Karşı akışlı ıslak tip soğutma kulelerindeki film dolgu malzemelerinin performanslarının incelenmesi
Investigation of the performance of film fill media in counterflow wet type cooling towers
Yazar: CANER TUKTA
Danışman: PROF. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Soğutma kuleleri suyun küçük bir kısmını hava akımına buharlaştırmak yoluyla su soğutmak için tasarlanmış ısı atma cihazlarıdır. Islak tip soğutma kulelerinde daha büyük bir su yüzeyinin daha uzun bir süre hava akımına temas etmesini sağlayan çeşitli dolgu malzemeleri kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında Merkel Metodu kullanılarak iki farklı hatve ve iki farklı yükseklik değerine sahip PVC film tipi dolgu malzemelerinin performansları incelenmiştir. Gerçekleştirilen testler neticesinde dolgu malzemelerinin ısıl yeteneklerini değerlendirmeye olanak tanıyan dolgu karakteristik eğrileri ve dolgu performans karakteristik katsayıları tespit edilmiştir. Ardından, literatürde yaygın olarak verilen bir dolgu malzemesi hava tarafı basınç düşümü katsayısı korelasyonunun deneysel sabitleri elde edilmiştir. Sonrasında, dolgu malzemeleri aynı giriş şartlarında hem eşit kule oturma alanı hem de dolgudaki eşit hava hızı değerleri için Merkel Metodu ve literatürde verilen en genel hava tarafı basınç düşümü korelasyonu kullanılarak yeniden sınanmıştır. Bu sayede aynı soğutma performansı sağlanırken gerektirecekleri hava debisi ve neden olacakları hava tarafı basınç düşümü değerleri hesaplanmış, bu değerler için sırasıyla fan ve motor seçimi yapılarak ortalama bir kullanım süresi için işletme maliyetleri karşılaştırılmıştır. Buna göre eşit kule oturma alanında, dar hatveli ve yüksek dolgu malzemesinin diğer dolgu malzemelerine kıyasla yüksek performanslı çalışarak kullanım ömrü süresince daha düşük bir işletme maliyeti gerektireceği görülmüştür. Dolgudaki eşit hava hızı değerleri içinse dar hatveli ve yüksek dolgu malzemesinin daha küçük bir kule oturma alanı gerektireceği fakat yüksek bir işletme maliyetine neden olacağı; geniş hatveli ve alçak dolgu malzemesinin ise yüksek bir oturma alanı gerektirirken daha düşük bir işletme maliyeti gerektireceği belirlenmiştir.

Abstract:
Cooling towers are heat rejection devices designed to cool water by evaporating a small portion of the water to the air stream. In wet-type cooling towers, different fill medias are used, which allow a larger water surface to come into contact with the air stream for a longer period. In this thesis, the performances of PVC film type fill medias which have two different pitches and two different heights were investigated by using Merkel Method. As a result of the tests, fill characteristic curves and performance characteristic coefficients were determined, which allow the evaluation of the thermal capability of the fill medias. Secondly, experimental constants of an air-side pressure drop coefficient correlation which is commonly given in the literature were obtained. Then, the fill medias were tested for both the same tower layout area and the same air velocity values in the fill media with the same initial conditions using the Merkel method and the most general air pressure drop correlation in the literature. Thus, the air flow rate and the air-side pressure drop values that the fill medias will require were calculated for the same cooling performance, and operating costs were compared for an average lifetime by selecting fan and motor respectively. It was observed that the narrow-pitch and higher fill media will work with higher performance compared to other fill medias and will require a lower operating cost during the lifetime for the same tower layout area. For the same air velocity values in the fill medias, it was determined that the narrow-pitch and higher fill media will require a smaller tower layout area but will cause a higher operating cost and the wide-pitch and lower fill media will cause a lower operating cost but will require a bigger layout area.