soğutma elamanları

8/7/2019 soğutma elamanları

http://slidepdf.com/reader/full/sogutma-elamanlari 1/21

SOĞUTMA ÇEVRİM ELEMANLARI

Bu bölümde, buhar sıkıştırma çeviriminde kullanılan cihaz ve ekipmanın tanıtılması ele alınacaktır. Bir buhar sıkıştırma çevrimiaşağıdaki kısımdan meydana gelmektedir.

1. 1. Kompresör

2. 2. Evaparatör

3. 3. Kondenser

4. 4. Soğutucu akışını kontrol elemanları

4.1- Kılcal boru

4.2- Termostat

4.3- Dryer (Kurutucu)

4.4- Manometre

4-5 Termometre

5. Soğutucu akışkanlar ve yağlar

1. Soğutma Kompresörleri

Soğutma kompresörünün sistemdeki görevi (a) Buharlaştırıcı Soğutucudaki ısı ile yüklü soğutucu akışkanı buradan uzaklaştırmak ve

böylece arkadan gelen ısı yüklenmemiş akışkana yer temin ederek akışın sürekliliğini sağlamak (b) Buhar haldeki soğutucu akışkanınbasıncını kondenserdeki yoğuşma sıcaklığının karşıtı olan seviyeye çıkarmaktır.

İdeal bir kompresörde şu genel ve kontrol karakteristikleri aranır:

a. a. Sürekli bir kapasite kontrolü ve geniş bir yük değişimi-çalışma rejimine uyabilme.

b. b. İlk kalkışta dönme momentinin mümkün olduğunca az olması.

c. c. Verimlerin kısmi yüklerde de düşmemesi.

d. d. Değişik çalışma şartlarında emniyet ve güvenirliliği muhafaza etmesi.

e. e. Titreşim ve gürültü seviyelerinin kısmi ve tam yüklerde ve değişik şartlarda belirli seviyesinin üstüneçıkmaması.

f. f. Ömrünün uzun olması ve arızasız çalışması.

g. g. Daha az bir güç harcayacak birim soğutma değerini sağlayabilmesi.

h. h. Maliyetinin mümkün olduğu kadar düşük olması.

Fakat bu karakteristiklerin tümüne birden sahip olan bir kompresör yoktur denebilir. Uygulamalardaki şartlara göre yukarıdakikarakteristiklerden en fazlasını sağlayabilen kompresör, seçimde tercih edilecektir.

Genel yapıları itibariyle soğutma kompresörlerini aşağıdaki şekilde sınıflandırmak mümkündür:

1A ) Pozitif Sıkıştırmalı Kompresörler

a. a. Pistonlu Kompresörler

b. b. Paletli Dönel Kompresörler



c. c. Helisel-Vida Tipi Dönel Kompresörler

1B) Santrifüj Kompresörler

1A/a ) Pistonlu Kompresörler

Bir silindir içerisinde gidip gelme hareketi yapan bir pistonla sıkıştırma işlemini yapan bu tip kompresörlerde tahrik motorunun dönmehareketi bir krank-biyel sistemi ile doğrusal harekete çevrilir. Eski çift etkili kompresörlerin, yatık tip pistonlu buhar makineleri ilehareketlendirilmesinde hiç dönel hareket olmadan da çalışma durumlarına rastlamak mümkündür. Bugünkü pistonlu soğutmakompresörleri genellikle tek etkili, yüksek devirli ve çok sayıda silindirli makineler olup açık tip (kayış kasnak veya kavramalı) veyaHermetik tip kompresör şeklinde (Amonyak hariç) dizayn ve imal edilmektedir.

Pistonlu kompresörlerin uygulanma şartları, birim soğutucu akışkan soğutma kapasitesine isabet eden silindir hacmi gereksinimi azolan ve fakat emiş/basma basınç farkı oldukça fazla olan refrijeranlar için uygun düşmektedir.

Açık tip pistonlu kompresörlerin bugünkü silindir tertip şekilleri genellikle düşey, I, Vasıfsız işgücünün, W tertibinde I’a 16 silindir ve teketkili olup, yatık ve çift etkili kompresör dizaynı hemen tamamıyla terkedilmiştir. Tam kapalı hermetik tip motor-kompresörlerde düşeyeksenli krank mili ve motor ile yatay eksenli silindir tertibi çok sık uygulanmaktadır.

1A/b ) Paletli Dönel Kompresörler

Dönel kompresörler, pistonlu kompresörlerin gidip gelme hareketi yerine sıkıştırma işlemini yaparken dönel hareketi kullanırlar. Budönel hareketten yararlanma şekli ise değişik türden olabilir (tek ve çift dişli, tek paletli, çok paletli) çift dişli prensibine göre çalışan veçok sık rastlanan Heisel vida tipi dönel kompresörler bundan sonraki paragrafta gösterilmiştir. paletli tip dönel kompresörlerin en çokuygulanan iki tipine bu paragrafta değinilecektir.

1A/b1 ) Tek/Dönmeyen Paletli Tip Kompresörler

Daha ziyade küçük kapasiteli ve tam kapasiteli/hermetik tip motor-kompresör dizaynına uygulanan bu tip paletli dönel kompresörlerdepalet dış gövdeye yerleştirilmiştir ve dönel hareket katılmaz, sadece dönel rotorun eksantrik hareketini takip ederek doğrusal hareketyapar. Bu ve diğer tip dönel hareketli kompresörlerde en önemli husus; birbirine temas ederek hareket eden parçaların yüzeydüzgünsüzlükleri ile çalışma boşluklarının mümkün olduğu kadar az olması (sızıntıların azaltılması için) ve sürtünme/aşınmaların asgari

seviyede tutulmasını sağlayacak şekilde iyi bir yağlama yapılmasıdır. Bu kompresörlerde sızdırmazlık Hidrodinamik etkiyle kontrolaltında tutulur. Hidrodinamik etkiden kastedilen veya bunu meydana koyan faktörler, çalışma boşlukları, relatif hareket hızları, yağlamayağının viskozitesi ve parçaların yüzey işlemi düzgünlükleridir. Dönel kompresörlerde ölü hacim çok küçük olarak yapılabildiği içinVolumetrik verim çok yüksektir. Ayrıca, iyi bir imalat tekniği ile ses ve titreşim seviyeleri pistonlu kompresörlere nazaran çok daha alçakseviyelerde olabilmektedir. Ancak, ses ve titreşim seviyesi kompresörün büyüklüğü arttıkça artmaktadır ve büyük tip dönelkompresörlerde basma tarafı ses yutucusu (susturucu) konulması uygun olmaktadır. Bu tip kompresörlerin ana parçaları ve bunlarınözellikle aşağıda kısaca izah edilmektedir.

Kompresör Kapasite Kontrol Mekanizması

Soğutma yüklerinin daha düşük seviyelerde olduğu çalışma şartlarında sistemin tam yükteki gibi dengeli ve yüksek bir verimleçalışmasını sağlamak ve daha az enerji sarf etmek maksadıyla değişik türden kapasite kontrol mekanizmaları geliştirilmiştir. Bunlardanuygulamada rastlananlar; (1) Kompresör emiş tarafını kısarak emiş basıncını kontrol altında tutmak, (2) Basma basıncını kontrol altında

tutmak, (3) Basılan refrijanı kısmen veya tamamen emiş tarafına yönelmek, (4) Refrijeran devresine genişleme hacmi ilave etmek, (5)Piston kursunu azaltıp çoğaltmak, (6) Kompresör basma manifoldu çıkışını kapatıp emişe kısa devre etmek, (7) Kompresörün devriniazaltı çoğaltmak, (8) Silindire girişi tamamen kapatmak, diye sayılabilir.

a ) Dış gövde/Silindir

Haraket eden parçaları, yatakları refrijeran giriş ve çıkış yollarını, basma tarafı klepesini, hermetik tiplerde elektrik motorunu, tahrikşaftını ve diğer aksamı içinde toplayan dış gövde çoğunlukla iyi vasıflı, sızdırmaz pik dökümden yapılır. Hareket eden eksantrik rotoruntemas ettiği iç yüzey ve karşılıklı iki yan yüzeyler çok dar toleranslarla işlenir, taşlanır ve honlanır. Hermetik tiplerde genellikleuygulanan dizayn şekli düşey motor/kompresör ekseni tertibi şeklidir.

b) Hareketli Rotor

Tahrik miline eksantrik şekilde tespit eden rotor dönme hareketi yaparken dış gövdenin iç yüzeylerini sıyırarak hareket eder. Rotor,vasıflı çelikten yapılarak dar toleranslarda taşlanır ve parlatılır.



c) Palet

Kompresör verimi büyük ölçüde paletin sızdırmazlık seviyesine bağlı olduğundan bunların çok ince (0.08m ) toleranslarla işlenmesi veşekillendirilmesi gereklidir. İmal edildikleri malzeme cinsleri, vasıflı gri pik döküm, çelik, alüminyum ve karbon (ASTM Type “A”Graphite) şeklinde sayılabilir. Palet kalınlığı, yük altında fazla eğilmeyecek tarzda seçilir (kanat boyunun maksimum %0.005’i). paletirotora karşı bastıran yayın basma kuvveti, refrijeranın kondenser yoğuşma basıncına göre ve %25 arttırılarak tayin edilir.

d) Tahrik Mili

Bu tip kompresörlerin tahrik milinde aranan en önemli unsur rijitliği yani fazla esnememesi, çalışma aralıklarını ve yağlama yağı filminikoruyabilmesidir. Bu nedenle, mil malzemesinin sert çelikten olması (Min. 52 Rockwell) ve yeterli boyutlarda yapılması, yüzeyinin çokiyi işlenmesi gerekmektedir (0.125 mikrona taşlanıp honlanarak parlatılacak).

e) Yataklar

Yatakların, dönel elemanları çak iyi ve hassas şekilde taşıması gereklidir, aksi halde yağ filmi çok öncelir (sürtünme ve aşınma artar,ısınma olur ve daha fazla enerji sarfolur) veya tersine çok artarak sızmaların da artmasına sebep olabilir. Yatakların ayrıca; güvenilir,dış etkilerden fazla etkilenmeyen, uzun ömürlü ve bakıma gerek göstermeyen tip olması gerekir. Dökme demir üzerine geçirilmiş çelikzarf yataklar çok iyi sonuç vermiştir. Keza, sertliği 180-220 Brine arasında olan ferritsiz-vasıflı gri pik döküm (gözeneksiz-sıkı perlitik

döküm) yataklardan da iyi sonuç alınmaktadır.

f) Valf

Dönel kompresörlerde akış sürekli olduğundan emiş valfine gerek yoktur. Basma tarafına, yüksek vasıflı çelikten yapılmış, genellikleyaprak tipi bir valf (klepe) konulur. Valf kalınlığı, kompresörün büyüklüğüne bağlı olarak 0.1 ile 0.3 mm arasında değişir (5 hp’den küçükkompresörler). Valf yaprağının düzgün ve kenarlarının pürüzsüz olması sızdırmazlık yönünden çok önemlidir.

1A/b2) Çok/Dönen Paletli Dönel Kompresörler

Daha ziyade büyük kapasiteli kompresörlere uygulanan bu dizayn şeklinde paletlerde rotorla birlikte dönel harekete katılırlar (İki paletliçalışan küçük kapasiteli hermetik tip kompresörlere de bazen rastlamak mümkündür). R-12, 22 ve Amonyak gibi refrijeranlarla, tekkademeli olarak, normal evaporasyon sıcaklık seviyelerinde kullanıldığı gibi Kaskat Sistemi derin soğutma uygulamalarının yüksek

süpürme debisi gerektiren alçak kademesi için ideal bir çözüm gerektirmektedir. Keza kademeli derin soğutma uygulamaları için terfih(Booster) kompresörü olarak (-20 ila -90 °C arasında) başarıyla kullanılmaktadır. Bugünkü imalatların güç olarak sınırları 10 ila 600 HParasında değişmektedir. Bu tip kompresörlerin özellikleri : aynı kapasitedeki diğer tip kompresörlerden daha küçük boyutlu ve dahahafif olmaları, endüstriyel uygulamaların gerektirdiği şekilde sağlam ve dayanıklı olmaları, çok düşük evaporasyon sıcaklıklarındabaşarıyla kullanabilmeleridir. Uygulama yerlerinin başında; soğuk depoculuk, gıda maddeleri dondurulması işlemleri, endüstriyle vekimyasal proseslerin soğutma gerektiren işlemleri gelmektedir. Bu kompresörlerin palet sayısı genellikle 4 ila 16 arasında değişmekteolup palet sayısının kompresör büyüklüğü arttıkça fazlalaşması bir çok yönden fayda sağlamaktadır. Sıkıştırma oranının, birim soğutmakapasitesine harcanan gücün en düşük seviyede kalmasını sağlayacak şekilde tertibi gerekir. Bugünkü çok paletli dönelkompresörlerde sıkıştırma oranı 1/7 sınırının altında tutulmaktadır. Diğer yandan, emiş/basma dizayn basınç farkının da çok yüksektutulmaması gerekir; aksi halde paletlerde aşırı gerilim (esneme) meydana geleceği gibi yatak yükleri de artacaktır ve rotorun esnemesisöz konusu olacaktır. Bu kompresörlerde yağlama; gerek palet-gövde/paletrotor sürtünmesini azaltmak, gerek soğutmayı iyi bir seviyede tutmak ve gerekse refrijeranın geri sızmasını asgari seviyede tutabilmek yönünden çok önemlidir.

Bu kompresörlerin normal olarak kapasite kontrol mekanizmasıyla teçhiz edilmesi beklenir. Kapasite kontrol sınırları %20 ila %100

arasında seçilir ve bu sürekli-kademesiz bir kontrol sağlanır. En uygun kapasite kontrol mekanizması silindirin yan yüzeylerine konulanvalflerin ayarlanması ile sağlanan tip olanıdır. Bu valfler aynı zamanda aşırı basınç altında açılarak yüksek basınca karşı korumasağlarlar ve kompresörün yağlama mekanizmasından gelen basınçlı yağın verdiği kontröllü kumanda ile kapasite kontrolü göreviniyaparlar. Yağ basıncı yokken valfler tam açıktır ve dolayısıyla ilk kalkışta asgari yükle kalkış temin edilmektedir. Bu valfler, paletler arasındaki boşluktan, sıkıştırılmakta olan gazın emiş tarafına by-pass’ını sağlayarak çıkış basıncının düşürülmesini ve kapasiteninkontrolünü mümkün kılmaktadır.

1A/c) Helisel Tip Dönel Kompresörler

Pozitif sıkıştırmalı kompresörler genel grubuna giren bu kompresörlerin değişik konstrüksiyonu haiz bir çok türüne rastlamakmümkündür. Soğutma uygulamalarında halen en çok rastlanan helisel tip dönel kompresörleri, bariz farklara sahip iki ana gruptatoplamak mümkündür; (1) Tek vidalı/helisli tip, (2) Çift vidalı/helisli, dönel kompresörler. Ancak, her iki tip kompresörün de çalışmaprensibi ve konstrüktif yönden bir çok müşterek yanları vardır. Örneğin, basınçla yağın püskürtülmesi suretiyle hem yağlama işleminin

yapılması, hem sıkıştırma işlemi sırasında sızdırmazlığın sağlanması hem de meydana gelen ısının gövdeden alınıp uzaklaştırılması,her iki tür kompresörde de yerleşmiş bir uygulama şeklidir. Keza, sıkıştırma oranları, kapasite kontrolü mekanizmaları ve ısıekonomizeri tertipleri her iki tip kompresörde de benzer durumdadır.



1A/c1) Tek Vidalı/Helisli Tip Dönel Kompresörler

Bugünkü tek vidalı tip dönel kompresörlerin ana prensibi ilk defa 1960’lı yılların başlarında getirilmeye başlanmış ve ilk 10 senebunlardan daha ziyade hava kompresörü olarak yararlanılmıştır. Daha sonraki yıllarda ise soğutma uygulamalarında kullanılmayabaşlanmış ve gittikçe daha geniş bir soğutma kapasitesi kapsamına cevap vermek üzere yapılmaya devam etmiştir.

1A/c2) Helisel/Vida Tipi Dönel Kompresörler

Çalışma prensibi yönünden dişli yağ pompasına benzeyen bu kompresörler, birisi erkek diğeri dişli bir helisel vida çiftinden meydanagelmektedir. Bu helisel vida çifti bir dış gövde içerisine yerleştirilmiş ve her iki başlarından yataklanmıştır. Dış gövde refrijeran giriş/çıkışağızlarını da içerir. Refrijeran gazın helisel boşluklarındaki hareketi hem radyal hem de aksiyal yönde oluşmaktadır. Helisel dişlilerdenbirisi (genellikle erkek helisel dişli) tahrik gücünü sıkıştırma işlemine iletir ve bu işlem sırasında diğer dişli serbest durumda tahrik edenitakip ederek döner. Ancak, her iki helisel dişlinin de ayrı ayrı tahrik gücü verilerek, senkronize edilmiş devir sayılarıyla tahrik edildiğidizayn şekillerine de rastlamak mümkündür.

Helisel/Vida tipi kompresörlerde emiş ile basma (çıkış) ağızları arasındaki işlemi 4 kademeye ayırmak mümkündür. Bunlar; (A) Emiş,(B) İlerleme, (C) Sıkıştırma, (D) Basma. Bu işlem her helisel dişli çiftinin beher diş çiftinde tekrarlanmaktadır. Helisel dişlinin diş profiliise ilk yapılan tiplerde dairesel iken son yıllarda daha verimli bir çalışma ve daha iyi bir sızdırmazlık sağlayan asimetrik özel bir profiledönüştürülmüştür.

Vida tipi kompresörler Kuru/Yağsız çalışacak tarzda dizayn edilebileceği gibi daha çok yağ püskürtmeli olarak yapılabilir. Kuru tip vidalıkompresörlerde sıkıştırma oranı ve giriş-çıkış basınç farkı sınırlıdır ve devir sayıları yüksektir (3600 d/d’nın üzerinde). Yağ püskürtmelitiplerde (45 ila 50°C sıcaklıkta) bu sınırlamalar geniş ölçüde kalkmaktadır.

Püskürtülen yağ ayrıca silindir soğutulmasına, sesin ve aşınmaların azaltılmasına yardım etmektedir ve kompresör, gelen refrijerandadaha yüksek oranda sıvı refrijeran bulunmasına tahammül edebilmektedir ki bu, soğutma uygulamaları için önemli bir husustur. Yağpüskürtmeli vida kompresörler R-12, 22, 502 ve Amonyak gibi çok rastlanan refrijeranlara (yüksek yoğuşma basınçlı refrijeranlar)rahatça uygulanabilmektedir ve halen 20 ila 1500 HP arasındaki güçlerde imal edilmektedir.

Helisel/Vida tipi kompresörlerinin performans özellikleri şöyle özetlenebilir;

a. a. Düzgün (kesintisiz) bir refrijeran gaz akışı sağlar,

b. b. Düzgün bir tork değeri muhafaza edilir,

c. c. Pozitif sıkıştırma özelliği vardır,

d. d. Geniş bir yük değişimi sahasında titreşimlerin asgari seviyede tutulabilmesi sağlanabilir,

e. e. Yüksek bir Volumetrik verim ve Adyabatik verim elde edilir,

f. f. Emiş ve basma klapelerinin bulunmadığı (Arıza kaynağının ve basınç kayıplarının ortadan kalkmasıyönünden) bir yapıya sahiptir,

g. g. Diğer tip kompresörlerden daha hafif ve boyutları küçüktür.

Bu kompresörlerin yağ püskürtmeli tipinde yağın, yüksek basınca sıkıştırılan gazdan bir yağ ayırıcı ile ayrılması ve soğutulmasıgereklidir. Yağ ayırıcısının tipi, sistemin özelliklerine ve kullanılan refrijerana göre değişir.

Yağlama sisteminden beklenen işlemler şunlardır;

( 1 ) Helislerin bulunduğu silindirlerde yağlama; refrijeranın geri sızmasını azaltma, gaz soğutulmasına yardım etme gibi hususlar,

( 2 ) Şaftları taşıyan yatakların yağlanması,

( 3 ) Kompresör rotorunun eksenel kuvvetlerini hidrolik olarak dengeleme,

( 4 ) Kapasite kontrol mekanizmasını hareket ettirmek,.

Refrijerandan alınan ısı, yağ soğutucudan tekrar geri alınıp sistemden atılır.

1 B) Santrifuj Kompresörler



buhar sıkıştırma çevrimiyle soğutma işlemi yapan santrifuj kompresörlerin, pistonlu ve dönel paletli veya vida tipi kompresörlerden farkıpozitif sıkıştırma işlemi yerine santrifuj kuvvetlerinden faydalanarak sıkıştırma işlemini yapmasıdır. Santrifuj kompresörlerde özgülhacmi yüksek olan akışkanların ( daha geniş hacımlerin ) kolayca hareket ettirilmesi mümkün olduğu için sık sık büyük kapasiteli derinsoğutma ( - 100°C kadar ) işlemlerinde uygulandığı görülür. Santrifuj kuvvetlerin büyüklüğü hızların karesi ile doğru orantılı olduğundan,giriş – çıkış basıncı farklarının büyütülmesi devirin arttırılması ile veya rotor çapının büyütülmesiyle veyahutta kademe sayısı arttırılaraksağlanabilir.

KOMPRESÖR PERFORMANSI

Bir makinenin performansı, makinenin daha önceden belirlenen görevini yerine getirilebilme yeteneğinin değerlendirilmesidir.Kompresör performansı, soğutucunun kompresörün ve motorun belli fiziksel sınırlamalarının biraraya gelerek oluşturduğu tasarımım bir sonucudur ve şunları sağlamasına çalışılır:

1. 1. Arızasız en uzun ömür

2. 2. Minimum güç girişine karşılık maksimum soğutma etkisi

3. 3. Minimum maliyet

4. 4. Geniş bir çalışma koşulları aralığı

5. 5. Uygun bir titreşim ve ses düzeyi

Kompresör performansına ait iki yararlı ölçünün biri kompresör ver değiştirmesiyle ilgili olan kapasite, diğeri de performans faktörüdür.

Sistem kapasitesi, kompresörün ulaştığı soğutma etkisidir. Kompresörü terkeden buharın basıncına karşılık gelen sıcaklıktaki soğutucusıvı ile kompresöre giden soğutucu buharın toplam entalpileri arasındaki farka eşittir. Birimi kJ / kg’ dır.

Bir hermetik kompresörün performans faktörü, motor ve kompresörün ortak çalışma verimini gösterir.

Son yıllarda , enerji tasarrufu üzerine çekilen dikkat nedeni ile, performans faktörü endüstri için önemli bir hale gelmiştir. Bunun için

artık EVO ( enerji verim oranı ) terimi kullanılmaktadır ve soğutma ve de klima ünitelerinin gerçek performansı ARI yönetmeliklerindeonaylanmakta ve listelenmektedir, böylece kullanıcılar, bilirkişiler, tesisatçılar ve güç şirketleri, çeşitli makinelerin izafi verimlerinideğerlendirebilirler.

Kompresör performansına ait öncelikle kompresör tasarım mühendislerinin kullandığı ve soğutma teknisyenleri için pratik kullanımıolmayan üç diğer tanımlama ve ölçü vardır; yinede bunları kabaca bilmek iyidir.

Kompresör verimi sadece silindir içinde olan bitinle ilgilidir. Gerçek sıkıştırmanın, ideal sıkıştırmadan sapmasının bir ölçüsüdür ve silindirin içinde yapılan işe göre tanımlanır.

Hacimsel verim strok başına silindire giren taze buhar hacminin piston yer değiştirmesine oranı olarak tanımlanır. Gerçek kapasite İdeal kapasitenin ve toplam hacimsel verimin bir fonksiyonudur. Fren Beygir Gücü İdeal kompresöre ve kompresörün sıkıştırma, mekanik ve hacimsel verimlerine olan güç girişinin bir

fonksiyonudur.

Bu ders bir soğutma teknisyeninin görevleri daha çok, tanımlı bir çalışma koşulları aralığına göre, kompresörün veya kondenser ünitesinin gerçek kapasitesi ve güç girişi ile ilgilidir.

Kompresör imalatçıları, ASHRAE ve / veya ARI şartlarına uygun uygun olması gereken değerler için, kompresörlerini ayrıntılı testlere( Şekil S11 – 4 ) tabi tutarlar. İki tip kompresör testi vardır. Birincisi kapasite, verim, gürültü seviyesi, motor sıcaklığı vb. belirler. İkinci veaynı oranda gerekli olan test ise, makinenin muhtemel ömrünü tespit eder. Ömür testi, kompresör yıllar boyu çalışması gerekenkoşullara benzer koşullar altında gerçekleştirilmelidir. Bu çalışmada emniyet ve kurallara sadık kalma en önemli faktörlerdir.

Bu bilgilerden yararlanarak imalatçı, ürünün uygun şekilde kullanılması için gereken performans ve uygulama verilerini sunabilir veyayayınlayabilir.

Kapasite değerleri, aşağıdaki bilgileri içeren tablolar ve eğriler halinde yayınlanır:

1. 1. Kompresörün tanımlanması – Silindir sayısı, çap, strok vs.

2. 2. Aşırı soğutma devreleri veya verinin sıfır derece aşırı soğutmaya göre düzeltildiğini belirten bir ifade

3. 3. Kompresör devir sayısı



4. 4. Soğutucu tipi

5. 5. Emme gazı kızdırma ısısı

6. 6. Kompresör ortamı

7. 7. Dış soğutma şartları ( gerekirse )

8. 8. Maksimum güç veya maksimum çalışma koşulları ve yüksüz çalışma altındaki minimum çalışma koşulları

Şekil 4.1’de, hermetik pistonlu bir kompresöre ait tipik bir kapasite ve güç girişi eğrisi görülüyor. Önce belirtilen gerçeklere dikkat ediniz:Soğutucu ( Refrijeranın 22 ) 6°C aşırı soğutulmuş sıvı, 11, 1°C kızgın buhar ve 1750 d / dk’ lık kompresör devir hızı. Kapasite sol düşeyeksende ve kW cinsinden gösteriliyor. Kilowatt cinsinden güç girişi de sağ düşey eksende gösteriliyor. Alt yatay eksende ise bir buharlaşma sıcaklığı aralığı bulunuyor. Yoğuşma sıcaklıkları diagonal eğriler üzerindedir. ( Not: Bu, soğutucunun yoğuşma sıcaklığıdır,hava veya su soğutmalı kondenser terminolojisi ile karıştırılmamalıdır. Kompresör, ne çeşit bir kondenser kullanıldığını bilmez, yalnızcane değerde yoğuşma sıcaklığı ve basınçları üretmesi gerektiğini bilir. ) soğutma kapasitesini belirlemek üzere, evoporatör sıcaklığının –3, 9 °C ve yoğuşma sıcaklığının 46, 1 °C olduğunu farz edelim. Yatay eksende – 3,9°C’ ı bulup yukarı 46, 1 °C eğrisine A noktasınaçıkın, sonra sola gidin; son okunacak değer 30, 76 kW’ dir. Güç girişini belirlemek için, - 3, 9°C’ den yukarı 46, 1 °C ve B noktasınınkesişme noktasına çıkın, sonra sağa yatay olarak gidin. Okunacak güç girişi değeri yaklaşık 11, 5 kW’ tır.

Sabit bir yoğuşma sıcaklığında, tabii ki, sabit bir deplasman makinesinin pompaladığı gazın düşük yoğunluklu olmasının neden olduğuevoporatör sıcaklıklarındaki düşmeyle, kapasitenin nasıl hızla azaldığını gözleyiniz. Buna rağmen, düşük basınçlı buharları uygunyoğuşma basınçlarına yükseltmek için gereken yüksek çalışma seviyelerini gösteren güç girişi eğrilerinin o kadar hızlı düşmediğinedikkat ediniz. Bu yüzden, ticari soğutma ve klima sistemlerinin göreceli koşulları oldukça farklıdır.

Açıkça anlaşılacağı gibi, bu tip bir kompresörü çok çeşitli şartlarda kullanmak pratik değildir. Soğutma sistemindekine benzer bir eleman denge grafiğinden yararlanılabilir. Serpantin imalatçısından alınan evoporatör kapasite eğrileri, değişken buharlaşmasıcaklıklarına sahip, giren hava sıcaklıklarına dayandırılmıştır. Çeşitli çevre sıcaklıklarında kondanser-kompresör denge noktalarına aitdenge koşulları için benzer kalın eğriler çizilebilir. 4,4 °C’ lik giriş havası için evoporatör yükünün 16,11 kW olduğunu farzedelim; bu, -3,5°C’ lik bir buharlaşma sıcaklığı veya 8 °C sıcaklık farkı olmasını gerektirir ( A noktası ). Yine farzedin ki kompresör / kondanser 37,8°C’lik dış hava sıcaklığında çalışıyor; - 3,3° C’lik aynı buharlaşma sıcaklığında kapasitesi yaklaşık 17,28 kW olacaktır(B Noktası), yani1,17 kW’lık bir fark bulunuyor. Eğer dış hava sıcaklığı 37,8 °C’de sabit kalırsa ve evaporatör yükü de sabit kalırsa, sonuç buharlaşmasıcaklığında bir düşüş ve dolayısıyla evaporatör SF’ında ve kapasitesinde bir artış olacaktır. Bu arada, kompresör kapasitesi de, sistem16,7 kW ve –4,4 °C evaporatör sıcaklığında kararlı koşullara erişene dek düşer (C Noktası).

4.3. EVAPORATÖR (Buharlaştırıcı-soğutucu)

Bir soğutma sisteminde evaporatör sıvı refrijeranın buharlaştığı ve bu sırada bulunduğu ortamdan ısıyı aldığı cihazdır. Diğer bir ifadeyle, evaporatör bir soğutucudur. Kondenserden direkt olarak veya refrijeran deposundan geçerek ve direkt ekspansiyonlusistemde (kuru tip) ekspansiyon valfi, kılcal boru veya benzer bir basınç düşürücü elemanda adyabatik olarak genişletildikten sonraEvaporatöre sıvı-buhar karışımı şeklinde giren refrijeranın büyük bir kısmı sıvı haldedir. Evaporatörde ısı olarak buharlaşan refrijerana,emiş tarafına geçmeden önce bir miktar daha ısı verilmesi ve 3-8°C arasında kızgınlık verilerek kızgın buhar durumuna gelmesinin bir çok faydaları vardır. Bunların en başında, kompresöre büyük zarar verebilen sıvı refrijeranın kompresöre gelmesi gösterilebilir. Sıvıtaşmalı tip evaporatörlerde ise refrijeran evaporatörde sıvı halde bulunur ve ısıyı alarak buharlaşan kısmı bir sıvı - buhar ayırıştırıcısından (surge tank) geçtikten ve sıvı kısmı ayıldıktan sonra buhar halinde kompresöre ulaşır. Sıvı refrijeranın evaporatörebeslenmesi seviye kumandalı (flatörlü, manyetik. vs.) bir vana ile yapılır. Sıvı ayıştırıcı tankta biriken sıvı refrijeran tekrar evaporatöre

gönderilir ve soğutma işleminde yararlanır. Direkt veya sıvı taşmalı tertiplerde çalışan evaporatörlerin hepsinde de refrijeran basıncı,kondenser tarafındaki basıncı, kondenser tarafındaki basınca oranla çok daha düşüktür. Bu nedenle, evaporatör tarafına sistemin alçakbasınç tarafı adı verilir.

Evaporatörün yapısı; refrijeranın iyi ve çabuk buharlaşmasını sağlayacak, soğutulan maddenin (Hava, su, salamura, v.s.) ısısının iyi bir ısı geçiş sağlayarak, yüksek bir verimle alacak ve refrijeranın giriş ve çıkıştaki basınç farkını (kayıpları) asgari seviyede tutacak tarzdadizayn edilmelidir. Ancak, bunlardan sonuncusu ilk ikisiyle genellikle ters düşmektedir. Şöyle ki; iyi bir ısı geçişi ve ii iyi bir buharlaşmaiçin gerekli şartlar iç ve dış yüzeylerin daha girintili ve daha kolay ıslanır (kılcallığı fazla) olmasını gerektiren bu durum basınçkayıplarını arttırmaktadır. Bu nedene, evaporatör dizaynı geniş tecrübe ve dikkat isteyen, ayrıca deneylere sık sık başvurulan bir çalışma şeklini gerektirir. Bu çalışmaların yönlendirilmesinde en başta gelen etken soğutulacak maddenin cinsi ve konumudur (sıvı,katı, gaz). Ayrıca, refrijeran ısı alışverişi yaparken içinde bulunduğu ve haraket ettiği hacmin durumu de evaportör dizaynında önemlideğişikler meydana getirir. Burada, refrijeranın bir boru serpantinin içerisinde hareket etmesi ve soğutulacak maddenin borularındışından geçmesi veya bunun tersi söz konusu olmaktadır ki bunlardan ilki genellikle kuru tip-direkt ekspansiyonlu evaporatörlerde,ikincisi ise sıvı taşımalı tip evaporatörlerde uygulanmaktadır. Refrijeranın boru içinden geçmesi halinde, akış hızının arttırılmasının

içteki film katsayısını ve dolayısıyla ısı geçişini arttırıcı yönde bir etkisi beklenir, fakat bu durum refrijeranın basınç kayıplarını arttıracağıiçin akış debisini azaltacak ve kapasiteyi düşürecektir. Burada, her iki etkenin durumu beraberce göz önünde bulundurup ısıl geçiş vekapasitenin optimum olduğu değerler saptanmalıdır.

Evaporatör tipleri, uygulamanın özelliklerine göre 3 ana grupta toplanabilir; (A) Gaz haldeki maddeleri soğutmak için kullanılanevaporatörler (genellikle hava), (B) Sıvı haldeki maddeleri soğutucu evaporatörler (Su, salamura, antifriz, metilen glikol, kimyasalakışkanlar, vs.) (C) Katı maddeleri soğutucu evaporatörler (Buz, Buz paten sahası, metaller, vs.)



4.3.A) Hava soğutucu evaporatörler

Bu tip evaporatörlerde, havanın ısı geçirme katsayısı düşük olduğundan bunu telafi etmek ve hava geçiş yüzeylerini arttırmakmaksadıyla genellikle kanatçıklar ilave edilir. Isıl film katsayısını daha da arttırmak üzere hava geçiş hızlarını arttırmak içinvantilatörlerle cebri bir hava hareketi sağlanabilir. Ancak, kanat ilavesi, gerekse motorla tahrikli vantilatör konulması her uygulamadapratikman mümkün olmayabilir. Örneğin, ev tipi soğutucularda ve küçük kapasiteli ticari tip dolaplarda (kasap dolabı, vitrin tipi dolaplar

gibi), hatta bazen küçük soğuk muhafaza odalarında gravite tipi veya tabii konveksiyonla hava sirkülasyonu diye anılan evaporatörler kullanılmaktadır.

Gravite tipi, kanallı boru evaporatörlerde ısı geçirme katsayıları, 2-10 kcal/h.°Cm2 arasında değişmekte (Bakır boru – Alüminyum kanatimalat için) ve kanat sıklığı arttıkça veya düşey yöndeki boru sıra sayısı arttıkça ısı geçirme katsayısı düşük değere yaklaşmaktadır.

Cebir hava sirkülasyonu (Forced Convestion) evaporatörler daha az ısı geçiş alanı ile daha yüksek kapasiteler sağlayabilmektedir veuygulamanın duruumu müsaade ettiğinde daima tercih edilir. Memleketimizde Erfos (Airforce) adıyla anılan bu tür soğutcular Ünitsoğutucu diye de tanımlanmakta ve hava hareketi çoğunlukla aksiyal/pervane tipi bazen de radyal/santrifuj tip (kanalla hava iletimi veaşırı basınç kaybı mevcutsa) vantilatörlerle sağlanmaktadır. Bu cihazlar soğutucu soğutucu serpantin (Evaporatör) hava vantilatörü vedamlama tavası ile saç dış muhafazadan meydana gelmektedir. Hava vantilatörü, üfleyici ve emici şekilde çalışacak tarzdayerleştirilebilir.

Ünit soğutucu adı, vantilatörü ile birlikte olan komple bir soğutucuyu tanımlar. Halbuki cebri hava sirkülasyonu daha genel kapsamlı bir tanımlamadır. Nitekim, vantilatörü bulunmayan, örneğin bir klima santralı tarafından integral şekilde sağlanan bir soğutma serpantini(evaporatörü) gene cebri hava sirkülasyonu olarak hesaplanır, dizayn edilir.

Cebri hava hareketi evaporatörleri 3 ana grupta toplamak mümkündür; (1) Alçak hızlı soğutucular (Hava hızı 1-1,5 m/san), (2) Orta hızlısoğutucular (2,5-4 m/sn), (3) Yüksek hızlı soğutucular (4-10 m/san). Fazla hava hareketi sakıncalı olan uygulamalarda (çiçekmuhafazası, et kesim odası gibi hava hareketinin 1 m/san. altında olması gereken haller) alçak hızlı soğutucular kullanılmalıdır. Ortahızlı soğutucular genel soğutma uygulamalarında ve en sık kullanılan cihazlardır. Yüksek hızlı soğutucular ise hızlı soğutma istenenhallerde, örneğin şok tünellerinde ve özel hızlı soğutma işlemlerinde uygun bir soğutma şekli sağlar.

Ünit soğutucunun hava debisi ile evaporasyon sıcaklığının en doğru şekilde hesabı, “oda duyulur/toplam” ısı oranının bulunması veburadan gidilerek oda Aparat Çiğ Noktasının (Room Apparatus Dew Point) psikometrik diyagram üzerinde saptanması ile sağlanır. Butarz hesap, klima uygulamalarında daima yapılır, fakat ünit soğutucu seçiminde pek tatbik edilmez, zira duyulur ısı oranının gerçekdeğerini tespit etmek çoğunlukla güçtür. Bunun yerine aşağıdaki tabloda verilen yaklaşık değerlerden yararlanmak mümkündür.

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 seviyedeyüksek 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 belirlisınırların 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 ısınınsitemden alınması kondenserde yapılır. Böylece, refrijeran sıvı hale gelerek basınçlandırılır ve tekrar genleştirilerek evaporatörden ısıalacak duruma getirilir.

Buhar ve gazların bir yüzeyde yoğuşması, yüzeyin vasıflarına (düzgünlüğü, parlaklığı, geometrik durumu, ıslanılırlığı vs.) bağlıolarak “damla veya film teşekkülü” tarzlarında oluşur. Damla teşekkülü ile yoğuşma (dropwise condensation) durumunda çok dahayüksek (film teşekkülünden 4 – 8 defa daha fazla) ısı geçirgenlik kat sayıları sağlana bilmekte ve bu tercih edilmekte ise deuygulamada, refrijeran özellikleri ve kondenser imalatının ekonomik faktörlerle sınırlanmaları nedeni ile ancak film tarzı yoğuşma ve azölçüde de damla teşekkülü ile yoğuşma birlikte olmaktadır.



Kondenserdeki ısı alış – verişinin üç safhada oluştuğu düşünülebilir, bunlar; (1) Kızgınlığın alınması, (2) Refrijeranınyoğunlaşması, (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 olarakkondenserdeki ısı geçirme kat sayıları ile sıcaklık aralıkları da farklı olacaktır. Ancak, kızgınlığın alınması safhasındaki ortalamasıcaklık aralığının fazlalığına karşı daha düşük bir ısı transfer kat sayısı mevcut olacak, fakat aşırı soğutma sırasında bunun aksinesıcaklık 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) yaklaşıkolarak aynı çarım sonucunu vermektedir ve bu değerlerin ortalamasını kullanmak mümkün olmaktadır. Hesaplamada sağladığıbasitlikte göz önünde bulundurularak, kondenserlerin hesabında tek bir ısı geçirme kat sayısı ile tek bir ortalama sıcaklık aralığıdeğerleri 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 seçimolarak düşünülür. Fakat son yıllarda yüksek ısı geçirme kat sayıları sağlanan hava soğutmalı kondenserlerin yapılmasıyla 100 tonkapasitelerine kadar bunlarında kullanıldığı görülmektedir.

Su soğutmalı konderserlerin dizaynı ve uygulamasında; boru malzemesinin ısıl geçirgenliği, kullanılan suyun kirlenme katsayısı, kanatlı boru kullanıldığında kanat verimi, su devresinin basınç kaybı, refrijeranın aşırı soğutulmasının seviyesi gibi hususlar gözönünde bulundurulur.

Kirlenme katsayısı, kullanılan suyun zamanla su tarafındaki ısı geçiş yüzeylerinde meydana getireceği kalıntıların ısı geçişiniazaltıcı etkisini dikkate almak maksadını taşır. Kirlenme katsayısını etkileyen faktörler şunlardır: (1) Kullanılan suyun, içindeki yabancımaddeler bakımından evsafı, (2) Yoğuşum sıcaklığı, (3) Kondenser borularının temiz tutulması için uygulanan koruyucu bakımınderecesi.

Kanat verimi veya kanat yüzeyinin etkinliği değeri; düz boru baz kabul edilerek (% 100) buna oranlı aynı film katsayısı ile vekanat yüzeyinin düz burudaki yüz sıcaklığında olması halinde birim yüzeyden geçecek ısı miktarına oranı şeklinde tarif edilir. Kanatverimi 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 seviyesineaşmamalıdır. Aksi halde aşırı halde sirkülasyon pompası manometrik basıncı gerekecek ve güç sarfı artacaktır. Diğer bir hususkondenserin çalışma şartlarında gereken “aşırı soğutmayı” (subcooling) sağlamasıdır. Bilhassa sıvı refrijeran gidiş borusu uzun olanveya basınç kaybı meydana getiren vana, dirsek, drayer gibi elemanların veya düşey yükselmesinin fazla olduğu uygulamalarda sıvırefrijeran köpürmesi olayı meydana gelerek kapasitenin önemli derecede düşmesine sebep olur ki bunu önlemek için sıvı “aşırısoğutması” 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 temizlikdurumlarıyla 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 geçirmekatsayıları 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 dağıtımşekli 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 inççapta ve 20 ila 400 adet arasında değişmektedir.

Kondenser boruları kondenser aynalarına makineto ile sıkılarak sızdırmazlık sağlanır. Kondenser aynalarına, sızdırmazlığıpekiştirmek 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 imalatzamanla kaynak çatlaması veya korozyon yaparak sızdırmalar meydana getirmekte, büyük hasarlara (kompresöre su yürüyerek) sebepolmaktadır. 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 usullerletemizlenemez, 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. Dışyüzeyler düz veya kanatlı olarak yapılır. Kendinden (integral) kanatlı bakır boruların fiziki ölçüleri; 5/8 “(16 mm) veya ¾” (19 mm) dışçapta, kanat yüksekliği net 1.2 mm civarında, kanat aralığı 0.75 mm (1 inçte 19 kanat) veya 1.023 mm (inçte 25 kanat) olarakuygulanmaktadır. 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 dahafazla kapasite elde edilmesini sağlayacak ve fakat su basınç kaybını arttıracaktır. Geçiş sayısının adedine göre kondenser kapaklarınınbölme durumunun tertiplenmesi ve buna göre imal edilmesi gerekmektedir. Kondenser kapakları, kaynaklı sacdan imal edildiği gibi pikdöküm malzemeden de yapılmaktadır. Kondenser kapağı yerine konulurken normal bir klingirit veya lastik conta ile birlikte konulur vesu 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 malzemesinincinsine 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 vegerçekte imalatçı firmalarda teorik hesapları sadece değişik tip ve ölçülerin kapasiteye etki derecesini mukayese etmek yönündenuygulamakta, 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 gibirefrijeranın dış zarf içinde yoğunlaştırılmasını sağlar. Su, helisel serpantinin içinden geçirilir. Dış zarf kaynaklı çelik imalat olupserpantin, bakır veya dikişsiz çelik borudan yapılır. Dik tipi helisel serpantin / dış zarf tipi kondenser yatık tarzda da tertiplenebilir. Bu tipkondenserler çoğunlukla küçük soğutma uygulamalı kapasiteler için (1 ila 10 ton / fr.) kullanılmakta ve imalat kolaylığı sayesindemaliyet seviyelerinde yapılabilmektedir (aynaların delinmesi, makineto çekilmesi gibi işçilikler bulunmaktadır).





1400 d / d. Arasında olmalıdır. Kondenser fanları genellikle aksiyal tip olup sessizlik istenen yerlerde radyal tip kullanılabilir. Refrijeranyoğuşma sıcaklığı ise, hava giriş sıcaklığının 10 – 20 °C üzerinde bulunacak şekilde düşünülmelidir. Genelde boruların durumu, kanataralıkları, derinlik (boru sırası), alın alanı gibi dizayn özellikleri hava debisi ihtiyacını, hava direncini ve dolayısıyla fan büyüklüğünü, fanmotor 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 mesafeyekonulacak 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 iticietkisi ile hareketlendirecek şekilde konulabilir.

Bir soğutma sistemini bekleneni verebilmesi, büyük ölçüde yoğuşma basınç ve sıcaklığının belirli sınırlar arasındatutulabilmesi 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 havanınbulunmasıyla da ilgilidir. Yoğuşma sıcaklık ve basıncının çok düşük olması halinde ise yeterli refrijeran akışı olmamasına bağlı olansorunlar çıkmaktadır. Örneğin, termostatik ekspansiyon valfında yeterli basınç düşümü sağlanamamasından dolayı kapasitesinindüşmesi sık sık rastlanan bir durumdur. Bu nedenle, bilhassa soğu havalarda çalışma durumu olduğunda, çok düşük yoğuşmabasıncını önleyici tedbirler alınır ki bunları iki ana grupta toplamak mümkündür, (a) Refrijeran tarafını kontrol etmek, (b) Hava tarafınıkontrol etmek

4.4.3.Evaporatif Kondenserler :

Hava ve suyun soğutma etkisinden birlikte yararlanılması esasına dayanılarak yapılan evaporatif kondenserler bakım veservis 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 gazdeposuna geçer. Serpantinin dış yüzeyinden geçirilen hava, ters yönden gelen atomize haldeki suyun bir kısmını buharlaştıraraksoğutma etkisi meydana getirir. Böylece kondenserdeki yoğuşma sıcaklığı ve dolayısıyla basıncı daha aşağı seviyelere düşürülmüşolur. Serpantinin dış yüzeyi, ısı transferi film kat sayısının düşük oluşunun etkisini karşılamak üzere, alanı arttırmak için kanatlarlateçhiz edilmektedir. Ancak, modern evaporatif kondenserlerde, boru dış yüzeylerinde iyi bir ıslaklık elde edilmesi neticesi yüksek ısıtransfer kat sayılarına ulaşılmakta ve kanatsız düz borular kullanılmaktadır. Kondenserin alt seviyesinde bulunan su toplamahaznesinde su devamlı şekilde bir pompa ile alınıp soğutma serpantinin üst tarafında bulunan bir meme grubuna basılır vememelerden püskürtülür. Bu suyun takriben % 3 – 5’ i buharlaşarak (takriben 6 ila 7,5 litre – h beher ton – frigo için) havaya intikalettiğinden, su haznesine, flatörlü valf aracılığıyla devamlı su verilir.

Evaporatif Kondenserler genellikle binanın dışına ve çatıya konulur, fakat bina içine konularak hava giriş – çıkışları galvenizlisaçtan kanallarla da sağlanabilir. Bina dışındaki cihazların kışında çalışması söz konusu ise donmaya karşı tedbir alınmaktadır. Binaiçindeki uygulamalarda ise, ıslak havanın atıldığı kanalın soğuk hacimlerden geçmesi halinde kanıl içinde yoğuşma olacağı hatırdatutulmalı ve bu suyun toplanıp atılması için önlem alınmalıdır. Bina içi uygulamaları, bir ekzost sistemi ile entegre olarakuygulandığında 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, çoğunluklaçapı 0.76 ile 2.16 mm arasında değişen çok küçük çaplı bir boru kısmıdır. İç çapı çok küçük olduğu için kılcal boru adı verilir. Esasitibariyle 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 akışkanınalçak tarafına geçmesini sağlar. Bu suretle her iki devre basıncı birbirine eşit olur (Dengeleme olayı) ve kompresör tekrar kalkışyaparken 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 kontrolünündaha 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 dolaşımıbaşlatırken, kompresörün karşı hareket yapacağı bir basınç farkı oluşur ve ek başlatma torkuna ihtiyaç duyulur.

4.5.2. Kapiler Boru Kullanımının Dezavantajları

1. 1. Daha önce de açıklandığı gibi kapiler borunun soğutucu akışını ayarlama kabiliyeti yoktur. Bu yüzden, ünitedeki yükazalınca 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 değiştirmeyekalkışmalıyız. 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 çalıştırmakoşulları 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 tüketimidurumlarında performansı optimize edecek bir kılcal boru seçimi çok zordur. Bu nedenle, seçim her zaman bu parametreler arasındabir 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 nedenolarak, zamanı eşitleyerek çalıştırma koşullarını değiştirmez. Bu aynı zamanda dizayn edilen çalıştırma koşullarına daha uzun süredeerişilmesine 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 soğutmakapasitesi azalması gibi sonuçlara neden olur.[12]

4.6. TERMOSTAT

Soğutulacak hacim, soğutulacak akışkan veya evaporatör gibi kısımların sıcaklıkların belirli değerler arasında kalmasını temingayesi ile kumanda kontrol cihazlarıdır.

Termik genişleme valfında olduğu gibi termostatın hassa olan ucu (kuyruk) soğutma devresinin sıcaklığı kontrol edilecekkısmına tesbit edilir. Ayar edilen sıcaklığa göre elektrik devresi açılıp kapanarak kompresörü tahrik eden elektrik motoruna veyamagnetik 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 esnekbükümlü 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 tiptermostatlarda büyük sıcaklık ve küçük sıcaklıklar için iki ayrı hassas uç bulunur. Ayar diski ile istenilen sıcaklık farkı ayar edilir. Küçükve büyük sıcaklık hassas uçlarının bulundukları ortam sıcaklıkları farkı azalınca ona pim geriye doğru hareket eder. Ayar edilen sıcaklıkfarkına erişilince kontak kolu üzerinden kontak sistemi devresi açılır. Sıcaklık, ayar edilen sıcaklık devresi açılır. Sıcaklık, ayar edilensıcaklık 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 yağdolaşmalıdır. Akışkanın içine gerek sisteme doldurmadan önce ve gerekse sistemin diğer elemanlarından bir miktar su karışabilir. Busu kılcal borunun evaporatöre giriş yerinde donarak sistemi tıkar ve soğutmayı önler. İçindeki toz ve küçük parçacıklar da tıkamayapabilirler. Sistem içine su ve tozların girmesini önlemek hemen hemen mümkün değildir. Bunlardan başka soğutucu akışkan içindebazı asitler de bulunabilir.

Kondenser çıkışına konulan kurutucu ve süzgecin (drayer ve süzgeç) görevi su ve asitleri emerek tutmak küçük katı maddeleride (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 bulunabilecekasitleri 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 basınçtarafı” (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 yüzeylerdekisürtünmeyi minimum seviyeye indirmek üzere yağlama yapılması gerekir. İyi bir yağlama yapılmaması halinde, hem sürtünenyüzeylerde hızlı bir aşınma, eskime hem de mekanik kayıpların artması ile aşırı ısınma ve güç israfı meydana gelecektir yağlamayapılan yüzeyler genellikle soğutucu akışkan ile temas etme durumundadır ve refrijeran ile yağın karışması, birbirini kimyasal vegörmeleri gereken işlem yönlerinden etkilemeleri söz konusu olmaktadır. Örneğin; yağlama yağının evaporatör iç yüzeylerine sıvışarakısı transferine azaltması; soğutucu akışkanın (refrijeranın) yağlama yağını yataklardan yıkayıp atması; basınç ve yüksek sıcaklıkaltında yağ ile refrijeranın kimyasal reaksiyonlara girerek asit ve diğer zararlı maddeler meydana getirmesi gibi olaylara çok sıkrastlamak mümkündür. Soğutucu akışkanlar ve yağlama yağları ayrı ayrı incelendikten sonra bunların reaksiyonları ve birlikte meydanakoydukları 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 soğutucuakışkanlar 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 kimyasalve fiziksel özelliklere sahip olması gerekir. Bu özellikler, uygulama ve çalışma şartlarının durumuna göre değişeceği gibi her zaman buözelliklerin hepsini yerine getirmek mümkün olmayabilir. Genel kayide olarak bir soğutucu akışkanlığı aranması gereken özelliklerinhepsini birden her şart altında yerine getire bilen üniversal bir refrijeran bir madde (soğutucu akışkan) mevcut değildir. Fakat, yukarıdada 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’ lerdeyapılan 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 veyabirkaçının yerine sentez yoluyla klor, flor veya brom (halojen) atomları yerleştirmek suretiyle elde edilmektedir. Fluo karbonlardan ensık rastlananlar; metandaki 4 hidrojen atomu yerine 2 klor ile 2 flor ikame edilen Dichloro – difluoro – methane / CCl 2F2 (freon – 12 veyaR12) ve gene metandaki 4 hidrojen yerine bir klor ile 2 flor atomu yerleştirilen Chlorodifluoromethane (freon – 22 veya R22) soğutucuakışkanlarıdır. 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 C3H8R600 (HC600) Bütan CH3CH2CH2CH3

R600a (HC600a) İzobütan CH(CH3)3

R717 Amonyak NH3

R718 Su H2O

R744 Karbondioksit CO2

R764 Sülfürdioksit SO2

Karışım İle Elde Edilmiş Başlıca Soğutucu Maddeler

Soğutucu Madde Bileşimi (Ağırlıkça)

R401A % 52 R22 + % 33 R124 + % 15 R152a

R402A % 38 R22 + % 60 R125 + % 2 R290

R404A % 44 R125 + % 4 R134a + % 52 R143a

R407A %20 R32 + % 40 R125 + % 40 R134a

R407B %10 R32 + % 70 R125 + % 20 R134a

R407C %23 R32 + % 25 R125 + % 52 R134a



R410A %50 R32 + % 50 R125

R500 % 73,8 R12 + % 26,2 R152a

R502 % 51,2 R115 + % 48,8 R22

R507 % 50 R125 + % 50 R143a

5.1.1 Soğutucu akışkanlarda aranılan özellikler

1. 1. Pozitif buharlaşma basıncı olmalıdır. Hava sızmasını dolayısıyla havanın grtirdiği su buharının soğuk kısımlardakatılaşarak işletme aksaklıklarına meyden vermesini önlemek için buharlaşma basıncının çevre basıncından bir miktar üzerinde olması gerekir.

2. 2. Düşük yoğuşma basıncı olmalıdır. Yüksek basınca dayanıklı kompresör, kondenser, boru hattı gibi tesisat olmalıdır.

3. 3. Buharlaşma gizli ısısı yüksek olmalıdır. Buharlaşma gizli ısısı ne kadar yüksek olursa sistemde o oranda gaz akışkankullanılacaktır.

4. 4. Kimyasal olarak aktif olmamalıdır, tesisat malzemesini etkilememesi, korozif olmaması, yağlama yağının özelliğinideğiştirmemesi gerekir.

5. 5. Yanıcı patlayıcı ve zehirli olmamalıdır.

6. 6. Kaçakların kolay tespitine imkan veren özellikte olmalıdır.(Koku, renk)

7. 7. Ucuz olmalıdır.

8. 8. Isı geçirgenliği yüksek olmalıdır.

9. 9. Dielektrik olmalıdır.

10. 10. Düşük donma derecesi sıcaklığı olmalıdır.

11. 11. Yüksek kritik sıcaklığı olmalıdır.

12. 12. Özgül hacmi küçük olmalıdır.

13. 13. Viskozitesi düşük olmalıdır

Yukarıdaki özelliklerin hepsine sahip soğutucu akışkan bulunamamış duruma göre özelliklerin bazılarından vazgeçilmiştir. Verilmiş

buharlaşma ve yoğuşma sıcaklıkları için gerçek çevrim soğutma etkinliği soğutma devresinde kullanılan akışkanın cinsine bağlıdır.Akışkan seçiminde bu etken ayrıca göz önünde bulundurulmalıdır. Soğutucu akışkanın suda erime durumunun da gözden uzaktutulmamalıdır. [10]

5.1.2. Soğutucu akışkan çeşitleri

R11 : R11 (CCl3F), düşük basınçlı (0 °C de 0.40 bar) bir soğutucudur. Ağırlıklı olarak 350 kW – 10.000 kW soğutma kapasitesiaralığında olan santrifüj su soğutucu ünitelerde (chiller) kullanılmaktadır. Bütün dünyada 60.000 adet su soğutucu ünitede R11kullanıldığı tahmin edilmektedir. Ozon tahribatı nedeniyle üretimi durdurulmuştur. Yanmaz ve kokusuzdur.[11]

R12 (CCl2F2) : Bugün, soğutma maksadı ile en çok kullanılan soğutucu akışkandır. Zehirli, patlayıcı ve yanıcı olmaması sebebiyletamamen emniyetli bir maddedir. Bunlara ilaveten, en ekstrem çalışma şartlarında dahi stabil ve bozulmayan, özelliklerini kaybetmeyenbir maddedir. Ancak, açık bir aleve veya aşırı sıcaklığa haiz bir ısıtıcı ile temas ettirilirse çözüşür ve zehirli bileşkelere ayrışır.Kondenserde, ısı transferi ve yoğuşma sıcaklıkları bakımından oldukça iyi bir durum gösterir. Yağlama yağı ile tüm çalışma şartlarındakarışabilir ve yağın kompresöre dönüşü basit önlemlerle sağlanabilir. Yağı çözücü (Solvent) özelliği, kondenser ve evaporatör ısı geçişyüzeylerinde yağın toplanıp ısı geçişini azaltmasını önler.



Buharlaşma ısısının düşük olması sebebiyle sistemde dolaşması gereken akışkan debisi fazladır. Fakat bu önemli bir mahzur olmadığıgibi küçük sistemlerde, akış kontrolünün daha iyi yapılması yönünden tercih edilir. Büyük sistemlerde ise buhar yoğunluğunun fazlalığıile, birim soğutma için gerekli silindir hacmi R – 22, R – 500 ve R – 717 (Amonyak) dan çok farklı değildir. Birim soğutma için harcananbeygir gücü de takriben aynı seviyededir.[2]

R13 : R13 (CClF3), -70 °C ile –45 °C arasında kullanılan düşük sıcaklık soğutucusudur. Az sayıda endüstriyel soğutma tesisinde

kullanılmaktadır.[11]

R13B1 : R13B1 (CBrF3), -70°C /-45°C aralığında endüstriyel soğutucularda kullanılmaktadır. Yüksek ozon tüketme kapasitesinedeniyle Montreal Protokolü kapsamında üretimi ve tüketimi tamamen durdurulmuştur.[11]

R22 (CHClF2) : Diğer fluo – karbon soğutucu akışkanlarda olduğu gibi R22’de emniyetle kullanılabilecek zehirsiz, yanmayan,patlamayan bir akışkandır. R22, derin soğutma uygulamalarına cevap vermek üzere geliştirilmiş bir soğutucu akışkandır, fakat pakettipi klima cihazlarında, ev tipi ve ticari tip soğutucularda da, bilhassa daha kompakt kompresör gerektirmesi (R12’ye nazaran takriben0.60 katı) ve dolayısıyla yer kazancı sağlaması yönünden tercih edilir. Çalışma basınçları ve sıcaklıkları R12’den daha yüksek seviyedeve fakat birim soğutma kapasitesi için gerekli tahrik gücü takriben aynıdır. Çıkış sıcaklıklarının oldukça yüksek olması sebebiyle, bununaşırı seviyelere ulaşmasına engel olmak için emişteki kızgınlık derecesini mümkün mertebe düşük tutmalıdır. Derin soğutmauygulamalarında, aşırı çıkış sıcaklıkları ile karşılaşılabileceğinden (yüksek sıkıştırma oranı sebebiyle) silindirlerin su gömlekli olmasıtavsiye edilir. Yağ dönüşünü sağlamak için R12’ye nazaran daha dikkatli ve iyi işlenmiş dönüş boruları döşenmeli, derin soğutmauygulamalarında muhakkak yağ ayırıcı konulmalıdır. R12 yağ ile daha çabuk ve iyi karışmaktadır. Su ile ise R22 daha çabuk ve yüksekoranda karışır.[2]

R114 : R114 (CClF2), yanmayan ve zehirli özelliği olmayan bir soğutucu maddedir. 80 °C – 120 °C arasında endüstriyel ısıpompalarında kullanılmaktadır.[11]

R123 : R123 (CHCl2CF3), santrifüj soğutucu ünitelerde kullanılan ve R11’e en uygun olan alternatif soğutucu maddedir. R11’evaporatör metalik olmayan malzemeleri etkileme gücü daha fazladır. Dolayısıyla R123’evaporatör geçişte tüm kauçuk esaslı malzemedeğiştirilmelidir. R11’evaporatör göre daha düşük enerji verimine sahiptir. Zehirleyici özelliği nedeniyle kullanıldığı ortamda ek tedbirler gerektirmektedir. 8 saat boyunca maruz kalınacak maksimum doz 10 ppm’dir.[11]

R134a : R134a (CF2CH2F), termodinamik ve fiziksel özellikleri ile R12’ye en yakın soğutucudur. Halen ozon tüketme katsayısı 0 olanve diğer özellikleri açısından en uygun soğutucu maddedir. Araç soğutucuları ve ev tipi soğutucular için en uygun olan alternatiftir.Ticari olarak da temini olanaklıdır. Yüksek ve orta buharlaşma sıcaklıklarında ve / veya düşük basınç farklarında kompresör verimi ve

sistemin COP (cofficient of performance) değeri R12 ile yaklaşık aynı olmaktadır. Düşük sıcaklık için çift kademeli sıkıştırmagerekmektedir. R134a, mineral yağlarla uyumlu olmadığından poliolester veya poliolalkalinglikol bazlı yağlarla kullanılmalıdır.[11]

R143a : R143a (CF3CH3), R502 ve R22 için uzun dönem alternatifi olarak kabul edilmiştir. Amonyak kullanımının uygun olmadığı düşüksıcaklık uygulamalarında kullanılmaktadır. Yanıcı özelliğe sahip olduğundan dönüşüm ve yeni kullanımlarda güvenlik önlemleri gözönünde tutulmalıdır. Sera etkisi R134a’ya göre iki kat daha fazladır. R125 R134a ile birlikte değişik oranlarda kullanılarak R502alternatifi karışımlar (R404A gibi) elde etmek için kullanılmaktadır. [11]

R125 : R125 (CF3CHF2), R502 ve R22 için uzun dönem alternatifi olarak kabul edilmiştir. R143 gibi amonyak kullanımının uygunolmadığı düşük sıcaklıklar için düşünülmüştür. Yanma özelliği yoktur. Ancak sera etkisiR134a’dan iki kat daha fazladır. R134a, R143aR32 ile (örneğin R404A veya R407A gibi) değişik oranlarda kullanılarak R502 alternatifi karışımlar elde edilmektedir. [11]

R152a : Ozon tahribatına neden olmayan ve sera etkisi çok düşük olan (R12’nin %2’si kadar) R152a (C 2H4F2), ısı pompalarında R12

ve R500 için alternatif olarak kabul edilmiştir. R12 ve R134a’dan daha iyi COP’a sahip olan R152a mineral yağlarla da iyi uyumsağlamaktadır. Yanıcı ve kokusuz olan R152a zehirleyici özellik göstermez. Termodinamik ve fiziksel özellikleri R12 ve R134a’ya çokyakındır. Bu yüzden dönüşümlerde kompresörde herhangi bir modifikasyona gerek kalmaz. Hacimsel soğutma kapasitesi R12’den %5daha düşüktür.[11]

R401A : R22, R124 ve R152a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %52 / 33 / 15 oranında) ve R12 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVAMP39 adıyla piyasaya sunulmuştur. [11]

R402A : R22, R125 ve R290’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %38 / 60 / 2 oranında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVAHP80 adıyla piyasaya sunulmuştur. [11]

R404A :R125, R134a ve R143a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %44 / 4 / 52 oranında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVA

HP62 ve ELF – ATOCHEM tarafından FORANE FX70 adıyla piyasaya sunulmuştur. [11]

R407A / R407B / R407C : R407A / R407B / R407C, R32, R125 ve R134a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %20 / 40 /40, %10 / 70 / 20ve % 23 / 25 / 52 oranlarında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımlardır. Bu soğutucular ICI tarafından KLEA60,KLEA61, KLEA66 ve DUPONT tarafından SUVA AC9000 (R407C) adlarıyla piyasaya sunulmuştur. [11]



R410A : R32 ve R125’den oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) ve R22 için alternatif kabul edilen yakın azeotropik bir karışımdır.Teorik termodinamik özellikleri R22 kadar iyi değildir. Ancak ısı transfer özelliği oldukça iyidir. R22 – R410A dönüşümünde sisteminyeniden dizayn edilmesi gerekmektedir. Bu değişim yapıldığı taktirde sistem verimi R22’ye göre %5 daha iyi olmaktadır. Sera etkisininyüksek olması en büyük dezavantajıdır. Bu soğutucu ALLIED SIGNAL tarafından GENETRON AZ20 adıyla piyasaya sunulmuştur. [11]

R500 : R500, R12 ve R152a’dan oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 73.9 R12, % 26.2 R152a’dır. Düşük

oranda R12’ye alternatif olarak kullanılmaktadır. R12’ye göre daha iyi COP değerine ve % 10 – 15 daha yüksek hacimsel soğutmakapasitesine sahiptir.[11]

R502 : R502, R22 ve R115’den oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 48.8 R22, % 51.2 R115’tir. En çokkullanıldığı alan soğuk taşımacılık ve ticari soğutuculardır. CFC içerdiğinden üretimi durmuştur. Düşük sıcaklıklarda yüksek hacimselsoğutma kapasitesine sahiptir. –20, –40 °C aralığında R22’den % 1 ile % 7 arasında daha yüksek olmaktadır. COP değeri çalışmakoşullarına bağlı olarak R22’den %5 – 15 daha düşüktür.[11

R507 : R507, R125 ve R134a’dan oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) R502 için kabul edilen bir alternatiftir. Bu soğutucu ALLIEDSIGNAL tarafından GENETRON AZ50 adıyla piyasaya sunulmuştur. [11]

R717 (Amonyak) : Bugün, fluo – karbon ailesinin dışında geniş ölçüde kullanılmaya devam edilen tek soğutucu akışkan Amonyak’dır.Zehirleyici ve bir ölçüde yanıcı – patlayıcı olmasına rağmen mükemmel ısıl özelliklere sahip olması sebebiyle, iyi eğitilmiş işletme

personeli ile ve zehirleyici etkisinin fazla önem taşımadığı hallerde, büyük soğuk depoculukta, buz üretiminde, buz pateni sahalarındave donmuş paketleme uygulamalarında başarıyla kullanılmaktadır. Buharlaşma ısısının yüksek oluşu ve buhar özgül hacminin deoldukça düşük olması sistemde dolaştırılması gereken akışkan miktarının düşük seviyede olmasını sağlar. R22’de olduğu gibi çıkışsıcaklıkları yüksek seviyeli olup kompresör kafa ve silindirlerinin su soğutma gömlekli olması tercih edilir.

Amonyak yağ ile karışmaz, fakat karterdeki çalkantı ve silindirdeki yüksek hızlar yağın sisteme sürüklenmesine sebep olur. Bu nedenle,gerek kompresör çıkışına yağ ayırıcı koymak suretiyle, gerekse evaporatörden kompresöre yağın dönüşünü kolaylaştıracak tarzdaboru tertibiyle yağın kompresör karterine birikmesi sağlanmalıdır.[2]

5.2. Yağlama Yağları :

Soğutma kompresörlerinde kullanılan yağlama yağlarından, daha başka ve anormal bir mekanik cihaz yağlamasındanbeklenenden çok daha fazla özellikler aranır, şöyle ki;

1 ) Yağ, sıkıştırılan soğutucu akışkanın basınç tarafından emme tarafına sızmasını önlemelidir.

2 ) Soğutucu olarak yardımcı olmalıdır (yataklardaki ısıyı almalı ve karterde biriken ısının dış cidarlara ve dolayısıyla çevreyeiletilmesini sağlamalıdır).

3 ) Kompresörün içindeki hareket eden parçaların meydana getirdiği gürültüyü kısmen de olsa yutmalıdır.

4 ) Hermetik ve yarım hermetik makinelarda, motor sargıları yağ ile temas edeceğinden, yağın elektrik geçirgenliği çok düşükseviyede olmalıdır.

5 ) Ne kadar önlem alınırsa alınsın, yağlama yağının bir kısmı Kondenser ve evaporatöre taşınır. Önemli olan, buralarda yağıntoplanıp kalmaması ve fakat süratle tekrar kompresör karterine dönmesidir. Bunu sağlamak üzere, yağlama yağı düşük sıcaklıkseviyelerinde de yeterince akıcı olmalıdır.

6 ) İyi bir ısı transferi sağlaması ve kompresöre çabuk döne bilmesi için yağın tüm çevrim boyunca soğutucu akışkan ile iyi karışır.Özelliğini muhafaza etmesi istenir.

7 ) Yağ içinde asılı vaziyette (Suspendet) tortu, reçine, mumlaşan vaks gibi yabancı maddeler bulunmamalıdır. Bunlar, kapiller boru veya ekpansiyon valfı yuvasına tıkayıp soğutucu akışkan geçişini engeller, evaporatör iç yüzeyine sıvaşıp ısı transferini azaltır.

8 ) Bilhassa hermetik tip kompresörlere yağlama yağı bir defa konulur ve kondenserin ömrü boyunca yenilenmeden dayanmasıistenir.

9 ) Nihayet en önemlisi yağlama yağının temasta bulunduğu; soğutucu akışkan. Metal yüzeyler, motor sargılarının emayesi –izolesi ve sistemde bulunabilecek daha pek çok madde ile kimyasal reaksiyonlara girip bozulmaması yani kimyasal yönde stabil olmasıgerekir.

Bütün bu özellikleri bir arada yerine getiren ideal bir yağlama yağının mevcut olmadığı söylenebilir. Fakat uygulamanındurumuna göre bazı özellikler diğerlerine göre tercih veya feda edilebilir. Örneğin,viskosiyesi yüksek bir yağ kompresörde gaz basıncınımuhafaza yönünden iyi netice verirken gerek sistemden kompresöre dönüş zorluğu ve gerekse evaporatör ısı transferini azaltıcı (iç





CAPELLA-B Waxfree CAPELLA-D Maxfree Texaco

CLAVUS-27 (925) CLAVUS-33 (933) Mobil

ESKIMO 42 ESKIMO 48 Gulf Oil Co.

REFRIG. OIL 150 REFRIG. OIL 300 Calgon Co.

REFRIG. OIL 2 REFRIG. OIL 1 Pennwalt Co.

KALTEMASCHİNENÖL-KM KALTEMASCHİNENÖL-KS Fuchs

ENELGOL LPT 50 ENERGOL LPT 100 BP

FRIGA-12 FRIGA-S-400 Antar

Tablo 5.2. Çeşitli viskozite değerleri

Soğutma kompresöründe en önemli aranan yağlama yağı özelliği yağın akışkanlığını ve sürtünmeyi azaltıcı özelliğidir. Bunuise yağın viskosite sayısı belirler. Kompresör tip ve büyüklüklerine göre tavsiye edilen yağlama yağı viskositeleri aşağıdaki tablodaverilmektedir.

1. 1. Soğutma kompresörleri için yağlama yağı viskoziteleri

Uygulama (*) Kompresör Tipi ve Soğutucu Akışkan CinsiYağla Yağı Viskositesi

SSU (37,8 °C’ de)

A Vida tipi amonyak kompresörü 280 – 300

A Pistonlu amonyak kompresörü 150 – 300

A Pistonlu tip CO2 kompresörü 280 – 300

A Santrifüj tip R11 kompresörü 280 – 300

A Pistonlu tip R12 kompresörü 150 – 300

A Santrifüj tip R12 kompresörü 280 – 300

A Rotatif tip R12 kompresörü 280 – 300

A Pistonlu tip R22 kompresörü 150 – 300

A Pistonlu tip diğer halojen refrijeran kompresörü 150 – 300

A Santrifüj tip diğer halojen refrijeran kompresörü 280 – 300A Rotatif tip diğer halojen refrijeran kompresörü 280 – 300

A Vida tipi diğer halojen refrijeran kompresörü 150 – 300

BYağ soğutma sistemine ve kompresör silindirine

giriyor ise150 – 300

BYağ soğutma sistemine ve kompr. Girmiyor/cebri

yağlama500 – 600

B

Yağ soğutma sistemine ve kompr. Girmiyor/çarpmalı

yağlama150 – 160

Yağlama yağlarının analizinde esas alınan diğer özellikler; özgül ağırlık, moleküler ağırlık, akma sıcaklığı, alev alma sıcaklığı,anilin noktası, yağın soğutucu akışkanda erimesi (karışması) şeklinde sayılabilir.



Kısmen de olsa bütün gazlar mineral yağların içinde erir. Fakat bazı gazlar yüksek derecede erime gösterirler. Diğer yandanbu erimenin oranı gazın basıncı ile cinsine ve yağın sıcaklığına ve cinsine de bağlıdır. Refrijeran viskositesi yağ viskositesinden çokdaha düşük seviyede olduğundan yağ ile refrijeranın karışması sonucu yağın viskositesi azalır. Mineral yağlarda çok az eriyen ikirefrijeran madde, amonyak ve karbondioksit diğerlerinden karakteristik bir ayrıcalık gösterir. Aşağıdaki tablo en sık rastlanan soğutucuakışkanların mineral yağlarda erime (karışma) durumunu özetlemektedir.[2]

YAĞ – REFRİJERAN KARIŞMA DURUMU

Tamamen

Karışma

Yüksek

Oranda

Karışma

Orta

Seviyede

Karışma

Az

KarışmaKarışmaz (Çok az=

R – 11

R – 12

R – 21

R – 113

R – 500

R – 13Bl.

R – 501

R – 22

R – 114

R – 13

R – 14

R – 115

R – 152a

R – C318

R – 502

Amonyak (20 °C ve Atm. Basıncında %0,3 ağırlık)

CO2 (20 °C ve Atm. Basıncında % 0,2ağırlık)

Yağlama yağının, soğutma sisteminde etkin olan diğer bir özelliği yağın düşük sıcaklıklardaki mumlaşmasıdır (waxseparation). Kapiller borulu küçük sistemlerde kapiller borunun tıkanmasına ve soğutucu akışkan geçişini engellemesine sebep olur.Eksapsiyon valflı sistemlerde de valf iğnesinin yapışmasına ve hareketinin engellenmesine sebep olur. Bunu önlemek için uygulamanıncinsine göre, bilhassa derin soğutma yapan sistemlerde, yağın mumlaşma sıcaklığının evaporatör sıcaklığının yeterince altındaolmasına dikkat edilmelidir.

Kompresör karterinde yağın aşırı şekilde köpürmesi (foaming) istenmeyen bir özelliktir ve yağın cinsi ile ilgili olduğu kadar kompresöre aşırı miktarda sıvı refrijeran gelmesi ile artış gösterir. Aşırı köpürme, yağın yağlama özelliğini ters yönde etkilediği gibimotor sargılarındaki (hermetik kompresör) ve sürtünmeden gelen ısının kompresörden uzaklaştırılmasını zorlaştırır. Yağlama yağınınköpürmesini azaltan katkı maddeleri mevcuttur. Fakat kompresör imalatçıları çoğunlukla bu katkı maddelerine ihtiyaç kalmadan sitemintertiplenmesini önermektedir.

Kaynak : http://www.sogutmaci.com/karmen/Kopya%20so4.htm#_Toc452196994

http://www.sogutmaci.com/karmen/Kopya%20so4.htm#_Toc452196994



Documents

soğutma elamanları