Ters akımlı, ıslak soğutma kulelerinin performans karakteristiklerinin belirlenmesi

Abstract

Hava şartlandırma sistemlerinde ve endüstriyel proseslerde her zaman için sistemden çekilmesi ve uzaklaştırılması gerekli bir ısı bulunmaktadır. Bir başka deyişle bir soğutma işlemine ihtiyaç vardır. Geçmişte bu işlem doğal bir su kaynağından veya şebekeden çekilen soğuk su ile gerçekleştiriliyordu. Bugün ise şebeke suyu ile bunu gerçekleştirmek pahalıya mal olmaktadır. Aynı şekilde soğutma suyunun doğal kaynaklardan çekilmesi de nispeten zor olmakta ve ayrıca ekolojik dengeye zarar vermektedir. îşte bu noktada su soğutma kuleleri sistemdeki atık ısıyı uzaklaştırmak için ideal bir çözüm olmakta ve yukarıda belirtilen sorunların üstesinden gelmektedir. Bu çalışmada soğutma kulelerinden genel olarak bahsedilmekle birlikte, odak noktasını ters akındı soğutma kuleleri oluşturacaktır. Ters akımlı soğutma kulelerinde ısı ve kütle aktarımını irdelerken, teoriyi oluşturmak ve konuyu anlamayı kolaylaştırmak için, Bölüm 2 ve 3 'de temel bağıntı ve kavramlar açıklanmıştır. Bu bölümlerde hava ve su buharını ideal gaz olarak kabul edeceğimizden karışımlar ve ideal gazlar anlatılmış, soğutma kulesindeki ısı ve kütle aktarımını açıklayabilmek için bir arada ısı ve kütle aktarımı konusuna değinilmiştir. Daha sonra sırasıyla kütle aktarım katsayısı, Lewis bağıntısı, psikrometrik diyagram, bağıl ve özgül nem, adyabatik yaş termometre sıcaklıkları açıklanmıştır. Bölüm 4'de ASHRAE Handbook esas alarak soğutma İadelerinin çalışma prensipleri, tipleri, tasarım esasları ve performans karakteristikleri hakkında bilgi verilmiş ve kulede sis oluşumu açıklanmıştır. Son bölümde ısı ve kütle aktarım bağıntılarından faydalanarak, ters akımlı su soğutma kuleleri için ısı ve kütle aktarım teorisi çıkarılmış ve Merkel eşitliği elde edilmiştir. Buradan kule hacim hesabı için NTU (Number of Transfer Unit) değerini veren bir integral bağıntısı bulunmuştur. Daha sonra giriş ve çıkış şartlan verilen, örnek bir su soğutma kulesi için hacim ve kule yüksekliği hesabı yapılmıştır. Bu hesap yapılırken kule hacmi adım adım integrasyon yöntemi ve Matlab'da hazırlanmış bir bilgisayar programı sayesinde çözülmüştür. Daha sonra örnek kule için, kule hacminin yaş termometre sıcaklığı, su/hava debileri oram ve etkinlik ile değişimi, grafik olarak sunulmuş ve açıklanmıştır.