Soğutma Sistemlerinde Tasarım Kriterleri-1:
1- Soğutma Sisteminin Çalışma Prensibi:
1.1-Soğutma sistemi temelde 4
eleman ve bunları bağlayan tesisattan dan oluşur.
1.2-Elemanların Görevleri:
1-Kompresör:
Soğutucu gazı(R-22(Freon 22
vs)) buharlaştırıcı-evaporatör den gaz hattından
alıp,sıkıştırarak,yoğuşturucuya-kondensere göndermek.Kompresör R-22 yi
sıkşıştırmak için elektrik motorunu kullanır ve bu durumda sistem iş yapar.
2—Kondenser-Yoğuşturucu:
Sıkışmış R-22 yoğuşturucuya
basınçlı ve sıcaklığı yüksek olarak gelir.Burada, kondenserin peteklerinin
arasından geçen havanın etkisiyle sıcaklığı düşer,yoğuşmaya başlar ve sıvı hale
gelir.Yoğuşma sırasında kondenser gazın sıcaklığını aldığı için ısınır.
3-Kısılma Vanası(expansiyon vanası):Kondenserden yoğuşmuş-sıvı olraka gelen R-22 kısılma
vanasında kısılır ve oradan evaporatöre-buharlaştırıcıya geçer.Burada amaç
sıvıyı kısarak,buharlaştırıcıya giren R-22 in tam buharlaşmasını sağlamaktır.
4—Evaporatör-Buharlaştırıcı:
Kısılma vanasından gelen
sıkışmış sıvı R-22 evaporatörde buharlaşmaya başlar.Buharlaşan gazlar
,buharlaşmak için çevrelerindeki ısıyı emer.Emilen ısı nedeniyle evaporatör
soğur.Evaportörün petekleri arasından basılan hava da soğuyarak soğutma odasına
geçer.
5—Otomatik Kontrol:
Soğutma sistemi tam otomatik
kontrole göre çalışır.Soğutulan ortamdan gelen sıcaklık ile kompresöre giden
sinyaller onun durmasını veya çalışmasını sağlar.Buzdolaplarında buzluk
evaportaör olur iken,kondenser ise buzdolabının arkasındaki ızgara-peteklerdir.
5.1-- Eğer sistem hiç ara
vermeden sürekli olarak çalışacaksa, karlanma (defrost) kontrolüne sahip
olmalıdır.
6—Hatlar:
Sıvı hattı:Yoğuşturucu ile
buharlaştırıcı arasındaki hat olup,gaz hattı ise
evaporatör(evaporasyon-buharlaşma) ile kompresör arasındaki hattır.
7—Borulama:
Kullanılan borular bakır borulardır.
8—Soğutma Yağları:Sistemde kullanılacak yağ,R-22 ile karışarak,kompresörde mekanik olarak
birlikte çalışan parçaların(piston-silindir vs) yağlanmasını sağlamalıdır.
9—Kullanılan Soğutucu Gazlar: Eskiden genel olarak R-22, kullanılırken artık
atmosfere karıştığında gelen güneş ışınımını geçirip,yeryüzünden gelen ışınımı
tekrar karalara yansıtmayarak sera etkisine neden olmayan çevreci gazlar
kullanılmaktadır.Bunlar R-134a ve R-502 gibi soğutucu gazlar olabilir.
10— Aşırı soğutma :
Aşırı soğutma için kondenser
çıkışına konulacak bir serpantin ile çıkan sıvı R-22 nin su-hava soğutma kulesi
ile daha da soğutulmasıdır.Kulelerde R-22 nin geçtiği borunun üstünden dış
ortamdan gelen daha düşük sıcaklıktaki
hava(fan) veya su ile(yağmurlama) geçirilerek sıvı(gaz+sıvı) R-22 nin
daha da soğutulmasıdır.
11—Soğutma Birimi:
Bir soğutma sisteminin soğutma kapasitesi , soğutulan ortamdan birim
zamanda çekilen ısı diye tanımla nır ve çoğu kez ton soğutma birimi ile ifade
edilir. Bir ton soğutma, 0 ºC sıcaklıkta 1 ton (2000 libre) suyu 24 saatte 0 ºC
sıcaklıkta bir ton buza dönüştürmek için çekilmesi gereken ısıl enerjiye
eşittir. Bir ton soğutma 211 kJ/dakika veya 200 Btu/dakika=50 kcal/dk=3000
kcal/h eşdeğerdir.
12-- Soğutma
işlemlerinde Sıcaklık Aralığı:
İklimlendirme…………………0/27 C
Soğuk Hava Deposu…………0/-43 C
Derin Soğutma Kriyojenik)….-193/-270
13—Soğutma
Sisteminde Tasarım Kriterleri ve Boru Çapı Seçimi:
13.1-- Sıvı hattında mevcut aşırı soğutma
elverdiğinden de fazla basınç düşümüne neden oluyorsa, genleşme vanasından
soğutucu akışkan geçişi azalır ve sistemin işleyişini bozan ani buharlaşma
olayı (flashing) meydana gelir.Bu nedenle sıvı hattında optimum-normal basınç
kaybını karşılayacak kadar seçilecek boru çapının altında daha dar boru çapı
seçilirse basınç kaybı artacak-artan basınç kaybına bağlı olarak soğutucu
akışkan geçişi azalacak ve aynı zamanda düşük basınç ani buharlaşmaya neden
olacaktır.
13.2-- Borulamada, her soğutma elemanına yeterli
miktarda-debide soğutucu akışkanı aşırı basınç kaybına uğramayacak biçimde
çaplandırılmalıdır. Büyük boru çapları basınç kaybı ve enerji tüketimini
azaltırken, ilk yatırım maliyetlerini arttırır.Küçük boru çapları da basınç
kaybını arttırır.
13.3--Soğutucu Akışkan Hattı Hızları:R-22, R-134a ve
R-502 için gaz hattı hızları için ;
Emme-Gaz Hattı………..4,5 - 20 m/s---Basma-Sıvı Hattı……10
- 18 m/s
13.4-- konfor iklimlendirmesi sistemlerinde, ya da bir
yıldaki çalışma süreleri 2000 ile 4000 saat arasında olan sistemlerde, daha
yüksek hızlar kullanılabilir.
13.5--Hiç durmadan sürekli olarak çalışması gereken
endüstriyel sistemlerin ve ticari soğutma sistemlerinin tasarımı yapılırken, kompresörü
en verimli şekilde kullanmak için
işletme maliyetini daha düşük tutmak için, soğutucu akışkan hızlarının düşük
tutulması gerekmektedir.
13.6--Maliyet ve işletme maliyeti analizleri için boru
çapı seçiminin çok önemlidir. Sıvı hattı, 0,5 m/s ya daha da düşük hızları
sağlayacak şekilde boyutlandırılmalıdır.
13.6.1--Sıvı hattında boyutlandırılma yapılırken ;1,5
m/s'den daha küçük hızları sağlayacak şekilde boyutlandırılma
yapılmalıdır.Böylece selenoidler yada diğer elektrikle çalışan valfler kullanıldığında
ortaya çıkabilecek sıvı çekici-su darbesi (liquid hammer) minimize edilmiş ya
da tamamen önlenmiş olur.
13.7-- Soğutma sistemleri öyle tasarlanmalıdır ki
sürtünmeden dolayı meydana gelen basınç kayıpları belli bir basınç farkını ve
buna bağlı kaynama noktası sıcaklığı değişimini geçmeyecek şekilde olmalıdır.
13.7.1-- Basınç kayıplarını tespit etmek için birincil
ölçüm, doyma sıcaklığında verilen değişimdir. Basınç kaybını en aza indirmek
için, tüm yük koşullarında yağı harekete geçirip taşımaya yetecek soğutucu
hattı hızlarını dikkate almak gerekir.
13.8—Dar seçilen boru çapına bağlı olarak oluşan
basınç kayıpları ısıl kapasiteyi düşürür ve sistemin enerji ihtiyacının ve güç
gereksiniminin artmasına neden olur.
13.8.1--Seçilen boru boyutunda; emme ve basma hattında aşırı basınç kaybına
izin verilmemesi gerekir. Aynı zamanda makul basınç düşümüne izin verilmesi de
gereklidir Basınç kaybının büyüklüğü boru sisteminin belli kısımlarında
değiştiği için, sistemin her bir parçası ayrı olarak dikkate alınmalıdır.
13.8.1-- Hattaki basınç kaybı için aşırı soğutma
önemliyse ya da hat kısaysa, daha küçük ölçülerdeki borular kullanılabilir.Çok
düşük aşırı soğutmalı ya da çok uzun hat uygulamalarında daha büyük çapta
borulara ihtiyaç duyulabilir.
13.9--Çalışma sırasında kompresöre (gaz hattı) yağın
düzenli dönüşünün sağlanması, basınç kayıplarının ve aşırı gürültünün önlenmesi
için soğutucu akışkanın hızının dikkatli seçilmesi gerekir.
13.10-- Sıvı hatlarındaki basınç kaybı, emme ve basma
hatları kadar önemli değildir.Sıvı hattında oluşacak basınç kaybı doyma
sıcaklığında 0,5 K ile 1 K'lik değişime denk gelen kayıptan büyük değildir.
13.11-- 40 ºC doyma sıcak -lığında 0,5 K'lik sıcaklık
değişiminin meydana getirdiği basınç değişimi yaklaşık olarak aşağıda
gösterildiği gibidir.
Değişim, kPa ………..Soğutucu Akışkan
18,7…………………..R–22
13,6………………….R-134a
19,4………………….R-502-
13.11.1--Sıvı hattındaki basınç kaybını gidermek için
Aşırı sıvı soğutması yapmak tek yöntemdir, bu sayede buharlaştırıcı öncesindeki
kısılma cihazında sıvı olması garanti edilir. Aşırı soğutma yetersiz ise sıvı
hattında ani bu harlaşma meydana gelecektir ve sistemin verimliliği düşecektir.
13.11.2--Sıvı hattında sürtünme basınç kaybı, selenoid
vana, pislik tutucu, kurutucu ve el vanaları gibi donanımların yanı sıra sıvı
toplayıcı çıkışından buharlaştırıcı soğutucu besleme devresine giden boru ve
donanımı ile ilgilidir.
13.11.3-- Sıvı hattındaki düşey borular da bir basınç
kaybı kaynağıdır ve sıvı hattındaki toplam kayba ilave edilir. Düşey borulardan
dolayı meydana gelen kayıp her metre yükselti için 11,3 kPa'dır. Toplam kayıp
bütün sürtünme kayıpları ile düşey borulardaki basınç kayıplarının toplamı ile
bulunur.
13.11.4-- Sıvı hattının yönlendirilmesi ne tip olursa
olsun, ani buharlaşma meydana gelirse toplam verimlilik düşer ve sistem
devreden çıkabilir.
13.13--Soğutucu akışkan hatlarındaki basınç kayıpları
sis tem verimliliğinde bir azalmaya neden olur. Doğru boyutlandırma, maliyeti
en az seviyede tutup, verimliliği en üst seviyeye çıkaracak şekilde
yapılmalıdır.
13.14—Kısmen gövde-boru tipi yoğuşturucuyu terk eden sıvı için; yoğuşturucularda hıza bağlı taşma meydana
gelebilir.Tanktan ayrılan sıvının hızı
hattının bulunduğu noktanın üzerindeki sıvı yüksekliğiyle kısıtlıdır.
Tanktaki sıvı çok düşük bir hıza sahip olduğu için sıvı hattındaki bağlantı
noktası hızı V 2 = 2gh ile hesaplanır; burada “h” tank taki sıvı yüksekliğidir.
13.14.1--Gaz basıncı hıza, gaz aynı yön de akmadığı
sürece eklenmez. Sonuç olarak, hatta hem gaz, hem de sıvı aktığında, sıvı akışı
kısıtlanır ve taşma meydana gelebilir.Bu nedenle Bağlantı noktası üzerin deki
sıvının yüksekliği istenilen hızı sağlıyorsa, sıvı tanktan istenilen oranda ayrılacaktır.
13.14.2--Tankta ki seviye tank tabanından sıvı
hattının ayrıldığı seviyeden boru çapı kadar daha yüksek bir değerde ise taşma
olmayacaktır. 6,4 g/s ve R-22 için bakır
borulardaki kapasite, kilowatt soğutma başına yaklaşık olarak aşağıda gösterildiği
gibidir.
OD(mm)
/kW…28/49—35/88—42/140—54/280—67/460—79/690—105/1440
13.14.1-- Bütün sıvı hattı, ayrılma bağlantısı kadar
büyük ol mak zorunda değildir. Bağlantı noktasından sonra, hız % 40 azalır. Hat
toplayıcıdan aşağıya doğru de vam ederse, h değeri yükselir.
13.15—Örnek
Hesap:
Bakır borular kullanan R-22'li bir soğutma sistemi 5
ºC buharlaştırıcı ve 40 ºC yoğunlaşma sıcaklığında çalışmaktadır. Kapasite 14
kW'dır ve sıvı hattı 6 m düşey boruyla beraber 50 m eşdeğer uzunluğa sahiptir.
Sıvı hattı boyutunu ve ihtiyaç duyulan toplam aşırı soğutma miktarını
bulunuz.
Çözüm. Tablo dan, sıvı hattının boyutu 1 K'lik kayıp
için 15 mm OD olarak bulunur.
Denklem kullanarak gerçek sıcaklık kaybını 14 kW için
bulalım.
1,8 Gerçek sıcaklık düşüşü = (50x0,02)(14,0/21,54) =
0,46K
Tahmini sürtünme kaybı = 0,46x18,7=8,6kPa
Düşey borulardan gelen kayıp =6x11,3=67,8 kPa
Toplam basınç kaybı = 67,8+8,6=76,4 kPa
40ºC yoğunlaşma sıcaklığı için doyma basıncı =1534,1
kPa
Toplam sıvı hattı kayıpları = 1534,1–76,4=1457,7
kPa
Genleşme vanasındaki net basınç =1457,7 kPa
1457,7 kPa için doyma sıcaklığı = 37,9°C
Sıvı kayıplarını gidermek için gerekli aşırı soğutma
miktarı =(40,0–37,9)=2,1 K bulunur.
6.14--40 ºC yoğunlaşma sıcaklığı için Tablo
kapasiteleri faktörleri çarpanı:
Yoğuşma Sıcaklığı, ºC.
Emme Hattı Basma
Hattı
20…………………………...1,18……………….0,80
30…………………………...1,10……………….0,88
40…………………………..1,00………………1,00
50…………………………..0,91………………1,11
14-- Aşırı Soğutma: Konvansiyonel iklimlendirme ve soğutma sistemlerin de soğutma
kapasitesi ve verimliliği arttırmak ile sistemin emniyetli bir şekilde
çalışmasını sağlamak için aşırı soğutma uygulaması yapılmaktadır.
14.1—Aşırı soğutmada
;Kompresöre girdikten sonra sıkışıp-ısınan R-22 nin ısısı yoğuşturucu-kondenser
çıkışındaki sıvı hattından bir serpantin-ısı değiştirgeci yardımıyla alınıp,
suya (su soğutma kuleleri yardımı ile) veya emme hattına verilebilir.
14.1.1--Bunun birinci nedeni,
soğutma verimini arttırıp, maliyeti düşürmektir. Genellikle, aşırı soğutmanın
kazancı, soğutma derece gün sayıları fazla olan (18,3 °C bazında 1200 veya daha
fazla soğutma derece-günlerinde) bölgelerde daha yüksektir.
14.2--Soğutma sistemlerinde
soğutma verimini arttırmak için aşırı soğutma yapmak gerekebilir.Yapılan Sistem
testlerinden, her 1 °C'lik ilave aşırı soğutma için, soğutucu akışkan soğutma
kapasitesinde % 1'lik artışın olduğu ve
kompresör gücünde ise % 20 - % 30 azalmanın olduğu ortaya çıkmaktadır.
14.3-- Aşırı soğutma uygu
lamaları uzun süreden beri, düşük (–23,3 °C'den da ha düşük buharlaşma
sıcaklıkları) ve orta sıcaklıkta (–23,3 °C ile – 1,1 °C buharlaşma
sıcaklıkları) çalı şan soğutma sistemlerinde kullanılmaktadır.
14.4--Aşırı soğutma sağlamak
için kullanılan üç yöntem şunlardır: 1-Dış ısı etkili sistemler, 2-Kaskad
sistemler ve 3-Emme hattı ısı değiştiricisi kullanan sistemlerdir.
14.4.1--Sıvı-emme ısı
değiştiricisi kullanılan sistemde buharlaştırıcı çıkışındaki emme hattının
yoğuşturucu çıkışına yönlendirilmesi ile yoğuşturucu çıkışındaki doymuş sıvının
ısısı buharlaştırıcı çıkışındaki doymuş buhara aktarılarak hem sıvının aşırı
soğutulması hem de buharın kızdırılması sağlanmış olur.
14.5--Genleşme cihazlarının
düzgün bir şekilde çalışması ve sistemde basınç dalgalanmaları olmaması için
sıvının genleşme cihazı girişinde tamamen sıvı olması, yani sıvı içinde buhar
(flash) olmaması gerekir.
14.5.1--Ayrıca kompresöre
sıvı girişi dolayısı ile kompresörün zarar görmesini engellemek için yani
kompresöre giren akışkanın tamamen buhar fazında olmasını garanti etmek için
buharlaştırıcı çıkışındaki soğutucu akışkanın bir miktar kızdırılması gerekir.
Aşırı soğutma yöntemi ile bu iki etki aynı anda sağlanmaktadır.
14.6--Aşırı soğutma
sisteminde aşırı soğutma etkisi bir dış kaynak kullanarak sağlanabilir.Bu
sistemde ısı değiştiricisi için gerekli soğutma suyu soğutma kulesi kullanımı
ile sağlanmaktadır.
15-- Soğutucu Akışkan Debileri Seçimi:
15.1--R-22, R-134a ve R-502
için, birim soğutma kapasitesi (1 kW) için, soğutucu akışkan debileri için
ilgili tablolardan yararlanılabilir.Bu tablolar
ile, Sistemin toplam debisini belirlemek için, uygun olan debi büyüklüğü
seçilir ve sistem kapasitesi ile çarpılır.
15.1.1--Yatay eksende
buharlaştırıcı çıkışındaki doymuş soğutucu akış kan buharının sıcaklığı
verilmiştir. Yatay eksendeki
buharlaştırıcı çıkışındaki soğutucu akışkan sıcaklığını gösteren
noktadan yukarı doğru dik çıkılan doğrunun buharlaştırıcı girişindeki sıvı
soğutucu akışkan sıcaklığını gösteren eğri ile kesiştiği noktanın dikey
eksendeki izdüşümü 1 kW soğutma sağlamak için gerekli soğutucu akışkan debisini
göstermektedir.
15.2—Sistem için belirlenen
debi değerleri, emme buharının kızdırılması durumunda gerekli gerçek debi
değerlerinden daha büyüktür. Bu grafikler kullanılarak elde edilen debi değeri,
buharlaştırıcıdaki her 5,5 K' lik kızdırma miktarı için yaklaşık % 3
azaltılmalıdır.
15.2.1—Tabloya göre
buharlaştırıcı-evaporatör çıkış sıcaklığında, buharlaştırıcı besleme valfine
gelen sıvının sıcaklığı azaldıkça, 1 kW soğutma yükü başına gerekli kütlesel
debi azalmaktadır.
15.3-- Aşırı soğutucu akışkan
şarjı; sıvı soğutucu akışkan kontrolünde ciddi problemler yaratabilir ve
sistemin düşük basınç tarafında büyük miktardaki sıvı soğutucu akışkanın
ataleti ile; soğutucu akışkan kontrol cihazlarının düzensiz çalışmasına neden
olur.
16—Yağlama Şartları:
16.1--Sıvı soğutucu akışkanın
kompresör karterinde birikmesi en aza düzeyde olmalıdır.
16.2--Yağın kompresörden
çıktığı hızla yeniden kompresöre dönmesi gerekmektedir
16.3-- Soğutmada kullanılan
yağlar sıvı soğutucu akışkan içerisinde çözülür ve normal oda sıcaklığında
tamamen karışırlar ancak yağ ve soğutucu akışkan buharı kolayca karışamazlar ve
eğer soğutucu akışkan buharının hızı yağı sürüklemeye yetecek kadar büyük ise
yağ sistem içerisinde uygun şekilde dolaştırılır.
16.3.1--Uygun yağ dolaşımını
sağlamak için, soğutucu akışkan hızı sadece emme ve basma hattında değil,
buharlaştırıcı devreleri içinde de yağı sürükleyecek kadar büyük olmalıdır.
16.4--Düşük buharlaşma
sıcaklıklarında, yağ dönüşünü çok kritik hale getiren birkaç faktör vardır.
Emme basıncı düşerse soğutucu akışkan buharı daha az sıkışık hale gelir ve
yağın sürüklenmesi zorlaşır
16.4.1--Aynı zamanda emme
basıncının düşmesiyle, sıkıştırma oranı artar; sonuç olarak kompresör
kapasitesi azalır ve sirküle edilen soğutucu akışkan kütlesi azalır. Soğutmada
kullanılan yağlar, tek başlarına –17,77°C'nin altında iken koyu bir kıvama
sahiptirler fakat yeterli sıvı soğutucu akışkan ile karışırlarsa kolaylıkla
hareket eden bir akışkan haline gelirler. Karışımdaki yağ oranı artarsa
viskozite de artar.
16.5--Düşük sıcaklık
koşullarında, bu faktörlerin hepsi birleşerek kritik bir durum ortaya
çıkarırlar. Gazın yoğunluğu azalır, kütle debisi azalır ve sonuç olarak bu
harlaştırıcıda daha fazla yağ toplanmaya başlar.
16.5.1--Yağ ve soğutucu
akışkan karışımı daha viskoz hale gelirse, yağ kompresöre dönmek yerine,
buharlaştırıcı içindeki bazı noktalarda birikmeye başlar. Kötü tasarlanmış
sistemlerde krank kutusundaki yağ seviye sinin büyük değişimler göstermesinin
nedeni budur.
16.6--İyi tasarlanmış
buharlaştırıcılarda buharlaşma sıcaklığı çok düşük olsa bile; hızların
yeterince yüksek tutulması sureti ile yağ birikmesi önlenebilir. Ancak –45,55
°C'nin altındaki buharlaşma sıcaklıklarında, sirküle edilen yağ oranını
minimize edebilmek için, yağ seperatörlerinin kullanılması gereklidir
Soğutma Sistemleri Tasarımı-2:
1—Tasarım Bilgileri:
1.1--R-22, R-134a Ve R-502
Soğutucu Akışkanlı Soğutma Sistemlerinin Boru Hatlarının Boyutlandırılmasında
genel tasarım prensipleri;
1--Soğutkan borulama da
Buharlaştırıcıya uygun miktarda soğutucu akışkan beslemesinin sağlanması.
2--Aşırı basınç düşümü
olmaksızın boru hatlarının boyutlandırılması
3--Kompresörlerin korunması
bakımından;
3.1--Sistem içine kapanlanan
yağın aşırı birikmesinin önlenmesi
3.2--Kompresörden gerçekleşen
yağ kayıplarının en aza indirilmesi
4--Çevrim çalışıyorken ya da
duruyorken kompresöre sıvı soğutucu akışkan dönüşüne engel olunması
5--Sistemin kuru ve temiz
tutulabilmesi olarak özetlenebilir.
2--Soğutma Sistemleri Hakkında Genel Bilgiler
1--Soğutma tanım olarak bir
maddenin sıcaklığını, ortam sıcaklığının altına indirme ve bu
düşük sıcaklıkta tutabilmek
için maddeden ısı alınması işlemidir.
2-- Fakat bir ortamdan ısı
geçişi kendiliğinden olamaz, bunun bir soğutma makinesi aracılığıyla yapılması
gerekir.
3--Bir maddeyi soğutabilmek
için, bu maddeden daha soğuk olan bir soğutucu madde ile ısı çekilmesi gerekir.
Soğutucu madde de genel olarak bir akışkan olduğundan, çoğu zaman soğutucu akışkan (soğutkan) olarak adlandırılır.
4--Bir soğutma
sisteminin soğutma kapasitesi ,
soğutulan ortamdan birim zamanda çekilen ısı diye tanımlanır ve çoğu kez ton
soğutma birimi ile ifade edilir.
4.1--Bir ton soğutma, 0 ºC
sıcaklıkta 1 ton (2000 libre, lbm) suyu 24 saatte 0 ºC sıcaklıkta bir ton buza
dönüştürmek için çekilmesi gereken ısıl enerjiye eşittir. Bir ton soğutma 211
kJ/dakika veya 200 Btu/dakika'ya eşdeğerdir.
5--Ortam sıcaklığından daha
düşük olarak elde edilebilen sıcaklık derecesine göre soğutma işlemlerini,
iklimlendirme (klimatizasyon), soğuk hava deposu soğutması ve derin soğutma
(kriyojeni) olarak sınıflamak mümkündür .
3—Teknik Bilgiler:
1—Soğutma sisteminde sıvı
hattında mevcut aşırı soğutma elverdiğinden de fazla basınç düşümüne neden
oluyorsa, genleşme vanasından soğutucu akışkan geçişi azalır ve sistemin
işleyişini bozan ani buharlaşma olayı (flashing)
meydana gelir.
2—Soğutma Sistemleri; Eğer
sistem hiç ara vermeden sürekli olarak çalışacaksa, karlanma (defrost)
kontrolüne sahip olmalıdır.
3--Başarılı bir soğutma sistemi,
boru tasarımının iyi yapılmasına ve ihtiyaç duyulan donanımlar hakkında bilgi
sahibi olunmasına bağlıdır.
3.1--Bir soğutma sisteminin
performansı, doğru boru boyutlandırmasını da içeren uygun parça seçimleri
yapılmasına bağlıdır.
3.2--Doğru bir uygulamada
borular, her soğutma elemanına yeterli miktarda soğutucu akışkanı aşırı basınç
kaybına uğramadan sağlayabilmelidir.
3.4--Büyük boru çapları
basınç kaybı ve enerji tüketimini azaltırken, ilk yatırım maliyetlerini
arttırır. Boru çapının bu zıt etkileri, boru ile ilgili ilk yatırım ve belirli
bir sistem ömrü için işletme maliyeti toplamını minimize eden bir
termo-ekonomik optimizasyon yapılmasını gerektirir.
3.5--Termodinamik inceleme
tek başına doğru boru çapı seçimi için yeterli değildir.
3.6--Boru çapları
büyütüldükçe soğutucu akışkan hızı düşeceğinden, sistemdeki yağın sürüklenmesi
özellikle düşey hatlarda (vertical risers) güçleşecektir
3.7--Analizler, termodinamik
performansa istenmeyen etkileri açısından, emme borularındaki basınç kaybının
basma borusundaki basınç kaybından daha önemli olduğunu göstermektedir.
3.8--Sıvı borusundaki basınç
kaybı, soğutucu akışkanın yoğunluğu sıvı hattı içinde daha fazla olduğundan ve
genleşme vanası ile buharlaştırıcı arasındaki bağlantı kısa olduğundan dolayı
çok daha az etkilidir.
4-- Soğutucu Akışkan Hattı
Hızları: R-22, R-134a ve R-502 için gaz hattı hızları verilmiştir.
Emme Hattı 4,5 - 20 m/s
Basma Hattı 10 - 18 m/s
5--Nispeten kısa emme
hatlarına sahip konfor iklimlendirmesi sistemlerinde, ya da ilk yatırım
maliyeti işletme maliyetinden daha önemli olan ve bir yıldaki çalışma süreleri
2000 ile 4000 saat arasında olan sistemlerde, daha yüksek hızlar
kullanılabilir.
6--Hiç durmadan sürekli
olarak çalışması gereken endüstriyel sistemlerin ve ticari soğutma
sistemlerinin tasarımı yapılırken, kompresörü en verimli şekilde kullanmak ve
işletme maliyetini daha düşük tutmak için, soğutucu akışkan hızlarının düşük
tutulması gerekmektedir.
6.1--Maliyet ve işletme
maliyeti analizleri boru çapı seçiminin çok önemli olduğunu göstermiştir.
6.2--Yoğuşturucudan
toplayıcıya kadar olan sıvı hattı, 0,5 m/s ya da daha düşük hızları sağlayacak
şekilde boyutlandırılmalıdır.
6.3--Toplayıcıdan
buharlaştırıcıya kadar olan sıvı hattı, 1,5 m/s'den daha küçük hızları
Sağlayacak şekilde boyutlandırılmalıdır, böylece selenoidler ya da diğer
elektrikle çalışan valfler kullanıldığında ortaya çıkabilecek sıvı çekici
etkisi (liquid hammer-su darbesi) minimize edilmiş ya da tamamen önlenmiş olur
.
7-- Aşırı Soğutma:Soğutma
devrelerinde soğutma kapasitesi artarken tüketilen kompresör gücü azalır.
Kompresör ve yoğuşturucu boyutlan küçültülebilir.
7.1--Normal buhar
sıkıştırmalı soğutma sistemlerinde elde edilen aşırı soğutma 5,6 ile 8,3 °C
arasındadır. Bu miktarlar çevre sıcaklığı etkisi ile artabilir. Aşırı soğutma
elemanları ile sistemin soğutma kapasitesi artarken, kompresörün çektiği güç
düşer.Bu da, sistemin, sistemde uygulanan aşırı soğutmanın türüne göre belirli
oranda azaltılmaları gerekmektedir.
8--Konvansiyonel
iklimlendirme ve soğutma sistemlerin de soğutma kapasitesi ve verimliliği
arttırmak ile sistemin emniyetli bir şekilde çalışmasını sağlamak için aşırı
soğutma uygulaması yapılmaktadır.
8.1--Isı değiştirici
elemanlar, yeni geliştirilen aşırı soğutma sistemlerinin odağını
oluşturmaktadır. Bu elemanlar, ısı değiştiricilerinde ısıyı, yoğuşturucu
çıkışındaki sıvı hattından alıp, suya (su soğutma kuleleri yardımı ile) veya
emme hattına verirler.
8.2--Bunun birinci nedeni,
soğutma verimini arttırıp, maliyeti düşürmektir. Genellikle, aşırı soğutmanın
kazancı, serinletme (soğutma) derece gün sayıları fazla olan (18,3 °C bazında
1200 veya daha fazla soğutma derece-günlerinde) bölgelerde daha yüksektir.
8.3--Başka bir deyişle, aşırı
soğutma elemanları (ısı değiştiriciler) bölgesel isteklere göre yapılmıştır.
Birçok donanım, optimum sistem performansı elde etmek amacı ile tasarlanır.
9--Bununla beraber, özellikle
direkt genleşmeli buhar sıkıştırmalı soğutma ve iklimlendirme ekipmanlarında
uygun teknolojiler geliştirilmiştir. Bu teknoloji eski parçaların yerine geçmiş
ve yeni planlanan sistemlerde kullanılmaya başlanmıştır.
10--Aşırı soğutma
uygulamaları uzun süreden beri, düşük (–23,3 °C'den da ha düşük buharlaşma
sıcaklıkları) ve orta sıcaklıkta (–23,3 °C ile – 1,1 °C buharlaşma
sıcaklıkları) çalışan soğutma sistemlerinde kullanılmaktadır.
11--Soğutma sistemlerinde
soğutma verimini basit bir dü zenleme ile arttırmak olanaklıdır. Bu konuda
yapılan sistem testlerinden, her 1 °C'lik ilave aşırı soğutma için, soğutucu
akışkan soğutma kapasitesinde % 1'lik artışın olduğu ve mekanik aşırı soğutma
ile yapılan kompresör gücünde ise % 20 - % 30 azalmanın olduğu ortaya
çıkmaktadır.
12--Aşırı soğutma sağlamak için kullanılan üç yöntem:
12.1-- Dış ısı etkili
sistemler
12.2--Kaskad sistemler ve
12.3--Emme hattı ısı
değiştiricisi kullanan sistemlerdir.sıvı-emme ısı değiştiricisi kullanılan
(liquid-suction heat exchanger) bir aşırı soğutma sisteminde sistemde
buharlaştırıcı çıkışındaki emme hattının yoğuşturucu çıkışına yönlendirilmesi
ile yoğuşturucu çıkışındaki doymuş sıvının ısısı buharlaştırıcı çıkışındaki
doymuş buhara aktarılarak hem sıvının aşırı soğutulması hem de buharın
kızdırılması sağlanmış olur.
12.3.1--Genleşme cihazlarının
düzgün bir şekilde çalışması ve sistemde basınç dalgalanmaları olmaması için
sıvının genleşme cihazı girişinde tamamen sıvı olması, yani sıvı içinde buhar
(flash) olmaması gerekir.
12.3.2--Ayrıca kompresöre
sıvı girişi dolayısı ile kompresörün zarar görmesini engellemek için yani
kompresöre giren akışkanın tamamen buhar fazında olmasını garanti etmek için
buharlaştırıcı çıkışındaki soğutucu akışkanın bir miktar kızdırılması gerekir.
12.3.3—Bunu sağlamak için
aşırı soğutma sisteminde aşırı soğutma etkisi bir dış kaynak kullanarak
sağlanmaktadır. Bu sistemde ısı değiştiricisinde gerekli soğutma suyu soğutma
kulesi kullanımı ile sağlanmaktadır.
12.3.4—Yada aşırı soğutma
etkisinin ikinci bir buhar sıkıştırmalı (mekanik) soğutma çevrimi ile
sağlandığı bir sistem gösterilmiştir. Bu sistemde aşırı soğutma için ana
kompresörden daha küçük bir kompresör kullanılabilir.
12.4--Eğer sistemde sıvı-emme
ısı değiştiricisi (liquid-suction interchanger) kullanılmışsa ya da yoğuşturucu
da aşırı soğutma yapılıyorsa, bu durumda sıcaklık değeri bu cihazlara girişteki
gerçek sıvı sıcaklığı ol malıdır.
13--Sistemin toplam debisini
belirlemek için, uygun olan debi büyüklüğü seçilir ve sistem kapasitesi ile
çarpılır. Şekillerde, yatay eksende buharlaştırıcı çıkışındaki doymuş soğutucu
akışkan buharının sıcaklığı verilmiştir.
13.1--Yatay eksende
buharlaştırıcı çıkışındaki soğutucu akışkan sıcaklığı nı gösteren noktadan yukarı
doğru dik çıkılan doğrunun buharlaştırıcı girişindeki sıvı soğutucu akışkan
sıcaklığını gösteren eğri ile kesiştiği noktanın dikey eksendeki izdüşümü 1 kW
soğutma sağlamak için gerekli soğutucu akışkan debisini göstermektedir.
14--Harici bir enerji kaynağından
boru hattına ısı geçişi sonucu, buharlaştırıcı akışı doğrultusundaki emme
hattının kızdırılması (superheating), hesaplanan debi miktarlarının
azaltılmasını gerektirmez.
14.1--Hat ısı kazancından
kaynaklanan bu tip emme hattı kızdırması, hacimsel debiyi ve bir birim
buharlaştırıcı kapasitesi başına hat hızını arttırır ancak kütlesel debiyi
arttırmaz. Bu tip kızdırma, dikey emme hattı çaplarını, uygun yağ dönüşünü
sağlamak için hesaplarken dikkate alınmalıdır.
15--Sıvı-emme ısı
değiştiricisi kullanarak emme gazının kızdırılmasının, yağ dönüşü üzerindeki
etkisi, yukarıdaki paragrafta açıklanan emme hattı kızdırmasının yağ dönüşü
üzerindeki etkisi ile aynıdır. Isı değişimi ile sıvının soğutulması sonucu 1
kW'lık soğutma başına gerekli kütlesel debi azalır.
16--yatay eksende herhangi
bir buharlaştırıcı çıkış sı caklığında, buharlaştırıcı besleme valfine gelen
sıvı nın sıcaklığı azaldıkça, 1 kW soğutma yükü başına gerekli kütlesel debi
azalmaktadır.
16.1--Soğutma etkisinde
herhangi bir artış sağlamadan, sadece hacimsel debiyi arttırdığı için, mahal
İçindeki ısıdan kaynaklanan kızdırmanın soğutmaya zararlı bir etkisi olduğunu
söylemek yanlış olur.
4-- Borulama Hakkında Temel Bilgiler:
1--Borulama yapılan sisteminin
minimum basınç kaybına göre tasarlanması gerekir çünkü soğutucu sistemlerde
basınç kayıpları ısıl kapasiteyi düşürür ve sistemin enerji ihtiyacını
arttırır.
2--Sıvı, boruların içinde
dolaşırken hal değiştirir.
3--Soğutucu akışkanlar ile
sistemde bulunan yağlama yağının karışmamasını sağlamak için aşağıdaki
koşulların sağlanması gerekir:
3.1--Sıvı soğutucu akışkanın
kompresör karterinde birikmesi en aza düzeyde olmalıdır.
3.2--Yağın kompresörden
çıktığı hızla yeniden kompresöre dönmesi gerekmektedir
4--Soğutma devresindeki
basınç kayıplarının mümkün olduğunca düşük olması
sağlanmalıdır.
5--Genel olarak sistemde
kullanılan gaz ile kompresör yağı çok çabuk karışırlar. Kompresörde düzenli ve
yeterli yağlamanın temin edilebilmesi için, basma hattına soğutucu akışkan
tarafından kompresörden çıkarılan yağ ile aynı miktarda yağın yer değiştirmesi
sağlanmalıdır.
6--Soğutma devresi, gaz
verilmesi ve vakum işlemleri öncesi olabilecek partiküllerden arınmış kuru ve
temiz olmalıdır.
7--Sıvı halindeki soğutucu
akışkanın kompresöre girişi önlenmelidir. Kompresör daima gaz halindeki akışkan
bulunmalıdır.
8--Çalışma sırasında
kompresöre (gaz hattı) yağın düzenli dönüşünün sağlanması, basınç kayıplarının ve aşırı gürültünün önlenmesi
için soğutucu akışkanın hızının dikkatli tespit edilmesi gereklidir.
9--Devrenin
ölçülendirilmesinde son belirleme daima akışkan hızı ve meydana getireceği
basınç düşümü ile boru maliyetleri arasında bir analiz ile yapılmalıdır.
10--Genel olarak, soğutma
hattında basınç kaybı, kapasitenin azalmasına ve güç gereksiniminin artmasına
neden olur. Bu yüzden aşırı basınç kaybına izin verilmemesi gerekir.
10.1--Basınç kaybının
büyüklüğü boru sisteminin belli kısımlarında değiştiği için, sistemin her bir
parçası ayrı olarak dikkate alınmalıdır.
10.1--Düz boru içindeki
basınç düşümü değerini ve verilen bir basınç kaybı için soğutucu akışkan hattı
kapasite değerlerini veren pek çok tablo ve grafik bulmak mümkündür.
11--Boru tasarımcısının,
basınç düşümünün çok önemli olduğunu fakat soğutucu akışkan hattı
boyutlandırılmasında dikkate alınması gereken tek şart olmadığını bilmesi
gerekir.
11.1--Bazı sistemlerin
tasarımında ; hatların uzunluğu, sistemin kontrol şekli, yük değişimi ve diğer
faktörler uygun boru boyutu belirlemede kullanılan ana faktörlerdir.
11.2--Tasarlanan hattın
boyutu, çeşitli sistem elemanları üzerindeki bağlantı elemanlarından biraz
büyük ya da biraz küçük olabilir. Bu durumda redüksiyon kullanılmalıdır.
12--Kompresör içinde
yağlamanın sağlanması için, yağın kompresör silindirlerinden geçmesi
gereklidir, bu yüzden yağın küçük bir kısmı her zaman soğutucu akışkanla
birlikte sirküle edilir.
12.1--Soğutmada kullanılan
yağlar sıvı soğutucu akışkan içerisinde çözülür ve normal oda sıcaklığında
tamamen karışırlar ancak yağ ve soğutucu akışkan buharı kolayca karışamazlar ve
eğer soğutucu akışkan buharının hızı yağı sürüklemeye yetecek kadar büyük ise
yağ sistem içerisinde uygun şekilde dolaştırılır.
12.2--Uygun yağ dolaşımını
sağlamak için, soğutucu akışkan hızı sadece emme ve basma hattında değil,
buharlaştırıcı devreleri için de de yağı sürükleyecek kadar büyük olmalıdır.
12.3--Düşük buharlaşma
sıcaklıklarında, yağ dönüşünü çok kritik hale getiren birkaç faktör vardır.
Emme basıncı düşerse soğutucu akışkan buharı daha az sıkışık hale gelir ve
yağın sürüklenmesi zorlaşır.
12.4--Bazı sistemlerin
tasarımında soğutucu akışkan hızları, basınç düşümünden daha fazla etkiye
sahiptir. Ayrıca, yağ dönüşünün kritik yapısı ve aşırı soğutucu akışkan şarjı
da sistemde sıkıntılar yaratır.
12.5--Sistemin ihtiyacının
üzerinde soğutucu akışkan taşıyabilecek daha büyük hatlar tasarlamaktansa, makul basınç düşümüne
izin verilmesi da ha doğrudur.
12.6--Aşırı soğutucu akışkan şarjı; sıvı soğutucu akışkan
kontrolünde ciddi problemler yarata bilir ve sistemin düşük basınç tarafında büyük miktardaki sıvı
soğutucu akışkanın atalet (flywheel) etkisi; soğutucu akışkan kontrol
cihazlarının düzensiz çalışmasına neden olur.
12.7--Kompresör üzerindeki
servis valfinin boyutu, yoğuşturucu, buharlaştırıcı, akümülatör ya da herhangi
bir donatı üzerindeki bağlantının boyutu, tasarlanacak hattın boyutunu
belirleyen faktörler değildir. Üreticiler, kullanacakları bağlantı elemanlarının
ve valflerin boyutlarını, bunların ortalama bir sisteme uygulanması esasına
dayanarak belirlerler.
12.8--Emme basıncının
düşmesiyle, sıkıştırma oranı artar; sonuç olarak kompresör kapasitesi azalır ve
sirküle edilen soğutucu akışkan kütlesi azalır.
12.9--Soğutmada kullanılan
yağlar, tek başlarına –17,77°C'nin altında iken koyu bir kıvama sahiptirler
fakat yeterli sıvı soğutucu akışkan ile karışırlarsa kolaylıkla hareket eden
bir akışkan haline gelirler. Karışımdaki yağ oranı artarsa viskozite de artar.
12.10--Düşük sıcaklık
koşullarında, bu faktörlerin hepsi bir leşerek kritik bir durum ortaya
çıkarırlar. Gazın yoğunluğu azalır, kütle debisi azalır ve sonuç olarak bu
harlaştırıcıda daha fazla yağ toplanmaya başlar.
12.11--Yağ ve soğutucu
akışkan karışımı daha viskoz hale gelirse, yağ kompresöre dönmek yerine,
buharlaştırıcı içindeki bazı noktalarda birikmeye başlar. Kötü tasarlanmış
sistemlerde krank kutusundaki yağ seviyesinin büyük değişimler göstermesinin
nedeni budur.
12.12--Kutu sıcaklığı çok düşük
olsa bile; hızların yeterince yüksek tutulması sureti ile yağ birikmesi
önlenebilir. Ancak –45,55 °C'nin altındaki buharlaşma sıcaklıklarında, sirküle
edilen yağ oranını minimize edebilmek için, yağ seperatörlerinin kullanılması
gereklidir.
13-- Soğutucu Akışkan
boyutlarını belirlerken, en ekonomik, sürtünme kaybını ve yağ dönüşünü hesaba
katan en iyi değeri bulmak gerekir.
13.1--Maliyet açısından bakıldığında elden
geldiğince küçük boyutlu boru seçmek iyidir. Ancak seçilen boru boyutunun emme
ve basma hattında aşırı basınç kaybına yol açmaması da gerekir. Çünkü bu durum
kompresör kapasitesini düşmesine ve Güç/Kapasite oranının aşırı ölçüde
artmasına yol açar.
13.2--Boru boyutunun küçük
tutulması sıvı hattında da aşırı basınç kaybına yol açabilir. Bu durum, sıvı
soğutucu akışkanın basınç düşüşü nedeniyle taşmasına ve genleşme vanasının
arıza yapmasına neden olu.
13.3--Soğutma sistemleri öyle
tasarlanmıştır ki sürtünmeden dolayı meydana gelen basınç kayıpları belli bir
basınç farkını ve buna bağlı kaynama noktası sıcaklığı değişimini geçmeyecek
şekildedir.
13.4--Basınç kayıplarını
tespit etmek için birincil ölçüm, doyma sıcaklığında verilen değişimdir Basınç
kaybını en aza indirmek için, bir yandan maliyeti, bir yandan da tüm yük
koşullarında yağı harekete geçirip taşımaya yetecek soğutucu hattı hızlarını
dikkate almak gerekir.
15-- Sıvı hatlarındaki basınç
kaybı, emme ve basma hatları kadar önemli değildir. Yine de basınç kaybının,
sıvı hattında gaz oluşmasına yol açacak düzeye çıkmaması ya da sıvı besleme
aygıtında yetersiz sıvı basıncı olmaması gerekir.
15.1--Sistemler normal olarak
tasarlanmıştır, böylece sürtünmeden dolayı sıvı hattında oluşacak basınç kaybı
doyma sıcaklığında 0,5 K ile 1 K'lik d ğişime denk gelen kayıptan büyük
değildir.
15.2--Soğutucu akışkanlar
için, düşey hatlarda (kolon) yağ dönüşü zorunlulukları da dikkate alınmalıdır.
15.4--Basınç Kaybının Etkisi
Soğutucu akışkan hatlarındaki basınç kayıpları sis tem verimliliğinde bir
azalmaya neden olur.
15.5--Doğru boyutlandırma,
maliyeti en az seviyede tutup, verimliliği en üst seviyeye çıkaracak şekilde
yapılmalıdır. Basınç kaybı hesaplarında soğutucu akışkanın doyma sıcaklığındaki
değişimle bağlantılı basınç düşüşü normal olarak değerlendirilmektedir.
15.6--Aşırı sıvı soğutması
sıvı hattındaki basınç kaybını gidermek için tek yöntemdir, bu sayede
buharlaştırıcı öncesindeki kısılma cihazında sıvı olması garanti edilir. Aşırı
soğutma yetersiz ise sıvı hattında ani bu harlaşma meydana gelecektir ve sistemin
verimliliği düşecektir .
15.7--Sıvı hattında sürtünme
basınç kaybı, selenoid vana, pislik tutucu, kurutucu ve el vanaları gibi
donanımların yanı sıra sıvı toplayıcı çıkışından buharlaştırıcı soğutucu
besleme devresine giden boru ve donanımı ile ilgilidir.
15.8--Sıvı hattındaki düşey
borular da bir basınç kaybı kaynağıdır ve sıvı hattındaki toplam kayba ilave
edilir. Düşey borulardan dolayı meydana gelen kayıp her metre yükselti için
11,3 kPa'dır. Toplam kayıp bütün sürtünme kayıpları ile düşey borulardaki
basınç kayıplarının toplamı ile bulunur.
15.9-- Sıvı hattının
yönlendirilmesi ne tip olursa olsun, ani buharlaşma meydana gelirse toplam
verimlilik düşer ve sistem devreden çıkabilir.
16--Kısmen dolu bir tankı
(toplayıcı ya da gövde-boru tipi yoğuşturucu) terk eden sıvının hızı, yüzeydeki
sıvı aşırı soğutulsun ya da soğutulmasın tanktan ayrılan sıvı hattının
bulunduğu noktanın üzerindeki sıvı yüksekliğiyle kısıtlıdır.
16.1--Tanktaki sıvı çok düşük
(ya da 0) bir hıza sahip olduğu için sıvı hattındaki hızı (bağlan tı noktası)
V, V 2 = 2gh ile hesaplanır; burada “h” tank taki sıvı yüksekliğidir. Gaz
basıncı hıza, gaz aynı yön de akmadığı sürece eklenmez.
16.2--Sonuç olarak, hatta hem
gaz, hem de sıvı aktığında, sıvı akışı kısıtlanır. Bu faktör hesaba katılmazsa
toplayıcılarda aşırı çalışma maliyeti ve gövde boru tipi yoğuşturucularda taşma
meydana gelebilir.
16.3--Tankı terk eden sıvı
hattını tam olarak boyutlandır mak için kesin bir veri yoktur. Bağlantı noktası
üzerin deki sıvının yüksekliği istenilen hızı sağlıyorsa, sıvı tanktan
istenilen oranda ayrılacaktır. Böylece, tankta ki seviye tank tabanından sıvı
hattının ayrıldığı seviyeden boru çapı kadar daha yüksek bir değere düşmüşse,
6,4 g/s R-22 için bakır borulardaki
kapasite, kilowatt soğutma başına yaklaşık olarak aşağıda gösterildiği gibidir.
17--5 ºC'den daha düşük emme
sıcaklıklarında, verilen sıcaklık için eşdeğer basınç kaybı azalır. Örneğin
R-22 ile –40 ºC'de emme yapıldığında, doyma sıcaklığındaki 1K'lik değişime
karşılık basınç kaybı yaklaşık 4,9 kPa'dır.
17.1--Bunun yanında düşük
sıcaklık hatları çok düşük bir basınç kaybı için boyutlandırılmakta dır, ya da daha yüksek eşdeğer sıcaklık
kayıpları ve bunun sonucunda sistemde bulunan cihazların kapasitelerindeki
kayıp kabul edilmelidir.
17.2--Çok düşük basınç
kayıpları için, herhangi emme ya da sıcak gaz düşey yükselme hatları
(hot-gasriser) yağın akışını düzgün bir şekilde temin edebilecek şekilde
boyutlandırılır, böylece yağ karışımı kompresöre geri döner.
17.3--Kısmi yüklerde yağı
düşey hatlarda sürükleyecek yeterli gaz hızlarını sağlamak için boru çapının
düşürülmesi gerektiği durumlarda, tam kapasitede daha büyük basınç kayıpları
meydana gelmektedir. Bu durum yatay ve aşağı doğru hatların ve elemanlarının
daha büyük seçilmesiyle çözülebilir.
18-- Basma Hatları Sıcak gaz
hatlarındaki basınç kayıpları birim soğutma için ihtiyaç duyulan kompresör
gücünü arttırır ve kompresör kapasitesini düşürür.
18.1--Düşük sürtünme
kayıpları için basınç kaybı, hattın boyutunun arttırılması ile minimum seviyede
tutulur, fakat bu durumda da yağı tüm yükleme şartlarında sürükleyecek ve
taşıyacak soğutucu akışkan hattı hızları sağlanmaktadır.
18.2--Basınç kaybı doyma
sıcaklığında 1 K'e eşdeğer bir değişimi aşmayacak şekilde
tasarlananabilir.Tavsiye edilen boyutlandırma tabloları doyma sıcaklığında 0,02
K/m değişime göre hazırlanmıştır.
19--Tablo -larda verilen
kapasiteler her eşdeğer metre boru uzunluğu için basma ve sıvı hatlarında doyma
sıcaklığında ( ³t) 0,02 K'lik bir değişime karşılık gelen sürtünme kaybını
oluşturan soğutucu akışkan akışına bağlı verilmiştir. Emme hatları 0,04 K'lik
değişime göre tasarlanmıştır.
19.1--Soğutucu akışkan hattı
boyutlandırması için kapasite tabloları Darcy-Weisbach ilişkisine göre
hazırlanmıştır ve sürtünme faktörleri Colebrook fonksiyonuna (Colebrook 1938,
1939) göre hesaplanmıştır. Borulardaki pürüzlülük büyüklüğü bakır için 1,5 mm
ve çelik boru için de 46 mm'dir. 101,325 kPa dışındaki basınçlar için viskozite
ekstrapolasyonları ve
uyarlamaları korelasyon tekniklerine dayanmaktadır.
20--Kapasiteyi belirlemek
için soğutucu akışkan çevrimi buharlaştırıcıyı terk eden doymuş soğutkan
buharına dayanarak yapılmıştır. Hesaplamalarda yağın varlığı ihmal edilir ve
akım kesintisiz (nonpulsating) kabul edilir.
21--Valfler ve Bağlantı
Elemanları İçin Eşdeğer Uzunluklar Soğutucu akışkan hattı kapasite tabloları
düz boruda her birim metredeki basınç kaybına, ya da düz boru, bağlantı
elemanları ve valflerin birleşiminin eşdeğer boru uzunluklarına bağlıdır.
21.1--Genelde vanalar ve
bağlantı elemanlarındaki basınç kaybı, aynı çaptaki düz boruda aynı sürtünme
kaybıyla elde edilen eşdeğer uzunluğa denk alınarak tespit edilebilir.
4--Boruların Düzenlenmesi ve Yerleşimi:
4.1--Soğutucu akışkan hatları
soğutucu akışkan ihtiyaçlarını ve basınç kayıplarını en aza indirecek şekilde
direkt ve kısa olmalıdır.
4.2--Boru tesisatı dirsek ve
diğer bağlantı elemanlarını mümkün olduğunca az kullanarak planlanmalıdır,
4.3--kompresör titreşiminin
ve ısıl genleşme ve daralmanın neden olduğu gerilmeleri ortadan kaldırabilecek
yeterli esnekliği sağlamalıdır.
4.4--Soğutucu akışkanının
boru tesisatı öyle ayarlanmalıdır ki kompresörün ve diğer ekipmanların
denetimini ve servisini engellememelidir.
4.5--Yağ seviyesi ölçüm
camının önü kapatılmamalıdır. Ayrıca, boru tesisatı kompresör piston kapağı
veya herhangi bir iç parçanın sökülmesini engellemeyecek şekilde yapılmalıdır.
4.6--Emme hattından
kompresöre giden hat, kompresörün servis için yerinden alınmasına engel
olmayacak şekilde ayarlanmalıdır.
4.7--Boru ve komşu duvarlar
ve taşıyıcılar arasında ya da yalıtım uygulaması için borular arasında ya da
yalıtım uygulaması için borular arasında uygun boşluklar bırakılmalıdır.
4.8--Zeminden, duvarlardan ya
da tavandan yapılacak hem borulama hem de yalıtım uygulamalarına imkan veren
geçiş boruları (sleeves) kullanılmalıdır.
4.9--Bu elemanlar tuğla
işinin yapılmasından ya da beton dökülmesinden önce yerleştirilmelidir. Boru
tesisatı baş yüksekliğinde geçişe ya da pencereler ve kapılara engel olmayacak
şekilde uygulanmalıdır.
4.10--Boru Tesisatının Hasara
Karşı Korunması Özellikle dayanım konusunda yanlış bir kuvvet uygulamasına
sahip küçük hatlarda oluşabilecek hasara karşı koruma önemlidir. Trafiğin yoğun
olduğu yerlerde dikkatsizce
kullanılan el arabaları,
sarkık yükler, merdivenler ve istifleme araçlarından gelebilecek darbelere
karşı korunma sağlanmalıdır.
4.11--Boru Tesisatının
Yalıtılması:Bütün boru bağlantılarına ve bağlantı elemanlarına, yalıtım
işlemini gerçekleştirmeden önce sızdırmazlık testi uygulanmalıdır.
4.12--Emme hatları, terleme
ve ısı kazancından korumak için yalıtılmalıdır.
5—Yalıtım ve Yalıtım Malzemeleri:
5.1--Cam Yün:Isıtma
tesislerinde boru ve kanalların ısı -ve ses yalıtımı amacıyla kullanılır.
(20 ºC) - (+250 ºC)/20 ºC'de
0.039 w/mºk/
5.2--Taş Yünü:Sanayi
tesislerinde yüksek sıcaklıklardaki kazan, kanal ve boru tesisatlarında, ısı ve
yangın yalıtımlarında kullanılır./50 ºC'de 0.038 w/mºk/ Ortalama (+750 ºC'e
kadar)
5.3--Extrude Polistren-Sert
Köpük//Yürünen ve yürünmeyen çatılar, iç ve dış duvar//(-50 ºC) - (+75
ºC)//soğuk su boru yalıtımı ve hava kanal yalıtımında kullanılır.//
10ºC'de……… 0.026 w/mºk
24 ºC'de……... 0.029 w/mºk
5.4--Polietilen Köpük:Merkezi
ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemlerinin yalıtımında kullanılır./80 ºC) -
(+95 ºC)//10 ºC'de 0.033 w/mºk ---40 ºC'de 0.040 w/mºk
5.5—Elastomerik
Kauçuk:Merkezi ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemlerinin yalıtımında
kullanılır.//
-45 ºC() - (+116 ºC)//
10 ºC'de……….. 0.037 w/mºk
40 ºC'de……….. 0.040 w/mºk
5.6--Elastometrik
Poliolefinsistemleri:Merkezi ısıtma, soğutma ve havalandırma ile heat pump
sistemlerin yalıtımında kullanılır./
-80 ºC) - (+95 ºC)/
10 ºC'de………. 0.033 w/mºk
40 ºC'de………. 0.038 w/mºk
5.7--Poliüretan Köpük:Soğutma
depoları, depolama tankları, konteyner ve boru hatlarında iki cidar arası
başlangıç doldurulmalarıyla yapılan yalıtımlarda./
(-100 ºC) - (+90 ºC)/
20 ºC'de 0.022 w/mºk
6--Sıvı hattı normal olarak
yalıtıma ihtiyaç duymasa da, emme ve sıvı hatlarının beraber bir şekilde kenetlendiği
durumlarda tek bir üniteye yalıtım uygulanıyormuş gibi yalıtım yapılabilir.
Daha yüksek sıcaklığa sahip bir ortamdan geçiyorken, sıvı hattı ısı kazancını
en aza indirecek şekilde yalıtılmalıdır.
6.1--Sıcak gaz basma hatları
genelde yalıtılmazlar, bununla beraber ısı kaybına engel olunması ya da yüksek
sıcaklığa sahip yüzeylerden gelebilecek hasarlara karşı önlem olması amacıyla
yalıtım uygulanabilir.
6-- Boru Tesisatındaki Titreşim ve Gürültü:
6.1--Soğutucu akışkan
tesisatında ortaya çıkan ve iletilen titreşimin ortaya çıkardığı gürültü, boru
tasarımı ve destekleri ile en aza indirilebilir ya da tamamen ortadan
kaldırılabilir.
6.2--Soğutucu akışkan
tesisatındaki titreşimin arzu edilmeyen iki etkisi boruya fiziksel hasar
vermesidir, bu noktada sert lehimlenmiş bağlantı kırılır ve böylece yük kaybı
gerçekleşir ve boru hattı boyunca gürültünün boru boyunca iletilmesi ve boru
tesisatı ile yapı arasında doğrudan fiziksel temasın oluşmasına neden olabilir.
6.3--Soğutma uygulamalarında,
borularda meydana gelen titreşim, soğutucu akışkan boru hattının oynamaz bir
bağlantıyla pistonlu kompresöre bağlanmasından kaynaklanmaktadır.
6.4--borulardaki titreşimi
ortadan kaldırmak mümkün değildir, sadece etkileri azaltılabilir.
6.5--Bazen esnek (Flexible)
metal boru daha küçük çapta olan boru hatlarındaki titreşimin iletimini
engellemek için kullanılabilir. En yüksek verimlilik için, krank miline paralel
bir uygulama yapılmalıdır.
6.6--Bazı durumlarda
kompresördeki yatay ve düşey hatlar için birer tane olmak üzere iki titreşim
yalıtıcıya (izolatör) ihtiyaç duyulabilir. Kompresörden uzakta esnek metal
borunun sonunda, borunun sistemdeki sıcak gaz hattından korunması için oynamaz
bir desteğe ihtiyaç duyulur.
6.7--Esnek metal boru daha
büyük çaptaki borulardaki titreşimi emecek kadar etkili değildir, çünkü
uzunluğun çapa oranı çok büyük olmadıkça esnek değildir.
6.7.1--Pratikte, uzunluk
sıkça sınırlıdır, böylece esneklik daha büyük ölçülerde azalır. Bu problem
esnek boruların ve yalıtım askılarının, boruların yapı içinde güvence altna
alındığı durumlarda kullanılmasıyla en iyi şekilde çözümlenir.
6.8--Boru tesisatı
duvarlardan, kat aralarından ya da iç bölmelerden geçerken yapının hiçbir
yerine temas etmeden geçirilirse tavanların ses yapma olasılığı ortadan
kaldırılmış olur.
6.9--Boru tesisatı
yapıldığında uygulama sonunda ulaşılması zor olan yerlerde tesisat, yalıtımlı
askılar ile desteklenmelidir.
6.10--Boru tesisatındaki
titreşim ve gürültü kompresörün çalışması sırasında oluşan gaz titreşiminden ya
da yüksek hızlarda artış gösteren gaz içindeki türbülanstan meydana gelebilir.
Bu durum genellikle basma hattında, sistemin diğer bileşenlerine göre daha çok
görülür.
6.11--Kompresör tarafından
oluşan gaz titreşimlerinin sonucu olan gürültü ve titreşim, kompresörün her
devrinde gaz basma sayısının oluşturduğu bir fonksiyonun karakteristik
frekansına sahiptir. Bu frekans, bazı kompresörlerde iki piston beraber
çalıştığında, mutlaka silindir sayılarına eşit olmak zorunda değildir.
6.12--Ayrıca V tipi
kompresörlerde olduğu gibi silindirlerin açısal yerleşiminden dolayı da
değişebilir. Gaz titreşimleri sonucu ortaya çıkan gürültü sadece boru sistemi,
titreşimi rezonansla arttırdığı zaman bir engel haline gelir.
6.13--Tek kompresörlü
sistemlerde, rezonans, rezonansı oluşturan hattın çapı ya da uzunluğu
değiştirilerek ya da kompresör basma valfinin hemen arkasına uygun boyutlarda
bir sıcak gaz egzozu monte edilmesiyle azaltılabilir.
6.14--Paralel olarak
tasarlanmış kompresör sistemlerinde, farklı hızlarda çalışan çok sayıdaki
kompresörden harmonik bir frekans ortaya çıkabilir. Bu gürültü bazen
susturucuların takılmasıyla düşürülebilir.
6.15--Türbülans nedeniyle
gürültü oluştuğunda ve hattı yalıtmak verimli olmadığında, daha büyük çaptaki
bir borunun gaz hızını düşürmek için kullanılması bazen yardımcı olabilir.
6.16--Ayrıca hattı daha ağır
cidarlı bir boru ile değiştirmek ya da bakır yerine çelik kullanılması da hatta doğal bir frekans elde
edilmesi için faydalı olabilir.
Kaynakça:
1--Tesisat Mühendisliği Dergisi Sayı: 96, s. 29-49, 2006--Soğutma Sistemlerinde Borulamada Dikkat Edilecek Hususlar--Mert MİRZA/ Makina Mühendisi -- Ali GÜNGÖR/ Prof. Dr., Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü