Soğutma Kulesi Nedir? Ne Amaçla Kullanılır?

Soğutma kulesi nedir: Sistemden gelen sıcak su dolgu üzerine püskürtülmesi ile ısının atmosfere verilerek ortamdan uzaklaşması ile soğuma sağlayan sistemlerdir. Atmosferik cihazlar olarak tanımlanan su soğutma kuleleri, bir ısı uzaklaştırma ünitesidir.

Soğutma kuleleri harcadıkları enerji ile en ekonomik proses soğutma sistemleridir. Endüstriyel alanlarda kullanılan soğutma kulesi; sulu tip kondansere sahiptir. Su kaynaklı chiller ve vrf sistemleri, santrifüj chiller, absorption chiller gibi. sistem çözümlerinde enerji verimliliği sağlamaktadır.

Su Soğutma Kulesi Ne İşe Yarar?

Endüstriyel soğutma kuleleri, doğalgaz işleme tesisleri, petrokimya tesisleri, petrol rafinerileri, enerji santralleri ve diğer endüstriyel tesislerde sistemde dolaşan soğutma suyunun sistemden aldığı ısıyı soğutma suyundan uzaklaştırmak için kullanılır.

Soğutma Kuleleri Ne Amaçla Kullanılır?

Soğutma kulesi çalışırken içinden geçen suyun bir kısmının buharlaşmasını sağlayarak sistemdeki istenmeyen ısıyı atmosfere verir. Kalan su ise istenilen derecede soğur. Soğutma kulesi içerisine giren su yaş termometre koşullarına bağlı olarak soğutulmuş olur.

Su akımından hava akımına aktarılan ısı, havanın sıcaklığını ve bağıl nemini% 100’e yükseltir ve bu hava atmosfere boşaltılır. Soğutma kuleleri gibi buharlaşmalı ısı reddetme cihazları, hava soğutmalı. Yada soğutma kuleleri için yaygın olarak kullanılan uygulamalar;

Klima, imalat ve elektrik enerjisi üretimi için soğutulmuş su sağlamaktadır. Ayrıca kule soğutma sistemleri;

Su soğutmalı chiller gruplarında,
Üretim tesislerinde,
Plastik, tekstil, petrokimya
Termik enerji santrallerinde soğutma suyu elde edilmesinde kullanılırlar.

Güç santralleri, büyük iklimlendirme sistemleri ve kimya endüstrisi büyük miktarlarda atık ısı üretirler. Bu atık ısı genel olarak yakınlardaki bir göle veya akarsuya verilir. Fakat bazen su akışı sınırlıdır. Isıl kirlenme önemli bir ölçüt olarak göz önüne alınmalıdır. Böyle durumlarda, atık ısı atmosfere verilir.

Soğutma suyu ısı kaynağıyla atmosfer arasında ısı geçişi için aracı akışkan olur. Farklı işlemlerden geçmiş bu suyu, kaynakları tüketmeden yeniden kullanabilmektir. Sudan istenmeyen ısıyı uzaklaştırmak, zararsız olarak çevreye atabilmek ancak kurulacak bir soğutma kulesi ile mümkündür.

Soğutma Kulesi Çeşitleri

Su soğutma kuleleri kullanım amaçlarına ve alanlarına göre farklıdır. Kullanılan su soğutma kulesi çeşitleri şunlardır:

Açık Tip Su Soğutma Kulesi

En çok kullanılan su soğutma kulesi çeşididir. Açık devre soğutma kulesi olarak tasarlanan bu kulelerle soğutulan su direkt atmosfere açıktır. Hava ve fan yardımı ile soğutma kulesinde hareket eden su çevresel koşullardan etkilenir. Bunu için de kirliliğe karşı önlem alınması gerekmektedir.

Kapalı Tip Su Soğutma Kulesi

Kondanser veya prosesten gelen su, kule içerisindeki serpantinden geçirilir. Kapalı su soğutma kulesi çalışırken soğutulmuş ve kule havuzunda hazır bekleyen su, pompa ile emilir. Böylece üst kısımda serpantin üzerine püskürtülür. Su süzülürken fanlar yardımı ile serpantin üzerinden hava geçirilerek buharlaşma sağlanır ve ısı atmosfere atılır. Sürekli temiz kalması sebebiyle açık tip su soğutma kulesine göre avantajlıdır.

Su Soğutma Kuleleri Sınıflandırması

Su soğutma kuleleri çalışma prensiplerine göre:

Doğal çekişli ve zorlanmış (cebri) çekişli.
Hava ve su akışının durumuna göre çapraz akışlı ve karşı akışlı su soğutma kuleleri
Fana göre radyal fanlı veya eksenel fanlı su soğutma kulesi kulesi şeklinde sınıflandırılabilirler.

Çapraz Akışlı Soğutma Kuleleri

Çapraz akışlı su soğutma kulelerinde su yukarıdan aşağıya dikey olarak akar. Hava akımı yataydır düşen suyun akışı boyunca akar. Bu sebeple hava, dağıtım sisteminin içinden geçerek, ünitenin üstünde dolumun üst kısmına monte edilir. Yerçekimi akışı sıcak su dağıtım havzalarının kullanılmasına izin vermez. Bu havzalar tüm çapraz akışlı kulelere evrensel olarak uygulanır. Son yıllarda karşı akışlı kuleler tercih edilmektedir.

Karşı Akışlı Soğutma Kuleleri

Karşı akışlı su soğutma kulelerinde su yukarıdan aşağı doğru süzülür. Hava ise aşağıdan yukarı hareket eder.

Ters akışlı soğutma kulesi tasarımı;

Hava, dikey olarak yukarı doğru akacak ve dolguda ki düşen suyun akışına ters olacak şekilde tasarlanmıştır. Dikey hava akışı sebebi ile, çapraz akışlı yapılan tasarımlarda tipik olan açık, yerçekimi akışlı havzaları kullanmak mümkün değildir.

Bunun yerine, ters akışlı kuleler, dolumun üstüne su püskürtmek için basınçlı, boru tipi sprey sistemleri kullanır. Havanın püskürtme sisteminden geçebilmesi gerektiği için, hava akışını kısıtlamak için borular ve nozullar daha uzak olmalıdır.

Su Soğutma Kulesi Çalışma Prensibi

Cebri çekişli karşı akışlı tip su soğutma kulelerinde;

İşletmeden ısınıp gelen su, özel üretilen su dağıtım sistemi ve fıskiyeler vasıtasıyla kulenin tüm kesitine püskürtülür. Bu işlem yukarıdan aşağı doğru homojen olarak püskürtülür. Püskürtülen su kütleleri, kule dolguları arasından süzülür ve parçalanır.

Dış ortamın nemine sahip hava, motor fan grubu vasıtasıyla dolgular üzerinden aşağıdan yukarıya doğru emilir. Dolgu soğutma yüzeyinde hava ile buluşan su havaya ısı vererek soğur. Kalan suyun az bir kısmı buharlaşır. Soğuyan su kulenin soğuk su havuzunda toplanır ve işletmeye gönderilir. Suyun buharlaşması sonucu nemi artan hava, kulenin en üstünde bulunan fan yardımıyla bacadan atmosfere atılır. (doyma oranına yakın).

Kapalı Çevrim Soğutma Kulesi Çalışma Prensibi

Kapalı devre soğutma kuleleri: Dolaylı evaporatif soğutma prensibine göre çalışan soğutma üniteleridir. Sistemde normal şartlar altında 3 adet akışkan bulunur. Bunlar boruların içerisinden geçen diğerlerine göre sıcak akışkan, atmosfer havası ve spreylenen havuz suyudur. Spreyleme, kulenin havuzunda biriken sirkülasyon suyunun pompa vasıtasıyla çekilir. Böylece ısı değiştiricinin üzerinde bulunan sprey nozullarına iletilmesi ile gerçekleşir.

Havanın ortamdan ısı çekmesi için birim kütledeki havanın giriş ve çıkış entalpileri arasındaki farkın artması gerekir. Bu entalpi farkının oluşması içinde havanın hem sıcaklığı, hem de bağıl nemi artış göstermelidir.

Soğutma Kulesi Nerelerde Kullanılır?

Su soğutma kulesi çeşitleri kullanım alanlarına göre de farklılaştığı için her mekana farklı projelendirilir. Su soğutma kulesi kullanım alanları:

Kimya, plastik, orman ürünleri, döküm, deri, kağıt, gıda, cam sanayi,
Otel, rezidans, hastaneler, havalimanı,
Döküm, demir çelik, çimento fabrikaları , enjeksiyon makineleri,
Doğalgaz çevrim santralleri jeneratör sistemleri, enerji santralleri,
Klima sistemleri, kompresörler,
PVC profil üretim tesisleri elektrik üretim tesisleri, üretim prosesleri vb gibi.

Soğutma kulelerinin kullanılması sayesinde;

Daha az enerji harcanarak soğutma sağlanır.
Su tasarruflu bir şekilde kullanılmış olur.
İşletmelerin yer altı kaynak suyu veya şebeke suyu ihtiyacı minimum seviyeye iner.
Düzenli soğutma sayesinde üretim kesintileri ve hatalı üretim ortadan kalkar.

Soğutma Kulesi Seçimi

Su soğutma kuleleri en sıcak yaz günlerine ait meteorolojik şartlara göre tasarlanır.

Soğutulacak toplam su miktarı (m³/h) ve/veya kapasite (kcal/h, kW)
Soğutma kulesi giriş suyu sıcaklığı (°C)
Soğutma kulesi çıkış suyu sıcaklığı (°C)
Kullanılacağı bölgeye ait yaş termometre değeri (°C)
Sirkülasyon suyunun kalitesi (kirlilik miktarı)

Sistemlerde debiler yüksekse fan ses yapar. Bu nedenle sistem bahçe ve çatı gibi yerlere yerleştirilir. Kışın donma tehlikesi göz önünde bulundurulmalıdır.