Endüstriyel soğutma uygulamalarında, kapalı devre soğutma kuleleri ile açık devre kule + eşanjör kombinasyonu arasında seçim yapılırken; yatırım maliyetleri, işletme verimliliği, bakım kolaylığı ve sistem ömrü gibi birçok kriter değerlendirilmelidir.
Kapalı Devre Soğutma Kuleleri: Serpantin Temelli Isı Transfer Sistemleri
Kapalı devre soğutma kulelerinde, soğutulmak istenen sıvı serpantin (boru) sistemi içerisinde dolaşır. Bu serpantinler üzerine dışarıdan püskürtülen su ve hava yardımıyla dolaylı bir ısı transferi sağlanır. Bu sistem ilk bakışta hijyenik ve korunaklı gibi görünse de, serpantin yapısı ciddi teknik ve ekonomik dezavantajlar doğurur:
Serpantinlerin Kritik Dezavantajları:
- Isı Transfer Verimi Çok Düşüktür
Serpantinler, dünyadaki en verimsiz ısı transfer aygıtlarından biridir. Su-su temasının olmadığı bu sistemlerde, serpantin duvarı ısıyı ciddi ölçüde yavaşlatır. Bu yüzden aynı soğutma yükünü karşılayabilmek için, açık sistemlere göre 2 katına varan yüzey alanı gereklidir. - İki Kat Yüzey, İki Kat Enerji Tüketimi
Daha büyük serpantin yüzeyi, daha yüksek hava debisi ve su debisi ihtiyacı demektir. Bu da fan ve pompa motorlarının yaklaşık 2 kata kadar fazla enerji harcamasına sebep olur. - Korozyon Kaçınılmazdır
Serpantinlerin çoğu St-37 sacdan üretilir. Bu borular, sıcak daldırma galvaniz ile kaplansa dahi, kule içinde sürekli olarak %100 bağıl neme ve sıcaklık farklarına maruz kaldığından, yaklaşık 2 yıl içinde içten dışa paslanma başlar. Bu, sistemin ömrünü ciddi şekilde kısaltır. - Tamirat Neredeyse İmkânsızdır
Serpantin sistemi içerisinde meydana gelebilecek bir kaçak veya çatlak genellikle sistem çalışırken tespit edilemez. Tespit edilebilse dahi, serpantinin çok katmanlı sarmal yapısı nedeniyle lokal tamirat mümkün değildir. Bu durumda tüm serpantin bloğunun değiştirilmesi gerekir ki bu ciddi maliyet anlamına gelir. - Donma Riski Hayati Tehlikedir
Özellikle kuru termometre sıcaklığının sıfırın altına düştüğü bölgelerde, sistemde antifriz kullanılmıyorsa, serpantin içindeki sıvı birkaç saat içinde donar ve borular çatlayarak sistemin tamamen işlevsiz kalmasına sebep olur. Patlamış serpantin tamir edilemez.
Alternatif Çözüm: Açık Devre Soğutma Kulesi + Eşanjör Kombinasyonu
Bu sistemde:
- Açık devre kulede atmosferle temas eden su dolaşır ve soğutulur.
- Soğuyan su, plakalı veya borulu tip bir eşanjör üzerinden proses suyunu soğutur.
- Proses suyu dış ortamla temas etmeden güvenli ve verimli şekilde dolaşır.
Bu Sistemin Avantajları:
- Çok Daha Yüksek Isı Transfer Verimi
Doğrudan buharlaşmalı (evaporatif) soğutma ile kuledeki ısı transferi çok daha etkilidir. Ayrıca eşanjör, genellikle yüksek ısı transfer katsayısına sahip plaka tipi olup serpantine göre çok daha verimlidir. - Daha Az Enerji Tüketimi
Isı transferi daha verimli olduğu için fanlar ve pompalar daha az çalışır. Enerji maliyetleri düşer. - Bakımı ve Temizliği Kolaydır
Plakalı eşanjörler periyodik olarak sökülüp kolayca temizlenebilir. Kaçak olması durumunda plaka değişimi yapılabilir. Serpantin gibi bütün sistemi çöpe atmaya gerek yoktur. - Modülerlik ve Uzun Ömür
Hem kule hem eşanjör gerektiğinde kolayca değiştirilebilir, sistemin ömrü uzar. Serpantin gibi tüm sistemi etkileyen tek parça arızası riski yoktur. - Donmaya Karşı Esneklik
Açık devre suyu boşaltılabilir, proses suyu kapalı devrede güvenle dolaşır. Antifriz ihtiyacı minimize edilir.
Kapalı Devre Kule Alternatifi Olarak Kullanılan Açık Devre Kule + Eşanjör Sistemlerinde Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar
Eşanjörün Soğutma Kulesi Tarafındaki Önlemler
- Plaka Aralığı Seçimi:
Plakalı eşanjör, açık devre kuleye bağlanacaksa; plaka aralıklarının kirli suya uygun olacak şekilde geniş seçilmesi gerekmektedir.
Aksi halde, su içerisindeki partiküllereşanjör içinde birikerek tıkanmalara yol açabilir. - Filtrasyon:
Kirlenmeyi önlemek amacıyla, soğutma kulesi çıkışına filtre eklenmesi önerilir.
Bu sayede sistem, uzun süre bakım gerektirmeden ve verimli şekilde çalışabilir. - Eşanjör Temizliği ve Bypass Hatları:
Plakalı eşanjörler, kapalı ortamda (indoor) çalışmaya uygun cihazlardır ve temizlik/bakım işlemleri kolaydır.
Kirlenmenin önüne geçmek için, eşanjörün kule tarafına; - Sirkülasyon yönüne ters yönden çevrim yapabilecek bir bypass hattı eklenmeli,
- Tahliye vanası ile dönüş hattında pis su boşaltımı sağlanmalıdır.
Bu uygulama, eşanjör içindeki birikintileri %70-80 oranında azaltabilir.
Eşanjörün İşletme (Kapalı Devre) Tarafındaki Önlemler
- Su Kalitesi ve Kimyasal Koruma:
İşletme tarafındaki çevrim suyu özellikle reverseosmoz (RO) gibi düşük iletkenlikte arıtılmış su ise, agresif karakterde olabilir.
Bu nedenle; - Korozyon inhibitörleri (pas önleyici kimyasallar),
- Uygun oranda antifriz ilavesi,
çevrim suyuna mutlaka eklenmelidir. - Kimyasal Oran Kontrolü:
Kimyasalların oranları mutlaka sistemin su analizlerine göre belirlenmeli ve periyodik olarak kontrol edilmelidir.
