Soğutma ile İlgili Genel Tanımlar
Soğutma ile İlgili Genel Tanımlar - sayfa4
Tablo 4.3.A) Oda-Evap. Sıc. Farkında Muhafaza Edilebilecek Ortalama Oda Nem Seviyeleri
| Oda-Evap. Sıc. Fark | Relatif Nem | Oda-Evap. Sıc. Fark | Relatif Nem |
| 5.6°C | %85-90 | 13.8°C | 55-60 |
| 8.3 | 75-80 | 16.6 | 45.50 |
| 11.2 | 65-70 | 19.4 | 40.45 |
Bir soğutulmuş hacimde, sıcaklığın en düşük olduğu yer şüphesiz evaporatörün yüzeyidir. Bu nedenle, oda nemi yeterli seviyede yüksek ise, oda havası evaporatör üzerinden geçerken çiğ nokta sıcaklığının altına düşerek içerisindeki nem yoğuşmaya başlayacaktır. Hatta, evaporatör yüzey sıcaklığı ile 0°C’nin altında ise, bu ne donacaktır da. Oda sıcaklığı ile evaporasyon sıcaklığı farkını belirli sınırların altında tutmak suretiyle, oda relatif rutubetini de belirli bir seviyede tutmak mümkündür. Yukarıdaki tablo, bu değeri vasat bir oda veya dolap için vermektedir.
4 . 4 . KONDENSER (YOĞUŞTURUCU)
Soğutma sisteminde refrijeranın evaporatörden aldığı ısı ile kompresördeki sıkıştırma işlemi sırasında ilave olunan ısının sitemden alınması kondenserde yapılır. Böylece, refrijeran sıvı hale gelerek basınçlandırılır ve tekrar genleştirilerek evaporatörden ısı alacak duruma getirilir.
Buhar ve gazların bir yüzeyde yoğuşması, yüzeyin vasıflarına (düzgünlüğü, parlaklığı, geometrik durumu, ıslanılırlığı vs.) bağlı olarak “damla veya film teşekkülü” tarzlarında oluşur. Damla teşekkülü ile yoğuşma (dropwise condensation) durumunda çok daha yüksek (film teşekkülünden 4 – 8 defa daha fazla) ısı geçirgenlik kat sayıları sağlana bilmekte ve bu tercih edilmekte ise de uygulamada, refrijeran özellikleri ve kondenser imalatının ekonomik faktörlerle sınırlanmaları nedeni ile ancak film tarzı yoğuşma ve az ölçüde de damla teşekkülü ile yoğuşma birlikte olmaktadır.
Kondenserdeki ısı alış – verişinin üç safhada oluştuğu düşünülebilir, bunlar; (1) Kızgınlığın alınması, (2) Refrijeranın yoğunlaşması, (3) Aşırı soğutma. Kondenser dizaynına bağlı olarak aşırı soğutma kondenser alanının % 0 – 10’ unu kullanacaktır. Kızgınlığın alınması içinse kondenser alanının % 5’ ini bu işleme tahsis etmek gerekir. Bu üç değişik ısı transferi şekline bağlı olarak kondenserdeki ısı geçirme kat sayıları ile sıcaklık aralıkları da farklı olacaktır. Ancak, kızgınlığın alınması safhasındaki ortalama sıcaklık aralığının fazlalığına karşı daha düşük bir ısı transfer kat sayısı mevcut olacak, fakat aşırı soğutma sırasında bunun aksine sıcaklık aralığı daha az ve ısı geçirme kat sayısı daha fazla olacaktır. Yoğuşma sırasında ise her iki değerde alt – üst seviyeleri arasında bulunacaktır. Yapılan deneylerde ısı transferi kat sayısının artması karşısında sıcaklık farkının azalması (veya tersi) yaklaşık olarak aynı çarım sonucunu vermektedir ve bu değerlerin ortalamasını kullanmak mümkün olmaktadır. Hesaplamada sağladığı basitlikte göz önünde bulundurularak, kondenserlerin hesabında tek bir ısı geçirme kat sayısı ile tek bir ortalama sıcaklık aralığı değerleri uygulanmaktadır.
Genel olarak 3 değişik tip kondenser mevcuttur; (A) Su soğutmalı kondenserler, (B) Hava ile soğutmalı kondenserler, (C) Evaporatif (hava – su) kondenserler
4 . 4 . 1 Su Soğutmalı Kondenserler :
Bilhassa temiz suyun bol miktarda, ucuz ver düşük sıcaklıklarda bulunabildiği yerlerde gerek kuruluş ve gerekse işletme masrafları yönünden en ekonomik kondenser tipi olarak kabul edilebilir. Büyük kapasitedeki soğutma sistemlerinde genellikle tek seçim olarak düşünülür. Fakat son yıllarda yüksek ısı geçirme kat sayıları sağlanan hava soğutmalı kondenserlerin yapılmasıyla 100 ton kapasitelerine kadar bunlarında kullanıldığı görülmektedir.
Su soğutmalı konderserlerin dizaynı ve uygulamasında; boru malzemesinin ısıl geçirgenliği, kullanılan suyun kirlenme kat sayısı, kanatlı boru kullanıldığında kanat verimi, su devresinin basınç kaybı, refrijeranın aşırı soğutulmasının seviyesi gibi hususlar göz önünde bulundurulur.
Kirlenme katsayısı, kullanılan suyun zamanla su tarafındaki ısı geçiş yüzeylerinde meydana getireceği kalıntıların ısı geçişini azaltıcı etkisini dikkate almak maksadını taşır. Kirlenme katsayısını etkileyen faktörler şunlardır: (1) Kullanılan suyun, içindeki yabancı maddeler bakımından evsafı, (2) Yoğuşum sıcaklığı, (3) Kondenser borularının temiz tutulması için uygulanan koruyucu bakımın derecesi.
Kanat verimi veya kanat yüzeyinin etkinliği değeri; düz boru baz kabul edilerek (% 100) buna oranlı aynı film katsayısı ile ve kanat yüzeyinin düz burudaki yüz sıcaklığında olması halinde birim yüzeyden geçecek ısı miktarına oranı şeklinde tarif edilir. Kanat verimi yüksek olan bir kanat profili, yüzey arttırılışının daha etkili bir ısı geçişi sağlayacak şekilde yapıldığı ifade eder.
Kondenser seçiminde suyun basınç düşümü (sürtünme ve diğer akış kayıpları sebebiyle) önemli olup 5 – 7 mSS seviyesine aşmamalıdır. Aksi halde aşırı halde sirkülasyon pompası manometrik basıncı gerekecek ve güç sarfı artacaktır. Diğer bir husus kondenserin çalışma şartlarında gereken “aşırı soğutmayı” (subcooling) sağlamasıdır. Bilhassa sıvı refrijeran gidiş borusu uzun olan veya basınç kaybı meydana getiren vana, dirsek, drayer gibi elemanların veya düşey yükselmesinin fazla olduğu uygulamalarda sıvı refrijeran köpürmesi olayı meydana gelerek kapasitenin önemli derecede düşmesine sebep olur ki bunu önlemek için sıvı “aşırı soğutması” gereklidir. Bu maksatla, kondenserin en alt seviyesine, sıvı refrijeranın içine daldırılmış soğutucu boruları konulur.
Su ile soğutmalı kondenserler değişik şekillerde ve konstrüksüyonda yapılmakta olup genel tipleri şunlardır:
4.4.1.A ) Dik tertipli Boru / Dış zarf tipi (Shell and Tube)
4.4.1.B ) Yatık tertipli Boru / Dış zarf tipi (Shell and Tube)
4.4.1.C ) Helisel serpantin / Dış zarf tipi (Shell and Tube)
4.4.1.D ) İç içe çift boru (Double Pipe) tipi
4.4.1.E ) Atmosferik tip
Bunlardan hangi tipin kullanılacağı uygulamasının ısıl yük, refrijeran, soğutma suyu sıcaklık, debi, basınç ve temizlik durumlarıyla yer durumuna, refrijeran ve su devrelerinin servis bakım şartlarına göre değişebilir. Aşağıdaki paragraflarda bunların her birisinin genel dizayn ve uygulama özellikleri belirtilmiş olup bir fikir vermek amacıyla bazı teknik donelerle tanıtıcı şekiller verilmektedir. İmalatçı firmalar bununla ilgili olarak değişik prototipler yapıp deneyler uygulayarak kendi tiplerini geliştirmekte ve ısı geçirme katsayıları ile su devresi basınç kayıpları için en uygun konuları saptamaktadırlar.
4 . 4 . 1 . A ) Dik tertipli Boru / Dış zarf tipi Kondenserler :
Bilhassa yer gereksiniminin az olması nedeniyle büyük kapasiteli amonyak kondenseri uygulamaları için tercih edilir. Ayrıca, su dağıtım şekli daha basit ve her türlü su kaynağı ile (kule, şebeke – havuz, vs.) kullanılabilir durumdadır, sıvılaşan refrijeranı daha az bir yükseklik seviyesinde toplamak mümkündür, su devresinin temizlenmesi daha basittir, su basınç kayıpları daha düşük tutulabilir. Uygulamada kullanılan ölçüler 40 ila 150 cm çap ve 3 ila 5 m yükseklik sınırları arasında olup su geçiş boruları genellikle dikişsiz, 2 inç çapta ve 20 ila 400 adet arasında değişmektedir.
Kondenser boruları kondenser aynalarına makineto ile sıkılarak sızdırmazlık sağlanır. Kondenser aynalarına, sızdırmazlığı pekiştirmek için imalat sırasında içten bir veya iki oluk açılır. Makineto çekilirken boru bu oluklara şişerek labiren etkisi ile daha iyi bir sızdırmazlık sağlar. Eski tip kondenserlerde bakır boruların aynalara gümüş kaynağı ile tespit edildiği görülür, fakat bu tarz imalat zamanla kaynak çatlaması veya korozyon yaparak sızdırmalar meydana getirmekte, büyük hasarlara (kompresöre su yürüyerek) sebep olmaktadır. Demir borulu amonyak kondenserlerinde ise kaynaklı imalat tekniği hala devam etmektedir.
Kondenserler, tek aynalı, U – firkete borular kullanılarak yapıldığı gibi, ki bu taktirde boruların su tarafı (içi) mekanik usullerle temizlenemez, çift aynalı, düz borular kullanılarak ve her iki baştan makineto çekilerek de yapılmaktadır.
Boru malzemesi olarak, halojen esaslı refrijeranlar için genellikle bakır ve bazen de dikişsiz çelik borular kullanılmaktadır. Dış yüzeyler düz veya kanatlı olarak yapılır. Kendinden (integral) kanatlı bakır boruların fiziki ölçüleri; 5/8 “(16 mm) veya ¾” (19 mm) dış çapta, kanat yüksekliği net 1.2 mm civarında, kanat aralığı 0.75 mm (1 inçte 19 kanat) veya 1.023 mm (inçte 25 kanat) olarak uygulanmaktadır. Demir borulu amonyak kondenserlerinde ise en çok uygulanan boru ölçüleri, 1 – ¼ dış çap ve 2 mm a,et kalınlığıdır.
Kondenserlerin su devresi çoğunlukla 1; 2 ve 4 geçişli olarak tertiplenir. Geçiş sayısının arttırılması aynı kondenserde daha fazla kapasite elde edilmesini sağlayacak ve fakat su basınç kaybını arttıracaktır. Geçiş sayısının adedine göre kondenser kapaklarının bölme durumunun tertiplenmesi ve buna göre imal edilmesi gerekmektedir. Kondenser kapakları, kaynaklı sacdan imal edildiği gibi pik döküm malzemeden de yapılmaktadır. Kondenser kapağı yerine konulurken normal bir klingirit veya lastik conta ile birlikte konulur ve su sızdırmazlığı sağlanır.
Kondenserin dış zarfı siyah sacdan kıvrılarak ve kaynak edilerek yapılabileceği gibi hazır çelik boru (düz veya spiral kaynakla) kullanılarak da yapılabilir. Kondenser aynaları siyah sacdan kesilip boru delikleri delindikten sonra dış zarfa kaynakla tespit edilir. Kondensere ayak ve kompresör tespit sehpası konuşacaksa bunlar, iç borular konulamadan tamamlanıp yerine kaynatılmalıdır. Keza, refrijeran giriş ve çıkışları ile diğer bağlantı yerleri önceden tamamlanmalıdır.
Su soğutmalı kondenserlerin ısıl geçirgenlik katsayıları; su hızına, boru boy ve sayısına, dış zarfın çapına, boru malzemesinin cinsine ve dış yüzeyinin düz veya kanatlı oluşuna göre çok geniş sınırlar arasında değişmektedir.
Kondenser seçiminin en uygun şekli imalatçı firma kataloglarından olmaktadır. Teorik hesaplamalar çok yanıltıcı olabilir ve gerçekte imalatçı firmalarda teorik hesapları sadece değişik tip ve ölçülerin kapasiteye etki derecesini mukayese etmek yönünden uygulamakta, bunun dışında ise bir prototip yapıp tecrübe ederek kapasiteleri tespit etmektedirler. Bu nedenle bir kondenser hesabından ziyade kondenser seçiminden söz etmek gerekir. Ancak, benzer kondenserlerden toplam ısı geçirme katsayısı (Ku) saptanabiliyorsa, kondenser kapasitesi; tüm kondenser tipleri için :
Qk = A (m2) x Ku (Kcal / h.C.m2) x tIn olarak hesaplanabilir.
4.4.1.C ) Helisel serpantin / Dış zarf tipi kondenserler :
Bir dış zarfın içine yerleştirilmiş tek veya çok sayıda helisel serpantin devresi aynen yukarıdaki boru / dış zarf tipinde olduğu gibi refrijeranın dış zarf içinde yoğunlaştırılmasını sağlar. Su, helisel serpantinin içinden geçirilir. Dış zarf kaynaklı çelik imalat olup serpantin, bakır veya dikişsiz çelik borudan yapılır. Dik tipi helisel serpantin / dış zarf tipi kondenser yatık tarzda da tertiplenebilir. Bu tip kondenserler çoğunlukla küçük soğutma uygulamalı kapasiteler için (1 ila 10 ton / fr.) kullanılmakta ve imalat kolaylığı sayesinde maliyet seviyelerinde yapılabilmektedir (aynaların delinmesi, makineto çekilmesi gibi işçilikler bulunmaktadır).
4.4.1.D ) Çift cidarlı kondenserler :
Daha ziyade küçük kapasiteler için ve paket tipi cihazlarda kullanıldığı görülen bu tür sulu kondenserler, hem klima hem soğuk muhafaza uygulamalarında oldukça uzun zamandan beri kullanılmaktadır. Bu tür kondenserleri iki gruba ayırmak mümkündür (1) serpantin tipi, (2) ızgara tipi veya kollektörlü tip. Her iki türde de refrijeranın dış zarftan geçirilmesi, kondenserin hava ile temas eden dış yüzeyinden de tabii konveksiyon yoluyla ek bir soğutma için yararlanılması nedeniyle tercih edilmektedir. Ayrıca, soğutma suyunun akış yönüyle refrijeranın akış yönü birbirine zıt olacak tarzda tertiplenmek suretiyle çapraz / karşı akımlı ısı değiştirici durumu oluşturulup böylece ısı transferinin daha geniş bir sıcaklık farkı ile yapılması mümkün olur ki bu suretle daha küçük ve ekonomik bir kondenserin (ısı geçiş yüzeyinin) yeterli olması sağlanır. Bu tür kondenserler bazen, hava soğutmalı kondenserlerle birlikte ve aşırı soğutma (subcooling) sağlamak üzere kullanılmaktadır. Böylece kondenser ısıl yükünün geçici olarak aşırı olduğu dönemlerde, kondenserin su devresinde bir su regülatör valfı bulunmak kaydıyla, çok az su sarfı sureti ile, ikinci kademedeki böyle bir takviye kondenser ile soğutma çevriminden en iyi verimin alınması sağlanmaktadır.
4.4.1.D.1 ) Serpantin tipi çift cidarlı kondenserler :
İç içe iki borunun merkezlenmiş (konsantrik) şekilde birleştirilip serpantin halinde sarılması suretiyle elde edilmektedir. Uygulamanın gereğine göre serpantin, yuvarlak halka veya boyuna uzatılmış trombon şeklinde yapılmaktadır. Isı transferi katsayısının arttırılması amacıyla bazen iç borunun çeperine 1, 2 veya 3 yerden helisel oluklar açıldığı görülmektedir. Bu tip kondenserlerin mekaniki yoldan temizlenmesinin mümkün olmaması önemli bir mahzur teşkil etmektedir.
4.4.1.D.2 ) Izgara tipi çift cidarlı kondenserler :
Küçük kapasiteler için ekonomik ve az yer kaplayan bir çözüm getirmek üzere su tarafının mekaniki olarak temizlenebilmesi sağlanacak tarzda uzun süreden beri imal edilmekte olan bu kondenserler gittikçe daha seyrek kullanılmaya başlanmıştır. Bunun en başta gelen nedeni, imalat tekniği yönünden oldukça pahalı oluşları ve diğer birçok kondenser türünün daha düşük maliyetlerle yapılabilmesidir. Çelik boru kullanılarak elektrik kaynağı ile yapılan imalatlar nispeten daha düşük maliyet seviyelerini mümkün hale getirmekte ve fakat ısı geçirme katsayılarının bakır boruya oranla daha düşük olması nedeni ile kondenserin boyutları önemli ölçüde artmaktadır. Bakır boru ile yapılan imalatlarda (halokarbon türü refrijeranlar için) gümüş kaynağı / sert lehim veya pirinç kaynağı gerektiğinden maliyetleri oldukça yüksek olmaktadır.
4.4.1.E ) Atmosferik tip kondenserler :
Bu tip kondenserler soğutma tekniğinde oldukça uzun bir zamandan beri kullanılmaktadır (bilhassa amonyak soğutucu akışkanla çalışan buz imalathanelerinde). Suyun gravite ile aşağı doğru hareketinde, boru dış yüzeyleriyle temasından sonra bir kısmının buharlaşarak ek bir soğutma sağlaması (evaporatif kondenserde olduğu gibi) ortalama su sıcaklığının daha düşük ve dolayısıyla SU – Refrijeran sıcaklık farkının daha yüksek olmasını sağlar ki bu durum, kondenser soğutma alanını küçültecek şekilde değerlendirilebilir. Ancak, suyun ısı transfer yüzeylerine temas verimliliği diğer tip kondenserlerden oldukça daha düşük olmaktadır. Bu kondenserlerin daha geniş bir yer kapladığı ve servis bakımlarının daha sık yapılmasının gerekeceği hemen dikkati çekecektir. Bu ve daha birçok nedenlerle bu tip kondenserlerin kullanımı bugün artık çok azalmıştır.
4.4.2. Hava Soğutmalı Kondenserler :
Bilhassa 1 hp’ ye kadar kapasitedeki gruplarda istisnasız denecek şekilde kullanılan bu tip kondenserlerin tercih nedenleri; basit oluşları, kuruluş ve işletme masraflarının düşüklüğü, bakım – tamirlerinin kolaylığı şeklinde sayılabilir. Ayrıca, her türlü soğutma uygulamasına uyabilecek karakterdedir (ev tipi veya ticari soğutucular, soğuk odalar, pencere tipi klima cihazları gibi). Çoğu uygulamalarda, hava sirkülasyon fanı, açık tip kompresörün motor kasnağına integral şekilde bağlanır ve ayrık bir tahrik motoruna ihtiyaç kalmaz.
Hava soğutmalı kondenserlerde de ısı transferi 3 safhada oluşur, bunlar : a) Refrijerandan kızgınlığın alınması. (b) Yoğuşturma. (c) Aşırı soğutma. Kondenserin alanın takriben % 85’ i yoğuşturma olayına hizmet eder ki kondenserin asli görevi budur. % 5 civarında bir alan kızgınlığın alınması ve % 10 ise aşırı soğutmaya (subcooling) hizmet eder. Hava soğutmalı kondenserlerde yoğuşan refrijeranı kondenserden almak ve depolamak üzere genellikle bir refrijeran deposu (receiver) kullanılması usul haline gelmiştir. Bundan maksat, kondenserin faydalı alanını sıvı depolaması için harcamaktadır.
Havalı kondenserler, halokarbon refrijeranlar için genellikle Bakır boru–alüminyum kanat tertibinde, bazen de bakır boru / bakır kanat ve bakır veya çelik boru / çelik kanat tertibinde imal edilirler. Alüminyum alışımı boru / kanat imalatlara da rastlamak mümkündür. Kullanılan boru çapları ¼ “ile ¾” arasında değişmektedir. Kanat sayısı beher metrede 160 ila 1200 arasında değişir, fakat en çok kullanılan sıklık sınırları 315 ila 710 arasında kalmaktadır. Bu tip havalı kondenserlerin ısı geçiş alanı ihtiyacı, ortalama olarak 2,5 m/san. Hava geçiş hızında, beher ton – frigo (3024 Kcıl / h) için 9 ila 14 m3 arasında değişmektedir. Çok küçük, tabii hava akışlı evaporatör(ev tipi soğutucular vs.) kondenserler hariç tutulursa, hava ihtiyacı ortalama beher Kcal. / h için 0,34 ila 0,68 m3 / h. arasında değişmekte olup buna gereken fan motor gücü beher 1000 Kcal. / h. için 0,03 ila 0,06 hp civarında olmaktadır. Fan devirleri 900 ila 1400 d / d. Arasında olmalıdır. Kondenser fanları genellikle aksiyal tip olup sessizlik istenen yerlerde radyal tip kullanılabilir. Refrijeran yoğuşma sıcaklığı ise, hava giriş sıcaklığının 10 – 20 °C üzerinde bulunacak şekilde düşünülmelidir. Genelde boruların durumu, kanat aralıkları, derinlik (boru sırası), alın alanı gibi dizayn özellikleri hava debisi ihtiyacını, hava direncini ve dolayısıyla fan büyüklüğünü, fan motor gücünü ve hatta grubun ses seviyesi ile maliyetleri etkileyecektir. Bu günkü kondenser dizayn şekli, sıcak refrijeranın üsten bir kollektörle birkaç müstakil devreye verilmesi, yoğuştukça gravite ile aşağı doğru inmesi ve aşırı soğutma sağlanarak gene bir kollektörden alınması şeklindedir.
Hava soğutmalı kondenserler, grup tertip şekline göre (a) Kompresör ile birlikte gruplanmış (b) Kompresörden uzak bir mesafeye konulacak tarzda tertiplenmiş (split Condenser) olmak üzere iki sınıfa ayrılabilir.
Kondenserden hava geçişi düşey ve yatay yönde olacak tarzda tertiplenebilir. Diğer yandan, hava fanı, havayı emici veya itici etkisi ile hareketlendirecek şekilde konulabilir.
Bir soğutma sistemini bekleneni verebilmesi, büyük ölçüde yoğuşma basınç ve sıcaklığının belirli sınırlar arasında tutulabilmesi ile mümkündür. Bu ise kondenserin çalışma rejimi ile yakından ilgilidir. Aşırı yoğuşum sıcaklık ve basıncının önlenmesi, kondenserin yeterli soğutma alanına sahip olmasıyla ilgili olduğu kadar, hava devresinde yeterli debi ve sıcaklıkta havanın bulunmasıyla da ilgilidir. Yoğuşma sıcaklık ve basıncının çok düşük olması halinde ise yeterli refrijeran akışı olmamasına bağlı olan sorunlar çıkmaktadır. Örneğin, termostatik ekspansiyon valfında yeterli basınç düşümü sağlanamamasından dolayı kapasitesinin düşmesi sık sık rastlanan bir durumdur. Bu nedenle, bilhassa soğu havalarda çalışma durumu olduğunda, çok düşük yoğuşma basıncını önleyici tedbirler alınır ki bunları iki ana grupta toplamak mümkündür, (a) Refrijeran tarafını kontrol etmek, (b) Hava tarafını kontrol etmek
4.4.3.Evaporatif Kondenserler :
Hava ve suyun soğutma etkisinden birlikte yararlanılması esasına dayanılarak yapılan evaporatif kondenserler bakım ve servis güçlükleri, çabuk kirlenmeleri, sık sık arızalanmaya müsait oluşları nedeniyle gittikçe daha az kullanılmaktadır.
Bir evaporatif kondenser 3 ana kısımdan oluşmaktadır (a) Soğutma Serpantini, (b) Su sirkülasyon ve püskürtme sistem, (c) Hava sirkülasyon sistemi. Soğutma serpantinin içinden geçen refrijeran, hava soğutmalı kondenserde olduğu gibi, yoğuşarak gaz deposuna geçer. Serpantinin dış yüzeyinden geçirilen hava, ters yönden gelen atomize haldeki suyun bir kısmını buharlaştırarak soğutma etkisi meydana getirir. Böylece kondenserdeki yoğuşma sıcaklığı ve dolayısıyla basıncı daha aşağı seviyelere düşürülmüş olur. Serpantinin dış yüzeyi, ısı transferi film kat sayısının düşük oluşunun etkisini karşılamak üzere, alanı arttırmak için kanatlarla teçhiz edilmektedir. Ancak, modern evaporatif kondenserlerde, boru dış yüzeylerinde iyi bir ıslaklık elde edilmesi neticesi yüksek ısı transfer kat sayılarına ulaşılmakta ve kanatsız düz borular kullanılmaktadır. Kondenserin alt seviyesinde bulunan su toplama haznesinde su devamlı şekilde bir pompa ile alınıp soğutma serpantinin üst tarafında bulunan bir meme grubuna basılır ve memelerden püskürtülür. Bu suyun takriben % 3 – 5’ i buharlaşarak (takriben 6 ila 7,5 litre – h beher ton – frigo için) havaya intikal ettiğinden, su haznesine, flatörlü valf aracılığıyla devamlı su verilir.
Evaporatif Kondenserler genellikle binanın dışına ve çatıya konulur, fakat bina içine konularak hava giriş – çıkışları galvenizli saçtan kanallarla da sağlanabilir. Bina dışındaki cihazların kışında çalışması söz konusu ise donmaya karşı tedbir alınmaktadır. Bina içindeki uygulamalarda ise, ıslak havanın atıldığı kanalın soğuk hacimlerden geçmesi halinde kanıl içinde yoğuşma olacağı hatırda tutulmalı ve bu suyun toplanıp atılması için önlem alınmalıdır. Bina içi uygulamaları, bir ekzost sistemi ile entegre olarak uygulandığında ekzost fanı ve elektrik enerjisinden tasarruf sağlayacaktır.
4.5. KILCAL BORU (KAPİLER)
Yoğuşturucu ile buharlaştırıcı arasına yerleştirilmiş iç çapı ve uzunluğu soğutma sisteminin kapasitesine göre seçilmiş olup, çoğunlukla çapı 0.76 ile 2.16 mm arasında değişen çok küçük çaplı bir boru kısmıdır. İç çapı çok küçük olduğu için kılcal boru adı verilir. Esas itibariyle iki görevi vardır.
1) Kondenserden çıkan sıvı haldeki akışkanın basıncını düşürerek ve miktarını ölçerek (gerekli miktarda) evaporatöre ulaştırır.
2) Kompresör durduğu zaman alçak ve yüksek basınç devreleri arasında bir köprü vazifesi görerek yüksek basınç tarafındaki akışkanın alçak tarafına geçmesini sağlar. Bu suretle her iki devre basıncı birbirine eşit olur (Dengeleme olayı) ve kompresör tekrar kalkış yaparken büyük bir basınç yükü ile karşılaşmaz.[1]
Kapiler boru en iyi, yükün az çok sabit olduğu soğutucular, dondurucular ve hatta konutlarda ilgili ve küçük, ticari iklimlendirme sistemlerinde kullanılır. Eğer, sistem geniş bir yük aralığında çalışması isteniyorsa; basınç düşürme ve soğutucu hacim kontrolünün daha uygun şekilde yapılması gerekir. Bu durumda önerilen cihaz, termostatik genleşme valfıdır. [3]
4.5.1. Kapiler Boru Kullanımının Avantajları
1)Maliyettir. Bu kullanımın geliştirilmesindeki temel amaç malzemenin maliyetini düşürerek satış fiyatını düşürmek olmuştur.
2)Kapiler boru kullanmaktaki ikinci sebep başlatma torkunu düşürmektir. Bu avantaj dolaşım yokken ortaya çıkar. Kompresör dolaşımı başlatırken, kompresörün karşı hareket yapacağı bir basınç farkı oluşur ve ek başlatma torkuna ihtiyaç duyulur.
4.5.2. Kapiler Boru Kullanımının Dezavantajları
1) Daha önce de açıklandığı gibi kapiler borunun soğutucu akışını ayarlama kabiliyeti yoktur. Bu yüzden, ünitedeki yük azalınca veya çoğalınca sistemin verimi, termostatik genleşme valfı kullanan sistemlerdekinden daha yüksek oranda düşer.
2) Ünitede çevrim durunca, kapiler boru soğutucu akışını durdurmaz. Bu, kompresörün başlatma torku gereksinimi için bir avantajdır, fakat kompresörün mekanik ömrü için dezavantaj olabilir. Sistemdeki soğutucu miktarı ciddi biçimde kompresörün ömrünü kısaltabilir. [3]
4.5.3. Kapiler Borunun Değiştirilmesi
Kapiler boruyu, orijinali ile aynı uzunlukta ve boyda olan bir kılcal boru ile değiştiriniz. Değişik uzunluk veya boyda olanla değiştirmeye kalkışmalıyız. Doğru boyda kapiler borumuz yoksa, temin etmeliyiz. [3]
4.5.4. Kılcal Boru Seçimi
Aşağıdaki nedenlerle, kılcal borular küçük soğutma aplikasyonlarında ekspansiyon aracı olarak çokça kullanılırlar:
· Kolay anlaşılması
· Düşük maliyet
· Güvenilirlik: Oynak parça yok
· Normal Çalıştırma kompresörleri tekrar çalıştırmadan önce basınç eşitleyici olarak kullanılabilir.
Bununla birlikte, aplikasyonların bütün bölümleri bilinemeyeceğinden ve performansı etkileyebileceğinden seçim hassas bir işlem olarak kalır.
Eğer tesisatın ana elemanları kompresör, evaporatör, kondenser ile sınırlı ise ulaşılacak aplikasyonlar ve fiziksel çalıştırma koşulları ekspansiyon aracının birkaç parametreyi karşılamasını gerektirir.
Kılcal boru evaporatöre belirli gaz akışını izin vermelidir ve bunun belirlenmesi için ana parametreler:
· Evaporasyon ısısı
· Kondansasyon ısısı
· Kılcala giren likit alt soğutma ısısı
Bu parametreler çalıştırma koşullarına bağlı olarak değişir. Sürekli çalıştırma, on / off işlemi, startup düşük elektrik tüketimi durumlarında performansı optimize edecek bir kılcal boru seçimi çok zordur. Bu nedenle, seçim her zaman bu parametreler arasında bir uzlaşma şeklinde olacaktır. Kılcal boru seçimi kesin olarak bir matematik formülüne dayandırılamaz.
Yalnızca aşağıdaki çaplar kullanılmıştır:
-0.8 mm –1.0 mm –1.2 mm –1.5 mm –2.0 mm –2x1.2 mm –2x1.5 mm
Bazen, bir ara çapın daha iyi sonuç vereceği açıktır, örn. 1x1.2 mm arası. Bu durumlarda, uzunluk ara kılcal için yaklaşık ‘inch’ olarak hesaplanabilir.
Çok uzun veya çok kısa kılcal seçilmemesi tavsiye edilir. Gerçekte, ideal uzunluğun 1.5 m ile 2.5 m olduğu düşünülebilir.
Kısa bir kılcal sapma riskini arttırır. Uzun bir kılcal, bazı durumlar hariç, özellikle kısa devirli sistemler ile, aşırı basınca neden olarak, zamanı eşitleyerek çalıştırma koşullarını değiştirmez. Bu aynı zamanda dizayn edilen çalıştırma koşullarına daha uzun sürede erişilmesine neden olur. Her durumda, kılcal uzunluğu hiçbir zaman kılcalın iç çapının beş bin katını geçmemelidir.
Kılcal sistem gaz dolumunun önemi onun seçimine bağlı değildir:
· Az dolum düşük operasyon ısısına neden olur ve bu soğutma kapasitesini azaltır.
· Fazla dolum yüksek boşaltma basıncı, kompresör aşırı dolumu, kompresöre doğru likit taşıması, donma evaporatörde soğutma kapasitesi azalması gibi sonuçlara neden olur.[12]
4.6. TERMOSTAT
Soğutulacak hacim, soğutulacak akışkan veya evaporatör gibi kısımların sıcaklıkların belirli değerler arasında kalmasını temin gayesi ile kumanda kontrol cihazlarıdır.
Termik genişleme valfında olduğu gibi termostatın hassa olan ucu (kuyruk) soğutma devresinin sıcaklığı kontrol edilecek kısmına tesbit edilir. Ayar edilen sıcaklığa göre elektrik devresi açılıp kapanarak kompresörü tahrik eden elektrik motoruna veya magnetik valfa kumanda edilir.
Termostat esas olarak hassas uç, kapiler boru ve esnek bükümlü borudan meydana gelmiştir. İstenen sıcaklık ayarına göre bir kutuplu değişken kontak üzerinden elektrik devreye kumanda yapılır. Hassas uçta sıcaklık yükselmesi ile kapiler boru ve esnek bükümlü boru üzerinden ona pim yay ile denge oluncaya kadar yukarıya hareket eder.
Diferansiyel termostatları büyük ve küçük sıcaklıklar arasındaki farka göre elektrik devresini açar ve kapatır. Bu tip termostatlarda büyük sıcaklık ve küçük sıcaklıklar için iki ayrı hassas uç bulunur. Ayar diski ile istenilen sıcaklık farkı ayar edilir. Küçük ve büyük sıcaklık hassas uçlarının bulundukları ortam sıcaklıkları farkı azalınca ona pim geriye doğru hareket eder. Ayar edilen sıcaklık farkına erişilince kontak kolu üzerinden kontak sistemi devresi açılır. Sıcaklık, ayar edilen sıcaklık devresi açılır. Sıcaklık, ayar edilen sıcaklık devresi takriben 2 °C yi geçince devre yine kapanır. [5]
4.7. KURUTUCU ve SÜZGEÇ (Drayer ve Süzgeç)
Soğutma sisteminin iç temizliğine bağlıdır. Sistemin içinde sadece kuru ve temiz soğutucu akışkan ile kuru ve temiz yağ dolaşmalıdır. Akışkanın içine gerek sisteme doldurmadan önce ve gerekse sistemin diğer elemanlarından bir miktar su karışabilir. Bu su kılcal borunun evaporatöre giriş yerinde donarak sistemi tıkar ve soğutmayı önler. İçindeki toz ve küçük parçacıklar da tıkama yapabilirler. Sistem içine su ve tozların girmesini önlemek hemen hemen mümkün değildir. Bunlardan başka soğutucu akışkan içinde bazı asitler de bulunabilir.
Kondenser çıkışına konulan kurutucu ve süzgecin (drayer ve süzgeç) görevi su ve asitleri emerek tutmak küçük katı maddeleri de (toz vs.) süzmektir.
Kurutucu ve süzgeç (drayer ve süzgeç) şu kısımlardan ibarettir.
1) Bakır borudan gövde, kondenser içindeki basıncı mukaviim olarak yapılmıştır. Her iki ucunda boruların girebileceği delikler vardır.
2) Ufak katı maddeleri tutabilecek ince tülbent delikli tel boruya doğru gelecek şekilde takılır.
3) Nem emici madde özel surette yapılmış olan madde 4 – 5 mm emme özelliğinden başka soğutucu akışkan içinde bulunabilecek asitleri de emerek tutma özelliği de vardır.[1,3]
4. 8.MANOMETRE
Soğutmacılıkta kullanılan manometreler çoğunlukla “yüksek basınç tarafı ” (0 atm ile 20 atm arası taksimatlı) ve “alçak basınç tarafı” (760 mmHg vakum ile 10 atm) adıyla anılırlar.[1]
4. 9.TERMOMETRE
Sıcaklıkların ölçüldüğü değişik bir çok ölçü aletleri vardır ki bunlara genellikle termometre denir. Civalı, alkollü termometreler en ucuz ve basit sıcaklık ölçü cihazlarıdır. Artık günümüzde dijital göstergeli termometreler kullanılmaktadır.[1]
5. SOĞUTUCU AKIŞKANLAR VE YAĞLAMA YAĞLARI
Buhar sıkıştırma çevrimi esasına göre çalışan soğutma sistemlerinde hareket eden parçaların, birbiriyle temas ettiği yüzeylerdeki sürtünmeyi minimum seviyeye indirmek üzere yağlama yapılması gerekir. İyi bir yağlama yapılmaması halinde, hem sürtünen yüzeylerde hızlı bir aşınma, eskime hem de mekanik kayıpların artması ile aşırı ısınma ve güç israfı meydana gelecektir yağlama yapılan yüzeyler genellikle soğutucu akışkan ile temas etme durumundadır ve refrijeran ile yağın karışması, birbirini kimyasal ve görmeleri gereken işlem yönlerinden etkilemeleri söz konusu olmaktadır. Örneğin; yağlama yağının evaporatör iç yüzeylerine sıvışarak ısı transferine azaltması; soğutucu akışkanın (refrijeranın) yağlama yağını yataklardan yıkayıp atması; basınç ve yüksek sıcaklık altında yağ ile refrijeranın kimyasal reaksiyonlara girerek asit ve diğer zararlı maddeler meydana getirmesi gibi olaylara çok sık rastlamak mümkündür. Soğutucu akışkanlar ve yağlama yağları ayrı ayrı incelendikten sonra bunların reaksiyonları ve birlikte meydana koydukları olaylara değinilecek, soğutma aksamının diğer kısımlarındaki etkileri belirtilecektir. [2]
5.1. Soğutucu Akışkanlar :
Bir soğutma çevriminde ısının bir ortamdan alınıp başka bir ortama nakledilmesinde ara madde olarak yararlanılan soğutucu akışkanlar ısı alış – verişini genellikle sıvı halden buhar haline (soğutucu – evaporatör devresinde) ve buhar halden sıvı hale (yoğuşturucu – kondenser devresi) dönüşerek sağlarlar. Bu durum bilhassa buhar sıkıştırma çevrimlerinde geçerlidir.
Soğutucu akışkanların, yukarıda tarif edilen görevleri ekonomik ve güvenilir bir şekilde yerine getirebilmesi için bazı kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olması gerekir. Bu özellikler, uygulama ve çalışma şartlarının durumuna göre değişeceği gibi her zaman bu özelliklerin hepsini yerine getirmek mümkün olmayabilir. Genel kayide olarak bir soğutucu akışkanlığı aranması gereken özelliklerin hepsini birden her şart altında yerine getire bilen üniversal bir refrijeran bir madde (soğutucu akışkan) mevcut değildir. Fakat, yukarıda da belirtildiği gibi, uygulamadaki şartlara göre bunlardan bir kısmı aranmaya bilir.
Bilhassa emniyet ve güvenilirlik yönünden iyi olan, ayrıca iyi bir ısıl özelliği de sahip olan refrijeran madde için 1920’ lerde yapılan araştırmalar Fluokarbon refrijeranların (florine edilmiş hidro karbonların) bulunmasına sağlamıştır. Halo karbon (halojene edilmiş hidro karbonlar) ailesinden olan fluo karbonlar, metan (CH4) veya etan (C2H6) içerisindeki hidrojen atomlarından bir veya birkaçının yerine sentez yoluyla klor, flor veya brom (halojen) atomları yerleştirmek suretiyle elde edilmektedir. Fluo karbonlardan en sık rastlananlar; metandaki 4 hidrojen atomu yerine 2 klor ile 2 flor ikame edilen Dichloro – difluoro – methane / CCl2F2 (freon – 12 veya R12) ve gene metandaki 4 hidrojen yerine bir klor ile 2 flor atomu yerleştirilen Chlorodifluoromethane (freon – 22 veya R22) soğutucu akışkanlarıdır. En sık rastlanan diğer soğutucu akışkanların tipik özellikleri aşağıda özetlenmektedir.
| Başlıca Saf Soğutucu Maddeler | ||
| Soğutucu Madde | Kimyasal Tanımı | Kimyasal Formülü |
| R11 (CFC11) | Triklorflormetan | CFCL3 |
| R12 (CFC12) | Diklorflormetan | CF2CL2 |
| R13 (CFC13) | Klortriflormetan | CCLF3 |
| R13B1 (BFC13) | Bromtriflormetan | CBRF3 |
| R22 (HCFC22) | Klordiflormetan | CHF2CL |
| R23 (HCF23) | Triflormetan | CHF3 |
| R32 (HCF32) | Diflormetan | CH2F2 |
| R113 (CFC113) | Triklortrifloretan | C2F3CL3 |
| R114 (CFC114) | Diklortetrafloretan | C2F4CL2 |
| R115 (CFC115) | Klortentafloretan | C2F5CL |
| R123 (HCFC123) | Diklortrifloretan | C2HF3CL2 |
| R125 (HFC125) | Pentafloretan | CF3CHF2 |
| R134a (HCF134a) | Tetrafloretan | C2H2F4 |
| R141b (HCFC141b) | Flordikloretan | C2CL2FH3 |
| R143a (HFC143a) | Trifloretan | CF3CH3 |
| R152a (HCF152a) | Difloretan | C2H4F2 |
| R290 (HC290) | Propan | C3H8 |
| R600 (HC600) | Bütan | CH3CH2CH2CH3 |
| R600a (HC600a) | <p class=MsoTitle style='text-align:justif |