Yüzey Buhar Soğutucusu Nedir?

Yüzey buhar soğutucusu, termal enerji santralleri veya buharı kullanan diğer uygulamalarda buhar türbininden çıkan buharı soğutup kondans eden bir cihazdır. Yüzey buhar soğutucusunun temel amacı, türbin çıkışında düşük basınçlı bir ortam oluşturarak türbinin verimliliğini artırmak ve buharın içindeki saf suyu, yeniden kullanılacak kazan besleme suyu olarak geri kazanmaktır.

Yüzey buhar soğutucusu, içinden soğutma suyu akan birçok tüpten oluşan bir kabuk içerir. Buhar, tüplerin üzerinde geçerek ısıyı soğutma suyasına aktarır, bu da buharın sıvı suya dönmesine neden olur. Sıvılaşmış su, yani kondensat, kabuğun altına toplanır ve bir kondensat çıkarma pompası tarafından dışarı pompalanır. Isıyı buhardan emen soğutma suyu, kabuktan çıkarılır ve bir soğutma kulesi veya başka bir ısı atma sistemi aracılığıyla devredilir.

Yüzey buhar soğutucusu ayrıca, kabuktan hava ve diğer kondense edilemeyen gazları çıkaran bir hava çıkarma pompası gerektirir. Bu, kabuğun içinde vakum oluşturur, bu da buharın basınç ve sıcaklığını düşürerek ısı transferini ve kondense sürecini artırır.

Yüzey buhar soğutucularının farklı tipleri ve tasarımları vardır, buharın ve soğutma suyunun akış yönüne, soğutma suyunun geçiş sayısı gibi faktörlere bağlı olarak değişir. Bu makalede, bazı yaygın yüzey buhar soğutucu tiplerini ve bunların avantajlarını ve dezavantajlarını tartışacağız.

İki Akışlı Yüzey Soğutucusu

İki akışlı yüzey soğutucusu, soğutma suyunun tüplerden iki kez geçen, bir ucundan diğer ucuna ve sonra tekrar orijinal ucuna dönen bir yüzey soğutucusu türüdür. Buhar, kabuğun üstünden girer ve aşağıdaki şemada gösterildiği gibi tüplerin üzerinden akar.

İki akışlı yüzey soğutucusunun avantajları:

• Basit bir tasarım ve yapısı vardır.

• Buharın ve soğutma suyunun karşı akışı düzeni nedeniyle yüksek bir ısı transfer katsayısına sahiptir.

• Kısa tüp uzunluğu nedeniyle tüpler boyunca düşük bir basınç düşümü vardır.

İki akışlı yüzey soğutucusunun dezavantajları:

• Aynı miktarda buhar için tek akışlı bir yüzey soğutucusundan daha fazla soğutma suyu gerektirir.

• Soğutma suyu ile tüp duvarı arasındaki uzun temas süresi nedeniyle daha yüksek bir tüp çapalaması riski vardır.

• Giriş ve çıkış soğutma suyu arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle daha düşük bir vakum verimliliği vardır.

Çoklu Akışlı Yüzey Soğutucusu

Çoklu akışlı yüzey soğutucusu, soğutma suyunun farklı tüp bölümlerinden paralel olarak iki den fazla geçiş yaptığı bir yüzey soğutucusu türüdür. Buhar, kabuğun bir tarafından girer ve tüm tüp bölümlerinin üzerinden akar, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi.

Çoklu akışlı yüzey soğutucusunun avantajları:

• Daha fazla temas alanı nedeniyle iki akışlı yüzey soğutucusundan daha yüksek bir ısı transfer oranına sahiptir.

• Her geçişte daha kısa tüp uzunluğu nedeniyle tüpler boyunca daha düşük bir basınç düşümü vardır.

• Giriş ve çıkış soğutma suyu arasındaki düşük sıcaklık farkı nedeniyle daha yüksek bir vakum verimliliği vardır.

Çoklu akışlı yüzey soğutucusunun dezavantajları:

• İki akışlı yüzey soğutucusundan daha karmaşık bir tasarım ve yapısı vardır.

• Aynı miktarda buhar için iki akışlı bir yüzey soğutucusundan daha fazla soğutma suyu gerektirir.

• Daha fazla soğutma suyu geçişi nedeniyle daha yüksek bir tüp çapalaması riski vardır.

Aşağı Akışlı Yüzey Soğutucusu

Aşağı akışlı yüzey soğutucusu, buharın kabuğun üstünden girip tüpler üzerinden aşağı doğru akan bir yüzey soğutucusu türüdür. Soğutma suyu, kabuğun bir ucundan girer ve tek yönde tüplerden akar. Sıvılaşmış su, kabuğun altına toplanır ve bir kondensat çıkarma pompası tarafından dışarı pompalanır. Hava çıkarma pompa kabuğun en alçak noktasında yer alır, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi.

Merkezi Akışlı Yüzey Soğutucusu

Merkezi akışlı yüzey soğutucusu, buharın kabuğun üstünden girip tüp ağının merkezine doğru radyal olarak akan bir yüzey soğutucusu türüdür. Soğutma suyu, kabuğun bir ucundan girer ve tek yönde tüplerden akar, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi.

Merkezi akışlı yüzey soğutucusunun avantajları:

• Tüp yüzeyi üzerinde daha iyi bir buhar dağılımı sağlar, çünkü buhar tüplerin tam çevresine ulaşabilir.

• Havanın tüp ağı merkezinden çıkarılması nedeniyle daha düşük bir hava birikimi ve korozyon riski vardır.

• Tüp uzunluğu daha kısa olduğu için tüpler boyunca daha düşük bir basınç düşümü vardır.

Merkezi akışlı yüzey soğutucusunun dezavantajları:

• Aşağı akışlı yüzey soğutucusundan daha karmaşık bir tasarım ve yapısı vardır, çünkü tüp ağı etrafında radyal akışa yönlendirmek için volüt bir döküm gerektirir.

• Buharın ve soğutma suyunun paralel akması nedeniyle iki akışlı veya çoklu akışlı yüzey soğutucusundan daha düşük bir ısı transfer katsayısı vardır.

• Soğutma suyu sadece bir kez tüplerden geçtiği için iki akışlı veya çoklu akışlı yüzey soğutucusundan daha yüksek bir tüp çapalaması riski vardır.

Ters Akışlı Yüzey Soğutucusu

Ters akışlı yüzey soğutucusu, buharın kabuğun alt kısmından yakın bir noktadan girip tüpler üzerinden yukarı doğru akan bir yüzey soğutucusu türüdür. Soğutma suyu, kabuğun bir ucundan girer ve tek yönde tüplerden akar. Sıvılaşmış su, kabuğun altına toplanır ve bir kondensat çıkarma pompası tarafından dışarı pompalanır. Hava çıkarma pompa kabuğun tepesinde yer alır, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi.

Ters akışlı yüzey soğutucusunun avantajları:

• Merkezi akışlı veya aşağı akışlı yüzey soğutucusundan daha yüksek bir ısı transfer katsayısına sahiptir, çünkü buhar ve soğutma suyu karşı akışta rather than parallel akar.

• Merkezi akışlı veya aşağı akışlı yüzey soğutucusundan daha yüksek bir vakum verimliliğine sahiptir, çünkü hava kabuğun tepesinden çıkarılır, burada daha az yoğun ve nemlidir.

• Merkezi akışlı veya aşağı akışlı yüzey soğutucusundan daha düşük