Proses soğutmada glikol oranı nasıl belirlenir?

Proses soğutma, bir üretim sürecinden ısı çekmek için soğutulmuş su veya su-glikol karışımı kullanılan sistemdir. Plastik enjeksiyon, gıda, içecek, kimya ve ilaç tesislerinde bu devreler çoğu zaman 0 °C'nin altında ya da kışın donma riski olan hatlarda çalışır. Bu durumda suya glikol eklemek zorunlu hâle gelir.

Sorun şu ki glikol oranı çoğu tesiste "biraz fazla olsun, zararı olmaz" mantığıyla belirlenir. Oysa fazla glikolun da bir bedeli vardır.

Glikol oranını belirleyen sıcaklık hangisi?

Glikol oranı, devrenin karşılaşabileceği en düşük sıcaklığa göre belirlenir. Bu sıcaklık iki kaynaktan gelir ve hangisi daha düşükse o esas alınır.

• Proses sıcaklığı: Chiller evaporatöründen çıkan akışkanın en düşük set değeri. Evaporatör yüzeyi bu değerin birkaç derece altına iner.
• Çevre sıcaklığı: Dışarıda kalan borular, açık alandaki hava soğutmalı chiller veya kuru soğutucu için bölgenin en düşük kış sıcaklığı.

Yaygın mühendislik uygulamasında karışımın donma noktası, bu en düşük sıcaklığın genellikle 5–6 K altında olacak şekilde seçilir. Örneğin -5 °C'de çalışan bir proses için donma noktası -10/-11 °C civarında olan bir karışım hedeflenir.

Bir örnekle açalım: Bir içecek tesisinde chiller çıkış suyu -3 °C'ye ayarlı, cihaz ise çatıda ve kışın dış hava -15 °C'ye kadar düşüyor. Burada belirleyici olan proses değil, dış hava sıcaklığıdır. Sirkülasyonun durabileceği bir arıza veya elektrik kesintisi düşünülerek donma noktası -20 °C civarında seçilmelidir. Aynı chiller kapalı bir makine dairesinde olsaydı, hedef -9/-10 °C civarında kalabilirdi.

Etilen glikol mü, propilen glikol mü?

Etilen glikol, ısı transferi daha iyi ve viskozitesi daha düşük olan, ancak toksik olduğu için gıda ile temas riski olmayan devrelerde kullanılan glikoldür. Propilen glikol ise toksisitesi düşük olduğu için gıda, içecek ve ilaç tesislerinde tercih edilir.

Propilen glikol aynı donma koruması için genellikle biraz daha yüksek oran gerektirir ve daha viskozdur. Bu nedenle pompa ve eşanjör seçimi glikol tipine göre doğrulanmalıdır. Her iki tipte de korozyon inhibitörlü, endüstriyel amaçlı ürün kullanılmalıdır.

Hangi oran hangi donma noktasını verir?

Glikol oranı arttıkça karışımın donma noktası düşer, ancak bu ilişki doğrusal değildir. Aşağıdaki değerler hacimce oranlar için yaklaşık değerlerdir; kesin değer, kullanılan ürünün üretici tablosundan alınmalıdır.

Glikol oranı %20'nin altına düşürülmemelidir. Çok düşük oranlarda inhibitör konsantrasyonu da yetersiz kalır ve karışım bakteri oluşumuna açık hâle gelir.

Fazla glikol neden zararlıdır?

Gereğinden yüksek glikol oranı, sistemin kapasitesini ve verimini düşürür. Glikol, suya göre daha düşük özgül ısıya ve daha yüksek viskoziteye sahiptir.

• Isı transferi azalır: Aynı debide taşınan ısı miktarı düşer, chiller ve eşanjör kapasitesi düzeltme katsayısıyla küçülür.
• Pompa enerjisi artar: Viskoz akışkan daha fazla basınç kaybı oluşturur, özellikle soğuk çalışmada fark belirgindir.
• Debi düşer: Pompa eğrisi sabitken debi azalır, evaporatörde düşük debi alarmları görülebilir.

Kapasite kaybının büyüklüğü glikol tipine, oranına ve çalışma sıcaklığına bağlıdır; düşük oranlarda birkaç yüzdeyle sınırlı kalırken yüksek oranlarda belirgin seviyelere çıkabilir. Bu fark, yaz aylarında tam yükte çalışan bir tesiste prosesin istenen sıcaklığa inememesi olarak kendini gösterir.

Bu yüzden oran, "ne kadar çok o kadar güvenli" yerine ihtiyaç kadar seçilmelidir. Chiller seçimi yapılırken de üretici yazılımında glikol tipi ve oranı girilerek gerçek kapasite görülmelidir.

Glikol oranı nasıl ölçülür ve korunur?

Glikol oranı sahada genellikle glikol tipine uygun skalalı bir refraktometre ile ölçülür. Ölçüm, devrenin farklı noktalarından alınan numunelerle ve sistem çalışırken yapılmalıdır. Sonuçlar her bakımda aynı forma işlenirse oranın zaman içindeki değişimi kolayca izlenir.

Doldurma sırasında glikol ve su ayrı ayrı devreye basılmamalı, önceden bir tankta karıştırılıp öyle doldurulmalıdır. Aksi hâlde karışım devrede homojen dağılmaz ve ölçümler yanıltıcı olur. Su olarak mümkünse yumuşatılmış veya demineralize su kullanılmalıdır; sert su inhibitörleri tüketir ve kireç bırakır.

Oran zamanla değişir: kaçaklardan sonra yapılan su takviyesi karışımı seyreltir. Bu nedenle sistemde otomatik su takviyesi varsa, takviye miktarını gösteren bir sayaç bulunması önerilir. Ayrıca şu kontroller düzenli yapılmalıdır:

• pH değeri ve inhibitör seviyesi, üreticinin önerdiği aralıkta mı?
• Karışımın rengi ve kokusu değişti mi, çökelti var mı?
• Filtre ve pislik tutucularda tortu birikiyor mu?

Otomobil antifrizi proses devrelerinde kullanılmamalıdır. İçerdiği katkılar eşanjörlerde birikme yapabilir. Ayrıca glikollü devrelerde galvanizli boru kullanımından kaçınılmalıdır; inhibitörler çinko kaplama ile uyumsuz olabilir.

Kış aylarında ek olarak ne yapılmalı?

Doğru glikol oranı tek başına yeterli değildir; dış ortamdaki hatların yalıtımı, iz ısıtma ve sirkülasyonun durmaması da donma korumasının parçasıdır. Kışa hazırlık adımlarını chiller kışa hazırlık rehberimizde ayrıntılı anlattık.

Glikol devrelerinde nasıl çalışıyoruz?

YOİ Mühendislik olarak proses soğutma tesislerinde glikol oranını tesisin en düşük çalışma ve çevre sıcaklığına göre hesaplıyor, ölçüm sonuçlarını bakım raporuna işliyoruz. Gerektiğinde karışım değişimi, devre temizliği ve chiller kapasite kontrolü yapıyoruz.

Yeni bir devre kuruluyorsa glikol oranını, pompa ve eşanjör seçimiyle birlikte proje aşamasında belirlemek en ekonomik yoldur. Mevcut bir tesiste ise önce mevcut karışımın oranı ve durumu ölçülür, sonra oranı düzeltmek mi yoksa karışımı tamamen yenilemek mi gerektiğine karar verilir. Karışım değişimi gerekiyorsa eski glikol, çevre mevzuatına uygun biçimde bertaraf edilmelidir; kanalizasyona dökülmemelidir.

Ayrıntılar için chiller servisimiz sayfasını inceleyebilir ya da tesisiniz için keşif isteyebilirsiniz.