Açık devre evaporatif soğutma kulesi ne kadar su tüketir?

Açık devre evaporatif soğutma kulelerinin tedarikçisi olarak bana sık sık bu sistemlerin su tüketimiyle ilgili sorular soruluyor. Açık devre evaporatif soğutma kulesinin su tüketimini anlamak, hem maliyet etkinliği hem de çevresel sürdürülebilirlik açısından çok önemlidir. Bu blogda, su tüketimini etkileyen faktörleri inceleyeceğim ve bu soğutma kulelerinin genel olarak ne kadar su kullandığına dair bir tahmin sunacağım.

Açık Devre Evaporatif Soğutma Kulelerinin Temelleri

Açık devre evaporatif soğutma kuleleri, evaporatif soğutma prensibiyle çalışır. Endüstriyel proseslerden veya HVAC sistemlerinden gelen sıcak su, kuledeki dolgu malzemesi üzerinden dağıtılır. Dolgudan hava çekilirken suyun bir kısmı buharlaşır. Bu buharlaştırma işlemi, kalan sudaki ısıyı uzaklaştırarak suyu soğutur. Soğutulan su daha sonra soğutulması gereken prosese veya sisteme geri devredilir.

Açık devre evaporatif soğutma kulelerinin farklı türleri mevcuttur;Çapraz Akışlı Çelik Açık Soğutma Kulesi,Açık Devre Çapraz Akışlı Kare Soğutma Kulesi, VeÇapraz Akışlı Açık Tip Soğutma Kulesi. Her tipin kendine has tasarım özellikleri vardır ancak hepsi aynı evaporatif soğutma prensibine göre çalışır.

Su Tüketimini Etkileyen Faktörler

Buharlaşma Kaybı

Buharlaşma, açık devre evaporatif soğutma kulesinin ısıyı uzaklaştırmasının birincil yoludur. Buharlaşan su miktarı çeşitli faktörlere bağlıdır:

• Isı Yükü: Sudan ne kadar fazla ısının uzaklaştırılması gerekiyorsa, o kadar fazla buharlaşma gerekir. Örneğin, yüksek sıcaklık proseslerine sahip büyük bir endüstriyel tesiste, soğutma kulesi üzerindeki ısı yükü önemli olacak ve bu da daha yüksek buharlaşma kayıplarına yol açacaktır.
• Ortam Koşulları: Nem ve sıcaklık çok önemli bir rol oynar. Kuru ve sıcak koşullarda su daha kolay buharlaşır. Buna karşılık nemli ortamlarda hava zaten neme doymuş olduğundan buharlaşma oranı azalır.
• Soğutma Aralığı: Soğutma aralığı, giriş suyu sıcaklığı ile çıkış suyu sıcaklığı arasındaki farktır. Daha geniş bir soğutma aralığı, daha fazla ısının uzaklaştırılması gerektiği anlamına gelir ve bu da daha fazla buharlaşmaya yol açar.

Buharlaşma kaybı aşağıdaki formül kullanılarak tahmin edilebilir:
[E = 0,00085 \times 1,8 \times Q \times (T_1 - T_2)]
burada (E) galon/dakika (GPM) cinsinden buharlaşma kaybı, (Q) GPM cinsinden su akış hızı, (T_1) °F cinsinden giriş suyu sıcaklığı ve (T_2) °F cinsinden çıkış suyu sıcaklığıdır.

Sürüklenme Kaybı

Sürüklenme, egzoz havası tarafından soğutma kulesinden dışarı taşınan küçük su damlacıklarıdır. Kayma kaybı, soğutma kulesinin tasarımından, özellikle de damlama gidericilerden etkilenir. Yüksek kaliteli damla önleyiciler damlama kaybını önemli ölçüde azaltabilir.

• Kule Tasarımı: Etkili damlama gidericilere sahip, iyi tasarlanmış soğutma kuleleri, sürüklenme kaybını devridaim eden su akış oranının %0,005'inden daha düşük bir seviyede tutabilir. Ancak eski veya kötü tasarlanmış kulelerde %0,5'e kadar sürüklenme kayıpları olabilir.
• Hava akışı: Daha yüksek hava akış hızları sürüklenme olasılığını artırabilir. Kuleden geçen hava hızı çok yüksekse kuleden daha fazla su damlacığı taşıyabilir.

Blöf Kaybı

Blöf, çözünmüş katıların, minerallerin ve diğer kirletici maddelerin birikmesini önlemek için devridaim yapan suyun bir kısmının uzaklaştırılması işlemidir. Su buharlaştıkça, kalan sudaki bu yabancı maddelerin konsantrasyonu artar. Kontrol edilmediği takdirde soğutma sisteminde kireçlenmeye, korozyona ve kirlenmeye neden olabilirler.

• Konsantrasyon Döngüleri (COC): COC, devridaim suyundaki çözünmüş katı madde konsantrasyonunun tamamlama suyundaki konsantrasyona oranıdır. Daha yüksek bir COC, daha az blöf gerektiği anlamına gelir. Ancak COC'nin çok fazla arttırılması operasyonel sorunlara yol açabilir.
• Su Kalitesi: Tamamlama suyunda yüksek konsantrasyonda yabancı madde varsa, soğutma kulesinde istenen su kalitesini korumak için daha fazla blöf gerekli olacaktır.

Toplam Su Tüketiminin Tahmin Edilmesi

Açık devre evaporatif soğutma kulesinin toplam su tüketimi ((M)) buharlaşma kaybı ((E)), sürüklenme kaybı ((D)) ve blöf kaybının ((B)) toplamıdır:
[M=E + D + B]

Açıklamak için bir örnek alalım. Su akış hızı ((Q)) 1000 GPM, giriş suyu sıcaklığı ((T_1)) 95°F, çıkış suyu sıcaklığı ((T_2)) 85°F, sürüklenme kaybı oranı devridaim eden su akış oranının %0,005'i ve konsantrasyon döngüsü 5 olan bir soğutma kulemiz olduğunu varsayalım.

İlk olarak buharlaşma kaybını hesaplıyoruz:
[E = 0,00085\times1,8\times1000\times(95 - 85)=15,3\ GPM]

Sürüklenme kaybı ((D)) (Q)'nun (%0,005)'idir:
[D = 0,00005\times1000 = 0,05\ GPM]

Blöf kaybını hesaplamak için blöf formülünü kullanırız:
[B=\frac{E}{COC - 1}]
[B=\frac{15,3}{5 - 1}=3,825\ GPM]

Toplam su tüketimi ((M)) şöyledir:
[M = 15,3+0,05 + 3,825=19,175\ GPM]

Su Tüketimini Azaltma Stratejileri

Bir tedarikçi olarak müşterilerimizin su tüketimini azaltmalarına yardımcı olmanın önemini anlıyorum. İşte bazı stratejiler:

• Drift Gidericileri Geliştirin: Yüksek verimli damla önleyicilere yükseltme, damlama kaybını önemli ölçüde azaltabilir.
• Konsantrasyon Döngülerini Optimize Edin: COC'yi dikkatle izleyerek ve ayarlayarak, soğutma sisteminin performansından ödün vermeden blöf kaybını en aza indirebiliriz.
• Su Arıtma Kimyasalları Kullanın: Uygun su arıtma, kireçlenmeyi ve korozyonu önleyerek daha yüksek COC ve daha az blöf sağlar.
• Suyun Geri Dönüşümü ve Yeniden Kullanımı: Bazı durumlarda blöf suyu arıtılıp diğer kritik olmayan proseslerde tekrar kullanılabilir.

Çözüm

Açık devre buharlaşmalı soğutma kulesinin su tüketimi, buharlaşma, sürüklenme ve blöf gibi birçok faktöre bağlıdır. Bu faktörleri anlayarak ve su kullanımını azaltmaya yönelik stratejiler uygulayarak bu soğutma sistemlerini daha verimli ve çevre dostu hale getirebiliriz.

Açık devre evaporatif soğutma kulesi pazarındaysanız veya mevcut sisteminizin su tüketimini optimize etmek istiyorsanız, ayrıntılı bir danışmanlık hizmeti için iletişime geçmenizi öneririm. Özel ihtiyaçlarınıza göre doğru soğutma kulesini seçmenize yardımcı olabilir ve su tüketimini en aza indirecek çözümler sunabiliriz.

Referanslar

• ASHRAE El Kitabı - HVAC Sistemleri ve Ekipmanları. Amerikan Isıtma, Soğutma ve İklimlendirme Mühendisleri Derneği.
• Soğutma Kulesi Enstitüsü. Soğutma kulesi işletimi ve bakımına ilişkin teknik yayınlar.