Çapraz akışlı su soğutma kulelerinin performansının sayısal olarak incelemesi

Dünyada küresel sıcaklık artışıyla sanayide ve günlük hayatımızda kullanılan soğutma sistemleri günden güne artış göstermektedir. Bu sistemler içerisinde Soğutma kulesi de önemli bir rol oynar. Su soğutma kulelerinin ana çalışma prensibi sıcak su ve hava arasında ısı transferi sağlayarak suyun buharlaşmasıdır. Bu buharlaşma sonucunda su kütlesinde azaltma oluşur. Zaman geçtikçe dünyada kuruluk ve çevre kirliği benzeri sorunlarla karşı karşıya kalınmıştır. Bu nedenle soğutma kulelerinde uygun malzeme kullanımı, su buharlaşma oranı, güç tüketimi gibi parametrelerin soğutma kulelerinin performansına etkileri başlıca araştırma konuları arasına girmiştir. Çeşitli soğutma kuleleri bulunmaktadır. Literatürde zorunlu çapraz akışlı su soğutma kulesi dışında çok fazla araştırma bulunmuştur. Bu tez çalışmasında, zorunlu çapraz akışlı su soğutma kulesinin ANSYS CFX programıyla performansını incelenmiştir. Çalışmada yer alan soğutma kulelerinin geometrik boyutları ve sınır koşulları değerleri gerçek değerlere yakın olacak şekilde alınmıştır. 2m genişliğinde, 2m uzunluğunda ve 3m yüksekliğindeki soğutma kulesinin geometrisi SOLIDWORK yazılımı kullanılarak hazırlanmış, soğutma kulesinin performans analizi için ANSYS CFX yazılımı kullanılmıştır. ANSYS CFX programında ağ oluşturduktan sonra SETUP bölümünde sınır şartları tanımlanmıştır. Analizde, soğutma kulesinden çıkan suyun sıcaklığına göre hava hızı, su damlacık çapı ve giriş suyu sıcaklığı değişiminin etkisi incelenmiştir. Soğutma kulesi için tasarım açısından uygun veri değerleri seçilmiştir. Çalışmada hava hızları 2 m/s, 4m/s, 6 m/s ve 8m/s, su damlacıklarının çapları 0.01, 0,008, 0,005 ve 0.001 m ve giriş suyu sıcaklıkları (306.15, 309.15, 311.15 ve 313.15 K ) olarak seçilmiştir. Ayrıca farklı proses suyunun kütlesel debi değerleri için soğutma aralığı ve hava hızı arasındaki ilişki de incelenmiştir. Çalışma sonucunda, soğutma kulesinden çıkan su sıcaklığındaki değişimin tüm deneylerde makul olduğu ve zorunlu çapraz akışlı su soğutma kulelerinin soğutma aralığı değişimin kabul edilebilir düzeyde olduğu tespit edilmiştir.