Soğutma kulesi;kulenin içinden geçerken suyun hava ile teması sonucu bir kısmı buharlaşarak atmosfere verilir, bu esnada soğutma suyu üzerindeki ısının bir kısmı buharlaşma vasıtası ile atmosfere verilerek suyun soğuması sağlanmış olur.
Su soğutma kuleleri her sektörden endüstriyel tesiste ve HVAC sistemlerde soğutulmuş su elde etmek için kullanılır.
Soğutma kulelerinin çalışma prensibi, suyun hava ile karşılaşma şekline göre ikiye ayrılır:
- Karşı akışlı soğutma kuleleri
- Çapraz akışlı soğutma kuleleri
Soğutma Tipine Göre Kule Çeşitleri:
- Açık Çevrim Su Soğutma Kuleleri
Kapalı Çevrim Su soğutma kuleleri
Soğutma Kulesinde Kışır, Korozyon, Biyolojik Kirlenme ve Birikinti Oluşumu
Sistemde sirküle eden suda çözünmüş olarak bulunan tuzların, sıcaklık ve konsantrasyon artışı nedeniyle ısı değiştirici yüzeylere çökmesi kışır oluşumu olarak adlandırılır.
Korozyon, metalin erimesinin meydana geldiği anot ve indirgenmenin meydana geldiği katot bölgelerinin fiziksel olarak birbirinden ayrıldığı elektrokimyasal bir prosestir.
Korozyon tipleri şu şekilde sıralanabilir:
Pitting (çukurcuk korozyonu): Su hızının düşük olduğu bölgelerde gözlemlenir. O bölgede pit oluştuktan sonra su ana hacimden ayrılarak pite girer.
Seçici Çözünme: Herhangi bir alaşımda meydana gelen korozyon tipidir.
Galvanik Korozyon: Galvanik korozyon iki farklı metal temas halindeyken meydana gelir.
Erozyon Korozyonu: Yüksek su hızı ve çevresel etmenler gibi mekanik etkilerle ortaya çıkan korozyon tipidir.
Bunun yanı sıra aşağıdaki çeşitli nedenlerden kaynaklı sistemlerde birikintiler de oluşabilir.
Besleme suyunda bulunan demir, doğal organik maddeler, hava yolu ile gelen toz,toprak vb., katı maddelerin çökmesi ve korozyon ürünleri.
Açık tüm soğutma sistemlerinde biyolojik kirlenmeler mevcuttur.
Çevreden ve suda bulunan mikroorganizmalardan kaynaklanır. Güneş ışığının etkisi ile ve sıcaklık sonucu oluşur. Sistemlerde çöküntü,tıkanıklık,yosun ve bakteri oluşumu artar. Bakteriler doğal ve yapay sulu ortamlarda yaşamakta ve üremektedirler. Sulu ortam sıcaklığı 20 °C’nin altındaki şartlarda bakteri azalmakta, 37 °C sıcaklığa kadar üreme maksimum düzeye ulaşmakta, 46°C ortam sıcaklığında durmakta, daha yüksek sıcaklıklarda azalarak 50 °C’de birkaç saat, 60 °C’de birkaç dakika yaşamakta, 70 °C ‘de ise hızla ölmektedir.
Açık soğutma kulesi kışır,birikinti ve korozyon oluşumunu arttıran bir sistemdir. Bu tip sistemlerde ana soğutma mekanizması olan buharlaşma aynı zamanda bir konsantrasyon artışı mekanizmasıdır. Buharlaşan saf su olduğundan, sirkülasyon suyunun çözünmüş katı madde miktarı (TDS) sürekli artar. Bu durum doyma şartlarının aşılmasına ve çökmelere neden olur.
Konsantrasyon Faktörü etkin bir rol oynamaktadır. Konsantrasyon faktörünün sınırlandırılmasıyla aşırı doymanın önüne geçilir. Aynı zamanda kullanılan kimyasal şartlandırma ürünlerinin daha etkin bir şekilde kullanılmasını sağlar.
Kimyasal Şartlandırma ile Korozyon Önleme
Korozif ortama ilave edilen bazı kimyasal maddeler yardımıyla korozyon hızı düşürülebilmektedir. Bu maddelere genel olarak korozyon inhibitörleri denir. Korozyon inhibitörleri ilave edildikleri ortamda anodik ve katodik prosesi ya da her ikisini önleyerek korozyon hızını önemli ölçüde azaltan maddelerdir.
Bir metalin korozyonunu önleyen inhibitör başka bir metal için aynı etki de olmayabilir. Metalin cinsine göre ve ortamına uygun korozyon önleyici inhibitör kullanılmalıdır.
Dünyada ve ülkemizde endüstrinin gelişmesiyle ısıtma ve soğutma sulu sistemleri işletmelerin vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Sistemlerin kışır, korozyon ve mikrobiyolojik oluşumlara karşı önlem almak, bakım ve işletme masraflarını azaltmak için en etkili koruyucu yöntem su şartlandırmadır.
Su şartlandırma programlarında kullanılan kimyasalların sisteme uyumluluğunun yanı sıra düzenli takip programı ile desteklenmesi de çok önemlidir. Takip programları ile sistemler hem fiziksel hem de kimyasal analiz yöntemleri ile kontrol edilmelidir. Aynı zamanda sistem çalışma programları; sayaç notları, çalışma saatleri, çizelge olarak tutulmalıdır. Unutmamak lazım ki ölçülemeyen hiçbir değer iyileştirilemez.
Su şartlandırma firmalarının sistemi kontrol edebilmesi ve uygulayacağı programın niteliğinin artması için proje safhasında dahil edilmesi önemlidir. Su şartlandırma programları zamandan, paradan, iş gücü ve enerjiden tasarruf sağlayacak önlemler sunmaktadır. lsıtma soğutma sistemleri, buhar, kullanım suyu sistemleri suyun en fazla kullanıldığı mekanik sistemlerdir. Bu sistemlerde suyun korozyon, kireç ve mikrobiyolojik oluşum özelliklerinin kontrol altında tutulması, sistemlerin yararlı ömürlerinin uzun olmasını sağlayacağı gibi enerji maliyetlerinin artmasını da önleyecektir.
Cemkimsan Kimya bünyesinde geliştirdiğimiz ve fabrikalarımızda ürettiğimiz bazı su şartlandırma ürünlerimiz;
CK 229: Açık ve yarı açık devre soğutma kulelerinde kışır ve korozyon kontrolü amaçlı kullanılan fosfonat bazlı şartlandırma kimyasalıdır. Kireçlenmeye sebep olan minerallerin kristal yapısını bozarak amorf hale getirir, blöf ile dışarı atılmasını sağlar. Bakır yüzeylerde korozyon oluşumunu önler.
CK 429: Açık ve yarı açık devre soğutma kulelerinde kışır ve korozyon kontrolü amaçlı kullanılan tam organik şartlandırma kimyasalıdır. Yüksek ph değerlerinde asit kullanımına gerek olmadan etkili olmaktadır. Tam organik yapısı ile çevre dostudur. Bakır yüzeylerde korozyon oluşumunu engeller.
C BIOCIDE 886: Açık soğutma kulelerinde endüstriyel proses sularında mikroorganizma kontrolü için tasarlanmış biyosittir. Yosun, bakteri, mantarların oluşumunu engeller. Bu biyolojik oluşumun neden olduğu tıkanma, kirlilik ve korozyonun önüne geçer. Bakır içeren metal yüzeylerde güvenle kullanılabilir.
CK 699: Soğutma sistemlerinde pH – alkaliniteyi düzenlemek amaçlı kullanılan yardımcı üründür. Yüksek pH değerinin sebep olduğu birikinti problemini engeller.
CK – 180: Açık soğutma kulelerinde kışır kontrolü amaçlı kullanılan tam organik dispersanttır. Su içindeki askıda katı maddelerin birleşip çökmelerini ve metal yüzeye yapışmasını engelleyerek soğutma kulelerinde birikinti oluşumunu engeller. Korozyon inhibitörlerinin metal yüzeylerine kolayca ulaşabilmeleri için temiz yüzeyler sağlar. Yüksek dozajlarda uygulandığı zaman eski çökeltileri de yavaş yavaş temizler.
Hakan ÇOBAN
Kimya Mühendisi
Su Şartlandırma Danışmanı
Kaynak:
https://tr.wikipedia.org/wiki/So%C4%9Futma_kulesi
https://tr.wikipedia.org/wiki/Kapal%C4%B1_%C3%A7evrim_so%C4%9Futma_kulesi
TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Su Elkitabı
Cemkimsan Kimya Ders Notları