Soğutma Suyunun İyileştirilmesi
Su, soğutma amacıyla endüstride ısı transferinde geniş oranda kullanılır. (Buharlama ısısı: 540 cal/gr) Su buharlaşırken gerekli ısıyı kendinden alarak soğur.
Yaklaşık olarak, soğutma kulesinde, her 10 ̊C sıcaklık düşmesi için sirkülasyon debisinin %1’i buharlaşır. (Örneğin 100 kg/h debi için 1kg/h su buharlaşır. 540 kcal/kg buharlaşma enerjisi kaybedilir. 100 kg suyun sıcaklığı 5 ̊ C düşer.) Soğutma kulesine giren hava, giriş suyundan daha soğuktur.
Çıkan hava ise giren havadan daha ılık ve çıkış suyu giriş suyundan daha soğuk olur.
Soğutma kulesinin soğutması, havanın yaş termometre sıcaklığının fonksiyonudur. Çok daha düşük sıcaklıkların elde edilmesi için soğutucu gaz kompresörüne ihtiyaç duyulur. Sıkıştırılan ve ısınan soğutucu gaz, soğutma kulesi suyu ile soğutur, soğutulmuş sıkıştırılmış gaz, genleştirilince, eksi derecelere kadar soğur.
Soğutma Suyunun İyileştirilme Gerekçeleri
Isı İletim Yüzeylerini Temiz Tutarak, Isı İletim ve Enerji Verimini Arttırmak
Su çözünmüş durumda kimyasalları içerir. Özellikle
kalsiyum ve magnezyum tuzlarının çözünürlüğü sıcaklığın artması ile azaldığı için, bu tuzlar silikatlarla beraber karmaşık bir mekanizmayla kristalleşerek yüzeyde kazınması zor bir tabaka oluştururlar. Bu tabaka kabuk, kışır (scale) olarak isimlendirilir.
Kabuk ısı iletimini düşürerek, enerji kaybına sebep olur. Isı iletim etkinliği azalır. Soğutma yetersiz kalır. Isı transferinin eksik olmasından dolayı soğutma yetersizliği, soğutmanın gerekli olduğu sistemlerin arızalanmasına veya fonksiyonlarını yapamaması veya eksik yapmasına sebep olabilir.
Bu durumda üretimi durdurabilir veya randıman ve kaliteyi düşürebilir. Maliyet artar.
Bir soğutma sisteminde su ile temasta bulunan ısı transfer yüzeyleri, kompresörde sıkıştırıldıktan sonra ısınan soğutucu gazın (freon veya amonyak) soğutma kulesi suyu ile soğutulduğu ısı değiştirici (kondenser, evaporatif kondenser) yüzeyleridir.
Bu yüzeylerde oluşan kabuk, ısı iletimini engeller. Kondenserde gazın soğutulması yavaşlar. Kondenserden çekilen ısı azalır. Bu durumda kompresörün işi ve basıncı (head pressure) artar.
Kompresör işinin artması daha fazla elektrik enerjisi harcanması ve soğutma maliyetinin artması anlamındadır. Kompresörün tepe basıncının limitler dışında artması sonucu kompresör devreden çıkar ve soğutma durur.
Yapılan termodinamik hesaplamaları sonuncunda, bir yumurta kabuğu kalınlığında 0.25 mm kalınlığındaki kabuk tabakası %45 verim kaybına ve fazla elektrik giderine yol açacağı bulunmuştur.
Korozyonu Önleyerek, Sistemin Ömrünü Uzatmak, Bakım Giderlerini Azaltmak
Korozyon, elektrokimyasal reaksiyonlar sonucu metalin bileşik haline dönüşmesine ve kaybına sebep olur.
Korozyon sonucu delinmeler görülür. Korozyon nedeni, çözünmüş oksijen, suyun asidik olması, mikroorganizmalar ve yüzeylerdeki birikintilerin oluşturduğu elektrik potansiyel farkıdır. Korozyonla oluşan metal oksitleri tortu oluşturarak tıkanmalara neden olur.
Korozyon Kuponu
Sistemlerde korozyon olup olmadığının en basit kontrolü için, sistemde mevcut metallerin cinsinden (Çelik, Bakır, gibi) standart kuponlar, tartıldıktan sonra, uygun ve standart donanım ile su sirkülasyon hattına bağlanır.
Belli süre sonra kuponlar sökülüp tekrar tartılır. Kuponlarda ağırlık kaybı kantitatif olarak korozyonun miktarını ifade eder. Metodun detayları ASTM-D 2688’de anlatılmıştır.
Hastalık Yapıcı Bakterilerin Yok Edilmesi
Mikro organizmalar ve bakteriler, özellikle soğutma kulelerinde etrafa saçılan su zerrecikleri ile atmosfere ve solunum yoluyla insanlara geçerek hastalıklara yol açarlar. Örneğin; lejyon hastalığı.
Soğutma kulesinde yosun, mantar bakteri üremesinin engellenmesi için, uygun biyositler sistemde beslenmelidir. Hastalık yapıcılar içerisinde en tehlikelisi:
Legionella
Zatürreye benzer. Enfeksiyondan 110 gün sonra başlar. ilk septomları diyare, zayıflama, baş ağrısı, kırgınlık, kuru öksürüktür.Bağışıklık sistemi zayıf olan kişiler, enfeksiyona daha yatkındır. Esas bulaşma yolu, aerosol şeklindeki su damlaları içindeki legionellanın solunmasıdır. Soğutma kulesi, jakuzi ve benzeri yerlerde kontamine olmuş su zerrecikleri hastalığı bulaştırır. Soğutma kulesindeki koşullar legionellanın çoğalması için elverişlidir. Kuleden geçen su havadan besleyici maddeleri organik tozları alır ve legionellanın çoğalmasına sebep olur. Kule ayrıca kule civarında geniş bir alan üzerinde solunacak aerosoller üretir. Legionella CFU/litre <10 üzeri 5 veya daha yüksekse önlem alınmalıdır.
Yukarıda Sayılan Sakıncaları Gidermek için Blöf Kontrolü
Kışır ve korozyon kontrolü için, kritik faktör, su içindeki kimyasalların doygunluk seviyesi altında tutulmasıdır. Bu amaçla soğutma sisteminden bir miktar doygun su dışarı atılır. (blöf) Atılan suyun miktarı, çevrim sayısı ile belirlenir. Çevrim sayısının artması blöfü azaltır. Çevrim sayısının azalması blöfü artırır.
Açıktır ki düşük blöf, soğutma kulesinde su şartlandırma açısından sistemin daha az maliyete çalışmasıdır.
Bu noktada, dört büyüklükle ilgileniyoruz:
1)Besi suyu (M),
2)Buharlaşma (E),
3)Blöf (B),
4)Çevrim sayısı (C).
Nadiren akım ölçümleri miktar olarak verilir. Fakat besi suyu ve çevrim suyunun analizini yapabiliriz. Sıcak ve soğuk suyun ve giren havanın yaş termometre sıcaklığını ölçebiliriz.
Bu dört büyüklükten ikisini bilirsek, diğer ikisini aşağıdaki bağıntılarla hesaplayabiliriz. M= E+B
Blöf
%B=100 xB(kg)/ M(kg)
%B= 100xbesi suyunda klorür miktarı/blöfte klorür miktarı Çevrim sayısı (C), sirkülasyon suyunda ki bazı bileşenlerin, blöf suyundaki aynı bileşenlere bölümüdür.
C=sirkülasyon suyunda ppm (gr/ton) olarak (Klorür veya TDS) /besi suyunda ppm (gr/ton)olarak (klorür veya TDS) C=blöf suyunun iletkenliği / besi suyunun iletkenliği Burada sertlik değeri kullanılırsa, unutulmamalıdır ki kışır oluşumu varsa, sirküle eden suda sertlik, besi suyundan daha düşük olabilir.
Gerçekte kışır oluşumu konusunda iyi bir testtir.
Buharlaşma
Buharlaşma (E)= Blöf(B)(C-1)
Besi suyu ölçülemiyorsa, buharlaşma, soğutma aralığı (R=suyun giriş ve çıkış sıcaklıkları farkı) ve sirkülasyon oranı (L) ile hesaplanabilir.
E=0,00075 R L
Her 10 F için sirkülasyon suyunun %0,75’i buharlaşır.
Çok daha hassas formül giriş havasının yaş termometre sıcaklığını (Twb) içerir.
E= L R (0,0000036 Twb +0,0000014R +0,000416).
İndeksler
Kışır ve korozyonun kullanılan su özelliklerine göre oluşmasını gösteren indeksler vardır.
LSI Langeher’s indeksi
LSI=pHpH (doygunluk) LSI indeksinin pozitif değerleri kışır oluşum ihtimalini ifade eder.
RSI Ryznar’s indeksi
RSI=2pH (doygunluk)pH RSI indeksinin 6’dan daha büyük değerleri kışır oluşum olasılığının olmadığını 6’dan küçük değerler kışır olabileceğini gösterir.
PSI Practical scale indeks
PSI=2pH(doygun)pH(denge) PSI indeksinin 6’dan daha büyük değerleri kışır oluşum olasılığının olmadığını 6’dan küçük değerler kışır olabileceğini gösterir. pH(doygunluk)=9,30 +A+BCD
A TDS’nin, B sıcaklığın, C kalsiyum sertliğinin (ppm CaCO3 olarak)
D alkalitenin (ppm CaCO3 olarak) fonksiyonudur. pH (denge) 1,465 log (toplam alkalite)+4,54
Bu indeksler suya kimyasal eklenmediğinde doğru sonuç verir. Kimyasallar indeks göstergelerini kışır olasılığını düşürecek şekilde değiştirir.
Blöf yapmak gerekse de, özel seçilmiş kimyasalların suya dozlanması gerekir.
Fosfat, fosfonat bileşikleri, inorganik asitler ve değişik polimerler birlikte veya ayrı ayrı kullanılabilir.
Fosfat bileşikleri blöfü arttırır, çevreyi kirletir. Ekonomik ve etkin grup polimerlerdir.
Polimerlerin Kullanımı:
Polimerler kabuk oluşumunun önlenmesinde üç mekanizma ile etkili olurlar:
A) Kabuğun kristal yapısını bozarlar.(crystal modification) Ekli resimde görüldüğü gibi CaCO3 kristalleri düzgün küp şeklindedir. Polimerler küpler arasına girerek kristalleşmeyi engeller.
[caption id="" align="alignnone" width="266"]
Soğutma Suyunun İyileştirilmesi[/caption]
B) Eşik etkisi. (Threshold effect) Stokiometrik oranın altında miktarlarda kullanılmasıyla tuzları çözünür hale getirir ler örneğin; molekül ağırlığı 2.000 ve 3.000 arasında akrilik asit polimerleri 210ppm oranında dozlanırlarsa kabuk oluşumunu %90’ın üstünde önlerler.
C) Kalsiyum bağlama (sequestration) Polimerler stokiyometrik oranda kalsiyum ve diğer metalleri kompleks şeklinde bağlayarak çözünür hale getirirler.
Çok sayıda ve değişik yapıdaki polimerler arasından soğutma sisteminin yapısına çalışma koşullarına en uygun olanları seçilmelidir.
Ürünlerimiz WTC-C kodu taşır. Sonraki numara ise, sistem özelliklerine göre değişir.
WTC-C polimer teknolojisinden yararlanarak geliştirilmiş ürünlerdir. Kimyasal reaksiyona girmeden kabuk oluşumunu önlerler tortu oluşturmazlar blöf ihtiyacını en aza indirerek, su sarfiyatını ve enerji kayıplarını azaltırlar.
Etkin dispersanttır kalsiyum sülfat, fosfat, karbonat ve demir oksiti dağıtır. Kristalleşmesini önler.
WTC-CD sistem çalışırken tortu ve kışırı yavaş söker ve blöfle sistemden atar.
Korozyonu önler. Asit kullanmaksızın kışır oluşumunu önler. Dispersant olarak görev yapar.
WTC-E10; gümüş madenlerinde pH’ı yükseltmek için verilen kireç sütünün boruların tıkanmasının önlenmesi. Kömürle çalışan termik santrallarda, baca gazına kireç sütü beslenerek kükürt ve kükürt gazlarının tutulması sağlanır. Kalsiyum sülfatın sistemde taşlaşmasını önler.
CaSO4 2H2O alçı taşının jeotermal suda yaratacağı problemleri engeller.
WTC-DS serisi kışır temizliği için geliştirilmiştir. Paslanmaz çelik, bakır donanımda korozyon yapmaz.
Hilmi Bodur
Kimya Yüksek Mühendisi
Şirket Ortağı / Prokim Kimyasal Ürünler Pazarlama Ltd. Şti.
