Türbin yağ soğutucularında türbülatör kullanımı

Türbinin içinde soğutma amaçlı dolaşan yağın sıcaklığı yükseldiği zamanlarda soğutulması gerekmektedir. Genellikle 70 °C – 75 °C türbinden çıkan yağ 60 °C – 62 °C’lere soğutulmak istenir. 64 °C’nin üzerine çıkıldığında Türbin çalışmamakta bu da tesisin elektrik üretmesine engel olmaktadır. Bu değerler Türkiye’de ki Jeotermal tesislere aittir. Hava sıcaklığının en yüksek olduğu zamanlarda bile Türbinin sürekli çalışmasını sağlamak için hava sıcaklığı 45 °C kabul edilir. Bu değerlere göre hava soğutmalı bir ısı değiştirici eşanjör tasarlamak oldukça mantıklı gözükmektedir.

Bu hava soğutmalı ısı değiştirici eşanjörlerde mutlaka türbülatör kullanılmaktadır. Kullanılan yağların viskozitesi yüksektir. Boru dışından hava geçtiği için toplam ısı transfer katsayısı düşüktür. Bunu arttırmanın tek bir yolu boru içindeki akışı laminerden türbülanslı akışa dönüştürmemiz gerekmektedir. Bu sayede daha az bir alanda istediğimiz kapasiteyi alabiliriz.

Örnek tasarım:

Örnek tasarımda 449 kW kapasiteli bir hava soğutmalı türbin yağ soğutucusunda ait termal değerler yer almaktadır. Bu tasarımda kullanılan türbülatör sayesinde 118 adet 7 m uzunluğunda boru kullanılmıştır. Isı transfer yüzey alanı yaklaşık 1523 m2 civarındadır. Hava tarafı basınç kaybımız 128 Pa değerindedir.

Eğer türbülatör kullanılmasaydı tasarıma göre 236 adet 10 metre borudan oluşan iki adet boru demeti olacaktı. Toplamda 472 adet boru kullanılması gerekecekti. Isı transfer yüzey alanımız yaklaşık 8679 m2 çıkmaktadır. Yaklaşık 5.7 kat bu değer artmıştır. Hava tarafı basınç kaybı 260 Pa olmuştur.

Aradaki bu farkı oluşturan toplam ısı transfer katsayısındaki düşüştür. Türbülatör kullandığımızda bu değer 16.3 W/m2.K olurken, türbülatörsüz tasarımda 2.6 W/m2.K değerine düşmektedir.

Türbülatör kullanarak hem ilk yatırım maliyeti düşürmek hem de elektrik tasarrufu yapmak mümkündür.

‍

‍