KAPALI ISI DEĞİŞTİRİCİLİ TERS VE DİK AKIŞLI SOĞUTMA KULELERİNİN ISI DEĞİŞİMİ MODELLENMESİ VE DİZAYNI

Transkript

1 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 37 KAPAI ISI DEĞİŞTİRİCİİ TERS VE DİK AKIŞI SOĞUTA KUEERİNİN ISI DEĞİŞİİ ODEENESİ VE DİZAYNI ustf Turhn ÇOBAN ÖZET Soğutm kuleleri soğutm sistemlerinin ynı sır snyide çeşitli proseslerde sıkç kullnılmktdır. Soğutm kulesi kütle ve ısı trnsferinin birlikte oluştuğu krmşık ygıtlrdır. Bu çlışmd soğutm kulelerinin kplı ısı değiştiricileriyle entegre olrk çlıştırılm durumundki ısı trnsferi modellenmiştir. Ters kışlı ve dik kışlı soğutm kuleleri hesplrı değişik fiziksel durumlr olrk yrı yrı göz önünde bulundurulmuştur. Bu modeller kullnrk Jv progrmlm dilinde progrmlr geliştirilmiş ve değişik geometrilerde kule performnslrı simulsyonlrı gerçekleştirilmiştir. Simulsyon sonuçlrı kullnılrk W kpsiteye kdr kplı ısı değiştiricili, dik ve ters kışlı soğutm kuleleri tsrlnmıştır. Anhtr Kelimeler: Soğutm kulesi, Kplı soğutm kulesi, Isı değiştirici, Soğutm sistemleri, Isı trnsferi ABSTRACT Cooling toers used in industry for severl purposes including cooling the condenser of refrigertion cycle. Cooling toers re comple het nd mss trnsfer device. In this study bsic modeling nd design prmeters of cooling toers entegrted ith het echngers ill be investigted. Cross flo nd counter flo geometries re considered n bsic equtions for ech cse is introduced. By using this bsic eqution simultion progrms re developed nd toer performnces re clculted. BY using this type of simultions cooling toers up to W cpcity re designed nd mnufctured. Key Words: Cooling toers, cross flo, counter flo, het echngers, closed circuit cooling toers.. GİRİŞ Soğutm kuleleri sistemlerin soğutulmsı için suyun buhrlşmsı sırsınd ısı lm temel prensibini kullnn temel soğutm sistemleridir. Su soğutm kulelerinde bir trft dış hv su soğutm kulesine girer. Diğer trftn sistemden gelen sıck su kuleye gönderilir. Bu su dolgu ismini verdiğimiz ypılrın üzerinden kıtılrk prçlnır ve giren hvyl iyi bir tems yüzeyi sğlnır. Bu yüzey boyunc suyun bir kısmı buhrlşır ve buhrlşırken ısı çeker. Buhrlşn su hvy krışrk hvnın su içeriğini rttırır. Böylece kn yş hvnın toplm entlpisi hem giren hv ile giren su rsındki sıcklık frklrındn dolyı rtrken geriye kln sıvı suyun entlpisi zlır. Burd suyun buhrlşmsı ile enerji çektiğimiz için teorik olrk doymuş yş hv sıcklığın kdr suyun sıcklığını düşürebilmek mümkündür. Prtik olrk yş hv sıcklığın 3 5 dereceye kdr su sıcklıklrı elde edebiliriz. Kısc soğutm kulelerini tmosfer sıcklığının ltındki sıcklıklr su soğutbilen su soğutm ekipmnlrı olrk tnımlybiliriz. Su soğutm kulelerinin yygın kullnım lnlrı rsınd klim sistemleri, üretim tesisleri ve enerji sntrlleri vrdır. Günümüzde su soğutm kulelerinin olmdığı bir üretim tesisi görmenin zor olduğunu söyleyebilirz. Ser etkisinden dolyı çevre sıcklıklrının dh d rtmsı dış hvyı bir soğutm ortmı olrk kullnm sınırlrını d zorlmy bşlmıştır. Bu yüzden günümüzde kuru soğutm Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

2 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 37 kulesi dediğimiz kntlı tmosferik hv soğutuculrının yerine yş soğutm kulelerinin kullnım yüzdesinin rtmsını bekleyebiliriz. Şekil de inşi tip bir soğutm kulesinin genel görünümü verilmiştir. Şekil. İnşi Tip Bir Soğutm Kulesinin Görünümü Şekil. Fbrik Üretim (Pket) Tipi Bir Soğutm Kulesi. SU SOĞUTA KUESİ ÇEŞİTERİ Su soğutm kulelerini hv ve suyun kış geometrilerine göre krşı kışlı ve çprz kışlı kuleler diye iki sınıf yırbiliriz. Şekil 3 te krşı kışlı ve çprz kışlı kulelerin kış geometrileri görülmektedir. Kulelerin diğer bir sınıflndırmsı d inşt tip kuleler ve pket vey fbrik üretim tipi kuleler olrk ypılbilir. İnşi tip kuleler genellikle sntrller ve yüksek kpsitede ısı çekimi ypn yerlerde kullnılır. Fbrik üretim tipi vey pket tipi kuleler -5 W kpsitelere kdr üretilebilirler. Bu kpsitelerin üzerine çıkıldığınd genellikle bunlrın yerini inşi tip kuleler lır. Şekil de fbrik üretim (Pket) tipi bir soğutm kulesi görülmektedir. Diğer bir önemli sınıflndırm d sistem ısı değiştiricinin yeriyle ilgilidir. Isı değiştiriciler soğutm kulesinin içinde entegre bir ypı olrk bulunbilirler. Bu durumd kplı devre (üretim sistemine giden suyun çık suyl krışmdığı) bir sistem söz konusudur. Açık devre ısı değiştiricilerinde (üretim sistemine gönderilen soğutulmuş suyun bir kısmı buhrlştırılrk soğutuln çık su olduğu) önemli bir dezvntj mevcuttur. Suyun bir kısmı sürekli buhrlştığı ve bu buhrlşn suyun yerine sürekli olrk besleme suyu eklendiğinden suyun içerdiği minerl ve iyon mdde miktrı sürekli rtr. Bu mddelerin bir kısmı sistem borulrının içini kplybilir, sistemimizde korozyon vey birikme olbilir. Bunun sonucund üretim sistemindeki ısı değiştiricilerinin performnsı düşecektir. Eğer çık sistem soğutm kuleleri kullnılıyors kullnıln su periodik olrk tmmen değiştirilmeli ve periodik sistem bkımlrı ihml edilmeden gerçekleştirilmelidir. Kplı tip kulelerde de periyodik kule bkımı gerekir. Anck bu bkım kule içinde klmkt, üretim sistemini ve fbrikyı kpsmmktdır. Dolyısıyl dh ucuz bir bkım işlevlidir. Anck kplı sistem kuleler slınd bir kule ısı değiştirici entegrsyonu olduklrınd dh phlı ekipmnlrdır. Soğutm kulesi ısı değiştiricisi bir soğutm sisteminin kondenseri olrk d görev görebilir. Bu durumd boru içinden direk olrk soğutucu kışkn geçecektir. Bu tür yoğuşturuculr evportif tip yoğuşturucu dı verilir. Şekil 4 ve 5 te çık ve kplı tip su soğutm kulelerinin şemtik görüntüleri verilmektedir. Suyun buhrlştırılmsı prensibine dynn yş soğutm kuleleri, kuru soğutm kulesi diye de dlndırdığımız kntlı hv değiştiricilerle entegre olrk d kullnılbilir. Bu kullnımın en önemli nedeni iklim değişimleriyle gitgide değer kznn suyun büyük miktrlrd kullnımının önlenmesidir. Eğer prosesten gelen suyun sıcklıklrı çevre sıcklıklrının çok üzerindeyse yş soğutm kuleleri çok miktrd suyu buhrlştırcktır. Buhrlşn su önemli miktrlrd olduğund bu ek bir kyıp ve mliyet olrk krşımız çıkr. Kuru soğutm kuleleri ise yüksek sıcklıklrdki sıvılrı tmosferik sıcklıklr 5 0 C yklştırmk için idel ısı değişim rçlrıdır. Anck tmosfer sıcklıklrın ykın sıcklıklr ve tmosfer ltı sıcklıklr söz konusu olduğund yetersiz klmktdırlr. Bunun bir Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

3 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 373 çözümü iki kdemeli soğutm prosesi olbilir. Birinci kdemede kuru soğutm kulesinde soğutuln su ikinci kdeme olrk yş kulede soğutulur. Böylece şırı su kyıplrının önüne geçilmiş olur. Soğutm kuleleriyle ilgili son sınıflmmız kullndıklrı dolgu mddelerine göre ypılbilir. Dolgulr kuleye gelen su kımını dh küçük kımlr bölerek hvyl su zerreciklerinin temsını mksimize eden kule elemnlrıdır. Sıçrtmlı ve film tipi dolgu elemnlrı iki temel dolgu tipini oluşturur. Biz ısıl nlizlerimizde film tipi dolgu olduğunu vrsycğız. Şekil 3. Krşı ve Çprz Akışlı Kule Tsrımı 3. TERS AKIŞI SU SOĞUTA KUESİ ISI ANAİZİ Bu bölümde su kış yönünün ve hv kış yönünün birbirine ters olduğu (krşı kışlı) su soğutm kulesinde kule temel boyutlndırılm ve ısıl nlizlerinin ypılmsı verilecektir. Burd önce dolgu miktrı ve bun bğlı olrk soğutm kulesi boyutu irdelenecektir. Şekil 6 d krşı kışlı bir hv kulesinde kn suyun ve hvnın dolgu üzerindeki difernsiyel kontrol hcmi görülmektedir. Şekil 4. Açık Tip Soğutm Kulesi Şekil 5. Kplı Tip Soğutm Kulesi Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

4 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 374 Şekildeki t su sıcklığı, h su suyun entlpisi, yş hv giriş entlpisidir. su kütlesel debisi, G kuru hv kütlesel debisidir. Bu durumd difernsiyel kontrol hcmi enerji denklemi: C p dt = dh su = G d () Su dmlcığının enerji trnsferinde temel meknizm söz konusudur. Birincisi sıcklık frkındn dolyı ısı tşınımı diğeri ise kütle trnsferinden dolyı (dmlcık yüzeyinden suyun belli bir kısmı buhrlşmktdır) oluşn mühendislik hesplrınd gizli ısı olrk dlndırıln enerji trnsferidir. () denklemini Şekil 6. v Kulesinin Difernsiyel Kontrol cmi ısı ve kütle trnsferi yönünden yzck olursk: Burdki C p dt = dh su = h tşınım dv(t t ) + K dv (W - W )h fg () h tşınım = tşınım ısı trnsferi ktsyısı (W/m K) K = su hv tems yüzeyindeki kütle trnsferi ktsyısı = dolgu mddesinin birim hcmi bşın su ile hvnın tems yüzeyi (m ) C p = suyun özgül ısısı (KJ/kg K) h su = suyun entlpisi (KJ/kg ) h fg = h buhr h su = suyun buhrlşm entlpisi W = su sıcklığındki doymuş hvnın mutlk nemi (kg su buhrı/kg kuru hv) = su sıcklığındki doymuş hvnın mutlk nemi (kg su buhrı/kg kuru hv) W Su hv tems yüzeyinde eis benzeşim bğıntısı genellikle geçerlidir. Bu bğıntı K= h tşınım /C phv (3) bu bğıntıdki C phv hvnın sbit bsınçt su hv tems yüzeyindeki özgül ısısıdır. K su-hv yüzeyindeki kütle trnsferi ktsyısı (kg/(s.m ), h tşınım, tşınım ısı trnsferi ktsyısı (W/m K), C phv yş hvnın özgül ısısıdır. birim hcimdeki su-hv temes yüzey lnıdır (m /m 3 ) Denklem () ve (3) ü bir ry getirirsek: C p dt = dh su = K dv(c phv t C phv t + W h fg - W h fg ) (4) Denklemini elde ederiz. Yş hvnın entlpisi = C phv t + W h fg (5) = C phv t + W h fg (6) Olduğu göz önüne lınırs denklemimiz C p dt = dh su = K dv( + ) (7) Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

5 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 375 formunu lır. Burdn V 0 KdV tsug tsuc C p dt tsug tsuc dhsu (8) KV tsug tsuc C p dt tsug tsuc dhsu (9) KV denklemi elde edilir. Bu denklem erkel denklemi dı ile nılır. Burdki terimi kule krekteristiği dını lır. Kule tsrımınd kule krkteristiği ısı değiştirici tsrımındki NTU gibi KV önemli bir prmetredir. Anlm olrk d NTU y benzer. Diğer bir terimle çok büyük değerine KV ship oln bir kule gereğinden büyüktür (yni çok phlıdır), çok küçük bir değerinde ise gereğinden küçüktür diyebiliriz. Denklem (9) nlitik olrk çözüme pek uygun bir denklem değildir. Syısl olrk çözülmesi çok dh kolydır. Syısl çözümde genel uygulm sıcklığın küçük stepler hlinde değiştirilerek her step için oln terimlerin toplnmsıdır. KV n i0 C t p n i0 hsu (0) tsug tsuc t () n hsug hsuc hsu () n denklemleriyle verilir. Denklemdeki yş hv giriş entlpisinin ilk değerini hv giriş yş hv sıcklığı ve kuru hv sıcklığındn (vey kuru hv sıcklığı ve bğıl nemden) sptdıktn sonr her stepteki değişimi denklem () de verdiğimiz enerji dengesini kullnrk hesplybiliriz. i i h G su i C G p t (3) Bu denklemin çözümünü ypmk için Jv progrmlm dilinde bir progrm geliştirilmiştir(sogutmkulesi.jv). Bu progrmı kullnrk bir örnek problemi irdeleyelim. Sıck su kuleye 45.0 C de girmekte ve 30 C de çıkmktdır. Kuru hv sıcklığı 34 C ve yş hv sıcklığı 4 C ise ve su hv debi ornı (/G)=.3 ise kule krkteristik denklemini hesplylım. Progrm KV çıktısı olrk = bulundu. Bu değeri elde etmek için 40 stepli syısl integrsyon kullnıldı. er stepteki değerler Tblo de verilmiştir. Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

6 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 376 Tblo. Örnek Problemdeki esplnn Entlpi Değerleri T derece C (kj/kg) (kj/kg) dh su dt Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

7 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 377 Şekil 7. Krşı Akışlı v Kulesinde Entlpi Değişimi Grfiği Bu değerleri grfik formund Şekil 7 de gösterilmiştir. Şekil 7 görsel olrkt bize nun değişiminin lineer olmdığını göstermektedir. 4. ÇAPRAZ AKIŞI SOĞUTA KUEERİ ISI ANAİZİ Şekil 8 de çprz kışlı bir kule kesiti görülmektedir. Su tepeden girmekte ve lttn çıkmktdır. v, sol trftn girmekte ve sğ trftn çıkmktdır. v bir fn trfındn sürülmekte ve su kış yönüne çprz olrk hreket etmektedir. Dolgu derinliğini birim olrk lırsk d)()( )( C )( dt ) ( dy)()( G)( d ) (4) ( p denklemi düzenlediğimizde dt d C p G( ) (4) dy d formunu lır. Bu denklemdeki T = su sıcklığı, derece C = yş hvnın entlpisi (kj/kg kuru hv) = birim lndn geçen su debisi [kg/(s m )] G = birim lndn geçen kuru hv debisi [kg/(s m )] C p = suyun özgül ısısı (KJ/kg K) Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

8 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 378 Şekil 8. Çprz Akışlı Kule Kesiti Denklem 4 suyun kybettiği ısıyı hvnın kzndığını gösteren bir kısmi difernsiyel denklemdir. Difernsiyel hcmi tekrr inceler ve suyun ısı kybını su hv sınır tbksındki ısı trnsferine eşitlersek ve eis yklşımının doğru olduğunu kbul edersek (eis eşitliği denklem 3 de verilmiştir) d)()( )( C )( dt ) ( K)( dy)( d)()( G)( ) (5) ( p dt C ( ) p K (5) dy Burd su sıcklığındki doymuş (bğıl nem = ) nemli hvnın entlpisidir. 4 ve 5 bğıntılrı birleştirilirse d G d K( ) (6) denklemi oluşturulbilir. 5 ve 6 denklemleri temel olrk su-hv yüzeyindeki ısı trnsferini gösteren denklemlerdir. Isı trnsferi meknizmsını oluşturn temel prmeter entlpi frkıdır. Difernsiyel denklem kısmi difernsiyel denklem olduğundn çözüm için iki sınır şrtı gerekmektedir. (0,y)=C T (,0)=C Bu denklemlerin oluşturulmsınd krşı kışt verilen erkel denklemiyle ynı ön kbuller kullnılmıştır. temtik model lineer olmyn bir model oluşturduğundn doğrudn bir çözümü mevcut değildir. Çözüm için sonlu frklr metodlrındn yrrlnmmız gerekir. Sonlu frklr metodund sistemi ve y doğrultusund eşit büyüklükte küçük prçlr bölüp difernsiyel denklemi frk denklemine dönüştürürüz. Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

9 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 379 Şekil 9. Çprz Akışlı Kule Kesitinde Sonlu Frklr Elemnlrı Şekil 9 d sonlu elemn sisteminde kullncğımız koordint sistemi görülmektedir. m doğrultusundki, n y doğrultusundki rtışlrın indeksidir. Biz her noktdki su sıcklığını ve yş hvnın entlpisini bilmek istiyoruz. Önce su girişinin olduğu tepe bölgesindeki şrtlr hesplnır. Bunun için (6) denklemi sonlu elemnlr sitemine uygulnırs (,0) (0,0) K( G ) (7) ( ) noktsındki (Şekil 9) entlpi frkıdır. Bir yklşım olrk şğıdki gibi hesplnbilir: (0,0) (0,0) (,0) (,0) ) (8) ( Bu durumd (0,0) (0,0) (0,0) (,0) (9) Burdki K G (0) Genel durumd yukrıdki denklem Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

10 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 380 formunu lır. ( m,0) ( m,0) ( m,0) (,0) m () Denklem su girişindeki yş hv entlpilerini hesplmk için kullnılbilir. v girişindeki su sıcklıklrını hesplmk için de denklem 8.5 sonlu frk denklemine dönüştürülür. p T ( 0,) T (0,0) Ky( b C ) () (0,0) (0,0) (0,) (0,) ) b (3) ( Ve burdn T y 0,) T (0,0) (0,0) (0,) * (0,0) (4) C ( p Burdki y Ky (5) Dh genel formd denklem: y T ( 0, n) T (0, n ) (0, n ) (0, n) * (0, n ) C (6) p formunu lır. Denklemde birbirine bğımlı iki değişken mevcuttur. Bunlr T (0,n) ve (0,n) Bu yüzden bu denklem norml bir denklem değildir ve problem bir kök bulm problemidir. Sınır şrtlr bulunduktn sonr iç noktlrın hesplnmsı için sonlu frklr denklemlerimizin genel formlrını kullnbiliriz. y T ( m, n) T ( m, n ) ( m, n ) ( m, n ) ( m, n) ( m, n) (7) C p ( m, n) ( m, n) ( m, n) ( m, n) (, ) m n (8) Denklem 7 ve 8 de slınd birlikte çözülmesi gereken tek bir denklem oluşturmktdır. Bu denklemlerin birlikte çözümü kök bulm işlemi gerektirmektedir. Burd kök bulm metodu olrk Aitken interpolsyon düzeltmeli direk yerine koym metodu kullnılcktır. Bu metott f() fonksiyonundn bir değeri çekilerek f()=0 fonksiyonu, =g() fonksiyonun dönüştürülür. Bun sbit nokt itersyonu vey direk yerine koym itersyonu ismi verilir. Aitken interpolsyon prosesinden yrrlnrk direk yerine koym metodu iyileştirilebilir. etod ilk olrk Steffensen trfındn önerilmiştir. İlk once Aitken interpolsyonunu tnımlylım. Temel olrk k çok büyük bir değer olduğund Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

11 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 38 Şekil 0. Direk Yerine Koym etodunun Grfik Gösterimi k k k k k (9) bu bğıntıdn dördüncü bir noktnın değerini bulmk istersek e (30) k k k k k k 3 önceki nokt bilindiğinde 4üncü noktyı thmin edebiliriz. (3) k k k k (3) k k k ( ) (33) k e k k Denklem 33 Aitken interpolsyon denklemi dını lır. Şimdi direk yerine koym metodun geri dönersek p 0 (0) ilk thmin değeri verildiğinde, p (0) =g(p 0 (0) ) ve p (0) =g(p (0) ) (34) norml direk yerine koym dımı olrk hesplnır, sonr bir Aitken interpolsyon stepi kullnılır. p 0 () = p 0 (0) - (p (0) p 0 (0) ) /( p (0) - p (0) + p 0 (0) ) (35) bundn sonr yine p () =g(p 0 () ) ve, p () =g(p () ) (36) stepleriyle devm edilir. Çözüm prmetrelerini sdeleştirmek mcıyl genellikle sonlu frklr çözümlerinde lınır. Bu durumd olur. y y (37) G Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

12 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 38 Şekil. Çprz Akış Örnek Problemindeki Su Sıcklığı Kontur Grfiği (su giriş T =48.8 C, su çıkış ortlm T çıkış =38.8 C ) Bu denklemin çözümünü ypmk için Jv progrmlm dilinde bir progrm geliştirilmiştir (sogutmkulesi.jv). Bu progrmı kullnrk bir örnek problemi irdeleyelim. Sıck su kuleye 48.8 C de girmekte ve 38.8 C de çıkmktdır. Kuru hv sıcklığı 34 C ve yş hv sıcklığı 4 C ise ve su hv debi ornı (/G)=.0 ise kule krkteristik denklemini hesplylım. Progrm çıktısı olrk KY = bulundu. 5. SU SOĞUTA KUESİ KÜTE TRANSFER KATSAYISININ VE DOGU BASINÇ DÜŞÜÜNÜN TAYİNİ Soğutm endüstrisinde kullnıln soğutm kulelerinde dolgu mlzemesi olrk genellikle plstik mlzemeler kullnılır. er üreticinin plstik dolgu mlzemelerinin kütle trnsfer krekteristikleri değişiktir. Biz burd soğutm endüstrisinde çok kullnıln plstik levh tipi dolgu mlzemesi için oln kütle trnsferi ve bsınç denklemi tnımlycğız. Bu tür bir dolgu Şekil de verilmektedir. Şekil. PVC Petek Dolgu Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

13 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 383 Tblo. Film Tipi Dolgulrın Performns Sbitleri K denkleminin sbitleri Dolgu boyutu Film Tipi Yükseklik(m) X En(m) C m n Çprz kış.54 X XF560/5.54 X X X X Çprz kış.86 X XF X Yükseklik Krşı Akış CF Krşı Akış CF Bu tür dolgulr için Kütle trnsfer ktsyısı K= *C*() m (G) n (38) denklemiyle tnımlnbilir. Burd K kg/(s m 3 ) dür G ve kg/(s m ) birimlerinde verilmiştir. Denklemdeki ktsyılr her bir dolgu tipi için değişiktir. unters Corportion trfındn üretilen bzı film dolgulr için ktsyılrın değerleri Tblo de verilmiştir. Bu denklemi Bölüm de verilen kule krkteristiği denklemi ile birlikte kullndığımızd bize gerekli oln dolgu miktrını, dolyısıyl kule boyutlrını verecektir. Değişik dolgulrın dolgu krekteristiklerinin çıkrılmsı için deneysel çışmlr gereklidir. 6. SU SUĞUTA KUESİ ISI DEĞİŞTİRİCİ BOYUTANDIRASI Soğutm kulesindeki ısı değiştirici direk su kışın dik olrk yerleştirilen boru demetlerinden oluşn bir eşnjör olur. Bu durumd temel soğutucu dıştn geçen su kışıdır. Şekil 3 de bir boru demeti üzerinden kıştki boru geometrileri verilmiştir. Bu durumd boru dışındki ısı trnsferi ktsyısı ı Nu N s A Re d,mpr /3 Prf Pro 0.5 (39) V Re d,m = m d v (40) s Vm V (4) s d Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

14 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 384 denklemleriyle tnımlnbilir. Bu denklemlerdeki Re d,m Reynolds syısıdır. N, A ve, ktsyılrı Re syısın ve boru demeti syısın göre Tblo 3 den seçilebilir. Tblo 3. Boru Demetine Dik Akış Ktsyılrı Şekil 3. Boru Eksenine Dik Akış Düzenlemeleri Şekil 4. de boru dizinlerinden oluşn bir ısı değiştiricisinin şemetik görünüşü verilmiştir. Şekil 5 de bu tür bir ısı değiştiricinin resmi yer lmktdır. Şekil 4. Su Püskürtmeli Isı Değiştiricisi Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

15 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 385 Şekil 5. Su Püskürtmeli Isı Değiştiricisi Görünümü (YTO Türkoğlu kine Snyi ve Tic td. Şti, İzmir) Boru içi ısı trnsferi için Gnielinski denklemini kullnbiliriz. Bu denklem: ( f / 8)(Re D 000) Pr Nu D (4) / 3.7( f / 8)(Pr ) şeklindedir. Burdki f boru içi sürtünme ktsyısı Re Reynolds syısı, Pr prndtl syısıdır. f sürtünme ktsyısının çözümü için Colebrook denklemi kullnılır. Bu denklem: g f.0 log D Re D f 0 0 (43) şeklinde yzılbilir. Burdki ε yüzey pürüzlülük ktsyısıdır. Denklemden de görüldüğü gibi bu denklemden f sürtünme ktsyısının bulunmsı bir kök bulm prosesidir. Burdn kök değerinin bulunbilmesi için neton-rphson metodu gibi bir kök bulm lgoritmsın ihtiyç vrdır. Kök bulm işleminde ilk thmin değeri olrk birz dh htlı oln fkt f değerini direk olrk hesplyn hlnd denklemi gibi bir denklemden yrrlnılbilir. f.8log 0 D Re D (44) Boru içi kışı çok fzlı ise gnielinski denklemini kullnmyız. Kulemizi evportif yoğuşturucu (kondenser) olrk kullnıyorsk yoğuşturucu ısı değişim formüllerini kullnmmız gerekir. vuv D Re Di v i için (burdki boru giriş şrtlrınd olduğunu belirtir) Soğutm Teknolojileri Sempozyumu

16 X. UUSA TESİSAT ÜENDİSİĞİ KONGRESİ 3/6 NİSAN 0/İZİR _ 386 h D gl ( l v ) k l ( Tyogus T 3 l boru ' h fg ) D / 4 (45) h ' fg h 0.68C ( T T ) (46) fg pl yogus boru Burdki İndisi Doymuş Sıvı Fzı V İndisi Doymuş Gz Fzını İşret Etmektedir. Denklemimiz Chto[] Denklemi Adını Alır. Boru İç Ve Dış Isı Değişim Ktsyılrını Bulduktn Sonr Boru İçin Toplm Isı Değişim Ktsyısı U d h Ad Ad ln r r R Ad A A k i i R h (47) Denklemi ile hesplnbilir. Burdki r ve r yüzeyde biriken kirliliklerden dolyı oluşn ek ısıdeğişim dirençleridir. SONUÇ Bu çlışmd çprz ve krşıt kışlı ısı değiştiricili soğutm kulelerinin ısıl hesplrının ypılmsı ve modellenmesi ile ilgili bilgi verilmiştir. Burd verilen modeller bilgisyr progrmlrın ktrılrk soğutm kuleleri tsrımınd kullnılmıştır. Ortlm çevre sıcklığının rttığı günümüzde soğutm kulelerinin kullnımının önemi rtmktdır. Soğutm kuleleri hkkınd dilimizdeki bilgi de ne yzıkki oldukç sınırlıdır. KAYNAKAR [] I, Km W., PRIDDY, A. Pul, Poer Plnt System Design, John Wiiley & Sons, 985, ISBN [] ÇENGE, Yunus, BOES, ichel Thermodynmics An Engineering Approch,5th ed.,cgr- ill. [3] Air Conditioning Engineering, W. P. Jones, ISBN: , Jnury 00 [4] WITE, FRANK, FUİD ECANİCS, WITE, FRANK,., C GRAW İ ÖZGEÇİŞ ustf Turhn ÇOBAN 957 yılı seben, Bolu doğumludur. 978 yılınd Ege Üniversitesi kine Fkultesi, kine bölümünü bitirmiş, 98 Yılınd ichign Teknik Üniversitesi (A.B.D.) kine ühendisliği ve ühendislik ekniği bölümünden Yüksek lisns derecesi, 986 Yılınd Uth Üniversitesi (A.B.D.), ühendislik fkültesi, mkine mühendsiliği bölümünden Doktor derecesi, 995 Yılınd Victori Teknik Üniversitesi (Avustrly), temtik Fkultesi, bilgisyr bölümünden Bilgisyr ühendisliği Yüksek lisns derecesi lmıştır. ARAS kompresör, den Tetkik ve Arm Enstitüsü, Jeoterml bölümü, Imperil Chemicl Industries (Avustrly), Cermic Fuel Cells imited (Avustrly), TUBİTAK A Enerji Enstitüsü, TÜBİTAK Ulusl etreloji Enstitüsünde, Uth Üniversitesi (ABD) kine mühendisliği, Bllrt Üniversitesi ühendislik bölümü (Avustrly), Victori Teknik Üniversitesi, mkine mühendisliği bölümü (Avustrly), Nebrsk Üniversitesi, mkine mühendisliği bölümü(a.b.d.), Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Dokuz Eylül Üniversitesi mkine mühendisliği bölümlerinde çlışmıştır, len Ege Üniversitesi kine ühendisliğinde enerji konulrınd çlışmktdır Soğutm Teknolojileri Sempozyumu