Soğutma Kulesi Nedir?

Soğutma Kulesi Nedir? Soğutma kuleleri, iklimlendirme veya üretim işlerinde, soğutma suyu ısısının atmosfere atılmasında kullanılan cihazlardır. Örnek olarak su soğutmalı soğutma gruplarında kondenser ısısı, soğutma kulelerinde soğutulan su vasıtasıyla dışarı atılır. Soğutma kulelerinde ısının çekilmesinde suyun buharlaşması esas olduğu için havanın yaş termometre sıcaklığı etkilidir.

Soğutma kuleleri açık ve kapalı olarak iki tiptedir.

Açık soğutma kulelerinde, soğutulacak su direkt olarak hava içine küçük memelerden püskürtülür. Küçük damlacıklar halindeki su, etrafından geçen hava tarafından ve kendi buharlaşmasıyla soğutulur. Sudan havaya duyulur ve gizli ısı biçiminde ısı transfer edilir.

Kapalı soğutma kulelerinde (evoparatif kondenserler) ise, soğutulacak su serpantin şeklindeki boruların içindedir. Borunun dışından ise soğutma havası geçer. Bu sırada boru dışına başka bir su püskürtülür. Bu suyun buharlaşması için gerekli ısı boru içindeki soğutulacak sudan çekilir. Böylece kapalı soğutma kulelerinde soğutulacak su dış ortamla temas etmeyerek, kapalı bir devrede yüzeyli bir soğutucuda soğutulmuş olur.

Su soğutma kuleleri, sistemden gelen sıcak suyun dolgu üzerine püskürtülmesi ile ısının atmosfere verilerek ortamdan uzaklaşması ile soğuma sağlayan sistemlerdir. Soğutma kulesi bir ısı uzaklaştırma ünitesidir. İçinden geçen suyun bir kısmının buharlaşmasını sağlayarak sistemdeki istenmeyen ısıyı atmosfere verir. Kalan su ise istenilen derecede soğur. Sıcak bir nesnenin üzerine su dökülerek soğuduğunu düşünün. Islak bir yüzeyin soğuması kuruya oranla çok daha hızlıdır. Aynı şekilde, su soğutma kulesi de, kuru tip ısı uzaklaştırma ünitelerinden çok daha etkilidir. Su soğutma kulelerinin yaygın kullanım alanları arasında klima sistemleri, üretim tesisleri ve enerji santralleri vardır.

Soğutma kulesi seçiminde aşağıdaki belirtilen verilerin önceden bilinmesi gerekmektedir

Soğutulacak su debisi veya kule kapasitesi
Soğutulacak su giriş sıcaklığı
Soğutulacak su çıkış sıcaklığı
Ortamın dizayn yaş termometre sıcaklığı
Kullanılacak suyun analizi
Deniz seviyesinden yükseklik

**Su soğutma tesisatının şematik olarak gösterilmesi**

Su Soğutma Kulelerinin Sınıflandırılması

1-Doğal çekişli ve zorlanmış(cebri) çekişli olarak sınıflandırılabilirler.

2-Hava ve su akışının durumuna göre karşı akışlı ve çapraz akışlı su soğutma kuleleri sınıflandırılabilirler.

3-Bunun dışında kullanılan fana göre radyal fanlı veya eksenel fanlı su soğutma kulesi olabilir.

Su kulesinde temel elemanlar

1-fan

2-dolgu malzemesi (tahta veya plastik (pvc))

3-damla tutucu

4-su haznesi

5-ana gövde

Soğutma Kulesinin Çalışma Prensibi

Soğutma sistemlerinde kondenselerin soğutma suyu, termik santrallerin kondenselerinin soğutma suyu ve endüstride soğutma yapmak amacıyla kullanılan soğutma suları görevlerini yerine getirmeleri esnasında ısınır, yani sıcaklıkları artar. Bu ısınan sular soğutma kulelerinde soğutularak tekrar kullanılmak üzere kondenselere gönderilir. Ters akımlı soğutma kulelerinde, çevre havası kulenin altından girerek düşen su damlacıklarına zıt yönde akar ve kulenin üstünden çıkar. Hava akımı sıcak su ile temas ederek ısınan havanın yoğunluğunda meydana gelen fark nedeniyle gerçekleşiyorsa doğal çekmeli, bir vantilatör yardımıyla sağlanıyorsa zorlanmış çekmeli soğutma kulesi söz konusu olur. Şekil 1’de doğal çekmeli bir soğutma kulesinin şeması görülmektedir.

Bir soğutma kulesinde çevre havası ile temas haline gelen suyun bir kısmı buharlaşır ve su sıcaklığının düşmesine neden olur. Buharlaşan su, hava içine nem olarak girerek, havanın özgül neminin ve izafi neminin artmasına sebep olur. Soğutma kulesinde su teorik olarak en fazla giriş havasının yaş termometre sıcaklığına kadar soğutulabilir. Kule ne kadar etkili ise pratikte yas termometre sıcaklığına o kadar yaklaşılabilir. Pratikte su sıcaklığı giriş havasının yas termometre sıcaklığının 4 veya 5°C üzerindeki sıcaklığa kadar soğutulabilir. Soğutma kulesinin su havuzuna, buharlaşan su miktarına eşit miktarda besleme suyu ilave edilmelidir.

Soğutma Kulesinde Temel İfadeler

Kuru Termometre Sıcaklığı: Havanın içindeki nemin ve radyasyonun etkisi olmaksızın herhangi bir termo eleman, termometre, termokupl vb. bir sıcaklık ölçme aleti ile yapılan ölçmede elde edilen sıcaklığa denir.

Çiğ Noktası Sıcaklığı: Nemli hava sabit basınçta soğutulduğunda, içindeki su buharının yoğuşmaya başladığı andaki sıcaklığa çiğ noktası sıcaklığı denir.

İzafi (Bağıl Nem): Nemli hava içindeki su buharın kısmi basıncı Pb, sıcaklığı T ve aynı T sıcaklığında doymuş hava içindeki su buharının kısmi basıncı (T sıcaklığına karşılık gelen su buharının doyma basıncı) Pdt olmak üzere izafi nem;

İfadesi ile bulunur. Havanın izafi nemi higrometre ile ölçülür. Havanın izafi nemi 0<φ<1 arasında bulunur.

φ=0 Kuru Hava (İçinde hiç su buharı yok)

φ=1 Doymuş Hava

φ≤1 Doymamış Hava

Özgül Nem (Nem Oranı): Birim kg kuru hava içindeki su buharı miktarına denir. Nemli hava içindeki su buharı miktarı mb kuru hava miktarı mh olmak üzere, özgül nem;

Şeklinde hesaplanır. Gerekli düzenlemeler yapılırsa özgül nem;

şeklinde bulunur. Burada w = f(φ, T, P) fonksiyonu olup yukarıdaki denklemden de görüldüğü gibi özgül nem w, izafi nem, sıcaklık ve toplam basınç P’ nin fonksiyonu olarak bulunur. Bu üç değer nemli havanın ölçülebilen değerleridir.

Soğutma: Soğutma kulesine giren akışkanın sıcaklığı ile soğutma kulesini terk eden akışkanın sıcaklığı arasındaki farka soğutma denir.

Yaklaşım: Soğutma kulesinden çıkan suyun sıcaklığı ile giriş havasının yaş termometre sıcaklığı arasındaki farka yaklaşım denir.