Kule üç bölümdür. Her bölümde bir fan mevcuttur. Kulede hava akışı mekanik vantilatörle sağlanır. Fanlar yardımıyla hava yukarı çekilerek soğutma sağlanmaktadır. Efes Pilsen’de ters akım prensibine göre çalışan soğutma kulesi kullanılmaktadır. Bu tip kulelerde su aşağı doğru akarken hava fanlarla yukarı doğru çekilir. Böylece suyun ısısı atmosfere verilir. Efes Pilsen’deki soğutma kulesinin kapasitesi 10.000.000 kcal/h’tir.
Soğutma kulesinde operasyon sırasında havanın nemi artar ve suyun sıcaklığı yaklaşık olarak havanın yaş termometre sıcaklığına kadar düşer. Bu yöntem yalnız, havanın yaş termometre sıcaklığının suyun istenilen çıkış altında olması durumunda uygulama alanı bulabilir.
Soğutma kulelerini yalnız soğutma suyu maliyetini minimize eden tesisler olarak görmemek gerekir. Günümüzde termik tesislerin kapasitelerinin artması ile çevreye atılması gereken ısı miktarları da artmaktadır. Isınan soğutma suyunun doğrudan çevreye atılması söz konusu olduğunda, bunun çevreye olacak etkileri düşünülmelidir. Kentucky’de Green River üzerinde kurulan Paradise termik santralinin planlama aşamasında kondens suyunun doğrudan nehre verilmesiyle nehirde yaşayan balıkların, nehirde akışın azaldığı yaz aylarında ve santralin tam yükle çalıştığı dönemlerde sıcak suyun etkisinden kaçınmak için santral civarını terk edecekleri, aynı zamanda balık yemi organizmalarının ölümü ile balık üremesinin azalmasına neden olacağı su sıcaklığı yükselmasinin sualtı bitkilerinin üremesini hızlandıracağı, bunun da suyun başka amaçlarda kullanılmasına zarar veren birtakım tat ve koku bozulma sorularını da beraberinde getireceği anlaşılmış ve çevrede bol miktarda soğutma suyu bulunmasına rağmen soğutma kuleleri de planlanmıştır. Nitekim termik santral 1961’de üretime geçmiş, 1968’de soğutma kuleleri devreye alınıncaya kadar geçen sürede yaz balıkçılığının gerilediği buna karşın kış balıkçılığının büyük gelişme gösterdiği gözlenmiştir.
Hava ile su arasındaki ısı alışverişi sırasında havaya nem geçişi olur ve ilave su gerekir. Bu ilave suyun olabildiğince azaltılabilmesi ve soğutma kulesinin verimli olabilmesi için hava ile suyun birbiri ile uzun süre temasta olması gerekir. Bunu sağlarken kule boyutlarının da küçültülmesi istenirse kule içine düşey yönde çeşitli engeller konur. Bu engeller suyun düşme hızını azaltır ve hava ile suyun uzun süre temasta bulunması sağlar. Böylece verim artar ve daha iyi soğutma sağlanır. Bu tip kuleler dolgu tipi kuleler olarak adlandırılır. Şekil 3.9’da bu ters akımlı soğutma kulesi görülmektedir. Ters akımlı bu kulede havanın aşağıdan yukarıya doğru hareketi de suyun düşüş hızını azaltır. Hava yükselirken sıcaklığı artar, ısınan havanın yükselmesi de kolaylaşır.
Ters akımlı soğutma kulesindeki koşullar daha önce de denildiği gibi, su sıcaklığının havanın kuru termometre sıcaklığının yüksek olmasına veya havanın yaş termometre sıcaklığının, suyun istenen çıkış sıcaklığının altında olmasına bağlıdır. Böyle bir kulenin üst ve alt kısımlarındaki değişim şematik olarak Şekil 3.10 ve Şekil 3.11’de gösterilmeye çalışılmıştır. Şekil 3.10’da soğutma kulesinin üst kısmındaki durum görülmektedir. Su hem buharlaşma hem de duyulur ısı transferi nedeni ile soğur. Hava sıcaklığına ait sıcaklık ve nem farkları fazlar arası yüzeyden hava kütlesine doğru azalmaktadır.
Soğutma kulesinin alt kısmında suyun sıcaklığı, havanın yaş termometre sıcaklığından yüksektir; ancak, havanın kuru termometre sıcaklığından daha az olması da olasıdır. Bu durumda fazların temas yüzeyinin su kütlesinden daha soğuk olması nedeni ile su soğutulur. Su içerisindeki sıcaklık farkı, su kütlesinden fazların temas yüzeyine doğrudur. Diğer taraftan hava adyabatik olarak nemledirildiği için, hava kütlesinden fazların temas yüzeyine doğru bir duyulur ısı akımının olması gerekir. Su kütlesinden fazların temas yüzeyine doğru akan ısıların toplamı, yüzeyde bir buharlaşmanın oluşumuna neden olur ve oluşan su buharı hava kütlesi içerisine difüze olur. Bu buharlaşma, fazlar arası yüzeye her iki yönde duyulur şekilde transfer olan ısıyı, gizli ısı şeklinde yüzeyden uzaklaştırır. Elde edilen sıcaklık değişikliği Şekil 3.11’de gösterilmiştir. |