Mekanik hareketli su soğutma kulelerinde ısı ve kütle transferi ile etkenliğin incelenmesi

Abstract

mekanik hareketli su soğutma kulelerinde ısı ve kütle transferi ile etkenliğin incelenmesi Mak.Yük.Müh.Bahar BAYBOZ Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Anabilim Dalı (Doktora Tezi / Tez Danışmanı: Prof. Sabri SAVAŞ) Balıkesir, 1997 Soğutma tekniği ve soğuk depoculukta, etkili ve verimli soğutma elde edebilmek için soğutma devresine ait tüm sistem elemanlarının kapasite ve boyutları uygun ve yeterli olmalıdır. Ancak, bunun için de yeterli bir mühendislik hesap ve proje çalışmasına ihtiyaç vardır. Konu tüm soğutma devresi için düşünülecek olursa, çok yaygın ve geniş bir araştırma ve inceleme çalışması ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada su soğutmalı kondanser kullanılan soğutma tesislerinde soğutma suyunun yeniden kullanılmasını ve su tüketiminin en aza indirgenmesini sağlayan soğutma kuleleri ele alınmıştır. Dolayısıyla küçük kapasiteli tesislerde kullanılan mekanik hareketli ters akımh ve dik akımh kuleler incelenmiştir. Bu çalışmada uygulanan temel yöntem; ısı ve kütle transferinin bir arada bulunduğu soğutma kulelerinde entalpi potansiyeli kavramı ile sudan havaya geçen toplam ısı miktarının hesaplanmasıdır. Toplam ısı geçişine etki eden faktörler esas alınarak giriş havası yaş termometre sıcaklığı, su giriş sıcaklığı, su çıkış sıcaklığı ve hava/su oram değişiminin etkileri incelenmiştir.Ayrıca, soğutma kulelerinin projelendirilmesinde gerekli olan NTU Birimi Sayısı) hesaplanarak, pratik ve teorik olarak kule seçimi arasındaki farklılıklar açıklanmaya çalışılmıştır. Son olarak kule etkenlik tanımına açıklık getirilerek kuleler etkenlik açısından mukayese edilmiştir. Yapılan tüm çalışmalar sonucunda, her iki kulede toplam ısı geçiş miktarının düşük yaş termometre sıcaklıklarında fazla olduğu, yüksek yaş termometre sıcaklıklarında ise toplam ısı geçiş miktarının azaldığı görülmüştür. Giriş hava sıcaklığı yüksek seviyelerde iken ters akımlı kulenin daha verimli olduğu sonucuna varılmıştır. Firma kataloglarından pratik olarak seçilen kuleler ile teorik olarak hesaplanan kule seçiminde pratik olarak seçilen kulelerin % 30 daha az transfer birimine sahip olduğu ortaya çıkmıştır. Ayrıca, etkenlik açısından incelendiğinde, aynı su debisi için düşük hava debilerinde dik akımlı kulelerde etkenliğin % 100 olduğu ve kule su çıkış sıcaklığının yaş termometre sıcaklığına yaklaşımının daha iyi olduğu görülmüştür. ANAHTAR SÖZCÜKLER: soğutma kuleleri / ters akımlı / dik akımlı / ısı transferi / kütle transferi / Entalpi Potansiyeli / NTU (Transfer Birimi Sayısı)/ etkenlik

ABSTRACT A STUDY OF HEAT-MASS TRANSFER AND EFFKTENCY IN MECHANICAL DRAUGHT WATER COOLING TOWERS Bahar BAYBOZ BSc, MSc. (MechJEng.) Balıkesir University, Institute of Science, Department of Mechanical Engineering (Ph.D. Thesis / Supervisor : Prof. Sabri SAVAŞ ) Bahkesir-TURKEY, 1997 In Cooling technique and Cool Storing, the capacity and dimensions of whole system elements for Cooling circuit must be suitable and sufficient in order to be an efficient and productive cooling. But, to do this we need a sufficient Engineering calculation and project designing. If this is thought for the whole Cooling circuit, a very wide research and investigation are needed. For that reason; in this study, it has been investigated the cooling towers which is used water cooling condanser. In this system, cooling water has been reused and minimized water consumption. So, mechanical draught counter flow and cross flow towers has been investigated in low capacity layings. The basic method, in this study; is the calculation of amount of heat which has passed from water into air with Enthalpy Potential concept in cooling towers that has been the heat and mass transfer at the same time. The factors effecting total heat passing which are entry air wet bulb temperature, entry water temperature, water exit temperature and air / water ratio changes has been investigated.In addition, by computing the number of transfer units (NTU) that is necessary for designing of cooling towers, it has been tried to explain the differences between choosing of towers in terms of practice and theory. At last, the tower efficiency definition has been cleared and towers has been copared in terms of efficiency. At the end of all these studies; in both of the towers, it has been seen that total heat passing amount was high in low wet bulb temperatures and low in high wet bulb temperatures. When entry air temperature was high level, it has been seen that counter flow tower was more productive. In the comparison of them between towers chosen from firm cataloques and towers computed theoretically; in towers chosen practically from firm cataloques, it has been observed that they had got low transfer units more than 30 %. In addition, As They have been investigated interms of efficiency, for the same water flow, the efficiency would be 100 % in low air flow and also water exit temperature in the tower was good corresponding to wet bulb temperature. KEY WORDS: cooling towers / counter flow / cross flow / heat transfer / mass transfer / Enthalpy Potential / NTU ( Number of Transfer Units) / efficiency