_KAPAT [x]

Soğutma Tekniği

Klima ile ilgili kavramlar

Nemli Hava :
Çevremizi saran hava yalnızca N2 ve O2'den oluşmaz yüksek oranda su da bulunur. Su buharı miktarı çevre şartlarına bağlı olarak değişir. Havanın içerisindeki aşırı nem insanlar için rahatsız edici boyutlardadır. Sıcaklığın aynı olmasına rağmen nem oranı yüksek hava daha çok rahatsız edicidir.

Mutlak nem :
1 m3 nemli havanın içerdiği su buharı miktarının kuru hava miktarına oranına mutlak nem denir. Mutlak nemi 1 kg. kuru havanın içerdiği su buharı miktarı olarakta tanımlamak mümkündür.

Bağıl Nem :
1 m3 nemli havanın içerdiği su buharı miktarının aynı sıcaklık ve aynı toplam basınçta içerebileceği maksimum su buharı miktarına oranına denir.

Çiğ Noktası :
Sabit basınçta soğutulan nemli havanın içerdiği su buharının yoğunlaşmaya başladığı sıcaklığa denir.

Yaş Termometre Sıcaklığı :
Belirli bir su kütlesinin doygun olmayan hava tarafından etkilendiğini varsayalım suyun
sıcaklığı bu havanın sıcaklığından daha büyük olursa sudan havaya ısı geçişi başlar ve su ağır ağır buharlaşarak soğur. Suyun sıcaklığı havanın sıcaklığına eşit olunca sudan havaya ısı akımı durur. Ancak hava doygunlaşmadığı için buharlaşma devam eder. Buharlaşmanın devam etmesi suyun sıcaklığının havanın sıcaklığının altına düşmesine neden olur. Bu durumdada havadan suya ters ısı akımı başlar . Belli bir noktadan sonra ısıl denge sağlanır. Havayla suyun arasındaki ısıl dengenin sağlandığı sıcaklığa termodinamikte ve klima tekniğinde yaş termometre sıcaklığı denir. Üzerine ıslak pamuk sarılmış bir termometrenin gösterdiği sıcaklık yaş termometre sıcaklığıdır.

Kritik Basınç :
Kompresörün çalışması için gerekli olan basınçtır.

Soğutma Yöntemleri

Soğutma veya klima tekniğinde üç yöntem uygulanır:
1 . Fiziksel Yöntem :
Sıvılar buharlaşırken çevreden ısı çekerler , buharlaşan sıvının çevreden ısı çekmesi , ısı çekilen ortamın sıcaklığının düşmesine neden olur. Isı kaybının neden olduğu sıcaklık düşmesine ya da sıcaklık azalmasına soğuma denir. Fiziksel soğutma yönteminin endüstride kullanılan en önemli şekli , soğurmada soğutma yöntemidir. Bu sistemde ısı enerjisinden yararlanılır. Herhangi mekanik parçası yoktur. Soğutma devresinde soğutucu olarak silikojel ve su kullanılır. Silikojel nem tutucu ya da emici siliko-sodyuma maddesel bir asitin etkimesiyle oluşur. Bu bileşik daha sonra yıkanıp kurutulabilir. Çok küçük tanecikler halinde soğutma devresine yerleştirilen silikogel amonyağı emer. Amonyak düşük sıcaklıklarda suda kolayca çözülür. Bu çözelti 65 ºC sıcaklıkta ısıtıldığı zaman buharlaşır ve sudan ayrışır. Suyun işlevi soğutma devresindeki amonyağı çözmektir. Sistem ; soğurma cihazı, kondansör (yoğuşturucu) ve (evaporatör) buharlaştırıcıdan oluşur.
2.Kimyasal Yöntem :
Normal sıcaklıkta oldukları halde bazı kimyasal maddeler belirli aralarda birbirleriyle karıştırıldıkları zaman daha düşük sıcaklıklar elde edilebilir. Bunun nedeni karışım oluşurken çevreden bir miktar ısı alınmasıdır. Örneğin kar veya buzla sofra tuzunun karıştırıldığında soğuma elde edilir. %65 kar veya buz, % 35 tuz ( NaCl ) karıştırıldığında ilk sıcaklık 0 ºC , karışım sıcaklığı -20 ºC'dir. %60 kar ya da buz %40 tuzun ilk sıcaklığı 0 ºC , karışım sıcaklığı -30 ºC'dir.
3.Mekanik Yöntem :
Mekanik yöntemle soğutma dışarıdan iş verilerek soğutucu akışkanın basınç ve sıcaklığının yükseltilmesi esasına dayanır. Termodinamiğin 2. kanununa göre ters Carnot çevrimi prensibine göre çalışır.

Soğutma Prensibi

Bir klima cihazının çalışma prensibi, iç ortamı soğuturken termodinamik çevrim nedeni ile ortaya çıkan ısının, dış ünite aracılığı ile dış ortama atılması şeklindedir. Heat pump üniteler bu çevrimi ters çevirerek normalde dışarıya atılan ısıyı iç ortama, içeriye verilen soğutmayı ise dış ortama verir. Klima cihazında, dış havanın sıcaklığı (ve bir çok diğer teknik özellik) elde edilebilecek soğutma yada ısıtma miktarını ve verimini direkt etkiler. Bu nedenle klima cihazlarının, ısıtma yada soğutma yaparkenki kapasite ve verimleri, o anda mevcut bulunan çevre ve çalışma koşullarına ve teknik özelliklerine göre değerlendirmek zorundadır. Her koşulda geçerli bir sabit verim yüzdesinden bahsetmek imkansızdır. Heat pump klima cihazlarında verim COP değeri ile ölçülür. COP, cihazın ürettiği kW ısıtma başına çektiği kW toplam enerjinin oranıdır.

COP = KiloWatt Isıtma / KiloWatt Toplam enerji harcaması
Örnek: CO = 3 demek, 3 kW Isıtma elde etmek için 1 kW enerji harcanıyor demektir. COP değerinin yüksek olması daha verimli bir cihazı ifade eder.
Örnek: COP=3, 2.5'den daha verimlidir.

Heat pump ünitelerde verim ve kapasiteyi etkileyen başlıca noktalar şunlardır.
-Seçilen kompresörün verimi
-Eveparatör ve kondenser dizaynı, yüzey alanının mümkün mertebe geniş tutulması, Defrost sisteminin verimliliğini dolayısıyla verim ve kapasiteyi etkileyen bazı önemli noktalar şunlardır;
-Cihaz defrost sistemi; standart bir defrost süresi yerine, dış ünitedeki buzlanmayı ve buzun çözülmesini gözleyen (ısı-basınç vs.) sensörleri ile en kısa defrost sürecinin sağlanabilmesidir.
-Dış ünitenin bulunduğu mahal; Yüksek verim ve kapasite için dış ünite soğuktan korunmalı fakat rahat hava çevirebilmelidir.
Isıtılan mahalin iyi izole edilmiş olması sistemin kısa sürede rejime girerek kapanmasını, dolayısıyla doğal defrost edilmesini sağlayacaktır. (+ derecede). Bu nedenle mahalin izolasyonu ne kadar iyi ise 1 saatte ortaya çıkacak defrost süresi ve enerji kaybı o kadar az olacaktır. Normal koşullarda hiçbir klima 1 saat boyunca hiç durmadan çalışmaz (konfor kliması) saatte 1 yada 2 kez otomatik olarak bir süre kapalı kalır.

Dış havanın nem seviyesi arttıkça dış ünite üzerinde buzlanma hızlanacak ve gerekli defrost süresi artacaktır. Bu nedenle fış üniteyi nemli ortamdan uzak tutmak gereklidir.
Yurt dışında çok kötü koşullarda dahi çok iyi izolasyon katsayısına sahip evlerde Heat Pump ve ilave elektrikli ısıtıcı ile başarılı ısıtma yapılabileceği görülmektedir.
Heat Pump sadece kendi başına kullanılmalı diye düşünmek yanlıştır. Avrupa ve Amerika'daki birçok uygulamada basit bir otomatik kontrol paneli ile dış havanın verimli olduğu noktaya kadar Heat Pump kullanıp, daha kötü koşullarda farklı ısıtıcılar devreye sokulur (Doğal gaz LPG, vs.)
Firmaların belirttiği kapasite, COP enerji değerlerinin Eurovent ve ARI standartlarına uygun olması ve bunun düşünülen ünitenin kataloglarında birebir belirtilmesi gereklidir.

TSE tarafından verilen çeşitli illerin kış dış hava sıcaklık değerleri olabilecek en kötü koşullar olup, heat pump hesabının bu değerler üzerinden yapılması yanıltıcı olacaktır. TSE tarafından verilen değerler kış sezonu boyunca toplam % 5 ağırlığa sahiptir. Diğer zamanlarda hava koşulları sürekli daha yüksek ısılarda olacaktır.

Dış Hava Sıcaklığına Bağlı Olarak Heat Pump (Isı Pompası) Enerji Harcaması ve 1000 Kcal/h Enerji İhtiyacı İçin Yakıt Maliyeti Tablosu Hakkındaki Notlar
1- Verilen kapasiteler ve COP değerleri imalatçılardan alınan ortalama değerlerdir. Farklı firmalarda yüksek veya düşük sıcaklıklarda imalatları farklı performanslar gösterebilir.
2- Değerlerin hesaplanmasındaki Verilen kapasiteler ve COP değerleri imalatçılardan alınan ortalama yüksek veya düşük sıcaklıklarda imalatları farklı performanslar gösterebilir değerlerdir. Farklı firmalarda hareket noktası + 8 oC dış havada 3.0 ve 2.8 COP değerine sahip, 24,000 Btu/h kapasitesindeki 2 farklı ünitedir.
3- Hiçbir imalatçı yada bilimsel kitap dış havaya bağımlı olarak defrost süresini dakika olarak vermemektedir. Tabloda verilen değerler ISKİD komisyonun imalatçı kataloglarından, bilimsel kitaplardan, firma deneyimlerinden ve teknik yetkililerden öğrendiklerine dayanarak yaptıkları bir yaklaşımdır. Ünitenin imalat tarzı, kullanımı, yerleşimi ve diğer bazı etkenler bu süreleri çok değiştirebilir.
4- Hesaplarda defrost süresince kullanabilecek olan elektrikli ısıtıcı katılmamıştır. Ufak kapasiteli normal split klima imalatçılarının bir çoğu defrost sırasında iç ünite fanını çalıştırmamakta, dolayısıyla elektrikli ısıtıcı kullanımı ve seçim miktarı kullanıcıya, sistem özelliklerine ve bina yapısına bağımlıdır. Kullanıldığı takdirde ısıtma toplam yüküne eklenmeli, elektrik ile ısıtmanın COP değeri 1 olduğundan ağırlıklı ortalama ile sonuç sistem COP değeri hesaplanmalıdır.

Elektrik bedeli;
Konutlar için 40.690 TL + % 5 Belediye Vergisi + % 15 KDV olarak 49.133.TL.
İş yerleri için 48.480.TL + % 5 Belediye Vergisi + % 15 KDV olarak 58.540.TL.
Sanayi için 40.080.TL. + % 5 Belediye Vergisi + % 15 KDV olarak 49.238. TL üzeriden hesaplanmıştır.

Soğutma Sistemi Nasıl Çalışır. Soğutma Sistemlerine Genel Bakış...

Standart bir Soğutma Sisteminin çevrim şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Soğutma sisteminde 3 ana eleman bulunmaktadır. Kompresör, evaporatör ve kondanser. Soğutma sisteminde, soğutucu akışını kontrol etmek için ise expansion valf veya kılcal boru, termostat, dryer filtre, likit tutucu, sight glass, manometre ve termometre gibi çeşitli ekipmanlar kullanılmaktadır. Son olarak da Soğutucu akışkanlar ve yağlar.

Soğutma kompresörünün sistemdeki görevi, Buharlaştırıcı ve Soğutucudaki ısı ile yüklü soğutucu akışkanı buradan uzaklaştırmak ve böylece arkadan gelen ısı yüklenmemiş akışkana yer temin ederek akışın sürekliliğini sağlamak Buhar haldeki soğutucu akışkanın basıncını kondanser deki yoğuşma sıcaklığının karşıtı olan seviyeye çıkarmaktır.

İdeal bir kompresörde şu genel ve kontrol karakteristikleri aranır:

a. Sürekli bir kapasite kontrolü ve geniş bir yük değişimi-çalışma rejimine uyabilme.

b. İlk kalkışta dönme momentinin mümkün olduğunca az olması.

c. Verimlerin kısmi yüklerde de düşmemesi.

d. Değişik çalışma şartlarında emniyet ve güvenirliliği muhafaza etmesi.

e. Titreşim ve gürültü seviyelerinin kısmi ve tam yüklerde ve değişik şartlarda belirli seviyesinin üstüne çıkmaması.

f. Ömrünün uzun olması ve arızasız çalışması.

g. Daha az bir güç harcayacak birim soğutma değerini sağlayabilmesi.

h. Maliyetinin mümkün olduğu kadar düşük olması.

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

Genel yapıları itibariyle soğutma kompresörlerini aşağıdaki şekilde sınıflandırmak mümkündür:

a. Pistonlu Kompresörler

b. Paletli Dönel Kompresörler

c. Helisel-Vida Tipi Dönel Kompresörler

1B) Santrifüj Kompresörler

1A/a ) Pistonlu Kompresörler

Bir silindir içerisinde gidip gelme hareketi yapan bir pistonla sıkıştırma işlemini yapan bu tip kompresörlerde tahrik motorunun dönme hareketi bir krank-biyel sistemi ile doğrusal harekete çevrilir. Eski çift etkili kompresörlerin, yatık tip pistonlu buhar makineleri ile hareketlendirilmesinde hiç dönel hareket olmadan da çalışma durumlarına rastlamak mümkündür. Bugünkü pistonlu soğutma kompresörleri genellikle tek etkili, yüksek devirli ve çok sayıda silindirli makineler olup açık tip (kayış kasnak veya kavramalı) veya Hermetik tip kompresör şeklinde (Amonyak hariç) dizayn ve imal edilmektedir.

Pistonlu kompresörlerin uygulanma şartları, birim soğutucu akışkan soğutma kapasitesine isabet eden silindir hacmi gereksinimi az olan ve fakat emiş/basma basınç farkı oldukça fazla olan refrijeranlar için uygun düşmektedir.

Açık tip pistonlu kompresörlerin bugünkü silindir tertip şekilleri genellikle düşey, I, Vasıfsız işgücünün, W tertibinde I'a 16 silindir ve tek etkili olup, yatık ve çift etkili kompresör dizaynı hemen tamamıyla terkedilmiştir. Tam kapalı hermetik tip motor-kompresörlerde düşey eksenli krank mili ve motor ile yatay eksenli silindir tertibi çok sık uygulanmaktadır.

1A/b ) Paletli Dönel Kompresörler

Dönel kompresörler, pistonlu kompresörlerin gidip gelme hareketi yerine sıkıştırma işlemini yaparken dönel hareketi kullanırlar. Bu dönel hareketten yararlanma şekli ise değişik türden olabilir (tek ve çift dişli, tek paletli, çok paletli) çift dişli prensibine göre çalışan ve çok sık rastlanan Heisel vida tipi dönel kompresörler bundan sonraki paragrafta gösterilmiştir. paletli tip dönel kompresörlerin en çok uygulanan iki tipine bu paragrafta değinilecektir.

1A/b1 ) Tek/Dönmeyen Paletli Tip Kompresörler

Daha ziyade küçük kapasiteli ve tam kapasiteli/hermetik tip motor-kompresör dizaynına uygulanan bu tip paletli dönel kompresörlerde palet dış gövdeye yerleştirilmiştir ve dönel hareket katılmaz, sadece dönel rotorun eksantrik hareketini takip ederek doğrusal hareket yapar. Bu ve diğer tip dönel hareketli kompresörlerde en önemli husus; birbirine temas ederek hareket eden parçaların yüzey düzgünsüzlükleri ile çalışma boşluklarının mümkün olduğu kadar az olması (sızıntıların azaltılması için) ve sürtünme/aşınmaların asgari seviyede tutulmasını sağlayacak şekilde iyi bir yağlama yapılmasıdır. Bu kompresörlerde sızdırmazlık Hidrodinamik etkiyle kontrol altında tutulur. Hidrodinamik etkiden kastedilen veya bunu meydana koyan faktörler, çalışma boşlukları, relatif hareket hızları, yağlama yağının viskozitesi ve parçaların yüzey işlemi düzgünlükleridir. Dönel kompresörlerde ölü hacim çok küçük olarak yapılabildiği için Volumetrik verim çok yüksektir. Ayrıca, iyi bir imalat tekniği ile ses ve titreşim seviyeleri pistonlu kompresörlere nazaran çok daha alçak seviyelerde olabilmektedir. Ancak, ses ve titreşim seviyesi kompresörün büyüklüğü arttıkça artmaktadır ve büyük tip dönel kompresörlerde basma tarafı ses yutucusu (susturucu) konulması uygun olmaktadır. Bu tip kompresörlerin ana parçaları ve bunların özellikle aşağıda kısaca izah edilmektedir.

Kompresör Kapasite Kontrol Mekanizması

Soğutma yüklerinin daha düşük seviyelerde olduğu çalışma şartlarında sistemin tam yükteki gibi dengeli ve yüksek bir verimle çalışmasını sağlamak ve daha az enerji sarf etmek maksadıyla değişik türden kapasite kontrol mekanizmaları geliştirilmiştir. Bunlardan uygulamada rastlananlar; (1) Kompresör emiş tarafını kısarak emiş basıncını kontrol altında tutmak, (2) Basma basıncını kontrol altında tutmak, (3) Basılan refrijanı kısmen veya tamamen emiş tarafına yönelmek, (4) Refrijeran devresine genişleme hacmi ilave etmek, (5) Piston kursunu azaltıp çoğaltmak, (6) Kompresör basma manifoldu çıkışını kapatıp emişe kısa devre etmek, (7) Kompresörün devrini azaltı çoğaltmak, (8) Silindire girişi tamamen kapatmak, diye sayılabilir.

a ) Dış gövde/Silindir

Hareket eden parçaları, yatakları refrijeran giriş ve çıkış yollarını, basma tarafı klapesini, hermetik tiplerde elektrik motorunu, tahrik şaftını ve diğer aksamı içinde toplayan dış gövde çoğunlukla iyi vasıflı, sızdırmaz pik dökümden yapılır. Hareket eden eksantrik rotorun temas ettiği iç yüzey ve karşılıklı iki yan yüzeyler çok dar toleranslarla işlenir, taşlanır ve honlanır. Hermetik tiplerde genellikle uygulanan dizayn şekli düşey motor/kompresör ekseni tertibi şeklidir.

b) Hareketli Rotor

Tahrik miline eksantrik şekilde tespit eden rotor dönme hareketi yaparken dış gövdenin iç yüzeylerini sıyırarak hareket eder. Rotor, vasıflı çelikten yapılarak dar toleranslarda taşlanır ve parlatılır.

c) Palet

Kompresör verimi büyük ölçüde paletin sızdırmazlık seviyesine bağlı olduğundan bunların çok ince (0.08m ) toleranslarla işlenmesi ve şekillendirilmesi gereklidir. İmal edildikleri malzeme cinsleri, vasıflı gri pik döküm, çelik, alüminyum ve karbon (ASTM Type “A” Graphite) şeklinde sayılabilir. Palet kalınlığı, yük altında fazla eğilmeyecek tarzda seçilir (kanat boyunun maksimum %0.005'i). paleti rotora karşı bastıran yayın basma kuvveti, refrijeranın kondenser yoğuşma basıncına göre ve %25 arttırılarak tayin edilir.

d) Tahrik Mili

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

e) Yataklar

Yatakların, dönel elemanları çak iyi ve hassas şekilde taşıması gereklidir, aksi halde yağ filmi çok öncelir (sürtünme ve aşınma artar, ısınma olur ve daha fazla enerji sarfolur) veya tersine çok artarak sızmaların da artmasına sebep olabilir. Yatakların ayrıca; güvenilir, dış etkilerden fazla etkilenmeyen, uzun ömürlü ve bakıma gerek göstermeyen tip olması gerekir. Dökme demir üzerine geçirilmiş çelik zarf yataklar çok iyi sonuç vermiştir. Keza, sertliği 180-220 Brine arasında olan ferritsiz-vasıflı gri pik döküm (gözeneksiz-sıkı perlitik döküm) yataklardan da iyi sonuç alınmaktadır.

f) Valf

Dönel kompresörlerde akış sürekli olduğundan emiş valfine gerek yoktur. Basma tarafına, yüksek vasıflı çelikten yapılmış, genellikle yaprak tipi bir valf (klepe) konulur. Valf kalınlığı, kompresörün büyüklüğüne bağlı olarak 0.1 ile 0.3 mm arasında değişir (5 hp'den küçük kompresörler). Valf yaprağının düzgün ve kenarlarının pürüzsüz olması sızdırmazlık yönünden çok önemlidir.

1A/b2) Çok/Dönen Paletli Dönel Kompresörler

Daha ziyade büyük kapasiteli kompresörlere uygulanan bu dizayn şeklinde paletlerde rotorla birlikte dönel harekete katılırlar (İki paletli çalışan küçük kapasiteli hermetik tip kompresörlere de bazen rastlamak mümkündür). R-12, 22 ve Amonyak gibi refrijeranlarla, tek kademeli olarak, normal evaporasyon sıcaklık seviyelerinde kullanıldığı gibi Kaskat Sistemi derin soğutma uygulamalarının yüksek süpürme debisi gerektiren alçak kademesi için ideal bir çözüm gerektirmektedir. Keza kademeli derin soğutma uygulamaları için terfih (Booster) kompresörü olarak (-20 ila -90 °C arasında) başarıyla kullanılmaktadır. Bugünkü imalatların güç olarak sınırları 10 ila 600 HP arasında değişmektedir. Bu tip kompresörlerin özellikleri : aynı kapasitedeki diğer tip kompresörlerden daha küçük boyutlu ve daha hafif olmaları, endüstriyel uygulamaların gerektirdiği şekilde sağlam ve dayanıklı olmaları, çok düşük evaporasyon sıcaklıklarında başarıyla kullanabilmeleridir. Uygulama yerlerinin başında; soğuk depoculuk, gıda maddeleri dondurulması işlemleri, endüstriyle ve kimyasal proseslerin soğutma gerektiren işlemleri gelmektedir. Bu kompresörlerin palet sayısı genellikle 4 ila 16 arasında değişmekte olup palet sayısının kompresör büyüklüğü arttıkça fazlalaşması bir çok yönden fayda sağlamaktadır. Sıkıştırma oranının, birim soğutma kapasitesine harcanan gücün en düşük seviyede kalmasını sağlayacak şekilde tertibi gerekir. Bugünkü çok paletli dönel kompresörlerde sıkıştırma oranı 1/7 sınırının altında tutulmaktadır. Diğer yandan, emiş/basma dizayn basınç farkının da çok yüksek tutulmaması gerekir; aksi halde paletlerde aşırı gerilim (esneme) meydana geleceği gibi yatak yükleri de artacaktır ve rotorun esnemesi söz konusu olacaktır. Bu kompresörlerde yağlama; gerek palet-gövde/paletrotor sürtünmesini azaltmak, gerek soğutmayı iyi bir seviyede tutmak ve gerekse refrijeranın geri sızmasını asgari seviyede tutabilmek yönünden çok önemlidir.

Bu kompresörlerin normal olarak kapasite kontrol mekanizmasıyla teçhiz edilmesi beklenir. Kapasite kontrol sınırları %20 ila %100 arasında seçilir ve bu sürekli-kademesiz bir kontrol sağlanır. En uygun kapasite kontrol mekanizması silindirin yan yüzeylerine konulan valflerin ayarlanması ile sağlanan tip olanıdır. Bu valfler aynı zamanda aşırı basınç altında açılarak yüksek basınca karşı koruma sağlarlar ve kompresörün yağlama mekanizmasından gelen basınçlı yağın verdiği kontröllü kumanda ile kapasite kontrolü görevini yaparlar. Yağ basıncı yokken valfler tam açıktır ve dolayısıyla ilk kalkışta asgari yükle kalkış temin edilmektedir. Bu valfler, paletler arasındaki boşluktan, sıkıştırılmakta olan gazın emiş tarafına by-pass'ını sağlayarak çıkış basıncının düşürülmesini ve kapasitenin kontrolünü mümkün kılmaktadır.

1A/c) Helisel Tip Dönel Kompresörler

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

1A/c1) Tek Vidalı/Helisli Tip Dönel Kompresörler

Bugünkü tek vidalı tip dönel kompresörlerin ana prensibi ilk defa 1960'lı yılların başlarında getirilmeye başlanmış ve ilk 10 sene bunlardan daha ziyade hava kompresörü olarak yararlanılmıştır. Daha sonraki yıllarda ise soğutma uygulamalarında kullanılmaya başlanmış ve gittikçe daha geniş bir soğutma kapasitesi kapsamına cevap vermek üzere yapılmaya devam etmiştir.

1A/c2) Helisel/Vida Tipi Dönel Kompresörler

Çalışma prensibi yönünden dişli yağ pompasına benzeyen bu kompresörler, birisi erkek diğeri dişli bir helisel vida çiftinden meydana gelmektedir. Bu helisel vida çifti bir dış gövde içerisine yerleştirilmiş ve her iki başlarından yataklanmıştır. Dış gövde refrijeran giriş/çıkış ağızlarını da içerir. Refrijeran gazın helisel boşluklarındaki hareketi hem radyal hem de aksiyal yönde oluşmaktadır. Helisel dişlilerden birisi (genellikle erkek helisel dişli) tahrik gücünü sıkıştırma işlemine iletir ve bu işlem sırasında diğer dişli serbest durumda tahrik edeni takip ederek döner. Ancak, her iki helisel dişlinin de ayrı ayrı tahrik gücü verilerek, senkronize edilmiş devir sayılarıyla tahrik edildiği dizayn şekillerine de rastlamak mümkündür.

Helisel/Vida tipi kompresörlerde emiş ile basma (çıkış) ağızları arasındaki işlemi 4 kademeye ayırmak mümkündür. Bunlar; (A) Emiş, (B) İlerleme, (C) Sıkıştırma, (D) Basma. Bu işlem her helisel dişli çiftinin beher diş çiftinde tekrarlanmaktadır. Helisel dişlinin diş profili ise ilk yapılan tiplerde dairesel iken son yıllarda daha verimli bir çalışma ve daha iyi bir sızdırmazlık sağlayan asimetrik özel bir profile dönüştürülmüştür.

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

Püskürtülen yağ ayrıca silindir soğutulmasına, sesin ve aşınmaların azaltılmasına yardım etmektedir ve kompresör, gelen refrijeranda daha yüksek oranda sıvı refrijeran bulunmasına tahammül edebilmektedir ki bu, soğutma uygulamaları için önemli bir husustur. Yağ püskürtmeli vida kompresörler R-12, 22, 502 ve Amonyak gibi çok rastlanan refrijeranlara (yüksek yoğuşma basınçlı refrijeranlar) rahatça uygulanabilmektedir ve halen 20 ila 1500 HP arasındaki güçlerde imal edilmektedir.

Helisel/Vida tipi kompresörlerinin performans özellikleri şöyle özetlenebilir;

a. Düzgün (kesintisiz) bir refrijeran gaz akışı sağlar,

b. Düzgün bir tork değeri muhafaza edilir,

c. Pozitif sıkıştırma özelliği vardır,

d. Geniş bir yük değişimi sahasında titreşimlerin asgari seviyede tutulabilmesi sağlanabilir,

e. Yüksek bir Volumetrik verim ve Adyabatik verim elde edilir,

f. Emiş ve basma klapelerinin bulunmadığı (Arıza kaynağının ve basınç kayıplarının ortadan kalkması yönünden) bir yapıya sahiptir,

g. Diğer tip kompresörlerden daha hafif ve boyutları küçüktür.

Bu kompresörlerin yağ püskürtmeli tipinde yağın, yüksek basınca sıkıştırılan gazdan bir yağ ayırıcı ile ayrılması ve soğutulması gereklidir. Yağ ayırıcısının tipi, sistemin özelliklerine ve kullanılan refrijerana göre değişir.

Yağlama sisteminden beklenen işlemler şunlardır;

( 1 ) Helislerin bulunduğu silindirlerde yağlama; refrijeranın geri sızmasını azaltma, gaz soğutulmasına yardım etme gibi hususlar,

( 2 ) Şaftları taşıyan yatakların yağlanması,

( 3 ) Kompresör rotorunun eksenel kuvvetlerini hidrolik olarak dengeleme,

( 4 ) Kapasite kontrol mekanizmasını hareket ettirmek,.

Refrijerandan alınan ısı, yağ soğutucudan tekrar geri alınıp sistemden atılır.

Buhar sıkıştırma çevrimiyle soğutma işlemi yapan santrifuj kompresörlerin, pistonlu ve dönel paletli veya vida tipi kompresörlerden farkı pozitif sıkıştırma işlemi yerine santrifuj kuvvetlerinden faydalanarak sıkıştırma işlemini yapmasıdır. Santrifuj kompresörlerde özgül hacmi yüksek olan akışkanların ( daha geniş hacımlerin ) kolayca hareket ettirilmesi mümkün olduğu için sık sık büyük kapasiteli derin soğutma ( - 100°C kadar ) işlemlerinde uygulandığı görülür. Santrifuj kuvvetlerin büyüklüğü hızların karesi ile doğru orantılı olduğundan, giriş – çıkış basıncı farklarının büyütülmesi devirin arttırılması ile veya rotor çapının büyütülmesiyle veyahutta kademe sayısı arttırılarak sağlanabilir.

KOMPRESÖR PERFORMANSI

Bir makinenin performansı, makinenin daha önceden belirlenen görevini yerine getirilebilme yeteneğinin değerlendirilmesidir. Kompresör performansı, soğutucunun kompresörün ve motorun belli fiziksel sınırlamalarının biraraya gelerek oluşturduğu tasarımım bir sonucudur ve şunları sağlamasına çalışılır:

1. 1. Arızasız en uzun ömür

2. 2. Minimum güç girişine karşılık maksimum soğutma etkisi

3. 3. Minimum maliyet

4. 4. Geniş bir çalışma koşulları aralığı

5. 5. Uygun bir titreşim ve ses düzeyi

Kompresör performansına ait iki yararlı ölçünün biri kompresör ver değiştirmesiyle ilgili olan kapasite, diğeri de performans faktörüdür.

Sistem kapasitesi, kompresörün ulaştığı soğutma etkisidir. Kompresörü terkeden buharın basıncına karşılık gelen sıcaklıktaki soğutucu sıvı ile kompresöre giden soğutucu buharın toplam entalpileri arasındaki farka eşittir. Birimi kJ / kg' dır.

Bir hermetik kompresörün performans faktörü, motor ve kompresörün ortak çalışma verimini gösterir.

Performans faktörü (hermetik)

Son yıllarda , enerji tasarrufu üzerine çekilen dikkat nedeni ile, performans faktörü endüstri için önemli bir hale gelmiştir. Bunun için artık EVO (enerji verim oranı) terimi kullanılmaktadır ve soğutma ve de klima ünitelerinin gerçek performansı ARI yönetmeliklerinde onaylanmakta ve listelenmektedir, böylece kullanıcılar, bilirkişiler, tesisatçılar ve güç şirketleri, çeşitli makinelerin izafi verimlerini değerlendirebilirler.

Kompresör performansına ait öncelikle kompresör tasarım mühendislerinin kullandığı ve soğutma teknisyenleri için pratik kullanımı olmayan üç diğer tanımlama ve ölçü vardır; yinede bunları kabaca bilmek iyidir.

Kompresör verimi sadece silindir içinde olan bitinle ilgilidir. Gerçek sıkıştırmanın, ideal sıkıştırmadan sapmasının bir ölçüsüdür ve silindirin içinde yapılan işe göre tanımlanır.

Hacimsel verim strok başına silindire giren taze buhar hacminin piston yer değiştirmesine oranı olarak tanımlanır.

Gerçek kapasite İdeal kapasitenin ve toplam hacimsel verimin bir fonksiyonudur.

Fren Beygir Gücü İdeal kompresöre ve kompresörün sıkıştırma, mekanik ve hacimsel verimlerine olan güç girişinin bir fonksiyonudur.

Bu ders bir soğutma teknisyeninin görevleri daha çok, tanımlı bir çalışma koşulları aralığına göre, kompresörün veya kondenser ünitesinin gerçek kapasitesi ve güç girişi ile ilgilidir.

Kompresör imalatçıları, ASHRAE ve / veya ARI şartlarına uygun uygun olması gereken değerler için, kompresörlerini ayrıntılı testlere ( Şekil S11 – 4 ) tabi tutarlar. İki tip kompresör testi vardır. Birincisi kapasite, verim, gürültü seviyesi, motor sıcaklığı vb. belirler. İkinci ve aynı oranda gerekli olan test ise, makinenin muhtemel ömrünü tespit eder. Ömür testi, kompresör yıllar boyu çalışması gereken koşullara benzer koşullar altında gerçekleştirilmelidir. Bu çalışmada emniyet ve kurallara sadık kalma en önemli faktörlerdir.

Bu bilgilerden yararlanarak imalatçı, ürünün uygun şekilde kullanılması için gereken performans ve uygulama verilerini sunabilir veya yayınlayabilir.

Kapasite değerleri, aşağıdaki bilgileri içeren tablolar ve eğriler halinde yayınlanır:

1. Kompresörün tanımlanması – Silindir sayısı, çap, strok vs.

2. Aşırı soğutma devreleri veya verinin sıfır derece aşırı soğutmaya göre düzeltildiğini belirten bir ifade

3. Kompresör devir sayısı

4. Soğutucu tipi

5. Emme gazı kızdırma ısısı

6. Kompresör ortamı

7. Dış soğutma şartları ( gerekirse )

8. Maksimum güç veya maksimum çalışma koşulları ve yüksüz çalışma altındaki minimum çalışma koşulları

Şekil 4.1'de, hermetik pistonlu bir kompresöre ait tipik bir kapasite ve güç girişi eğrisi görülüyor. Önce belirtilen gerçeklere dikkat ediniz: Soğutucu ( Refrijeranın 22 ) 6°C aşırı soğutulmuş sıvı, 11, 1°C kızgın buhar ve 1750 d / dk' lık kompresör devir hızı. Kapasite sol düşey eksende ve kW cinsinden gösteriliyor. Kilowatt cinsinden güç girişi de sağ düşey eksende gösteriliyor. Alt yatay eksende ise bir buharlaşma sıcaklığı aralığı bulunuyor. Yoğuşma sıcaklıkları diagonal eğriler üzerindedir. ( Not: Bu, soğutucunun yoğuşma sıcaklığıdır, hava veya su soğutmalı kondenser terminolojisi ile karıştırılmamalıdır. Kompresör, ne çeşit bir kondenser kullanıldığını bilmez, yalnızca ne değerde yoğuşma sıcaklığı ve basınçları üretmesi gerektiğini bilir. ) soğutma kapasitesini belirlemek üzere, evoporatör sıcaklığının – 3, 9 °C ve yoğuşma sıcaklığının 46, 1 °C olduğunu farz edelim. Yatay eksende – 3,9°C' ı bulup yukarı 46, 1 °C eğrisine A noktasına çıkın, sonra sola gidin; son okunacak değer 30, 76 kW' dir. Güç girişini belirlemek için, - 3, 9°C' den yukarı 46, 1 °C ve B noktasının kesişme noktasına çıkın, sonra sağa yatay olarak gidin. Okunacak güç girişi değeri yaklaşık 11, 5 kW' tır.

Sabit bir yoğuşma sıcaklığında, sabit bir deplasman makinesinin pompaladığı gazın düşük yoğunluklu olmasının neden olduğu evoporatör sıcaklıklarındaki düşmeyle, kapasitenin nasıl hızla azaldığını gözleyiniz. Buna rağmen, düşük basınçlı buharları uygun yoğuşma basınçlarına yükseltmek için gereken yüksek çalışma seviyelerini gösteren güç girişi eğrilerinin o kadar hızlı düşmediğine dikkat ediniz. Bu yüzden, ticari soğutma ve klima sistemlerinin göreceli koşulları oldukça farklıdır.

Açıkça anlaşılacağı gibi, bu tip bir kompresörü çok çeşitli şartlarda kullanmak pratik değildir. Soğutma sistemindekine benzer bir eleman denge grafiğinden yararlanılabilir. Serpantin imalatçısından alınan evoporatör kapasite eğrileri, değişken buharlaşma sıcaklıklarına sahip, giren hava sıcaklıklarına dayandırılmıştır. Çeşitli çevre sıcaklıklarında kondanser-kompresör denge noktalarına ait denge koşulları için benzer kalın eğriler çizilebilir. 4,4 °C' lik giriş havası için evoporatör yükünün 16,11 kW olduğunu farzedelim; bu, - 3,5°C' lik bir buharlaşma sıcaklığı veya 8 °C sıcaklık farkı olmasını gerektirir ( A noktası ). Yine farzedin ki kompresör / kondanser 37,8 °C'lik dış hava sıcaklığında çalışıyor; - 3,3° C'lik aynı buharlaşma sıcaklığında kapasitesi yaklaşık 17,28 kW olacaktır(B Noktası), yani 1,17 kW'lık bir fark bulunuyor. Eğer dış hava sıcaklığı 37,8 °C'de sabit kalırsa ve evaporatör yükü de sabit kalırsa, sonuç buharlaşma sıcaklığında bir düşüş ve dolayısıyla evaporatör SF'ında ve kapasitesinde bir artış olacaktır. Bu arada, kompresör kapasitesi de, sistem 16,7 kW ve –4,4 °C evaporatör sıcaklığında kararlı koşullara erişene dek düşer. (Soğutma Tekniği)


KAPAT[X]