Kondanserler

Su Soğutmalı Kondenserler 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 edilir.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 malzemesşnşn ısıl geçirgenliği, kullanılan suyun kirlenme katsayısı, kanatlı boru kullanılmadığında 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 (rejrijeran tarafı) ve iç (su tarafı) film katsayılarının değerine bağlı olur.Halbuki, et kalınlığı daha fazla ve ısıl geçirgenliği daha az (demir boru gibi) olan borular kullanıldığında, örneğin amonyak kondenserlerinde, borudaki kondiktif ısı geçişi de tüm ısı geçirme katsayısına oldukça etken olur. Kirlenme katsayısı, kullanılan suyun zamanla su tarafındaki ısı geçiş yüzeylerinde meydana getireceği kalıntıların ısı geçişini azaltıcı etkisini dikkate almak maksadını taşır.Kirlenme katsayını etkileyen faktörler şunlardır: 1- Kullanılan suyun, içindeki yabancı maddeler bakımından evsafı 2- Yoğuşum sıcaklığı 3- 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 periyodik olarak temizlenmediği taktirde kirlenme olayı gittikçe 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.
Hava Soğutmalı Kondenserler Hava soğutmalı kondenserlerde de ısı transferi 3 safhada oluşur.Bunlar: 1- Refrijerandan kızgınlığının alınması 2- Yoğuşturma 3- Aşırı soğutma Kondenserin alanının takriben %85 yoğuşturma olayına hizmet eder ki kondenserin asli görevi budur.%5 civarında bir alan kızgınlığının 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. Hava soğutmalı kondenserler halokarbon refrijeranlar için genellikle bakır boru/alüminyum kanat tertibinde, bazen de bakır boru/bakır kanat ve bakır veya çelik boru/çelik kanat tertibinde imal edilirler.Alüminyum 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 ile 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 değişmektedir.Çok küçük, tabii hava akışlı kondenserler hariç tutulursa, hava ihtiyacı ortalama beher kcal/h için 0,34 ila 0,68 metreküp/h arasında değişmekte olup buna gereken fan motor gücü beher 1000 kcal/h için 0,03 ila 0.06 hp civarında olmaktadır.Fan devirleri 900 ila 1400 d/d arasında olmalıdır.Kondenser fanları genellikle aksiyal tip olur 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 etkileyecektir.Bugünkü kondenser dizayn şekli sıcan refrijeranın üstten bir kollektörle birkaç müstakil devreye girmesi, yoğuştukça gravite ile aşağı doğru inmesi ve aşırı soğutma sağlanarak gene bir kolektörden alınması şeklindedir. Hava soğutmalı kondenserler, grup tertip şekline göre; 1- Kompresör ile birlikte gruplanmış 2- Kompresörden uzak bir mesafeye konulacak tarzda tertiplenmiş (split kondenser) olmak üzere iki grupta toplanmaktadırlar. Kondenserden hava geçişi düşry ve yatay yönde olacak tarzda tertiplenrbilir.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 bulunmasıyla ilgilidir.Yoğuşma sıcaklık ve basıncının çok düşük olması halinde ise yeterli refrijeran akışı olmamasına bağlı olan sorunlar çıkmaktadır. Hava Soğutmalı Kondenser Seçimi Hava Soğutmalı Kondenser Gruplarını Tercih Ederken Dikkat Edilecek Hususlar İhtiyaç duyulan minimum kapasiteler sağlanmalıdır. Yükselik faktörü göz önüne alınmalı, kapasiteler rakıma göre düzeltilmelidir. Kontrol şekli; mikroişlemci, evaparatör çıkış suyu sıcaklığını ölçüp ihtiyaca göre kapasite kontrolü yaparken, cihazın en verimli noktada çalışabilmesi için aynı anda gerekli dataları alıp, kondenser fanı-genleşme valfi-kompresör üçlemesinin en uygun kombinasyonunu bulup çalıştırdığı cihazlar tercih edilmelidir. Zaman zaman dış hava sıcaklığı çok yüksek değerlere ulaştığında bile (Ta=47-51 °C), grup kapasitesindeki düşmelere rağmen çalışabilir olmalıdır. Cihazları mümkün olduğunca yüksek basınçtan korumak için kondenser hava debileri yüksek olmalı, düşük veya orta basınçlı soğutucu akışkanlar tercih edilmelidir. COP değerleri tam ve kısmi yüklerde en yüksek cihazlar seçilmelidir. Evaparatörü su tarafı basınç kaybı değerleri mümkünse 60 kPa’ı geçmemelidir, daha düşük evaparatör basınç kaybı olan gruplar tercih edilmelidir. Cihazların boyutları kontrol edilmeli, mümkün olduğunca izdüşüm alanı düşük olan gruplar tercih edilmelidir. Gürültü seviyesinin önemli olduğu yerlerde pratik olarak, serbest alan (free field) şartlarda 5m mesafede ses basıncı değerinin 75 dBA’ı geçmediği gruplar seçilmeli, daha düşük gürültü seviyesine sahip gruplar tercih edilmelidir. Deniz kenarına monte edilecek ve tuzlu ve korozif bir atmosfere maruz kalacak olan grupların sac aksamı “Tuz Testi Sertifikalı” (örneğin 500 saat tuz sprey testi), kondenser. Termo Elektrik Soğutma Sistemi Peltier etkisi diye anılan iki farklı metal elemanın meydana getirdiği bir devreye elektrik akımı verildiğinde aksi uçlarda,akımın yönüne göre,ısınma veya soğuma meydana gelmesi olayına dayanan bu çevrimden,soğutma maksadıyla yararlanılabilmektedir. Hareket eden parçası olmaması yönünden diğer soğutma çevrimlerinden farklıdır.Ancak performans katsayısının (alınan soğutma ısısının harcanan enerjiye oranı) mevcut metal çiftleri ile çok düşük seviyelerde kalması bu sistemin ticari soğutma maksatlı uygulamalarda kullanılmasını ekonomik yönden mümkün kılmamaktadır.Bugün kullanılan metal çiftler; Negatif kutup için: Bizmut Telleryum ve Selenyum'un alaşımları; Pozitif kutup için: Bizmut Telleryum,Antimuan alaşımları olup bunlara dahi normal soğutma uygulamalarındaki çalışma sıcaklıklarında,kompresörlü bir sisteme oranla beşte bir seviyesinde bir performans katsayısı elde edilebilmektedir.Th-Tç değeri,yani sıcak ve soğuk uçların sıcaklık farkı ne kadar az olursa performans katsayısı o kadar yükselmektedir.Bu nedenle,sıcak uçta meydana gelen usuyu süratle almak sıcaklığın yükselmesini önlemek çok önemlidir. Hareket eden parçasının olmayışı yanında,gürültülü titreşim,aşınma,eskime,soğuktan ve yağ sızıntısı gibi istenmeyen unsurlardan uzak olması,kapasite ve sıcaklığın kontrolünün akım şiddetini azaltıp çoğaltarak kolayca yapabilmesi,yer çekiminin çok az veya çok yüksek olduğu ortamlarda ve geometrik her pozisyonda etkilenmeden çalışabilmesi bu sistemin uzay araçlarında kullanılmasını istenir hale getirmiştir.Bu uygulamalarda,elektrik akımı güneş pilleriyle (solar batarya) sağlanmakta olup sıcak uçlardaki ısı,güneşin aksi tarafındaki uzay boşluğuna baktırılan radyasyon plakalarıyla alınır.Böylece oldukça yüksek performans katsayılarına da ulaşılabilmektedir. Hem sıcak hem soğuk plakalarından yararkanılacak tarzda yapılması halinde (örneğin yiyecek ısıtıcı ve soğutucu bölümleri bulunan bir yemek servis arabası gibi) enerji tüketimi bakımından oldukça ekonomik olabilmektedir. Bu sistemin diğer bir özelliği,ısı pompasında olduğu gibi,istendiğinde ısıtma veya soğutma işlemlerinin elde edilebilmesidir.Pozitif ve negatif kutupların yerlerini ters çevirmek suretiyle bu çok kolay sağlanır Hava Soğutma Sistemi Diğer soğutma çevrimlerinden farklı olarak hava soğutma çevriminde,soğutucu akışkan tüm sistemlerde daima gaz halinde kalı ve hiç sıvılaşmaz.İdeal hava soğutma çevriminin en basit şekli esas olarak Joule Brayton çevriminin tersi olan çevrimdir.hava soğutma çevrimi "açık sistem" veya "kapalı sistem" prensibine göre çalışır. Burada genleşme silindiri hem kısılma vanası görevini hemde kompresör içini sıkıştırma gücünün bir kısmını temin etmekte ve böylece güç gereksimini azalmaktadır.Hava soğutma çeviriminin yukarıdaki şekliyle uygulanması,düşük verim elde edildiğinden artık kullanılmamaktadır.Bunun yerine,son yıllarda uçakların yolcu hacimlerini klimatize etmek üzere sistemler kullanılmaktadır. Gerek donanımın hafif olması gerekse soğutucu madde görevi yapan havanın tüm çevrim de gaz halde bulunması bu sisteme özellik vermektedir. Adsorbsiyonlu Soğutma Sistemi Aktif karbon,silika-gel gibi maddelerin gözenekler,büyük miktarda gaz emerler.Bu gibi katı maddelerin bu özelliklerinden yararlanılarak adsorbsiyonlu soğutma sistemleri geliştirilmiştir. Sistem,bir kaynatıcı (aynı zamanda absorber) yoğuşturucu ve bir buhartlaştırıcıdan oluşmaktadır.Bu sistemde kaynatıcı içerisndeki su yerine,amonyağın emilmesini sağlayacak silika-gel bulunmaktadır.Kaynatıcı içerisine elektrikli ısıtıcılar ve soğutma serpantinleri yerleştirilmiştir.Kaynatıcının ısıtılması ile silika-gel ısınır ve emmiş olduğu amonyak buharlaşarak,silika-gel'in bünyesinden ayrılır.Belirli bir basınca ulaştığında çıkış valfini açarak yoğuşturucuya geçer.Burada çevreye ısı vererek sıvı hale gelen amonyak,buharlaştırıcı içine akar.Bir süre sonra buharlaştırıcı içindeki şamandıra yükselerek,elektrikli ısıtıcı devresini kapatır.Soğutma suyu vanasını açar ve ısıtıcı soğumaya başlar.Ortamdan ısı çekerek buharlaşan amonyak,elektrikli ısıtıcı kapandığında absorber görevini üstlenen kaynatıcıdaki silika-gel tarafından emilmeye başlanır.Soğuyan kaynatıcı içerisindeki basınç düşümü sayesinde,amonyağın buharlaşması kolaylaşmış olacaktır.Oluşan amonyak buharı,emme valfini açarak,tekrar absorbere döner.Bir süre sonra buharlaştırıcıda sıvı seviyesi düşer ve şamandıra,soğutma suyu vanasını kapatıp,ısıtıcıyı devreye sokar.Bu şekilde sirkülasyon devam eder. Absorbsiyonlu Soğutma Sistemi Amonyak suda çok çabuk eriyen bir maddedir.Ayrıca su ve amonyak karışımı 140 dereceye ısıtıldığı zaman,amonyak sudan tamamen ayrılır.Amonyağın bu özelliklerinden yararlanılarak,absorbsiyonlu soğutma sistemleri yapılmıştır. Absorbsiyon prensibi,ilk defa Michael Faraday tarafından bir asırdan fazla zaman önce amonyağın yoğuşturma denemeleri sırasında keşfedilmiştir.Daha sonra 1862 senesinde Franz Carre tarafından yapımı gerçekleştirilen sistem,bugün artık buharın bol olduğu yerlerde kullanılmaktadır.Carre'nin geliştirdiği bu sistemde,mekanik enerji yerine, "ısıl enerji" kullanılmıştır.Absorbsiyonlu soğutma sistemi ile buhar sıkıştırmalı mekanik soğutma sistemi arasındaki tek fark kompresördür.Absorbsiyonlu sistemlerde,kompresör görevini kaynatıcı ve absorberden oluşan ısı eşanjörleri grubu gerçekleştirmektedir.Her iki sistemde de bir yoğuşturucu,bir kısılma vanası ve bir buharlaştırıcı bulunmakla beraber,absorbsiyonlu sistemde bunlara ilave olarak;absorber,pompa ve kaynatıcı bulunmaktadır. Buharlaştırıcıdan gelen soğutucu akışkan buharı,içinde absorbent bulunan bir hücreye girerek absorbent tarafından emilir.Soğutucu madde ile zenginleşen karışım kaynatıcı bölümüne sevk edilerek burada ısıtılır ve soğutucu madde daha yüksek basınca buharlaştırılır.Absorbent zayıf eriyik durumunda tekrar absorbere dönerek soğutucu maddeyi emme görevini tekrarlar. Buhar Sıkıştırmalı Mekanik Soğutma Sistemleri Bu sistemde kompresörde yüksek basınca sıkıştırılan soğutucu akışkan kızgın buhar halinde yoğuşturucuya gönderilir.Burada,çevreye ısı vererek yoğuşan soğutucu akışkan,kısılma vanasında alçak basınca kısılarak ıslak-buhar halde buharlaştırıcıya girer.Buharlaştırıcıyı çevreleyen ortam sıcaklığının altında bir sıcaklığa sahip olan soğutucu akışkan,ortamın ısısını çekerek,ortamı soğutur ve buharlaştırıcı çıkışında doymuş buhar halde kompresör tarafından emilir.Böylece çevirim sürekli olarak devam eder. Buhar sıkıştırmalı mekanik soğutma çeviriminin tersi olan çevirim "ısı pompası çevirimi" olarak adlandırılır.ısı pompası çeviriminde yoğuşturucudan atılan ısıdan yaralanılarak,bir ortamın ısınması sağlanır.Isı pompası çevirimi ile soğutma çevirimi arasındaki fark,kullanım amacıdır.Isı pompasında bir ortam ısıtılırken,soğutma çeviriminde ise soğutulmaktadır.Isının temin edildiği kaynağın ve ısının verildiği ortamın cinsine göre ısı pompalarına "Havadan havaya","Havadan suya","Sudan suya","Topraktan havaya" v.s. gibi isimler verilmektedir. Soğutma ve İklimlendirmede Uygulama Alanları Tanıtım Günümüzde çeşitli temel gıda maddeleri ile çeşitli yiyecek ve içecekler ülkeden ülkeye,hatta kıtadan kıtaya taşınmakta,pazarlanmakta ve tüketilmektedir.Soğutma sistemleriyle donatılmış gemiler,trenler,tır kamyonları en hassas gıda maddelerini zaman sınırlamasına bağlı kalmaksızın taşımaktadırlar.Bu taşımalar saatlerce,günlerce ve hatta haftalarca sürebilmektedir.Gıda maddelerinin hazırlanıp,uluslar arası pazarlamada tüketiciye intikal edinceye kadar aradan uzun süreler geçmektedir. Çağımızda soğutma tekniğinin yarattığı rahatlık konfor ve avantajlar bir çok yere girmiş ve birçok şeye damgasını vurmuştur.Artık kişisel ve toplumsal yaşantımızın pek çok safhaları soğutma tekniğinin egemenliği altına girmiştir. Uygulama Alanları Süt ve süt mamülleri Modern çiftliklerde üretilen sütler,soğutmalı kaplara alınarak 10 derece ile 15.5 derece arasında bir sıcaklıkta tutulur.Sütün doğallığını ve tadını uzun süre koruyabilmek için pastörize işlemlerinden sonra bir sıcaklık düşürücüde soğutularak 2.5 derece ile 3.5 derece arasında muhafaza edilir.Diğer süt ürünlerinden olan yoğurt,peynir vb. ürünler de uygun sıcaklık derecelerinde tutularak uzun süre doğal tazeliğini koruması artık günlük olağan işlerdendir. Et ve Balıklar İnsanoğlunun çağlar boyunca 1 numaralı temel gıda maddelerinden olan et ve balıkların üretilmesi ve avlanması haricinde,bozulmadan korunması da pahalı ve özveri isteyen bir iştir.Yıllar öncesinde kurutularak ve kavrularak korunmaya çalışılan et ürünleri artık haftalar hatta aylar sonra bile aynı doğal tazeliği ile soframıza kadar gelebiliyor. Etin -18 derede uzun süre saklanması mümkün olduğu gibi derin soğutma için en az -20 ile 23.5 derece arasında tutulması gerekir.Bu sıcaklıklarda et bozulmadan aylarca muhafaza edilebilir. İçecekler ve Şekerli Maddeler Bunlar meyve ve sebze suları,bira ve şarap üretim alanlarında kullanılmaktadır.Birçok ülkede bol ve ucuz sebze,meyve suları özel kutular içerisinde tüketime sunulmaktadır.Birçok ülkede sebze,meyvelerin çürüyüp ziyan olması söz konusu değildir.Bu tür gıdaların suları yüksek konsantrasyonlu duruma getirilip muhafaza edilmektedir.Bira ve şarap gibi içeceklerin üretiminde kullanılan soğutma fermantasyonun kontrol altında bulundurulması yanında örneğin; iyi içimli ve kaliteli şarap üretimi için fermantasyonun 26.5 ile 29.5 derece arasında yapılması gerekir. Bunların haricinde birçok şeker ve şekerlemenin temel katkı maddesi olan çikolata,krema vb. şekerli yiyeceklerin hazırlanması ve korunmasında soğutmanın rolü büyüktür. Bilinen Başlıca Soğutma Sistemleri Bilenen başlıca soğutma sistemleri aşağıdaki gibi sıralanabilir: • Buhar sıkıştırmalı mekanik soğutma sistemi • Absorbsiyonlu soğutma sistemi • Adsorbsiyonlu soğutma sistemi • Buhar-jet (ejektör) soğutma sistemi • Hava soğutma sistemi • Termoelektrik soğutma sistemi • Vortex tüpü • Paramagnetik soğutma • Siterling soğutma sistemi Bu soğutma sistemleriyle ilgili ayrıntılı makakelelerimizi önümüzdeki haftalarda sitemizden takip edebilirsiniz Isı Transfer Yöntemleri Termodinamiğin 2. kanununa göre ısı yalnızca bir yönde,yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa doğru transfer olur.Bu transfer aşağıdaki yöntemlerden birini yada birkaçını kullanarak gerçekleşir.Resimde ısı transfer yöntemine ait örnekler verilmektedir. Bu yöntemler ; • İletimle (kondüksiyon) ısı transferi • Taşınımla (konveksiyon) ısı transferi • Işınımla (radyasyon) ısı transferi