Kapasite, Debi ve Su Kaybı Hesabı

Su soğutma kulelerinde doğru tasarım yapabilmek için Soğutma kulesinin çalışma prensibini ve soğutma kulesi ne işe yarar kavramlarını iyi bilmek gerekir.

Kule kapasitesi  Kcal yada kW cinsinden kapasitenin biliniyor olması yanında;

1. Kule giriş suyu sıcaklığı (°C), 
2. Kule çıkış suyu sıcaklığı (°C),
3. Debi  (m³/h)  (Sistemde devir daim eden su miktarı),
4. Kulenin çalışacağı yerin yaz yaş termometresi (°C),
5. Su soğutma kulesinin çalışacağı yerin deniz seviyesinden yüksekliği (Rakım),
6. Bu donelerin takribi değil, kesin bilinmesi gerekmektedir.

Bu konuda bize yardımcı olacak termodinamik yasasına göre  “Isı alış verişi olan olaylarda alınan ısı her zaman verilen ısıya eşit olmalıdır.”

Q = m * c * Δt  

Q : Isı olarak adlandırılıp birimi kcal (kilokalori) yada kW (kilowatt) tır.

m : kütle olarak adlandırılıp birimi kg /h (kilogram / saat) tir.

c : Öz ısı olarak adlandırılıp birimi cal / gr°C(kalori / gram derece)dir.    

Δt : delta t olarak adlandırılıp giriş-çıkış sıcaklık farkıdır birimi °C (derece) dir.

Yukarıdaki açıklamalar ışığında bu konuda hemen reel bir örnekle olay kolayca açıklık kazanacaktır.

Tasarlanacak kulede giriş suyu sıcaklığı 43 °C, çıkış su sıcaklığı 32 °C olacaktır. Sistemdeki dönen su miktarı 30 ton/saat (m³/h ) ise kapasite kaç kcal olur.

ÇÖZÜM:

Öncelikle verilenleri yazalım

tg : 43 °C tç : 32 °C c : su için 1 dir m : 30 m³/h : 30.000 kg / saat Q : ?

Q = m * c * Δt  

Q = 30.000 * 1 * (43-32)

Q = 30.000 * 1 * 11

Q = 330.000 kcal

Tasarlanacak kulede giriş suyu sıcaklığı 61 °C, çıkış su sıcaklığı 30 °C olacaktır. Kule debisi                  250 ton/saat (m³/h ) ise kule kapasitesi kaç kW olur.
ÇÖZÜM:

Öncelikle verilenleri yazalım

tg : 61 °C tç : 30 °C c : su için 1 dir     m : 250 m³/h : 250.000 kg / saat Q : ?

Q = m * c * Δt  

Q = 250.000 * 1 * (61-30)

Q = 250.000 * 1 * 31

Q = 7.750.000 kcal

Q = 7.750.000 kcal = (7.750.000 / 0,859 / 1000) kW = 9022 kW

Yine örneklerle açıklarsak kolay ve anlaşılır olacaktır.

Tasarlanacak kulede giriş suyu sıcaklığı 36 °C, çıkış su sıcaklığı 31 °C olacaktır. Kule kapasitesi 260.000 kcal kule devirdaim eden su miktarı kaç ton / saat tir.
ÇÖZÜM:

Öncelikle verilenleri yazalım

tg : 36 °C tç : 31 °C c : su için 1 dir     Q : 260.000 kcal m : ?

Q = m * c * Δt  

260.000 = m * 1 * (36-31)

m = 260.000 / 5

m = 52.000 kg / saat = 52 ton / saat 

Tasarlanacak kulede giriş suyu sıcaklığı 41 °C, çıkış su sıcaklığı 33 °C olacaktır. Kule kapasitesi     3000 kW  kule debisi kaç m³/h tir.

ÇÖZÜM:

Öncelikle verilenleri yazalım

tg : 41 °C tç : 33 °C c : su için 1 dir     Q : 3000 kW m : ?

önce kW - kcal dönüşümü yapmamız gerekmektedir.

3000 kW = (3000 * 0,859 * 1000) kcal = 2.577.000 kcal 

Q = m * c * Δt  

2.577.000 = m * 1 * (41-33)

m = 2.577.000 / 8

m = 322.125 kg / saat = 322 ton / saat 

Su soğutma kulelerinde tasarım hataları ,fiziksel eksiklik ve yetersizlikler sebebiyle atılan sular hariç, kulenin ısı transferinde kullandığı ve çalışma prensibi gereği %100 bağıl neme dönüştürerek doğaya saldığı su miktarı direkt kule kapasitesine bağlıdır.

Bunun hesabı bir sabitle çarpmak kadar kolaydır.

Su kaybı ( kg / saat ) = Sabit ( 0,00153 ) * Kapasite ( kcal )  

olarak formülize edilebilir.

Hemen bir örnekle pekiştirelim.

Çalışma değerleri giriş suyu sıcaklığı 51 °C, çıkış su sıcaklığı 37 °C olan bir kulenin, debisi 76 m³/h ise bu kuledeki su kaybı kg / saat olur.

ÇÖZÜM:

Aslında bu soruda bilinmeyen hem kapasite hem su kaybıdır. Su kaybını hesaplamak için öncelikle kapasiteyi hesaplamamız gerekmektedir.

Öncelikle verilenleri yazalım

tg : 51 °C tç : 37 °C c : su için 1 dir m : 76 m³/h : 76.000 kg / saat

Q : ? Su kaybı : ?

Q = m * c * Δt  

Q = 76.000 * 1 * (51-37)

Q = 76.000 * 1 * 14

Q = 1.064.000 kcal

Su kaybı ( kg / saat ) = Sabit ( 0,00153 ) * Kapasite ( kcal )

Su kaybı ( kg / saat ) = 0,00153 * 1.064.000

Su kaybı ( kg / saat ) = 1627.9 kg / saat