Soğutma Grubu Çeşitleri

SU SOĞUTMALI CHİLLER GRUPLARI
Kullanım alanları: Su soğutmalı chiller, kondanseri su ile soğuyan cihazlardır. Su soğutmalı chillerlerde kule fanları vardır. Kondanser ünitesindeki borunun içinde ısınmış olan gazın sıcaklığını alan su, kulede soğur. Enjeksiyon ve şişirme makinaları kalıpları ve hidrolik yağı, ekstruderlar, sıcak formlama kalıpları, perdah makinaları, silindir merdaneler, metal işleme tezgahları ve muhtelif soğutma uygulamaları için idealdir. Kompakt dizayn, yüksek performans ve küçük hacmi ile dar alanlarda kolayca uygulanır.

Kompresör : Tek sistemde 1 kompresörden 4 kompresöre kadar kombine çalışma özelliğine sahiptir. Cihazlarımızda kapasiteye uygun olarak scroll tip veya yarı hermetik tip soğutma kompresörleri kullanılır. Kompresörler arıza hallerinde yine kendi bakım atölyemizde onarılmaktadır.


Kondenser : Ünitelerde kullanılan su soğutmalı kondenserler bakır borulu ve integlar fin kanatlı tiptir.

Evaporatör (çiller) : Shell & tube chiller’ler, demir boru içinde U firkete bakır boru demeti olarak imal edilmiştir. Boru demetinin sökülebilir olması evaporatör içinin rahatlıkla temizlenebilmesine imkan verir. Düzenli bakım neticesinde cihaz ömrü uzar.

Elektrik Panosu : Elektrik panolarında Fransız Telemechanique ürünleri kullanılır. Pano bileşenleri uzun ömürlü olmaları sebebiyle tüm dünyada tercih edilen markadır.

Mikroprosesör : Cihazlarda bulunan mikroişlemci cihazın çalışma sıcaklıklarından, üzerinde bulunan pompanın çalışma süresine, çalışma ve durma sıralamasından arıza uyarılarına kadar tüm hareketleri takip özelliğine sahiptir.

Devre Elemanları : Soğutma sisteminin güvenle çalışmasını sağlamak üzere cihaz üzerinde; drayer-filtre, gözetleme camı, expansiyon valf, solenoid valf, kombine prosestat, su akış kontrol valfi, soğutma valfleri su ve hava tahliye valfleri bulunur.

Su Tankı: Suyun depolandığı tanktır. İthal malı kauçuk ile izole edilerek çevre ile ısı alış-verişi önlenmiştir.

SOĞUTMA KULELERİ
Su soğutma kuleleri, çeşitli tesislerde kullanılarak ısınan suların ,yeniden kullanılmasını sağlamak için soğutulmasına yarayan, gereksiz ısıyı sistemden uzaklaştıran sistemlerdir.Bir bakıma fabrikaların radyatörü gibi vazife görürler. Tüm model paket kulelerimiz optimum soğutma sağlayacak şekilde dizayn edilmiştir. Kulenin, Ana yapı, Havuz ve Fan bacası CTP (Cam elyaf Takviyeli Polyester) levhalardan imal edilmiştir. Kule iç ve dış yüzeyi Polyester esaslı pigmentler ile renklendirilmiş her türlü hava şartlarına ve UV ışınlarına dayanaklı, solmaz, bozulmaz Jel-Coat malzemedir. Cam Elyaf Takviyeli polyester K-APEX Model kuleler optimum soğutma sağlayacak şekilde dizayn edilmiş kompakt ünitelerdir. Hazır monte edilmiş olarak sevk edilen kuleler su ve elektrik bağlantısına hazır hale getirilmişlerdir. Kullanılan fiberglas dış kaplama ve plastik dolgu malzemeler güvenli olarak zor kullanma şartlarına karşı dayanıklılık gösterirler.Motor ve fanlar kulenin yan taraflarına konumlandırılmıştır. Soğutma aralıkları 67.500 kcal/h – 800.000 kcal/h Cam Elyaf Takviyeli Polyester B-Apex Model Kuleler K-Apex kulelerden farkı daha büyük kapasitede olması ve fan guruplarının kule üstünde bulunmasıdır. İstendiyinde motor tahrik mili vasıtasıyla fan bacası dışına alınabilir.Soğutma aralıkları 800.000 kcal/h – 3.300.000 kcal/h dir.

HAVA SOĞUTMALI PAKET CHİLLER SOĞUTMA GRUBU
Kullanım alanları: Enjeksiyon ve şişirme makinaları kalıpları ve hidrolik yağı, ekstruderlar, sıcak formlama kalıpları, perdah makinaları, silindir merdaneler, metal işleme tezgahları ve muhtelif soğutma uygulamaları için idealdir. Kompakt dizayn, yüksek performans ve küçük hacmi ile dar alanlarda kolayca uygulanır.

Kompresör : Tek sistemde 1 kompresörden 4 kompresöre kadar kombine çalışma özelliğine sahiptir. Cihazlarımızda kapasiteye uygun olarak scroll tip veya yarı hermetik tip soğutma kompresörleri kullanılır. Kompresörler arıza hallerinde yine kendi bakım atölyemizde onarılmaktadır.

Kondenser : Paket ünitelerde kullanılan hava soğutmalı kondenserler bakır borulu ve alüminyum kanatlı tiptir. Soğutkanın hızla yoğuşmasını sağlamak üzere ağırlıklı olarak V dizaynda çift olarak uygulanmıştır. Kondenser fanları fanları cihaz kasası üzerinde davlumbazlara monte edilmiştir.

Evaporatör (chiller) : Shell & tube chiller’ler, demir boru içinde U firkete bakır boru demeti olarak imal edilmiştir. Boru demetinin sökülebilir olması evaporatör içinin rahatlıkla temizlenebilmesine imkan verir. Düzenli bakım neticesinde cihaz ömrü uzar.

Elektrik Panosu : Elektrik panolarında Fransız Telemechanique ürünleri kullanılır. Pano bileşenleri uzun ömürlü olmaları sebebiyle tüm dünyada tercih edilen markadır.

Mikroprosesör : Cihazlarda bulunan mikroişlemci cihazın çalışma sıcaklıklarından, üzerinde bulunan pompanın çalışma süresine, çalışma ve durma sıralamasından arıza uyarılarına kadar tüm hareketleri takip özelliğine sahiptir

Devre Elemanları : Soğutma sisteminin güvenle çalışmasını sağlamak üzere cihaz üzerinde; drayer-filtre, gözetleme camı, expansiyon valf, solenoid valf, kombine prosestat, su akış kontrol valfi, soğutma valfleri su ve hava tahliye valfleri bulunur.
HAVA SOĞUTMALI CHİLLERLER
Kullanilan Alanlari: Plastik enjeksiyon makinalari, Metal enjeksiyon makinalari, Ekstürler, Boru, Kablo vs. sistemleri, Kaplama Banyolari, Soklama sistemleri (Terlik Sanayisi), Ayakkabi taban sanayisi, Kapali devre klima sistemleri (Otel, Hastane vs.), Kapali devre sanayi tesisleri (Fabrika vs.) Matbaa sanayi, Pastorize sanayi, Tekstil ve iplik sanayi, ilaç sanayi.

Kompresör: Cihazlarimizda hermetik tip, yari hermetik ve vidali kompresörler kullanilmaktadir. Karter isitici ve koruyucu rölelere sahiptirler. Gaz sistemi titresim alicilar ile kirilmaya karsi muhafazalidir. Sessiz ve emniyetli olarak uzun seneler hizmet verirler.

Soğutma Elemanlari: Sistemin emniyetini ve düzenli çalismasini saglar. Bunlar expension valf, digitaltermostat, Alçak-yüksek basinç presostadi, manometre, vana, kurutucu filtre (Drier) gibi elemanlardir.

Kondenser: Bakır boru aleminyum kanatlidir. Sezsiz çalisan aksiyal fanlari vasitasi ile freon gazinin sivilasmasini saglayarak evaparatörü besler. Kondenserlerde Alman-Italyan marka fanlar kullanilmaktadir.

Evaporatör: Esanjör freon gazinin buharlasmasini saglayarak su sicakligini istenilen degerde tutar.

Elektrik Tablosu: Cihaz üzerine yerlestirilmistir. Sistemin tam otomatik ve emniyetli olarak çalismasini saglar. Kontaktör, termik sigorta ana salter, sinyal lambalari gibi kumanda ve elemanlari ile donatilmistir.

Su Tankı: Suyun depolandigi tanktir. Ithal mali kauçuk ile izole edilerek çevreile isi alis-verisi önlenmistir.

DOĞAL GAZLI SOĞUTMA NEDİR
Soğutma işleminin, yaygın olarak elektrikli sistemler ile yapıldığı bilinmektedir. Ancak, ticari soğutma işinde elektrik ve doğal gaz arasındaki rekabetin artışı ile birlikte, yeni doğal gaz yanmalı soğutma sistemleri, geçtiğimiz 10 yıl içerisinde önemli teknik gelişmeler kaydetmiştir. Günümüzde doğal gazlı soğutma, elektrikli soğutma teknolojilerine karşı daha az maliyetli ve çevre uyumludur.

ABSORBSİYONLU SOĞUTMA TEMEL PRENSİBİ
Bilindiği gibi, suyun kaynama noktası basınç ile doğrudan orantılıdır. Atmosferik basınçta (760 mmHg), su 100oC (212oF)'de kaynar. Daha düşük basınçta ise su daha düşük sıcaklıkta kaynar. 6 mmHg mutlak basınçta suyun kaynama noktası 3,7oC (38,7oF)'dir.

Li-Br (Lityum Bromür), sofra tuzu (NaCl) ile kimyasal olarak benzerdir. Li-Br su içinde çözünebilir. Li-Br/Su solüsyonu, kendi kimyasal eğilimi sebebiyle, suyu absorbe etme özelliğine sahiptir. Li-Br solüsyonunun konsantrasyonu arttıkça ve sıcaklığı düştükçe suya karşı olan absorpsiyon eğilimi de artar. Buna ilave olarak, Li-Br'in ve suyun buhar basınçları arasında büyük bir fark vardır. Bu da demektir ki; eğer Li-Br/Su solüsyonun sıcaklığı arttırılırsa, su buharlaşır ama Li-Br solüsyonda kalacağından solüsyon daha konsantre hale gelecektir.

Absorbsiyonlu sistemler soğutma etkisi yaratmak için ısı enerjisi kullanır. Bu sistemlerde soğutucu (Örnek: Su), evaporasyon sırasında düşük sıcaklıkta ve basınçta ısıyı absorbe eder ve kondensasyon sırasında da yüksek sıcaklıkta ve basınçta ısı açığa çıkartır. Absorbsiyonlu sistemler tek etkili ve çift etkili olmak üzere ikiye ayrılırlar. Tek etkili absorbsiyonlu sistemler yalnız soğutma amaçlı kullanılırken, çift etkili absorbsiyonlu sistemler ısı pompası şeklinde çalışarak hem soğutma hem de ısıtma amaçlı kullanılırlar.

ABSORBSİYONLU SOĞUTMA ÇALIŞMA PRENSİBİ
Absorbsiyonlu soğutma sistemlerini oluşturan parçalara ait bilgiler ve sistemin şematik gösterimi aşağıda verilmiştir.

Solüsyon Pompası
Emiş tankının dibinde düşük konsantrasyonlu Li-Br solüsyonu bulunur. Buradan, hermetik bir solüsyon pompası, solüsyonu borulu bir ısı değiştirgecine ön-ısıtma amaçlı olarak gönderir.
Zayıf Li-Br solüsyonu bu ısı değiştirgecinde üst tanktan gelen konsantre solüsyon tarafından ısıtılır.

Jeneratör
Zayıf Li-Br solüsyonu ısı değiştirgecini terk ettikten sonra üst tanka hareket eder, Zayıf Li-Br solüsyonu, hem buhar hem de sıcak su taşıyan boru demetini çevreler.
Boru demetindeki buhar ve sıcak su, zayıf Li-Br solüsyon havuzuna ısı transferi yapar ve zayıf solüsyon kaynamaya başlar.

Bu sırada kaynama sonrası meydana gelen buharlaşma sonucu, zayıf Li-Br solüsyonu tankın üst kısmındaki kondensere soğutucu buhar gönderir ve tankın dibinde konsantre Li-Br solüsyonu kalır

Konsantre Li-Br solüsyonu, ısı değiştirgecine giderek jeneratöre pompalanan zayıf Li-Br solüsyonuna ön ısıtma yapar.

Kondenser
Soğutucu buhar, nem tutuculardan geçerek kondenser boru demetine gider.
Soğutucu buhar, borular üzerinde yoğuşur
Isı, tüplerin içinde hareket eden soğutma suyuna transfer olur
Soğutucu buhar, yoğunlaştıkça kondenserin dibindeki kapta toplanır. Soğutma suyu ısınmış olarak kondenseri terk ederken, soğutucu buhar soğuyup yoğuşur.

Evaporatör
Soğutucu sıvı, üst tanktaki kondenserden alt tanktaki evaporatöre gider ve evaparatör boru demeti üzerine püskürtülür.
Alt tanktaki büyük vakuma bağlı olarak (0,8 kPa = 6 mmHg), soğutucu sıvı 3,9oC (39oF)'de kaynar ve soğutucu etki yaratır.
Vakum, tam alttaki absorberde higroskobik olarak üretilir.
Bu proses sırasında soğuk su (chilled water) elde edilir.

Absorber
Soğutucu buhar (Büyük vakum altında kaynayıp buhara dönüşen soğutucu sıvı) evaporatörden absorbere hareket ettikçe jeneratördeki konsantre Li-Br solüsyonu, absorber boru demetinin üstüne püskürtülür.

Konsantre Li-Br solüsyonu, evaporatörde büyük bir vakum yaratarak soğutucu buharı solüsyona doğru çeker.
Soğutucu buharın Li-Br solüsyonu içine absorbe edilmesi ile ayrıca, soğutma suyu tarafından alınan ısı da üretilir.
Artık zayıf Li-Br solüsyonu, solüsyon pompasına akmak üzere alt tankın dibinde birikir ve bu döngüye devam edilir.

DOĞAL GAZLI SOĞUTMANIN AVANTAJLARI
1.Direkt ateşlemeli brülörlü modellerin, kışın ısıtma kazanı yazın da soğutma grubu olarak kullanılabilmesi dolayısı ile ısıtma-soğutma ihtiyacına ortak olarak cevap verebilmesi.
2.Elektrikli soğutmada kullanılan soğutucu akışkan CFC' in (Kloroflorokarbon) aksine doğal gazda kullanılan LiBr ve amonyak soğutucu akışkanlarının çevre dostu olması.
3 İşletme maliyetlerinin düşük olması.
4. Elektrik tesislerinde ve kablolamalarda klima santralleri için gelen ilave maliyetlerin azaltılması.
5. Gaz firmalarının teşvik edici fiyat indirimleri.
6. Teçhizatın daha uzun ömürlü olması.
7. Kullanım esnekliği (hem ısıtma hem soğutmada).
8. Kullanım kolaylığı.
9. Doğal gazın kesintisiz temini.
10. Oluşabilecek acil durumlara kısa zamanda müdahale (15 dakika).
11. Özellikle aşırı sıcak günlerde elektrik kullanımını düşürerek, enerji kullanımını dengelemesi.
12. Bina dışına konulduğunda dış etkenlere karşı dayanıklı olması.
13. Teçhizat için boş alan ihtiyacının düşük olması.
14. Çalıştırma sisteminin kolay olması.
15. Kullanım alanlarının geniş olması (kurumlar, okullar, hastaneler, üniversiteler, belediye binaları vs.).
16. Hareket eden parçası olmayan basit bir sistem olması.
17. Yüksek güvenilirlik.
18. Bakım maliyeti düşüklüğü.
19. Uzun ömürlü olması (en az 20 seneden başlayan).
20. Doğal gazın yaz-kış tüketimleri arasındaki farklılıkları dengelemesi.
21. Farklı ısı kaynakları ile kullanılabilmesi
22. Kojenerasyon ünitelerinde açığa çıkan atık ısı, absorbsiyonlu soğutma sistemlerinde ısı girdisi olarak kullanılarak sistemlerin birbirlerine entegre edilmesi sağlanabilir. (aynı sistemden elektrik, ısıtma, soğutma, sıcak su üretme imkanı).
23. Verimi arttırıcı yönde çalışmalarla birlikte yeni yüksek performanslı cihazların üretilebilmesi.
24. Düşük sıcaklıklar için amonyaklı absorbsiyonlu çillerlerin geliştirilmesi.
25. Düşük emisyon için çalışmaların olması.
26. Değişken yük ve şartları karşılayabilme kabiliyeti.
27. Doğal gazla bağlantılı soğutma sistemi üreten firmaların gün geçtikçe artması.

Soğutma Çevrim Elemanları

SOĞUTMA ÇEVRİM ELEMANLARI

Bu bölümde, buhar sıkıştırma çeviriminde kullanılan cihaz ve ekipmanın tanıtılması ele alınacaktır. Bir buhar sıkıştırma çevrimi aşağıdaki 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- Drayer

4.4- Monometre

4-5 Termometre

  1. 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 akışkanın basıncını kondenserdeki yoğuşma sıcaklığının karşıtı olan seviyeye çıkarmaktır.

İdeal bir kompresörde şu genel ve kontrol karakteristikleri aranır:

  1. a. Sürekli bir kapasite kontrolü ve geniş bir yük değişimi-çalışma rejimine uyabilme.
  2. b. İlk kalkışta dönme momentinin mümkün olduğunca az olması.
  3. c. Verimlerin kısmi yüklerde de düşmemesi.
  4. d. Değişik çalışma şartlarında emniyet ve güvenirliliği muhafaza etmesi.
  5. e. Titreşim ve gürültü seviyelerinin kısmi ve tam yüklerde ve değişik şartlarda belirli seviyesinin üstüne çıkmaması.
  6. f. Ömrünün uzun olması ve arızasız çalışması.
  7. g. Daha az bir güç harcayacak birim soğutma değerini sağlayabilmesi.
  8. h. Maliyetinin mümkün olduğu kadar düşük olması.

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

Genel yapıları itibariyle soğutma kompresörlerini aşağıdaki şekilde sınıflandırmak mümkündür:

1A ) Pozitif Sıkıştırmalı Kompresörler

  1. a. Pistonlu Kompresörler
  2. b. Paletli Dönel Kompresörler
  3. 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 dönme hareketi bir krank-biyel sistemi ile doğrusal harekete çevrilir. Eski çift etkili kompresörlerin, yatık tip pistonlu buhar makineleri ile hareketlendirilmesinde hiç dönel hareket olmadan da çalışma durumlarına rastlamak mümkündür. Bugünkü pistonlu soğutma kompresörleri genellikle tek etkili, yüksek devirli ve çok sayıda silindirli makineler olup açık tip (kayış kasnak veya kavramalı) veya Hermetik tip kompresör şeklinde (Amonyak hariç) dizayn ve imal edilmektedir.

Pistonlu kompresörlerin uygulanma şartları, birim soğutucu akışkan soğutma kapasitesine isabet eden silindir hacmi gereksinimi az olan 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 tek etkili olup, yatık ve çift etkili kompresör dizaynı hemen tamamıyla terkedilmiştir. Tam kapalı hermetik tip motor-kompresörlerde düşey eksenli 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. Bu dönel hareketten yararlanma şekli ise değişik türden olabilir (tek ve çift dişli, tek paletli, çok paletli) çift dişli prensibine göre çalışan ve çok sık rastlanan Heisel vida tipi dönel kompresörler bundan sonraki paragrafta gösterilmiştir. paletli tip dönel kompresörlerin en çok uygulanan 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 kompresörlerde palet dış gövdeye yerleştirilmiştir ve dönel hareket katılmaz, sadece dönel rotorun eksantrik hareketini takip ederek doğrusal hareket yapar. Bu ve diğer tip dönel hareketli kompresörlerde en önemli husus; birbirine temas ederek hareket eden parçaların yüzey düzgünsüzlükleri 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 kontrol altında tutulur. Hidrodinamik etkiden kastedilen veya bunu meydana koyan faktörler, çalışma boşlukları, relatif hareket hızları, yağlama yağının viskozitesi ve parçaların yüzey işlemi düzgünlükleridir. Dönel kompresörlerde ölü hacim çok küçük olarak yapılabildiği için Volumetrik verim çok yüksektir. Ayrıca, iyi bir imalat tekniği ile ses ve titreşim seviyeleri pistonlu kompresörlere nazaran çok daha alçak seviyelerde olabilmektedir. Ancak, ses ve titreşim seviyesi kompresörün büyüklüğü arttıkça artmaktadır ve büyük tip dönel kompresörlerde basma tarafı ses yutucusu (susturucu) konulması uygun olmaktadır. Bu tip kompresörlerin ana parçaları ve bunların özellikle aşağıda kısaca izah edilmektedir.

Kompresör Kapasite Kontrol Mekanizması

Soğutma yüklerinin daha düşük seviyelerde olduğu çalışma şartlarında sistemin tam yükteki gibi dengeli ve yüksek bir verimle çalışmasını sağlamak ve daha az enerji sarf etmek maksadıyla değişik türden kapasite kontrol mekanizmaları geliştirilmiştir. Bunlardan uygulamada 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 devrini azaltı 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, tahrik şaftını ve diğer aksamı içinde toplayan dış gövde çoğunlukla iyi vasıflı, sızdırmaz pik dökümden yapılır. Hareket eden eksantrik rotorun temas ettiği iç yüzey ve karşılıklı iki yan yüzeyler çok dar toleranslarla işlenir, taşlanır ve honlanır. Hermetik tiplerde genellikle uygulanan dizayn şekli düşey motor/kompresör ekseni tertibi şeklidir.

  1. 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.

  1. c) Palet

Kompresör verimi büyük ölçüde paletin sızdırmazlık seviyesine bağlı olduğundan bunların çok ince (0.08m ) toleranslarla işlenmesi ve şekillendirilmesi 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). paleti rotora karşı bastıran yayın basma kuvveti, refrijeranın kondenser yoğuşma basıncına göre ve %25 arttırılarak tayin edilir.

  1. d) Tahrik Mili

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

  1. 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 çelik zarf 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.

  1. f) Valf

Dönel kompresörlerde akış sürekli olduğundan emiş valfine gerek yoktur. Basma tarafına, yüksek vasıflı çelikten yapılmış, genellikle yaprak tipi bir valf (klepe) konulur. Valf kalınlığı, kompresörün büyüklüğüne bağlı olarak 0.1 ile 0.3 mm arasında değişir (5 hp’den küçük kompresörler). 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 paletli çalışan küçük kapasiteli hermetik tip kompresörlere de bazen rastlamak mümkündür). R-12, 22 ve Amonyak gibi refrijeranlarla, tek kademeli 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 HP arasında değişmektedir. Bu tip kompresörlerin özellikleri : aynı kapasitedeki diğer tip kompresörlerden daha küçük boyutlu ve daha hafif olmaları, endüstriyel uygulamaların gerektirdiği şekilde sağlam ve dayanıklı olmaları, çok düşük evaporasyon sıcaklıklarında başarıyla kullanabilmeleridir. Uygulama yerlerinin başında; soğuk depoculuk, gıda maddeleri dondurulması işlemleri, endüstriyle ve kimyasal proseslerin soğutma gerektiren işlemleri gelmektedir. Bu kompresörlerin palet sayısı genellikle 4 ila 16 arasında değişmekte olup palet sayısının kompresör büyüklüğü arttıkça fazlalaşması bir çok yönden fayda sağlamaktadır. Sıkıştırma oranının, birim soğutma kapasitesine harcanan gücün en düşük seviyede kalmasını sağlayacak şekilde tertibi gerekir. Bugünkü çok paletli dönel kompresörlerde sıkıştırma oranı 1/7 sınırının altında tutulmaktadır. Diğer yandan, emiş/basma dizayn basınç farkının da çok yüksek tutulmaması gerekir; aksi halde paletlerde aşırı gerilim (esneme) meydana geleceği gibi yatak yükleri de artacaktır ve rotorun esnemesi söz 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 konulan valflerin ayarlanması ile sağlanan tip olanıdır. Bu valfler aynı zamanda aşırı basınç altında açılarak yüksek basınca karşı koruma sağlarlar ve kompresörün yağlama mekanizmasından gelen basınçlı yağın verdiği kontröllü kumanda ile kapasite kontrolü görevini yaparlar. 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 kapasitenin kontrolünü mümkün kılmaktadır.

1A/c) Helisel Tip Dönel Kompresörler

Pozitif sıkıştırmalı kompresörler genel grubuna giren bu kompresörlerin değişik konstrüksiyonu haiz bir çok türüne rastlamak mümkündür. Soğutma uygulamalarında halen en çok rastlanan helisel tip dönel kompresörleri, bariz farklara sahip iki ana grupta toplamak mümkündür; (1) Tek vidalı/helisli tip, (2) Çift vidalı/helisli, dönel kompresörler. Ancak, her iki tip kompresörün de çalışma prensibi 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 ısı ekonomizeri 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 sene bunlardan daha ziyade hava kompresörü olarak yararlanılmıştır. Daha sonraki yıllarda ise soğutma uygulamalarında kullanılmaya başlanmış 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 meydana gelmektedir. Bu helisel vida çifti bir dış gövde içerisine yerleştirilmiş ve her iki başlarından yataklanmıştır. Dış gövde refrijeran giriş/çıkış ağızlarını da içerir. Refrijeran gazın helisel boşluklarındaki hareketi hem radyal hem de aksiyal yönde oluşmaktadır. Helisel dişlilerden birisi (genellikle erkek helisel dişli) tahrik gücünü sıkıştırma işlemine iletir ve bu işlem sırasında diğer dişli serbest durumda tahrik edeni takip ederek döner. Ancak, her iki helisel dişlinin de ayrı ayrı tahrik gücü verilerek, senkronize edilmiş devir sayılarıyla tahrik edildiği dizayn 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 profili ise ilk yapılan tiplerde dairesel iken son yıllarda daha verimli bir çalışma ve daha iyi bir sızdırmazlık sağlayan asimetrik özel bir profile dönüştürülmüştür.

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

Püskürtülen yağ ayrıca silindir soğutulmasına, sesin ve aşınmaların azaltılmasına yardım etmektedir ve kompresör, gelen refrijeranda daha yüksek oranda sıvı refrijeran bulunmasına tahammül edebilmektedir ki bu, soğutma uygulamaları için önemli bir husustur. Yağ püskürtmeli 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;

  1. a. Düzgün (kesintisiz) bir refrijeran gaz akışı sağlar,
  2. b. Düzgün bir tork değeri muhafaza edilir,
  3. c. Pozitif sıkıştırma özelliği vardır,
  4. d. Geniş bir yük değişimi sahasında titreşimlerin asgari seviyede tutulabilmesi sağlanabilir,
  5. e. Yüksek bir Volumetrik verim ve Adyabatik verim elde edilir,
  6. f. Emiş ve basma klapelerinin bulunmadığı (Arıza kaynağının ve basınç kayıplarının ortadan kalkması yönünden) bir yapıya sahiptir,
  7. 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 soğutulması gereklidir. 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 farkı pozitif sıkıştırma işlemi yerine santrifuj kuvvetlerinden faydalanarak sıkıştırma işlemini yapmasıdır. Santrifuj kompresörlerde özgül hacmi yüksek olan akışkanların ( daha geniş hacımlerin ) kolayca hareket ettirilmesi mümkün olduğu için sık sık büyük kapasiteli derin soğutma ( - 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 arttırılarak sağlanabilir.

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 soğutucu sıvı 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.

Performans faktörü ( hermetik ) =

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 yönetmeliklerinde onaylanmakta ve listelenmektedir, böylece kullanıcılar, bilirkişiler, tesisatçılar ve güç şirketleri, çeşitli makinelerin izafi verimlerini değerlendirebilirler.

Kompresör performansına ait öncelikle kompresör tasarım mühendislerinin kullandığı ve soğutma teknisyenleri için pratik kullanımı olmayan 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 ve aynı oranda gerekli olan test ise, makinenin muhtemel ömrünü tespit eder. Ömür testi, kompresör yıllar boyu çalışması gereken koşullara 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 veya yayınlayabilir.

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 düşey eksende 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, yalnızca ne 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 noktasına çıkın, sonra sola gidin; son okunacak değer 30, 76 kW’ dir. Güç girişini belirlemek için, - 3, 9°C’ den yukarı 46, 1 °C ve B noktasının kesişme 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 olduğu evoporatör sıcaklıklarındaki düşmeyle, kapasitenin nasıl hızla azaldığını gözleyiniz. Buna rağmen, düşük basınçlı buharları uygun yoğuşma basınçlarına yükseltmek için gereken yüksek çalışma seviyelerini gösteren güç girişi eğrilerinin o kadar hızlı düşmediğine dikkat 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 buharlaşma sıcaklıklarına sahip, giren hava sıcaklıklarına dayandırılmıştır. Çeşitli çevre sıcaklıklarında kondanser-kompresör denge noktalarına ait denge 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), yani 1,17 kW’lık bir fark bulunuyor. Eğer dış hava sıcaklığı 37,8 °C’de sabit kalırsa ve evaporatör yükü de sabit kalırsa, sonuç buharlaşma sıcaklığında bir düşüş ve dolayısıyla evaporatör SF’ında ve kapasitesinde bir artış olacaktır. Bu arada, kompresör kapasitesi de, sistem 16,7 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 ekspansiyonlu sistemde (kuru tip) ekspansiyon valfi, kılcal boru veya benzer bir basınç düşürücü elemanda adyabatik olarak genişletildikten sonra Evaporatöre 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. Sıvı taşmalı 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 evaporatöre beslenmesi 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 alçak basınç 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 tarzda dizayn edilmelidir. Ancak, bunlardan sonuncusu ilk ikisiyle genellikle ters düşmektedir. Şöyle ki; iyi bir ısı geçişi ve ii iyi bir buharlaşma için gerekli şartlar iç ve dış yüzeylerin daha girintili ve daha kolay ıslanır (kılcallığı fazla) olmasını gerektiren bu durum basınç kayıplarını 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 önemli değişikler meydana getirir. Burada, refrijeranın bir boru serpantinin içerisinde hareket etmesi ve soğutulacak maddenin boruların dışından 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 arttıracağı için akış debisini azaltacak ve kapasiteyi düşürecektir. Burada, her iki etkenin durumu beraberce göz önünde bulundurup ısıl geçiş ve kapasitenin optimum olduğu değerler saptanmalıdır.

Evaporatör tipleri, uygulamanın özelliklerine göre 3 ana grupta toplanabilir; (A) Gaz haldeki maddeleri soğutmak için kullanılan evaporatörler (genellikle hava), (B) Sıvı haldeki maddeleri soğutucu evaporatörler (Su, salamura, antifriz, metilen glikol, kimyasal akışkanlar, 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 arttırmak maksadıyla genellikle kanatçıklar ilave edilir. Isıl film katsayısını daha da arttırmak üzere hava geçiş hızlarını arttırmak için vantilatörlerle cebri bir hava hareketi sağlanabilir. Ancak, kanat ilavesi, gerekse motorla tahrikli vantilatör konulması her uygulamada pratikman 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 kanat imalat 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 ve uygulamanın duruumu müsaade ettiğinde daima tercih edilir. Memleketimizde Erfos (Airforce) adıyla anılan bu tür soğutcular Ünit soğutucu diye de tanımlanmakta ve hava hareketi çoğunlukla aksiyal/pervane tipi bazen de radyal/santrifuj tip (kanalla hava iletimi ve aşırı basınç kaybı mevcutsa) vantilatörlerle sağlanmaktadır. Bu cihazlar soğutucu soğutucu serpantin (Evaporatör) hava vantilatörü ve damlama tavası ile saç dış muhafazadan meydana gelmektedir. Hava vantilatörü, üfleyici ve emici şekilde çalışacak tarzda yerleştirilebilir.

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 hızlı soğutucular (2,5-4 m/sn), (3) Yüksek hızlı soğutucular (4-10 m/san). Fazla hava hareketi sakıncalı olan uygulamalarda (çiçek muhafazası, et kesim odası gibi hava hareketinin 1 m/san. altında olması gereken haller) alçak hızlı soğutucular kullanılmalıdır. Orta hızlı soğutucular genel soğutma uygulamalarında ve en sık kullanılan cihazlardır. Yüksek hızlı soğutucular ise hızlı soğutma istenen hallerde, 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 ve buradan gidilerek oda Aparat Çiğ Noktasının (Room Apparatus Dew Point) psikometrik diyagram üzerinde saptanması ile sağlanır. Bu tarz hesap, klima uygulamalarında daima yapılır, fakat ünit soğutucu seçiminde pek tatbik edilmez, zira duyulur ısı oranının gerçek değerini 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 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. 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]

 

  1.   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]

  1.   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]

 

  1. 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)

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 kısımlarda katılaşarak 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 akışkan kullanılacaktır.
  4. 4. Kimyasal olarak aktif olmamalıdır, tesisat malzemesini etkilememesi, korozif olmaması, yağlama yağının özelliğini değiştirmemesi 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 uzak tutulmamalıdır. [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 kapasitesi aralığında olan santrifüj su soğutucu ünitelerde (chiller) kullanılmaktadır. Bütün dünyada 60.000 adet su soğutucu ünitede R11 kullanıldığı 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 sebebiyle tamamen emniyetli bir maddedir. Bunlara ilaveten, en ekstrem çalışma şartlarında dahi stabil ve bozulmayan, özelliklerini kaybetmeyen bir 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 şartlarında karışabilir ve yağın kompresöre dönüşü basit önlemlerle sağlanabilir. Yağı çözücü (Solvent) özelliği, kondenser ve evaporatör ısı geçiş yüzeylerinde yağın toplanıp ısı geçişini azaltmasını önler.

Buharlaşma ısısının düşük olması sebebiyle sistemde dolaşması gereken akışkan debisi fazladır. Fakat bu önemli bir mahzur olmadığı gibi küçük sistemlerde, akış kontrolünün daha iyi yapılması yönünden tercih edilir. Büyük sistemlerde ise buhar yoğunluğunun fazlalığı ile, birim soğutma için gerekli silindir hacmi R – 22, R – 500 ve R – 717 (Amonyak) dan çok farklı değildir. Birim soğutma için harcanan beygir 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 kapasitesi nedeniyle 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 paket tipi klima cihazlarında, ev tipi ve ticari tip soğutucularda da, bilhassa daha kompakt kompresör gerektirmesi (R12’ye nazaran takriben 0.60 katı) ve dolayısıyla yer kazancı sağlaması yönünden tercih edilir. Çalışma basınçları ve sıcaklıkları R12’den daha yüksek seviyede ve fakat birim soğutma kapasitesi için gerekli tahrik gücü takriben aynıdır. Çıkış sıcaklıklarının oldukça yüksek olması sebebiyle, bunun aşırı seviyelere ulaşmasına engel olmak için emişteki kızgınlık derecesini mümkün mertebe düşük tutmalıdır. Derin soğutma uygulamalarında, aşırı çıkış sıcaklıkları ile karşılaşılabileceğinden (yüksek sıkıştırma oranı sebebiyle) silindirlerin su gömlekli olması tavsiye edilir. Yağ dönüşünü sağlamak için R12’ye nazaran daha dikkatli ve iyi işlenmiş dönüş boruları döşenmeli, derin soğutma uygulamalarında muhakkak yağ ayırıcı konulmalıdır. R12 yağ ile daha çabuk ve iyi karışmaktadır. Su ile ise R22 daha çabuk ve yüksek oranda karışır.[2]

R114 : R114 (CClF2), yanmayan ve zehirli özelliği olmayan bir soğutucu maddedir. 80 °C – 120 °C arasında endüstriyel ısı pompalarında 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 malzeme değiştirilmelidir. 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 olan ve 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 sıkıştırma gerekmektedir. 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 düşük sıcaklık uygulamalarında kullanılmaktadır. Yanıcı özelliğe sahip olduğundan dönüşüm ve yeni kullanımlarda güvenlik önlemleri göz önünde tutulmalıdır. Sera etkisi R134a’ya göre iki kat daha fazladır. R125 R134a ile birlikte değişik oranlarda kullanılarak R502 alternatifi 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 uygun olmadığı düşük sıcaklıklar için düşünülmüştür. Yanma özelliği yoktur. Ancak sera etkisiR134a’dan iki kat daha fazladır. R134a, R143a R32 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 (C2H4F2), 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 uyum sağlamaktadır. Yanıcı ve kokusuz olan R152a zehirleyici özellik göstermez. Termodinamik ve fiziksel özellikleri R12 ve R134a’ya çok yakındır. Bu yüzden dönüşümlerde kompresörde herhangi bir modifikasyona gerek kalmaz. Hacimsel soğutma kapasitesi R12’den %5 daha 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 SUVA MP39 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 SUVA HP80 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 / 20 ve % 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 sistemin yeniden dizayn edilmesi gerekmektedir. Bu değişim yapıldığı taktirde sistem verimi R22’ye göre %5 daha iyi olmaktadır. Sera etkisinin yüksek 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 soğutma kapasitesine sahiptir.[11]

R502 : R502, R22 ve R115’den oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 48.8 R22, % 51.2 R115’tir. En çok kullanıldığı alan soğuk taşımacılık ve ticari soğutuculardır. CFC içerdiğinden üretimi durmuştur. Düşük sıcaklıklarda yüksek hacimsel soğutma kapasitesine sahiptir. –20, –40 °C aralığında R22’den % 1 ile % 7 arasında daha yüksek olmaktadır. COP değeri çalışma koşullarına 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 ALLIED SIGNAL 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 sahalarında ve donmuş paketleme uygulamalarında başarıyla kullanılmaktadır. Buharlaşma ısısının yüksek oluşu ve buhar özgül hacminin de oldukça düşük olması sistemde dolaştırılması gereken akışkan miktarının düşük seviyede olmasını sağlar. R22’de olduğu gibi çıkış sıcaklıkları 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 k****k suretiyle, gerekse evaporatörden kompresöre yağın dönüşünü kolaylaştıracak tarzda boru tertibiyle yağın kompresör karterine birikmesi sağlanmalıdır.[2]

 

                 5.2. Yağlama Yağları :

             Soğutma kompresörlerinde kullanılan yağlama yağlarından, daha başka ve anormal bir mekanik cihaz yağlamasından beklenenden 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 çevreye iletilmesini 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 düşük seviyede olmalıdır.

5 )        Ne kadar önlem alınırsa alınsın, yağlama yağının bir kısmı Kondenser ve evaporatöre taşınır. Önemli olan, buralarda yağın toplanıp kalmaması ve fakat süratle tekrar kompresör karterine dönmesidir. Bunu sağlamak üzere, yağlama yağı düşük sıcaklık seviyelerinde 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 dayanması istenir.

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 olması gerekir.

             Bütün bu özellikleri bir arada yerine getiren ideal bir yağlama yağının mevcut olmadığı söylenebilir. Fakat uygulamanın durumuna göre bazı özellikler diğerlerine göre tercih veya feda edilebilir. Örneğin,viskosiyesi yüksek bir yağ kompresörde gaz basıncını muhafaza yönünden iyi netice verirken gerek sistemden kompresöre dönüş zorluğu ve gerekse evaporatör ısı transferini azaltıcı (iç yüzey sıvaşarak) yönlerden istenmeyen durumlar meydana koyar. Bu tür yağın sürtünmeyi azaltıcı etkisi de daha azdır. Keza, kimyasal yönden çok dengeli olan bir yağ çoğu zaman iyi yağlama özelliklerinden uzaktır.

             Soğutma tesisatlarında kullanılan mineral yağlama yağlarını 4 ana grupta toplamak mümkündür.

  1. Naftanik asıllı yağlar (doymuş – satüre hidrokarbonlar)
  2. Parapinik “asıllı yağlar” (doymuş hidrokatbonatlardır)
  3. 3. Aromatikler
  4. Hidrokarbon asıllı olmayan yağlar (polar aromatikler veya resimler)

             Genellikle yukarıdaki molekül yapısı tek başına ve saf olarak bir yağda bulunmayıp iki grubun molekül yapısı beraberce görülür. Örneğin bir parapinik zincirini naftelik veya aromatik yapıyla birleştirilmesi gibi. Bu karmaşık yapıyı tarif ve analiz etmek genellikle 2 şekilde yapılır; karbon tarzı analiz ve moleküler analiz.

             Mineral yağlar R-13, R-22 ve R-502 soğutucu akışkanlar ile zor karışır ve bu hem kompresöre yağın dönüşünü güçlendirir hem de evaporatörde ısı transferini azaltır. Buna bir çözüm getirmek üzere araştırmalar sentetik yağların bulunmasına yöneltilmiştir. Bulunan en tatmin edici soğutma yağlama yağı cinsi Alkali – Benzerler olmuştur. Bu yağlama yağları, halokarbon türü soğutucu akışlarda iyi çözülmesi yanında yüksek sıcaklıklara ve oksidasyona karşı daha iyi dayanıklılık göstermektedir. Sentetik yağlardan bazılarını saymak gerekirse; sentetik parapinler, poliglikoller, iki bağlı asit esterleri, Neopentil esterleri, silikonlar, silikat esterleri, florin bileşikler sayılabilir.

Sentetik bir yapın soğutma uygulamasında kullanılmasında çok dikkatli olmak gerekir. Bu tür bir yağ kullanırken muhakkak evsafı bilinmelidir. Mineral yağların kullanılmasında çoğu zaman akıcılık (viskosite) dengeliliği ve sıcaklık altında çözülmeme özellikleri yeterli sayılabilir. Ayrıca, mineral yağların çoğunda katkı maddeleri bulunmaz, halbuki sentetik yağların hemen hepsi bir yan katkı maddesi konularak hazırlanır ve değişik iki sentetik yağın birbirleriyle veya soğutucu akışkanla karıştırılması yağın tüm özelliklerini bozabilir. Bu nedenle, sentetik yağların bir kompresörde kullanılması için mutlaka kompresör imalatçısının tavsiyesine uyulmalıdır. Hatta aynı husus her çeşit yağlama yağının kullanılmasında uygulanmalı, genel kayide olarak değişik cins yağlar birbirleriyle karıştırılmamalıdır. Bir kompresöre yağ ilavesi gerekiyorsa ve kompresörde mevcut yağın cinsi bilinmiyorsa, kompresördeki yağın tamamı boşaltılıp yeni yağ ile doldurulmalıdır. Piyasa adı ve imalatçı firma isimleri ile en sık rastlanan ve kullanılan soğutma yağları aşağıdaki listede verilmektedir.[2]

VİSKOSİTE DEĞERİ

150 SSU (*)                                          300 SSU                                               Firma Adı

SUNISO 3GS      SUNISO 4GS      Sun Oil Company

                                          (Suneco)

ZERİCE R-42      ZERİCE R-48      Humble Oil Co.

                                                       (Esso)

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.

                                                       (Keystone)

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. Bunu ise yağın viskosite sayısı belirler. Kompresör tip ve büyüklüklerine göre tavsiye edilen yağlama yağı viskositeleri aşağıdaki tabloda verilmektedir.

  1. 1. Soğutma kompresörleri için yağlama yağı viskoziteleri

Uygulama (*)

Kompresör Tipi ve Soğutucu Akışkan Cinsi

Yağla 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 – 300

A

Rotatif tip diğer halojen refrijeran kompresörü

280 – 300

A

Vida tipi diğer halojen refrijeran kompresörü

150 – 300

B

Yağ soğutma sistemine ve kompresör silindirine

giriyor ise

150 – 300

B

Yağ soğutma sistemine ve kompr. Girmiyor/cebri

yağlama

500 – 600

B

Yağ soğutma sistemine ve kompr. Girmiyor/çarpmalı

yağlama

150 – 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 yandan bu erimenin oranı gazın basıncı ile cinsine ve yağın sıcaklığına ve cinsine de bağlıdır. Refrijeran viskositesi yağ viskositesinden çok daha düşük seviyede olduğundan yağ ile refrijeranın karışması sonucu yağın viskositesi azalır. Mineral yağlarda çok az eriyen iki refrijeran madde, amonyak ve karbondioksit diğerlerinden karakteristik bir ayrıcalık gösterir. Aşağıdaki tablo en sık rastlanan soğutucu akışkanların mineral yağlarda erime (karışma) durumunu özetlemektedir.[2]

YAĞ – REFRİJERAN KARIŞMA DURUMU

Tamamen

Karışma

Yüksek

Oranda

Karışma

Orta

Seviyede

Karışma

Az

Karışma

Karışmaz (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 % 0,2 ağırlık)

             Yağlama yağının, soğutma sisteminde etkin olan diğer bir özelliği yağın düşük sıcaklıklardaki mumlaşmasıdır (wax separation). 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 uygulamanın cinsine göre, bilhassa derin soğutma yapan sistemlerde, yağın mumlaşma sıcaklığının evaporatör sıcaklığının yeterince altında olmasına 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 gibi motor sargılarındaki (hermetik kompresör) ve sürtünmeden gelen ısının kompresörden uzaklaştırılmasını zorlaştırır. Yağlama yağının köpürmesini azaltan katkı maddeleri mevcuttur. Fakat kompresör imalatçıları çoğunlukla bu katkı maddelerine ihtiyaç kalmadan sitemin tertiplenmesini önermektedir.

 

Kondenserde Havanın Etkisi

Kompresörün sürekli çalışması    sonucu evaporatörden soğutucu gazı çekmesi ve evaporatöre genişleme supabından yeterli sıvının akmaması durumunda, evaporatörde vakum meydana gelir. Bu nedenle sistemin ek yerlerinden sistem içine hava karışabilir.
Bundan başka boru sisteminin bazı kısımları değiştirilirken de sistemde hava kalabilir.

Kondenser boruları içindeki havanın sakıncaları şöyle sıralanabilir :
Hava çok küçük ısı iletkenlik kat sayısına sahiptir. Kondenser boruları çevresini saran hava molekülleri, boruların içindeki sıcak gazdan soğutma suyunun ısı akışını önler. Böylece yoğunlaştırma güçleşir.
Hava kompresördeki makine yağının viskozitesini değiştirir.
Hava içindeki oksijen, kondenser borularını oksitleyerek, dayanıksız kılar.Kompresörde soğutucu gaz, yoğunlaşma basıncına kadar sıkıştırılır. Ancak gaz içine hava karışmış ise havanın kısmî basıncından dolayı soğutucu gazın kısmî basıncı, yoğunlaşma için gerekli doygunluk basıncına erişmemiş olur.
Gaz yoğunlaşamaz. Örneğin; amonyağın 30 °C ta yoğunlaşabileceği basınç 11,895 kg/cm² dir. Soğutucu gaz kompresörde söz konusu değere kadar sıkıştırılır. Gaz içine 3 kg/cm² lik hava karışmış ise amonyağın kısmî basıncı 11,895 – 3 = 8,895 kg/cm² olur. Bu basınçta amonyak yoğunlaşmaz.
Amonyağın yoğunlaşabilmesi için 3 kg/cm² lik kısmî basınca sahip olan hava ile birlikte 11,895 + 3 = 14,895 lik basınca kadar sıkıştırılması gerekir. Bu değer çok yüksek olduğundan, kompresörü fazla çalıştırmak için fazla enerji gerektirir. Ayrıca yüksek basınç da sistem için sakıncalı olabilir.

Kondenserler

Kondansatör sıcak yüksek basınçlı soğutucu gaz çevreye yoğunlaşma onun gizli ısı gevşek sağlar soğutma devre yüksek yan bileşen vardır. ısı Bu kayıp gaz ölçüm cihazı taşınıyor olabilir yüksek basınçlı sıvı haline yoğunlaşmasına neden olur. Isı kondansatör tarafından reddedilen buharlaştırıcı sistem ve kompresör girer. verimsizlikleri ve diğer ısı artışı, bir kondansatör açık bir sistemi nedeniyle yaklaşık 1,25 kat ısı evaporatör kazanılan atmayın gerekir. Hermetik sistemlerde kondenserleri de ısı motor sargıları dan kurtulmak gerekir.

Kondenser Birçok farklı kullanımı, fonksiyon bağlı olduğunu ve ısı atılmasının anlamına gelir. Iki temel kategori "su soğutmalı" ve "hava" orta ısı kaldırmak için kullanılan sınıflandırılır soğutulur. Bir kondansatör temel tasarım hedefi en düşük maliyetle en fazla ısı kaldırmak ve yer gereksinimi olduğunu.

Su ve hava genellikle bol ve ekonomik yoğuşmalı medya vardır. Su hızlı ve verimli olan kondansatör nispeten küçük izin verir ve su soğutmalı kondenser daha ne zaman uygun ekonomik kılan kullanılabilir ısı büyük miktarda kaldırabilirsiniz. Ancak, su veya az kimyasal kondansatör kullanmak soğutma için elverişsiz olabilir. Ayrıca, su soğutmalı kondenser ölçek, kirlenme, donma tabi ve korozyon.

Hava soğutmalı kondenser su soğutmalı üniteler daha büyük olmalı, ancak donma veya suya maruz sorunlar değildir. Hava ne zaman su kullanılamaz veya kimyasal olarak uygun olmayan pahalı kullanılır soğutma.

Palet, kablo ya da plakaları ve yeteneği yoğuşma ısı kurtulmak için yüzey alanını artırmak için tüp kondansatör bağlanır olabilir. Hayranları veya pompaları yaygın yoğuşmalı orta akışını artırmak için kullanılır. Bu tür donanımları, alt soğutucu soğutma artış ısı transferi oranını arttırmak ve kondenser oval boyutunu azaltmak

Kondenser Yüzeyinde Mekanik Deformasyon

Uçan cisimlerin fan ile kondenser arasına girip sürtünmesiyle kanatçığa verdiği zarar,çoğunlukla bir kanatçık tarağı ile düzeltilebilir. Aksi takdirde kondenser yüzeyinde karşı basınç oluşacağı ve yeterli havanın kondenser üzerinden istenilen ısıyı çekemeyeceğinden kondenser kapasitesi düşecek dolayısıyla verim ve soğutma kapasitesi de düşecektir.
Çoğu kondenser bir sac muhafaza içindedir ve hava hareketinden maksimum fayda sağlamak üzere bir davlumbazla teçhiz edilmiştir. Özellikle fan ve fan motorundan kaynaklanan vibrasyon zamanla davlumbazın sac muhafazadan ayrılmasına veya yırtılmasına neden olmaktadır. Bu da kondenser üzerindeki hava hareketini azaltacağından kondenserin verimini düşürmektedir. Yıllık bakım periyotları içinde kondenser yapısının ve bağlantı noktalarının kontrol edilmesinde fayda vardır.

Kondenser Kapasitesine Ortam Sıcaklığının ve Basıncının Etkisi

Bir soğutma sisteminin bekleneni verebilmesi, büyük ölçüde yoğuşma basıncının ve sıcaklığının belirli sınırlar arasında tutulmasıyla mümkün olur. Bu ise kondenserin çalışma rejimi ile ilgilidir. Aşırı yoğuşma ve sıcaklığın düşürülmesi, kondenserin yeterli soğutma alanına sahip olmasıyla ilgili olduğu kadar hava devresinde yeterli debi ve sıcaklıkta havanın bulunmasıyla da ilgilidir.

Kondenserde akışkan soğutucu buharının yoğunlaştırılması için kullanılan havanın sıcaklığı ve miktarı, kondenserin verimli çalışabilmesi bakımından önemlidir. Havanın sıcaklığı düşük, kondenser üzerinden akan miktarı çok, akma hızı fazla olursa, yoğunlaştırılacak olan soğutucu buharını, kompresörde fazla sıkıştırmaya gerek kalmadan sıvılaştırmak mümkün olacaktır. Bu da birim enerji için soğutma veriminin artması demektir.

Kondenser Dizaynı Termik ve Mukavemet Hesapları

SICAKLIK DEĞİŞİMİ
Buhar sıcaklığı yoğuşum esnasında sabit kalmaktadır.Buna karşılık soğutma suyunun sıcaklığı artış göstermektedir.Buna göre soğutma yüzeyinin hesabında kullanılacak olan

LOGARİTMİK ORTALAMA SICAKLIK FARKI
ORTALAMA SU SICAKLIĞI
ORTALAMA SOĞUTMA SUYU SICAKLIĞI

T=21.5°C İÇİN SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ:
Yoğunluk( r ): 997.825 Kg/m3
Özgül ısı(cr): 0.99868 Kcal/Kg°C = 4.1745KJ/Kg°C
Isı iletim katsayısı( l ): 93.5 Kcal/mh°C = 390.83KJ/mh°C
Kinematik Vizkozite( J ): 9.7355×10-7 m2/s
Prandtl sayısı( Pr ): 6.773

T=40°C İÇİN SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ:
Yoğunluk ( r ): 992.30 Kg/m3 (iterasyonla)

SOĞUTMA SUYU MİKTARI:
Kondenserlerin esas çalışma prensipleri çürük buharla soğutma suyu arasındaki ısıl denge ve ısı alışverişinden ibarettir.Türbinden çıkan yüksek ısı tutumlu çürük buhar yoğuşmak suretiyle bu ısısını soğutma suyuna verecektir.Dolayısıyla çalışma istenmesinden dolayı gerekli soğutma suyunun temin edilmesi de önemli bir problem olarak karşımıza çıkar.Buharı yoğuşturan suyun sıcaklığı arttığı için tekrar kullanılamaz.Bunun için aynı sıcaklıkta sirkülasyon suyuna ihtiyaç vardır.Bu su ya doğal bir kaynaktan ya da soğutma kulelerindeki sıcaklığına kadar soğutmak sureti ile devreye alınır.

SOĞUTMA SUYU İLE ÇÜRÜK BUHAR ARASINDAKİ ISIL DENGE:
 ( Gst ) mB: Saatteki buhar sarfiyatı ( Kg/h )
( id ) h1: Türbinden çıkan çürük buharın ısı tutumu ( KJ/Kg )
(ik ) h1¢ : Yoğuşma sonundaki yoğuşum suyunun ısı tutumu ( yaklaşık olarak aynı şartlardaki sıcaklığa eşit kabul edilir ) ( KJ/Kg )
(w ) msu: Saatteki soğutma suyu miktarı (Kg/h )
cr: Suyun özgül ısısı (KJ/Kg°C )
( ta ) tsoğg: Suyun kondensere giriş sıcaklığı ( °C )
 ( te ) tsoğç:Suyun kondenserden çıkış sıcaklığı ( °C )
Soğutma suyu miktarının buhar sarfiyatına oranına
Özgül soğutma miktarı denir.

TOPLAM ISI TRANSFERYÜZEYİNİN HESABI
Boru Malzemesi:Al-Brass
Boru Malzemesi Çapı: BWG 18 3/4¢¢ ( seçildi )
Boru Cidar Kalınlığı( S ):1.24 mm
Boru Dış Çapı( dd ):19.05 mm
Boru İç Çapı( di ): 16.57 mm
Ortalama Boru Çapı( dm ): 17.81 mm
k=2000/3000 arasında bir değer kabul edilir.
k=2600 Kcal/m2h°C seçildi.
Isı iletim denklemlerinden yararlanılarak yaklaşık hesaplarla Q=k.A.DTm formülü yazılarak A yüzeyi hesaplanabilir.

HAVA İÇİN GEREKLİ SOĞUTMA YÜZEYİ
G2: Soğutulan hava miktarı ( Kg/h )
cp: Havanın özgül ısısı ( Kcal/Kgh ) ( 0.24 Kcal/Kgh alındı )
k2: Havanın soğutma suyuna ısı iletim katsayısı yaklaşık olarak k2=0.05 Kcal/mh°C
Kondenser içinde bulunan hava miktarı HOESFER’ e göre ( Amprik olarak )
Emme yerindeki hava sıcaklığı DİETZEL’ e göre:
Toplam Yüzey:
AT =A1 + A2
AT = 683.867+189.44
AT = 873.307 m2

LOGARİTMİK ORTALAMA YÜZEY:
ISI İLETİMİ
Kondenserin yaptığı iş buharı yoğuşturmak olduğuna göre su ile buhar arasındaki ısı geçişi önem taşır.Buhardan suya ısı iletimi, konveksiyon ısı geçişleri olmak üzere ikiye ayrılır.Buhardan dış duvara olan ısı iletim katsayısı aD ile gösterilir.Birimi ( Kcal/m2h°C ) dır ve 10000-14000 arasında bir değer kabul edilir.Boru dış cidarından iç cidara ısı geçişi de kondüksiyonla olur.Boru malzemesinin ısı iletkenlik katsayısı [l ( Kcal/mh°C )] ve cidar kalınlığı [ d (mm) ] na bağlıdır.Üçüncüsü de iç cidardan soğutma yüzeyine, soğutma suyuna yine konveksiyonla ısı geçişidir.Buradaki yüzey ısı iletim katsayısı aw ile gösterilir ve birimi aD ile aynıdır.Bu faktörlerin hepsine bağlı olarak sistemin toplam ısı iletim katsayısı k :
denklemi ile hesaplanır.Su tarafı yüzey film katsayısı soğutma suyu hızına ve ortalama su sıcaklığına bağlı olarak amprik olarak hesaplanır.

SABİTLER
HÜTTE’ ye Göre
SCHACK’a Göre
a 1755 2030 b 0.015 0.014 n 0.87 0.85 m 0.13 0.10
İki değer arasındaki fark ise Þ(2610-2600) / 2610 =% 0.4
BORULAR
T: Boru taksimat hatvesi F: Üçgen alanı f: Ayna yüzeyi
f alanına 1 / 2 boru yerleştirildiğine göre bir boru 2f alanına yerleştirilir.
Her birim ayna yüzeyine
z¢=995.88 adet boru sığar. Boru sayısı bilindiğine göre:

AYNA ÇAPI
Boru demetleri arasındaki boşluk ve kanallar için bu alanın % 30 fazlası alınmıştır.
Gövde cidar kalınlığı ( gövdeyi çelik saçtan yaparsak )
d=Saç kalınlığı
M: Kondenser kapakları
D: Kondenser iç çapı
Di = 2.55 m = 2550 mm
Dd = 2550+2d = 2570 mm,
Dd > Di olduğundan kapaklar eliptik olacaktır.
R=Ddış =2570 mm
H=0.2R=51.0mm

KONDENSER BOYUTLARI
Gs: Saniyedeki buhar miktarı ( Kg/s )
V: Çürük buhar özgül hacmi ( m3/Kg )
Fg: Çürük buhar alanı ( m2 )
C: Çürük buharın kondensere giriş hızı.Bu değer ya türbin son basamak hızına göre alınır ya da 50-100 m/s arasında seçilir.

Buna göre giriş ağzı çapı:
YOĞUŞUM SUYU ÇIKIŞ AĞZI ÇAPI
Yoğuşum suyu çıkış ağzı çapı da aynı şekilde hesaplanmaktadır.Yalnız burada suyun hızı değişmektedir.Suyun hızı v=1-1.5m/s

SOĞUTMA SUYU GİRİŞ ÇIKIŞ ÇAPI

MUKAVEMET HESAPLARI

KONDENSER KÜTLESİNİN AĞIRLIĞI

YAN KAPAKLARIN AĞIRLIĞI
2 tane kapak Þ G2=1.249 Ton

ÇAP
(mm)

ET KALINLIĞI (mm)
9.5
2438
572 Kg (Kapak Ağırlığı )
2591
644 Kg (Kapak Ağırlığı )
Enterpolasyonla
2591-2438=153 mm
644 -572=72 Kg
153 mm de 72 Kg artıyorsa; (2550-2438)=112 mm ‘de 52.7 Kg artar.
Buna göre bir kapağın ağırlığı G2=572+52.7
G2=624.7 Kg

SOĞUTMA SUYU BORULARININ AĞIRLIĞI
SOĞUTMA SUYU AĞIRLIĞI
msu=1287.75 Kg/s
Jsu=1.62 m/s
1 saniyede 1.62 metre yol alırsa 4 metreyi 2.469 saniyede kateder.
G4=Gsu= msux2.469
G4=Gsu=3.179629 Ton

KONDENSER TOPLAM AĞIRLIĞI
SG = G1+G2+G3+G4
SG = 2.47391+1.24941+9.435326+3.179629
SG = 16.338 Ton
Kondenser üzerindeki diğer ekipmanlar da düşünülürse
SG = 17 Ton

MUKAVEMET HESAPLARI
q=Boru sabit yükü+Akışkan yükü
rAl-Brass=8.33 Kg/dm3=8330 Kg/m3
rSu=997.825 Kg/m3

I.SEHİM HESABI
(Orta ayna olmaması hali)

II.SEHİM HESABI
(Ota ayna olması hali)
PAYANDA HESABI
Aynaları dış tarafında suyun basıncı, iç tarafında ise vakum bulunduğundan üzerine binen yükün payandalar tarafından taşınması gerekir. Payandalar karsonlu çelik borulardır. Soğutma suyunun borulardaki ve valflerdeki kayıplarının yenilebilmesi için en az 0.5 Atü bir basınca sahip olması gerekir. Bu suretle boru aynası üzerine yaklaşık olarak p=1.5 Kg/cm2 lik bir basınç tesir eder. Bu taktirde ayna tarafından taşınacak toplam kuvvet:
Payanda olarak dd=80 mm di=70 mm çelik boru seçildi.

PAYANDA KESİT ALANI
ATALET MOMENTİ
ATALET YARIÇAPI
NARİNLİK HESABI
l>86 olduğundan hesap Euler’e göre yapılacak.
FLAMBAJ GERİLMESİ(Euler’e göre)
E=2.15×106 Kg/cm2
FLAMBAJ KUVVETİ
EMNİYET KATSAYISI
KAPAK CİVATALARININ HESABI
p=1.5 Kg/cm2
Di=2550 mm
St 37 için semniyet=0.6 sAkma
semniyet=0.6×2100=1260 Kp/cm2
Daha emniyetli olması için semniyet=1260/1.4=900 Kp/cm2
Civatalara gelen toplam kuvvet:
Cıvata adedi z = 80 kabul edilirse bir civataya etkiyen kuvvet:

Kondanserlerlerde Hava Kullanmanın Sebepleri

Hava, ısı alınabilen veya istendiğinde de ısı verilebilen, korozif etkileri suya göre daha düşük ve daha temiz ve her şeyden önemlisi bol ve kullanımına bir bedel ödenmeyen sürekli bir kaynaktır. Bu nedenlerden ötürü hava tercih edilerek kullanılır. Özellikle soğutma yükü 5 hp’ ye kadar olan soğutma devrelerinin büyük çoğunluğunda hava soğutmalı kondenserler kullanılır. Hatta günümüzde gerekli kondenser soğutma hacmine uygun alanın bulunduğu yerlerde çok daha büyük soğutma kapasitesine sahip sistemlerde de uygulamaları görülmektedir. Bu tip kondenserlerin tercih nedenleri (avantajları) basit oluşları, kuruluş ve işletme masraflarının düşüklüğü, temizlik, bakım ve tamirlerinin kolaylığı şeklinde sayılabilir. Diğer taraftan her türlü soğutma uygulamasına uyarlanabilecek yapıdadırlar.

Ev tipi ve ticarî soğutucular, soğuk odalar, pencere tipi klima cihazlarından büyük kapasiteli klima sistemleri başlıca uygulama alanlarıdır.

Kondanserlerde Korozyon

Endüstriyel alanda çalışan soğutma devreleri, dış ortam şartlarının yanında, bulunduğu şartların da korozif etkisi altındadır. Endüstride kullanılan birçok kimyasalın buharı ve özellikle baca gazlarının birçoğu korozif etkiye sahiptir. Baca gazlarının, atmosferik ortamdaki rutubet içinde çözünerek, asit yağmuru şeklinde yüzeyde yoğuşması sonucu, özellikle dış ortamda açıkta çalışan kondenser devreleri üzerinde korozif etkisigörülür. Ayrıca soğutma devresinin büyüklüğü ve çeşitli metallerden teçhiz edilmesinden dolayı da, elektrokimyasal korozyon söz konusu olur. Bu tip korozyon metalik yapı malzemesinin değişik cinsli olarak kullanılması veya metallerin bir başka metalle kaplanması hâlinde görülür. (Örneğin; bakır borulu - alüminyum kanatçıklı bir kondenserde farklı iki metal arasında elektrokimyasal korozyon söz konusudur.)

Hava soğutmalı bakır boru - alüminyum kanatlı kondenserin ömrü, önlem alınmadığı takdirde, cihaz sac aksamı kadar uzun ömürlü olamamaktadır. Korozif ve ısıl etkilerden ötürü en fazla 5 – 6 yıl sonunda alüminyum kanatçıklar hızla bakır boruların etrafından çürüyerek dökülmektedir (deniz üstü veya denize yakın konumlu mekânlar veya endüstriyel fabrika ortamlarında çok daha kısa süre içinde). Azalan kondenser yüzey alanı sonucu cihazlar, daha yüksek yoğuşma basınçlarında çalışmak zorunda kalmaktadır.

Dolayısıyla soğutma kapasiteleri düşmekte, çekilen elektrik enerjisi artmakta ve yüksek basınç problemleri neticesinde cihazlar sık sık arızalanmaktadır. Son yıllarda korozyona önlem olarak alüminyum borularda ve kanatçıklarda ısı transferini azaltmayacak şekilde kaplama teknikleri geliştirilmiştir. Bunlardan biri de eloksallı katosferik kaplama tekniğidir.

Evaporatif Kondenserlerin Yapısı ve Kullanım Alanları

Evaporatif kondenser üç ana kısımdan oluşmaktadır.

Bunlar;
Soğutma serpantini,
Su sirkülasyon ve püskürtme sistemi,
Hava sirkülasyon sistemi.
Soğutma serpantininin içinden geçen soğutucu buharı, hava soğutmalı kondenserde olduğu gibi yoğuşarak sıvı deposuna geçer. Serpantinin dış yüzeyinden geçirilen hava, ters yönden gelen atomize hâldeki suyun bir kısmını buharlaştırarak soğutma etkisini meydana getirir. Kondenserin alt seviyesinde bulunan su toplanma haznesinden su devamlı şekilde bir pompa ile alınıp soğutma serpantinin üst tarafında bulunan bir meme grubuna basılır ve memelerden püskürtülür. Bu suyun takriben %3-5 buharlaşarak (takriben 6 ile 7,5 litre/h beher ton/frigo için) havaya intikal ettiğinden, su haznesine, flatörlü valf aracılığıyla devamlı su verilir. Soğutma kulelerinde olduğu gibi evaporatif kondenserlerde de buharlaşma sebebiyle geride kalan suyun sertliği ve kirliliği gittikçe artacağından, su toplanma haznesinden bir miktar suyu sürekli sızdırmak gerekir. Su haznesinde verilen suyun yumuşatılmış su olması hâlinde bu miktar sıfıra indirilebilir ve bu tercih edilmelidir.

Evaporatif kondenserler genellikle binanın dışına ve çatıya konulur. Bina içi uygulamalarında ise hava giriş-çıkışları için galvanizli sacdan veya plastik hava kanallarından yararlanılır. Bina dışındaki cihazların kışın da çalışması söz konusu ise donmaya karşı tedbir alınmalıdır.
Evaporatif tip kondenser uygulamaları büyük kapasiteli soğutma sistemlerinde kullanılmakta ve soğutma kulesi adı verilen sistemin içinde yer almaktadır.

Biz Arayalım

Lütfen bilgileri giriniz

Üye Giriş