SOĞUTMA KULESİ AMAÇ GİRİS: Soğutma kulesine ait temel özelliklerin ve çalışma prensiplerinin öğrenilmesi. Endüstride irçok işlemde su soğutma amacı ile kullanılmaktadır. Çeşitli işlemlerden geçmiş u suyu mevcut kaynakları tüketmeden tekrar kullanailmek, sudan istenmeyen ısıyı uzaklaştırmak, unu zararsız ve ucuz olarak çevreye atailmek ancak kurulacak ir soğutma kulesi (Sekil 1.) ile mümkündür. 1.1. Soğutma Kulesinin Çalışma Prensii: 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 avası kulenin altından girerek düşen su damlacıklarına zıt yönde akar ve kulenin üstünden çıkar. Hava akımı sıcak su ile temas ederek ısınan avanın yoğunluğunda meydana gelen fark nedeniyle gerçekleşiyorsa doğal çekmeli, ir vantilatör yardımıyla sağlanıyorsa zorlanmış çekmeli soğutma kulesi söz konusu olur. Şekil 1 de doğal çekmeli ir soğutma kulesinin şeması görülmektedir. Bir soğutma kulesinde çevre avası ile temas aline gelen suyun ir kısmı uarlaşır ve su sıcaklığının düşmesine neden olur. Buarlaşan su, ava içine nem olarak girerek, avanın özgül neminin ve izafi neminin artmasına seep olur. Soğutma kulesinde su teorik olarak en fazla giriş avasının yaş termometre sıcaklığına kadar soğutulailir. Kule ne kadar etkili ise pratikte yas termometre sıcaklığına o kadar yaklaşılailir. Pratikte su sıcaklığı giriş avasının yas termometre sıcaklığının 4 veya 5 C üzerindeki sıcaklığa kadar soğutulailir. Soğutma kulesinin su avuzuna, uarlaşan su miktarına eşit miktarda esleme suyu ilave edilmelidir.
1.2. Soğutma Kulesi Tipleri 1.3 Soğutma Kulesinde Temel İfadeler Kuru Termometre Sıcaklığı: Havanın içindeki nemin ve radyasyonun etkisi olmaksızın erangi ir termo eleman, termometre, termokupl v. ir sıcaklık ölçme aleti ile yapılan ölçmede elde edilen sıcaklığa denir. Çiğ Noktası Sıcaklığı: Nemli ava sait asınçta soğutulduğunda, içindeki su uarının yoğuşmaya aşladığı andaki sıcaklığa çiğ noktası sıcaklığı denir.
İzafi (Bağıl Nem): Nemli ava içindeki su uarın kısmi asıncı P, sıcaklığı T ve aynı T sıcaklığında doymuş ava içindeki su uarının kısmi asıncı (T sıcaklığına karşılık gelen su uarının doyma asıncı) P dt olmak üzere izafi nem; ϕ = P P dt İfadesi ile ulunur. Havanın izafi nemi igrometre ile ölçülür. Havanın izafi nemi 0<φ<1 arasında ulunur. φ=0 Kuru Hava (İçinde iç su uarı yok) φ=1 Doymuş Hava φ 1 Doymamış Hava Özgül Nem (Nem Oranı): Birim kg kuru ava içindeki su uarı miktarına denir. Nemli ava içindeki su uarı miktarı m kuru ava miktarı m olmak üzere, özgül nem; m w = m kg _ su _ uarı = kg _ kuru _ ava Şeklinde esaplanır. Gerekli düzenlemeler yapılırsa özgül nem; ϕ. PdT w = 0,622 P ϕ. P dt şeklinde ulunur. Burada w = f(φ, T, P) fonksiyonu olup yukarıdaki denklemden de görüldüğü gii özgül nem w, izafi nem, sıcaklık ve toplam asınç P' nin fonksiyonu olarak ulunur. Bu üç değer nemli avanın ölçüleilen 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 avasının yaş termometre sıcaklığı arasındaki farka yaklaşım denir. 1.4 Psikrometrik Diyagram Müendislikte klima tekniği ve kurutma tekniği uygulamalarında temel madde olarak kullanılan nemli avanın özeliklerini esap yöntemine göre daa kolay ir şekilde ulailmek ve avanın al değişimlerini (ısıtma, soğutma, avanın nemlendirilmesi ve neminin alınması) daa kolay göreilmek için nemli avanın çeşitli özelliklerini itiva eden ve psikrometrik diyagram adı verilen diyagramlar pratikte çok kullanılır. Çeşitli şekilde düzenleneilen u diyagramlar toplam asıncın elirli P değeri için geçerlidir. Psikrometrik diyagramda düşey eksen özgül nemi (w [gr su uarı/kg kuru ava]) gösterir. Yatay eksen nemli avanın sıcaklığını (kuru termometre) gösterir. Diyagramda φ = 1 doymuş ava eğrisi aynı zamanda yaş termometre ve çiğ noktası sıcaklıklarını okumak için sıcaklık skalası olarak kullanılır. Diğer φ = sait eğrileri
φ=1'e enzer şekilde diyagramda gösterilmişlerdir. Diyagramda nemli avanın entalpisini gösteren = sait eğrileri çizilmiştir. Bir noktadan geçen = sait eğrisi ile o noktadan geçen yaş termometre sait eğrileri arasında fark çok küçük olduğundan, u fark müendislik açısından imal edilerek, diyagramda = sait eğrileri ile yaş termometre (T yt ) sait eğrileri üst üste çakışık olarak çizilmiştir. Ayrıca diyagramda nemli avanın özgül acmi v=sait eğrileri de gösterilmiştir (Bak EK1). Nemli avanın iki özelliği verilince, psikrometrik diyagramda iki özelliğin kesiştirilmesiyle avanın konumu elirlenir. Konum elli olunca, o avaya ait ilinmeyen özelikler raatlıkla diyagramdan okunur. 1.5 Soğutma Kulesinde I. Kanun: Soğutma kulesini içine alan kontrol acmi için süreklilik denkleminden: m & Hava için : m& m& 1 = 2 = Su için : m & 1 + m& s3 + m& s5 = m& 2 + m& Burada m & s3 = m& dır. m& s5 = m& 2 m& 1 = m& ( w2 w1 ) olur. Soğutma kulesi SASA dır. Burada W & A = 0, Q & A = 0, PE = KE = 0 ve vantilatör (fan) işi göz önüne alınmazsa, SASA için irinci kanun: ΣH = Σ ç H g olur. Gerekli düzenlemeler yapılırsa; m & = m& 2 2 2 1 1 1 s3 s3 s5 s5 elde edilir.
1.6 Deney Tesisatı: Soğutma kulesi deneyine ait deney tesisatı aşağıda görülmektedir.
1.7 Ölçüm Değerleri: ÖLÇÜLEN DEĞERLER I II III IV V Giriş Havası sıcaklığı T 1 ( C) Giriş Havasının YT sıcaklığı T 2 ( C) Çıkış Havası sıcaklığı T 3 ( C) Çıkış Havasının YT sıcaklığı T 4 ( C) Su Giriş sıcaklığı T 5 ( C) Su Çıkış sıcaklığı T 6 ( C) Basınç Farkı x (mmh 2 O) Su deisi (g/s) Isıtma Yükü (kw) 1.8 Bulunacak Değerler: Yaklaşım, Soğutma, m =?, Giriş avasının ve çıkış avasının ağıl ve izafi nemleri, m s =?, T-m diyagramı (u diyagramda yaklaşım ve soğutma ifadeleri gösterilecek)