SU SOĞUTMA KULESİ

 HAZIRLAYAN : •

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSİ

•

EYÜP OLGAÇ

1

2

Su soğutma kulesine giriş

 Kulelerin çeşitlerine başlamadan önce yapım malzemelerinden en yeni ve dayanıklılık bakımından en üstün malzeme olan ctp yi sizlere tanıtmak istiyoruz. Parazif ve korozif hiçbir etkilenmesi olmayan bu malzeme asidik ve bazik ortamlara da oldukça dayanıklıdır.

 Ayrıca uv katkıları ile güneş dayanımı 30-40 senelerle ifade edilmektedir.

 Dikey çekme dayanımı demirin 2 katı kadardır.

3

CTP NEDİR?

• Camelyafı ile taşıyıcı bir matriks reçinenin birleştirilmesi ile elde edilen kompozit bir malzemedir. • CTP üretiminde kullanılan camelyafı, kum, alumina, kireç taşı, kolemanit, kaolen... gibi geleneksel hammaddeler kullanılarak üretilmektedir. • CTP malzemenin kalitesi, (performansı), cam elyafı - reçine arasındaki bağın kuvveti ile doğru orantılıdır.

• Fiziksel performans, takviye malzemesi olan cam elyafının, - CTP içindeki oranına, - CTP içindeki dağılımına ve - CTP içindeki yönüne bağlıdır.

4

4.

5.

6.

7.

CTP MALZEMELERİN GENEL ÖZELLİKLERİ :

1.

Yüksek korozyon dayanımı, 2.

3.

Bakım gerektirmez, Hafiftir, Düşük kurulum maliyeti, Kaymazlık, Yüksek darbe dayanımı, Yangın dayanımı, 8.

Dielektrik dayanımı, 9. Kimyasallara karşı yüksek dayanım, 5

CTP MALZEMELERİN GENEL ÖZELLİKLERİ :

10. Anti bakteriyeldir, 11. Kopma uzaması metallere göre daha yüksektir, 12. Çevreyle dosttur, 13. Yüksek Mekanik dayanım, 14. Tasarım esnekliği, 15. Kolay tamir edilebilirlik, 16. İstenilen renkte üretilebilme, 17. Sonsuz ömür (teorik olarak) 18. Yüksek ısıl dayanım.

6

SU SOĞUTMA KULESİ

• Soğutma kulesi bir ısı uzaklaştırma ünitesidir.

• Su soğutma kuleleri, sistemden gelen sıcak suyun dolgu üzerine püskürtülmesi ile ısının atmosfere verilerek ortamdan uzaklaşması ile soğuma sağlar.

• İçinden geçen suyun bir kısmının buharlaşmasını sağlayarak sistemdeki istenmeyen ısıyı atmosfere verir. Kalan su ise YAŞ TERMOMETRE DERECESİNE GÖRE MÜMKÜN OLDUĞUNCA soğur. • Su soğutma kulelerinin yaygın kullanım alanları arasında klima sistemleri, üretim tesisleri ve enerji santralleri vardır.

7

ÇALIŞMA PRENSİBİ

• Su soğutma kuleleri ısı transferi ve akışkanlar mekaniği prensipleri doğrultusunda çalışan bir yapıdır, • Sistemden gelen sıcak su dolgu malzemelerinde zerreciklere ayrılarak hava panelinden giren dış ortam havası ile çarpışır.

• Suyun bir kısmı buharlaşır, kalan kısmının ise entalpisi düşer.

• Böylece, sisteme gönderilen suyun sıcaklığı doymuş yaş hava sıcaklığına kadar düşürülebilir.

8

9

KULE ÇEŞİTLERİ

10

Su soğutma kulelerini farklı şekillerde sınıflandırabiliriz; I.

Hava ve suyun akış geometrilerine göre a) Çapraz akışlı kuleler b) Karşı akışlı kuleler II. Kapasiteye Göre Kuleler a) İnşaat tip kuleler b) Paket tip kuleler c) Fabrika üretim tipi kuleler III. Su Devridaim Sistemine Göre Kuleler a) Kapalı devre kuleler b) Açık devre kuleler IV. Dolgu tipine göre a) PVC Film Dolgu b) PP Bigudi Dolgu 11

12

13

• Kapalı çevrim soğutulması gerekliliği olan sistemler için dizayn edilmişlerdir.

• Bu sistemlerde yüzleşme yani ısı transferi açık çevrim yapan kule suyu ile işletme suyunun içinden geçtiği serpantin arasında olmaktadır. Bu konuda öne çıkan serpantinin hangi metalden yapıldığı, serpantinin ömrü, serpantinin ne ölçüde olduğu ve ne kadar verimli bir ısı transfer aracı olduğu konularıdır.

• İşletme suyunun açık hava ile temas etmeden soğutulması bu tip kuleleri popüler hale getirmiştir. Ancak kalitesiz serpantinler 3-5 sene içerisinde kule maliyetine denk maliyetler oluşturmaktadır.

14

• Başka bir dezavantajı dış şaselerininde sacdan imal ediliyor olmasıdır. Yine bu saç kısımlar açık havadaki ortam koşulları, özellikle güneş ve kendi çalışma mantığı dolayısıyla ürettiği neme mukavemet gösteremeyerek ne ile kaplanırsa kaplansın ne ile boyanırsa boyansın 2 seneden kısa sürede korozyona karşı koyamayarak çürümeye başlamaktadırlar.

Borulu Serpantin Dezavantajları

• Borulu serpantinler ısı transferi için en verimsiz araçlardır.

• Kapladığı yer çok fazladır. Serpantin yüzey alanı dolayısıyla kule büyüklüğü bazı tasarımlarda gerekmediği halde artırılmak zorunda kalınmaktadır. • Yenileme maliyetleri kule maliyetinin 50 % sinden fazladır • Bakım ve onarımları neredeyse imkansızdır.

15

CTP MÜHENDİSLİK KAPALI TİP KULE ÇÖZÜMLEMELERİ KAPALI DEVRE KULELERİN TÜM DÜNYA ÜRETİMİ ÖRNEKLERİNDE YAŞANAN HANDİKAPLARI BELİRTTİK BU KONULARDA ÇÖZÜMLEME YAPMADAN KAPALI DEVRE KULE ÜRETİMİ YAPMAK ZATEN İŞİ BAŞTAN KAYBETMEKTİR.

ASLINDA ÖZELLİKLE YURTDIŞI İMALATÇILARININ YAPTIĞI OPTİMİZASYON OLDUKÇA KARLIDIR, AMAÇLARI GARANTİ SÜRESİNCE KORUMA SAĞLAMAK, SONRASINDA YEDEK PARÇA SATIŞINDAN CİDDİ PARALAR KAZANMAKTIR.

16

SERPANTİN

        BAKIRIN ISI TRANSFER KATSAYISI 395 İKEN DEMİRİNKİ YANLIZCA 58 DİR.

ANCAK ISI TRANSFER KABİLİYETİ OLARAK BU İKİ METAL ARASINDA AYNI M2 YÜZEYDE YANLIZCA %10 FARK VARDIR.

BAKIRIN İŞLENME İŞÇİLİKLERİ VE YÜKSEK MALİYETİ GÖZ ÖNÜNE ALINDIĞINDA BU %10 LUK YÜZEY FAZLALIĞI CAZİBESİNİ KAYBETMEKTEDİR.

AYRICA BAKIR YANLIZCA KATAFOREZ İLE KAPLANABİLİRKEN, DEMİR SERPANTİNLER 150 MİCRON GİBİ OLDUKÇA YÜKSEK BİR KALINLIKTA SICAK DALDIRMA GALVENİZLE KAPLANABİLMEKTEDİR. BU KOROZYONA DAYANIM AÇISINDA CİDDİ ÖNEM TAŞIMAKTADIR.

BORULU SERPANTİNLERİN OLDUKÇA VERİMSİZ ISI TRANSFER ARAÇLARI OLDUĞU BİLİNEN BİR GERÇEKTİR. BU ISI TRANSFERİNİ DAHA VERİMLİ HALE GETİRMEK İÇİN SERPANTİN BORULARI SU AKIŞ YÖNÜNDE OVALLEŞTİRİLEREK ISI TRANSFER YÜZEYİ ARTIRILACAKTIR.

AYRICA SERPANTİN BORULARI 2 KEZ BÜKÜM YAPILARAK HER SİPİRDE YANLIZCA BİR KAYNAK OLUŞMASI SAĞLANMAKTADIR.

SERPANTİNLER ÇOKLU ÖRGÜLÜ SİSTEMLERİYLE TAMİRİ OLDUKÇA ZOR HATTA MÜMKÜN OLMAYAN YAPIDADIR. BU YAPI TAMİR GEREKTİRMEDEN UZUN YILLAR ÇALIŞIR YADA HURDAYA AYRILIR. SERPANTİN ÖMRÜNÜ UZATMANIN BİR BAŞKA YOLU SERPANTİN BORULARININ ET KALINLIĞININ YÜKSEK TUTULARAK İMAL EDİLMESİDİR. ANCAK BU SERPANTİN MALİYETİNİN KATLARLA ARTMASINA SEBEP OLMAKTADIR.

17

SERPANTİN

18

İÇ KONSTRUKSİYON VE DIŞ ŞASE

      İTHAL VE YERLİ İMALATÇILARIN TÜM KULE TİPLERİNDE SAÇ TERCİH ETMELERİ HEM BİLİNEN BİR MALZEME OLMASI HEMDE ŞEKİLLENDİRMENİN HEMEN HER YERDE YAPILABİLMESİ İLE İLGİLİDİR.

ANCAK KULE DIŞ ŞASE VE İÇ TAŞIYICI KONSTRUKSİYONUN METALDEN İMALİ, İÇİ VE DIŞINDA HER NOKTADA %100 BAĞIL NEME MARUZ KALAN SU SOĞUTMA KULELERİNDE CİDDİ BİR HANDİKAPTIR. PASLANMAZ SAÇLAR DAHİ BU KONUDA BİR ÇÖZÜM DEĞİLDİR ÇÜNKÜ KROM MALZEMELER SUYU DEZENFEKTE İÇİN DÜNYANIN HER YERİNDE KULLANILAN KLORÜR İLE TEPKİME VERİRLER VE KROM HIZLI BİR ŞEKİLDE KLORÜRLÜ SULARDA AŞINIR. ORGANİZE SANAYİ BÖLGELERİNDE SULARIN YANLIZCA FİZİKSEL ARITILMASI, KESİNLİKLE KİMYASAL KULLANILMAMASI BU NEDENLEDİR.

BU KOROZİF ETKİDEN KURTULMANIN TEK YOLU PASLANMAYAN VE ASİDİK BAZİK ETKİLEŞİMİ OLMAYAN BİR MALZEME KULLANMAKTIR.

DAHA ÖNCE ÖZELLİKLERİNİ AYRINTILI AÇIKLADIĞIMIZ CTP BU KONUDA TEK ALTERNATİF OLARAK ÖNE ÇIKMAKTADIR.

CTP PULTRUZYON PROFİLLERİN YAYGINLAŞAN VE ÇEŞİTLENEN ÜRETİMLERİ BU KONUDA İMALATÇILARI RAHATLATMAKTADIR. 19

DIŞ ŞASE VE İÇ KONSTRÜKSİYON

20

KULE TİPLERİ

Tek Hücreli (Mono Type ) Çift Hücreli (Double Type) Kuleler kolayca 3 hücreli 4 ve daha çok hücreli olarak dizayn edilebilirler 21

DİZAYN VERİLERİ

• Su soğutma kuleleri yaş termometrenin altında soğutma yapamaz.

• Dizayn yaş termometreye yaklaştıkça kule hacmi exponansiyel büyür.

• Bu kulenin fiyatının ve sarflarının exponansiyel büyümesi anlamına gelir. • Su soğutma kulesi dizaynı profesyonel bir iştir.

• Doğru dizayn için bilinmesi gerekli değerler, • Çalışacağı bölge, • Kulenin çalışma debisi, • Kulenin giriş sıcaklığı, • Kulenin çıkış sıcaklığı,doğru ve eksiksiz bilinmelidir.

22

Kapasiteye genel bakış

 İşletmeler tarafından ihtiyaç tespiti kapasite hesabından bulunabilir.

Q=m * c *

▲ t Kapasite = Debi * Suyun Özısısı * Giren - Çıkan Su Sıcaklık Farkı Problem: Debisi 60m3/h olan 35 dereceyi 30 dereceye düşürmesi istenilen bir kulenin kapasitesi kaç kw dır.

Çözüm: Q= 60.000*1*(35-30) = 300.000 kcal/h Yada 300.000 kcal/h / 0,859 /1000 = 349,2 kW bulunacaktır.

Ancak bu değer tam olarak kapasiteyi belirtmez, NEDEN Mİ?

23

Yaş termometreye yaklaşımla ilgili birkaç örnek

 Örneğin istanbul yaş termometresi 24 derecedir.

 120 m3/h debide suyu 34 dereceden 25 dereceye düşürmek isteyelim delta t :34-25 : 9 derece olsun. Bu durumda 23 m2 oturma alanlı bigudi dolgulu ve standart yükseklikte bir kule işimizi görürken,Q= 120*1*9  Yine 120 m3/h debide ve delta t 9 derece olacak şekilde ancak 36 dereceden 27 dereceye düşürmeye çalışalım, Bu durumda 13 m2 oturma alanlı bigudi dolgulu ve standart yükseklikte bir kule yetecek, Q= 120*1*9  Yine 120 m3/h debide ve delta t 9 derece ancak 40 dereceden 31 dereceye düşürmeye çalışalım,Bu durumda 8 m2 oturma alanlı bigudi dolgulu ve standart yükseklikte bir kule işimizi görecektir. Q= 120*1*9  Görüldüğü gibi aynı kapasitede 3 kule, yaş termometreye yaklaşım değerine göre birbiri ile arasında neredeyse 3 katı büyüklük farkı oluşabilmektedir. Örnek daha da spesifikleştirilebilir. Bu örnek dizayn değerlerinin ne kadar önemli olduğunu anlatmak için sanırız yeterlidir.

24

KULE İMALATI VE MONTAJI

25

KULE İMALATI VE MONTAJI

26

KULE İMALATI VE MONTAJI

27

KULE İMALATI VE MONTAJI

28

KULE İMALATI VE MONTAJI

29

KULE İMALATI VE MONTAJI

30

KULE İMALATI VE MONTAJI

31

NAKLİYE

Kolay montajın ardından , kolay nakliye… 32

   

AXİAL VE RADYAL FAN FARKLARI

AXİAL FANLI KULELERİN EMİŞ HIZLARI DÜŞÜK ,KULEDEN İTİŞ HIZLARI YÜKSEKTİR.

DÜŞÜK EMİŞ HIZI SEBEBİYLE ORTAMDA BULUNAN İSTENMEYEN PARTİKÜLLERİN EMİŞİ OLDUKÇA DÜŞÜKTÜR. AYRICA YÜKSEK İTİŞ HIZI %100 BAĞIL NEMLİ HAVANIN GERİ DÖNÜŞÜNÜ NEREDEYSE İMKANSIZ HALE GETİRİR.

RADİAL FANLI KULELERİN EMİŞ HIZLARI YÜKSEK, KULEDEN İTİŞ HIZLARI DÜŞÜKTÜR.

YÜKSEK EMİŞ HIZININ YANINDA DÜŞÜK İTİŞ HIZI DA KULE VERİMLİLİĞİNİ YAKINDAN İLGİLENDİRİR. DÜŞÜK BİR HIZLA İTİLEN %100 BAĞIL NEMLİ HAVA YÜKSEK EMİŞ HIZI VE ÇEVRESEL ETKENLER SEBEBİYLE KULE TARAFINDAN TEKRAR EMİLİRLER. EMİLEN %100 BAĞIL NEMLİ HAVANIN ENTALPİYE HERHANGİ BİR ETKİSİ YOKTUR. DOLAYISYLA TEKRAR EMİLEN HAVA MİKTARINCA KULE VERİMİ DÜŞER.

   YANLIZCA BU FARK DAHİ AXİAL FANLI KULELERİN YAYGIN KULLANILMASINA YETECEK SEBEPLERİ BARINDIRIR.

YÜKSEK EMİŞ HIZI SU SOĞUTMA KULELERİNDE CİDDİ BİR SIKINTIDIR. EMİŞİN YÜKSEK OLUŞU DIŞ ORTAMDAN DAHA BÜYÜK VE DAHA FAZLA MİKTARDA İSTENMEYEN PARTİKÜL ABSORBE EDİLMESİNE SEBEP OLUR. BU PARTİKÜLLER KULENİN HIZLICA KİRLENMESİNE VE DOLGU YÜZEYLERİNİN TIKANMASINA SEBEP OLURLAR. BU DURUM KULE ÇALIŞMA VERİMLİLİĞİ İLE İLGİLİ HAYATİ ÖNEM TAŞIR. 33

RADYAL FANLAR

34

AXİAL FANLARIN AVANTAJLARI

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

AXİAL FANLAR RADYAL FANLARA GÖRE OLDUKÇA VERİMLİDİRLER.

AYNI DEBİDEKİ HAVAYI SİRKÜLE ETMEK İÇİN RADYAL FANLAR DAHA FAZLA KW DA MOTORA İHTİYAÇ DUYARLAR.

AXİAL FANLARIN BALANS YAPMA İHTİMALLERİ DAHA DÜŞÜKTÜR.

AXİAL FANLARIN BAKIM MALİYETLERİ DAHA DÜŞÜK VE DAYANIKLIDIR. ISI DERECESİNE GÖRE PPG-PAG-CTP YA DA ALÜMİNYUM MALZEMEDEN İMAL EDİLİRLER.

AYARLANABİLİR KANAT AÇILARIYLA DAHA FAZLA YA DA AZ DEBİDE HAVA ÜFLEYEBİLİRLER.

YATIRIM MALİYETLERİ DÜŞÜKTÜR.

MOTORLARA DİREKT YA DA REDÜKTÖRLE KOLAYCA BAĞLANABİLİRLER.

35

AXİAL FANLAR

36

Aksiyel Fan

37

Radyal Fan

38

Yerleşim Planı

39

40

41

42

43

44

45

KULE VE POMPA KONUMU

1.

2.

3.

Kule pompa ile aynı seviyede ise, Kule pompadan düşük seviyede ise, Kule pompadan yüksek seviyede ise

,

46

EŞİT SEVİYEDE

• Verimli çalışır.

• Emme yüksekliği yüzeye yakın olmamalıdır.

• Yüzeye yakın olursa hava yapabilir pompa kanatları deforme olabilir.

47

•

ÜST SEVİYEDE

tasarımı en zor ve mecbur olmadıkça kullanılmaması gereken • bir durumdur. İşletmesi oldukça zordur ve devamlı problemdir.

Böyle bir dizayn zorunluluğu var ise pompanın maksimum emiş yüksekliği (negatif emme basıncı) hesapları yapılmalıdır.

48

DÜŞÜK SEVİYEDE

• En kolay ve doğru dizayndır.

• Emme havuzu ile pompa arasındaki yükseklik farkı emişe yardımcıdır.

• Havuzda su bitmesi dışında hava yapma problemi yoktur.

49

SU KAYBI

• Su soğutma kulelerinde en önemli kayıp buharlaşma yoluyla dış ortama transfer edilen sudur, • Damla şeklinde fanlardan atılma ve devridaim sırasında kule dışına taşma gibi olağan dışı haller haricinde bu su miktarı ne kadar çok olursa kule o kadar verimli çalışıyor denilebilir, çünkü bu su kaybı ısı transferinin gayet başarılı yapıldığı anlamına gelir.

• Çünkü bu tip kulelerde ısı transferinin %90 'a yakını buharlaşmadan kaynaklanan entalpi farkı ile oluşmaktadır.

50

BUHARLAŞMA MİKTARI NASIL HESAPLANIR.

Debi

: 140 m 3 /h ,

Giriş Suyu Sıcaklığı

: 35 o C ,

Çıkış Suyu Sıcaklığı

: 26 o C olsun;

Buharlaşma miktarı (m 3 /h)

= 0.00153 (sabit) * debi (m 3 /h) * sıcaklık farkı ( o c) Buharlaşma Miktarı = 0.00153*140*9 Buharlaşma Miktarı= 1.9278 m 3 /h OLARAK BULUNACAKTIR.

51

KULEDE KULLANILAN BAZI PARÇALAR MOTOR ve REDÜKTÖR

• Bacaların 1500 mm den daha büyük çaplarda olduğu dizaynlarda redüktör kullanımı gerekmektedir.

• Redüktörlü motor sistemleri kayıp kaçaklara karşı periyodik olarak kontrol edilmelidir.

52

AKSİYAL FAN

• Tipine, çapına, dönme hızına ve kanat açısına bağlı olarak iç basıncı ve • kule içinden geçen hava debisini ayarlamaya yarar.

Dış ortamdaki havayı panjurlardan emip, dolgulardan geçirip, kuleden • uzaklaştırır .

Genellikle kanatlar Cam elyaf takviyeli polipropilen, CTP, alüminyum çekme profil PAG(polyamid ) veya PPG (polipropilen) malzemeden üretilmektedir.

53

TİTREŞİM ŞALTERİ

• Titreşim şalteri, baca kısmında redüktör , motor yada fan grubundan kaynaklı oluşabilecek vibrasyonları algılayıp olumsuz durumları engellemek için motor grubunun enerji beslemesini devreden çıkaran güvenlik elemanıdır.

54

DAMLA TUTUCU

• Zerreciklere ayrılan suyun emilen hava ile sürüklenip atmosfere atılmasını önler.

• Kule içerisine 3’lü veya 5’li kasetler halinde monte edilir.

C145 Tip Damla Tutucu Bal Peteği Damla Tutucu C Destek 55

Grid dolgu

DOLGU MADDESİ

PP Bigudi Dolgu PVC Film Dolgu • • Sistemden gelen sıcak suyun zerreciklere ayrıştırılmasını sağlar.

Temas yüzeyi artırılarak soğutma verimi artırılır.

56

SU DAĞITIM SİSTEMİ

• • Kule içerisinde devridaim eden suyun homojen pulvarize edilmesini sağlar.

Kullanılan su 45 ºC’den düşükse PVC-U, yüksek ise kopolimer katkılı polipropilen PPRC veya CTP kullanılır. 57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

TEŞEKKÜRLER

68