SOĞUTMA SİSTEMİ ELAMANLARI VE

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI

MEGEP (MESLEKÎ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN

GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ)

ELEKTRİK ELEKTRONİK TEKNOLOJİSİ

SOĞUTMA SİSTEMİ ELAMANLARI VE SOĞUTUCULAR

ANKARA 2007

Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller;

• Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır).

• Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır.

• Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir.

• Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşabilirler.

• Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır.

i

AÇIKLAMALAR .............................................................................................................. iii GİRİŞ ..................................................................................................................................1 ÖĞRENME FAALİYETİ–1.................................................................................................3 1. SOĞUTUCULAR TANIMI, YAPISI VE ÇALISMASI ...................................................3 1.1. Soğutucunun Tanımı .....................................................................................................3 1.2. Soğutucunun Yapısı ......................................................................................................3 1.3. Soğutucunun Çalışması .................................................................................................4 1.4. Isı Transferi...................................................................................................................4 1.4.1. Kondüksiyon (İletim) .................................................................................................6 1.4.2. Konveksiyon (Taşıma)................................................................................................7 1.4.3. Radyasyon (Işınım) ....................................................................................................7 1.5. Gizli Isının Sihiri...........................................................................................................7 1.5.1. Isı Transfer Oranları ...................................................................................................9 1.6. Isı..................................................................................................................................9 1.7. Sıcaklık .......................................................................................................................10 1.8. Soğutma ......................................................................................................................10 1.9. Soğutucu Akişkan .......................................................................................................10 1.10. Doyma Sıcaklığı ........................................................................................................10 1.11. Doyma Basıncı ..........................................................................................................11 1.12. Yoğuşma Sıcaklığı ....................................................................................................11 1.13. Soğutmanın Termodinamik İncelenmesi ve Isı Transferi Yöntemleri .........................11 1.13.1. Termodinamiğin Uygulama Alanları.......................................................................11 1.13.2. Termodinamiğin 1. Kanunu ....................................................................................11 1.13.3. Termodinamiğin 2 Kanunu .....................................................................................11 1.13.4. Soğutma Çevrimleri................................................................................................12 1.13.5. Gelişmiş Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Sistemleri .....................................................15 UYGULAMA FAALİYETİ ...............................................................................................18 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .....................................................................................19 ÖĞRENME FAALİYETİ–2...............................................................................................20 2. SOĞUTUCU ELEMANLARI........................................................................................20 UYGULAMA FAALİYETİ ...............................................................................................25 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .....................................................................................26 ÖĞRENME FAALİYETİ–3...............................................................................................27 3. SOĞUTMA SİSTEMİNİ OLUŞTURAN ELEMANLAR YAPISI VE GÖREVLERİ .....27 3.1. Ekovat (Kompresör, Sıkıştırıcı) ...................................................................................28 3.1.1. Pozitif Sıkıştırmalı Kompresörler..............................................................................30 3.1.2. Santrifuj Kompresörler .............................................................................................31 3.2. Kondenser (Yoğunlaştırıcı)..........................................................................................32 3.2.1. Su Soğutmalı Kondenserler ......................................................................................34 3.2.2. Hava Soğutmalı Kondenserler ..................................................................................35 3.2.3. Evaporatif Kondenserler ...........................................................................................36 3.3. Drayer .........................................................................................................................38 3.4. Kılcal Boru..................................................................................................................39 3.4.1. Kapiler Boru Kullanımının Avantajları .....................................................................39 3.4.2. Kapiler Boru Kullanımının Dezavantajları ................................................................39 3.4.3. Kapiler Borunun Değiştirilmesi ................................................................................40

İÇİNDEKİLER

ii

3.4.4. Kılcal Boru Seçimi ...................................................................................................40 3.5. Evaportör ....................................................................................................................41 3.5.1. Hava Soğutucu Evaporatörler ...................................................................................42 3.6. Dönüş Borusu..............................................................................................................44 3.7. Soğutma Gazı (R134a) ................................................................................................44 3.7.1. Soğutucu Akışkanlarda Aranılan Özellikler ..............................................................47 3.7.2. Soğutucu Akışkan Çeşitleri.......................................................................................48 3.7.3. Yağlama Yağları ......................................................................................................52 3.8. Termostat ....................................................................................................................56 3.9. Soğutmada Arıza Tespiti .............................................................................................57 3.9.1. Evaporatördeki Hatalı Yük .......................................................................................60 3.9.2. Kötü Yük Dağılımı ...................................................................................................62 3.9.3. Tıkalı Dağıtım veya Serpantin Devreleri ...................................................................63 3.9.4. Soğutucu Basınç Düşürme Cihazı Yanmış veya Yanlış Ayarlanmış Termostatik Genleşme Valfi ..................................................................................................................64 3.9.5. Kılcal Borular...........................................................................................................65 3.9.6. Gereğinden Küçük Boyutlandırılmış Soğutucu Hataları ............................................65 3.9.7. Soğutucu Miktarının Belirlenmesi ............................................................................66 3.9.8. Sistemin Soğutucu İle Doldurulması .........................................................................67 3.9.9. Arızalı Fan Motoru veya Tahriği...............................................................................69 3.9.10. Soğutucu Kontrol Cihazının Sızdırması ..................................................................72 3.9.11. Düşük Ortam Sıcaklığı............................................................................................73 3.9.12. Gerekenden Küçük Boyutlandırılmış Ünite.............................................................73 3.9.13. Titreşim..................................................................................................................73 3.9.14. Gürültü...................................................................................................................74 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .....................................................................................76 CEVAP ANAHTARLARI .................................................................................................78 KAYNAKLAR ..................................................................................................................79

iii

AÇIKLAMALAR

KOD 522EE0113 ALAN Elektrik Elektronik Teknolojisi DAL/MESLEK Elektrikli Ev Aletleri MODÜLÜN ADI Soğutma Sistemi Elemanları ve Soğutucular

MODÜLÜN TANIMI Soğutma sistemi ve elemanlarıyla ilgili bilgi ve becerilerin kazandırıldığı öğrenme materyalidir.

SÜRE 40/32 ÖN KOŞUL

YETERLİK Soğutma sistemlerinde kullanılan elemanların

yapısını, bu sistemlerin elektrik ve mekanik şemalarını öğrenmek.

MODÜLÜN AMACI

Genel Amaç Gerekli atelye ortamı ile soğutma sistemi

donanımları sağlandığında her türlü soğutma sisteminin yapısını, soğutma sistemi elemanlarını ve soğutma sisteminin prensip şemasını tanıyarak güvenli, verimli, amaca ve tekniğine uygun bakım ve onarım yapabileceksiniz.

Amaçlar 1. Soğutucu sistem elemanları ve soğutucuların,

çeşitleri çalışma şekilleri kullanım amaçlarını, bakım onarım ve arızalarını giderme işlemleri ile ilgili yeterlikleri kazanabileceksiniz.

2. Soğutma sistemi elektrik ve soğutma sistemi şemalarını okuyabileceksiniz.

3. Uygun ortam sağlandığında soğutma sistemini oluşturan elemanları tanıyarak, bu parçaların yapısını, görevlerinin neler olduğunu öğrenebilecek ve bu konuda bakım ve onarım yapabileceksiniz.

EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI

Atelye ortamı, Takımhane, takım çantası, el aletleri panosu, kontrol ve vida sıkma aletleri, ölçüm cihazları, anahtar takımları, lehimleme malzemeleri, diğer faydalı el ve güç araçları donanımları, soğutucu ve soğutma sistemi elemanları, soğutucu cihaz ile ilgili kataloglar, teknik veri kaynakları, İş güvenliği ile ilgili ekipmanlar.

AÇIKLAMALAR

iv

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME

Bir soğutma sistemi (arızalı veya sağlam) elemanını soğutucu üzerindeki kısımlarından söküp, daha sonra yine çalışma prensibine ve mekanik şemasına aykırı olmayacak şekilde monte edebilecektir

Tamamlamış olduğu işlemlerin sonunda ilgili işleme ait oluşturulmuş test ve uygulama sınavlarını gerçekleştirecektir.

1

GİRİŞ

Sevgili Öğrenci,

Bu modül sonunda edineceğiniz bilgi ve beceriler ile günümüzde artık olmazsa olmaz haline gelen soğutucuları daha iyi tanıyacak, bunların imalatında ve gelişiminde önemli roller alacaksınız.

Bir maddenin veya ortamın sıcaklığını onu çevreleyen hacim sıcaklıgının altına indirmek ve orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine soğutma denir.

En basit ve eski sogutma şekli, soğuk yörelerde tabiatın meydana getirdiği buzları muhafaza edip bunları sıcak veya ısısı alınmak istenen yerlere koyarak soğutma sağlanmasıdır. Kışın meydana gelen kar ve buz’u muhafaza ederek sıcak mevsimlerde bunu soğutma maksatları için kullanma usulünün m.ö. 1000 yıllarından uygulanmakta olduğu bilinmektedir. Bu uygulamanın bugün dahi yurdumuzun bazı yörelerinde geçerli bir soğutma şekli olduğu görülmektedir. Diğer yandan, eski mısırlılardan beri geceleri açık gökyüzünü görecek tarzda yerleştirilen seramik testilerde suyun soğutulabileceği bilinmektedir. Bu soğutma şekli, gökyüzünün gece karanlıktaki sıcaklığının mutlak sıfır (-273) derece seviyesinde olmasından ve ışıma (Radyasyon) yolu ile ısının gökyüzüne iletilmesinden yararlanılarak sağlanmaktadır.

Uygulama alanında ilk defa 1860 yılında Dr. James Harrison (Avusturalya) üretim işlemi sırasında birayı soğutmak maksadıyla mekanik soğutmayı başarıyla kullan-mıştır. Sistemde soğutucu akışkan olarak Sülfirik Eter kullanılmıştır. 1861 de Dr Alexander Kirk kömür ısısı ile çalışan ilk Absorpsiyonlu soğutma aygıtını gerçekleştirmiştir. Konutlarda kullanılmak maksadıyla soğutucu (Buzdolabı) yaptı. Otamatik olarak çalışan buzdolapları 1918 de Kelvinatör Company tarafından imal edilmeye başlandı ve ilk sene 67 dolap satıldı. 1918-1920 yılları arasında toplam 200 dolap yapılarak satıldı. Absorpsiyon prensibiyle çalışan otamatik bir buzdolabı da (Electrolux) 1927 yılında amerika’da satışa çıktı. Soğutma’nın tarifinden, bunun iki fiziksel değere, yani sıcaklık ve ısı değerlerine bağlı olduğu görülmektedir. Gerçekte bu iki değer birbirine yakinen bağlıdır. İzotermik ve Adyabatik işlemler ile kütle transferi dışında bu iki değer beraberce artıp azalırlar.

GİRİŞ

2

3

ÖĞRENME FAALİYETİ–1

Soğutucu sistem elemanları ve soğutucuların, çeşitleri çalışma şekilleri kullanım amaçlarını, bakım onarım ve arızalarını giderme işlemleri ile ilgili yeterlikleri kazanabileceksiniz.

Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken öncelikli araştırmalar şunlardır:

Ø İş güvenliği ile ilgili gerekli bilgileri edininiz. Ø İnternet ortamından faydalanarak, soğutucunun tanımını öğreniniz. Ø Bir beyaz eşya servisine gidip, soğutucu elemanlarını ve soğutucuları tanıyınız.

Çalışmalarınızı, kullanacağınız bir ses ve görüntü kaydedicisiyle zenginleştirebilir,

daha sonra elde edilen bu metaryelleri, atelyede bilgisayar ortamında sınıfla paylaşabilirsiniz.

1. SOĞUTUCULAR TANIMI, YAPISI VE ÇALISMASI

1.1. Soğutucunun Tanımı

Bir maddenin veya ortamın sıcaklığını, onu çevreleyen hacim sıcaklığının altına indirilmesi ve orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine denir. 1.2. Soğutucunun Yapısı

Soğutma sistemi; ekovat, kondanser, drayer, kılcal boru, evaparatör, dönüş borusu, soğutma gazı ve termostattan meydana gelmiştir.


ARAŞTIRMA

AMAÇ

4

Şekil 1.1: Soğutma çevrimi

1.3. Soğutucunun Çalışması

Öncelikle, soğuk gibi bir şey olmadığını biliyor muydunuz? Bir şeyi soğuk olarak tarif edebilirsiniz ve herkes ne demek istediğinizi anlar, ama aslında soğuk sadece ve sadece bir şeyden daha az ısı içeren başka bir şey anlamına gelir. Asıl olay daha az ve daha çok ısı miktarıdır. Soğutmanın tanımı ise ısının taşınması ve başka bir yere yerleştirilmesidir.

Bir malzeme soğutulacaksa, aslında ondan ısı alınacaktır. Eğer ılık bir içeceğiniz varsa ve diyelim 25°C ise ama siz bu içeceği 4°C olarak içmeyi tercih ediyorsanız; onu bir süre bir buzdolabına koyarsınız, ısı ondan bir şekilde alınır ve siz daha az sıcak bir içecek sahibi olursunuz. (Ah pardon, yani daha soğuk bir içeceğiniz olur.) Ama bir de şu durumu düşünün; dolaba koyduğunuzda 4°C olan içecek çıkardığınızda 3°C olmuş. İkisi de soğuk ama biri diğerinden daha az ısı içeriyor. Yani soğuk maddeler bile ısı içerirler ve daha az ısı içerme durumuna geçebilirler. Bu durumun limiti o malzemeden tüm ısının alınmasıdır. Bu sınır mutlak sıfır noktasıdır ve teorik olarak –273°C ile tarif edilir. Bu sıcaklığa ancak laboratuar ortamında elektriksel süper iletkenler vasıtası ile çok yaklaşılmıştır. 1.4. Isı Transferi

Isı transferi konusu bugün mühendisliğin tüm dallarında uygulama sahası bulmakta ve

fakat denilebilir ki Makine Mühendisliğinde bu daha da geniş olmaktadır. Makine Mühendisliği, ısı transferi ilmini ısıtma, soğutma, klima, havalandırma konularında başka içten yanmalı motorlarda, buhar üretiminde, ısı değiştirgeçlerinin dizaynında ve Makine Mühendisliğinin daha pek çok dallarında geniş ölçüde kullanmaktadır.

5

Isı transferi teorisi geniş ölçüde ileri fizik ve ileri matematik uygulamaları ile irdelenebilmekte, çoğu problemlere ancak basitleştirmek suretiyle ve bazı kabuller yapmak suretiyle matematiksel bir çözüm getirebilmektedir.

Soğutma işleminin gerçekleştirilebilmesinde soğutma sisteminin bir çok yerinde ısı alış-verişi olayı meydana gelir ve soğutma sahasında ısı transferi başlı başına en geniş yeri tutmaktadır. Soğuk odaların ısı tecritinden evaporatör ve kondenser dizaynına, soğuk odada muhafaza edilen çeşitli tür maddelerden kompresör gövdesindeki ısı akımlarına kadar soğutma sisteminin hemen her elemanında ısı transferi olayı meydana gelmektedir. Önce, soğutulan ortamın kendisi ısı transferi olayına maruz kalır ki, bunun nedeni, soğutulan ortamın normal olarak civar hacimlerden soğutulan ortama doğru bir akış meydana getirmesidir. Soğutulan hacme giren ısı, soğuk odanın kendi içinde bulunan veya meydana gelen ısı ile (soğutulan mal, aydınlatma, motor, insanlar, v.s) ve kapı açılmalarında meydana gelen dış hava sirkülasyonunun ısısıyla birleşir ve çoğalır. Evaporatör/soğutucu tarafından alınıp soğutucu akışkan/refrijeran maddeye geçirilen ve “Soğutma Yükü” diye adlandırılan ve toplam ısı, Buhar sıkıştırma çevriminde kompresör tarafından sıkıştırma işlemiyle kondensere sevk edilir. Kondenser, evaporatörden alınan ısı ile kompresörün sıkıştırma işlemi sırasında harcanan enerjinin ısıl karşılığı toplamını soğutma çevriminden uzaklaştırır. Görüldüğü gibi, ısı transferi sistemin bir çok elemanında defalarca meydana gelmektedir, ayrıca soğutucu akışkanın sistemin değişik yerlerinde sıvı ve gaz halde oluşu ve konum değişikliğine uğraması sırasında “Kütle Transferi” olayı ile de karşılaşılır.

Maddeler nasıl daha soğuk olur?

Isı transferi olayı 3 değişik şekilde olmaktadır ve bunlar;

Ø Kondüksüyon (İletim) Ø Konveksiyon (Taşıma) Ø Radyasyon (Işıma), diye adlandırılmaktadır

Şekil 1.2: Soğutma yöntemleri

Yukarıdaki son iki yol kapsamlı olarak soğutma ekipmanlarının tasarımlarında kullanılır. Eğer iki maddeyi birbirlerine değecek şekilde bırakırsanız ve biri sıcak diğeri soğuksa, ısı sıcak maddeden soğuk maddeye doğru akar. Buna kondüksiyon denir. Bu eğimli bir yüzeyde aşağı doğru yuvarlanmaya çalışan top örneğinde olduğu gibi yerçekimi kuvvetine benzer, kolay anlaşılabilecek bir durumdur. Eğer bir tabak yemeğe hava üflerseniz bir şekilde soğur. Yemekteki ısının bir bölümü hava molekülleri vasıtası ile taşınır. Buna konveksiyon denir. Eğer bir şenlik ateşindeki parlayan bir kor parçasını tekme ile uzaklaştırırsanız kor parçasının yavaş yavaş ışığını kaybettiğini be söndüğünü gözlemlersiniz. Aslında kor parçası radyasyon vasıtası ile ısısını yayar veya diğer bir deyişle

6

kaybeder. Radyasyon ile ısı yayma için maddenin parlaması gerekmez, her şey çevresi ile dengeye gelebilmek için bu metotların kombinasyonlarını kullanır. Görülebileceği üzere, bir maddeyi soğutmak yerine bu maddeyi kendinden daha soğuk bir malzeme ile başbaşa bırakmak ve gerisini doğadan beklemek yeterli olacaktır. Soğutma sisteminin asıl mekanik özelliklerine oldukça yaklaşmamıza rağmen öncelikle açıklanması gereken bazı özellikler daha var. Şimdi onları görelim.

Maddenin Halleri Maddenin herkesin bildiği üzer 3 hali vardır; katı, sıvı ve gaz. Burada bizim için

önemli nokta bir maddeyi katı halden sıvıya ve sonra gaz fazına geçirmek için o maddeye ısı vermek gerekliliğidir. Aynı mantıkla, maddeyi gaz fazından sıvıya ve sonra katı faza getirmek için de o maddeden ısı alınması gerekir.

Isı enerji türüdür ve ısının transferi de gene Termodinamiğin 1. Ve 2. Kanunları altında meydana gelmektedir. Her üç ısı transferinde de bir sıcaklık farkı gelmekte, ısı yüksek sıcaklık tarafından alçak sıcaklık tarafına doğru akmakta ve bir kaynağı terk eden ısı miktarı onu alan elemanların ısı artışına eşdeğer olmaktadır. 1.4.1. Kondüksiyon (İletim)

Isı iletimi bir ortam içerisinde bulunan bölgeler arasında veya doğrudan doğruya fiziki temas durumunda bulunan farklı ortamlar arasında, atom ve moleküllerin fark edilebilir bir yer değiştirmesi olmaksızın bunların doğrudan teması sonucu meydana gelen ısı geçişi işlemidir. Termodinamiğin II. Kanununa göre ısı yüksek sıcaklıkta bulunan bir bölgeden düşük sıcaklıktaki bir bölgeye akar. Kinetik teoriye göre bir maddenin sıcaklığı, bu maddeyi meydana getiren moleküllerin veya atomların ortalama kinetik enerji ile orantılıdır. Kinetik enerjinin fazla olması iç enerjinin fazla olması demektir. Kinetik enerjinin fazla olması demektir. Kinetik enerjinin fazla olması, iç enerjinin fazla olması demektir. Bir bölgede moleküllerin ortalama kinetik enerjisi, sıcaklık farkından dolayı bitişik bölgedeki moleküllerin ortalama kinetik enerjilerden fazla ise, enerjileri fazla olan moleküller bu enerjiyi komşu olan moleküllere iletirler.

Isının çeşitli malzemeler üzerinden iletilme oranı Ø Malzeme kalınlığı Ø Kesit alanı Ø Malzemenin iki tarafındaki sıcaklık farkı Ø Malzeme ısı iletkenliği Ø Isı akışının süresi gibi faktörlere bağlıdır. Yüksek ısı iletkenliğine sahip metaller, bizzat soğutma sisteminin kendisi içinde

kullanılır. Çünkü hızlı bir ısı transferinin hem evaporatör hem de kondenserde meydana gelmesi istenir. Evaporatörün içinde ürün veya hava, boruların içindeki soğutucudan daha yüksek sıcaklıktadır ve düşük sıcaklığa doğru bir ısı transferi olur. Oysa kondanserde, soğutucu buhar kondenserin geçer ve etrafında dolaşan soğutma ortamından daha yüksek sıcaklıkta yine burada da, düşük sıcaklığa doğru bir ısı transferi olmaktadır. Bu ısı transferi yöntemleri iletimdir.

7

1.4.2. Konveksiyon (Taşıma)

Konveksiyon, akışkan hareketi ile enerji taşınımı işlemidir. Ortam bir sıvı veya gaz ise, akışkan haraketi ile ısı enerjisi bir bölgeden diğer bir bölgeye sıcaklık farkından dolayı transfer edilecektir. Isı transferinin en önemli konusu konveksiyondur. Isı değiştiricilerinde akışkanlar, katı cisimler (yüzeyler) ile birbirinden ayrılmış olduklarından, konveksiyon, bir yüzey ile akışkan arasındaki enerji taşımında en önemli ısı transferi mekanizmasıdır.

Soğutucunun içindeki hava konveksiyon akımının sonucuna ait başlıca örnektir.

Buzdolabının soğutma serpantini ile, temastaki hava soğur ve bu yüzden de yoğunluğu artarak, buzdolabının dibine inmeye başlar. Bu şekilde, yiyeceklerden ve odanın ısısını çekmiş olan buzdolabının duvarlarından ısı çeker.

Hava ısıyı soğuduktan sonra genleşir, yoğunluğu azalmaya başlar ve ısının çekildiği

soğutma serpantinine ulaşana dek yükselir. Konveksiyon çevrimi, hava ile serpantin arasında sıcaklık farkı olduğu sürece devam eder. Piyasa tipi ünitelerde, dolabın içine plakalar yerleştirilebilir. Bunun amacı konveksiyon akımlarının, serpantinin etrafında arzu edilen hava akış şekillerini almaya yönlendirilmesidir. 1.4.3. Radyasyon (Işınım)

Bir cismi meydana getiren elemanter taneciklerin ısıl hareketi, elektromagnetik ışıma

şeklindeki enerji neşretmelerine sebep olur. Sıcaklığın artması, taneciklerin hareketini ve dolayısıyla ışıma şiddetini arttırır.

Radyant ısı, koyu renkli veya donuk cisimler veya maddeler tarafından kolayca

soğurulur. Oysa açık renkli yüzeyler veya malzemeler, ışık ışınlarını olduğu gibi, radyant ısı dalgalarını da yansıtırlar. Bundan dolayıdır ki ısı dalgalarını da yansıtırlar. Bundan dolayıdır ki buzdolabının açık renkte imal edilir.

Cisimlerin bazıları bu yapılan ışıma enerjisini soğurur, bazıları yansıtır, bazıları da

içlerinden daha serbestçe geçmelerine müsaade ederler. Yalnız mükemmel bir boşluktan serbestçe geçerler. Yapılan bu enerji dalgaları soğurgan başka bir ortama tesadüf ettiklerinde enerjilerini bu ortama transfer ederek bu ortamın ısıl hareketini arttırırlar. Böylece ısı enerjisi, neşredilen sitemden, ışımayı doğuran sisteme transfer edilmiş olur. Sistemlerden birinin sıcaklığı azalırken diğerinin sıcaklığı artar. Bütün cisimler sürekli olarak ısıl ışıma neşreder. 1.5. Gizli Isının Sihiri

Isı miktarının ölçümünün yapılabilmesi için bir yol bulunması gerekliliği çok önceleri

bulunmuştu. “Daha az ısı” ya da “daha çok ısı” ya da “külliyetli miktarda ısı” deyimlerinden daha kesin değerlere istenmişti. Bu başarmak için oldukça kolay bir görevdi. 1 LB (0,454kg) suyu aldılar ve bu suyu 1°F (0,556°C) ısıttılar. Bu işlemi yapmak için gerekli ısı miktarına da 1 BTU (British Thermal Unit) dediler. Soğutma endüstrisi o günden bu güne boyu açıklamayı kullanmaktadır. Örneğin 6000 BTU lık bir klima alabilirsiniz. Bu birim saatte

8

6000 BTU ısının yer değiştirmesini sağlayabilen bir ürünü açıklar. 12.000 BTU luk bir diğer ürün aynı zamanda 1 Ton olarak da adlandırılır. 1 Ton’da 12.000 BTU vardır.

1 LB suyun ısısını 40° F ‘dan 41°F ‘a artırmak için 1 BTU gerekir. Yine 1 LB suyun

ısısını 177°F ‘dan 178°F ‘a artırmak için de 1 BTU gerekir. Ancak 1 LB suyun ısısını 212°F ‘dan 213°F ‘a artırmak için 1 BTU kullanmayı denerseniz bunda başarısız olduğunuzu görürsünüz. Su 212°F ‘da kaynar ve daha fazla ısı almaktansa gaz fazına geçer. Maddenin kaynama noktasında çok çok önemli bir olay olur. Küçük bir deney yapar ve 1 LB suya her defasında 1 BTU ısı eklerseniz, su sıcaklığının yine her defasında 1 derece arttığını görürsünüz. Bu 212 dereceye varıncaya dek sürer. Sonra bir şeyler değişir. BTU ‘ları eklemeye devam edersiniz ancak su hiçbir zaman daha sıcak olmaz. Su gaz fazına geçer ve 1 LB su buharlaşma için 970 BTU alır. Buna buharlaşmanın Gizli Isısı denir ve 1 LB su için 970 BTU’dur.

Ee daha ne, soğutma efektinin nasıl çalıştığını ne zaman söyleyeceksiniz diyebilirsiniz.

Orada durun. Daha prosesi anlayabilmeniz için gerekenin ¾ ünü öğrendiniz. Bu suyun oda sıcaklığında kaynamasını engelleyen şey nedir diye sorsam ne dersiniz? Eğer yeteri kadar sıcak değil derseniz, üzgünüm ama yanlış. Suyun kaynamasını engelleyen tek şey suyun yüzeyine baskı yapan hava moleküllerinin basıncıdır. Suyu 212 dereceye kadar ısıtır ve ısı vermeye devam ederseniz, yaptığınız hava basıncını yenmek ve sıvı halinden kaçmasına izin vermek için su moleküllerine yeterli enerjiyi vermekten başka bir şey değildir. Eğer suyu hava basıncı olmayan uzaya çıkarırsanız direk olarak buhar olur. Eğer aynı suyu daha az hava basıncı olan Everest tepesine çıkarırsanız, orada yaptığınız deneyde kaynama için daha az ısıya ihtiyaç olduğunu görürsünüz. (212 °F dan daha az ısıda kaynayacaktır.) Yani, su normal atmosfer basıncında 212 derecede kaynar. Basıncı azaltınca kaynama noktasını da azaltırsınız. Denemek için laboratuar ortamında suyu koyduğunuz kapalı kabın içindeki basıncı bir pompa ile emerseniz, oda sıcaklığında buharlaşmanın başlayacağını görürsünüz.

Yüzeyindeki hava basıncını yenmek ve gaz fazına geçiş için sıvılara ısı vermek

gereklidir. Sıvının üzerindeki basınç azaltılırsa buharlaşmanın da daha kolay olacağını öğrendik. Şimdi aynı olaya farklı bir açıdan bakalım. Aynı mantıkla, buharlaşan sıvının ortamdan ısı emdiğini söyleyebiliriz. Güneşe konulan karpuzun soğuması aynı prensiple oluşur. Böylece, sudan daha düşük bir kaynama noktasında buharlaşan bir akışkan bulmak mekanik soğutmanın gelişmesinde aranan ilk adımı oluşturur.

Kimya mühendisleri bu işte kullanılmak üzere aranan doğru kimyasalları bulmak için

yıllarca çalıştılar. Çok düşük kaynama noktasındaki hidroflorakarbon soğutucu akışkan ailesini geliştirdiler. Bu kimyasallar normal atmosfer basıncında 0°F’ın altında kaynamaktadır.

Mekanik Soğutma Sistemi’nde dört ana bileşen vardır:

9

Şekil 1.3: Mekanik soğutma sistemi

Kompresör; piston ve benzeri metotlarla soğutucu gazı sıkıştıran ve kondansere gönderen buhar sıkıştırma pompasıdır. Kondanser, sıkıştırılmış sıcak gazdan aldığı ısıyı dışarı veren ve bu yol ile sıvı hale yoğuşmasına sebep olan ısı eşanjörüdür. Sıvı haldeki soğutucu akışkan daha sonra sınırlayıcı bölüme gelir. Bu aygıt, akışkanın küçük bir delikten geçmesini sağlayarak akışı sınırlar ve basınç düşümüne sebep olur. Bir akışkanın basıncı düştüğünde ne olur? Eğer kaynama noktası düşer ve buharlaşması daha kolay olur diyorsanız, doğrusunuz. Ve akışkan buharlaştığında ne olur? Çevresinden ısı aldığı konusunda mutabık değil miydik? İşte bu ciddi bir durumdur ve şimdi soğutmanın nasıl olduğunu öğrendiniz. Bu olayın yani buharlaşmanın olduğu yerin adı da evaporatördür. Buradaki akışkan döngünün tamamlanabilmesi için tekrar kompresöre gider. Soğutucu akışkan ısıyı emmek ve başka bir yere transfer etmek üzere tekrar tekrar kullanılır. Soğutmanın tarifini anımsadınız mı? (Isının taşınması ve başka yere yerleştirilmesi)

1.5.1. Isı Transfer Oranları

Soğutma çevriminde optimize edilmek istenen bir nokta da ısı transfer oranıdır.

Soğutma sistemlerinde çok iyi ısı iletkenliğine sahip olan bakır ve alüminyum gibi materyaller kullanılır. Diğer bir deyişle ısı bu malzemeler içinden kolayca akar. Isı transfer yüzeyini artırmak ısı transferini artırmak için başka bir yoldur. Küçük motorlardaki pistonların etrafında soğutma kanatçıklarına dikkat ettiniz mi? Bu ısı transfer yüzeyini artırarak ısı transfer oranını artırmaya bir örnektir. Sıcak motor, istenmeyen sıcaklığı geçen hava işe temas halindeki kanatçıklar vasıtası işe çok kolayca atabilir. Hava soğutmalı kondanserler ve evaporatörler gibi soğutma sistemi ısı transfer elemanları çoğunlukla bakır boru ve alüminyum kanatçıklar işe yapılır. Daha sonra fanlar yardımı işe havanın kanatçıkların içinden daha fazla miktarda geçmesi sağlanır. 1.6. Isı

İki sistem arasında (veya sistem ile çevresi arasında) sıcaklık farkından dolayı

gerçekleşen enerji geçişi diye tanımlanmıştır. Başka bir anlatımla, enerji sadece sıcaklık farkından dolayı gerçekleşmişse ısı diye

tanımlanır. Bu tanımdan açıkça görüldüğü gibi, aynı sistem arasında ısı geçişi olmaz.

10

Hissedilebilen veya ölçülebilen ısıya “duyulur ısı” denir. Bir hal değişimi sırasında çoğu maddenin, sıcaklığında bir artış olmadan katıdan sıvıya

dönüşeceği bir erime noktası olacaktır. Bu noktada, eğer madde sıvı haldeyse, kendisinden ısı alınır, madde de sıcaklığı değişmeden katılaşır. Bu işlemlerden her birinde olaya katılan ve sıcaklıkta değişiklik oluşturmayan ısı, “ergime gizli ısısı” olarak bilinir.

1.7. Sıcaklık

İki cisim temas halinde bulundukları zaman birinden diğerine ısı enerjisi aktarılıyorsa,

birinci cismin sıcaklığı, ikinciden daha yüksektir denir. Sıcaklığı duyumuzla da anlayabiliriz, vücut sıcaklığı 36,5 °C olduğuna göre, cisimleri ellediğimiz zaman, elimizden sıcak veya soğuk olduğunu anlarız. Termodinamikte mutlak sıcaklıklar kullanılır, santigrat sisteminde –273,16 °C Fahrenheit sisteminde ise –459,6 °F kullanılır.

Kelvin derecesi = TK = t°C + 273 Rankin derecesi = TK = t°F + 460

1.8. Soğutma

Soğutma bir sıvının halini değiştirerek ısının bir yerden başka bir yere iletilmesidir.

Sıcaklık farkı olduğu sürece ısı pek çok değişik şekilde iletilebilir. Dolayısıyla istenen sonuçlara bağlı olarak soğuk sıvı, ısıyı sıcak nesneden çekebilir (soğurabilir) veya sıcak sıvı nesnelere ısı verebilir. Fakat bir hal değişimi olmaksızın elde edilen sonuçlar bir soğutma sistemi veya soğutma etkisi sebebiyle değildir.

İstenilen sonucu elde etmek için iş enerjisinin “soğutma sistemi” şeklinde düzenlenmiş

mekanik elemanlar kullanılmasına mekanik soğutma denir. Soğumalı Soğutma; bir yerden bir yere iletimi için gerekli koşulları oluşturmak üzere

ısı enerjisinin kullanılmasıdır. Isı enerjisi, iş enerjisine çevrilerek istenen sonuçlar, mekanik soğutma sistemindeki aynı prensiple elde edilir. 1.9. Soğutucu Akişkan

Isıyı, buharlaşmayla ya da sıvı halden buhar hale kaynayarak soğuran ve sıvı halden

buhar hale yoğuşarak geri bırakan kimyasal bileşimlerdir. Pek çok değişik soğutucu akışkan kullanılmaktadır ve belli bir tanesinin seçimi de, hangi koşullar altında çalışacağına bağlıdır.

1.10. Doyma Sıcaklığı

Verilen bir basınçta saf maddenin kaynamaya başladığı sıcaklık (Tdoyma) olarak bilinir.

11

1.11. Doyma Basıncı Verilen bir sıcaklıkta, saf maddenin kaynamaya başladığı basınç (Pdoyma) olarak

tanımlanır. 100 °C ’de suyun doyma basıncıda 101,325 kPA olur. [4]

1.12. Yoğuşma Sıcaklığı Buhar halindeki bir sıvının buhar olarak kalabilmesi için duyulur sıcaklığın yoğuşma

sıcaklığından yüksek olması gerekir. Eğer buhardan, duyulur sıcaklığın yoğuşma sıcaklığının altına düşmeye başlayacağı noktaya kadar ısı enerjisi çekilirse, buhar sıvılaşır ve yoğuşur.

Sıvılar için kaynama noktası ile yoğuşma sıcaklığı aynıdır. Basıncı düşürmek,

kaynama noktasını veya yoğuşma sıcaklığını arttırır. 1.13. Soğutmanın Termodinamik İncelenmesi ve Isı Transferi Yöntemleri 1.13.1. Termodinamiğin Uygulama Alanları

Tüm mühendislik uygulamaları madde ile enerji arasında bir etkileşim içerir,

dolayısıyla termodinamiği ilgilendirmeyen bir çalışma alanı düşünmek zordur. Termodinamiğin uygulama alanlarını yaşamımızın içindedir. Termodinamiğin bazı uygulama alanları insan vücudu, iklimlendirme sistemleri, uçaklar, otomobil motorları, termik veya nükleer güç santrallerin tasarımında ve soğutma sistemlerinde kullanılır. 1.13.2. Termodinamiğin 1. Kanunu

Termodinamiğin birinci kanuna göre, “enerji, ne yoktan var edilebilir, ne de vardan

yok edilebilir, ne de vardan yok edilebilir, yalnızca şekil değiştirilebilir”. Enerjinin kendisi, iş yapabilme kabiliyeti olarak tanımlanır ve ısı enerjisinin bir

şeklidir. Aynı zamanda enerjinin son şeklidir, çünkü tüm enerji şekilleri eninde sonunda ısıya dönüşür. Başka çok bilinen enerji şekilleri de vardır; mekanik, elektrik, kimyasal. Bunlardan bir şekilden diğerine kolaylıkla dönüştürülebilir. 1.13.3. Termodinamiğin 2 Kanunu

Termodinamiğin ikinci kanununa göre, “ısı enerjisini iletmek için, bir sıcaklık farkı

oluşturmalı ve korunmalıdır.” Isı enerjisi, yoğunluk ölçeğinde yukarıdan aşağı doğru iletilir. Yüksek sıcaklıklı bir maddeden çıkan ısı, düşük sıcaklıklı bir maddeye doğru hareket eder. Bu işlem sıcaklık farkı var olduğu sürece devam eder. Çoğunlukla, sıcaklık farkı ne kadar düşük olursa, ısı transfer oranı da o kadar düşük olur.

12

1.13.4. Soğutma Çevrimleri 1.13.4.1. Ters Carnot Çevrimi

Carnot çevrimi, verilen bir sıcaklık aralığında en yüksek ısıl verime sahip çevrimdir. Tersinir bir çevrim olduğu için, Carnot çevrimini oluşturan hal değişimleri ters yönde de gerçekleşebilir. Hal değişimlerinin ters yönde gerçekleşmesi, ısı ve iş etkileşimlerinin yönlerinin değişmesi anlamına gelir. Sonuç, ters Carnot çevrimi adı verilen çevrimdir. Ters Carnot çevrimine göre çalışan bir soğutma makinesi veya ısı pompası, Carnot soğutma makinesi veya Carnot ısı pompası diye adlandırılır.

Bir soğutucu akışkanın doyma bölgesi içinde gerçekleşen ters carnot çevrimini ele

alalım. Hal değişimi sırasında, soğutucu akışkana, TL sıcaklığındaki soğuk ortamdan, sabit sıcaklıkta QL miktarında ısı geçişi olur. Akışkan daha sonra izantropik bir hal değişimiyle 3 haline sıkıştırılır ve hal değişimi sonucunda sıcaklığı TH olur. 3–4 hal değişimi sırasında, soğutucu akışkandan TH sıcaklığındaki ortama, sabit sıcaklıkta ısı geçişi olur ve daha sonra akışkan 1 halin e izantropik olarak genişleyerek çevrimi tamamlar. 4–1 hal değişimi sonunda akışkanın sıcaklığı TL olur. 3–4 hal değişimi sırasında soğutucu akışkan, yoğuşturucuda doymuş buhardan doymuş sıvıya dönüşür.

Ters Carnot çevrimi, belirli sıcaklıklardaki iki ısıl enerji deposu arasında çalışan en

etkin soğutma çevrimidir fakat aşağıda belirtilen nedenlerle Carnot çevriminin uygulamaya aktarılması olanaksızdır.

Isı geçişinin olduğu iki izotermal hal değişimi uygulamada gerçekleşebilir, çünkü

doyma bölgesinde basıncın sabit kalması, sıcaklığında doyma sıcaklığında sabit kalmasını sağlar. Bu bakımdan 2–3 ve 4–1 hal değişimlerinin uygulamada gerçekleştirilmesi zordur. Çünkü 2–3 hal değişimi bir sıvı buhar karışımının sıkıştırılmasını, başka bir değişle iki fazlı akışkanla çalışan kompresörü gerektirir.

4–1 hal değişimi ise sıvı oranı yüksek bir karışımın genişlemesidir. Bu sorunların, Carnot çevrimini doyma bölgesinin dışında gerçekleştirerek

çözülebileceği düşünülebilir, fakat bu kez ısı geçişi işlemlerinde sabit sıcaklık koşulunun yerine getirilmesi zorluk çıkaracaktır. Bu nedenlerle ters Carnot çevriminin uygulamada gerçekleşemeyeceği ve soğutma çevrimleri için ideal bir model oluşturamayacağı sonucuna varılır. 1.13.4.2. İdeal Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevrimi

Kısılma işlemi, sıvıyı bir kısılma vanasından veya kılcal borulardan geçirerek yapılabilir. Bu şekilde elde edilen çevrim, ideal buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi diye bilinir. Bu çevrimin genel çizimi ve T-S diyagramı aşağıdaki şekilde verilmiştir (Şekil 2.4.3.) Buhar sıkıştırmalı çevrim soğutma makinelerinde, iklimlendirme ve ısı pompalarında en çok kullanılan çevrimdir.

Bu çevrimi oluşturan hal değişimleri şöyledir.

13

Ø 1-2 Kompresörde izantropik sıkıştırma Ø 2-3 Yoğuşturucuda çevreye sabit basınçta ısı geçişi Ø 3-4 Kısılma (genişleme ve basıncın düşmesi) Ø 4-1 Buharlaştırıcıda akışkana sabit basınçta ısı geçişi

İdeal buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminde, soğutucu akışkan kompresöre 1 halinde

doymuş buhar olarak girer ve izantropik olarak yoğuşturucu basıncına sıkıştırılır. Sıkıştırma işlemi sırasında, soğutucu akışkanın sıcaklığı çevre ortam sıcaklığının üzerine çıkar. Soğutucu akışkan daha sonra 2 halinde kızgın buhar olarak yoğuşturucuya girer ve yoğuşturucudan 3 halinde doymuş sıvı olarak ayrılır. Yoğuşma sırasında akışkandan çevreye ısı geçişi olur. Soğutucu akışkanın sıcaklığı 3 halinde de çevre sıcaklığının üzerindedir.

Doymuş sıvı halindeki akışkan daha sonra bir genleşme vanası veya kılcal borulardan geçirilerek buharlaştırıcı basıncına kısılır. Bu hal değişimi sırasında soğutucu akışkanın sıcaklığı, soğutulan ortamın sıcaklığının altına düşer. Soğutucu akışkan buharlaştırıcıya 4 halinde kuruluk derecesi düşük bir doymuş sıvı buhar karışımı olarak girer ve soğutulan ortamdan ısı alarak tümüyle buharlaşır. Soğutucu akışkan buharlaştırıcıdan doymuş buhar halinde çıkar ve kompresöre girerek çevrim tamamlanır. 1.13.4.3. Gerçek Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevrimi

Gerçek buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi, ideal çevrimden birkaç bakımdan farklıdır. Bu farklılık daha çok, gerçek çevrimi oluşturan elemanlardaki tersinmezliklerden kaynaklanır. Tersinmezliğin iki ana kaynağı, basıncın düşmesine neden olan akış sürtünmesi ve çevreyle olan ısı alışverişidir. Gerçek buhar sıkıştırmalı çevrimin T-S diyagramı aşağıda gösterilmiştir.

İdeal çevrimde buharlaştırıcıdan çıkan soğutucu akışkan kompresöre doymuş buhar olarak girer. Bu koşul uygulamada gerçekleştirilemez, çünkü soğutucu akışkanın halini hassas bir biçimde kontrol etmek olanaksızdır. Bunun yerine sistem, soğutucu akışkanın kompresör girişinde biraz kızgın buhar olmasını sağlayacak şekilde tasarlanır. Burada amaç, akışkanın kompresör girişinde biraz kızgın buhar olmasını sağlayacak şekilde tasarlanır. Burada amaç, akışkanın kompresör girişinde tümüyle buhar olmasını güvenceye almaktır. Ayrıca, buharlaştırıcıyla kompresör arasındaki bağlantı genellikle uzundur, böylece akış sürtünmesinin yol açtığı basınç düşmesi ve çevreden soğutucu akışkana olan ısı geçişi önem kazanabilir. Yukarıda sıralanan etkilerin toplam sonucu, soğutucu akışkanın özgül hacminin ve buna bağlı olarak kompresör işinin artmasıdır, çünkü sürekli akış işi, özgül hacimle doğru orantılıdır.

İdeal çevrimde sıkıştırma işlemi içten tersinir ve adyabatiktir, başka bir deyişle izantropiktir. Gerçek sıkıştırma işleminde ise entropiyi etkileyen akış sürtünmesi ve geçişi vardır. Sürtünme entropiyi arttırır, ısı geçişi ise hangi yöne olduğuna bağlı olarak entropiyi arttırır veya azaltır. Bu iki etkiye bağlı olarak, soğutucu akışkanın entropisi sıkıştırma işlemi sırasında artabilir (1–2 hal değişimi) veya azabilir (1–2 hal değişimi). Sıkıştırmanın izantropik olmaktansa, 1–2 hal değişimine göre olması tercih edilir, çünkü kompresör işi bu

14

durumda daha az olacaktır. Bu bakımdan soğutucu akışkanın sıkıştırma işlemi sırasında soğutulması, ekonomik ve uygulanabilir olduğu sürece yararlıdır.

İdeal çevrimde, soğutucu akışkanın yoğuşturucudan çıkış hali, kompresör basıncında doymuş sıvıdır. Gerçek çevrimde ise kompresör çıkışıyla kısılma vanası girişi arasında bir basınç düşmesi vardır. Akışkanın kısılma vanasına girmeden önce tümüyle sıvı halde olması istenir. Doymuş sıvı halini uygulamada tam bir hassaslıkla gerçekleştirmek zor olduğundan,, yoğuşturucudan çıkış hali genellikle sıkıştırılmış sıvı bölgesindedir. Soğutucu akışkan doyma sıcaklığından daha düşük bir sıcaklığa soğutulur, başka bir deyişle aşırı soğutulur. Bunun başka bir sakıncası yoktur, çünkü bu durumda soğutucu akışkan buharlaştırıcıya daha düşük bir entalpide girer ve buna bağlı olarak ortamdan daha çok ısı çekebilir. Kısılma vanasıyla buharlaştırıcı birbirine çok yakındır, bu nedenle aradaki basınç düşmesi küçüktür. 1.13.4.4. Gaz Akışkanlı Soğutma Çevrimleri

Bu bölümün başında, güç çevrimlerini karşılaştırmak için bir standart oluşturan Carnot çevrimiyle soğutma çevrimleri için aynı işlevi gören ters Carnot çevriminin aynı hal değişimlerinden oluştuğu, fakat bu hal değişimlerinin ters yönde gerçekleştiği belirtilmişti. Buradan yola çıkarak, daha önceki bölümlerde incelenen güç çevrimlerinin, ters yönde gerçekleştirilerek, soğutma çevrimi olabilecekleri düşünülebilir. Gerçekten de, buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi, ters yönde çalışan bir Rankine çevriminin benzeridir. Bir başka örnek, Stirling soğutma makinelerinin dayandığı ters Stirling çevrimidir. Bu bölümde gaz akışkanlı soğutma çevrimi diye bilinen ters Brayton çevrimi incelenecektir.

Çevre sıcaklığı T0 olup, soğutulan ortam TL sıcaklığındadır. Gaz 1–2 hal değişimi

sırasında sıkıştırılır. Kompresörden çıktığında (2 hali), basıncı ve sıcaklığı yüksek olan gaz, daha sonra sabit basınçta çevreye ısı vererek T0 sıcaklığına soğur. Bu işlemi, türbinde genişleme izler ve genişleme sonunda gazın sıcaklığı T4’e düşer. (Bu soğutma etkisi. türbin yerine bir kısılma vanası kullanarak gerçekleştirilebilir mi?) Son olarak gaz, soğutulan ortamdan ısı çekerek T1 sıcaklığına yükselir.

Yukarıda belirtilen hal değişimlerinin tümü içten tersinirdir, bu nedenle çevrim ideal

gaz akışkanlığı soğutma çevrimi diye bilinir. Gerçek gaz akışkanlı soğutma çevrimlerinde, sıkıştırma ve genişleme izantropik değildir, ayrıca sonlu büyüklükte bir ısı değiştiricisi için, T3 sıcaklığı, T0 sıcaklığından daha yüksek olur.

T-s diyagramında 4–1 eğrisi altında kalan alan, soğutulan ortamdan çekilen ısıyı

göstermektedir. 1–2–3–4–1 hallerinin çevrelediği alan ise çevrime giren net işi simgeler. Bu alanların birbirine oranı, çevrimin etkinlik katsayısıdır ve aşağıdaki gibi ifade edilir.

Gaz akışkanlı soğutma çevrimi, ters Carnot çevriminden farklıdır, çünkü ısı geçişinin

olduğu hal değişimleri sabit sıcaklıkta değildir. Hatta gaz sıcaklığı ısı geçişi sırasında önemli ölçüde değişir. Bunun bir sonucu olarak, gaz akışkanlı soğutma çevriminin etkinlik katsayısı, gerek buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminden, gerekse ters Carnot çevriminden daha düşüktür. Ters Carnot çevrimi daha az net iş gerektiren (1A3B1 alanı), daha çok soğutma yapmaktadır.

15

Gaz akışkanlı soğutma çevrimlerinin etkinlik katsayıları düşüktür, fakat bu çevrimlerin iki önemli özelliği vardır. İlk olarak, bu çevrime göre çalışan makineler daha basit ve hafif elemanlar gerektirirler, bu bakımdan uçaklarda soğutma için elverişlidirler. 1.13.5. Gelişmiş Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Sistemleri

Basit buhar sıkıştırmalı soğutma sistemleri, ucuz ve güvenli olmalarının yanı sıra hemen hemen hiç bakım gerektirmez. Fakat endüstri uygulamalarında basitlikten çok etkinlik önem kazanır. Bazı uygulamalar için basit buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi yetersizdir ve iyileştirilmesi gerekir. Aşağıda, etkinliği artırmak için yapılan düzenlemelerden birkaçı incelenecektir. 1.13.5.1. İkili Soğutma Sistemleri

Bazı endüstri uygulamalarında düşük sıcaklıklarda soğutma gerekir ve uygulamanın sıcaklık aralığı, basit buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminin etkin çalışabilmesi için çok büyük olabilir. Büyük bir sıcaklık aralığı aynı zamanda daha çok basınç kayıplarına yol açacak ve pistonlu kompresörün daha düşük bir verimle çalışmasına neden olacaktır. Bu gibi durumlarda başvurulan yöntemlerden biri soğutmayı iki kademede gerçekleştirmektedir. Başka bir değişle, birbiriyle bağlantılı çalışan iki soğutma çevrimi kullanılmaktadır. Bu çevrimlere ikili soğutma çevrimleri adı verilir.

İkili soğutma çevrimi şekilde gösterilmiştir. İki çevrimin bağlantısı, üst çevrimin

(çevrim A) buharlaştırıcısı, alt çevrimde (çevrim B) yoğuşturucusu işlevini gören, bir ısı değiştiricisi aracılığıyla olmaktadır.

Şekilde gösterilen iki çevrimde, çevrimlerdeki soğutucu akışkanların aynı olduğu

kabul edilmiştir. Bunun böyle olması zorunlu değildir, çünkü akışkanlar ısı değiştiricisinde karışmamaktadır. 1.13.5.2. Çok Kademeli Sıkıştırma Yapılan Soğutma Sistemleri

İkili soğutma sisteminde, çevrimlerde aynı akışkan dolaşıyorsa, çevirmeleri birbirine bağlayan ısı değiştiricisi yerine ısı alışverişinin daha iyi sağlandığı bir karışma odası veya buharlaşma odası kullanılabilir. Bu tür sistemler çok kademeli sıkıştırma yapılan soğutma sistemleri diye adlandırılır.

Bu sistemde sıvı soğutucu akışkan, birinci kısılma vanasında buharlaşma odası

basıncına genişler. Bu basınç iki sıkıştırma kademesi arasındaki basınca eşittir. Ani genişlemeden dolayı, sıvının bir bölümü buharlaşır. Buharlaştırma odasından alınan doymuş buhar (3 hali) alçak basınç kompresöründen çıkan aynı basınçtaki kızgın buharla (2 hali) karıştırılarak, 9 halinde yüksek basınç kompresörüne girer. Buharlaşma odasının altında biriken doymuş sıvı (7 hali), ikinci kısılma vanasından geçerek buharlaştırıcıya girer ve burada soğutulan ortamdan ısı çeker.

16

1.13.5.3. Tek Kompresörlü, Çok Amaçlı Soğutma Sistemleri

Bir soğutucu-dondurucu birimi (buzdolabı) ele alınsın. Soğutucu bölümünde soğutulan ürünlerin çoğunun içerdikleri su miktarı fazladır ve ortamın donma sıcaklığının üzerinde, yaklaşık 5°C sıcaklıkta tutulması gerekir. Dondurucu bölmesinde ise sıcaklık yaklaşık –15°C’dir. İyi bir ısı geçişinin olması için soğutucu akışkanın dondurucuya yaklaşık –25°C sıcaklıkta girmesi gerekir. Eğer bir kısılma vanası ve bir buharlaştırıcı kullanırsa, soğutucu akışkan soğutucu akışkan bölümünde de –25°C sıcaklıkta dolaşarak, akışkanın geçtiği boruların çevresinde buz oluşarak gıda maddelerinin su yitirmesine yol açacaktır. İstenmeyen bu durum, soğutucu akışkanı iki aşamalı bir kısılma işleminden geçirerek önlenebilir. Soğutucu akışkan önce soğutucu bölme içindeki sıcaklığa karşı gelen daha yüksek bir basınca, daha sonra da dondurucu basıncına (buna bağlı olarak sıcaklığına) kısılabilir. Dondurucu bölümden çıkan soğutucu akışkan daha sonra tek bir kompresör tarafından yoğuşturucu basıncına sıkıştırılır. 1.13.5.4. Gazların Sıvılaştırılması

Gazların sıvılaştırılması, soğutma uygulamalarının her zaman önemli bir bölümünü oluşturmuştur, çünkü bilimsel araştırma ve mühendislikle ilgili bir çok işlem (proses), kriyojenik sıcaklıklarda (-100°C’nin altında) gerçekleşir ve sıvılaştırılmış gazların kullanılmasına dayanır. Örnek olarak, oksijen ve azotun havadan ayrılması, roketler için sıvı yakıtların hazırlanması, çok düşük sıcaklıklarda malzemelerin özelliklerinin araştırılması, süper iletkenlikle ilgili araştırmalar gösterilebilir.

Kritik sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklarda, bir madde sadece gaz fazında bulunabilir.

Sıvılaştırılarak kullanılan üç önemli gaz, helyum, hidrojen ve azotun kritik sıcaklıkları sırasıyla, -268°C, -240°C, -147°C’dir. Bu nedenle bu maddelerden hiçbiri çevre koşullarında sıvı değildir. Daha da önemlisi, yukarıda belirtilen çok düşük sıcaklıkların yaygın olarak kullandığımız soğutma yöntemleriyle elde edilmesi olanaksızdır. Bu durumda gazların sıvılaştırılmasıyla ilgili olarak yanıtlanması gereken soru şudur: Bir gazı kritik sıcaklığının altındaki bir sıcaklığa nasıl soğutabiliriz?

Gazların sıvılaştırılması için başarıyla kullanılan bazıları basit, diğerleri daha karmaşık

birkaç çevrim vardır. Çevrimde dolaşan gaz (9 hali) ile çevrimden çekilen sıvılaştırılmış gazın yerine

çevrime eklenen tamamlama gazı (1 hali) karıştırılarak, 2 halinde çok kademeli kompresöre gönderilir ve 3 haline sıkıştırılır. Ara-soğutma nedeniyle sıkıştırma yaklaşık olarak sabit sıcaklıkta gerçekleşir. Yüksek basınçlı gaz bir ısı değiştiricisi veya ayrı bir soğutma sisteminde 4 haline soğutulur ve ters akışlı bir ısı değiştiricisinde (rejeneratörde), çevrimde dolaşan soğuk gaza ısı vererek 5 haline gelir. Son olarak gaz, doymuş sıvı-buhar karışımı olan 6 haline kısılır. 7 halindeki sıvı kullanım için ayrılır, 8 halindeki buhar ise yeniden çevrime döner ve jeneratörden geçerek 9 haline gelir. Çevrim sürekli akışlı bir sistemde tekrarlanır.

17

Gazların sıvılaştırılması için kullanılan bu çevrim ve diğerleri gazların dondurulması veya katılaştırılması için kullanılır.

Şekil 1.4: Buzdolabının çalışma prensibi

18

UYGULAMA FAALİYETİ

İşlem Basamakları Öneriler Ø Başka bir kaynaktan soğutucunun

tanımını öğreniniz. Ø Soğutucunun yapısı ve çalışması ile ilgili

olarak, bir beyaz eşya servisine giderek izlenimlerde bulununuz.

Ø İnternetten araştırabilirsiniz. Ø Çalışmaları engellemeden, iş

güvenliğini ön planda tutarak gözlemlemelisiniz.


19

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME A- ÖLÇME SORULARI

Aşağıdaki soruları cevaplayınız.

1. Soğutucunun tanımını yapınız. 2. Soğutucunun yapısında bulunan elemanlardan 3 tanesini yazınız. 3. Kondüksiyonun tanımını yapınız. 4. Soğutma sisteminin çalışma prensibini anlatınız. B- OBJEKTİF TESTLER

Aşağıdaki sorulara doğru veya yanlış diye cevaplayınız. 1. Soğutma; Bir maddenin veya ortamın sıcaklığını, onu çevreleyen hacim sıcaklığının

altına indirilmesi ve orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine denir. 2. Konveksiyon, akışkan hareketi ile enerji taşınımı işlemidir. 3. Kondüksiyon elemanlar;Isıyı, buharlaşmayla ya da sıvı halden buhar hale kaynayarak

soğuran ve sıvı halden buhar hale yoğuşarak geri bırakan kimyasal bileşimlerdir. 4. Konveksiyon, akışkan hareketi ile enerji taşınımı işlemidir. 5. Doyma sıcaklığı; verilen bir basınçta saf maddenin kaynamaya başladığı sıcaklık

olarak bilinir. 6. Kırılma basıncı; verilen bir sıcaklıkta, saf maddenin kaynamaya başladığı basınç

olarak tanımlanır. 7. İdeal buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi; kısılma işlemi, sıvıyı bir kısılma vanasından

veya kılcal borulardan geçirerek yapılabilir. DEĞERLENDİRME

Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz

Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz diğer faaliyete geçiniz.


20


Soğutma sistemi elektrik ve soğutma sistemi şemalarını okuyabileceksiniz.

Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken öncelikli araştırmalar şunlar olmalıdır: Ø İş güvenliği ile ilgili gerekli bilgileri edininiz. Ø İnternet ortamından faydalanarak, soğutuculara ait elektrik sistemleri ve

soğutma elemanlarının mekanik şemalarını temin ediniz. Ø Bir beyaz eşya servisine gidip, soğutucu elemanlarını ve soğutucuları tanıyınız. Ø Elinizde bulunan elektrik ve soğutma ile ilgili şemaları, bir kaç kere kendiniz

çiziniz. Ø Çizmiş olduğunuz şemaların üstünde bulunan elemanların hemen yanlarına

kendi tanımlarını ve bir kaç özelliğini yazınız. Çalışmalarınızı, kullanacağınız bir ses ve görüntü kaydedicisiyle zenginleştirebilir,

daha sonra elde edilen bu metaryelleri, atelyede bilgisayar ortamında sınıfla paylaşabilirsiniz.

2. SOĞUTUCU ELEMANLARI

Şekil 2.1: Soğutucuların genel elektrik şeması


ARAŞTIRMA

AMAÇ

21

Şekildeki elemanlar sırasıyla şunlardır; 1.Kompresör 2.fan 3.termostat 4.kondanser fanı 5.İç aydınlatma balastı 6.İç aydınlatma starteri 7.iç aydınlatma floresan lambası 8.Kanopi floresan lambası 9.Kanopi starteri 10.Kanopi balastı

Şekil 2.2: Tek kapılı soğutucunun yapısı

Şekil 2.3: İki kapılı soğutucuların yapısı

22

Şekil 2.4: Nofrost soğutucuların yapısı

Şekil 2.5: Tek kapılı soğutucuların elektrik şeması

23

Şekil 2.6: İki kapılı soğutucuların elektrik şeması

Şekil 2.7: Nofrost soğutucunun elektrik şeması

24

Şekil 2.8: Bir fazlı asenkron motora yol verme şeması

Şekil 2.9: Yol verme rölesi

25


İşlem Basamakları Öneriler Ø Çizim için gerekli olan teknik resim

gereçlerini hazırlayınız. Ø Çizimini yapacağın soğutma elemanının

elektrik ve soğutma şemasını hazırlayınız. Ø Elinizde bulunan A4 kağıdına,

ölçeklendirerek çiziminizi gerçekleş-tiriniz.

Ø Soğutma elemanının katolog bilgilerine bakarak yapmış olduğunuz çizimdeki kısımlar ile ilgili kısa notlar alınız.

Ø Çizimi yaparken gerekli teknik resim çizim kurallarını göz önünde bulundurunuz.


26

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI

Aşağıdaki soruları cevaplayınız. 1. Tek kapılı soğutucunun elektrik şemasını çiziniz. 2. İki kapılı soğutucunun yapısını gösteren şekli çiziniz. 3. Soğutucu genel elektrik devre şemasını çiziniz. DEĞERLENDİRME

Çizimlerininzi tamamladıktan sonra kitapta bulunan çizimlerle karşılaştırınız.


27


Uygun ortam sağlandığında soğutma sistemini oluşturan elemanları tanıyarak, bu parçaların yapısını, görevlerinin neler olduğunu öğrenebilecek ve bu konuda bakım ve onarım yapabileceksiniz.

Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken öncelikli araştırmalar şunlar olmalıdır; İnternet ortamında soğutma sisteminin elemanları hakkında ister görsel ister teorik

olsun bilgi araştırması yapabilirsin. Bunun yanında beyaz eşya mağazalarına gidip katalog ve broşür temin edebilirsin. Beyaz eşyaların tamirini bakımını ve onarımını gerçekleştiren yetkili servislerle irtibata geçip, soğutma elemanının tamir öncesi sökülmesini, ardından parçalarının genel yapısını ve bunun yanı sıra elemanlarının monte edilmesini inceleyebilir bu konularda gerekli notlar alabilirsin.

3. SOĞUTMA SİSTEMİNİ OLUŞTURAN ELEMANLAR YAPISI VE GÖREVLERİ

1.Sıcaklık Kontrol 2.Dondurucu Silindiri 3.Selenoid Valf 4.Kondenser 5.Su Ayar Vanası 6.Nem Alıcı Filtre 7.Kompresör 8.İç Ortam Sıcaklık Kontrol 9.Termostat 10.Akışkan İçin Selenoid (Manyetik) Valf 11.Otomatik Genleşme Valfi 12.Akışkan Besleme Kontrol Valfi 13.Isı Değiştirici Akümilatörü 14.Akışkan Besleme Kontrol Valfi 15.Soğutma Boru Demeti

Şekil 3: Soğutma elemanları


ARAŞTIRMA

AMAÇ

28

3.1. Ekovat (Kompresör, Sıkıştırıcı)

Kompresörünün sistemdeki görevi, buharlaştırıcı-soğutucu ısı ile yüklü soğutucu akışkanı buradan uzaklaştırmak ve böylece arkadan gelen ısı yüklenmemiş akışkana yer temin ederek akışın sürekliliğini sağlamaktır. Bunun yanısıra buhar haldeki soğutucu akışkanın basıncını kondenserdeki yoğuşma sıcaklığının karşıtı olan seviyeye çıkarmaktır.

Kompresörün iki görevi vardır. Gazı sıkıştırır (yumurtaların ısısını üzerinde taşıyan gazı) ve soğutucu akışkanı döngü içinde hareketlendirir. Böylece proses istenildiği sürece tekrarlanır. Gazı sıkıştırmamızın sebebi tekrar sıvı fazına geçişi sağlayabilmektir. Bu sıkıştırma gaza biraz daha fazla ısı yükler. Şekilde görevini yapan bir kompresör görülmektedir. Yukarı ve aşağı hareketli pistonu ya da pistonları vardır. Pistonun aşağı yönlü hareketinde akışkan buharı (gazı) silindir içine alınır. Yukarı yönlü harekette bu gaz sıkıştırılır. Bu arada çekvalf gibi çalışan çok ince valfler vardır ki bunlar gazın sıkıştırılması esnasında geldiği yere dönmesini engeller. Bu pistonlar açılıp kapanarak akışkan basıncını istenen düzeye getirirler. Sıkıştırılmış sıcak gaz tahmin edebileceğiniz gibi boşaltma kanalına gelir. Akışkan son temel komponente doğru yolculuğuna devam eder.

Şekil 3.1: Kompresör

29

Şekil 3.2: Rotary komp. Şekil 3.3: Hermetik genel komp.

Şekil 3.4: Vidalı yarı hermetik Şekil 3.5: Vidalı komp.

Şekil 3.6: Ticari komp. Şekil 3.7: Schrool komp.

İdeal bir kompresörde şu genel ve kontrol karakteristikleri aranır. Ø Sürekli bir kapasite kontrolü ve geniş bir yük değişimi-çalışma rejimine

uyabilme Ø İlk kalkışta dönme momentinin mümkün oldugunca az olması Ø Verimlerin kısmi yüklerde de düşmemesi Ø Değişik çalışma şartlarında emniyet ve güvenilirliği muhafaza etmesi Ø Titreşim ve gürültü seviyelerinin kısmi ve tam yüklerde ve değişik şartlarda

belirli sevyenin üstüne çıkmaması Ø Ömrünün uzun olması ve arızasız çalışması Ø Daha az bir güç harcayarak birim soğutma değerini sağlayabilmesi Ø Maliyetinin mümkün olduğu kadar düşük olması

30

Fakat bu karakteristiklerin tümüne birden sahip olan bir kompresör yoktur denilebilir. Uygulamadaki şartlara göre yukarıdaki karakteristiklerden en fazlasını sağlayabilen kompresör seçimde tercih edilir. Genel yapıları itibariyla soğutma kompresörlerini aşağıdaki şekilde sınıflandırmak mumkündür. 3.1.1. Pozitif Sıkıştırmalı Kompresörler 3.1.1.1. Pistonlu Kompresörler

Bir silindir içerisinde gidip gelme hareketi yapan bir pistonla sıkıştırma işlemini yapan bir tip kompresörlerde tahrik motorunun dönme hareketi bir krank-byel sistemi ile doğrusal harekete çevrilir. Eski tip bazı çift etkili kompresörlerin yatık tip pistonlu buhar makinaları ile hareketlendirilmesinde hiç dönel hareket olmadan da çalışma durumlarına rastlamak mümkündür. Bugünkü pistonlu soğutma kompresörleri genellikle tek etkili, yüksek devirli ve çok sayıda silindirli makinalar olup açık tip veya hermetik tip motor-kompresör şeklinde dizayn ve imal edilmektedirler.

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. Amonyak, R-12, R-22, R-502 bu refrijeranların en başta gelen türleridir.

Açık tip pistonlu kompresörlerin bugünkü silindir tertip şekilleri genellikle düşey I,V

ve w tertibinde 1 ila 16 silindirli ve tek etkili olup, yatık ve çift etkili kompresör dizaynı hemen tamamıyla terkedilmiştir. Tam kapalı-hermetik tip motor-komresörlerde düşey eksenli krank mili ve motor ile yatay eksenli silindir tertibi çok sık uygulanmaktadır. 3.1.1.2. 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 Helisel Vida tipi dönel kompresörler de vardır.

3.1.1.3. Helisel-Vida Tipi Dönel Kompresörler

1A/c)Helisel tip dönel kompresörler: Pozitif sıkıştırmalı kompresörler genel grubuna giren bu kompresörlerin değişik konstrüksiyonu haiz birçok türüne rastlamak mümkündür. Soğutma uygulamalarında halen en çok rastlanan helisel tip dönel kompresörleri, bariz farklara sahip iki ana gurupta toplamak mümkündür; (1) tek vidalı/helisli tip, (2) çift vidalı /helisli, dönel kompresörler. Ancak her iki tip kompresörün de çalışma prensibi ve konstrüktif yönden birçok müşterek yanları vardır. Örneğin, basınçla yağın püskürtülmesi suretiyle hem yağlama işleminin yapılması, hem sıkıştırma işlemi sırasında sızdırmazlığın sağlanması hemde meydana gelen ısının gövdeden alınıp uzaklaştırılması, her iki tür kompresörde de yerleşmiş bir uygulama şeklidir. Keza oranları, kapasite kontrolü mekanizmaları ve ısı ekonomizeri tertipleri her iki tip kompresörde de benzer durumdadır.

31

3.1.2. Santrifuj Kompresörler

Buhar sıkıştırma çevrimiyle soğutma işlemi yapan santrifuj kompresörlerin, pistonlu ve dönel paletli veya vida tipi kompresörlerden farkı pozitif sııştırma işlemi yerine santrifuj kuvvetlerden faydalanarak sıkıştırma işlemini yapmasıdır. Santrifuj kompresörlerde özgül hacmi yüksek olan akışkanların (daha geniş hacimlerin) kolayca hareket ettirmesi mümkün olduğu için sık sık büyük kapasiteli derin soğutma (-100C kadar) işlemlerinde uygulandığı görülür. Santrifuj kuvvetlerin büyüklügü hızların karesi ile doğru orantılı olduğundan giriş-çıkış basıncı farklarının büyütülmesi devirin arttırılması ile veya rotor çapının büyütülmesi ile yahutta kademe sayısı arttırılarak sağlanabilir. Bu nedenle santrifuj makinalarda nadirende olsa 90.000 d/d gibi çok yüksek rotor devirlerine rastlamak mümkündür. Bu yüksek devirlerin sağlanması için tahrik motoru ile komprösör mili arasına deviri yükseltici bir dişli kutusu konulur. Yüksek devirli buhar veya gaz türbünleri ile direkt akuple şekilde tahrik edilen santrifuj kompresörlere uygulamada rastlamak mümkündür.

Genel olarak tahrik gücü elektrik motorlarıyla sağlanır. Içten yanmalı motorlarla tahrik

edilen santrifuj kompresörlere seyrek de olsa rastlanabilir. Uygulamadaki kapasite sınırları bugün 85 ila 10.000 Ton/Frigo arasında değişmektedir. Santrifuj kompresörlerde emiş ile basma tarafı arasındaki basınç farkının santrifuj kuvvetlerden yararlanılarak sağladığı yukarıda belirtmiştim. Bu basınç sağlanırken refrijerana önce bir hız (kinetik enerji) verilir ve sonra bu hız basınca (potansiyel enerji) dönüştürülür. Bu dönüştürme işlemleri sırasında mutlaka birçok kayıplar olacaktır ve basma tarafı basıncı dahada yükseldikçe bunlar daha da artacaktır. Bu nedenle, santrifuj kompresörlerde basma basıncının mümkün olduğu kadar emişten az bir farkla olması istenir. Buna rağmen uygulamada emiş-basma basınç farkı değerleri 2 ila 30 arasında değişmekte ve her tür refrijeran ile santrifuj kompresör kullanılabilmektedir. Fakat yukarıda izah edilen sebepden dolayı daha ziyade yoğuşma basıncı düşük olan refrijeranlar santrifuj kompresörler için uygun olmaktadır (R-11 ve R-113 gibi) ve bu şartlar ancak klima uygulamalarına cevap verebilmektedir. Bu nedenle santrifuj kompresörlere en çok klima sistemi uygulamalarında rastlanmasına şaşmamak gerekir. Derin soğutma uygulamalarında genellikle çok kademeli kompresör kullanılır ve 10 kademeye kadar yapılan santrifuj kompresörlere rastlamak mümkündür. Ayrıca santrifuj kompresörlerin paralel ve seri bağlantı tertibinde hatta ara kademelerden değişik sıcaklık uygulamaları için refrijeran bağlantısı yapılarak kullanıldığı zaman zaman görülmektedir.

Santrifuj kompresörlerin kapasite kontrolü genellikle refrijeranı emişte kısmak

suretiyle sağlanır. Bu maksatla emiş ağzına ayarlanabilir kanatlar konur. Kanatların ayarlanması pnömatik, elektrik veya hidrolik vasıtalarla yapılabilmektedir. Kapasite kontrolü maksadı için santrifuj kompresörlerde de rotor devrini değiştirme tarzı kullanılmaktadır. Az da olsa uygulanan diğer kapasite kontrol sistemleri; Difüzör (çıkış) kanatlarının açılarının ayarlanması, difüzör kanalının daraltılıp genişletilmesi, Rotorun (çark) geçiş kanallarının daraltılması ve bunların birkaçının beraberce uygulanmasıdır.

Santrifuj kompresörlerin dizaynında çalışma kapasite sınırlarının ve devirlerinin gerek

kritik devir sayısı yönünden ve gerekse şok dalgalanmasının başlaması yönünden çok iyi etüt edilmesi gerekir. Kritik devir sayısının 0.8 ila 1.1 katı değerleri arasındaki devirlerde kati surette sürekli çalışmaya müsaade edilmez.

32

Şok dalgalanmasının durumu ise, değişik devirlerdeki Debi/Basınç koordinatları üzerine inşa edilecek politropik verim ve Mach katsayısı eğrilerinin etüdü ile görülebilir. Buradan bulunacak şok dalgalanması zarfının altındaki değerlerde çalışma şok dalgalanması yapacaktır. Şok dalgalanması (surgıng) olayı varken refrijeran kompresör çıkışında sık sık bir ileriye bir geriye yönelir. (takriben 2 saniyede yön değiştirir). Bu olayın neticesinde aşırı gürültü, aşırı titreşim ve kompresörde aşırı ısınma meydana gelir ki devam etmesi halinde gerek sistem tarafı gerekse kompresör tarafı bundan zarar görebilir. Keza tahrik motoru da alternatif şekilde yüklenir ve yükü azalır ki bunun sonucu dönme hızı bir azalır bir artar. Surging olayının tespitinde bu durumun mevcudiyeti bir ipucu olabilir. Motorun çektiği akımın ölçülmesi de bu olayı teyit edecektir. Kompresördeki aşırı titreşimler ve gürültüler daima bir anormal çalışmaya ve arızanın yaklaştığına işaret olarak kabul edilmelidir.

Santrifuj kompresörlerin rotorları (çark) açık tip veya örtülü tip şeklinde dizayn edilir

ve dökme aliminyum, kaynaklı aliminyum, dökme çelik, kaynaklı çelik, perçinli çelik gibi malzemeden yapılır. Aluminyum, çeliğe nazaran daha yüksek bir dayanıklılık/ağırlık oranına sahiptir ve daha hafif rotor ile daha yüksek devirlerde çalışılmasını mümkün kılar. Çelik rotorlar ise 150C üzerindeki çalışma şartlarında üstünlük kazanır. Korosif refrijeran uygulamalarında paslanmaz çelik uygun bir çözüm getirmektedir. Santrifuj kompresörlerde de vida tiplerinde olduğu gibi eksenel ve radyal yükleri taşıyacak şekilde ayrı ayrı iyi bir yataklama gereklidir. Eksenel yükler burada daha da fazladır. 3.2. Kondenser (Yoğunlaştırıcı)

Soğutma sisteminde refrijeranın evaporatörden aldığı ısı ile kompresördeki sıkıştırma işlemi sırasında ilave olunan ısının sistemden 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 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 katsayıları sağlanabilmekte ve bu tercih edilmekte ise de uygulamada refrijeran özellikleri ve kondenser imalatının ekonomik faktörlerle sınırlanmaları nedeniyle ancak film tarzı yoğuşma ve az ölçüde de damla teşekkülü ile yoğuşma birlikte olmaktadır.

Kondenserdeki ısı alış verişinin 3 safhada oluştuğu düşünülebilir, bunlar; Ø Kızgınlığın alınması Ø Refrijeranın yoğuşması Ø Aşırı soğutma.

Kondenser dizaynına bağlı olarak aşırı soğutma kondenser alanının %0-10’unu

kullanacaktır. Kızgınlığın alınması için ise kondenser alanının %5’ini bu işleme tahsis etmek gerekir. Bu üç değişik ısı transferi şekline bağlı olarak kondenserdeki ısı geçirme katsayıları ile sıcaklık araları da farklı olacaktır. Ancak kızgınlığın alınması safhasındaki ortalama sıcaklık aralığının fazlalığına karşı daha düşük bir ısı transferi katsayısı mevcut olacak, fakat

33

aşırı soğutma sırasında bunun aksine sıcaklık aralığı daha az ve ısı geçirme katsayısı daha fazla olacaktır. Yoğuşma sırasında ise her iki değer de alt-üst seviyelerinin arasında bulunucaktır. Yapılan deneylerde ısı transferi katsayısının artmasının karşısında sıcaklık farkının azalması (veya tersi) yaklaşık olarak aynı çarpım sonucunu vermektedir ve bu değerlerin ortalamasını kullanmak mümkün olmaktadır. Hesaplamada sağladığı basitlik de göz önüne bulundurularak kondenserlerin hesabında tek bir ısı geçirme katsayısı ile tek bir ortalama sıcaklık aralığı değerleri uygulanmaktadır.

Şekil 3.8: Kondanser Şekil 3.9: Kondanser

Şekil 3.10: Duvar tipi Şekil 3.11: Coil tipi

34

Şekil 3.12: Tek katlı alt kondenser Şekil 3.13: Çift katlı alt kondenser

Genel olarak üç değişik tip kondenser mevcuttur;

Ø Su soğutmalı kondenserler Ø Hava ile soğutmalı kondenserler Ø Evaporatif (Hava-Su) kondenserler.

Uygulamada, bunlardan hangisinin kullanılacağı daha ziyade ekonomik yönden

yapılacak bir analiz ile tespit edilecektir. Bu analizde kuruluş ve işletme masrafları beraberce etüt edilmelidir. Diğer yandan, su soğutmalı ve evaporatif kondenserlerde yoğuşum sıcaklığının daha düşük seviyelerde olacağı ve dolayısla soğutma çevrimi termodinamik veriminin daha yüksek olacağı muhakkaktır, bu nedenle yapılacak analizde bu hususun dikkate alınması gerekir. 3.2.1. Su Soğutmalı Kondenserler

Bilhassa temiz suyun bol miktarda, ucuz ve 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 katsayıları sağlanan hava soğutmalı kondenserlerin yapılmasıyla 100 Ton/fr. kapasitelerine kadar bunların da kullanıldığı görülmektedir.

Su soğutmalı kondenserlerin dizaynı ve uygulamasında boru malzemesinin ısıl

geçirgenliği, kullanılan suyun kirlenme katsayısı, kanatlı boru kullanıldığında kanat verimi su devresinin basınç kaybı, refrijeranın aşırı soğutulmasının seviyesi gibi hususlar göz önünde bulundurulur.

Bakır boru kullanılan kondenserlerde (halojen refrijeranlar) genellikle borunun et

kalınlığı azdır. Bakırın ısı geçirgenliği de yüksek olduğu için kondenserin tüm ısı geçirme katsayısına kondüksüyonun etkisi azdır ve bu katsayı daha ziyade dış (refrijeran tarafı) ve iç (su tarafı) film katsayılarının değerine bağlı olur. Halbuki, et kalınlığı fazla ve ısıl geçirgenliği az (demir boru gibi) olan borular kullanıldığında, örneğin amonyak kondenserlerinde, borudaki kondiktif ısı geçişi de tüm ısı geçirme katsayısına oldukça etgen olur.

Kirlenme katsayısı, kullanılan suyun zamanla su tarafındaki ısı geçiş yüzeylerinde

meydana getireceği kalıntıların ısı geçişini azaltıcı etkisini dikkata almak maksadını taşır.

35

Kirlenme katsayısını etkileyen faktörler şunlardır: Ø Kullanılan suyun, içindeki yabancı maddeler bakımından evsafı

Ø Yoğuşum sıcaklığı

Ø Kondenser borularının temiz tutulması için uygulanan koruyucu bakımın derecesi.

Bilhassa 50C’nin üzerindeki yoğuşum sıcaklıkları için kirlenme katsayısı,

uygulamanın gerektirdiğinden biraz daha yüksek alınmalıdır.38C’nin altındaki yoğuşum sıcaklıklarında ise bu değer normalin biraz altında alınabilir. Su geçiş hızının düşük olması da kirlenmeyi hızlandırır ve 1m/san’den daha düşük hızlara meydan verilmemelidir. Yüzey kalıntıları peryodik olarak temizlenmediği taktirde kirlenme olayı gittikce hızlanacaktır, zira ısı geçirme katsayısı git gide azalacak ve gerekli kondenser kapasitesi ancak daha yüksek yoğuşum sıcaklığında sağlanabilecektir. Bu ise kirlenme olayına sebebiyet verecektir. Artan kirlenme ile su tarafı direncinin artacağı ve bunun sonucu su debisinin azalarak yoğuşum sıcaklığını daha da arttıracağı muhakkaktır. 3.2.2. 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 karekterdedir (Ev tipi veya ticari soğutucular, soğuk odalar, pencere tipi klima cihazları gibi). Çoğu uygulamalarda hava sirkilasyon fanı açık tip kompresörün motor kasnağına integral şekilde bağlanır ve ayrı bir tahrik motoruna ihtiyaç kalmaz.

Hava soğutmalı kondenserlerde de ısı transferi üç safhada oluşur,

Ø Refrijerandan kızgınlığın alınması Ø Yoğuşturma Ø Aşırı soğutma. Kondenserin alanının takriben %85 yoğuşturma olayına hizmet eder ki kondenserin

asli görevi budur. %5 civarında bir alan kızgınlığın alınmasına ve %10 ise aşırı soğutma (subcooling) hizmet eder. Hava soğutmalı kondenserlerde yoğuşan refrijeranı kondenserden almak ve depolamak üzere genellikle bir refrijeran deposu kullanılması artık usul haline gelmiştir. Bundan maksat kondenserin faydalı alanını sıvı depolaması için harcamamaktır.

Havalı kondenserler, halokarbon refrijeranlar için genellikle bakır boru / aliminyum

kanat tertibinde, bazen de Bakır boru / Bakır kanat ve bakır veya Çelik boru / çelik kanat tertibinde imal edilirler. Aliminyum alaşımı boru / kanat imalatlara da rastlamak mümkündür. Kullanılan boru çapları ¼” ila ¾” arasında değişmektedir. Kanat sayısı beşer metrede 160 ile 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/sn hava geçiş hızında, beher ton/frigo (3024 kcal/h) için 9 ila 14 m kare arasında

36

değişmektedir. Çok küçük, tabii hava akışlı kondenserler hariç tutulursa, hava ihtiyacı ortalama beher kcal/h için 0.34 ila 0.68m3 /h arasında değişmekte olup buna gereken fan motor gücü beher 1000 kcal/h için 0.03ila0.06hp civarında olmaktadır. Fan devirleri 900 ila 1400 d/d arasında olmalıdır. Kondenser fanları genellikle aksiyal tip olup sessiz istenen yerlerde radyal tip kullanılabilir. Refrijeran yoğuşma sıcaklığı ise, hava giriş sıcaklığının 10-20C 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 büyüklüğü, fan motor gücünü ve hatta grubun ses seviyesiyle maliyetleri etkiliyecektir. Bugünkü kondenserdizayn şekli sıcak refrijeranın üstten 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;

Ø Kompresör ile birlikte gruplanmış Ø Kompresörden uzak bir mesafeye konulacak tarzda tertiplenmiş (split

kondenser)

olmak üzere iki sınıfa ayrılmaktadır. Kondenserden hava geçişi düşey ve yatay yönde olacak tarzda tertiplenebilir. Diğer yandan, hava fanı, havayı emici veya itici etkiyle hareketlendirecek şekilde konulabilir.

Bir soğutma sisteminin bekleneni verebilmesi, büyük ölçüde yoğuşma basınç ve

sıcaklığının belirli sınırlar arasında tutulabilmesiyle 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 sık rastlanan bir durumdur. Bu nedenle, bilhassa soğuk havalarda çalışma durumu devresinde yeterli debi ve sıcaklıkta havanın bulunmasıylada ilgilidir. Yoğuşma sıcaklık ve basıncının çok düşük olması halinde ise yeterli refrijeran akışı olamamasına bağlı olan sorunlar çıkmaktadır.

Örneğin, termostatik akspansiyon Vaf’inde yeterli basınç düşümü sağlanamamasından

dolayı kapasitenin düşmesi sık olduğunda, çok düşük yoğuşma basıncını önleyici tedbirler alınır ki bunları iki grupta toplamak mümkündür;

Refrijeran tarafını kontrol etmek, Hava tarafını kontrol etmek.

3.2.3. 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 nedenleriyle gittikçe daha az kullanılmaktadır.

Evaporatif kondenser üç kısımdan oluşmaktadır.

37

Ø Soğutma serpantini, Ø Su sirkilasyon ve püskürtme sistemi, Ø Hava sirkülasyon sistemi.

Soğutma serpantininin 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.(Aynen soğutma kulesinde olduğu gibi). Böylece kondenserdeki yoğuşma sıcaklığı ve dolayısıyla basıncı daha aşağı seviyelere düşürülmüş olur. Serpantinin dış yüzeyi, ısı transferi film katsayısının düşük oluşunun etkisini karşılamak üzere, alanı arttırmak için kanatlarla techiz edilmektedir. Ancak, modern evaporatif kondenserlerde, boru dış yüzeylerinde iyi bir ıslaklık elde edilmesi neticesi yüksek ısı transfer katsayılarına ulaşmakta ve kanatsız düz borular kullanılmaktadır. 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 ila 7.5 litre/h beher ton /frigo için) havaya intikal ettiğinden, su haznesine, flatörlü valf aracılığıyla devamlı su verilir. Ancak bu kondenserdeki su ilavesi normal olarak sürekli artar ve çıkışta en yüksek seviyeye ulaşır. Suyun sıcaklığı ise refrijerandan alınan ısı ile yükselme eğilimi gösterirken suyun buharlaşma ısısı almasıyla sıcaklığı düşmeye başlar. Bunun sonucu, su sıcaklığı soğutma serpantinin girişinde yükselir (hava yaş termometre sıcaklığı bu kısımda oldukça yükseldiğinden) ve sonradan, havanın giriş yerine yaklaşınca sıcaklığı düşmeye başlar. Toplanma havuzunda su sıcaklığı, stabil bir çalışmaya erişilince fazla değişmez.

Evaporatif kondenserler genellikle binanın dışına ve çatıya konulur, fakat bina içine konularak hava giriş-çıkışları galvanizli saçtan kanallarlada sağlanabilir. Bina dışındaki cihazların kışın da çalışması söz konusu ise donmaya karşı tedbir alınmalıdır. Bina içindeki uygulamalarda ise, ıslak havanın atıldığı kanalın soğuk hacimlerden geçmesi halinde kanalın içinde yoğuşma olacağı hatırda tutulmalı ve bu suyun toplanıp atılması için önlem alınmalıdır. Bina içi uygulamaları, bir egzost sistemi ile entegre olarak uygulandığında egzost fanı ve elektrik enerjisinden tasarruf sağlayacaktır.

Hava soğutmalı kondenserlerde olduğu gibi evaporatif kondenserlerde de soğuk havalarda çalışma sırasında çok düşük yoğuşma basınçları oluşumunun önlenmesi gerekir.

Bu maksatla uygulanan tertipler;

Ø Vantilatör motorunun durdurulup çalıştırılması Ø Hava debisini azaltıp çoğaltmak üzere hava akımına bir damper ve ayar

servomotoru kullanılması Ø Vantilatör motorunun devrinin azaltılıp çoğaltılması olarak sayılabilir.

Bir evaporatif kondenserin ısıl perfonmansı, sadece havanın kuru veya yaş termometre

sıcaklıkları veya havanın giriş-çıkış entalpi farkları baz alınarak gösterilemez. Zira

38

püskürtülen suyun ve üflenen havanın sıcaklıkları girişten çıkışlarına kadar çok değişik değerler gösterirler. Havanın yaş termometre sıcaklığı

Şekil 3.14: Evaparatör kondenser

3.3. Drayer

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. Bakır borudan gövde, kondenser içindeki basıncı mukaviim olarak yapılmıştır. Her iki

ucunda boruların girebileceği delikler vardır. Ufak katı maddeleri tutabilecek ince tülbent delikli tel boruya doğru gelecek şekilde

takılır. 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.

Şekil 3.15: Drayer kesiti

39

3.4. Kılcal Boru

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.

Kondenserden çıkan sıvı haldeki akışkanın basıncını düşürerek ve miktarını ölçerek

(gerekli miktarda) evaporatöre ulaştırır. 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.

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.

Şekil 3.16: Kılcal boru

3.4.1. Kapiler Boru Kullanımının Avantajları

Maliyettir. Bu kullanımın geliştirilmesindeki temel amaç malzemenin maliyetini düşürerek satış fiyatını düşürmek olmuştur.

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. 3.4.2. Kapiler Boru Kullanımının Dezavantajları

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.

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.

40

3.4.3. 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. 3.4.4. Kılcal Boru Seçimi

Aşağıdaki nedenlerle, kılcal borular küçük soğutma aplikasyonlarında ekspansiyon aracı olarak çokça kullanılırlar:

Ø Kolay anlaşılması Ø Düşük maliyet Ø Güvenilirlik: Oynak parça yok Ø 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:

Ø Evaporasyon ısısı Ø Kondansasyon ısısı Ø 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

41

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. 3.5. Evaportör

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,

42

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.)

Şekil 3.17: Evaparatör çeşitleri

Şekil 3.18: Evaparatör rezistansı

3.5.1. 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

43

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;

Ø Alçak hızlı soğutucular (Hava hızı 1-1,5 m/san), Ø Orta hızlı soğutucular (2,5-4 m/sn), Ø 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.

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

Tablo 3.1: Oda-Evap. Sıcaklık farkında muhafaza edilebilecek ortalama oda nem seviyeleri

44

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. 3.6. Dönüş Borusu

Soğutucuda buhar haline dönüşen gaz ekovat tarafından dönüş borusu ile emilir. Sistemin alçak basınçlı kısmı burasıdır. Aliminyum ya da bakır borudan yapılır. 3.7. Soğutma Gazı (R134a)

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.

45

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

Tablo 3.2: Başlıca saf soğutucu maddeler

46

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

Tablo 3.3: Karışım ile elde edilmiş başlıca soğutucu maddeler

47

1 2) 3) 4)

5) 6) 7) 8)

Resim 3.19: 1) SUVA410 2) SUVA407 3) SUVA134A 4) R502 5) R404A 6) R22 7) R134A 8) SUVA502

3.7.1. Soğutucu Akışkanlarda Aranılan Özellikler

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.

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

Ø Buharlaşma gizli ısısı yüksek olmalıdır. Buharlaşma gizli ısısı ne kadar yüksek olursa sistemde o oranda gaz akışkan kullanılacaktır.

Ø Kimyasal olarak aktif olmamalıdır, tesisat malzemesini etkilememesi, korozif olmaması, yağlama yağının özelliğini değiştirmemesi gerekir.

Ø Yanıcı patlayıcı ve zehirli olmamalıdır. Ø Kaçakların kolay tespitine imkan veren özellikte olmalıdır.(Koku, renk) Ø Ucuz olmalıdır. Ø Isı geçirgenliği yüksek olmalıdır.

48

Ø Dielektrik olmalıdır. Ø Düşük donma derecesi sıcaklığı olmalıdır. Ø Yüksek kritik sıcaklığı olmalıdır. Ø Özgül hacmi küçük olmalıdır. Ø Viskozitesi düşük olmalıdır Ø 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.

3.7.2. Soğutucu Akışkan Çeşitleri 3.7.2.1. 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. 3.7.2.2. 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. 3.7.2.3. R13

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

49

3.7.2.4. R13B1

R13B1 (CBrF3), -70°C /-45°C aralığında endüstriyel soğutucularda kullanılmaktadır. Yüksek ozon tüketme kapasitesi nedeniyle Montreal Protokolü kapsamında üretimi ve tüketimi tamamen durdurulmuştur. 3.7.2.5. 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. 3.7.2.6. R114

R114 (CClF2), yanmayan ve zehirli özelliği olmayan bir soğutucu maddedir. 80 °C – 120 °C arasında endüstriyel ısı pompalarında kullanılmaktadır. 3.7.2.7. 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. 3.7.2.8. 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

50

gerekmektedir. R134a, mineral yağlarla uyumlu olmadığından poliolester veya poliolalkalinglikol bazlı yağlarla kullanılmalıdır. 3.7.2.9. 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. 3.7.2.10. 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. 3.7.2.11. 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. 3.7.2.12. 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. 3.7.2.13. 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.

51

3.7.2.14. 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.

3.7.2.15. 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.

3.7.2.16. 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. 3.7.2.17. 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] 3.7.2.18. 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. 3.7.2.19. 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.

52

3.7.2.20. 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 koymak suretiyle, gerekse evaporatörden kompresöre yağın dönüşünü kolaylaştıracak tarzda boru tertibiyle yağın kompresör karterine birikmesi sağlanmalıdır. 3.7.3. Yağlama Yağları

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

Yağ, sıkıştırılan soğutucu akışkanın basınç tarafından emme tarafına sızmasını

önlemelidir. Soğutucu olarak yardımcı olmalıdır (yataklardaki ısıyı almalı ve karterde biriken ısının

dış cidarlara ve dolayısıyla çevreye iletilmesini sağlamalıdır). Kompresörün içindeki hareket eden parçaların meydana getirdiği gürültüyü kısmen de

olsa yutmalıdır. Hermetik ve yarım hermetik makinelarda, motor sargıları yağ ile temas edeceğinden,

yağın elektrik geçirgenliği çok düşük seviyede olmalıdır. 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.

İyi bir ısı transferi sağlaması ve kompresöre çabuk döne bilmesi için yağın tüm çevrim

boyunca soğutucu akışkan ile iyi karışır. Özelliğini muhafaza etmesi istenir. 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.

53

Bilhassa hermetik tip kompresörlere yağlama yağı bir defa konulur ve kondenserin ömrü boyunca yenilenmeden dayanması istenir.

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. Ø Naftanik asıllı yağlar (doymuş – satüre hidrokarbonlar) Ø Parapinik “asıllı yağlar” (doymuş hidrokatbonatlardır) Ø Aromatikler Ø 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 hoş kokulu 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, hâlbuki 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.

54

Piyasa adı ve imalatçı firma isimleri ile en sık rastlanan ve kullanılan soğutma yağları aşağıdaki listede verilmektedir.

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.

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

55

B Yağ soğutma sistemine ve kompr. Girmiyor/çarpmalı yağlama

150 – 160

Şekil 3.4: Soğutma kompresörleri için yağlama yağı viskoziteleri

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.

Tamamen Karışma

Yüksek Oranda Karışma

Orta Seviyede Karışma

Az Karışma Karışmaz (Çok az=

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

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 CO2 (20 °C ve Atm. Basıncında %

0,2 ağırlık)

Şekil 3.5: Yağ – Refrijeran karışma durumu

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.

56

3.8. 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.

Şekil 3.20: Termostatın yapısı

Şekil 3.21: Termik koruyucu

57

Şekil 3.22: Termostat çeşitleri

3.9. Soğutmada Arıza Tespiti Bir soğutma sistemi, bir soğutucunun buharlaşması ve yoğunlaşma vasıtasıyla ısıyı, bir

ısı kaynağından bir ısı havuzuna transfer eden bir cihazdır. Ayrıca, soğutma sistemi sıvı soğutucunun kayma noktasının kontrol edilmesiyle çalışır.

Bunu akılda tutarak, eğer ısı kaynağındaki ısı enerjisi yeterliyse, soğutma sistemi

uygun miktarda soğutucuya sahipse, soğutucu arzu edilen debide akıyorsa ve ısı havuzu verilen ısıyı arzu edilen ölçüde soğurabiliyorsa, sistemin çalışması gerekir. Bu koşullardan herhangi bir sapma, sıcaklık ve basınç ölçümlerinde yada üniteyi çalıştırmak için gerekli elektrik akımında kendini gösterecektir.

Aşağıda verilenler, soğutma sistemi arızaları için önerilen nedenlerdir.

Ø Düşük emme basıncı Ø Yüksek emme basıncı Ø Yüksek basma basıncı Ø Düşük basma basıncı Ø Evaporatörde hatalı yük Ø Kötü yük dağılımı

58

Ø Tıkalı dağıtım veya serpantin devreleri Ø Kısıtlı veya tıkalı sıvı hattı Ø Soğutucu basınç düşürücü cihazı yanmış (bozulmuş) veya yanlış ayarlanmış Ø Gerekenden küçük boyutlandırılmış soğutucu hatları Ø Soğutucu eksikliği Ø Aşırı soğutucu dolumu Ø Tıkalı kondenser Ø Arızalı fan motoru veya tahriği Ø Ünite yerleşimi Ø Sistemde hava Ø Kısıtlı sıcak gaz hattı Ø Soğutucu kontrol cihazının kaçırması Ø Yağla tıkanmış serpantin Ø Düşük ortam sıcaklığı Ø Kompresörün yanması Ø Gerekenden küçük boyutlandırılmış ünite Ø Titreşim / gürültü. Ø Düşük emme basıncı

İster hava soğutmalı bir ünite (yüksek sıcaklık), ister bir buzdolabı (orta derecede

sıcaklık), isterse de dondurucu kabin (düşük sıcaklık) olsun, bir soğutma sisteminin çalışma emme basıncı, evaporatördeki ısı yüküne bağlı olarak bir basınç aralığında bulunur. Evaporatördeki ısı yükü de, evaporatöre giren hava veya sıvının miktarına ve / veya sıcaklığına göre değiştiği için, kesin çalışma emme basınçları oluşturmak mümkün değildir. Bu yüzden, bir soğutma sistemini çalışma emme basıncının, genellikle yüksek ya da düşük olmadıkça, anlamlı bir değeri yoktur.

Normalde emme basınçları, yüksek sıcaklık aralığında soğutucunun 1 °C ila 18 °C

kaynama noktası değerleri arasında, orta sıcaklık aralığında –23 ila –15 C’ ta ve düşük sıcaklık aralığında –32 ila –20 °C’ ta çalışırlar. Bu değerlerden çok daha düşük olan eşdeğer emme basınçları, gazın kompresöre, kopresörün gazı sıkıştırdığı kadar çabuk geri dönmediğini gösterir. Çok yüksek emme basıncı olması halinde ise, kompresör gazı, gazın kompresöre geri döndürüldüğü kadar hızlın sıkıştırılmamaktadır.

Bu durum, sızdıran bir tankı bir hava beslemesinden doldurmakla karşılaştırılabilir.

Eğer hava tanka, tankı terk ettiğinden daha hızlı girerse, tank basıncı yükselecektir. Eğer beslemesi, dışarı çıkan havadan daha az ise, basınç düşecektir. Soğutma sistemine gelince, problem kompresöre dönen buharın hacminin azalmasının veya kompresörün soğutucu buharıyla başa çıkamamasının sebebini belirlemektir.

Bir motor kompresörünün verimliliği, kompresöre giren gazın basıncına (emme tarafı)

ve kompresörden çıkan gazın basıncına (boşaltma) bağlıdır. Basınçtaki bu fark, sıkıştırma diferansiyeli (oranı) olarak bilinir. Eğer emme basıncı düşer ve / veya boşaltma basıncı yükselirse, basınç farkı artar ve kompresörün hacimsel verimi (kompresörün gaz pompalama kabiliyeti) azalır. Tersine, eğer emme basıncı artar ve / veya boşaltma basıncı azalırsa bu, sıkıştırma diferansiyelinde bir azalmaya yol açar, sıkıştırma hacimsel verimi artar.

59

Bunun anlamı, normal olarak çalışan bir soğutma sisteminde, evaporatörde geliştirilen soğutucu miktarı ve kompresörün hacimsel veriminin, tanka giren hava miktarının, tanktan sızan hava miktarına eşitlendiği ve tank basıncının sabit kaldığı zamanki gibi bir denge noktasına eriştiğidir. Bu yüzden emme gazı denge noktası basıncı, yalnızca bu denge noktası normal aralığın altında veya üstünde olduğunda önemli hale gelir.

Aşağıda sıralananlar düşük emme basıncının nedenleri olabilir:

Ø Evaporatörde hatalı yük Ø Kötü yük dağılımı Ø Tıkalı dağıtım veya serpantin devreleri Ø Soğutucu basınç düşürücü cihaz yanmış veya yanlış ayarlanmış Ø Gerekenden küçük boyutlandırılmış soğutucu hatları Ø Soğutucu eksikliği Ø Yağla tıkanmış serpantin Ø Düşük basma basıncı Ø Yüksek emme basıncı Ø Yüksek emme basıncı

Emme basıncı, ısı soğurarak ve sıvı soğutucuya kaynatarak emme buharı üreten

evaporatörle, buharı sıkıştıran ve yüksek basınçlı sıcak buharı kondensere boşaltan kompresör arasında bir dengedir.

Eğer her hangi bir sebepten, evaporatör buharlaştırma oranını arttırırsa veya kompresör

buharı sıkıştırma yeteneğini kaybederse, emme basıncı daha yüksek bir değerde dengeye gelecektir. Doğal olarak, bir sistem devreye ilk girişinde emme basıncı, evaporatörde birikmiş olan ısı yükünden dolayı yüksek olacaktır. Makul bir süre çalıştıktan sonra emme basıncının normale düşmesi gerekir. Eğer yüksek olmaya devam ederse, bunun nedeni evaporatördeki aşırı buharlaştırma oranı veya kompresörün pompalama oranının düşmesi ya da ikisinin birleşimi olabilir.

Evaporatörde buharlaşma oranının aşırı olmasının nedeni şunlar olabilir: Evaporatörde hatalı yük Soğutucu basınç düşürücü cihaz yanmış veya yanlış ayarlanmış Aşırı soğutucu dolumu

Kompresörün pompalama oranındaki azalmanın nedeni şunlar olabilir: Ø Yüksek basma basıncı Ø Aşırı soğutucu dolumu Ø Tıkalı kondenser Ø Arızalı fan motoru veya tahriği Ø Ünite yerleşimi Ø Sistemde hava Ø Kısıtlı sıcak gaz hattı Ø Soğutucu kontrol cihazının kaçırması Ø Yüksek basma basıncı

60

Yoğuşma ünitesindeki yüksek basma basıncına, kondenserin kompresörün çıkan sıkıştırılmış gazdan ısıyı, gazın kompresörde sıkıştırıldığı kadar çabuk çekememesi yol açar. Kondenserin ısı transfer etme kabiliyeti, kanatçık ve boru yüzeyinin her metrekaresinin transfer oranı, kondenserden geçen havanın miktarı ve kondensere giren havanın sıcaklığı (ünite çevresi) ile belirlendiğinden, bu faktörlerden birindeki herhangi bir değişme, kondenser toplam transfer kapasitesini etkileyecek.

Aşağıdaki sıralananlar, kondenserin bir veya daha fazla transfer faktörünü etkileyecek unsurlardır:

Ø Aşırı soğutucu dolumu Ø Tıkalı kondenser Ø Arızalı fan motoru veya tahriği Ø Ünite yerleşimi Ø Sistemde hava Ø Kısıtlı sıcak gaz hattı Ø Düşük basma basıncı

Düşük düşü basıncına, kondenserin ısı çekme oranının normalden daha yüksek olması

veya kompresörün buhar pompalama oranında bir azalma olması sebep olur. Kondenser, ısıyı buhardan istenilen oranda çektiği sürece, bunu sağlayacak kondenser sıcaklığı ve basıncı istenen aralıkta olacaktır.

Eğer basma basıncının düşük olmasının nedeni, kompresörün pompalama oranının düşmesi ise, problem şunlardan biri olabilir:

Ø Düşük emme basıncı Ø Evaporatörde hatalı yük Ø Kötü yük dağılımı Ø Tıkalı dağıtım veya serpantin devreleri Ø Kısıtlı veya tıkalı sıvı hattı Ø Soğutucu basınç düşürücü cihazı yanmış (bozulmuş) veya yanlış ayarlanmış Ø Gerekenden küçük boyutlandırılmış soğutucu hatları Ø Soğutucu eksikliği Ø Yağla tıkanmış serpantin Ø Kompresörün yanması Ø Eğer basma basıncının düşük olmasının sebebi, kondenserin ısı çekme oranında

bir artış ise, problem şu olabilir: Ø Düşük ortam sıcaklığı

3.9.1. Evaporatördeki Hatalı Yük

Düşük emme basıncının en çok görülen sebebi, evaporatördeki yükün yetersiz olmasıdır.

61

3.9.1.1. Hava Hava transfer maddesi olduğu zaman, çoğunlukla yanlış vantilatör hızı, yüksek kanal

veya hava geçiş direnci (orta ve düşük sıcaklıklı uygulamalarda uygunsuz ürün yerleşimi), kirli hava filtreleri veya kirli hava filtreleri olan bir serpantinin tıkalı olması, başlıca problem nedenleridir. Sık sık, iki veya daha fazla sebebin birleşmesi de olur. Hava filtrelerinin kirli olması hepsinden fazla problem yarattığı için:

Ø Başka kontroller yapmadan önce, ilk olarak hava filtrelerini kontrol ediniz ve temizleyiniz veya değiştiriniz. Serpantinde yapılacak tüm sıcaklık düşümü testleri ve de emme basıncı kontrolleri filtreler temizken yapılmalıdır.

Ø Hacim damperlerini veya hava kontrol damperlerini ayar değerlerinin değişmediğinden emin olmak üzere kontrol ediniz. Ürünün hava yollarını tıkamadığından emin olunuz. Sık sık, yeterli bilgisi olmayan insanlar yaratacağı sonuçları düşünmeden hava damperlerini veya kontrol cihazlarını kapatarak hava dağıtım sisteminde değişimlere yol açarlar.

Ø Vantilatör motorunu, vantilatörü ve tahriği (vantilatör kayış tahrikli ise) kontrol ediniz.

Vantilatör motorun uygun şekilde yağlanmış ve serbestçe çalışıyor olmalı. Vantilatör kasnağı temiz olmalı – kanatlar toz, kir veya diğer pisliklerle dolmuş

olabilir. Eğer kasnak kirli ise, yerinden çıkarılmalı ve tamamen temizlenmelidir. Fırçalamayı denemeyiniz çünkü kötü bir temizleme, kasnakta dengesizliğe yol açar, aşırı titreşim ve gürültü olur. Bu da, kasnağın parçalanmasına sebep olabilir.

Kayış tahrikli vantilatörlerde, vantilatör yatakları yağlanmalı ve serbestçe çalışıyor

olmalı. Vantilatör tahriği iyi durumda ve uygun şekilde ayarlanmış olmalı. Çatlamış veya ağır

şekilde parlamış kayışlar değiştirilmelidir. Kayışın ağır şekilde parlamış olması kayışın çok sıkı çalışmasından kaynaklanır. Düzgün ayarlama kayışı bastırma kabiliyeti gerektirir. Kasnaklar arası mesafenin yarısı, mil merkezleri arasındaki her 12 cm. için 1 cm. dir.

Vantilatör hızı doğru ayarlanmış olmalı. Vantilatör hızı hava evaporatörden geçerken

havanın sıcaklık düşümünün ölçülmesi ile ayarlanır. Genel olarak, yüksek sıcaklık uygulamaları (iklimlendirme) serpantinde 8 ila 14 °C’

lik orta derece sıcaklıklı uygulamalarda bu T 3 ila 8 °C ve düşük sıcaklıklı uygulamalarda da, 3 ila 5 °C lik T ile çalışır.

Soğutma uygulamalarının çok çeşitli olmasından dolayı belli bir teçhizat parça için

uygun T’ nin belirlenmesinde teçhizat imalatçısı ile temas edilmelidir. Bu problem, ısı transferi vasıtası sıvı olduğu zaman, çoğunlukla, sıvı soğutma

evaporatörün sıvı kısımlarının cidarlarındaki tortularından kaynaklanır. Eğer su kullanılıyorsa bu, kireç tortuları olabilir veya soğutulacak sıvıdan çöken maddelerdir.

62

Bu tür aşırı tortuların birikip birikmediğini belirlemenin en iyi yolu, giriş basıncına göre, serpantini terk eden sıvının basıncında bir kayıp veya düşüş olup olmadığını belirlemektir. Aradaki fark serpantin sıvısı devresindeki akış direncini verecektir. 3.9.2. Kötü Yük Dağılımı 3.9.2.1. Hava

Serpantin soğutma havası söz konusu olduğunda serpantinin her devresinin, kendi payına düşen soğutma yükünü, kaldıracağı eşit miktarda soğutma yükü (hava m3/dk) alması gerekir. Hava serpantin üzerinde uygun şekilde dengelenmezse, serpantinin kapasitesi ve verimi düşer. Bu dengesizliğin etkisi, basınç düşürme cihazı termostatik genleşme valfı olduğu zaman, çoklu kılcal boru kullanıldığı zamandakinden farklıdır.

TG Valfları: TG valf kullanan çok devreli serpantinlerde, dağıtıcı ve besleyici borular

soğutucu akışını, TG valf üzerinden tüm devrelere eşit olarak bölerler. En büyük potansiyel dengesizliğin bulunduğu yerdeki durum, havanın serpantine

girmeden önce 90 °C lif bir dönüş yapması gereken bir yerdedir. Hava bir köşeye döndüğünde, santrifüj kuvvet üretilir, hava yön değiştirildiğinde bu kuvvet havanın, eğrinin dış yarıçapın da toplanmasına neden olur. Sonuç olarak dıştaki serpantin bölümleri, içteki serpantin bölümlerinden daha çok hava alacaklardır.

Her bölüme eşit miktarda soğutucu geldiğinden, akış eğrisinde iç yarıçapa en yakın

serpantin bölümlerindeki sıvı soğutucu tamamen buharlaşmayacaktır. Serpantinden sıvı halde geçecek ve tüm serpantini terk eden gazı, normalden daha düşük bir sıcaklığa soğutacaktır. Bu daha düşük gaz sıcaklığı, TG valfın, daha hafif yük taşıyan bölümlerin ihtiyaçlarına göre kapanmasına sebep olacak ve serpantinin, yükü karşılamak için gerekli soğutucunun geçeceği diğer bölümleri yükten yoksun kalmış olacaktır. Serpantinin tümünün kapasitesi ve verimi büyük ölçüde düşecek, emme basıncı normalden daha düşük bir basınçta dengelenecek ve sistemin toplam kapasitesi de azalacaktır.

Kılcal Borular: kılcal borulu serpantinlerde, serpantin devresinde yük dengesizliği, sıvı

kaybına yol açar, kompresöre sıvı geri dönüşü olabilir ve sıvı taşmasıyla, kompresör arızası baş gösterebilir.

Eğer devrelerden biri, serpantindeki soğutucuyu kaynatacak kadar yeterli yük almazsa,

devrenin sonunda kalmış olabilecek bir miktar sıvı, devreden çıkar, emme hattına girer ve kaynama işlemini tamamlamaya yetecek kadar ısı elde edilene dek bu hatta yol alır. Yalıtılmış edilmiş emme hatlarında, mevcut ısı çoğunlukla, sıvı soğutucunun kompresöre girmesini ve ona zarar vermesini önlemeye yetecek miktarda değildir.

Kullanılan basınç düşürme cihazına bakmazsızın, serpantin, her bir devrenin kesit

alanından geçen havanın sıcaklık düşümünün yaklaşık aynı olduğundan ve devrelerdeki soğutucu sıcaklık artışının (kızdırma ısısı) aynı olduğundan emin olmak üzere kontrol edilmelidir.

63

Zaman zaman, gerekli hava dağılımını garantilemek için, dönen kanatlar ve ayırıcı damperler koymak gereklidir. Bunlar daima serpantinin giriş tarafına konulur. Serpantinden hava dağılımı, serpantinin performansı açısından hiçbir zaman problem değildir. 3.9.2.2. Sıvı

Hava dengesizliği hakkında anlatılanlar, sıvı soğutmalı serpantinler için de geçerlidir. Dengesiz yükler, kafa (dağıtıcı) plakası contaları yanlış değiştirmediyse veya conta hatalı yerleştirildiği için, devreler arasında sıvı baypasına yol açmıyorsa, ender olarak problem yaratırlar. Maalesef, su soğutmalı tiplerde, bu dengesiz yük, yalnızca düşük emmeli yük, yalnızca düşük emme basınçları olarak kendini göstermekle kalmaz, çoğu zaman serpantinin donmasına ve serpantin borularının zarar görmesine, serpantin sızdırmasına da yol açar. 150 tonluk bir vakumlu soğutucudaki soğutma devresinin, yanlış yerleştirilmiş bir su kafası contasından dolayı donarak su ile dolması durumunda kurutulması zaman alıcı ve pahalı bir işlemdir. 3.9.3. Tıkalı Dağıtım veya Serpantin Devreleri

Emme basıncının düşük olmasının başka bir sebebi, özellikle yeni tesislerde, dağıtım ağzının, serpantin besleme borularının veya kılcal boruların tıkalı olmasıdır. Bu durum, serpantin üzerinden hava dağılımının kötü olmasıyla aynı sonuçlara yol açar, çünkü serpantin, emme basıncını uygun bir aralıkta tutacak kadar hızlı bir şekilde soğutucu buharı üretememektedir.

Çıkan hava sıcaklığı testinin sonuçları, serpantin bölümünden çıkan gazın sıcaklılığının, bölümün kalanının hava sıcaklığından oldukça daha yüksek olması ve bu serpantin bölümünden geçen havaya ait uygun olmayan sıcaklık düşümünün ölçüldüğü testle aynı olacaktır. Sonuç, kompresörün buharı sıkıştırma kabiliyetinin serpantinin buhar üretme kabiliyetinden daha fazla olması ve sistemin normalden daha düşük bir serpantin ve sistem kapasitesiyle çalışması olacaktır.

Serpantinlerin tıkanmasının tamir edilmesi, tamamen mekanik bir işlemdir. Ancak, serpantin borularının kesilmesi, tıkanmayı baypas veya yok etmek için de olsa asla yapılmamalıdır. Eğer tıkanıklık giderilemiyorsa, serpantinin değiştirilmesi daha iyidir. Serpantin borularının baypas edilmesi veya besleme borularının kısaltılması, serpantin bölümlerinin kapasitesinde bir dengesizliğe ve serpantin ve sistem kapasitesinin düşmesine sebep olur. Kılcal boruların kısaltılması yalnızca borudaki basınç düşümünü azaltacak, serpantin çalışma basıncını artıracak, soğutucu ve yük arasındaki sıcaklık farkını azaltacak ve serpantin kapasitesini de düşürecektir. Tıkalı kılcal borular, sistemin tasarım performansını elde etmek için, aynı ölçü ve uzunluktaki borularla değiştirilmelidirler.

Kısıtlı veya tıkalı sıvı hattı Evaporatörün, normal bir emme basıncında kompresör kapasitesini tatmin etmeye

yetecek kadar soğutucu buharı üretmesi için, serpantinde kısıtlanmamış bir sıvı soğutucu akışı olması gereklidir. Bunun anlamı, sıvı hattının, kondenserin çıkışında soğutucunun alındığı noktadan itibaren, (eğer varsa) sıvı deposundan (receiver), kurutuculardan, izleme

64

camından, soğutucu kontrol cihazından (ör. sıvı hattı solenoid valfı) ve sıvı hattından geçerek serpantinin girişindeki basınç düşürme cihazına kadar, kısıtlamalardan uzak olması gerektiğidir. Kısıtlamalar veya tıkaçlar, eğer çalışmayı etkileyecek kadar ciddiyse, çoğunlukla sıvının kaynama noktasını, soğutucunun genleşeceği bir noktaya indirecek kadar ciddiyse, çoğunlukla sıvının kaynama noktasını, soğutucunun genleşeceği bir noktaya indirecek kadar basınç düşümü üretirler. Bu, kısıtlama uçlarında yüzey sıcaklık termometreleriyle ölçülebilecek bir sıcaklık düşümü yaratır.

Eğer sıvı hattında aşırı bir basınç düşümü olduğundan şüphe ediliyorsa, normal yollarla yapılan araştırma sonuç vermez, gerçek sıvı basıncını okumak için basınç düşürme cihazının hemen önüne bir basınç göstergesi takmak gerekebilir. Bu noktadaki sıvı basıncını asla kompresör boşaltma basıncından 1,7 bardan daha aşağıda olmamalıdır. Eğer 1,7 bardan daha yüksek bir basınç düşümü bulunursa, hattın sistematik olarak araştırılması gerekir. İmalatçı (özellikle kılcal boru veya sıvı hattı kısıtlayıcısı kullanıldığında) basınç düşürme fonksiyonunun bir parçası olarak küçük sıvı hatları kullanırsa, bu kuraldan istisnalar olabilir. Bu hallerde, sıvı hattı ölçüsü ve uzunluğu değiştirilmemelidir. 3.9.4. Soğutucu Basınç Düşürme Cihazı Yanmış veya Yanlış Ayarlanmış Termostatik Genleşme Valfi

Ünitenin üzerinde sevk edilen termostatik genleşme valfları, fabrikada ayarlanır ve bu ayarlama, doğru yapılan bir kızdırma ısısı kontrolünden sonra olmadıkça asla değiştirilmemelidir.

TG valfı, gaz, serpantinden geçerken kızdırma ısısının sabit olmasını temin etmek

üzere görev yaptığı için, valfın ayarının değiştirilmesi sonucu, valf açıldıysa yalnızca serpantini taşırır veya valf kapatıldıysa serpantin kapasitesini azaltır. Bu yüzden, TG valfını ayarlamadan veya değiştirmeden önce tüm diğer sorun olasılıklarını kontrol ediniz. Tüm diğer olasılıklardan bir şey çıkmadıysa bile, valfta bir ayarlama yapmadan önce valf gövdesini ve giriş filtresini sökünüz ve temizleyiniz.

Valfın, neredeyse kapalı bir konumda, tam kapalı bir konumda veya tam açık bir

konumumda sıkışmış olması mümkündür. Bazen kötü montajlardan dolayı kir, lehim veya başka maddeler veya hatalı boşaltmadan dolayı donmuş nem, soğutucu sıvının valften akışını kısıtlar veya evaporatöre sıvı akışını tamamen durdurur. Bu durumda, eğer ünitede bir düşük basınç kontrol cihazı varsa, genleşme valfı kısmen tıkanınca ve evaporatöre yeterince sıvı giremeyince, kompresör kısa devre yapacaktır (yani, sık aralıklarla durup çalışacaktır.)

Genleşme valfı tamamen tıkandığında, kompresör evaporatördeki basıncı, düşük

basınç kontrol cihazının kompresörü durduracağı olan devreyi kesme noktasına kadar düşürecektir. Eğer sistemde düşük basınç kontrol anahtarı yoksa, kompresör motor sargıları aşıra ısınana (motor soğutmasında buhar eksikliğinden dolayı) ve aşırı yük koruyucu devreyi kesene dek hiçbir iş yapmadan çalışmaya devam edecektir. TG valfında oluşabilecek tek gerçek arıza, güç elemanında yük kaybı olmasıdır. Valfteki diyagramın üsteki basınç kaybı iç yayın iğneyi yatay yöneltmesini ve valfı kapamasını imkan verecektir. O zaman valf, tıkalı bir valf gibi çalışacaktır.

65

3.9.5. Kılcal Borular Kılcal borular, yalnızca istenen sonuçları elde etmek için, basınç düşümü ve kaynama

noktası düşümü yaratmak üzere sıvı soğutucu akışına yeterli direnci olan küçük çaplı sıvı hatlardır. Kılcal borunun direnci, borunun uzunluğu ve iç çapı ile belirlendiği için, karşılaşılabilecek tek problem tıkanıklığı olacaktır. Borunun iç çapı küçük olduğu için temizlemek çok zordur ve tamamen değiştirilmesi tavsiye edilir. En iyi sonuçları elde etmek için, yeni borunun eskisiyle aynı çap ve uzunlukta olması gerekir.

3.9.6. Gereğinden Küçük Boyutlandırılmış Soğutucu Hataları 3.9.6.1. Emme Hattı

Evaporatör, kompresör kapasitesine, normal emme basıncı aralığında dengeleyebilecek kadar soğutucu üretilebilse bile, eğer emme hatları olması gerekenden küçük boyutlandırılmışsa ve akış direnci çok yüksekse, emme servis valfi bağlantı kısmında ölçülen emme basıncı çok küçük olacaktır. Bu aynı zamanda, kompresör veriminin düşük olması, evaporatör çalışma sıcaklığının yüksek olması vb. ile birlikte sistem performansında bir düşüş olması anlamına da gelir. Emme hattının doğru boyutlandırılması mecburidir. 3.9.6.2. Sıvı Hattı

Sıvı hattının, evaporatörün ihtiyaçlarına cevap verebilecek kadar sıvı taşıyamaması

olasılığı da vardır. Hattın olması gerekenden küçük boyutlandırılmasındandır. Sıvı hattında, hattın minimum basınç düşümüne göre boyutlandırılması da çok önemlidir. 3.9.6.3. Soğutucu Eksikliği

Sistemin arıza yapmasının ve servise ihtiyaç duyulmasının en yaygın sebebi, sistemde soğutucu kaybolmasıdır. Fabrikada monte edilen sistemlerde, sistemdeki basınç 17,5 Bar ila 21 Bar olarak ayarlanıp test edilir ve yılda 15. gr.lık soğutucu kaçağını ölçe bilecek elektronik kaçak detektörleri ile kaçak testi yapılır. Sistemin sahada monte edilen kısmı da aynı şekilde kontrol edilmelidir.

Her hangi bir anda sistemde soğutucu eksikliği belirlenirse, kaçağın yeri bulunmalı,

tamir edilmeli ve sistem tekrar doldurulmadan önce boşaltılmalıdır. Sızıntı kontrolü yaparken, soğutma sistemindeki her cihazın tüm yüzeylerini kontrol ediniz. Bunun içine, evaporatör ve kondenserdeki tüm borular, tüm fabrikada ve sahada yapılmış bağlantılar, borunun baştan sona her yeri tüm bağlantı elemanları ve yerleri, hem de kompresördeki elektrik terminalleri ve kompresörün kaynak bağlantıları girer.

Birinin içinden geçen borulara, serpantin kıvrımlarına vb. metal kanal montaj vidaları

konmuş olabilir; çocuklar birbirinden içinden geçen kondenser borularına çivi, tel vb. batırmış olabilirler. Hiçbir zaman, sistemin herhangi bir kısmının fabrikada yapılmış veya monte edilmişte olsa, gaz sızdırmaz olduğunu kabul etmeyiniz.

66

Sıvı soğutucu buharlaştığı zaman, soğutucunun kapladığı alan, birkaç kat artar. Örneğin, 1 m3 S – 22, 55 m3’ lük buhara genleşir, S – 12 ise 68 m3’ e. Bu yüzden, evaporatöre giren herhangi bir miktar S – 22 buharı (evaporatörde üretilmiyor), soğutma etkisini, giren buhar miktarının 52 katı azaltır. Eğer soğutucu yükü düşük olduğu için, sıvı hattında 1 m3’ lük buhar oluştuysa veya bu kondenserden sıvı hattına girdiyse, bu buhar evaporatörde 52 m3’ lük buhar üretmek için gereken sıvının ısıyı soğuracak sıvı kapasitesi azalmıştır. Bundan dolayı, maksimum çalışma kapasitesi elde etmek için soğutucu serpantinin tam kapasite çalışmasını sağlamak üzere sistemde her zaman yeterince soğutucu bulunması çok önemlidir. 3.9.7. Soğutucu Miktarının Belirlenmesi

Sistemde, düzgün çalışmaya uygun soğutucu miktarı, kullanılan basınç düşürme cihazının tipine ve bir depo kullanılıp kullanılmadığı bağlıdır. 3.9.7.1. Deposu Olan Sistemler

Genleşme valfı, düşük taraf şamandırası veya sıvı seviyesi kontrol cihazı gibi depolar kullanan sistemlerde, depoda, ısı toplama borusunda bir sıvı sızdırmazlığı temin edecek kadar sıvı bulunduğu sürece soğutucu dolum miktarı kritik değildir. Bu sistemde uygun dolumun ölçüsü, sistem maksimum kapasitede çalışıyorken, deponun yüksekliğinin üçte biri veya yarısıdır. Yük azalınca, fazla soğutucu depoda toplanacak ve sıvı yüksekliği depo yüksekliğinin yarısı veya dörtte üçü olacaktır. Depoda uygun sıvı yüksekli elde etmek için yalnızca yeterince soğutucu eklemek gereklidir. 3.9.7.2. Deposu Olmayan Sistemler

Deposu olmayan sistemler, sistem hafif yükler altındayken kondenserin alt borularının fazla soğutucu için depo görevi görmesine bağlıdırlar. Bu yüzden, sistemdeki soğutucu dolum miktarı, depo kullanılan sistemlerde olduğundan çok daha kritiktir. Bu sistemleri doldururken, doğru dolum miktarı, sıvını kondenserden çıkmadan önce doğru miktarda aşırı soğutulmasını sağlayacaktır. Yükün nispeten sabit olduğu düşük sıcaklıklı ve orta sıcaklıklı uygulamalarda, 5 ila 6 °C’ lik aşırı soğutma çoğunlukla, en iyi kapasite ve ünite verimini getirecektir. İklimlendirme üniteleri, yükün daha çeşitli olmasından dolayı, çoğunlukla 5 ila 10 °C aşırı soğutmada çalışırlar. Aşırı soğutma testleri, minimum 18 °C ve maksimum 46 °C normal dış ortam sıcaklık aralığında yapılmalıdır.

Bu aşırı soğutma değerleri çoğunlukla, kondenserin alt iki borusunun sıvı içerdiği ve

kondenser yüzeyinin geri kalanından daha düşük bir sıcaklıkta olduğu anlamına gelir. Bu, standarda yani tasarım koşullarına ancak yakındır; dolayısıyla bu, sistemdeki sıvı miktarı açısından hassas bir kontrol değildir. Kaba bir kontrol olabilir, çünkü, eğer yoğuşan soğutucuyla sıvı soğutucu arasındaki fark, alt iki veya üç borudan çok daha fazlaysa, ünite kesinlikle aşırı doldurulmuştur. Eğer alt borularda sıcaklık farkı hissedilmiyorsa, ünitede soğutucu eksikliği vardır. Her iki durumda da, göstergeler ve termometreler takılmalı ve mevcut koşulları belirlenmek için testler yapılmalıdır.

67

3.9.8. Sistemin Soğutucu İle Doldurulması 3.9.8.1. Deposu Olan Sistemler

Sistemin boşaltılması ve yeniden doldurulması veya sadece sıvı deposunda uygun soğutucu seviyesi elde edilene kadar soğutucu eklenmesi mi gerekiyor? Buna verilecek cevap şudur: Sistemde hiç sıvı soğutucu var mı, yoksa sadece soğutucu buharımı var?

Bunun için yapılacak çabuk bir kontrol, yoğuşma ünitesi sıcaklığı ve ortam

sıcaklığının eşitlenmesi için ünitenin bir süre kapalı tutularak, yoğuşma ünitesinin ortam sıcaklığının belirlenmesi için askılı bir psikrometre kullanılmasıdır. Ünite sıcaklığı ortam sıcaklığında iken yüksüz sistemdeki basınç, sistemdeki soğutucu tipine göre ortam sıcaklığına karşılık gelen basınca eşitlenmelidir. Eğer basınç bu eşdeğerden düşükse sistemde yalnızca buhar vardır ve boşaltıp, derin vakumdan başlayarak doldurulmalıdır. Eğer basınç bu eşdeğerden yüksek ise, sistemde hava veya başka yoğuşmazlar bulunabilir. Burada yine, sistem boşaltılmalı ve derin vakumdan başlayarak doldurulmalıdır. 3.9.8.2. Deposu Olmayan Sistemler

Deposu bulunmayan sistemlerde termostatik genleşme valfı olan sistemler için yük

120 gr. Soğutucuya kadar, kılcal borulu sistemler için de 15 gr. Soğutucuya kadar kritiktir. Tüm durumlarda sistemdeki soğutucunun ağırlığı bilinmediği için, en iyisi sistemi boşaltmak ve derin vakumdan itibaren doldurmaya başlamaktadır.

Aşırı soğutucu dolumu Sistemdeki soğutucunun aşırı doldurulması, tıkalı bir kondenser, fan motoru veya

vantilatör motoru ve kasnağın yanması veya sistemde hava olması ile aynı belirtileri gösterecektir. Basma basıncının yüksek olmasının sebebi, sıvı soğutucunun kondenser borularında daha büyük bir yüzeyi kapsayarak, kondenserin ısı transfer kapasitesini düşürmesidir. Sonuç olarak, kondenserden çıkan sıvı soğutucunun aşırı soğutulma miktarı, normalden daha fazla olacaktır. Aşırı soğutulma miktarını artıracak tek şey, sistemde aşırı derecede soğutucu olmasıdır. Aşırı soğutma, yalnızca kondenserdeki sıvı miktarından etkilenir. Buna, sıvı hattındaki akış sınırlamaları veya sistemde aşırı soğutucu doldurulması sebep olabilir. Soğutucu dolumu aşırı olduğu için, daha sonraki belirtiler sistemin tipine bağlı olacaktır. 3.9.8.3. Termostatik Genleşme Valfli Sistemler

Termostatik genleşme valfı, evaporatördeki yük ihtiyacına göre evaporatöre soğutucu akışını sınırlamak üzerek tasarlanmıştır. Bundan dolayı, sistemdeki soğutucunun toplam miktarı, sistemde soğutucu azlığı veya basma basıncı aşırı yüksek olacak şekilde aşırı dolum olmadıkça, termostatik genleşme valfının faaliyetini etkileyemeyecektir.

Aynı zamanda, termostatik genleşme valfı çevrim dışı durumda kapalı olduğu için

sistemde soğutucu fazlalığı olursa, bu fazlalık kondenserin ve deponun (varsa) içinde kalacaktır.

68

3.9.8.4. Kılcal Borulu Sistemler

Bu tip sistemde kullanılan kılcal boru, sıvı soğutucuyu borudaki basınç düşümüne göre geçirecektir. Dolayısıyla, herhangi bir sebeple boruya giren soğutucu üzerindeki basınç artarsa, borunun akış kapasitesi de artar. Bu, serpantindeki soğutucu miktarının normalden fazla olmasına sebep olur. Eğer sistem doğru olarak doldurulmuşsa, sistemde yalnızca serpantini doldurmaya yetecek kadar soğutucu vardır ve yalnızca serpantin çalışma sıcaklığında bir artma olabilir. Eğer sistem aşırı doldurulduysa, yine de, evaporatörü dolduracak ve evaporatörden dışarı akarak, büyük ihtimalle kompresöre sıvı halde girecektir. Bu, evaporatörden başka bir yerden alınan ısıyla oluşan buhar yüzünden sistem kapasitesini düşürecektir. Eğer yeterli sıvı soğutucu kompresöre dönerse, kompresör yağdan yoksun kalabilir veya yeterli miktarda yüzen yağ kompresöre girebilir ve yağ kitlesi kompresöre zarar verebilir.

Çevrim dışı durumda, kılcal boru, sistemdeki basınçlar dengelenene kadar soğutucu

akışına izin verir. Bu, serpantinden fazla soğutucu akacak, emme hattından geçerek kompresöre girecek demektir. Burada sıvı soğutucu yağı yüzdürür ve kompresörün dibine çöktürür. Eğer sistemde yağı, kompresör sistemindeki yağ pompasına açılan girişin üstünde yüzdürecek kadar soğutucu varsa, pompa yağ yerine sıvı soğutucu alacaktır. Sıvı soğutucu, mükemmel bir solvent olduğu ve hiçbir yağlama özelliği içermediği için, tüm yağı, pompadan yağ borularından ve yatak yüzeylerinden yıkayacaktır. Kompresör, bu yağ eksikliğinden hemen etkilenecektir. Kompresör, bu yağ eksikliğinden hemen etkilenecektir.

Ayrıca, basıncın yağ seviyesinin üzerindeki kompresörde düşmesiyle, sıvı soğutucu,

kaynama noktası yağın sıcaklığının altına düştüğü için buharlaşır. Soğutucu buhar yağın içinden geçer ve köpükleşmeye sebep olur. Köpük, kompresör muhafazasını doldurur, sonra silindirlere açılan emme girişine (yüksek verimli motor kompresör sistemlerinde, motor milinin tepesinde yağ ayırıcılar yoktur) ve silindirlere girer. Kompresör pistonlarının yağı sıkıştırmaya çalışmasından kaynaklanan hidrostatik basınç, valfın parçalanmasına, mil veya valf plakasının kısılmasına vb. yol açar. Buna her zaman aşırı soğutucu kitlesi gürültüsü ve titreşim de eşlik eder.

Bu yüzden, kılcal boru sistemleri de, soğutucunun dolumu çok kritiktir. Eğer sistemin

doğru dolmadığından şüphe varsa, tüm sistemi boşaltınız ve ünitenin nominal değer plakasında verilen değere göre yeniden doldurunuz. Dolum miktarını hassas olarak ölçmek ve doğru miktarı yakalamak için soğutucu eklemek mümkün değildir. Boşaltıp yeniden başlayınız. 3.9.8.5. Tıkalı Kondenser

Eğer bir otomobilin radyatörü böcekler, yapraklar, otlar, kir veya başka maddelerle

tıkanırsa, motor aşırı ısınacaktır. Benzer şekilde, soğutucunun veya iklimlendirme ünitesinin kondenseri, böcekler, yapraklar, otlar ve başka maddelerle tıkanırsa, kondenserin ısı transfer kapasitesi düşer, basma basıncı artar, akım çekimi yükselir vb. Bunlar, ünite yeterince aşırı ısınıp devreden çıkarana dek sürer. Kondenser yavaş yavaş tıkandığı için, ünitenin bir süre aşırı yüklü bir durumda yüksek basınç devre kesmesi olmadan çalışması mümkündür. Bu,

69

hem yüksek işletme maliyetine hem de elektrik kısımlardaki aşırı yükten kaynaklanan elektrik problemlerine neden olabilir. Soğutma ve iklimlendirme üniteleri, her tam kapasite çalışma mevsiminin başlangıcında, çoğunlukla yüksek sıcaklıklı mevsime yaklaşan ilkbaharda baştan aşağı temizlenmelidir.

Isı pompalarında, “dış serpantinin” (kondenser), soğutma sezonunun başında (ilkbahar), temizlenmesi iyi olur, ancak ısıtma sezonunun başında (sonbahar) mutlaka temizlenmelidir. Dış serpantinde hava sıcaklıkları düşük olduğu için, ısıtma çevrimi sırasında evaporatör haline geldiğinde, serpantin kapasitesini mümkün olduğunca yüksek tutmak önemlidir. Kondenser genelde sert bir fırça ile veya süpürge ile temizlenebilir. Kafası 90° açıyla eğilmiş bir şişe fırçası gibi, sert yuvarlak tel saplı bir fırça, kanatlar arasındaki düşey mesafeler için kullanılabilir. Kanatları eğmemeye dikkat ediniz.

Ağır kir ve toz tabakaları, kondenser yüzeyini Electro – Sol bulaşık deterjanın güçlü bir solüsyonu, su veya piyasada bulunan serpantin temizleyicileri ile ısıtılarak ve bir bahçe hortumuyla yıkayarak giderilebilir. Hortumu daima kondenserden hava akışının ters yönünde tutunuz. Bu iş için basınçlı tip sprey temizleyiciler de mevcuttur. Periyodik temizleme işinizi kolaylaştıracaktır. Eğer ağır bir kir tabakasının oluşmasına izin verilirse, temizleme işi zor ve pahalı olacak, aşırı durumlarda kondenserin değiştirilmesi gerekecektir. 3.9.9. Arızalı Fan Motoru veya Tahriği 3.9.9.1. Kayış Tahrikli Motorlar

Kondenser fan motorunda ağır şekilde çekme veya takılma veya motoru yavaşlatan başka elektrik problemler, kötü kayış, kayışın çok sıkı ayarlanması veya vantilatör yataklarının sürüklenmesi veya takılması da yüksek basma basıncına sebep olur. Vantilatörün hızını azaltan herhangi bir sürüklenme, sıkışma, takılma kondensere giden hava miktarını sert bir şekilde kesecek, kondenser verimini düşürecek ve basma basıncını yükseltecektir. 3.9.9.2. Pervaneli Tip Kondenser Fanları

Pervane tipi fanları olan ünitelerdeki kondenserden geçen hava miktarı, fabrikada ayarlanır ve sahada değiştirilmez. Fandan geçen havanın akışına olan dirençte bir artış, pervane tipi fanın çıkışını çok ciddi olarak etkileyeceği için, kondenser hava devresine direnç eklemek mümkün değildir. Fabrikada tasarlanmış paketler hariç, ünitenin giriş veya çıkış tarafında (ki ünite buna göre tasarlanır) hava kanalı konmasına izin verilmez.

Kondensere dengesiz hava girişi, ciddi fan arızalarına yol açabilir. Havanın zıt taraflarda içeri alındığı ve ünitenin tepesinden dışarı verildiği büyük hava soğutmalı kondenserlerde, ünitenin binaya veya diğer düşey yüzeye karşı yerleştirilmesi, ünitenin bir tarafına giden havayı azaltacaktır. Havanın böyle azalması, fan kanatları girişinde dengesiz basınca, kanatların aşırı esnemesine ve kanatlarda geniş ölçüde kırıklara sebep olacaktır. Kondenser yüzeylerinden ve ünitelerin tepelerinden fırlayarak etrafa ve insanlara tehlike yaratan kanatlar olmuştur.

70

Kondenserden hava miktarının, pervaneli fan motorunun hızının yavaşlamasıyla azalması olasılığı da mevcuttur. Fan motorunun yanlış yağlanması veya motorda mekanik bir sürtünme ve takılma, fan hızındaki bu düşünün en çok görülen sebeplerdir.

Fan motorunun ampreraj çekimini kontrol ediniz; motorun akın çekimi, ünitenin

üzerindeki motora ait nominal değer plakasında verilmiş olmalıdır. Marka plakasındaki değeri aşan akımlar kontrol edilmelidir. Eğer kondenser fan motoru, sürekli kondansatör tipi ise (ilk hareket sargı devresinde bir çalışma kondansatörü olması), motor üzerinde başka bir işlem yapmadan önce bu kondansatörü kontrol ediniz. Eğer kondansatör kısa devre olduysa, motor daha yavaş bir hızda çalışacak ve aşırı akım çekecektir. Genelde, aşırı akım çekilmesi, motorun, otomatik ayarlı aşırı yük kesici üzerinden çevrim yapmasına yol açmaya yeterlidir. Eğer kondansatör açıksa, motor çalışmaya başlayacak ve iki yönden birinde çalışacaktır. Eğer rüzgar fanın geri doğru çalışmasına sebep oluyorsa, bu yönde çalışmaya devam edecektir. Kondansatörde yapılacak çabuk bir kontrol, ünite kapalıyken fanın ters yönde döndürülmesidir. Fan ters yönde dönerken, üniteyi çalıştırınız. Fanın durması, ters çevrilip, doğru yönde çalışması gerekir. Eğer ters yönde çalışmaya devam ederse, kondansatör ya açıktır yada elektrik bağlantısı yanlış yapılmıştır.

Pervane tipi fan motorlarının çoğu, yarı daimi yağlanan yataklar kullanırlar. İlk 2 yıl içinde hiç yağlama gerekli değildir. 2 yıllık bir süreden sonra, yılda birden fazla olmamak şartıyla, motora ½ çay kaşığı No.10 deniz motoru yağı veya özel elektrik motoru yağı veya saf mineral yağ konulmalıdır. Üçü-Bir-Arada, Finol ve otomobil yağları gibi paslanmaktan koruyucu yağlar kullanmayınız. Otomobil yağlarının hepsi deterjan, sabun ve diğer katkı maddelerini içerirler. 3.9.9.3. Ünite Yerleşiminin Yeri

Hava soğutmalı bir yoğuşma ünitesinin yerleşimi veya bağımsız bir ünitenin yüksek taraf kısmının yerleşimi çalışma açısından çok önemlidir. Kondenser, bir otomobilin radyatörüyle karşılaştırılabilir. İkisi de, kanatçık alanından geçen havaya ısı transfer etmek üzere tasarlanmıştır. Bir otomobili, radyatörün, önünde bir engelleme olduğu halde çalıştırmak, motorun aşırı ısınması yol açacaktır; ön tampon garaj duvarına dayandığında bu engelleme yalnızca motoru boşta döndürüyor olabilir. Arka kısmı ağır bir rüzgara maruz kalacak bir şekilde park edilmiş bir otomobilin altından boşaltılan sıcak havayı geri otomobilin önüne üfler ve radyatöre giren havayla karıştırır.

Otomobilin radyatörünü yöneten prensibin aynısı, yoğuşma ünitesinin kondenseri için de geçerlidir. Bir kondenser ünitesini asla, rüzgarların boşaltım havasını ünitenin girişine doğru üfleyeceği yerlere yerleştirmeliyiz. Aynı şekilde, ikinci bir ünitenin girişine girmeği yerlerde, ikinci ünitenin daha yüksek sıcaklıkta olan havası birincisinin aşırı ısınmasına sebep olacaktır.

Yoğuşma ünitesini asla, havanın bir binanın köşesine boşaltılması veya ünitenin bir geçiş yoluna veya aralarında 3m’den az mesafe bulunan komşu binaların arasına yerleştirilmesi gibi, boşaltım havasının engelleneceği yerlere yerleştirmeyiniz. Dekoratif

71

çiçekleri, çalılıkları üniteden uzakta bulundurunuz. Güzel görünürler ama çalışma ve bakım açısından bakıldığında, pahalıya mal olurlar.

Sistemlerde hava Basma basıncının yüksek olmasının en sık görülen sebeplerinden biri sistemde hava

veya başka yoğuşamazlar olmasıdır. Nemin giderilmesi amacıyla, kötü yapılan bir boşaltma işi veya bu amaçla sistemin sadece suyunu akıtmak, sistemde hava kalmasına yol açabilir. Aynı şekilde, eğer basınç testi için basınç oluşturmada kuru nitrojen veya kuru karbondioksit kullanılıyorsa, bu yoğuşamaz gazlar kondenser içinde birikir. Kondenserde yer kapladıkları için, sistem soğutucusunun kalan yeri işgal etmesi için daha fazla sıkıştırılması gerekir. Bu, kompresörün gerekli ısı transferini yerine getirmek için daha yüksek basma basıncı yaratması ihtiyacını doğurur. Ayrıca, yoğuşamazların kondenserin bir kısmını işgal etmeleriyle, kondenserin bu kısmı, efektif kondenser ısı transferi alanında çıkar. Bu kondenserin kalan bölümünü, soğutucu buhar ile ısı havuzu arasında daha yüksek bir sıcaklık geliştirmeye zorlar, sonuçta basma basınçları yükselir. Sistemde yoğuşamazlar varsa, çalışma basma basıncını azaltmak için onları temizleyip dışarı atmak gereklidir. 3.9.9.4. Tg Valfli Sistemler

Sistemde yoğuşamazlar bulunup bulunmadığını belirlemek için : Yoğuşma ünitesini kapatınız. Kondenser fan rölesi kontaklarını atlayınız veya kondenser fan motorunu, kompresör

kontaktörünün sıcak tarafına bağlayınız ve kondenser fan motorunu, basma basıncı minimum basınca erişene dek çalıştırınız.

Bu basınç, kondensere giren havanın sıcaklığındaki (ünitenin ortam sıcaklığı) soğutucunun, eşdeğer basıncının en fazla 0,34 bar üstünde olmalıdır. Örneğin, R – 22 soğutucusu kullanılan bir ünitede çevre sıcaklığının 32 °C olduğunu farz edelim, minimum düşü basıncı 12,7 bar olacaktır; dolayısıyla, minimum düşü basıncı 13 bar veya daha az ise sistemde yoğuşamazlar yoktur.

Eğer, basma basıncı yeterince düşmezse, yoğuşamaz gazları temizlemek gereklidir. Bu, yoğuşma ünitesini kapalıyken ve kondenser fanı, atlayarak veya yeniden bağlantı yaparak çalışırken, basma basıncı uygun miktara düşene kadar, gösterge manifoldunda birikerek, minimum soğutucu kaybı olacak şekilde dışarı atılmasını sağlayacak şekilde kısa zaman aralıklarıyla ve küçük miktarlar halinde yapılmalıdır. Sistem soğutucuyla doldurulmadan önce, iyi bir vakum pompasıyla tamamen boşaltılarak, yoğuşamaz gazların birikmesi önlenmiş olur. 3.9.9.5. Kılcal Borulu Sistemler

Sistemdeki basınçların, çevrim dışı durumda dengelerinin bozulması gerçeğinden dolayı, kılcal boru sistemlerinde, yoğuşamaz gazların varlığını belirlemek mümkün değildir. Bu yüzden, yüksek basma basıncının yoğuşamazlardan kaynaklandığından şüphe ediliyorsa, üniteyi boşaltınız, sistemi boşaltınız ve tekrar soğutucuyla doldurunuz. Bu tip sistemde yoğuşmazları araştırmak mümkün olamadığından, baştan aşağı boşaltma mutlaka gereklidir.

72

Kısıtlı sıcak gaz hattı Uzak hava soğutmalı kondenserler kullanılan sistemlerde, boru bağlantıları vs.deki

aşırı lehimin yarattığı kısıtlılık olasılıkları, yüksek basma basıncı problemlerinin bir kaynağını temsil eder. Bu, kompresörün basma basıncının yüksek olmasıyla ve borunun kompresörle kısıtlama arasındaki kısmının yüklenmesinden dolayı basınçta ayni bir darbe olmasıyla kendini gösterir. Ayrıca, kompresör durduğunda, boşaltma basıncı hızlı bir şekilde, soğutucu yoğuşma sıcaklığının eş değeri olan normal basınca düşer. Genel olarak bu tip bir kısaltma, yüksek basınçlı gazın kısıtlamadan geçerken çıkardığı, bir ıslığa veya kaçıran bir lastikten çıkan havanın yaptığı melodik sese benzer sesten tespit edilir. Böyle bir durumda, tüm sistemi boşaltmak, tıkalı bağlantıyı açmak, temizlemek tekrar lehimlemek, sistemi boşaltmak ve doldurmak gerekir. 3.9.10. Soğutucu Kontrol Cihazının Sızdırması

Sıvı hattı selonitleri, plot çalışmalı termostatik çalışma valfları veya başka sıvı akışı kontrol cihazları, ünitenin çevrimini sağlayacak bir emme basınç kontrol cihazıyla birlikte kullanıldığında, emme basıncının emme basıncı kontrol cihazının devreyi tamamlama noktasına yükselmesine ve cihazın kapanarak üniteyi çalıştırmasına yol açabilir. Kompresör çok hızlı bir şekilde emme basıncını, emme basıncı kontrol cihazının devreyi kesme noktasına düşürecek ve üniteyi kapatacaktır. Bu kısa çevrim faaliyeti, elektrik sistemine, özellikle ilk hareket kondansatörüne zararlıdır, kondansatörün arıza yapmasına ve muhtemelen kompresör motorun yanmasına yol açar.

Eğer cihaz, çevrim dışı durumda, kaçırıyorsa, bu çoğu zaman elektrikli termometreler

tarafından algılanabilir. Valfın giriş ve çıkışı arasında bir sıcaklık düşümü, cihazdan geçen sıvı soğutucunun genleştiğine dair iyi bir göstergedir. Cihazın sistemden çıkarılması ve temizlenmesi veya değiştirilmesi ve sisteminde düzgün çalışma için, boşaltıp tekrar doldurulması gerekecektir.

Emme basıncının, soğutucu kontrol cihazının sızdırmasından değil de, boşta çalışan

kompresör vasıtasıyla geri dönen soğutucu nedeniyle yükselmesi mümkündür. Yağlı tıkanmış serpantin Serpantinde yağ birikmesini önlemek için emme hatlarının doğru boyutlandırılması

gerekir. Dolayısıyla, bu problemin ender ortaya çıkması gerekir. Yine de, bu problem mevcut olabilir ve emme basıncının düşük, evaporatör kapasitesinin düşük olmasına ve evaporatör kapasitesinin bir kısmını gördüğü için sistem kapasitesinde ciddi kayba sebep olabilir. Evaporatör serpantinin içindeki devreler, serpantin içindeki basınç düşümünün, yağı devreden temizlemeye yetecek kadar yüksek olmadığı bir noktaya kadar yağla dolacaktır: Bu, termostatik genleşme valflı tip evaporatörlerde geçerlidir. Uygulanabilecek tek tedavi, sistemin aşağı pompalanması veya boşaltılması, emme hattına uygun kapanları ve boru meyillerinin yerleştirilmesi, sistemin boşaltılması ve yeniden doldurulmasıdır. Doğru olarak doldurulmuş kılcal borulu sistemlerde yağ tıkanıklığı meydana gelmez.

73

3.9.11. Düşük Ortam Sıcaklığı

Hava soğutmalı soğutma ve iklimlendirme sistemleri, 18 °C’ lik bir minimum kondenser ortam sıcaklığında çalışmak üzere tasarlanmıştır. Bunun altındaki sıcaklıklarda, basma basıncı, basınç düşürme cihazının, emme basıncını uygun aralıkta temin etmek üzere, evaporatöre yeterli sıvı soğutucu beslenmesi için çok fazla düşecektir. Sonuç olarak, sistem kapasitesinde kayıp aşırı olacak, çalışma süresi artacak ve sistem bir düşük sıcaklık kontrol cihazı ile kontrol ediliyorsa kısa devre olacaktır. 3.9.12. Gerekenden Küçük Boyutlandırılmış Ünite

Sistem, emme ve tahliye basınçları normal aralıkta, evaporatörden geçen havanın

sıcaklık düşümü istenen aralıkta, kondenserlerden geçen havanın sıcaklık düşümü istenen aralıkta, kondenserden geçen havanın sıcaklık artışı istenen aralıkta ve motor – kompresör donanımının akım çekimi de uygun bir değerde olacak şekilde çalışıyorsa, ünite beklediği gibi çalışıyordur. İklimlendirilen alandaki sonuçlar hala tatminkar değilse, ünite kapasitesinin, yükü karşılamaya yeterli olmaması mümkündür.

İklimlendirme yüklerinin tahmini için, Amerika iklimlendirme müteahhitleri

tarafından yayınlanan el kitapları en iyi bilgi kaynağıdır. Bu kitapta, ısıtma ve soğutma işleminin hesaplama işlemine değinilmemiştir. Çünkü işlem çok hızlı bir şekilde değişmektedir. Amerika iklimlendirme müteahhitleri el kitapları uygun bilgiler geliştirdikçe güncelleştirilmektedir ve bu konuda mükemmel bilgi kaynaklarıdır. 3.9.13. Titreşim

Yoğuma öncesinde veya paket ünitede baş titreşim kaynağı motor kompresör

donanımıdır. Kompresördeki pistonun ve piston kolunun hareketinden dolayı, bu hareket kompresör muhafazasına ve dolayısıyla ünite yapısına iletilmektedir. Normalde, iç kompresörün titreşimi, kompresör montaj vasıtalarıyla, yeterli şekilde karşılanır ve emilir. Kompresörün üzerindeki yük aşırı olduğu zaman, kompresörün daha ağır olan darbeleri montaj vasıtalarını üstünden gelebilir ve ünite titreşimine sebep olabilir.

Bir miktar titreşim kaçınılmazdır, bu yüzden yoğuşma ünitesini veya paket üniteyi,

titreşimin duvarlara veya tavana ve dolayısıyla insanların bulunduğu alana iletilebileceği bir yere yerleştirmeyiniz. Üniteyi hafif tahta zeminlerden, tavan arası zeminden, vb. uzak tutunuz. Böyle yerlere koymak geriyorsa titreşim emici altlık veya madde kullanılması gerekir; bunun yanında imalatçının talimatlarını tamamıyla izleyiniz. Emici maddenin fazla kullanılması bazen yokluğundan daha kötü olabilir.

Düzgün dengelenmiş vantilatör şartları tahliye, tahrik edilmiş kasnakları ve iyi

durumda doğru ayarlanmış kayışı olan vantilatör sisteminden titreşim gelmesi imkansızdır. Dengelenmiş veya zarar görmüş parçalar ise yalnızca değiştirilebilir.

Vantilatör çarkının dengesiz olmasının baş kaynağı kötü temizlenmedir. Vantilatör

kanatlarının temizlenmesi gerektiğinde, baştan aşağı bir temizlik gerekir. Kanatları yalnızca

74

fırçalamak, her kanattan tüm birikintiyi götürmeyecektir. Bu yapılmadıkça, pek çok dengesizlik ve titreşim olacak, muhtemelen çarkın parçalanmasına dek uzanacaktır.

Pervaneli fanlar da, eğer kanatlar eğilmişse ve süzgün dönmüyorsa, titreşim yaratabilir.

Kanatların dönüşüne yandan bakıldığında, tüm kanatların aynı düzlemde hareket ettiği görülmelidir. Böyle değilse, her kanattaki boşaltma basıncı farklı olacaktır ve bu farklılık motor – kanat sisteminde titreşimler doğrulabilir. Bu titreşim, kanatların arıza yapmasına sebep olacak kadar fazla olabilir. Eğer üniteyi hava girişi dengelenmemiş ise bu kanat darbelerine ve ünitede titreşime yol açabilir.

3.9.14. Gürültü

Soğutma veya iklimlendirme sistemindeki gürültü üç kategoride sınıflandırılabilir:

Ø Hava Ø Mekanik Ø Soğutucu devresi

3.9.14.1. Hava Gürültüsü

Havadan dolayı çıkan gürültü çoğunlukla, yanlış yönlendirilmiş çok fazla havanın kanallarda aşırı bir hızla dolaşmasıdır. Belli bir miktar hava gürültüsü olacaktır: İnsanın içine girebileceği büyüklükteki soğutucuların içindeki cebri havalı vantilatörün tahliyesinden dışarı havanın fışkırması, soğutucunun yoğuşma ünitesi bölümündeki kondenser fanının sesi, iklimlendirme ünitesinin besleme ızgarasından gelen hava sesi. Hava hareketinin sesi aşırı hale geldiği zaman gürültülü sınıfına sokulur. Bir fan serpantin ünitesinden çıkan hava hızının, tavsiye edilen maksimum değeri 2,8 m/s.’ dir; bir iklimlendirme sistemindeki besleme sayacından ise ızgaranın tasarımına bağlı olarak, 1,8 – 2 m/s.’ dir. Bu tip gürültü problemleri en iyi, ızgaranın veya saç imalatçısından edinilecek bilgiden yararlanılarak çözülür.

Sahada karşılanan hava gürültüleri çoğunlukla, iklimlendirilen alanın dışında,

genellikle diğer binalara yakın ve üniteden gelen seslerin şartlandırılan alanda bulunanların dışındaki insanları ekleyeceği yerlere yerleştirilmiş olan hava soğutmalı yoğuşma ünitelerinden gelir. Binaların birbirine 3 m.’ den daha yakın olduğu ara mesafede bulunan bir hava soğutmalı ünitede, ünitenin ses dalgalarının, düşey yüzeyler arasında zıplaması ve rahatsız edici olması beklenebilir. Bu özellikle, yoğuşma ünitesi, havanın karşı binaya doğru verildiği, yatay tahliyeli tip ise böyledir. Bu durum öyle yaygındır ki hemen hemen tüm imalatçılar, sesin büyük kısmını yukarıya doğru vermek için düşey tahliye ünitelerine gitmişler ve yatay akışı en aza indirmeye çalışmışlardır.

Hava gürültüsü problemleri için en iyi tedavi, ses tuzağını önlemek için, teçhizatın

dikkatli yerleştirilmesidir. Eğer bu mümkün değilse ünite ile şikayet mahali yer arasına ses soğurucu tamponlar konulması gerekebilir.

75

3.9.14.2. Mekanik Gürültü

Yoğuşma ünitesindeki aşırı mekanik ses, genelde aşırı titreşimden kaynaklanır. Soğutma ve iklimlendirme ünitelerinde, ünitenin tabiatından gelen ve giderilmeyecek sesler vardır; bunların katlanılması gerekir. Eğer bir hava klima cihazı, içine insan girebilecek büyüklükte bir soğutucunun girişinin yanına yerleştirilmişse vantilatör sisteminin girişe doğru olan mekanik sesinin duymaya hazırlıklı olunuz. Eğer bir iklimlendirme sisteminin ısıtıcısı veya hava şartlayıcısı dönüş havası ağzından içeri bakıldığında, vantilatör çarkının görülebileceği şekilde bir kabine konulmuşsa, vantilatörün mekanik sesini duymaya hazır olunuz.

Mekanik gürültüyü sömünlemek için, havanın gözlemleyiciye terk ettikten sonra

vantilatör sistemine girene kadar en az iki kere 90° lik dönüş yapması gerekir. Bir iklimlendirme sisteminde, dönüş havası ızgarası ile hava şartlayıcısının vantilatör bölümü arasında iki 90°’ lik dönüş olması gerekir. Aşırı durumlarda, hava transfer vasıtası (dönüş havası kanalı) akustik malzemeden seçilmelidir. Fiberglas tabakaların hava kanalı malzemesi olarak popülerlik kazanmasının sebeplerinden biri budur.

Mekanik seslerde, soğutucu hatları vasıtasıyla, motor kompresör sisteminden boru

destek vasıtalarına iletilebilir ve titreşim ve gürültüye sebep olabilir. Hemen hemen tüm soğutma ve / veya iklimlendirme ünitelerinde, eğer kompresör titreşimi aşırı ise kompresöre bağlanan hatlarda titreşim devreleri kullanılır, örneğin dıştan yay montajlı tiplerde olduğu gibi. Ancak, büyük ünitelerde bu pratik değildir. Bu tür uygulamalarda, titreşimin borudan iletilmesini gidermek için hat titreşim pratik değildir. Bu tür uygulamalarda, titreşimin borudan iletilmesini gidermek için hat titreşim damperi bölümü kullanılabilir. Bunun yanında, eğer titreşimin gerileceği ve titreşim sönümleyicisine sıkıştıracağı bir konuma yerleştirilirlerse, sönümleme çok çabuk yok olur ve buda soğutucu kaybı yaratır. İmalatçının, montajın doğru yapılmasıyla ilgili talimatları çok yakından takip edilmelidir. 3.9.14.3. Soğutucu Devresi Gürültüsü

Zaman zaman, kompresör silindirlerinden gelen yüksek basınçlı sıcak buharın darbesi, sıcak gaz hattında kondensere dek yüksek frekanslı bir titreşim oluşturulur. Hava soğutmalı kondenseri uzakta bulunan soğutma sistemlerinde ve kompresörün, kondenser görevi gören bina içi serpantininden uzakta bulunduğu ısıtma çevresindeki ısı pompalarında bu durum daha çok görülür. Böyle bir durumda kompresörün sıcak gaz hattında bir susturucuya ihtiyaç vardır.

76

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME A- ÖLÇME SORULARI 1. Ekovatın tanımını yapınız. 2. Ekovatın yapısını gösteren şemayı çiziniz. 3. Kondanserin çalışma prensibini açıklayınız. 4. Drayerin tanımını yapınız. 5. Evaparatörün tanımını yapınız 6. R134A gazı hakkında bilgi veriniz. B- OBJEKTİF TESTLER Aşağıdaki soruları doğru ya da yanlış olarak cevaplandırınız. 1. Kılcal borunun sistemdeki görevi, buharlaştırıcı-soğutucu ısı ile yüklü soğutucu

akışkanı buradan uzaklaştırmak ve böylece arkadan gelen ısı yüklenmemiş akışkana yer temin ederek akışın sürekliliğini sağlamaktır.

2. 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.

3. Soğutma sisteminde refrijeranın evaporatörden aldığı ısı ile kompresördeki sıkıştırma

işlemi sırasında ilave olunan ısının sistemden alınması drayerde yapılır. 4. Su soğutmalı kondenserlerin dizaynı ve uygulamasında boru malzemesinin ısıl

geçirgenliği, kullanılan suyun kirlenme katsayısı, kanatlı boru kullanıldığında kanat verimi su devresinin basınç kaybı, refrijeranın aşırı soğutulmasının seviyesi gibi hususlar göz önünde bulundurulur.

5. Hava soğutmalı kondenser; Soğutma serpantini, Su sirkilasyon ve püskürtme sistemi,

Hava sirkülasyon sistemi olmak üzere 3 kısımdan oluşmaktadır.

6. Bir soğutma sisteminde drayer, sıvı refrijeranın buharlaştığı ve bu sırada bulunduğu ortamdan ısıyı aldığı cihazdır.

7. Soğutucuda buhar haline dönüşen gaz ekovat tarafından dönüş borusu ile emilir.

8. Soğutucu akışkanların, yanıcı patlayıcı ve zehirli olmaması aranan bir özelliktir.

9. Soğutucularda kullanılan termostatlar; soğutulacak hacim, soğutulacak akışkan veya

evaporatör gibi kısımların sıcaklıkların belirli değerler arasında kalmasını temin gayesi ile kullanılan kumanda kontrol cihazlarıdır.


77

10. Termostat esas olarak hassas uç, kapiler boru ve esnek bükümlü borudan meydana

gelmiştir. DEĞERLENDİRME

Yaptığınız değerlendirme sonucunda eksikleriniz varsa öğrenme faaliyetlerini

tekrarlayınız.

Modülü tamamladınız, tebrik ederiz. Öğretmeniniz size çeşitli ölçme araçları uygulayacaktır. Öğretmeninizle iletişime geçiniz.

78

CEVAP ANAHTARLARI

ÖĞRENME FAALİYETİ-1 CEVAP ANAHTARI

1 D 2 D 3 Y 4 D 5 D 6 Y 7 D

ÖĞRENME FAALİYETİ-3 CEVAP ANAHTARI

1 Y 2 D 3 Y 4 D 5 Y 6 Y 7 D 8 D 9 D 10 D

CEVAP ANAHTARLARI

79

KAYNAKLAR

Ø http://market.teksomar.com

Ø http://www.erbay.com.tr

Ø http://www.animationfactory.com

Ø http://www.sogutmaci.com

Ø http://www.meytek.com

Ø http://market.teksomar.com

Ø http://www.alperen.com.tr

KAYNAKLAR

http://market.teksomar.com

http://www.erbay.com.tr

http://www.animationfactory.com

http://www.sogutmaci.com

http://www.meytek.com

http://market.teksomar.com

http://www.alperen.com.tr

Documents

SOĞUTMA SİSTEMİ ELAMANLARI VE