin diğer katı bileşenlerini de içermektedir. Atık su içerisindeki bu katı maddeler özel bir temizleme havuzuna ayrılmakta, kalan kısım ise atık su tesisinde işlenmektedir(3).

Enerji Tüketimi
Isıl işlem fırınları buhar ve elektrik kombinasyonuyla veya yalnızca sıcak yağ boruları ile ısıtılmaktadır. Enerji, kabuk ve odun atıklarından veya akaryakıttan (fuel oil) elde edilmektedir. Ayrıca, gerekli atmosferi sağlamak için saf buhara ihtiyaç duyulmaktadır. Kullanılan toplam enerjinin % 80’i esas olarak kurutma safhasında tüketilmektedir. Böylece, toplam enerji ihtiyacı geleneksel kurutma işlemine oranla % 25 daha fazla olmaktadır (3).
KAYNAKLAR
1. Yıldız, S., 2002. Isıl İşlem Uygulanan Doğu Kayını ve Doğu Ladini Odunlarının Fiziksel, Mekanik, Teknolojik ve Kimyasal özellikleri, Doktora Tezi, KTÜ Orman Fakültesi, Trabzon, 264p.
2. Viitaniemi, P., 1997. Decay-Resistant Wood Created in a Heating Process, Industrial Horizons, December 22-23.
3. Militz, H., 2002. Thermal Treatment of Wood: European Processes and their Background, IRG/WP 02-40241, 33rd Annual Meeting 12-17 May, Cardiff-Wales, Section 4, 1-17.
4. Syrjänen, T., Oy, 2001. Review on Heat Treatments of Wood, Cost Action E 22, 9 February, France, 7-15.
5. Stellac Oy – tervetuloa – welcome
6. Militz, H., Tjeerdsma, B., 2001. Review on Heat Treatments of Wood, Cost Action E 22, 9 February, France, 23-33.
7. Vernois, M., 2001. Review on Heat Treatments of Wood, Cost Action E 22, 9 February, France, 35-42.
8. Andreas, O.P., Sailer, M., 2001. Review on Heat Treatments of Wood, Cost Action E 22, 9 February, France, 43-60.
9. Kantay, R., 1978. Ağaç Malzemenin Yüksek Sıcaklıkta Kurutulması, İÜ Orman Fakültesi Dergisi, Seri B, 30,2, 134-151.

Yazar : Yrd. Doç. Dr. Sibel YILDIZ KTÜ Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü

4.cü Sınıf Fen Ve Teknoloji Dersi Soruları 9

4.cü Sınıf Fen ve Teknoloji Dersi Soruları 9

1-)Aşağıdaki seçeneklerden hangisi madde değildir?

a-)taş b-)hava c-)altın d-)ışık

2-)Aşağıdakilerden hangisi bir cisim değildir?

a-)bardak b-)vazo c-)su d-)radyo

3-)Aşağıdakilerden hangisi maddenin ölçülebilir özelliklerindendir?

a-)rengi b-)kütlesi c-)tadı d-)kokusu

4-)Birkaç maddenin özelliklerini kaybetmeden oluşturdukları

topluluğa karışım adı verilir. Aşağıdakilerden hangisi bir karışımdır?

a-)reçel b-)hava c-)altın d-)salata

5-)Aşağıdakilerden hangisi fiziksel bir olaydır?

a-)Kağıdın yırtılması b-)Odunun yanması

c-)Demirin paslanması c-)Sütün yoğurt olması

6-)Topraktaki bitki ve hayvan atıklarının çürüyerek toprağa karışmasını,

sütün mayalanıp yoğurt olmasını sağlar. Tifo,verem,kolera ,tifüs gibi

hastalıklara neden olurlar. Özellikleri verilen canlı türü hangisidir?

a-)virüsler b-)protistler c-)bakteriler d-)mantarlar

7-)Aşağıdakilerden hangisi çiçeksiz bitkilerdendir?

a-)kiraz b-)elma c-)fasulye d-)eğrelti otu

8-)Aşağıdaki bitkilerden hangisinin kökünden besin olarak yararlanırız?

a-)patates b-)havuç c-)soğan d-)yer elması

9-)Aşağıdaki hayvan türlerinden hangisi omurgasızdır?

a-)solucanlar b-)balıklar c-)memeliler d-)kurbağalar

10-)Aşağıdakilerden hangisi memeli bir hayvandır?

a-)kanarya b-)kertenkele c-)koyun d-)güvercin

CEVAPLAR

1-)d 2-)c 3-)b 4-)c 5-)a 6-)c 7-)d 8-)b 9-)a 10-)c

alıntı

Etiketler:odunun yanması odunun yanması nedir odunda ısıl işlem nedir odun kurutulması tez konusu yanmış odundan thermowood fırını thermo wood un zararları ağaçta ısıl işlem nedir ağaçta termal ısıl işlem nedir sibel yıldız doktora tezi odunun yanması araştırma odun modifikasyon yöntemleri odun ısıl işlemi 1 m3 göknar ağacı kurutma odunda isil işlem uygulamalari vtt thermowood sibel yildiz isil işlem odunun yanmasi odun ısıl işlem

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir