Soğutma Kulesinde doğru tasarım yapabilmek, doğru soğutma kulesi seçebilmek, soğutma kulesi kapasitesinin Kcal yada kW cinsinden kapasitenin biliniyor olması yanında aşağıdaki bilgilerinde biliniyor olması gerekiyor.
Soğutma Kulesi giriş suyu sıcaklığı (°C)
Soğutma Kulesi çıkış suyu sıcaklığı (°C)
Debi (m³/h) (Sistemde devir daim eden su miktarı)
Su soğutma kulesinin çalışacağı yerin yaz yaş termometresi (°C)
Su soğutma kulesinin çalışacağı yerin deniz seviyesinden yüksekliği (Rakım)
Yukarıdaki verilerin tahmini olarak bilinmesi sizi bir yanılgıya götürebileceği için ölçüm yapılarak, meteorolojik veriler analiz edilerek ve işletmenin tam ihtiyacı bulunarak verilerin kesinleştirilmesi gerekmektedir.
Bu konuda bize yardımcı olacak termodinamik yasasına göre “Isı alış verişi olan olaylarda alınan ısı her zaman verilen ısıya eşit olmalıdır.”
Q = m * c * Δt
Q : Isı olarak adlandırılıp birimi kcal (kilokalori) yada kW (kilowatt) tır.
m : kütle olarak adlandırılıp birimi kg /h (kilogram / saat) tir.
c : Öz ısı olarak adlandırılıp birimi cal / gr°C(kalori / gram derece)dir.
Δt : delta t olarak adlandırılıp giriş-çıkış sıcaklık farkıdır birimi °C (derece) dir.
SOĞUTMA KULESİNDE KAPASİTE HESABI
Yukarıdaki açıklamalar ışığında bu konuda hemen reel bir örnekle olay kolayca açıklık kazanacaktır.
ÖRNEK 1 :
Tasarlanacak kulede giriş suyu sıcaklığı 43 °C, çıkış su sıcaklığı 32 °C olacaktır. Sistemdeki dönen su miktarı 30 ton/saat (m³/h ) ise kapasite kaç kcal olur.
ÇÖZÜM:
Öncelikle verilenleri yazalım
tg : 43 °C tç : 32 °C c : su için 1 dir m : 30 m³/h : 30.000 kg / saat Q : ?
Q = m * c * Δt
Q = 30.000 * 1 * (43-32)
Q = 30.000 * 1 * 11
Q = 330.000 kcal
ÖRNEK 2 :
Tasarlanacak kulede giriş suyu sıcaklığı 61 °C, çıkış su sıcaklığı 30 °C olacaktır. Kule debisi 250 ton/saat (m³/h ) ise kule kapasitesi kaç kW olur.
ÇÖZÜM:
Öncelikle verilenleri yazalım
tg : 61 °C tç : 30 °C c : su için 1 dir m : 250 m³/h : 250.000 kg / saat Q : ?
Q = m * c * Δt
Q = 250.000 * 1 * (61-30)
Q = 250.000 * 1 * 31
Q = 7.750.000 kcal
Q = 7.750.000 kcal = (7.750.000 / 0,859 / 1000) kW = 9022 kW
SOĞUTMA KULESİNDE DEBİ HESABI
Yine örneklerle açıklarsak kolay ve anlaşılır olacaktır.
ÖRNEK 1 :
Tasarlanacak kulede giriş suyu sıcaklığı 36 °C, çıkış su sıcaklığı 31 °C olacaktır. Kule kapasitesi 260.000 kcal kule devirdaim eden su miktarı kaç ton / saat tir.
ÇÖZÜM:
Öncelikle verilenleri yazalım
tg : 36 °C tç : 31 °C c : su için 1 dir Q : 260.000 kcal m : ?
Q = m * c * Δt
260.000 = m * 1 * (36-31)
m = 260.000 / 5
m = 52.000 kg / saat = 52 ton / saat
ÖRNEK 2 :
Tasarlanacak kulede giriş suyu sıcaklığı 41 °C, çıkış su sıcaklığı 33 °C olacaktır. Kule kapasitesi 3000 kW kule debisi kaç m³/h tir.
ÇÖZÜM:
Öncelikle verilenleri yazalım
tg : 41 °C tç : 33 °C c : su için 1 dir Q : 3000 kW m : ?
önce kW – kcal dönüşümü yapmamız gerekmektedir.
3000 kW = (3000 * 0,859 * 1000) kcal = 2.577.000 kcal
Q = m * c * Δt
2.577.000 = m * 1 * (41-33)
m = 2.577.000 / 8
m = 322.125 kg / saat = 322 ton / saat
SOĞUTMA KULESİNDE SU KAYBI HESABI (YAKLAŞIK)
Su soğutma kulelerinde tasarım hataları ,fiziksel eksiklik ve yetersizlikler sebebiyle atılan sular hariç, kulenin ısı transferinde kullandığı ve çalışma prensibi gereği %100 bağıl neme dönüştürerek doğaya saldığı su miktarı direkt kule kapasitesine bağlıdır.
Bunun hesabı bir sabitle çarpmak kadar kolaydır.
Su kaybı ( kg / saat ) = Sabit ( 0,00153 ) * Kapasite ( kcal )
olarak formülize edilebilir.
Hemen bir örnekle pekiştirelim.
ÖRNEK 1 :
Çalışma değerleri giriş suyu sıcaklığı 51 °C, çıkış su sıcaklığı 37 °C olan bir kulenin, debisi 76 m³/h ise bu kuledeki su kaybı kg / saat olur.
ÇÖZÜM:
Aslında bu soruda bilinmeyen hem kapasite hem su kaybıdır. Su kaybını hesaplamak için öncelikle kapasiteyi hesaplamamız gerekmektedir.
Öncelikle verilenleri yazalım
tg : 51 °C tç : 37 °C c : su için 1 dir m : 76 m³/h : 76.000 kg / saat
Q : ? Su kaybı : ?
Q = m * c * Δt
Q = 76.000 * 1 * (51-37)
Q = 76.000 * 1 * 14
Q = 1.064.000 kcal
Su kaybı ( kg / saat ) = Sabit ( 0,00153 ) * Kapasite ( kcal )
Su kaybı ( kg / saat ) = 0,00153 * 1.064.000
Su kaybı ( kg / saat ) = 1627.9 kg / saat
Termodinamik esaslarına göre; buharlaşan her bir gram suyun faz (hal) değişimini gerçekleştirebilmesi için yaklaşık 540 Kalori enerji sistemden emilir.
Bu yaklaşımla; sistemde dolaşan suyun her 6 ºC soğuması için yaklaşık su debisinin % 0,9’ unun buharlaşması gerekmektedir, buna su soğutma kulesi buharlaşma kaybı denilmektedir. Bu miktar aşağıdaki formülle hesaplanabilir;
Buharlaşma Miktarı (m³/h) = 0.00085 x 1.8 x Debi (m³/h) x (Tg—Tç)
Dünyada ve ülkemizde su sıkıntısının giderek artması nedeniyle soğutma kulesi mecbur kalınmadıkça kullanılmamalıdır. Mümkün ise alternatif çözümler araştırılmalıdır. Eğer soğutma kulesinin mutlaka kullanılması gerekiyorsa da kapalı tip, buharlaşan su miktarının minimum olduğu soğutma kulesi tercih edilmelidir.
