Soğutma Sisteminin Çalışma Prensipleri
Soğutma
Bir hacmin soğutulması, o hacimdeki ısının başka bir ortama nakledilmesi demektir. Bir hacmin ısısı ne kadar fazla taşınırsa, o hacim, taşınan ısı oranına göre soğuk olur. Dolayısıyla soğutma bir ısı alış verişidir. Soğutmayı elde etmek için soğutma tesisi; hava ve sıvı sızdırmazlığı sağlanmış kapalı bir devre içinde birçok elemanın birleşmesinden meydana gelir.İnsanların alışkın olduğu sıcaklık +18 0C, +23 0C’dir. +35 0C sıcak, +5 0C’ye soğuk insan için ısı bilirlemesidir. +5 0C ‘ ye soğuk değil de daha az sıcak denilmesi daha doğru olur. Çünkü +5 0C’deki ısı, 0 0C’ye ve daha da aşağıya, –15, – 300C’ye düşürülebilir. İlmin tespit ettiğine göre –273,16 0C’de hiçbir ısı mevcut değildir. –273,16 0C’ye “mutlak sıfır. Herhangi bir sıvının buharlaşabilmesi için sıvının ısı alması gerekir. Örneğin; suyun buhar haline gelebilmesi için ısı alması gerekir. Yani su ısıtaldığında buhar haline geçer. sısı alınan (soğutulan) gaz sıvı haline geçer. Örneğin; çaydanlıkta kaynayan su, kapağın etrafından buhar olarak dışarı çıkar. Çaydanlığın kapağını kaldırdığımızda kapaktan su damlaları dökülür. Burada buhar halindeki su kapağa geldiğinde ısısı alınmakta ve tekrar sıvı haline dönüşmektedir. Sıvıların kaynama noktası basınçla orantılıdır. Sıvı üzerindeki basınç düşürüldüğünde kaynama noktası düşer. Örneğin; açık havada 100 0C’de kaynayan su, kapalı kazan içinde 1000C’nin üstünde kaynamaya başlar. Tersine, kazan vakum (havası alındığında) yapıldığında 1000C’nin altında kaynadığı görülür. Sıvılarda basınç değiştiğinde kaynama noktası da değişmektedir.Isı daima basıncın yüksek olduğu bölgeden alçak olduğu bölgeye doğru hareket eder. Örneğin; bakır çubuk bir ucundan ısıtıldığında ısı, diğer uca doğru hareket eder. Her cismin kaynayıp buharlaşmaya başlama ısısı birbirinden farklıdır. Bazı cisimlerin kaynama noktaları aşağıda tabloda verilmiştir. Bu kaynama noktaları basınçsız, normal koşullardaki değerlerdir. Basınç arttırılacak olursa kaynama sıcaklığı yükselecektir. Tersine basınç azaltılırsa kaynama sıcaklığı düşecektir. Soğutucu tesislerde soğutucu gazların ısısı alınarak sıvı hale getirilir. Sonra alçak basınçlı bölüme aktırılarak buhar (gaz) haline dönüştürülür. Buharlaşan gaz etrafındaki ısıyı almasıyla soğutma işlemi gerçekleşir. Evlerde kullanılan buzdolaplarında kılcal sıkıştırmalı soğutma sistemi uygulanır. Arızaların çabuk bulunabilmesi için soğutma sistemi ve çalışma prensibinin iyi bilinmesi gerekir. Bazı Sıvıların Kaynama Noktaları
Su + 100 0C
Kükürt + 44 0C
Freon12 - 29,8 0C
Amonyak - 33,5 0C
Kükürtdioksit - 10,2 0C
Tablo 1.1: Sıvıların kaynama noktaları
Soğutma; bir yerde istenmeyen ısıyı alıp başka bir yere boşaltmaktır. Bu iş, ısı taşıyan soğutkan akışkanın tamemen kapalı bir sistem içinde döngüsü sağlanarak yapılır. Sistem kapalı olduğundan aynı soğutkanın tekrar tekrar kullanılır ve soğutkan her seferinde tüm ısı çevrimini dolaşıp bir mıktar ısıyı taşır. Soğutma çevriminde dört ana eleman vardır. Bunlar; ekovat, kondanser, basınç ayarlayıcılar, buharlaştırıcı evaporatördür.
Bütün bu genel bilgilerden sonra
gelelim çalışma prensibine
küçük bir hatırlatma: termodinamiğin
1. Isıl denge
2.Enerjinin korunumu
3.Enerjinin niceliğinin yanında niteniliğinide önem arz ettiğidir.
Buzdolabları termodinamğin ikinci yasasına göre çalışır. bunu şematik olarak açıklayalım.
Soğutma çevrimi
İdeal çevrimde, soğutucu akışkan kompresöre doymuş buhar halinde girer. Uygulamada ise soğutucu akışkanın hal değişimi hassas bir şekilde kontrol edilemediğinden, soğutucu akışkanın kompresöre kızgın buhar halinde girmesi sağlanacak şekilde sistem tasarlanır. Kompresör (1), buharlaştırıcıdan (5) gelen kızgın buhar halindeki soğutkanı, emme vanasının açılmasıyla emer. Soğutkan silindire girmeden kompresör içinde basınç kaybına uğramaktadır.
Soğutkan, kompresör içinde bulunan silindir hacmindeki bir piston aracılığıyla sıkıştırılır. Sıkıştırılan soğutkanın basıncı yükselir. Soğutkanın silindiri terk edebilmesi için basma vanasındaki basınç kayıplarını yenmesi gerekmektedir. Basma vanasının açılmasıyla soğutkan yüksek basınç ve sıcaklıkta pompalanır.
Basma borusu boyunca ilerleyerek yoğuşturucuya (2) gelen yüksek basınç ve sıcaklıktaki soğutkan, ortama ısı atarak önce yoğuşmakta, sonrasında aşırı soğutularak yine yüksek basınçta sıvı soğutkan haline geçmektedir. Soğutkan yoğuşturucuda da basınç kaybına uğramaktadır.
Daha sonra soğutkan kısılma vanası (3) girişine gelir. Soğutucu akışkanın kılcal boruda kısılması esnasında entalpisi sabit kalır. Kısılma sürecinde sistem basıncı yoğuşturucu basıncından (yüksek basınç), buharlaştırıcı basıncına (alçak basınç) düşer. Isı değiştiricide (4) bir miktar ısı kaybeden soğutkan buharlaştırıcıya (5) ulaşır.
Buharlaştırıcıda da bir miktar basınç kaybına uğrayan soğutkan, soğutma ortamından ısı çekerek buharlaşır. Ardından emme borusu boyunca ilerleyerek tekrar ısı değiştiriciye gelir. Bu sefer ısı kazanır ve kompresöre kızgın buhar halinde döner.
Soğutma çevrimlerinin analizinde, genellikle ideal bir referans çevrim kullanılır. Sıkıştırma sürecinin izentropik olduğu varsayılmaktadır. Kısılma süreci de ısı değiştiricideki ısı geçişi göz önünde bulundurulmayarak adyabatik olarak kabul dilmektedir. Buharlaştırıcı ve yoğuşturucudaki basınç kayıpları dikkate alınmamaktadır.
|
