PLASTİK SANAYİNDE SOĞUTMA


Plastik sanayii, soğutma uygulamalarına en fazla ihtiyaç duyulan sektörlerden biridir. Bu nedenle soğutma uygulamalarında kullanılacak yöntemin bilinçli seçilmesi gerekir.
İmalatta kullanılan kalıpların soğutulması, özellikle ürün kalitesi açısından önemlidir. Plastiğin cinsine göre kalıpların belirli sıcaklık değerleri arasında tutulması gereklidir. Gerektiği gibi soğutulamayan kalıplarda üretilen mamullerde yüzey pürüzlülüğü yüksektir ve renk değişimi görülebilir. Ayrıca, yeterli soğutmanın yapılamaması sonucu kalıpların açılıp kapanma süreleri uzar ve üretim kapasitesi düşer. Ortam yaş termometre sıcaklığının gereken soğutma suyu sıcaklığının üzerinde olduğu zamanlarda diğer soğutucu sistemler ihtiyacı karşılayamadıkları için, kalıp soğutmada Chiller grubundan yararlanılması gerekmektedir.

Makinelerin düzgün ve verimli çalışabilmesi için, kullanılan yağın da uygun şekilde soğutulmasına ihtiyaç vardır. Aksi taktirde performans düşer ve aşınmalar artar. Bu durumda enerji kaybının artmasının yanı sıra, makine ömrü de kısalacaktır. Yağ soğutma işleminin doğru şekilde yapılması durumunda bu sorunlar önlenecektir. Yağ soğutma için 29-35°C civarında soğutma suyuna ihtiyaç vardır. Aşağıda, bu ihtiyacı karşılamak için kullanılabilecek soğutma sistemleri tanıtılmaktadır.


• YAĞ SOĞUTMA SİSTEMLERİ SU KULESİ
Yağ soğutma işleminde kullanılabilecek yöntemlerden biri yağın ısısının su kulesinde soğutulan suya aktarılmasıdır. Kuleden geçen havanın neme doyurulması vasıtasıyla su ortamın kuru termometre sıcaklığının altında, dizayna bağlı olarak yaş termometre sıcaklığının 3-6°C kadar üzerinde bir sıcaklığa kadar soğutulabilir. Kule boyutları büyütülerek ideal koşullarda yaş termometre sıcaklığına çok yaklaşılabilir; ancak bu durumda yatırım maliyeti önemli oranda artacaktır.
Su kulelerinde soğutma, suyun buharlaşması sırasında gerçekleşen ısı transferi sayesinde sağlanır. Bu sırada madde transferi de gerçekleşir; yani sistemden su kaybı olur. Su kulesinde birim zamanda ne kadar fazla su buharlaşıyorsa soğutma miktarı o kadar yüksek olacaktır. Dolayısıyla verimli çalışan bir su kulesinin su kaybı oldukça fazladır. Ayrıca, kuleden geçen hava su damlacıklarını kule dışına sürükler. Damlacık kayıpları su kaybım artıran önemli bir faktördür.


Açık Devre Su Kulesi
Bu sistemde buharlaşmaya bırakılan suyun sıvı olarak kalan kısmı soğutma suyu olarak kullanılmaktadır. Suyun buharlaşmasını kolaylaştırmak için hava ile temas yüzeyini artırmak amacıyla özel dolgu maddelerinden yararlanılmaktadır. Elde edilen soğutulmuş su proseste direkt olarak kullanılabileceği gibi, bir ara ısı eşanjörü kullanılarak proses tarafında kapalı devre su çevrimi de elde edilebilir. Her iki durumda da kuleden alınan soğutma suyu içinde ortam havasından gelen her türlü pislik sistemde sorun yaratacaktır. Direkt olarak kule suyu kullanılması halinde suyun çok sert olmasının yanında çevreden gelen partikülleri de bünyesinde bulundurması, soğutulan sistemlerde kireçlenme ve tıkanmalara sebep olur. Proseste kullanılacak suyun temiz olması için bir ara eşanjörden yararlanılması halinde, bu eşanjördeki kaybın karşılanabilmesi için daha büyük bir kuleye ihtiyaç vardır. Ayrıca, ara eşanjörün kule suyu tarafının kolay temizlenebilir olması gereklidir.

Kapalı Devre Su Kulesi
Açık devre su kulesindeki yüzey arttırıcı dolgu maddesi yerine bir eşanjör kullanılarak kuleden alınan suyun kapalı bir devre içinde devridaim yapması sağlanır. Kapalı devre su kuleleri yağ soğutucu eşanjöre gelen soğutma suyunun kalitesi açısından daha avantajlıdır; ancak açık devre su kulelerine göre 2-3°C kadar daha yüksek bir su sıcaklığı elde edilebilir. Ayrıca, kapalı devre su kuleleri toplam su harcaması bakımından açık devre su kuleleri ile aynı su kaybına sahiptir.
Su kuleleri, ilk yatırım maliyeti açısından avantajlı görünmekle birlikte, işletmede sorunlarla karşılaşılmaktadır. Su kulesi suyunun direkt kullanılması halinde soğutma eşanjörlerinde kireçlenmeye ve kirlenmeye neden olmaktadır. Ayrıca, su kulelerinde kullanılan suyun buharlaşma nedeniyle eksilen kısmının sürekli olarak takviye edilmesi gerekmektedir. Buna ek olarak, kule haznesinde biriken tortulardan kurtulmak için belirli aralıklarla suyun blöf edilmesi gerekir; haznedeki su, buharlaşma sonucu eksilen suyun içindeki kireç ve benzeri maddelerin sistemde birikmesi nedeniyle çok yüksek sertlik ve kirlilik değerlerine ulaşabilmektedir. Bu nedenlerle, yağın kule suyuyla soğutulması düşünüldüğü takdirde, sistemin su kaybı ve su kalitesi yönünden incelenmesi gerekir.

CHILLER GRUBU
Kompresörde basıncı yükseltilen soğutucu akışkan buharı, kondenserde ısısını çevreye vererek yoğuştuktan sonra genleşme valfinden geçerek basıncı düşer ve evaporatörde buharlaşırken soğutma suyundan ısı alarak suyu soğutur. Plakalı ve başka tipler de az olarak kullanılmakla birlikte, evaporatör genel olarak boru-kovan (shell-and-tube) tipindedir: boruların içinden soğutucu akışkan, dışından su geçer. İstenilen soğutma suyu sıcaklığı 6-16°C dolayındaysa evaporatörden alınan su direkt olarak kullanılabilir, yağ soğutma işleminde daha yüksek sıcaklıkta soğutma suyu eldesi için bir ara eşanjöre veya vana ile regülasyona ihtiyaç vardır; yoksa yağ normalden fazla soğuyabilir.
Chiller grubu, kullanılan kondensere göre iki tipte olabilir:


Hava Soğutmalı Chiller Grubu
Hava soğutmalı kondenser kullanılır. Kanatlı-borulu eşanjörün içindeki yüksek basınçlı soğutucu akışkan buharının ısısı, eşanjör dışından cebri olarak geçirilen ortam havasına aktarılarak soğutucu akışkan yoğuşturulur. Eşanjör kanatlan üzerinden hava aksiyal ya da radyal fanlar yardımıyla geçirilir.

Su Soğutmalı Chiller Grubu
Su soğutmalı kondenser kullanılır. Kondenser boru-kovan tipindedir. Boruların dışından geçen soğutucu akışkan buharı boruların içinden geçen su tarafından soğutularak yoğuşturulur. Küçük sistemlerde şebeke suyu kullanılabilir; sanayi uygulamalarında ise su kulesinde soğutulan sudan yararlanılır. Bu nedenle, su kulesi ile ilgili karşılaşılabilecek sorunlar su soğutmalı kondenserli chiller grubu uygulamalarında da göz önüne alınmalıdır. Ayrıca, yazın en yüksek sıcaklıkta soğutma ihtiyacını karşılayacak şekilde tasarlandığı ve ayarlar bu şartlara göre yapıldığından dolayı, kışın hava sıcaklığının çok düşük olduğu zamanlarda sistemin çalışmaya devam edebilmesi için ciddi ve karmaşık önlemler alınması gerekmektedir.
Plastik makinası soğutma sistemlerinde soğutma ihtiyacımn su soğutmalı veya hava soğutmalı bir chiller grubu ile karşılanması durumunda işletme ve yatırım maliyetlerinin yüksek olacağı, dikkate alınması gereken bir diğer konudur.


KURU VE ISLAK-KURU SOĞUTUCULAR

Kuru Soğutucular
Yağ soğutma işleminde kullanılan bir diğer yöntem de, yağın ısısının doğrudan ya da soğutma suyu aracılığıyla Kuru Soğutucu (Dry Cooler) olarak adlandırılan bir fanlı eşanjör sistemi yardımıyla havaya aktarılmasıdır. Fanlar (vantilatörler) ile emilen havanın kanatlar (lameller) arasından geçerken boru içindeki akışkanı soğutması esasına göre çalışır. Bu yöntemde eşanjörün dış yüzeyi genellikle kurudur. Bu durumda kanatlarda kireçlenme ve korozyon gibi sorunlar yoktur. Sistemin kapalı devre çalışması sayesinde soğutma suyunun azalması problemiyle karşılaşılmaz.

Islak-kuru Soğutucular
Kuru Soğutucularda elde edilen su sıcaklığı ortamın kuru termometre sıcaklığına bağlıdır; kuru termometre sıcaklığının yaklaşık 5°C üzerine kadar soğutulmuş su elde edilebilir. Daha düşük sıcaklıklarda soğutma suyuna ihtiyaç duyulan durumlarda Islak-kuru Soğutucular kullanılır. Bu sistem Kuru Soğutucunun avantajlarıyla su kulesinin evaporatif soğutma özelliğini biraraya getirmektedir.
Islak-kuru Soğutucular, temel prensip olarak Kuru Soğutucular gibi çalışır. Sistemde gerektiğinde ek soğutma sağlayacak bir su püskürtme sistemi bulunmaktadır. Sistemdeki akışkanın dış ortam sıcaklığından daha düşük sıcaklık değerlerine kadar soğutulması gerektiğinde, basınçlı su püskürtme sistemi devreye girerek giriş havasını neme doyurur ve hava sıcaklığım ortam sıcaklığının altına düşürür. Su püskürtme sistemi yıl boyunca yalnız en sıcak günlerindeki belli saatlerde termostat kontrollü olarak devreye girerek ihtiyaç duyulan ek soğutmayı sağlar; diğer zamanlarda sistemde su tüketimi yoktur.
Püskürtme sisteminde kullanılan suyun, sertliği alınmış ve filtrelenmiş olması gerekir; aksi halde eşanjör kanatları üzerinde biriken kireç ve tortu, zamanla eşanjörün kapasitesini düşürecek ve ömrünün kısalmasına neden olacaktır. Islak-kuru Soğutucularda aşındırıcı etkiye karşı ek önlem olarak epoksi kaplı lamel kullanılmalıdır. Epoksi kaplama, ortamdaki tuz ve aside karşı oldukça yüksek dayanıma sahiptir. Çerçevenin paslanmaz çelik olması tercih edilir. Su kulesine kıyasla suyun zararlı etkilerine çok daha az maruz kalmasına karşın, Islak-kuru Soğutucuların uzun ömürlü olması için bu önlemlerin alınması önemlidir.