Soğutma Kulelerinin Termal Hesaplaması Nasıl Yapılır?

Soğutma kulesinin tasarım hesaplamaları, aşağıdaki parametreler doğrultusunda gerçekleştirilir:

Su debisi: m³/h (hidrolik yük)
Su giriş sıcaklığı (Tg): °C
Su çıkış sıcaklığı (Tç): °C
Yaş termometre sıcaklığı (Ty): °C
Ayrıca, soğutma kulesi tasarımını etkileyen önemli bir faktör de dolgu tipidir. Kule tasarımının boyutu ve ısı transfer yüzeyinin alanı, kullanılan dolgu türüne göre farklılık gösterir. Dolgu türleri arasında splash bigudi, rashing halkası, PVC film dolgu ve splash grid dolgu yer almaktadır.

Lokasyonun Önemi
Soğutma kulesinin tasarımında göz önünde bulundurulması gereken bir diğer önemli faktör ise lokasyondur. Kule, bulunduğu çevresel koşullara uygun olarak tasarlanmalı; hava akışı, sıcaklık, nem oranı ve olası kirleticiler gibi etkenler dikkate alınmalıdır. Özellikle tozlu veya kirli bölgelerde, kule dolgu elemanlarının tıkanma riskini azaltmak için tasarımda ek toleranslar ve önlemler alınması gerekebilir. Bu durum, soğutma sisteminin etkinliğini ve dayanıklılığını artırmaya katkıda bulunur. Cezayir, Kazakistan, Rusya, Türkmenistan, Irak, Suudi Arabistan, Özbekistan, Mısır, Bulgaristan, Polonya, Azerbaycan, İran, Kuveyt, Katar ve Pakistan gibi bölgelerde yoğun toz bulutları nedeniyle kule dolgu kısımları hızla tıkanabilir. Bu tıkanıklıkların önüne geçmek için soğutma kulesi tasarımı daha toleranslı hale getirilmelidir.

Ayrıca, işletmelerde soğutulacak prosesin iç ve dış yüzeylerden geçecek su miktarının doğru bir şekilde hesaplanması büyük önem taşımaktadır.

Su Pompa Gücü Hesabı
Su pompalarının güç hesabının doğru bir şekilde yapılabilmesi için, su dağıtım sistemindeki basınç kayıplarının (dirsek, vana, vb.) ve borulama yüksekliğinin (metre su sütunu, mm) dikkate alınması gerekmektedir. Bu basınç ve debiyi etkileyen faktörler, soğutma hesaplamalarında kritik bir rol oynamaktadır. Su dağıtım sisteminde yer alan dirsekler, vanalar ve diğer bileşenlerin neden olduğu basınç kayıpları, soğutma kulesinin performansını doğrudan etkileyebilir. Bu nedenle, bu unsurların dikkate alınması, soğutma sisteminin etkinliğini artırmak ve istenen soğutma kapasitesine ulaşmak için gereklidir. Ayrıca, borulama yüksekliği ve diğer etkenler de sistemin debisini ve verimliliğini belirleyici unsurlar arasında yer alır.

Termal Tasarım
Kulenin termal tasarımı, karmaşık matematiksel bir problem olup, diferansiyel denklem sisteminin çözümünü gerektirir.

Soğutma Kulesi Hesaplaması
Hesaplamaların sonucunda aşağıdaki unsurlar belirlenir:

Soğutma kulesinin gerekli soğutma alanı ve bölümlerin sayısı ile büyüklüğü
Yağmurlama tabakasının yüksekliği
Fan gücü (yapay taslak kuleler için)
Soğutma kulesinin termik kapasitesini aşağıdaki formülle hesaplayabiliriz:

????
=
????
×
????
×
Δ
????
Q=M×C×ΔT

Yılın sıcak dönemlerinde soğutma kulesinin hesaplamalarında, hava sıcaklığı verilerini kuru termometre üzerinde 0,95 veya 0,98 güvenlik katsayısıyla dikkate almak mümkündür. Bu güvenlik katsayıları, belirli bir bölgede hava sıcaklığının teorik olarak aşılabileceği gün sayısını hesaba katarak, sistemin performansını optimize etmeye yardımcı olur. Böylece, tasarım sürecinde beklenmeyen sıcaklık artışlarına karşı bir önlem alınmış olur ve soğutma sisteminin etkinliği artırılır. Bu değerler, belirli bir bölgede teorik olarak bu sıcaklıkların aşılmasının mümkün olduğu gün sayısını gösterir.

Güvenlik Endeksi Seçimi
Güvenlik endeksinin seçimi, soğutma kulesinin kurulu olduğu işletmeye bağlıdır. Dolaşan su sıcaklığındaki artış, bireysel ünitelerin çalışma sürekliliğini geçici olarak etkileyebiliyorsa, bu duruma kategoriye göre su tüketimi denir. Soğutma kulelerinin hesaplamaları genellikle %0,95 iklim parametreleri ile gerçekleştirilir.

Bu bağlamda, soğutma kulelerinin hesaplanmasında kullanılan verilerin seçimi, süreç teknolojisi, kurumsal müşteri ve ekipman ile ilgili ek fonların uygun yatırım özelliklerine bağlıdır.

Sıcaklık İstatistiklerinin Yorumlanması
Sıcaklık istatistiklerinde kullanılan %0,4, %2, %5 ve %10 gibi oranlar, şu anlama gelir:

%0,4: Yıllık periyotta en yüksek sıcaklığa sahip 1,44 gün (360*0,004 = 1,44 gün)
%2: Yıllık periyotta en yüksek sıcaklığa sahip 7,2 gün (360*0,02 = 7,2 gün)
%5: Yıllık periyotta en yüksek sıcaklığa sahip 18 gün (360*0,05 = 18 gün)
%10 istatistiği, yıllık dönem içerisinde en yüksek sıcaklıkların görüldüğü 36 gün boyunca elde edilen ısı değerlerine dayanan tasarımları belirtir. Bu hesaplama, yılın en sıcak dönemlerinde soğutma sisteminin performansını değerlendirmek için kullanılır. Bu durumda, 36 gün süresince yaşanacak yüksek sıcaklıklar göz önünde bulundurularak yapılan tasarımlar, sistemin risk altında kalma ihtimalini artırabilir. Dolayısıyla, %10 güvenlik katsayısı, daha az hassas tasarımlar için önerilir ve uzun süreli sıcaklık dalgalanmaları durumunda sistemin dengesiz kalma olasılığını beraberinde getirir.
Bu oranlar doğrultusunda yapılan tasarımlar, sistemin hangi koşullarda çalışacağını ve risk durumlarını belirlemeye yardımcı olur. %0,4 ve %2’lik istatistikler, daha hassas tasarımlar için kullanılabilirken, %5 ve %10’luk oranlar daha az hassas tasarımlarda tercih edilmelidir.

Eğer soğutma kulesinin tipini ve boyutunu seçmeniz gerekiyorsa, uzman ekibimiz gerekli hesaplamaları gerçekleştirmek için hazırdır.