Soğutucu Klima
Transkript
Soğutucu Klima
Eğitim Elkitabı Soğutucu Klima 12/2000 Eğitim Elkitabı Đçindekiler Đçindekiler 1 Termodinamiğin Temelleri .................................................................................................................... 1-1 1.1 Giriş ................................................................................................................................................. 1-1 1.2 Sıcaklık ............................................................................................................................................ 1-1 1.3 Basınç.............................................................................................................................................. 1-1 1.3.1 Hava Basıncı............................................................................................................................... 1-2 1.3.2 Pozitif Basınç ve Mutlak Basınç.................................................................................................. 1-2 1.4 Entalpi.............................................................................................................................................. 1-3 1.5 Yoğunluk ve Özgül Hacim ............................................................................................................... 1-3 1.6 Maddenin Hal Değişiklikleri ............................................................................................................. 1-3 1.6.1 Faz Grafiği................................................................................................................................... 1-3 1.6.2 Buhar Basınç Eğrisi .................................................................................................................... 1-3 2 Soğutma Maddesi Devridaimi - Đlkeler ................................................................................................. 2-3 2.1 “Soğuk elde etmek” için bir maddenin termodinamik özelliklerinden yararlanma ........................... 2-3 2.2 Basit Soğutma Maddesi Devresi ..................................................................................................... 2-3 2.3 Kızdırma .......................................................................................................................................... 2-3 2.3.1 Kızdırma nasıl elde edilir?........................................................................................................... 2-3 2.3.2 Normal kızdırma değerleri........................................................................................................... 2-3 2.3.3 Kızdırmanın ölçülmesi................................................................................................................. 2-3 2.4 Aşırı soğutma .................................................................................................................................. 2-3 2.4.1 Aşırı soğutma nasıl elde edilir?................................................................................................... 2-3 2.4.2 Normal aşırı soğutma değerleri................................................................................................... 2-3 2.4.3 Aşırı soğutmanın ölçülmesi......................................................................................................... 2-3 2.5 Soğutma maddesi devresi............................................................................................................... 2-3 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri............................................................... 2-3 3.1 Evaporatör ....................................................................................................................................... 3-3 3.1.1 Evaporatör içindeki olaylar.......................................................................................................... 3-3 3.1.2 Evaporatör verimi........................................................................................................................ 3-3 3.1.3 Buharlaşma basıncı .................................................................................................................... 3-3 3.2 Kompresör ....................................................................................................................................... 3-3 3.2.1 Kompresörün sevk davranışı ...................................................................................................... 3-3 3.2.2 Soğutma verimi ........................................................................................................................... 3-3 3.2.3 Kompresör motor verimi.............................................................................................................. 3-3 3.2.4 Kompresör kullanma sınırları ...................................................................................................... 3-3 3.3 Kondansatör .................................................................................................................................... 3-3 3.3.1 Kondansatör içindeki olaylar ....................................................................................................... 3-3 3.3.2 Kondansatör verimi ..................................................................................................................... 3-3 3.3.3 Yoğunlaşma basıncı ................................................................................................................... 3-3 3.4 Genleşme elemanı .......................................................................................................................... 3-3 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri ........................................................................................... 4-3 4.1 Kompresör ....................................................................................................................................... 4-3 4.1.1 Genel........................................................................................................................................... 4-3 4.1.2 Gitgel pistonlu kompresör ........................................................................................................... 4-3 4.1.2.1 Dalma pistonlu kompresör ................................................................................................. 4-3 4.1.2.2 Aksiyel pistonlu kompresör ................................................................................................ 4-3 4.1.3 Kanatlı kompresör....................................................................................................................... 4-3 4.1.4 Spiral kompresör......................................................................................................................... 4-3 4.1.5 Vidalı kompresör ......................................................................................................................... 4-3 4.1.6 Kompresör tahriki........................................................................................................................ 4-3 4.2 Kondansatör .................................................................................................................................... 4-3 überprüfen_Klima_Egitim_El_Kitabi_9003161A I Eğitim Elkitabı Đçindekiler 4.2.1 Aşırı soğutucusu olmayan kondansatör...................................................................................... 4-3 4.2.2 Aşırı soğutuculu kondansatör ..................................................................................................... 4-3 4.2.3 Fan .............................................................................................................................................. 4-3 4.3 Kolektör ........................................................................................................................................... 4-3 4.4 Filtre kurutucu.................................................................................................................................. 4-3 4.4.1 Filtre kurutucunun görevleri ........................................................................................................ 4-3 4.4.2 Filtre kurutucunun montajı .......................................................................................................... 4-3 4.4.3 Filtre kurutucunun yapısı............................................................................................................. 4-3 4.5 Gözetleme penceresi ...................................................................................................................... 4-3 4.6 Genleşme elemanları ...................................................................................................................... 4-3 4.6.1 Sıcaklık kumandalı genleşme elemanları ................................................................................... 4-3 4.6.1.1 Đç basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilleri....................................................... 4-3 4.6.1.2 Dış basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilleri .................................................... 4-3 4.6.1.3 Blok ventil ........................................................................................................................... 4-3 4.6.1.4 MOP ventili ......................................................................................................................... 4-3 4.6.2 Genleşme borusu (orifis tüpü)..................................................................................................... 4-3 4.7 Evaporatör ....................................................................................................................................... 4-3 4.7.1 Hava uygulanan evaporatörler.................................................................................................... 4-3 4.7.2 Su uygulanan evaporatörler........................................................................................................ 4-3 4.7.3 Soğutma maddesi dağıtımı ......................................................................................................... 4-3 4.8 Sıvı ayırıcı........................................................................................................................................ 4-3 4.9 Hortum hatları.................................................................................................................................. 4-3 4.10 Boru hatları ...................................................................................................................................... 4-3 5 Soğutma maddeleri, yağlama maddeleri ve ısı taşıyıcılar ................................................................. 5-3 5.1 Giriş ................................................................................................................................................. 5-3 5.2 Đdeal soğutma maddesinden beklenenler ....................................................................................... 5-3 5.2.1 Fiziksel özellikler ......................................................................................................................... 5-3 5.2.1.1 Buharlaşma basıncı............................................................................................................ 5-3 5.2.1.2 Yoğunlaşma basıncı........................................................................................................... 5-3 5.2.1.3 Basınç farkı ........................................................................................................................ 5-3 5.2.1.4 Basınç oranı ....................................................................................................................... 5-3 5.2.1.5 Kompresyon son sıcaklığı .................................................................................................. 5-3 5.2.1.6 Suda çözünebilirlik ............................................................................................................. 5-3 5.2.1.7 Buharlaşma entalpisi ve emiş yoğunluğu........................................................................... 5-3 5.2.1.8 Yağlama maddelerinin karışma kabiliyeti/çözünebilirliği .................................................... 5-3 5.2.2 Kimyasal özellikler....................................................................................................................... 5-3 5.2.3 Fizyolojik özellikler ...................................................................................................................... 5-3 5.2.4 Çevre için sakıncasızlık .............................................................................................................. 5-3 5.2.4.1 Ozon yıkım potansiyeli (ODP) ............................................................................................ 5-3 5.2.4.2 Sera etkisi potansiyeli (GWP)............................................................................................. 5-3 5.2.4.3 TEWI................................................................................................................................... 5-3 5.3 CFC-Halon yasak kararnamesi ....................................................................................................... 5-3 5.4 R 134a soğutma maddesinin R 12 ile karşılaştırılması................................................................... 5-3 5.5 Soğutma maddesi dönüşümü.......................................................................................................... 5-3 5.5.1 Retrofit......................................................................................................................................... 5-3 5.5.2 Drop In ........................................................................................................................................ 5-3 5.6 Soğutma makinesi yağları ............................................................................................................... 5-3 5.6.1 Soğutma makinesi yağlarının görevi........................................................................................... 5-3 5.6.2 Yağın yarattığı sorunlar............................................................................................................... 5-3 5.6.3 Kullanılmakta olan soğutma makinesi yağları............................................................................. 5-3 5.6.3.1 Madeni yağlar ..................................................................................................................... 5-3 5.6.3.2 Alkil benzoller ..................................................................................................................... 5-3 5.6.3.3 Poliglikoller (PAG) .............................................................................................................. 5-3 5.6.3.4 Ester yağları ....................................................................................................................... 5-3 5.7 Isı taşıyıcıları ................................................................................................................................... 5-3 6 Sistem Tekniği........................................................................................................................................ 6-3 6.1 II Güvenlik elemanları......................................................................................................................... 6-3 überprüfen_Klima_Egitim_El_Kitabi_9003161A Eğitim Elkitabı Đçindekiler 6.1.1 Genel........................................................................................................................................... 6-3 6.1.2 Güvenlik düzeneklerinin türleri.................................................................................................... 6-3 6.2 Güç regülasyonu ............................................................................................................................. 6-3 6.2.1 Regülasyonsuz kompresörler ..................................................................................................... 6-3 6.2.1.1 Manyetik kavramalı regülasyon.......................................................................................... 6-3 6.2.1.2 Karşı ısıtmayla güç ayarlaması .......................................................................................... 6-3 6.2.1.3 Sıcak gaz baypası .............................................................................................................. 6-3 6.2.1.4 Emişin kısılması ................................................................................................................. 6-3 6.2.1.5 Devir sayısı ayarı................................................................................................................ 6-3 6.2.2 Đçten regüleli kompresörler.......................................................................................................... 6-3 6.2.2.1 Silindir kapama................................................................................................................... 6-3 6.2.2.2 Yalpa diski ayarı (içten ayarlama) ...................................................................................... 6-3 6.2.2.3 Yalpa diski ayarı (dıştan ayarlama).................................................................................... 6-3 6.2.2.4 Kanatlı kompresör .............................................................................................................. 6-3 6.2.2.5 Spiral kompresör ................................................................................................................ 6-3 6.3 Soğutma maddesi deplasmanı........................................................................................................ 6-3 7 Đşletime alma........................................................................................................................................... 7-3 7.1 Soğutma maddesi devresindeki nem .............................................................................................. 7-3 7.1.1 Genel........................................................................................................................................... 7-3 7.1.2 Korozyon/asit oluşumu................................................................................................................ 7-3 7.1.3 Bakır kaplama ............................................................................................................................. 7-3 7.1.4 Buz kristali oluşması ................................................................................................................... 7-3 7.1.5 Nemin azaltılması ....................................................................................................................... 7-3 7.2 Soğutma maddesi devresindeki katı ve çözünebilir maddeler ........................................................ 7-3 7.3 Soğutma maddesi devresindeki yabancı gazlar ............................................................................. 7-3 7.4 Soğutma maddesi devresinin tahliye edilmesi ................................................................................ 7-3 7.4.1 Genel........................................................................................................................................... 7-3 7.4.2 Vakum pompası .......................................................................................................................... 7-3 7.4.3 Doğru şekilde tahliye yapma....................................................................................................... 7-3 7.5 Soğutma maddesi devrelerinde kaçak kontrolü .............................................................................. 7-3 7.5.1 Genel........................................................................................................................................... 7-3 7.5.2 Basınç tutma yöntemiyle kaçak kontrolü .................................................................................... 7-3 7.5.3 Kabarcık testi ile kaçak arama.................................................................................................... 7-3 7.5.4 Sabun köpüğü testi ile kaçak arama........................................................................................... 7-3 7.5.5 Elektronik kaçak arama cihazı ile kaçak arama.......................................................................... 7-3 7.5.6 Test gazları yardımıyla kaçak arama.......................................................................................... 7-3 7.6 Servis cihazları ................................................................................................................................ 7-3 7.7 Manometre bloğu ............................................................................................................................ 7-3 7.8 Emiş istasyonu ................................................................................................................................ 7-3 7.9 Servis ventili .................................................................................................................................... 7-3 7.10 Đşletime almanın adımları ................................................................................................................ 7-3 7.10.1 Gözle kontrol........................................................................................................................... 7-3 7.10.2 Basınç testi ............................................................................................................................. 7-3 7.10.3 Sızdırmazlık testi .................................................................................................................... 7-3 7.10.4 Kurutma, tahliye etme............................................................................................................. 7-3 7.10.5 Dolum, gerekli dolum miktarının belirlenmesi......................................................................... 7-3 7.10.6 Güvenlik elemanlarının kontrolü ve ayarlanması ................................................................... 7-3 8 Hata Arama ............................................................................................................................................. 8-3 8.1 Koşullar............................................................................................................................................ 8-3 8.2 Hata aramada takip edilecek yol ..................................................................................................... 8-3 8.2.1 Soğutma maddesi ....................................................................................................................... 8-3 8.2.2 Sistem şeması............................................................................................................................. 8-3 8.2.3 Gözle kontrol ............................................................................................................................... 8-3 8.2.4 Ölçümler...................................................................................................................................... 8-3 8.3 Tipik hatalar ve olası nedenleri ....................................................................................................... 8-3 8.3.1 Emiş basıncı çok düşük, yüksek basınç düşük ila normal.......................................................... 8-3 8.3.2 Emiş basıncı normal, yüksek basınç çok yüksek........................................................................ 8-3 überprüfen_Klima_Egitim_El_Kitabi_9003161A III Eğitim Elkitabı 8.3.3 8.3.4 8.3.5 9 Soğutma maddesinin kullanımı ....................................................................................................... 9-3 Basınçlı kapların kullanımı .............................................................................................................. 9-3 Basınçlı gazlar teknik kuralları (TRG) ............................................................................................. 9-3 Atık kanunu, tespit yönetmeliği, artık madde denetleme yönetmeliği ............................................. 9-3 Diğer standartlar ve yönergeler ....................................................................................................... 9-3 Ek ........................................................................................................................................................... 10-3 10.1 10.2 10.3 10.4 IV Emiş basıncı çok yüksek, yüksek basınç düşük ila normal ........................................................ 8-3 Emiş basıncı çok yüksek, yüksek basınç çok yüksek................................................................. 8-3 Diğer hatalar................................................................................................................................ 8-3 Güvenlik Talimatları ............................................................................................................................... 9-3 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 10 Đçindekiler Kullanılan semboller ve parametreler............................................................................................ 10-3 Ölçüm yerleri tanımları .................................................................................................................. 10-3 Semboller (EN 1861, Nisan 1998) ................................................................................................ 10-3 R 134a’nın buhar tablosu .............................................................................................................. 10-3 überprüfen_Klima_Egitim_El_Kitabi_9003161A Eğitim Elkitabı Đçindekiler Şekiller Şekil 1-1 Şekil 1-2 Şekil 1-3 Şekil 1-4 Şekil 1-5 Şekil 1-6 Şekil 1-7 Şekil 1-8 Şekil 2-1 Şekil 2-2 Şekil 2-3 Şekil 2-4 Şekil 2-5 Şekil 2-6 Şekil 2-7 Şekil 2-8 Şekil 2-9 Şekil 3-1 Şekil 3-2 Şekil 3-3 Şekil 3-4 Şekil 3-5 Şekil 3-6 Şekil 3-7 Şekil 3-8 Şekil 3-9 Şekil 4-1 Şekil 4-2 Şekil 4-3 Şekil 4-4 Şekil 4-5 Şekil 4-6 Şekil 4-7 Şekil 4-8 Şekil 4-9 Şekil 4-10 Şekil 4-11 Şekil 4-12 Şekil 4-13 Şekil 4-14 Şekil 4-15 Şekil 4-16 Şekil 4-17 Şekil 4-18 Şekil 4-19 Şekil 4-20 Şekil 4-21 Şekil 4-22 Şekil 4-23 Şekil 4-24 Şekil 4-25 Şekil 4-26 Şekil 4-27 Şekil 4-28 Şekil 4-29 Şekil 4-30 Şekil 4-31 Şekil 4-32 Kelvin ve Celsius sıcaklık ıskalası .............................................................................................. 1-1 Barometre ile hava basıncının ölçülmesi.................................................................................... 1-2 Manometre göstergesi, mutlak basınç ve pozitif basınç............................................................. 1-2 Su için p = 1,013 bar iken sıcaklık-entalpi grafiği ....................................................................... 1-3 Bir soğutucu maddenin faz grafiği .............................................................................................. 1-3 Sabit basınçta (p = 1,013 bar) suyun buharlaşması................................................................... 1-3 R 134a'nın buhar basınç eğrisi ................................................................................................... 1-3 Doyma sıcaklığı ıskalalı bir manometre. .................................................................................... 1-3 Buzun erime entalpisi yardımıyla ısının uzaklaştırılması: “Buz dolabı” ...................................... 2-3 Soğutma maddesi devresinin basitleştirilmiş gösterimi: “Buzdolabı” ......................................... 2-3 Kompresörlü soğutma sistemi ile dört ana elemanının prensip şeması..................................... 2-3 t, h grafiği .................................................................................................................................... 2-3 Bir soğutma maddesi devresinin t, h grafiği ............................................................................... 2-3 Soğutma maddesinin evaporatörde kızdırılması ........................................................................ 2-3 Soğutma maddesinin aşırı soğutulması ..................................................................................... 2-3 Soğutma devresi şeması ............................................................................................................ 2-3 t, h grafiğinde soğutma maddesi devri .....................................Hata! Yer işareti tanımlanmamış. Evaporatör içindeki olaylar ......................................................................................................... 3-3 Pistonlu kompresörün hasar odacığı .......................................................................................... 3-3 Hasar odacığının etkisi ............................................................................................................... 3-3 Basınç oranına bağlı hacimsel verim.......................................................................................... 3-3 Çeşitli yoğunlaşma msıcaklıklarında buharlaşma sıcaklığı üzerinden soğutma verimi.............. 3-3 Buharlaşma ve yoğunlaşma sıcaklığına bağlı olarak kompresör güç ihtiyacı ............................ 3-3 Açık strok pistonlu kompresörün kullanım sınırları..................................................................... 3-3 Kondansatörün bölgeleri............................................................................................................. 3-3 Soğutma maddesi sıvısının genleşme olayı............................................................................... 3-3 Açık dalma pistonlu kompresör, şematik, Bock marka............................................................... 4-3 Bock firmasının FK 40 tipi dalma pistonlu kompresörü .............................................................. 4-3 Bitzer marka açık tip kompresörün mil geçişindeki mekanik mil contası.................................... 4-3 Aksiyel pistonlu kompresör......................................................................................................... 4-3 Bir aksiyel pistonlu kompresör kesiti........................................................................................... 4-3 5 kanatlı bir kanatlı kompresör ................................................................................................... 4-3 Spiral kompresör......................................................................................................................... 4-3 Bir spiral kompresörün sıkıştırma işlemi..................................................................................... 4-3 Vidalı kompresör, şematik .......................................................................................................... 4-3 Kayış kasnağı tipleri ................................................................................................................... 4-3 Kayış ön gerilimi (Bock firması) .................................................................................................. 4-3 Manyetik kavrama....................................................................................................................... 4-3 Borulu lamelli ısı eşanjörü .......................................................................................................... 4-3 Borulu lamelli kondansatörün yapısı........................................................................................... 4-3 Bir otobüs kondansatörüne örnek............................................................................................... 4-3 Paralel akışlı kondansatör .......................................................................................................... 4-3 Paralel akışlı kondansatörün yapısı............................................................................................ 4-3 Aksiyel vantilatör......................................................................................................................... 4-3 2 fanlı radyal vantilatör ............................................................................................................... 4-3 Bir otomobil soğutma sisteminin kolektörü ................................................................................. 4-3 Bir otobüs soğutma sisteminde kolektörün montaj örneği.......................................................... 4-3 Soğutma maddesinin az olmasından dolayı gözetleme penceresinde görülen kabarcıklar ...... 4-3 Katı madde elemanlı filtre kurutucu kesiti................................................................................... 4-3 Nem göstergeli gözetleme penceresi ......................................................................................... 4-3 Đç basınç dengelemeli TEV......................................................................................................... 4-3 Termostatik genleşme ventili (iç basınç dengelemeli) ile evaporatör......................................... 4-3 Đç basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilinin şeması.................................................. 4-3 Termostatik genleşme ventilinin kapasite eğrisi ......................................................................... 4-3 Dış basınç dengelemeli TEV ...................................................................................................... 4-3 Dış basınç dengelemeli TEV (dirsek ventil)................................................................................ 4-3 Dış basınç dengelemeli TEV (blok ventil)................................................................................... 4-3 Sensör sıcaklığına bağlı sensör basıncı..................................................................................... 4-3 überprüfen_Klima_Egitim_El_Kitabi_9003161A V Eğitim Elkitabı Şekil 4-33 Şekil 4-34 Şekil 4-35 Şekil 4-36 Şekil 4-37 Şekil 4-38 Şekil 4-39 Şekil 4-40 Şekil 4-41 Şekil 4-42 Şekil 4-43 Şekil 4-44 Şekil 4-45 Şekil 4-46 Şekil 4-47 Şekil 4-48 Şekil 5-1 Şekil 5-2 Şekil 5-3 Şekil 6-1 Şekil 6-2 Şekil 6-3 Şekil 6-4 Şekil 6-5 Şekil 6-6 Şekil 6-7 Şekil 6-8 Şekil 6-9 Şekil 6-10 Şekil 7-1 Şekil 7-2 Şekil 7-3 Şekil 7-4 Şekil 7-5 Şekil 7-6 Şekil 7-7 Şekil 7-8 Şekil 7-9 Şekil 7-10 Şekil 7-11 Şekil 7-12 Şekil 7-13 Şekil 7-14 Şekil 7-15 Şekil 7-16 Şekil 7-17 Şekil 7-18 Şekil 7-19 Şekil 8-1 Şekil 8-2 Şekil 8-3 Şekil 8-4 Şekil 8-5 Şekil 8-6 Şekil 8-7 Şekil 8-8 Şekil 10-1 VI Đçindekiler Orifis tüpü ................................................................................................................................... 4-3 Lamelli evaporatör ...................................................................................................................... 4-3 Otomobil plaka evaporatörü ....................................................................................................... 4-3 Dolaylı soğutma .......................................................................................................................... 4-3 Plaka evaporatörün yapısı .......................................................................................................... 4-3 Plaka evaporatör......................................................................................................................... 4-3 Soğutma maddesi distribütörü.................................................................................................... 4-3 Soğutma maddesi distribütörü.................................................................................................... 4-3 Plaka evaporatörde soğutma maddesi dağılımı ......................................................................... 4-3 Atomizer...................................................................................................................................... 4-3 Sıvı ayırıcı................................................................................................................................... 4-3 Hortum yapısı ............................................................................................................................. 4-3 Dokumalı basınç taşıyıcı katmanlı hortum (2 katlı) .................................................................... 4-3 Kompresöre giden emiş hattının döşenmesi .............................................................................. 4-3 Kondansatör yüksekte olduğunda basınç hattı döşenmesi ........................................................ 4-3 Basınç hattı döşenmesi, kondansatör aynı yükseklikte veya daha aşağıda olduğunda ............ 4-3 R 134a yağ çözünebilirlik karakteristiği ...................................................................................... 5-3 CO2 konsantrasyonunun artışı.................................................................................................... 5-3 Yağlama maddesinin görevleri ................................................................................................... 5-3 Bazı güvenlik elemanlarından oluşan güvenlik zinciri ................................................................ 6-3 Regülasyonsuz ve kademesiz regülasyonlu kompresörlerde hava çıkış sıcaklığının ve kompresör güç ihtiyacının seyri .................................................................................................. 6-3 Sıcak gaz baypas devresi........................................................................................................... 6-3 Vario şanzıman ile devir sayısı ayarlaması ................................................................................ 6-3 Silindir çifti kapaması .................................................................................................................. 6-3 Silindir kapama, tam yük ............................................................................................................ 6-3 Silindir kapama, regüle durumu.................................................................................................. 6-3 Đçten regülasyonlu yalpa diskli kompresörün güç regülasyonu .................................................. 6-3 Đçten regülasyonlu yalpa diskli kompresörün regüle ventili ........................................................ 6-3 Pump down devresi .................................................................................................................... 6-3 Çeşitli soğutma maddelerinin maksimum su oranı..................................................................... 7-3 Çeşitli yağ türlerinin su tutma kapasiteleri .................................................................................. 7-3 Đki kademeli döner sürgülü vakum pompasının şematik gösterimi............................................. 7-3 Gaz safrası ile ve gaz safrası olmadan yapılan tahliye işleminin şeması .................................. 7-3 Đki taraflı tahliyenin şematik gösterimi......................................................................................... 7-3 Vakum pompasındaki ve sistem içindeki basıncın seyri ............................................................ 7-3 Sabun köpüğü testi ile kaçak arama........................................................................................... 7-3 Elektronik kaçak arama cihazı.................................................................................................... 7-3 Servis cihazı ............................................................................................................................... 7-3 Manometre bloğu........................................................................................................................ 7-3 Manometre bloğunun yapısı ....................................................................................................... 7-3 Kompresör vanası....................................................................................................................... 7-3 Kompresör vanası, üstten görünüş............................................................................................. 7-3 Üç konumdaki servis ventili (şematik) ........................................................................................ 7-3 Đğneli ventil (otomatik ventil) ....................................................................................................... 7-3 Servis ventilleri için hızlı bağlantı................................................................................................ 7-3 Optimal dolum miktarı................................................................................................................. 7-3 Dolum miktarına bağlı kızdırma.................................................................................................. 7-3 Dolum miktarına bağlı yoğunlaşma basıncı ............................................................................... 7-3 Hata aramada değerlendirme için ölçüm noktaları..................................................................... 8-3 Dolum armatürü olarak manometre bloğu kullanılan soğutma maddesi devresinin şeması...... 8-3 Devre dışı kalmış yaklaşık 40.000 kompresördeki hata nedenleri ............................................. 8-3 Bock firmasının sürgülü hata arama cetveli ............................................................................... 8-3 Emiş basıncı çok düşük, yüksek basınç düşük ila normal.......................................................... 8-3 Emiş basıncı normal, yüksek basınç çok yüksek ....................................................................... 8-3 Emiş basıncı çok yüksek, yüksek basınç düşük ila normal ........................................................ 8-3 Emiş basıncı çok yüksek, yüksek basınç çok yüksek ................................................................ 8-3 Basınç ve sıcaklık ölçme yerleri ............................................................................................... 10-3 überprüfen_Klima_Egitim_El_Kitabi_9003161A Eğitim Elkitabı Đçindekiler Tablolar Tablo 1-1 Tablo 3-1 Tablo 3-2 Tablo 4-1 Tablo 4-2 Tablo 7-1 Tablo 8-1 Tablo 8-2 Tablo 8-3 Tablo 8-4 Tablo 8-5 Tablo 8-6 Tablo 8-7 Tablo 8-8 Tablo 10-1. Tablo 10-2. Tablo 10-3 R 134a'nın nemli buhar tablosu.................................................................................................. 1-3 Çeşitli parametrelerin buharlaşma basıncına etkisi.................................................................... 3-3 Çeşitli parametrelerin yoğunlaşma basıncına etkisi ................................................................... 3-3 Basınç düşüşünden dolayı soğutma kapasitesi kaybı................................................................ 4-3 Tavsiye edilen akış hızları .......................................................................................................... 4-3 Sıcaklığa bağlı olarak suyun buhar basıncı................................................................................ 7-3 Beklenen emiş basıncı ............................................................................................................... 8-3 Beklenen yüksek basınç............................................................................................................. 8-3 Đşletim basınçlarına etki eden büyüklükler.................................................................................. 8-3 Emiş basıncı çok düşük ve yüksek basınç düşük veya normal iken hata seçimi....................... 8-3 Emiş basıncı normal ve yüksek basınç çok yüksek iken hata seçimi ........................................ 8-3 Emiş basıncı çok yüksek ve yüksek basınç düşük ila normal iken hata seçimi ......................... 8-3 Emiş basıncı çok yüksek ve yüksek basınç çok yüksek iken hata seçimi.................................. 8-3 Diğer hatalar ............................................................................................................................... 8-3 Kullanılan semboller ................................................................................................................. 10-3 Kullanılan işaretler .................................................................................................................... 10-3 R 134a’nın madde özellikleri [hesaplama programı Solkane Refrigerants Version 2.0] .......... 10-3 überprüfen_Klima_Egitim_El_Kitabi_9003161A VII Eğitim Elkitabı Đçindekiler Giriş Đçerik ve Amaç Bu Eğitim Elkitabı, kamyon, otomobil ve otobüslerdeki klima sistemleri üzerinde çalışacak olan personelin eğitilmesi için hazırlanmıştır. En önemli termodinamik temellersen yola çıkarak, öncelikle soğutucu sistemin dört ana bileşeninin (kompresör, kondansatör, genleşme elemanları, evaporatör) görevleri ve çalışma şekilleri tanımlanacaktır. Bileşenler bölümünde, verilen bilgiler temelinde bir klima sistemindeki ana elemanların ve diğer tüm bileşenlerin yapı ve işlevleri açıklanacaktır. Sistem tekniği bölümünde güvenlik zincirine ve çeşitli güç ayarlama olanaklarına değinilecektir. Đşletime alma bölümü, işletime alma için gerekli yardımcı maddeleri ve bir klima sisteminin nasıl doğru bir şekilde işletime alınacağı gibi önemli bilgiler içermektedir. Hata arama bölümünde ise hata teşhisi için temel hareket şekli tanımlanmakta ve olası hata nedenleri sıralanmaktadır. Đyileştirme ve Değişiklik Önerileri Bu Eğitim Elkitabına ilişkin şikayetleri, iyileştirmeleri veya düzeltici önerileri lütfen Webasto Thermosysteme GmbH Abt. Technische Dokumentation D-82131 Stockdorf Telefon: 0 89 / 8 57 94 - 5 42 Faks: 0 89 / 8 57 94 - 7 57 adresine yöneltiniz. Bu doküman Test- und Weiterbildungszentrum Wärmepumpen und Kältetechnik TWK GmbH Floridastraße 1 D-76149 Karlsruhe Telefon: 07 21 / 9 73 17 - 0 Faks: 07 21 / 9 73 17 - 11 tarafından hazırlanmıştır. VIII überprüfen_Klima_Egitim_El_Kitabi_9003161A 1 Termodinamiğin Temelleri 1 Termodinamiğin Temelleri 1.1 Giriş Soğutma tekniği, ısı biliminin, dolayısıyla da katı, sıvı ve gaz haldeki maddelerin davranışlarını inceleyen termodinamiğin bir dalıdır. “Termo” “Dinamik” Isı Hareket bilimi Yani termodinamik “ısı davranışlarıyla” (ısının alınması ve verilmesi) uğraşmaktadır. Termodinamikte tam anlamıyla “soğuk” yoktur, çünkü “soğuk” yalnız ısının bir yerden, sıcaklığı daha yüksek olan bir yere taşınmasından ortaya çıkmaktadır. Bu sırada soğuyan mekan, madde veya cisim, sıcaklık 273,15 °C üzerinde olduğu sürece, hala ısı içermektedir. 1.2 Sıcaklık noktasından aşağıya doğru eşit şekilde uzatılarak tüm sıcaklık sahaları için geçerli bir sıcaklık ıskalası elde edilir. Görüldüğü gibi böyle bir sıcaklık ıskalası keyfi olarak ortaya çıkmıştır. Ulaşılabilen en düşük sıcaklık -273,15 °C’tur. Bu değer mutlak sıfır noktası olarak tanımlanır. Termodinamik sıcaklık ıskalası mutlak sıfır noktasından 0 K (Kelvin, Đngiliz fizikçi W. Thomson ve daha sonra Lord Kelvin, 1824 - 1904, adıyla anılmaktadır) başlar. Bu durum karşısında sıcaklık için yeni bir baz büyüklük olan termodinamik sıcaklık kullanılmaya başlanmıştır. Mutlak sıfır noktasına geleneksel ısı transferi ile asla ulaşılamaz, çünkü bir cismin sahip olduğu ısı daima sıcaklığı daha düşük olan bir cisme verilebilir. p = 1 bar Suyun kaynama noktası 373,15 K Bir maddenin sıcaklığı, yapı taşlarının (atomlar, moleküller ve molekül grupları) hareketlerinin yoğunluğunun ölçüsü olarak düşünülebilir. Buzun erime noktası 273,15 K Katı cisimlerde kafes yapı taşları yalnız bir salınım merkezi etrafında titreşirler. Eğer bu hareket, ısı alımı sonucunda kafes kuvvetleri aşılacak kadar büyük olursa, katı kafes çöker. Cisim erimeye başlar ve sıvı halde bulunur. Bu sırada kafes yapı taşları arasında hala bağ kuvvetleri etki eder. Isı enerjisi alımı devam ettikçe bu kuvvetler de aşılır, moleküller buhar ya da gaz halde ortamda hareket edebilirler. Isının ortamdan çıkarılmasıyla bu hal değişiklikleri tekrar geri alınabilir. Cisimlerin sıcaklığa bağlı tüm fiziksel özellikleri (hacim genleşmesi, elektrik direnci vs.) sıcaklık ölçümünde kullanılabilir. Çoğu termometre cıva ve alkol gibi sıvıların ısıl genleşmesi prensibine dayanmaktadır. Bunun için bir sıcaklık ıskalasının belirlenmesi gerekir. Doğadaki belli fiziksel olayların aynı şartlar altında daima aynı sıcaklıkta gerçekleşmesi sayesinde sabit sıcaklık noktaları elde edilebilir, ki bunların en çok bilineni buzun erime noktası ve suyun kaynama noktasıdır. Sıcaklık ıskalası, sıvının genleşmesi iki sabit nokta arasında belirli bir şekilde bölünerek elde edilir. Đsveçli astronom A. Celsius (1701 - -1744) 1742 yılında Celsius ıskalası denen sıcaklık ıskalasını belirlemiştir. Bunun için sıvı olarak cıva kullanmış ve ıskalayı 100 eşit birime bölmüştür. Bu şekilde bir Celsius derecesinin büyüklüğü belirlenmiştir. Celsius ıskalası kaynama noktasından yukarıya ve donma Mutlak sıfır noktası 0K 100 °C 0 °C -273°C Şekil 1-1 Kelvin ve Celsius sıcaklık ıskalası 1.3 Basınç “Basınç” kavramı altında birim yüzeye etki eden kuvvet anlaşılır. Uluslararası Yasal Ölçüler Komitesi basınç birimi olarak Pascal (Pa) birimini belirlemiştir. Bu birim m² başına Newton (N/m²) olarak da tanımlanmaktadır. Basınç p = Kuvvet F Yüzey A Pa, N/m² cinsinden (Pascal, Fransız filozof ve matematikçi B. Pascal, 1623 - 1662) (Newton, Đngiliz fizikçi I. Newton, 1643 - 1727) 1-1 1 Termodinamiğin Temelleri “Pascal” tarafından türetilen yasal “Bar” (bar) birimi de basınç birimi olarak kullanılabilir. pabs = pamb + pe Burada: 5 1 bar = 100 000 Pa = 10 Pa 1 bar = 1 000 mbar 1.3.1 Hava Basıncı Hava basıncı pamb barometre ile ölçülür. pabs pamb pe bar cinsinden Mutlak basınç Atmosferik hava basıncı (ortam basıncı) Pozitif basınç (manometre göstergesi) Bir soğutma sistemi boşaltıldığında, pozitif basınç manometresi bir negatif değer gösterir. Ortama kaşı ölçüldüğünde 0 bar göstermesi gerekir. Pozitif basınç pe, bar cinsinden Vakum Hava sütunu Hava katmanı Hava sütunu Mutlak basınç pabs, bar cinsinden Cıva pamb = 1 bar Şekil 1-2 Barometre ile hava basıncının ölçülmesi Yerküre yaklaşık 200 km kalınlığında bir hava katmanı ile çevrilidir ve yükseklik arttıkça havanın yoğunluğu (dolayısıyla hava basıncı) azalır. Havanın ağırlığından kaynaklanan yeryüzü üzerindeki basınç deniz seviyesinde ortalama pamb = 1,013 bar değerindedir ve 760 mm cıva sütununa karşılık gelir. Hava basıncı atmosferdeki iklim etkilerinden dolayı da değişir: – Hava ısındığında genleşir, yükselir ve yükseklerde yanal bir akıntıya uğrar, hava basıncı düşer. – Yüksekte soğuyan hava belli bir süre sonra yeryüzüne alçalır. Bu sırada yoğunlaşır, hava basıncı artar. 1.3.2 Pozitif Basınç ve Mutlak Basınç Pratikte kullanılan manometrelerin çoğu (maliyet sebebiyle) pozitif basınç manometresidir. Bunlar ortam basıncına (hava basıncı) karşı pozitif basınç pe değerini ölçerler. Mutlak (“gerçek”) basınç pabs değerini elde etmek için manometre göstergesine (pe) ortam basıncı pamb eklenmelidir. Mutlak basınç değerine hesaplamalar ve madde verilerinin belirlenmesi için gerek duyulur. 1-2 Şekil 1-3 Manometre göstergesi, mutlak basınç ve pozitif basınç Örnek Ne boşaltılmış, ne de soğutucu doldurulmuş olan yeni kurulmuş bir soğutma sisteminde yaklaşık pamb = 1 bar olan atmosfer basıncı hakimdir. Sisteme soğutucu doldurulmasıyla sistemde pozitif basınç pe oluşur. Sistem, pozitif basınç pe = 3 bar olacak kadar doldurulduğunda, sistemdeki mutlak basınç ne olur? pabs = pamb + pe = 1 bar + 3 bar = 4 bar Sistem boşaltıldığında, “vakum” (negatif basınç) oluşur. Sistem, atmosfer basıncı altında olan pe = -0,6 bar basınca kadar boşaltıldığında, sistemdeki mutlak basınç ne olur? pabs = pamb + pe = 1 bar - 0,6 bar = 0,4 bar 1 Termodinamiğin Temelleri Entalpi değişikliğinde de maddenin entalpisi artar, ancak sıcaklık sabit kalır. Entalpi H önceleri “ısı içeriği” kavramı ile tanımlanmaktaydı. entalpi, bir maddenin içinde (belli bir sıcaklığa göre) ne kadar ısı bulunduğunu belirtir. Pratik olması açısından entalpinin “sıfır” değeri çoğunlukla Celsius sıcaklık ıskalasına uygun olarak alınır. Su buharında normal olarak 0 °C (273,15 K) sıcaklığı esas alınır. Özgül entalpi h belli bir maddenin 1 kg’nı esas alır. Yani 0 °C’deki suyun özgül entalpisi h = 0 J/kg. Entalpi değeri 0 °C üzerinde pozitif ve 0 °C altındaysa negatiftir. Çeşitli hallerdeki veya sıcaklıklardaki soğutucu maddelere ait özgül entalpi tablo veya grafiklerden öğrenilebilir. 1.5 Yoğunluk ve Özgül Hacim Yoğunluk ρ, bir maddenin 1 m³ hacmine karşılık gelen kütlesidir. Yoğunluk ρ = Kütle m Hacim V Buharlaşma ısısı, sıvı içinde ortaya çıkan daha büyük bağ kuvvetlerinden dolayı erime ısısına göre çok daha büyüktür. Sıcaklık t, °C cinsinden 1.4 Özgül entalpi h, kJ/kg Şekil 1-4 Su için p = 1,013 bar iken sıcaklık-entalpi grafiği q r 1 2 3 4 5 kg/m³ cinsinden Özgül hacim v bir maddenin hacminin 1 kg ağırlığındaki kütlesine oranıdır. Özgül hacim v = 1.6 Hacim V Kütle m Erime ısısı Buharlaşma ısısı Buz Buz ve su Su Su ve su buharı (nemli buhar) Kızgın su buharı m³/kg cinsinden Maddenin Hal Değişiklikleri Bir madde sürekli ısınma veya soğuma esnasında pek çok hal değişikliğine uğrar. Bir maddenin hangi halde bulunduğu, onun sıcaklığına ve ona etki eden basınca bağlıdır. Madde hal değiştirirken, sıcaklık maddenin tümü diğer hale dönüşene kadar sabit kalır. Beyin jimnastiği Katı bir maddeye sürekli ısı verilir. Önce maddenin sıcaklığı artar. Erime noktasına ulaşıldığında, sıcaklık sabit kalır ve madde erimeye başlar. Bir maddenin erimesi için gerekli olan ısı enerjisine erime ısısı q denir. Ancak maddenin tüm parçacıkları kristal kafesin katı bağından çözüldükten ve eriyik içinde hareket etmeye başladıktan sonra, ısı verilmeye devam edilmesi halinde sıcaklık artmaya devam edecektir. Sıcaklık diğer bir hal değişikliğine (sıvı halden gaz hale geçiş) ulaşıncaya kadar devam eder. Bu olaya buharlaşma ve bunun için gerekli olan enerjiye buharlaşma enerjisi r denir. Bu hal Her madde üç halde (katı, sıvı ve gaz) bulunabilir. Kızdırılan buhara “gaz” denir (ör. hava ortam şartlarında aşırı kızdırılmış bir halde bulunmaktadır). Hangi kızdırma durumundan itibaren “buhar” yerine “gaz” dendiği bugüne kadar herhangi bir teknik kaynakta tespit edilmemiştir. 1.6.1 Faz Grafiği Su, deniz seviyesinde 100 °C’de buharlaşır. Burada yaklaşık olarak ortam basıncı pamb = 1,013 bar değeri hakimdir. Eğer suya bir dağda ısı enerjisi verilirse, daha düşük bir sıcaklıkta buharlaşır. 2.000 m yüksekliğindeki bir dağda yaklaşık 0,8 bar ortam basıncı pamb hakimdir. Suyun bu yükseklikteki buharlaşma sıcaklığı yaklaşık 93,5 °C’dir. Madde üzerine etki eden basınç ne kadar düşük olursa, moleküllerin bağdan kurtulmaları o kadar kolay olur ve buharlaşma sıcaklığı da o kadar düşük olur. 1-3 1 Termodinamiğin Temelleri Bir maddenin çeşitli hal değişikliklerinin sıcaklık ve basınç ilişkisi faz grafiği ile gösterilir. Kritik nokta K Basınç Sıvı katı gaz Sıcaklık Şekil 1-5 Bir soğutucu maddenin faz grafiği Grafikteki üç eğri, yalnız katı veya yalnız sıvı veya yalnız gaz fazlarının olabileceği bölgeleri sınırlandırmaktadır. Üç bölgenin de birbirine sınır olduğu noktada, yani üçlü noktada, üç faz da yan Sıvı Bir maddenin faz değişiklikleri soğutma tekniğinde büyük bir öneme sahip olduğundan, bu konu su örneğinde daha ayrıntılı açıklanacaktı. Buhar basıncı eğrisi boyunca su ve su buharı yan yana bulunur. Suyun su buharına dönüşümünde, tüm sıvı parçacıklarının bağ kuvvetlerinden kurtulabilmeleri için büyük miktarda ısı verilmelidir. Bu sırada bir parçanın buhar halinde ve bir başka parçanın da hala sıvı halde olduğu görülür. Üçlü nokta T Kaynama noktasının altında t < 100 °C yana bulunur. Eğriler üzerindeki noktalarda ise iki faz yan yana bulunur. Eğrinin üçlü nokta T ve kritik nokta K arasındaki kısmına sıvının buhar basıncı eğrisi veya kaynama eğrisi denir. Buhar oluşumunun başlangıcında mevcut olan buhara (ortamda hala sıvı bulunmasından dolayı) nemli buhar denir. Artık sıvı parçacık içermeyen ve sıcaklığı, kayna sıcaklığına eşit olan buhara doymuş buhar denir. Daha fazla ısı verilerek buharın sıcaklığı artırılırsa, buna kızgın buhar denir. Burada tanımlanan faz dönüşümü kızgın buharın soğumasıyla tersi yönde gerçekleşir. Buharlaşma için gerekli olan enerji miktarı, yani buharlaşma entalpisi, yoğunlaşma sırasında açığa çıkan enerji miktarına eşittir. Kaynama hali Nemli buhar Doyma hali t = 100 °C t = 100 °C t = 100 °C Kaynayan sıvı Doymuş buhar Şekil 1-6 Sabit basınçta (p = 1,013 bar) suyun buharlaşması 1-4 Kızdırılmış hal t > 100 °C Kızgın buhar 1 Termodinamiğin Temelleri 1.6.2 Buhar Basınç Eğrisi 20 Basınç ve kaynama sıcaklığı ilişkisi soğutma tekniği açısından en önemli maddeler için buhar tabloları ya da buhar basınç eğrileri şeklinde gösterilmiştir. Şekil 1-7’de R 134a soğutucusu için bir buhar basınç eğrisi gösterilmiştir. 4,72 5,72 Bu tablolar basınç ölçümleri yoluyla buharlaşma ve yoğunlaşma sıcaklıklarının belirlenmesi için kullanılmaktadır. Bu bağlamda basınç verilerinin daima mutlak basınç olduğu mutlaka hatırlanmalıdır! Ekte R 134a’ya ait ayrıntılı bir buhar tablosu bulunmaktadır. Şekil 1-8 Doyma sıcaklığı ıskalalı bir manometre. Çoğu manometrede basınç ıskalasının yanında bir de doyma sıcaklığı ıskalası bulunmaktadır. Buradan başka bir hesaplamaya gerek olmaksızın doyma sıcaklığı okunabilir. sıcaklık ıskalası yalnız bir bar ortam sıcaklığında ve yalnız belirtilen soğutma maddesi için geçerlidir! Şekilde gösterilen manometrede bu R 134a’dır. Düşük basınç manometrelerinin çerçevesi mavi, yüksek basınç manometrelerinin çerçevesi ise kırmızı renktedir. Şekil 1-7 R 134a'nın buhar basınç eğrisi Tablo 1-1’de R 134a’nın nemli buhar tablosundan bir kesit gösterilmiştir. Tablo 1-1 R 134a'nın nemli buhar tablosu Doyma sıcaklığı t, °C cinsinden Pozitif basınç (manometre göstergesi) pe bar cinsinden Mutlak basınç (pamb = 1 bar) p bar cinsinden -20 0,33 1,33 -10 1,01 2,01 0 1,93 2,93 10 3,15 4,15 Örnek Manometre (pozitif basınç) evaporatör çıkışında pe = 1,93 bar değerini gösteriyorsa, buharlaşma sıcaklığının belirlenmesi için ortam basıncı (deniz seviyesinde pamb = 1 bar) eklenmelidir. Bu durumda mutlak basınç değeri olarak p = 2,93 bar elde edilir ve bu da 0 °C’ye karşılık gelir Örnek R 134a ile doldurulmuş bir soğutma maddesi tüpü (içinde nemli buhar bulunur) bir manometreye bağlanmıştır. 20 °C ortam sıcaklığında ve 1 bar ortam basıncında tüp içindeki pozitif basınç ve mutlak basınç nedir? Mutlak basınç p: 20 °C’de 5,72 bar’dır Pozitif basınç pe (manometre göstergesi): 5,72 bar - 1 bar = 4,72 bar 1-5 1 Termodinamiğin Temelleri Aynı tüm şimdi de 2.000 m rakımlı bir dağa götürülür (ortam basıncı 0,8 bar). 20 °C ortam sıcaklığında tüp içindeki pozitif basınç ve mutlak basınç şimdi ne olur? Mutlak basınç p: 20 °C’de 5,72 bar’dır Pozitif basınç pe (manometre göstergesi): 5,72 bar -0,8 bar = 4,92 bar 1-6 1 Termodinamiğin Temelleri Notlar için boş sayfa 1-7 2 Soğutma Maddesi Devresi - Đlkeler 2 Soğutma Maddesi Devridaimi Đlkeler 2.1 “Soğuk elde etmek” için bir maddenin termodinamik özelliklerinden yararlanma 2.2 Basit Soğutma Maddesi Devresi Kompresörlü soğutma sistemi ile dört temel elemanı (kompresör, kondansatör, evaporatör ve genleşme elemanı) öncelikle bir buzdolabı örneğiyle açıklanacaktır. Evaporatör Daha önce de söylendiği gibi, “soğuk” üretmek mümkün değildir. Bir yer soğutulacaksa, bunun için “ısı” soğutulacak yerden başka bir yere taşınmalıdır. Genleşme elemanı Bu olay bir soğutma sisteminde nasıl gerçekleştirilir? Soğutma sisteminde bir maddenin erime ve buharlaşma sürecinde ısı içeriğinin çok arttığı ve sıcaklığın sabit kaldığı gerçeğinden yararlanılır. Bir ortamdan “ısıyı” uzaklaştırmanın en basit yolu bir buz blok kullanılması olurdu, krş. Şekil 2-1. Buz erirken ortamdaki ve gıda maddelerindeki ısı akımını alır ve “buz dolabından” dışarı akan erime suyu ile ortama verir. Gıda maddesi Buz bloğu Ortamdan gelen ısı Kondansatör Kompresör Şekil 2-2 Soğutma maddesi devresinin basitleştirilmiş gösterimi: “Buzdolabı” Eriyen su Şekil 2-1 Buzun erime entalpisi yardımıyla ısının uzaklaştırılması: “Buz dolabı” Buharlaşma entalpisinin erime entalpisinden birkaç kat daha büyük olmasından dolayı, buharlaşma sırasında sabit sıcaklıkta daha yüksek bir ısı akımı alınabilir. Bundan dolayı ısı transferinin bir maddenin kaynama noktasında gerçekleştirilmesi tavsiye edilir. Bu avantajdan kompresörlü soğutma sistemi yararlanır. Buzdolabında, içine nemli buhar püskürtülen bir ısı eşanjörü (evaporatör) bulunmaktadır. Buzdolabı içindeki sıcaklık +5 °C iken, soğutma maddesinin evaporatördeki kaynama ve buharlaşma sıcaklığı yaklaşık -15 °C’dir ve R 134a’da bu 1,7 bar mutlak basınca karşılık gelmektedir. Buzdolabının içindeki ısı, çok daha soğuk olan evaporatör tarafından alınır ve soğutma maddesinin sıvı kısmı bu sayede buharlaştırılır. Buzdolabını içi soğur. Kompresör soğutma maddesi buharını evaporatörden emer ve buzdolabının dış kısmında bulunan, ikinci bir ısı eşanjörü olan kondansatöre iletir. Kondansatör içinde faz dönüşümü gerçekleşerek soğutma maddesi buhar halinden sıvı hale geçer. Kondansatörü çevreleyen sıcaklık (oda sıcaklığı) çoğunlukla 20 ila 25 °C arasındadır. Burada da kondansatörden ortama doğru yeterli bir ısı akımı olabilmesi için yoğunlaştırma sıcaklığının (buzdolapları için olan deneyim değerlerine göre) 2-1 2 Soğutma Maddesi Devresi - Đlkeler ortam sıcaklığının yaklaşık 20 ila 30 K üzerinde olması gerekmektedir. R 134a soğutma maddesi kullanıldığında ve varsayılan yoğunlaşma sıcaklığı 50 °C iken kondansatördeki mutlak basınç 13,2 bar’dır. Yani kompresörün tek görevi buharlaşan soğutma maddesini evaporatörden emmek değildir, aynı zamanda onu daha yüksek bir basınca kadar sıkıştırmalıdır. Kondansatör ve evaporatör arasında bir genleştirme elemanı (buzdolabında bu bir kapilerdir) bulunmakta ve soğutma maddesini yoğunlaştırma basıncından buharlaşma basıncına genleştirmektedir. Bu şekilde soğutma maddesi devresi kapanır. Soğutma maddesi ortam sıcaklığından daha yüksek olan bir sıcaklıkta (yüksek basınç) yoğunlaştırılır. Bu sırada, evaporatör ve kompresörde alınan ısı ortama verilir. Genleşme elemanı Yoğunlaşma basıncı altındaki soğutma maddesi genleşme elemanı içinde buharlaştırma basıncına genleştirilir. Soğutma maddesi devresi içindeki olaylar sıcaklık entalpi grafiğinde (t, h grafiği) görsel olarak gösterilebilir. Şekil 2-4’te soğutma maddesinin halleri ve kaynama noktası ile erime noktasının sınır eğrileri gösterilmiştir. Sıcaklık t, °C cinsinden Şekil 2-3’te basit bir soğutma sisteminin (örneğin buzdolabı) devre şeması gösterilmiştir. Dört ana eleman ve bunlara ait hat kesitleri gösterilmiştir. Kondansatör Kızgın buhar Sıvı Kaynama eğrisi Erime eğrisi Nemli buhar Karma faz, sıvı + buhar Özgül entalpi h, kJ/kg cinsinden Şekil 2-4 t, h grafiği Şekil 2-3 Kompresörlü soğutma sistemi ile dört ana elemanının prensip şeması Soğuk buharlı kompresörlü soğutma makinesinin ana elemanlarına genel bakış: Evaporatör Soğutma maddesi düşük basınçta ve evaporatörün ortam sıcaklığından daha düşük olan bir sıcaklıkta buharlaşarak ortamdan ısı alır. Kompresör Evaporatörden düşük basınçla emilen soğutma maddesi buharı daha yüksek bir basınçta ve dolayısıyla daha yüksek bir sıcaklıkta sıkıştırılır. Bu sırada soğutma maddesine ek olarak ısı verilir. 2-2 Sabit sıcaklıktaki olaylar (buharlaşma, yoğunlaşma) t, h grafiğinde yatay olarak görülür, sabit özgül entalpide olan olaylar ise (ısı alma veya ısı verme yok, genleşme) düşey olarak gösterilir. Şekil 2-5’te bir kompresörlü soğutma sisteminin (aşırı ısıtma veya aşırı soğutma yok) devre süreci t, h grafiği ile gösterilmiştir. 2 Soğutma Maddesi Devresi - Đlkeler 4 → 1: Evaporatör içinde sabit buharlaşma basıncı po ya da sabit buharlaşma sıcaklığı to iken soğutma maddesi buharlaşır. (Nemli buhar bölgesi!) 1 → 2: Kuru, doymuş soğutma maddesi buharı kompresör içinde yoğunlaşma basıncı seviyesi pc kadar sıkıştırılır. 2. noktada aşırı kızgın soğutma maddesi buharı, sıkıştırma son sıcaklığı tV2h değerine sahiptir. 2 → 3: Soğutma maddesi kondansatör içinde önce yoğunlaşma sıcaklığına kadar soğur (olay 2 → 2´ soğuma). Bunun ardından buhar yoğunlaşır. Her iki olay da sabit yoğunlaşma basıncı pc değerindeyken gerçekleşir. 3 → 4: Sıvı soğutma maddesi genleşme elemanı içinde daha düşük olan buharlaşma basıncı seviyesi po ya da buharlaşma sıcaklığı to değerine kadar genleşir. Bu olay entalpi (ısı içeriği) sabit iken gerçekleşir. 2.3 Kızdırma Bir soğutma maddesi kompresörü konstrüksiyonundan dolayı yalnız gaz ya da buhar halindeki maddeleri sevk edebilir. Sıvılar sıkıştırılamaz ve dolayısıyla kompresörün sıkıştırma odasına girmemeleri gerekir. Kompresörün emiş durumu doğrudan erime hattı üzerindeyse (bkz. Madde 1, Şekil 2-5), örneğin düşen evaporatör yükünden dolayı “nemli emiş” ortaya çıkabilir. Bu sırada kompresörü tahrip edecek iki olay meydana gelebilir. Sıvı soğutma maddesi piston ve silindir cidarı arasındaki yağlama filmini temizler, yetersiz yağlamadan dolayı aşırı aşınma olur. Eğer silindirde sıvı soğutma maddesi varsa, bu, sıkıştırma esnasında piston ve silindir kapağına doğrudan enerji aktarımına yol açar. Sıvı darbeleri denen sebepten dolayı ventil tablası tahrip olabilir. Sıvı emilmesinin önlenmesi için kompresörün emiş durumu erime hattından sağa doğru kaydırılır. Yani soğutma maddesi buharı “kızdırılır”. Bu durumda soğutma maddesi buharının sıcaklığı to2h, buharlaştırma sıcaklığı to değerinin biraz üzerinde olur. Kızdırma aşağıdaki gibi hesaplanır: ∆to2h = to2h - to ∆to2h to2h to K cinsinden Evaporatör çıkışındaki kızdırma, K cinsinden Evaporatör çıkışındaki soğutucu madde sıcaklığı, °C cinsinden Buharlaşma sıcaklığı, °C cinsinden Sıcaklık t, °C cinsinden Aşağıdaki olaylar gerçekleşmektedir: to2h = -3 °C Buharlaşma Kızdırma to = -10 °C Özgül entalpi h, kJ/kg cinsinden Şekil 2-5 Soğutma maddesinin evaporatörde kızdırılması Kızdırma: ∆to2h = to2h - to ∆to2h = -3 °C - (-10 °C) = 7 K Kompresörün sıvıdan korunmasının yanı sıra, kızdırmanın daha başka avantajları da vardır. Emiş buharındaki sıvı payından dolayı kompresörün sevk miktarı düştüğünden, bu kompresör verimi belli bir kızdırma ile artırılabilir. Ayrıca kızdırma sayesinde yağ geri dönüşü iyileştirilir. 2.3.1 Kızdırma nasıl elde edilir? Evaporatörde kızdırma Kuru buharlaştırmalı soğutma sistemlerinin çoğu termostatik ayarlanan genleşme elemanları ile donatılmıştır. Bunların görevi, soğutma sisteminin her işletim durumunda evaporatörden sonra kızdırma olayının ayarlanmasıdır. Bu sırada evaporatör yüzeyinin bir kısmı (yaklaşık %20) kızdırma için kullanılır. Emiş hattında kızdırma Uzun emiş hatları daha sıcak (tamb > to2h) olan mekanlardan geçiyorsa (ör. motor bölmesi), ortamdan ısı alınması sonucunda fazladan kızdırma ortaya çıkar. Soğutma maddesi sıcaklığı oda sıcaklığından daha büyük olamaz. Emiş hattında kızdırma ile kompresörün sıvıdan korunması güvenilir şekilde sağlanamaz. Kompresörde kızdırma “Emiş buharı soğutulmasında” emiş buharı kompresör motorunun soğutulması için kullanılır. Soğutma maddesi, kompresyon odasına ulaşmadan önce ek olarak kızdırılır. Kızgın gaz tarafı ve emiş tarafı arasındaki dahili ısı transferi sonucunda yine kızdırma elde edilir. Buradaki “h” harfi “kızdırılmış” için kullanılır. 2-3 2 Soğutma Maddesi Devresi - Đlkeler 2.3.2 Normal kızdırma değerleri Optimal kızdırma değeri yaklaşık 5 arasındadır. 8 K Bu kızdırmada azami sistem kapasitesine ulaşılır. Ancak termostatik genleşme ventili bu değeri tam olarak ayarlayamaz. Yapı şekline ve işletim koşullarına göre kızdırma 4 - 12 K aralığında salınmaktadır. Emiş hattının ortam havası ile ısıtılması ek bir kızdırma sağlar. Not: Araştırmalar, 7 K ve daha yüksek kızdırma olduğunda dahi evaporatörden küçük miktarlarda sıvı damlalarının sürüklendiğini göstermiştir. Ancak bunların bir zararı yoktur. 2.3.3 Kızdırmanın ölçülmesi R 134a ile işletilen bir soğutma sisteminde kızdırmayı ölçmekle görevlendirildiniz. a) Hangi ölçüm cihazlarına ihtiyaç duyarsınız? b) Nerede, hangi büyüklüğü ölçersiniz? c) Doğrudan evaporatör üzerine takılmış olan bir manometreden peo = 1,7 bar değerini okuyorsunuz. Buharlaştırma basıncı po ne kadardır? d) Buharlaştırma sıcaklığı to ne kadardır? e) Evaporatör çıkışında sıcaklık sensörü ile sıcaklığı to2h = +3 °C olarak ölçüyorsunuz. Evaporatör kızdırması ∆to2h ne kadardır? f) Tespit edilen kızdırma değerini değerlendiriniz. Genleşme ventili önündeki buharlaşmış haldeki soğutma maddesi akış miktarını azaltır ve bunun sonucunda evaporatöre yeterli soğutma maddesi sevk edilemez. Buharlaşma basıncı ve evaporatör kapasitesi düşer. Eğer soğutma sistemi, “genleşme elemanı girişindeki” hal doğrudan soldaki sınır eğride (kaynama eğrisi) olacak şekilde işletilirse, işletim koşullarındaki en küçük salınımda genleşme elemanı önünde kabarcık oluşabilir. Bundan dolayı “genleşme elemanı girişindeki” hal kaynama eğrisinden uzaklaştırılarak sıvı bölgeye kaydırılır ve bu durumdan aşırı soğutma olarak bahsedilir. Aşırı soğutma sayesinde genleşme elemanı önünde sıvı bulunması garanti edilir. Aşırı soğutma aşağıdaki gibi hesaplanır: ∆tc2u = tc2u - tc ∆tc2u tc2u Çözüm tc a) Manometre, termometre, (buhar tablosu) b) Buharlaştırma basıncı po ve evaporatör çıkışından ölçülür. Soğutma maddesi - kelimenin tam anlamıyla - bir darboğazdan (kısma noktası) “zorlanarak” geçmelidir. Belli bir kütlede soğutma maddesinin sıvı ve buharlaşmış hali karşılaştırılırsa (sabit basınçta), buharlaşmış haldeki soğutma maddesi büyük ölçüde daha fazla hacim kaplayacaktır. Nitekim buharlaşmış haldeki soğutma maddesinin “darboğazdan zorlanarak” geçmesi de daha fazla zaman alacaktır. sıcaklık to2h K cinsinden Kondansatör çıkışında aşırı soğutma, K cinsinden Kondansatör çıkışındaki soğutucu madde sıcaklığı, °C cinsinden Yoğunlaşma sıcaklığı, °C cinsinden Buradaki “u” harfi “aşırı soğutulmuş” için kullanılır. d) R 134a’nın buhar basınç tablosundan (bkz. Ek) po = 2,7 bar’da buharlaştırma sıcaklığının -2,2 °C olduğu görülür. e) ∆to2h = to2h - to = 3 °C - (-2,2 °C) = 5,2 K f) 2.4 Tespit edilen kızdırma değeri normal 4 - 12 K aralığındadır. Aşırı soğutma tc = 45 °C tc2u = 40 °C Yoğunlaşma Aşırı soğutma Genleşme elamanının görevi, soğutma maddesini yoğunlaştıktan sonra daha düşük bir basınç seviyesine (buharlaşma basıncı) kısmaktır. Ventilin optimal şekilde çalışması için girişte saf sıvı bulunmalıdır. 2-4 Sıcaklık t, °C cinsinden c) po = peo + pamb = 1,7 bar +1 bar = 2,7 bar Özgül entalpi h, kJ/kg cinsinden Şekil 2-6 Soğutma maddesinin aşırı soğutulması Aşırı soğutma: ∆tc2u = tc - tc2u ∆tc2u = 45 °C - 40 °C = 5 K 2 Soğutma Maddesi Devresi - Đlkeler Aşırı soğutma ile genleşme elemanı önünde sıvı bulunmasının temin edilmesinin yanı sıra, duruma göre soğutma kapasitesi de artırılabilir. 2.4.1 Aşırı soğutma nasıl elde edilir? 2.4.3 Aşırı soğutmanın ölçülmesi R 134a ile işletilen bir soğutma sisteminde aşırı soğutmayı ölçmekle görevlendirildiniz. a) Hangi ölçüm cihazlarına ihtiyaç duyarsınız? Kondansatörde aşırı soğutma b) Nerede, hangi büyüklüğü ölçersiniz? Eğer kondansatörde aşırı soğutma elde etmek isteniyorsa, kondansatörün bir kısmının sıvı soğutma maddesi ile doldurulması gerekir. Bu kısma nüfuz eden soğutucu medyumu (hava) soğutma maddesinin aşırı soğumasını sağlar. Bu kısımda ısı transferinin çok zor gerçekleşmesinden dolayı yoğunlaştırma basıncında artış olur ve dolayısıyla sistemin verimliliğinin kötüleşmesine yol açar. Bu bakımdan aşırı soğutmayı mutlaka kondansatörde yapmak pek yararlı değildir. Çok yüksek yoğunlaşma sıcaklıklarında bu aşırı soğutma söz konusu etkilere rağmen verim artırıcı bir etki gösterir. c) Doğrudan kondansatör üzerine takılmış olan bir manometreden pec = 15 bar değerini okuyorsunuz. Yoğunlaştırma basıncı pc ne kadardır? d) Yoğunlaştırma sıcaklığı tc ne kadardır? e) Kondansatör çıkışında sıcaklığı tc2u = 55 °C ölçüyorsunuz. Aşırı soğutma ∆tc2u ne kadardır? f) Tespit edilen aşırı soğutmayı değerlendiriniz. Özel aşırı soğutuculu kondansatör Çözüm aşırı soğutma elde etmenin bir olanağı da aşırı soğutuculu bir kondansatör monte edilmesi veya bir aşırı soğutma serpantini monte edilmesidir. Bu sırada sıvı kolektörüne giden sıvı hattı kondansatörün radyatöründen geçirilir. Bu kısımdan geçen soğutucu medyumu sıvı haldeki soğutma maddesinin aşırı soğumasını sağlar. a) Manometre, termometre, (buhar tablosu) Sıvı hattında aşırı soğutma Sıvı hattı sıcaklığı daha düşük olan yerlerden (tamb < tc2u) geçirilirse, ortama ısı verilmesi sonucunda ek aşırı soğutma sağlanır. Sıvı-emme buharı ısı eşanjörü Sıvı-emme buharı ısı eşanjörü (dahili ısı eşanjörü de denir) sıvı hattındaki sıvı soğutma maddesi ile emiş buhar hattındaki soğutma maddesi buharı arasında ısı değişimi için kullanılır. Bu bir yandan sıvının aşırı soğutulmasını ve diğer yandan da emiş buharının kızdırılmasını sağlar. Bu yapı elemanı mobil soğutma sistemlerinde kullanılmaz. 2.4.2 b) Yoğunlaşma basıncı po ve kondansatör çıkışından ölçülen sıcaklık tc2u mümkün olduğunca aynı yerden, kondansatörden sonra ölçülür. c) pc = pec + pamb = 15 bar +1 bar = 16 bar d) R 134a’nın buhar basınç tablosundan (bkz. Ek) pc = 16 bar’da yoğunlaştırma sıcaklığının 57,9 °C olduğu görülür. e) ∆tc2u = tc - tc2u = 57,9 °C - 55 °C = 2,9 K f) Tespit edilen aşırı soğutma değeri normal 2 -3 K aralığındadır. Ancak sisteme bir kolektör monte edilmişse, aşırı soğutmanın 0 K olması gerekirdi. Normal aşırı soğutma değerleri Kolektörlü sistemlerde kolektör çıkışındaki aşırı soğutma o K değerindedir (soğutma maddesi dolum miktarının doğru olması şarttır). Burada kolektör sıvı halde bulunmayı temin etmektedir. Kolektör olmadan optimal aşırı soğutma çoğunlukla 2 - 3 K sahasındadır. 2-5 2 Soğutma Maddesi Devresi - Đlkeler 2.5 Soğutma maddesi devresi Aşağıdaki şekillerde şematik soğutma maddesi devresi ve t, h grafiğinde gerçekleşen süreçler gösterilmiştir. 2-2 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri Kondansatör Sıvı hattı (aşırı soğutulmuş sıvı) Soğuma (kızgın buhar) Genleşme elemanı Enjeksiyon hattı (nemli buhar) Yoğunlaşma (nemli buhar) Aşırı soğutma (sıvı) Kızdırma (kızgın buhar) Sıcak gaz hattı (kızgın buhar) Emiş buhar hattı (kızgın buhar) Kompresör Buharlaşma (nemli buhar) Evaporatör Şekil 2-7 Soğutma devresi şeması 2-1 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri 3.1 Evaporatör Evaporatörün görevi, ortamdan ısı almak ve bunu soğutma maddesine transfer etmektir. Bu sırada buharlaştırma sıcaklığının ortam sıcaklığından daha düşük olması gerekir. Soğutma maddesi kompresörünün eşzamanlı emme etkisi ve genleşme elemanının darboğazı sayesinde istenen buharlaşma sıcaklığı tam olarak elde edilebilir. Sıcaklık farkından dolayı evaporatör ve ortam arasında akan ısı akımı, genleşme elemanı tarafından geçirilen sıvı soğutma maddesinin evaporatör içinde buharlaşmasını (buharlaşma bölgesi) ve gerekiyorsa kızdırılmasını (kızdırma bölgesi) sağlar. 3.1.1 Genleşme elemanına giren sıvı (duruma göre aşırı soğutulmuş) soğutma maddesi buharlaşma basıncı po kadar genleştirilir. Bu sırada sıvı soğutma maddesinin bir kısmı daha evaporatöre ulaşmadan buharlaşır. Yoğunlaşma sıcaklığı ve buharlaşma sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyükse Bu buhar payı x de o kadar büyük olur. Şekil 3-1’de bu oran %20’dir. Evaporatör çıkışı Kaynayan sıvı Sıcaklık Evaporatör girişi Kızgın buhar Kuru buhar 3.1.2 Evaporatör verimi Evaporatör verimi esas olarak aşağıdaki koşullara bağlıdır: Yüzey A Isı transfer eden yüzey ne kadar büyükse, o kadar fazla verim aktarılabilir. Burada ısı transferine katılan dış yüzeyin tamamı dikkate alınır. Sürücü sıcaklık eğimi ∆t1 Sürücü sıcaklık eğimi, giriş sıcaklığı farkı = hava giriş sıcaklığı - buharlaşma sıcaklığı olarak tespit edilmiştir. Evaporatör içindeki olaylar Nemli buhar Kızdırma bölgesindeki mevcut olan ısı transfer özellikleri kötüdür. Ayrıca ortama göre olan sıcaklık farkı artan soğutma maddesi sıcaklığından dolayı daha düşüktür. Bunun sonucunda kızdırma bölgesi sahasında yalnız çok az ısı transfer edilebilir. Şekil 3-1 Evaporatör içindeki olaylar Soğutma maddesi evaporatörün sonunda tamamen buharlaşır ve kızdın hale geçmiş olur. Soğutma maddesi sıcaklığı ancak sıvı tamamen buharlaştıktan sonra artar. Evaporatörün bu çalışma şekline kuru buharlaştırma (kuru genleşme) denir. ∆t1 = toL1 - to K cinsinden Eğer yalnız ısı eşanjörü göz önünde bulundurulursa, şu hüküm geçerlidir: Sürücü sıcaklık eğimi ne kadar yüksekse, ısı eşanjörünün verimi de o kadar yüksek olur. k değeri k değeri (ısı geçiş katsayısı) ısı transferinin niteliğini gösterir. Isının soğutulacak medyumdan (hava) soğutma maddesine ne kadar iyi aktığını gösterir. Bu değer aşağıdaki etkileri kapsar: • • • • • • • • • • • • Evaporatörün malzemesi (bakır, alüminyum) Boru aralığı ve boru çapı Boru düzeni Evaporatör derinliği Lamel açıklığı Lamel teşekkülü Yüzey özellikleri Kirlenme veya buzlanma Gelen akım ya da geçen akım Hava ve soğutma maddesinin akım hızları Hava ve soğutma maddesinin akım biçimi Soğuk medyumunun (hava) ve soğutma maddesinin sıcaklığa bağlı özellikleri • Her iki medyumun dağılımı • Soğutma maddesi hali (buhar, nemli buhar, sıvı) • Soğutma maddesi içindeki yağ oranı Sürücü sıcaklık eğimi evaportaör tarafında ideal durumda yaklaşık 10 K değerini aşmamalıdır. Yer, ağırlık ve maliyet sebebiyle mobil soğutma uygulamalarında (normal çalışma koşullarında 15 3-1 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri 20 K) görüldüğü şekilde büyük sıcaklık farkları (yani buharlaşma sıcaklığının düşük olması) sistemin verimliliğini kötüleştirmektedir. Soğutma sistemi ile havanın nemi alınacaksa, daha büyük sıcaklık farkları gereklidir. Evaporatör yaklaşık -5 ° buharlaşma sıcaklığından sonra kırağı tutmaya başlar. Bir donma denetçisi kompresörü kapatarak veya bir güç ayarlaması işlevini devreye sokarak evaporatörün buzlanmasını önlemelidir. Evaporatör verimi (soğutma verimi) Qo için şu geçerlidir: Qo = A · k · ∆t1 kW (kJ/s) cinsinden Bu eşitlik ısı eşanjörleri geliştirilirken kullanılır. k değeri ile soğutma maddesi ve soğutulacak medyum örtüşen halde dikkate alınır. Soğutma verimi hava veya üzerinden tespit edilebilir. soğutma Hava üzerinden belirlenen soğutma aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir: maddesi verimi Not: Bu hesaplama yalnız kuru hava için doğrudur. Eğer su buharı yoğunlaşması olursa, verim rahatlıkla %40 - 50 daha fazla olabilir! Qo = mL · cL · ∆tL kW (kJ/s) cinsinden mL Havanın kütle akımı kg/s cinsinden cL Havanın özgül ısıl kapasitesi kJ/(kg · K) cinsinden ∆tL Havanın soğuması K cinsinden ∆tL = toL1 - toL2 Soğutma maddesi üzerinden belirlenen soğutma verimi aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir: Qo = mR · ∆ho kW (kJ/s) cinsinden mR Soğutma maddesinin kütle akımı kg/s cinsinden ∆ho Evaporatördeki entalpi farkı kJ/kg cinsinden Soğutma veriminin belirlenmesine yarayan bu yaklaşım pratikte neredeyse hiç kullanılmamaktadır. Bunun için soğutma maddesi kütle akımının ölçülmesi gerekirdi. Bu uygulama test kurumlarınca kullanılmaktadır. 3.1.3 Buharlaşma basıncı Buharlaşma basıncı po genleşme elemanını “daralmasından” ve kompresörün emiş etkisinden elde edilir. Ama yüzeyin, yüzeydeki kirlenmenin veya buzlanmanın ve soğutulan medyumun (hava, su, solüsyon) hacim akımının ya da giriş sıcaklığının da anlık buharlaşma basıncına etkisi vardır. 3-2 Aşağıdaki ilişkiler geçerlidir: Tablo 3-1 Çeşitli parametrelerin buharlaşma basıncına etkisi Etki Sonuç Hava ya da solüsyon sıcaklığının artması po artar Hava ya da solüsyon sıcaklığının düşmesi po düşer Yüzeyin büyümesi po artar Yüzeyin küçülmesi po düşer Kirlenme, buzlanma (k değerinin düşmesi) po düşer Hava, su, solüsyon hacim akımının artması (k değerinin artması) po artar Düşük bir buharlaşma basıncı (buharlaşma sıcaklığı) soğutma verimini azaltır. Buharlaşma sıcaklığının bir Kelvin düşmesi soğutma verimini yaklaşık %4 oranında azaltır. 3.2 Kompresör Kompresörün görevi, buhar haldeki soğutma maddesini düşük buharlaşma basıncı seviyesinden yüksek yoğunlaşma basıncı seviyesine sıkıştırmaktır. Ayrıca gerekli olan soğutma verimi için ihtiyaç duyulan sevk miktarını (soğutma maddesi kütle akımını) temin etmek zorundadır. 3.2.1 Kompresörün sevk davranışı Kompresörün sevk davranışı aşağıda tanımlanan karakteristiklerce belirlenmektedir. Geometrik strok hacmi Bir kompresörün geometrik strok hacmi, silindir hacmi (kurs, silindir adedi, piston çapı) ile belirlenir. Geometrik strok hacmi ne kadar büyükse, ulaşılabilen soğutma maddesi kütle akımı da o kadar büyük olur. Geometrik strok hacim akımı Hacim akımı (zamana bağlı sevk davranışı) belirlenecekse, kompresörün devir sayısı dikkate alınmalıdır. Burada m³/h birimi kullanılır. Kompresör devir sayısı ne kadar yüksekse, sevk miktarı da o kadar büyük olur. ancak yüksek devir sayılarında kayıplar da artar. 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri Emiş hacim akımı λ= Kompresörün imalat toleransı ve sağlamlığı sebebiyle (ör. emiş buharındaki sıvı parçacıklara karşı) üst ölü nokta (OT) üzerinde bir artık hacim (hasar odacığı) bulunmaktadır. Sıkıştırma sonunda bu “zararlı odacıkta” yüksek basınçlı gaz bulunur. Emiş odası Piston üst ölü noktada Basınç odası Hasar odacığında sıkıştırılmış gaz λ VV1 Vg VV1 Vg m³/m³ cinsinden Hacimsel verim Gerçek emiş hacim akımı Geometrik hacim akımı m³/m³ cinsinden m³/s cinsinden m³/s cinsinden Soğutma maddesinin sıcaklığı, yağ oranı vs. gibi çeşitli etki büyüklüklerinin yanı sıra, kompresörden önceki ve sonraki basınçların da hacimsel verim davranışı üzerindeki etkisi büyüktür. Bundan dolayı hacimsel verimin basınç oranları üzerinden gösterilmesi mantıklıdır. Basınç oranının hesaplanmasında mutlak basınçların kullanılacağına dikkat edilmelidir. π= π pV2 pV1 pV2 pV1 Basınç oranı Son kompresyon basıncı Emiş basıncı bar cinsinden bar cinsinden Şekil 3-2 Pistonlu kompresörün hasar odacığı Bu gaz, piston yeniden emme için aşağıya doğru hareket ederken, emiş ventili açılmadan önce emiş basıncına genleşmesi gerekir. Bunun sonucunda efektif emiş hacmi azalır, yani silindir hacmi tam olarak kullanılamaz. Kompresörün gerçekte sevk ettiği hacim akımı geometrik strok hacim akımından daha küçüktür. Piston alt ölü noktada Şekil 3-4 Basınç oranına bağlı hacimsel verim Geri genleşen gaz Yeni emilen gaz Basınç oranı arttıkça hacimsel verim sürekli düşer. Hacimsel verim esas olarak hasar odacığı ve onun geri genleşmesinden etkilenir. Bundan dolayı hasar odacığı görece büyük ve piston sayısı çok olan çok küçük kompresörlerde hacimsel verim davranışı kötüdür. Emiş yoğunluğu Hacimsel verim Kompresörün sevk miktarı emiş manşonundaki soğutma maddesi yoğunluğuna da bağlıdır. Kompresör yoğunluğu düşük olan bir gaz emiyorsa, silindir hacmi yalnız küçük bir soğutma maddesi kütlesi içerir. Bunun sonucunda her piston hareketinde daha az soğutma maddesi sevk edilir. Emiş hacim akımının geometrik strok hacim akımına oranı kompresörün hacimsel verimi olarak tanımlanır. emiş buharının kızgınlığının artmasıyla soğutma maddesi yoğunluğu ve bununla birlikte kompresörün sevk miktarı azalır. Şekil 3-3 Hasar odacığının etkisi 3-3 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri Emiş basıncının azalmasıyla soğutma maddesi yoğunluğu ve bununla birlikte sevk miktarı da düşer. 3.2.2 Yüksek soğutma verimi için kompresör ve soğutma maddesinden başka aşağıdaki faktörler önem taşımaktadır: – Yüksek buharlaşma basıncı (emiş basıncı) ve bununla birlikte yüksek buharlaşma sıcaklığı – Düşük yoğunlaşma basıncı ve bununla birlikte düşük yoğunlaşma sıcaklığı – Genleşme elemanı önünde soğutma maddesi sıcaklığının düşük olması – Emiş kızdırmasının düşük olması Şekil 3-5’te buharlaşma ve yoğunlaşma sıcaklığının soğutma verimine etkisi gösterilmiştir. Soğutma verimi Qo, kW cinsinden Kompresör motor verimi Kompresörün güç ihtiyacı büyüklüklerine bağlıdır: Soğutma verimi Kompresör yalnızca soğutma maddesi sevk etmeye yarayan bir düzenek olduğundan, soğutma verimi bilgisi, soğutma maddesinin ısı eşanjöründen (evaporatör) önceki ve sonraki hallerine ve sevk miktarına bağlıdır. Yoğunlaşma sıcaklığı R 134a Emiş sıcaklığı Aşırı soğutma – – – – – – aşağıdaki etki Kompresör tipi ve yapısı Kompresör devir sayısı Soğutma maddesi Kompresör girişindeki soğutma maddesi yoğunluğu Kompresör girişindeki soğutma maddesi basıncı Kompresör çıkışındaki soğutma maddesi basıncı Kompresörün güç çekişi kompresör üreticisinin dokümanlarında belirtilmektedir. Çok düşük kızdırma ya da “nemli emiş” bariz şekilde daha yüksek güç çekişi olmasına etki eder. açık kompresörlerde transfer kayıpları (kayış verimi), mekanik kayıplar ve harici motor kayıpları dikkate alınmalıdır. Kompresör devir sayısının etkisi Yüksek devir sayılarında daha fazla soğutma maddesi sevk edildiğinden dolayı kompresörün motor gücünün de yüksek olması gerekir. Soğutma maddesinin etkisi Soğutma maddesinin sevk edilmesi için harcanan enerji emiş yoğunluğuna ve basınç oranına bağlıdır. Çeşitli soğutma maddeleri kısmen büyük farklılıklar göstermektedir. Kompresör belli bir hacim akımı sevk ediyorsa, bundan çıkan soğutma verimi çok farklı olabilir. Bunun sebebi buharlaşma ısılarının farklı olmasıdır. Aynı kompresör örneğin R 134a soğutma maddesi ile 9 kW soğutma verimi üretiyorsa, R 502 soğutma maddesi ile 16 kW verim üretecektir. Kompresörün güç çekişi R 22 soğutma maddesi ile R 134a soğutma maddesine göre yaklaşık %50 daha fazladır. Yoğunlaşma sıcaklığının (basıncının) etkisi Buharlaşma sıcaklığı to, °C cinsinden Şekil 3-5 Çeşitli yoğunlaşma msıcaklıklarında buharlaşma sıcaklığı üzerinden soğutma verimi Buharlaşma sıcaklığının (buharlaşma basıncı) değiştirilmesi kompresörün soğutma verimine yoğunlaşma sıcaklığının değiştirilmesinden daha güçlü etki eder. Bundan dolayı öncelikle bir soğutma sistemin evaporatörünün doğru boyutlandırılması ve de emiş buhar hattındaki basınç kayıplarının mümkün olduğunca küçük tutulması önemlidir. Soğutma verimi alt devir sayısı sahasında daha büyük bir devir sayısı ile büyük ölçüde artırılabilir. Üst devir sayısı sahasında kayıpların artmasından dolayı sınırlamalar mevcuttur. 3-4 3.2.3 Yüksek yoğunlaşma sıcaklığı (basıncı) esas olarak kompresör güç çekişinin daha yüksek olmasına etki eder. sabit buharlaşma sıcaklığında basınç oranı artar. Bunun sonucunda soğutma maddesi kütle akımı (soğutma verimi) düşer. Buharlaşma sıcaklığının (basıncının) etkisi Buharlaşma basıncının düşmesiyle birlikte soğutma maddesi yoğunluğu azalır. Sabit yoğunlaşma sıcaklığında basınç oranı eşzamanlı olarak artar. Sonuç olarak soğutma maddesi kitle akımı ve bununla birlikte kompresör motor verimi düşer. Kompresör güç ihtiyacı PV, kW 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri Yoğunlaşma sıcaklığı R 134a Emiş sıcaklığı Buharlaşma sıcaklığı to, °C cinsinden Şekil 3-6 Buharlaşma ve yoğunlaşma sıcaklığına bağlı olarak kompresör güç ihtiyacı 3.2.4 Kompresör kullanma sınırları Soğutma gücünün ve güç ihtiyacının yanı sıra, uygulamacılar için kompresör kullanma sınırları büyük önem taşımaktadır. Kompresör kullanma sınırları grafiğinin (Şekil 3-7) yorumlanması Kompresör buharlaşma sıcaklığı tc = 70 °C değerine kadar kullanılabilir. Bu sınırlandırma bir yandan yüksek basınç tarafının izin verilen işletme fazla basıncından (ör. pzul = 25 bar) ve diğer yandan kritik sıcak gaz sıcaklığı tV2h değerinden doğar. Üreticisine veya kompresör tipine göre kompresörün basınç borusundan ölçülen sıcak gaz sıcaklığı 120 °C ila 140 °C ile sınırlandırılmıştır. Bu durumda kompresyon odasında tekrar 20 ila 30 K daha yüksek gaz sıcaklığı olması beklenir. Yağ koklaşması tehlikesi vardır. Yüksek basınç manşonu sıcaklığı ayrıca soğutma maddesi-yağ-su-kir ile bağlantılı olarak muhtemel kimyasal tepkimelere elverişlidir. Yüksek sıcak gaz sıcaklıkları kompresörün ömrüne de olumsuz etki eder. Kompresör, emiş buhar sıcaklığı tV1h çizgisinin 20 °C’den fazla üzerinde ancak ek soğutma ile kullanılabilir, aksi halde yağın koklaşması ya da kompresöre aşırı termik yük binmesi tehlikesi vardır. Bir ısı koruma termostatı kullanılması tavsiye edilir. Buna ek olarak termik dayanıklılığı yüksek yağ kullanılmalıdır. Kompresör buharlaşma sıcaklığı to = -30 °C değerine kadar kullanılabilir. Bu sıcaklık altında sıcak gaz sıcaklığı çok yüksek olur. Ayrıca sevk edilen soğutma maddesi kütle akımı büyük ölçüde geriler. Yoğunlaşma sıcaklığı tc, °C cinsinden Kompresör buharlaşma sıcaklığı to = 25 °C değerine kadar kullanılabilir. Bu sıcaklık üzerinde, gaz yoğunluğunun yüksekliğinden (yüksek motor gücü gerektirmesinden) dolayı motora aşırı yük binerdi. Ayrıca bu sıcaklık sahasında soğuk üretmek de pek mantıklı değildir. Kompresör ve tahrik motoru yükünün azaltılması için sıklıkla bir MOP ventili kullanılır. Bu, buharlaşma basıncını yukarı yönde sınırlandırır. Buharlaşma sıcaklığı to, °C cinsinden Şekil 3-7 Açık strok pistonlu kompresörün kullanım sınırları 3-5 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri Diğer kullanım sınırları yüksek ve alçak basınç taraflarının izin verilen azami işletim basınçları ile azami ve asgari kompresör devir sayısıdır. Yüksek devir sayılarında kompresör aşırı ısınır, düşük devir sayılarındaysa yağ pompası sevk miktarının az olmasından dolayı yataklar yeterince yağlanamaz. Bu kullanma sınırları aşılırsa, kompresörün zarar görmesi söz konusudur! 3.3 Kondansatör Kondansatörün görevi, soğutma maddesi devresindeki ısıyı uzaklaştırmaktır. Isı havaya verilir. Bir ısı akımı ancak sıcaklık farkı mevcut olduğunda akabileceğinden, yoğunlaşma sıcaklığı daima ortam havasının giriş sıcaklığının üzerinde olmalıdır. Dışarı verilecek kondansatör gücü, evaporatörün soğutma gücünden, kompresör motor gücünden ve diğer alınan tüm ısıl güçlerden (ör. emiş buhar hattı) oluşur. 3.3.1 Kondansatör içindeki olaylar Kondansatörde üç bölge ayırt edilir: • Soğuma • Yoğunlaşma • Aşırı soğutma Aşağıdaki incelemelerde basınç düşüşleri dikkate alınmamıştır. Bununla birlikte her üç bölgede aynı basınç hakimdir. Soğuma bölgesi Soğutma maddesi buhar halinde (kızgın) kondansatöre girer. Burada önce soğutulur, bu sırada soğutma maddesinin sıcaklığı yoğunlaşma sıcaklığına düşer. Soğutma bölgesinde saf gaz akımı vardır. Büyük sürücü sıcaklık farkına ve yüksek akım hızlarına rağmen ısı geçişi soğutma maddesi yoğunluğundan dolayı iki fazlı akımdakinden daha kötüdür. Soğuma bölgesinin yüzey oranı yaklaşık %10 - 15’tir. Yoğunlaşma bölgesi Soğutma maddesi yoğunlaşma sıcaklığına kadar soğuduğunda yoğunlaşma başlar. Yoğunlaşma sıcaklığı hakim olan basınçtan elde edilir. Yoğunlaşma süresince bu sıcaklık sabit kalır. Isı alınması faz değişikliğine yol açar, sıcaklığın düşmesini sağlamaz. Bu sahada ısı geçişi en iyi düzeydedir. Aşırı soğutma bölgesi Soğutma maddesinin içinde buhar kalmadığında, ısı verilmeye devam edilmesiyle beraber aşırı soğutma başlar. Gaz halden sıvı hale faz değişimi artık tamamlandığından dolayı ısının verilmeye devam edilmesi sıcaklığın düşmesine yol açar. tc1h = 80 °C tcL2 = 45 °C Soğuma t = 80 °C ila 50 °C Soğutma maddesi R 134a pc = 13,2 bar Yoğunlaşma tc = 50 °C Hava tcL1 = 35 °C Aşırı soğutma t = 50 °C ila 47 °C tc2u = 47 °C Şekil 3-8 Kondansatörün bölgeleri 3-2 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri Soğutma maddesinin akış hızının düşük olmasından dolayı buradaki ısı geçişi çok kötüdür. Duruma göre, genleşme elemanı önünde buhar kabarcıkları oluşmamasını temin etmek için aşırı soğutma gereklidir. Soğutma maddesinin genleşme elemanı önünde sıvı olması gerekir. Aşırı soğutma bölgesindeki ısı geçişi çok kötü olduğundan, kondansatördeki aşırı soğutma bölgesini iptal etmek mantıklıdır. Bu da bir kolektör monte edilerek mümkün olur. Kolektör soğutma maddesi sıvısını diğer tüm buhar kabarcıklarından ayırır ve genleşme elemanı önünde tamamen sıvı bulunmasını garanti eder. Bu sayede kondansatör yüzeyinin tamamı soğuma ve yoğunlaşma için kullanılabilir. Kolektör olmadığında, soğutma maddesinin kondansatör içinde soğutma maddesi yığılması ile aşırı soğutulması gerekecekti. Bunun sonucunda “yüzey kaybı” ve daha yüksek yoğunlaşma basıncı ortaya çıkacaktı. Sıvı hattı basınç kaybı yaratan çok sayıda montaj parçasına sahipse, daha sıcak bir ortamdan geçirilir veya daha büyük bir yükseklik farkı aşılacaksa, aşırı soğutma serpantini ile aşırı soğutma tedbiri alınmalıdır. Burada da bir kolektör ile gaz ve sıvı faz arasında ayrım olması temin edilmelidir. Bu ayrım aşırı soğutmadan önce gerçekleşmelidir, aksi halde yoğunlaşma bölgesi kondansatörden çıkmış olur ve aşırı soğutma mümkün olmaz. 3.3.2 Yoğunlaşma basıncında aşağıdaki ilişkiler geçerlidir: Tablo 3-2 Çeşitli parametrelerin yoğunlaşma basıncına etkisi Etki Sonuç Ortam sıcaklığının artması pc artar Ortam sıcaklığının düşmesi pc düşer Yüzeyin büyümesi pc düşer Yüzeyin küçülmesi pc artar Kirlenme (k değerinin düşmesi) pc artar Hava hacimsel akımının artması (k değerinin artması), ör. ek fan pc düşer Fanın devre dışı kalması pc artar Kondansatör verimi Kondansatör verimi, evaporatör verimi gibi yüzey, k değeri ve sürücü sıcaklık eğimi faktörlerine bağlıdır. Sürücü sıcaklık eğimi, giriş sıcaklığı farkı yoğunlaşma sıcaklığı - hava giriş sıcaklığıdır. ∆t1 = tcL1 - tc = K cinsinden Sürücü sıcaklık eğimi ne kadar yüksekse, ısı eşanjörünün verimi de o kadar yüksek olur. Sürücü sıcaklık eğimi kondansatör tarafında yaklaşık 15 K değerini aşmamalıdır. Yer, ağırlık ve maliyet sebebiyle mobil soğutma uygulamalarında (normal çalışma koşullarında 10 -30 K) görüldüğü şekilde büyük sıcaklık farkları (yani yoğunlaşma sıcaklığının yüksek olması) sistemin verimliliğini kötüleştirmektedir. 3.3.3 sisteminin ekonomik çalışabilmesi için, yoğunlaşma basıncı belli bir sınır içinde tutulmalıdır. Yüksek yoğunlaşma basınçları soğutma gücünün azalmasına ve kompresörün güç çekişinin artmasına etki eder, düşük yoğunlaşma basınçlarıysa genleşme elemanının işlevini olumsuz etkiler. Evaporatörün soğutma maddesiyle beslenmesi sekteye uğrar. Yoğunlaşma basıncı Hava uygulanan kondansatörlerde soğutma medyumunun sıcaklığı çok şiddetli değişir. Yüksek dış sıcaklıklar yoğunlaşma basıncının yükselmesine, düşük sıcaklıklar ise düşmesine yol açarlar. Soğutma Yoğunlaşma sıcaklığının 1 K yüksek olması soğutma gücünü yaklaşık %1,5 azaltır. 3.4 Genleşme elemanı Soğutma maddesi devresindeki genleşme elemanının görevi, sıvı soğutma maddesini yüksek basınçtan ve yüksek sıcaklıktan daha düşük bir basınca ve daha düşük bir sıcaklığa genleştirmektir. Genleşme, genleşme elemanının ventil yuvasının en dar kesitinden hemen sonra başlamaktadır. Bu sırada soğutma maddesinin bir kısmı buharlaşır ve hala sıvı olan kısımdan ısı alır. Bu sayede sıvı soğutma maddesi buharlaşma sıcaklığına soğutulur. Genleşme elemanlarının diğer bir görevi de, evaporatöre, işletim durumunda buharlaştırabileceği kadar sıvı soğutma maddesi gönderilmesidir. Evaporatöre fazla soğutma maddesi giderse, buharlaşmamış soğutma maddesi sıvısı kompresöre ulaşır. Evaporatöre çok az sıvı soğutma maddesi giderse, evaporatörün yüzeyi tam olarak kullanılamaz. Bundan dolayı daha evaporatör içinde büyük çalışma kızgınlığı ortaya çıkabilir ve bunun sonucunda kompresyon son basıncı aşırı yüksek olabilir. 3-1 3 Soğutma Maddesi Devresindeki Ana Elemanların Đşlevleri Soğutma maddesinin tamamen buharlaşması ve az miktarda çalışma kızgınlığı ile evaporatörü terk etmesi sayesinde soğutma sisteminde yüksek verim elde edilir. ayrıca ayarlanmamaları gerektiğinden), sistemin işletime alınması sırasındaki temel ayarın yapılması çok sorumluluk gerektiren bir iştir ve belli bazı bilgi ve deneyimin olmasını gerektirir. Soğutma maddesinin genleşme elemanındaki genleşmesi izoentalp gerçekleşir, yani soğutma maddesi genleşme elemanından geçerken ısı içeriğinde bir artış veya azalma olmaz. Yanlış ayarlanan genleşme ventilleri (çok az aşırı ısınma) sistemin durduğu zamanlarda sıklıkla soğutma maddesinin evaporatöre ve/veya kompresöre kaymasına yol açar. Kompresör arızalarında sık görülen nedenlerden biri sıvı darbesidir. Soğutma maddesi genleşme elemanından önce yüksek basınç altında sıvıdır. Genleşme elemanından sonra soğutma maddesinin durumu düşük basınçta nemli buhar bölgesindedir. Bir kısmi buharlaşma gerçekleşmiştir. Sıvı soğutma maddesinin %20 ila 50 kadarı daha evaporatöre girmeden buharlaşır. 12 bar ≡ tc = 46 °C pE1 tE1u 42 °C Sıvı Buhar kabarcıkları 3,15 bar ≡ to = 2 °C pE2 tE2 2 °C Şekil 3-9 Soğutma maddesi sıvısının genleşme olayı Soğutma sisteminin işletim şekline ve tipine göre uygun olan genleşme elemanı seçilmelidir. Daima sabit koşullar altında çalışan sistemlerde ventüri (genleşme borusu veya kapiler boru) kullanılabilir. Đşletme sırasında büyük yük değişiklikleri oluyorsa, ayarlı genleşme elemanı, ör. bir sıcaklık kumandalı genleşme ventili kullanılması tavsiye edilir. Soğutma sisteminin işletildiği her yer için genleşme elemanında özel bir ayarlama yapılması gerekebilirdi. Ventiller sürekli olarak ayarlanamayacağı için (ve 3-2 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri 4.1 Kompresör 4.1.1 Genel Kompresör hiçbir sabit soğutma sisteminde mobil soğutma uygulamalarındaki kadar çok aşırı dış koşulların etkisi altında değildir. Araç içindeki yaklaşık -40 °C ile +120 °C arasındaki ortam sıcaklıklarının ve otomobillerde yaklaşık 700 ile 9.000 d/d, kamyon ve otobüslerde 500 ile 3.500 d/d arasındaki devir sayılarının yanı sıra, güç ayarı bulunmayan uygulamalardaki kompresörler saliselik devir artışları eşliğindeki sık açma/kapama çevrimlerinden dolayı büyük bir yük altındadırlar. Mobil soğutma uygulamalarında bilinen kompresör tiplerinin neredeyse hepsi denenmiş ve kısmen de uygulamaya konmuştur. Hala en yaygın olan gitgel pistonlu kompresörün (yalpa diskli kompresör veya dalma pistonlu kompresör) yanı sıra kanatlı kompresör, Scroll (spiral) kompresör ve vidalı kompresör de kullanılmaktadır. Yaklaşık 15 yıldır teknolojik olarak en gelişmiş ürünler olan gücü ayarlanabilir kompresörler geliştirilmektedir. Kullanıcıların 1980 öncesinde yalnız pulsasyonu güçlü 2 silindirli YORK marka kompresör, 4 silindirli DELCO marka radyal kompresör ve 16 kg ağırlığındaki FRIGIDAIR marka yalpa diskli kompresör arasında seçim yapabileceği düşünüldüğünde, otomobil klima kompresörü konusunda büyük bir gelişme sağlandığı anlaşılır. Mobil soğutma uygulamalarında soğutma maddesi kompresörlerinden beklenen başlıca özellikler şunlardır: • • • • • • • • • • Küçük devir sayılarında büyük soğutma gücü (rölanti koşulu) Küçük ve hafif olması, buna rağmen büyük hacimler sevk edilebilmesi Eşit dağılımlı tork eğrisi, düşük kalkış momentleri, düşük pulsasyonlu ve sessiz çalışması yaklaşık 9.000 d/d (otomobil) veya yaklaşık 3.500 d/d’ya (otobüs) kadar dayanıklı olması Yüksek ortam sıcaklıklarından (120 °C’ye kadar) etkilenmemesi Emilen soğutma maddesi sıvısından (“sıvı darbeleri”) etkilenmemesi Gücünün kademesiz olarak ayarlanabilmesi, tercihen dışarıdan (“harici”) kumanda edilebilmesi Ucuz ve uzun ömürlü olması Güç çekişinin düşük olması ve bununla birlikte verim katsayısının yüksek olması Silindir kapağında geri yoğunlaşan soğutma maddesinden etkilenmemesi Bu taleplerin kısmen birbiriyle çelişmesinden dolayı hiçbir kompresör türü bu maddelerin hepsini karşılayamaz. Bir gitgel pistonlu kompresör rölanti koşullarında (rölanti devri 700 - 800 d/d) spiral kompresöre göre daha yüksek soğutma gücü sağlar. Buna karşın bir spiral kompresör yüksek devirlerde çalıştırılabilir, iyi bir hacimsel verim davranışına sahiptir, görece daha dengeli bir tork dağılımına sahiptir ve buharlaşmamış soğutma maddesi sıvısından etkilenmez. Soğutma gücünün rölantide büyük olması, büyük bir soğutma maddesi kitle akımı gerektirir; bu da ancak silindir hacmi büyük olan bir kompresör veya yüksek devir sayılarıyla (aktarma oranı > 1 : 1) elde edilebilir. Ya büyük hacimli kompresör yüksek devirlerde boyut olarak büyük gelir ya da aktarma oranı yüksekse, aşırı devirle çalışır ve sağlamlığı tehlikeye girer. Genel olarak kompresör seçimi daima istenen hedeflerin birçoğundan taviz verilmesidir. 4.1.2 Gitgel pistonlu kompresör Bu tipin dezavantajı mekanizmasındaki kütlelerin (piston ve biyel kol) osilasyon halinde olmasıdır. Bir de üst ölü nokta bölgesinde daima mevcut olan zararlı bölge bulunmaktadır. Bu, hacimsel verimi etkiler ve diğer yandan da sıvı soğutma maddesi emildiğinde yeterince yer olmasına elvermez. Diğer bir dezavantaj da, bir direnç teşkil eden ve yay geriliminin aşılmasını gerektiren emiş ve basınç tarafındaki çalışma ventilleridir (hacimsel verimi olumsuz etkiler). Gitgel pistonlu kompresörün avantajı, düşük devir sayılarında görece yüksek hacimsel verime sahip olmasıdır (yüksek devirlerde çalışma ventilleri olumsuz etki etmektedir). Bu aynı zamanda rölanti koşullarında mümkün olan en büyük soğutma gücü anlamına gelmektedir. Gitgel pistonlu kompresörün en güçlü olduğu nokta budur ve sıklıkla bu sebepten dolayı diğer kompresör türlerine tercih edilir. Otomobil ve ticari araç iklimlendirmesi alanlarında aksiyel pistonlu kompresörler (yalpa diskli kompresör), otobüslerde veya daha büyük soğutma gücü gerektiren diğer sistemlerde dalma pistonlu kompresörler kullanılmaktadır. Dalma pistonlu kompresörlerde piston, biyel kol ile doğrudan krank miline bağlıdır. Aksiyel pistonlu kompresörlerde biyeller bir yalpa diskine tespit edilmiştir. Aşağıdaki şekilde bir açık gitgel pistonlu kompresörün (dalma pistonlu kompresör) kesiti gösterilmiştir. 4-1 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri 4.1.2.1 Dalma pistonlu kompresör Emiş odası Kompresör çıkışı Emiş ventili Basınç odası Piston Basınç ventili Biyel Kompresör girişi Yağ deliği Krank mili Yağ pompası Gözetleme penceresi Mekanik mil contası Karter Şekil 4-1 Açık dalma pistonlu kompresör, şematik, Bock marka Şekil 4-2 Bock firmasının FK 40 tipi dalma pistonlu kompresörü 4-2 Yağ süzgeci 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri O-ring Sürükleme tırnağı Rulman O-ring O-ring Krank mili Radyal mil contası Yağ deliği Kontra conta halkası (sabit) Conta halkası (döner) Keçe halka Yay sistemi Şekil 4-3 Bitzer marka açık tip kompresörün mil geçişindeki mekanik mil contası Şekilde gösterilen kompresörün dışarı doğru çıkan bir tahrik mili vardır. Tahrik türü münferit uygulamaya göre seçilebilir. Bu sayede bu tip üniversal olarak kullanılabilir. Tahrik milinin mekanik mil keçesi dezavantaj yaratır; burada, ister yağ olsun ister soğutma maddesi, daima küçük kaçaklar görülür. Yukarıdaki şekil bir açık kompresördeki mil contasının yapısını göstermektedir. Soğutma maddesi kompresörleri için olan mekanik mil contaları bir yay sisteminden, dönen conta halkasından ve sabit kontra conta halkasından oluşmaktadır. Yay sistemi yerine metal körük de kullanılır. Say sistemi ve conta halkası mil üzerinde dönecek şekilde yerleştirilmiştir. Kontra conta halkası gövde kapağı içine yataklanmıştır; O-ring ile dışa doğru yalıtım sağlanır. Yay sistemi içindeki ve de yay sistemi ve mil arasındaki yalıtım için hem profil halka hem de O-ring kullanılmaktadır. Conta halkalarının yalıtılması için yeterli bir yağ beslemesi gerekmektedir. Conta halka yay sistemi tarafından kontra conta halkasına bastırılır. Kompresör gövdesi içindeki basınç sayesinde yağ conta halkaları arasındaki boşluğa basılır (hidrostatik yatak). Buna ek olarak dalgalı conta yüzeylerinin tanjantsal kayma hareketi ile yatağa ayrıca yağ sürüklenir (hidrodinamik yatak). Conta halkaları ince bir yağ filmi ile birbirinden ayrılır ve yalıtılır. Yalıtım için küçük bir yağ akımı gerektiğinden, tam sızdırmazlık elde edilemez. Dışarı çıkan yağ bir radyal mil contası ile tutulur ve bir delik üzerinden keçe halka altına akar. Keçe halka dışarı sızan yağı tutar ve kompresör üzerinde kirlenme olmasını önler. 4.1.2.2 Aksiyel pistonlu kompresör Dalma pistonlu kompresör, silindir sayısının az olmasından dolayı soğutma maddesi hatlarında güçlü pulsasyonlara yol açar. Ayrıca devir sayısı yüksek osilasyonlu kütlelerden dolayı sınırlıdır. Otomobillerde soğutma sisteminin sessiz çalışması beklendiğinden, kompresörün silindir sayısı artırılmaya çalışılmıştır. Aksiyel pistonlu kompresör (yalpa diskli kompresör) yapısı sayesinde kompakt yapıda, devir sayısına dayanıklı çok pistonlu (10 pistona kadar) kompresör imal edilmesine elverişlidir. Aksiyel pistonlu kompresörler çoğunlukla bir V kayış üzerinden araç motoru ile tahrik edilir. Regülesiz kompresörlerde kayış kasnağı elektromanyetik kavrama ile kompresör miline irtibatlıdır. Güç ayarlı modern kompresörlerde bu kavrama kısmen kullanılmaz. 4-1 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Basınç bağlantısı Emiş bağlantısı Yağlama, kompresör gövdesi içindeki basınç ile emişte mevcut olan basınç arasındaki basınç farkıyla, dönen parçaların yarattığı yağ santrifüjü ile ve soğutma maddesi akımının taşıdığı yağ ile sağlanır. 4.1.3 Manyetik kavramalı kayış kasnağı Şekil 4-4 Aksiyel pistonlu kompresör Şekil 4-5’te basit etkili (pistonlar yalnız bir yönde sevk etmektedir), yalpa diski sabit duran bir aksiyel pistonlu kompresör gösterilmiştir. Kompresörün çok sayıda pistonu vardır; bunların eksen boyunca hareketi kompresör miline bağlı yalpa diski ile sağlanır. Silindir kapağında her silindir için otomatik çalışan ventiller bulunmaktadır. Bu ventiller hem emiş hem de basınç zamanında soğutma maddesi akımını otomatik olarak iletecek şekilde tasarlanmıştır. Kanatlı kompresör Standartlaşmış tarifi “döner valflı kompresör”dür. Kanatlı kompresörler küçük, yalpa diskli kompresörler büyük soğutma güçlerine uygundur. Kanatlı kompresörler 50 ila 150 cm³ hacimleri arasında, yalpa diskli kompresörler 150 ile 200 cm³ hacimleri arasındadır. Kanatlı kompresörler 3, 4 veya 5 kanatlı olarak mevcuttur. 5 kanatlı tipin çalışma davranışı 10 silindirli gitgel pistonlu kompresör gibidir, 3 kanatlı tip ise 6 silindirli gitgel pistonlu kompresöre karşılık gelir. Bunlar yaklaşık 8.000 d/d’ya kadar, kısa süreli olarak da 9.000 d/d’ya kadar devir sayısına dayanıklıdır ve yüksek derecede sessiz çalışırlar. Çalışma şekli Rotor, silindirik bir gövde içinde, silindir eksenine göre eksantrik bir eksende dönmektedir. Rotor üzerindeki hareketli sürgüler (kanat) orak şeklindeki çalışma odacığını böler ve merkezkaç kuvveti ile yalıtkan şekilde gövde cidarına dayanırlar. Kapanma sırasında kompresörün ters yönde çalışmasını önlemek için sıklıkla bir çekvalf monte edilir. Şekil 4-6’da iki akımlı işletilen, 5 kanatlı ve oval mantolu bir kanatlı kompresör gösterilmiştir. Ventil tablası Nipel Piston ve piston segmanı Yalpa diski Mil Kombine emme-basınç ventili Ön kapak ve elektromanyetik kavramanın kılavuz göbeği Silindir kapağı Biyel Yatak Şekil 4-5 Bir aksiyel pistonlu kompresör kesiti 4-2 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Kanat Emiş kanalı 1 Çıkış deliği Hem emiş işlemi (spirallerin dış kısmı) hem de çıkış akımı (iç kısımda) neredeyse kesintisizdir. Rotor Sabit spiral Çıkış 1 Hareketli spiral Çıkış Çıkış ventili Çıkış 2 Emiş kanalı 2 Şekil 4-6 5 kanatlı bir kanatlı kompresör Kanatlı kompresörün avantajı, yüksek devirlerde çok sessiz çalışmasını olanaklı kılan kütle dengesinin çok iyi olmasıdır. Kanatlar ancak yüksek devirlerde yalıtabildiğinden, kompresör yüksüz kalkış yapmaktadır. Ayrıca bu yapı biçimi kıyaslanabilir bir yalpa diskli kompresöre göre daha kompakttır. Konstrüksiyon prensibinden dolayı gerekli olan yüksek tahrik enerjisi (yüksek sürtünme ve sızdırmazlık kayıpları) dezavantaj yaratmaktadır. Bu kayıplar ısıya dönüştüğünden, kompresyon son sıcaklığı yalpa diskli veya spiral kompresörden daha yüksektir. Kanatlı kompresörler, iyi bir yalıtım elde etmek için yüksek yağ oranlarıyla (soğutma maddesinde %10’a kadar yağ) ve viskozitesi yüksek yağlama maddeleriyle işletilmektedir. Devredeki yüksek yağ oranı ısı eşanjörleri içindeki ısı transferi koşullarını kötüleştirmektedir. Bu yağ oranının azaltılması için kompresöre sıklıkla bir yağ ayırıcı entegre edilir. 4.1.4 Spiral kompresör Spiral, ilk kes 1905 yılında patenti alınan basit bir kompresyon konseptidir. Spiral içe kıvrık bir sarmaldır ve kendine uygun bir sarmal kalıp ile birlikte eleman arasında bir dizi orak şeklinde gaz cepleri oluşturur. Çalışma şekli Sıkıştırma sırasında bir spiral sabit (sabit sarmal) kalır, diğer spiral ilk kalıbı çevreler (dönmez!). Bu hareketin devamında iki parça arasındaki gaz cepleri yavaş yavaş her iki spiralin merkezine kaydırılır; aynı zamanda bunların hacimleri azalır. Cep spiral parçaların merkezine ulaştığında, yüksek basınç altındaki gaz orada bulunan bir çıkış üzerinden dışarı iletilir. Eş zamanlı olarak birden fazla gaz cebi sıkıştırıldığından, çok dengeli bir süreç elde edilir. Şekil 4-7 Spiral kompresör Sıkıştırma işlemi Şekil 4-8’de gösterilmiştir. sıkıştırmanın akışı ayrıntılı olarak 1 Sıkıştırma, bir çevreleyen ve bir sabit spiralin ortak etkisi sonucunda ortaya çıkar. Bir spiral çevrelerken, dış kenardaki açıklıktan gaz girişi olur. 2 Gaz içeri çekilirken, giriş akımı açıklıkları kapanır. 3/4 Spiral çevrelemeye devam ederken gaz da gitgide küçülen iki cep içinde sıkıştırılır. 5/6 Gaz nihayet ortadaki açıklığa geldiğinde sevk basıncına ulaşılmış olur ve gaz dışarı itilir. Gerçekten de çalışma halinde gaz ceplerinin altısı da çeşitli sıkıştırma aşamalarında bulunmaktadır; bundan dolayı emiş ve çıkış işlemleri neredeyse kesintisizdir. Kalkış sırasında, spirallerin başta birbirine temas etmesinden kaynaklanan kısa bir metal sesi duyulur. Bu normaldir. Kapamadan sonra, dahili basınçlar dengelenirken, kompresör kısa bir süre ters yönde çalışabilir. Bunu önlemek için çoğu kez bir çekvalf monte edilir. 4-1 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri 1 4 2 5 3 6 Şekil 4-8 Bir spiral kompresörün sıkıştırma işlemi Avantajları Spiralin konstrüksiyonundan dolayı içteki kompresyon elemanları daima yüksüz kalkış yapar ve bu yüzden mükemmel bir kalkış davranışı sergiler. Spiral çalışma ventillerine gerek duymaz ve gitgel pistonlu kompresörden çok daha büyük devir sayılarına elverişlidir. Bunun sonucunda tanımlanmış bir soğutma gücünde daha hesaplı olan ve daha az 4-2 montaj yerine gereksinim duyan küçük kompresörler ortaya çıkar. Yüksek buharlaşma sıcaklıklarında ve devirlerde iyi bir verim elde edilebilir. Çalışma ventillerinin olmaması ve (bazı tiplerde) spiralin eksende ve radyal kayma olanağına sahip olmasından dolayı bu kompresör tipi nemli emişe ve kir partiküllerine karşı daha az duyarlıdır. 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Dezavantajları Bir spiral kompresörün başlıca dezavantajı, düşük kompresör devir sayılarında hacimsel verim düşüşüdür. Buna bağlı soğutma gücü düşüşünü dengelemek için spiral kompresörün motorun rölanti devrinde 1,5 kattan büyük bir aktarma oranı ile çalıştırılması gerekir. Yüksek motor devrindeyse 10.000 d/d üzerine çıkan kompresör devir sayılarına ulaşılır. tarafta küçülürler (sıkıştırma ve dışarı itme). Kompresyonun büyüklüğü sabit montajlı kumanda kenarları tarafından belirlenmektedir. Vidalar bir birlerine karşı yağ ile yalıtıldıklarından, soğutma devresine çok fazla yağ karışmaktadır. Yağ çoğunlukla dahili yağ ayırıcı ile tutulur. Bundan başka, bir vidalı rotordan ve iki tane dişli tabladan oluşan tek milli vidalı kompresörler de mevcuttur. Avantajları 4.1.5 Vidalı kompresör Son yıllarda vidalı kompresörler konusunda çok hızlı gelişmeler olmuştur. Bu tipin soğutma gücü yaklaşık 20 kW üzerindeki modelleri klimalarda kullanılmaktadır. Bu kompresör otobüslerde de kullanılmaktadır. Đki milli vidalı kompresör, dar bir gövde içinde temas olmaksızın dönen iki farklı biçimli rotora (döner piston) sahiptir. Ana rotorun alın kesitinde dışbükey şekilli dişler, tali rotorda ise içbükey şekilli dişler vardır. Bugün genel olarak en sık kullanılan diş kombinasyonu ana rotorda 4 diş ve tali rotorda 6 diştir. Rotorların dönmesi sırasında diş arası boşluklar, vida şeklinde olmalarından dolayı değişirler, öyle ki, bir tarafta büyürken (emiş) öbür Giriş • • • • • • • • Yüksek devir sayıları mümkündür 25 - 30 arasında basınç oranı mümkündür Hareketli parça sayısı azdır Ventil yoktur Kütle savrulması yoktur, titreşim azdır Ağırlığı azdır Küçük yapılıdır Optimal basınç koşullarında kullanıldığında en yüksek verim rakamlarına ulaşır Dezavantajları • Yalıtım için yağ enjeksiyonu gerekmektedir, dolayısıyla enerji ihtiyacı yüksektir Kısmi yük davranışı kötüdür • Ana rotor (içbükey) Tali rotor (dışbükey) Çıkış Emiş tamam Sıkıştırma Dışarı itme Şekil 4-9 Vidalı kompresör, şematik 4-2 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri 4.1.6 Kompresör tahriki Açık kompresörler bir kavrama veya kayışlı tahrik üzerinden bir elektrik motoru, yanmalı motor veya hidrolik motor tarafından tahrik edilmeyi gerektirir. Kompresör ve motor arasında güvenilir bir işbirliği olması için millerin birbirine göre iyi hizalanmış olması (kavramalı tipte çakışmalı, kasnaklı tipte paralel olmalı) büyük bir önem taşımaktadır. Gitgel pistonlu kompresörlerde, silindir sayısına, güç ayarlama türüne ve kullanım sahasına bağlı olarak kompresör tarafında bir merkezkaç momenti olması sağlanmalıdır. Bu şart kayış kasnaklarında gerekli olan oluk çemberi ile çoğunlukla yeterli düzeyde mevcut olmaktadır. Kayış kasnağı olarak ya V kayışı kasnakları (1 veya 2 oluklu) ya da tırnaklı V kayışı kasnakları (normalde 3 - 8 oluklu) kullanılır. uygulanabilir. Kayış kasnağı, yatak yükünün en aza indirilmesi için kompresör yatağının mümkün olduğunca yakınına monte edilmelidir. Uygun olmayan şekilde yapılmış kayış tahriklerinde, kayış darbelerinde veya yüksek sıkma kuvvetlerinde kompresör zarar görebilir. Şekil 4-12’de boşta duran bir manyetik kavrama kesiti gösterilmiştir. Sargıya (7) çalışma gerilimi gelmiyorsa, kavrama tablası (1) ile kayış kasnağı (2) arasında irtibat yoktur. Ön tabla bir yay ile kayış kasnağından uzakta tutulur. Kayış kasnağı rulman (3) ile boşta döner, kompresör çalışmaz. Sargıya çalışma gerilimi geldiğinde (12 veya 24 V), bir manyetik alan oluşur ve kavrama tablasını çeker. Kayış kasnağı ön tablayı ve bununla birlikte kompresör milini (8) sürükler, kompresör çalışmaya başlar. 1 veya 2 oluklu V kayış kasnağı 6 oluklu tırnaklı kayış kasnağı Şekil 4-10 Kayış kasnağı tipleri Kayış ön geriliminde kompresör üreticisi tarafından belirtilen değerlere mutlaka uyulmalıdır. Şekil 411’deki örnekte kayış ön gerilimi tarafından kuvvet saldırı noktasına uygulanan kuvvet Fmax = 2.750 N değeri aşılmamalıdır. Kuvvet saldırı noktası öne doğru kayarsa (L1) izin verilen azami kuvvet, kuvvet saldırı noktası mesafesine göre azalır. Fmax = 2.750 N Mbmax = 245 kNmm N 1 2 3 4 Kavrama tablası Kayış kasnağı Rulman Kompresör başı 5 6 7 8 Kompresör gövdesi Yatak Sargı Kompresör mili L1 Şekil 4-11 Kayış ön gerilimi (Bock firması) Kayış ön gerilimi belli bir rodaj süresinden sonra yeniden kontrol edilmelidir. Kompresör miline yalnız üretici tarafından izin verilen yönlerde yük 4-2 Şekil 4-12 Manyetik kavrama 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Klima sistemi çalışmaktayken manyetik kavramaya buzlanma koruma termostatı veya basınç regülatörleri kumanda eder. Manyetik kavrama genel olarak kompresörün çalışma ömrünün tamamına göre tasarlanmıştır. Bağlantı geriliminin az olması (sargı kuvvetinin az olası)i klima sisteminde aşırı basınç (basınç regülatörlerinin sık sık açıp kapaması), yağ bulaşmış yüzeyler veya kayış ve sürükleme kasnağı arasındaki boşluğun yanlış ayarlanmış olması kavramanın kaçırmasına ve zamanından önce aşınmasına yol açar. 4.2 Kondansatör Kondansatör, ısı alışverişi için daha büyük bir yüzey olması ve mümkün olduğunca iyi bir ısı geçişi elde edilmesi için birbirine sağlam şekilde bağlı olan borulardan ve lamellerden oluşmaktadır. Havalandırma fan ile veya hareket halinde olmaktan kaynaklanan hava akımıyla sağlanır. 4.2.1 Lamel grubu Borular Soğutma maddesi girişi Soğutma maddesi çıkışı Şekil 4-13 Borulu lamelli ısı eşanjörü Aşırı soğutucusu olmayan kondansatör Sıklıkla görülen bir kondansatör tipi borulu lamelli kondansatördür. Borular kullanım yerine göre alüminyum veya bakırdan, lameller ise alüminyumdandır. Yoğunlaşma ile ortaya çıkan soğutma maddesi sıvısının ısı eşanjörünün alt kısmında toplanabilmesi ve genleşme ventiline saf sıvı iletilebilmesi için kondansatörün soğutma maddesi girişi daima üst kısımda bulunmaktadır. Çıkış bağlantısı çoğunlukla giriş bağlantısından daha küçüktür, çünkü sıvı soğutma maddesinin yoğunluğu daha büyüktür. 1 Boru 3 Lamel 2 Bağlantı 4 Hava akımı Şekil 4-14 Borulu lamelli kondansatörün yapısı Şekil 4-15 Bir otobüs kondansatörüne örnek 4-3 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Soğutma maddesi girişi Lameller Yassı borular Kolektör Baş manifoldu Sıvı hattı Soğutma maddesi çıkışı Şekil 4-16 Paralel akışlı kondansatör Otomobil iklimlendirmesinde son zamanlarda paralel akışlı kondansatörler kullanılmaktadır (bkz. Şekil 416). Bunlar komple alüminyumdandır. Soğutma maddesi önce bölünür ve birden fazla paralel konumda yassı borudan geçer. Soğutma maddesi baş manifoldlarında toplanır, yönlendirilir ve sonraki yassı borulara dağıtılır. Yüksek akış hızı elde edebilmek için akış kesiti kondansatörün sonuna doğru gitgide küçülmektedir. (bkz. Şekil 4-16). Kolektör soğutma maddesi sıvısını diğer tüm buhar kabarcıklarından ayırır ve genleşme elemanı önünde tamamen sıvı bulunmasını garanti eder. Kolektör olmasaydı, sıvı temini kondansatör içinde soğutma maddesi birikmesi (aşırı soğutma) yoluyla sağlanacaktı. Ancak biriken soğutma maddesi sıvısından dolayı yoğunlaştırma için yararlanılacak ısı eşanjörü yüzeyi azalır, yoğunlaşma basıncı artar, sistem gücü ve verimi düşer. Kolektörlü sistemler sıklıkla o kadar çok doldurulur ki, kolektöre rağmen aşırı soğutma ortaya çıkar. Bu durumlarda kolektör yalnız olası soğutma maddesi kayıpları için tampon depo olarak iş görür. Bu aşırı soğutma ile çoğunlukla sistem gücü iyileştirilemez. a Yassı boru b Lameller c Hava akımı Şekil 4-17 Paralel akışlı kondansatörün yapısı Bu teknik aynı oranda yer kaplayarak geleneksel borulu lamelli ısı eşanjörlerine göre daha fazla ısı alışverişi olmasına elvermektedir. Kondansatörün kusursuz çalışabilmesi için yeterli bir soğutma havası akımı olması ve yüzeyin temiz olması gerekmektedir. 4.2.2 Aşırı soğutuculu kondansatör Kondansatörün aşırı soğutma bölgesindeki ısı geçişi görece çok kötü olduğundan, kondansatördeki aşırı soğutma bölgesini iptal etmek mantıklıdır. Bu, bir yüksek basınçlı kolektör monte ederek mümkün olur 4-2 Aşırı soğutuculu kondansatör, aşırı soğutma sayesinde sistem gücünü iyileştirme olanağı sağlar. Soğutma maddesi sıvısının kondansatör çıkışında bir toplama kabı veya bir toplama borusu ile geri kalan soğutma maddesi buharından ayrılması gerekmektedir. Bundan sonra sıvı yeniden ısı eşanjörü grubundan geçirilir ve bu sırada aşırı soğutulur. Faz ayrımı gereklidir, çünkü aksi halde yoğunlaşma bölgesi aşırı soğutucuya kayar ve bundan dolayı aşırı soğuma mümkün olmaz. Kondansatör yüzeyi tamamen soğutma ve yoğunlaştırma için kullanılabilir. daha yüksek bir soğutma gücü ve daha iyi bir sistem verimi elde edilebilir. Eğer ayrı bir kolektör monte edilmeyecekse, faz ayrımının kondansatörün daha büyük bir toplama borusu içinde olmasını sağlama ve ardından sıvıyı ısı 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri eşanjörü grubundan bulunmaktadır. 4.2.3 geçirme olanağı da Fan Yoğunlaştırma fanı olarak kullanım yerine göre aksiyel veya radyal vantilatörler kullanılmaktadır. Aksiyel vantilatörler yalnız hava tarafında düşük dirençler aşılacaksa kullanılabilir; örneğin havayı serbestçe emip üflerken ve lamel grubu çok derin değilse ve boru mesafesi çok az değilse. 4.3 Kolektör Genleşme elemanı önündeki soğutma maddesi sıvısı içinde buhar kabarcıkları varsa, sistemin soğutma gücü büyük oranda düşer. Bu durumu her halükarda önlemek için soğutma maddesinin ya birkaç Kelvin kadar aşırı soğutulması veya kalan soğutma maddesi buharının bir kolektörde soğutma maddesi sıvısından ayrılması gerekmektedir. Đşletme şekli değişken olan soğutma sistemlerinde, örneğin farklı buharlaşma sıcaklıkları ve kompresör devir sayıları gibi, evaporatör içindeki soğutma maddesi dolum miktarı koşullara göre büyük farklılık göstermektedir. Özellikle de karakteristik eğrisi yatay olan genleşme ventillerinde ya da MOP ventillerinde evaporatörün doldurma miktarının yüke bağlı olmasına dikkat edilmelidir. Anlık olarak evaporatör içinde ihtiyaç duyulmayan soğutma maddesi herhangi bir zararlı etkiye yol açmadan yüksek basınç tarafında depolanmalıdır. Bu durum da yüksek basınçlı kolektör kullanılmasının lehinedir. Kolektörün olası diğer bir görevi de kaçak olması durumunda rezerv kabı olarak iş görmesidir. Şekil 4-18 Aksiyel vantilatör Çıkış Yüksek basınç müşiri Alçak basınç müşiri Lamel grubuna olan uzaklığın yeterli olması, giriş hunisi ve de akım tekniği bakımından elverişli bir muhafaza kafesi gibi montaj talimatlarına uyulmalıdır. Radyal vantilatörler hava tarafında basınç farkları daha büyük olduğunda (hava filtresi, hava dağıtım sistemi) kullanılmaya uygundur. Lamel grubu derin olan (4 - 5 boru sırasından daha fazla) kompakt evaporatörler kullanılabilir. Giriş Kap Şekil 4-19 2 fanlı radyal vantilatör Lamel grubunun kirliliğinin sevk edilen hava hacim akımına etkisi radyal fanlarda, aksiyel fanlarda olduğu kadar bariz değildir. Şekil 4-20 Bir otomobil soğutma sisteminin kolektörü Kolektör ile, dolum miktarı doğru olduğunda aşırı soğutma neredeyse 0 K olacaktır. 4-2 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Kondansatör fanı Evaporatör Kondansatör Kolektör Evaporatör fanı Filtre kurutucu Kalorifer ısı eşanjörü Gözetleme penceresi Şekil 4-21 Bir otobüs soğutma sisteminde kolektörün montaj örneği Sıvı hattında basınç düşüşü olduğunda hemen buhar kabarcığı oluşumu görülür. Kolektörlü işletimde aşırı soğutma ancak kondansatördeki ek bir aşırı soğutma serpantini ile veya aşırı doldurma ile mümkündür. Đşlev Nemli buhar yan taraftan kaba girer. Sıvı alt kısımda çökelir ve ardından bir terfi borusu üzerinden genleşme ventiline akar. Tipine göre kolektör kabına başka işlevler de entegre edilebilir. Kolektör bir kurutma kartuşuna (nem tutma), bir eleğe (kir tutucu), duruma göre iki basınç müşirine (biri yüksek basınçta kapama için ve diğeri de kaçak sonucundaki düşük basınçta kapama için) sahip olabilir. Bazı kaplarda ek olarak gözetleme penceresi veya yüksek basınç tarafında servis ventili bulunabilir. 4.4 Filtre kurutucu 4.4.1 Filtre kurutucunun görevleri tutulur. Soğutma maddesinin kurutulması bakımından emiş buhar hattındaki montaj konumu ideal olurdu. Ancak burada yağ geri dönüşünden dolayı akım hızı görece yüksektir, öyle ki, basınç kaybının makul sınırlar içinde tutulabilmesi için çok büyük hacimli filtre kurutucular gerekir. Bundan dolayı filtre kurutucu öncelikle sıvı hattına, yani kondansatör ve genleşme elemanı arasına monte edilmelidir. Daha iyi bir etki elde edebilmek için, sıvı soğutma maddesinin filtre kurutucuyu yukarıdan aşağıya doğru geçmesi gerekir. Gövde üzerine basılmış olan ok daima akış yönünü göstermelidir. Akış hızı ne kadar azsa, soğutma maddesinin filtre kurutucu içinde bekleme süresi ve dolayısıyla kurutma kapasitesi o kadar büyüktür. Sadece filtre kurutucunun yanı sıra entegre gözetleme pencereli ve/veya sıvı toplayıcılı kombinasyonlar da bulunmaktadır. Kapsül içinde kurutucuların yanı sıra, sıvı soğutma maddesi için olan belli bir boş hacim bulunmaktadır. Soğutmam maddesi devresindeki filtre kurutucunun görevleri şunlardır: Daima soğutma maddesine uygun filtre kurutucular kullanılmalıdır. • Soğutma maddesi içindeki suyun tutulması • Soğutma maddesi içindeki asidin tutulması Kir ve başka yabancı maddelerin filtrelenmesi Kurutucu malzeme açık haldeyken derhal ortam havasından nem alır ve duruma göre sisteme monte edilmeden önce doymuş olur. Bundan dolayı filtre kurutucu en son eleman olarak işletime almadan hemen önce monte edilmelidir. Đki taraflı koruyucu kapaklar ancak montajdan hemen önce çıkarılmalıdır. • Montaj, işletime alma veya onarım ne kadar itinalı yapılırsa yapılsın, hava, soğutma maddesi, yağ ve nem tutmuş parçalardan (hortumlar) dolayı sisteme nem sızar. Kompresörde ve yağlama maddesinde zarara yol açan asitler oluşabilir. Su ayrıca sistem içinde katalitik korozyona (bakır kaplama) uygun ortam yaratır. Kir, genleşme elemanında tıkanmalara ve kompresörde aşırı aşınmaya yol açar. Kir, nemle birlikte tehlikeli asit oluşumu için elverişli bir ortam yaratır. 4.4.2 Filtre kurutucunun montajı Filtre kurutucunun su tutması sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık ne kadar düşük olursa, o kadar fazla su 4-2 4.4.3 Filtre kurutucunun yapısı Kurutucu malzeme ya gevşek dökme olarak ya da sinterli katı madde olarak yerleştirilir. Küçük filtre kurutucularda bu malzeme metal kapsül içinde erişilmez haldedir (bkz. Şekil 4-22). “Büyük soğutmada” ve temizleme filtrelerinde, doymuş ya da kirlenmiş elemanların değiştirilebilmesi için vidalı kapsüller kullanılır. CFC soğutma maddelerinin kurutulması için esas olarak üç kurutucu madde kullanılır: 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri • Alüminyum oksit • Silikajel • Lindes moleküler elek 4.5 Al2O3 SiO2 LMS Bunlar asit ya da su tutma kapasiteleri ile birbirinden ayrılır. Alüminyum oksit asidi, silikajel suyu yüksek oranda tutar. LMS yüksek su ve orta asit tutma kapasitesine sahiptir. Bundan dolayı katı madde parçacıkları sıklıkla iki maddeden hatta bu üç maddenin hepsinden oluşmaktadır. Đlke olarak “filtre kurutucu” elemanı bir silindirik gövdeden oluşmaktadır. soğutma maddesi giriş ve çıkışı çoğunlukla alın tarafında bulunmaktadır. Gövde içindeki katı madde (sinterli) veya dökme kürecikler bir baskı yayı ile sabit tutulmaktadır. Kurutucu partiküllerin soğutmam maddesi devresine girmemesi için kurutucunun çıkışında bir delikli sac ile desteklenmiş filtre doku bulunmaktadır. Bundan dolayı gövde üzerinde basılı olan ok daima soğutma maddesinin akış yönüne, yani genleşme elemanına doğru bakmalıdır. Gözetleme penceresi Genleşme elemanları ancak önünde genleşmek üzere sıvı soğutma maddesi bulunuyorsa kusursuz olarak çalışabilirler. Sıvı kolektörü olmadığında bu durum ancak soğutma maddesinin aşırı soğutulmasıyla sağlanabilir. Soğutma maddesi durumunun optik kontrolü için gözetleme penceresi kullanılır. Bu doğrudan genleşme elemanının önüne, sıvı hattı üzerine monte edilir. Soğutma maddesi yeterince aşırı soğutulmuşsa, soğutma maddesi renksiz olduğundan, gözetleme penceresinde hiçbir şey görülmez. Soğutma sistemi komple boşaltıldığında da gözetleme penceresinde hiçbir şey görülmez. Yani basınç ölçümüyle soğutma maddesinin doldurulmuş olduğu anlaşılmalıdır. Eğer genleşme ventili önünde aşırı soğutma olmamışsa, yani soğutma maddesi buhar kabarcıkları içeriyorsa, bu durum gözetleme penceresindeki kabarcıklardan anlaşılır. Şekilde gösterilen filtre kurutucuda üç kurutma maddesinin hepsi kombine edilmiştir. Esas kurutma sinterli silikajel taneciklerinden oluşan içi boş bir blokta gerçekleşir. Bu boşluk içine moleküler elek ve alüminyum oksit aşıntı olmayacak şekilde yataklanmıştır. Bunlar artık kurutmayı ve asit tutulmasını sağlamaktadır. Filtreleme, büyük yüzeyli ince gözenekli bir katı cisimde gerçekleşir. Kurutucu boyutu soğutma sisteminin kapasitesine (soğutma maddesi dolum miktarı) belirlenir. Tipine göre 6 - 10 g su tutabilir. Kurutucu malzeme aracın sarsıntısından veya motor titreşimlerinden dolayı büyük vibrasyon yüküne maruz kalır. Bu yük koşulları altında malzeme asla parçalanmamalıdır. Şekil 4-22 Soğutma maddesinin az olmasından dolayı gözetleme penceresinde görülen kabarcıklar Moleküler elekler Alüminyum oksit Çıkış Baskı yayı Giriş Elek Silikajel Şekil 4-23 Katı madde elemanlı filtre kurutucu kesiti 4-3 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Normalde buhar kabarcıkları sistemdeki soğutma maddesinin eksik olduğuna işaret eder. Ancak buhar kabarcıkları hatlarda, kapama armatürlerinde, filtrelerde, kurutucularda vs. olan basınç kayıplarından da ortaya çıkabilir. Aşırı kirli bir filtre kurutucuda basınç düşüşü o kadar çok olabilir ki, filtre kurutucu önünde aşırı soğutma olmasına rağmen gözetleme penceresinde buhar kabarcıkları görülebilir. Bunun ötesinde ortamdan sıvı hattına aşırı yüksek ısı etkisi sonucunda da buhar kabarcıkları oluşabilir. Eğer gözetleme penceresi içten siyah renk alırsa, bu aşırı çalışma sıcaklığından dolayı yağın zarar görmüş olduğuna işaret eder. Gözetleme pencerelerinde çoğunlukla nem göstergeleri bulunmaktadır. Bu göstergenin aldığı renkten soğutma maddesinin nem oranının (su içeriğinin) fazla olup olmadığı anlaşılabilir. Bunun için her üretici farklı renkler kullanmaktadır. Renk değişimi olduğunda, filtre kurutucu suya doymuştur ve değiştirilmesi gerekir. Farklı soğutucu maddeler için özel göstergeler kullanılmalıdır, aksi halde renk değişimi doğru su oranında gerçekleşmez. Termostatik genleşme elemanlarında iç ve dış basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilleri ayırt edilir. 4.6.1.1 Đç basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilleri Sıcaklık kumandalı genleşme elemanının (TEV) ana bileşenleri yuva ve boru bağlantı uçlu gövde, ventil konisi, ayar elemanı (metal diyafram veya metal körük), kılcal boru, sıcaklık sensörü, ayar yayı (nominal değer yayı) ve ayar cıvatasıdır. Sıcaklık ya da basınç sistemi (sensörler, kılcallar ve ayar elemanı buna dahildir) sıcaklık değişikliklerine basınç değişikliği ile tepki veren bir madde ile doludur. Bu madde en basitinden bir soğutma maddesidir. Sıcaklık sensörü sabit şekilde ve üretici verilerine göre mümkün olduğunca evaporatör çıkışına yakın tespit edilmelidir. Sensör basıncı Buharlaşma basıncı Şekil 4-24 Nem göstergeli gözetleme penceresi Yay basıncı Tipik otomobil soğutma sistemlerinde bu gözetleme penceresi sıklıkla maliyet nedeniyle kullanılmaz. 4.6 4.6.1 Genleşme elemanları Sıcaklık kumandalı genleşme elemanları Genel termostatik genleşme ventilleri adıyla bilinen bu ventiller en sık kullanılan genleşme elemanlarıdır. Termostatik genleşme elemanları aşırı ısınma regülatörleri olup, evaporatör çıkışında soğutma maddesi buharının çalışma kızgınlığını, stroku değiştirerek sabit tutarlar. Termostatik genleşme elemanları tüm buharlaşma sıcaklıkları için ve tüm evaporatör tipleri için kullanılabilir. 4-2 Şekil 4-25 Đç basınç dengelemeli TEV Çalışma şekli kumanda elemanına etki eden üç basıncın etkileşimi ile belirlenir (bkz. Şekil 4-25): Evaporatör çıkışındaki buharlaşan soğutma maddesinin sıcaklığına ve sensör dolumuna bağlı olan sensör basıncı açma yönünde etki eder. Evaporatör girişindeki buharlaşma basıncı po ve de ayar yayının (nominal değer) basıncı kapama yönünde etki eder. 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Şekil 4-26 Termostatik genleşme ventili (iç basınç dengelemeli) ile evaporatör Bu üç basınç dengede olduğu sürece ventil açık konumda kalır ve açık bırakılan ventil kesiti de değişmez. Evaporatöre çok az sıvı soğutma maddesi gelirse (fazla kızdırma), sensör ısınır, sensör basıncı artar ve ventilin daha fazla açılmasını sağlar. Buharlaşma basıncının düşmesi de aynı etkiyi gösterir. Sensör sıcaklığının düşmesi ve artan buharlaşma basıncı ventilin kapanmasına yol açar. Kompresör kapandığında, po hemen artar ve ventil kapanır. Bu durum yalnız sensör basıncı gerekli olan ısınma ile kapama basınçları po ve yay basıncı p3’ten büyük olmadığı sürece geçerlidir. Termostatik genleşme ventili bir orantılı regülatördür. Bunun ayarlama büyüklüğü, evaporatör çıkışındaki soğutma maddesinin kızgınlığıdır. Nemli buhar A noktasında evaporatöre girer ve E noktasında tamamen buharlaşmış olmalıdır. E ve sensör noktası F arasında soğutma maddesi buharı (evaporatör içinde) kızdırılır, yani doyma sıcaklığı üzerinde ısıtılır. Gerçi bu kızdırma güzergahı evaporatör kapasitesini düşürür, ancak ayar ventilinin kararlı çalışması için gereklidir. Ayar yayının basıncı p3 ile sensör ve buharlaşma basıncı arasındaki fark ne kadar olduğunda ventilin açılmaya başlayacağı belirlenir. Bu değer statik kızdırma olarak tanımlanır. Kılcal boru Diyafram Đtici Đç basınç dengelemesi Giriş Çıkış Ayar yayı Ventil yuvası Ventil küresi Ayar cıvatası Şekil 4-27 Đç basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilinin şeması 4-3 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Ventilin açma başlangıcından nominal kapasitesine kadar açılması için, emiş basıncı aynı kalırken sensör basıncının artmaya devam etmesi, yani artan yay basıncının aşılması için ek sensör ısınması (kızdırma) gerekmektedir. Bu ek kızdırma miktarı açma kızdırması olarak tanımlanır. 4.6.1.2 Dış basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilleri Statik kızdırma ve açma kızdırmasının toplamına çalışma kızgınlığı denir. Evaporatör çıkışında ölçülen kızgınlık çalışma kızgınlığıdır. Şekil 4-28’de bu ilişkiler termostatik genleşme ventilinin kapasite eğrisi yardımıyla gösterilmiştir. Ventillerin kızgınlık seyri, statik kızgınlık fabrika ayarında buharlaşma sıcaklığının üzerinde neredeyse sabit seyredecek şekilde tasarlanmıştır. Termostatik genleşme ventillerinin ilke olarak fabrika ayarında işletilmeleri gerekmektedir. Eğer ayarlama yapmak gerekli olursa, ayarlama işlemi yalnız küçük adımlar şeklinde yapılmalıdır. Her yeni ayarlamada kızgınlık seyri buharlaşma sıcaklığına bağlı olarak değişir. po1 po2 p1 p2 Evaporatör basıncı (evaporatör girişi) Evaporatör basıncı (evaporatör çıkışı) Sensör basıncı Yay basıncı Şekil 4-29 Dış basınç dengelemeli TEV Evaporatör girişinde hakim olan basıncın kumanda elemanına (diyaframın altında) etki ettiği ventiller iç basınç dengelemeli ventil olarak tanımlanır. Bunlar çoğunlukla, evaporatör içindeki basınç düşüşünün görece az olduğu küçük kapasiteli sistemlerde kullanılırlar. Evaporatördeki basınç düşüşü iç basınç dengelemeli ventillerde, evaporatör çıkışında daha büyük bir kızgınlığa ve sistemde kapasite kaybına yol açar. Şekil 4-28 Termostatik genleşme ventilinin kapasite eğrisi Bir termostatik genleşme ventilinin çalışma kızgınlığı yüksek evaporatör yükünde örneğin 10 K değerinden 6 K değerine değiştirilirse, evaporatörün kısmi yükte çalışması sırasında çalışma kızgınlığının çok az olması veya hiç olmaması tehlikesi vardır. Bunun sonucunda kompresör zarar görebilir. Aşırı hallerde ventil, kompresör kapandığında artık kapanmaz. Basınç tarafından alçak basınç tarafına soğutma maddesi deplasmanı olması beklenir. Bu bağlamda kompresörde veya emiş buhar hattında soğutma maddesi zenginleşmesi kritiktir. 4-2 Dış basınç dengelemeli termostatik genleşme ventillerinde diyaframın alt tarafına evaporatör çıkışında hakim olan basınç po2 etki eder. Basınç po1 yalıtılmış itici geçişi olan bir ara cidar ile ayrılmıştır. Kızdırma evaporatör çıkışındaki basınca göre ayarlanır. Evaporatördeki veya soğutma maddesi dağıtıcısındaki basınç düşüşleri bu sayede dengelenir. Şekil 4-30’da böyle bir ventilin şeması gösterilmiştir. Bu ventil örneğinde sarmal bir sıcaklık sensörü monte edilmiştir. Bunun içinde kullanılan soğutma maddesine çok benzer veya onunla aynı özelliklere sahip bir sıvı bulunmaktadır. Sensör basıncı bir diyafram üzerinden evaporatör çıkış basıncıyla “karşılaştırılır”. Sonuç basıncı mil ile ayarlama ventili ünitesine aktarılır, bu da soğutma 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri maddesi debisini ayarlar. Kalibre edilmiş delik içinde boğum gerçekleşir, onun altında da soğutma maddesinin atomize olması gerçekleşir. Basınç dengeleme borusu akım yönünde daima sıcaklık sensöründen sonra olmalıdır, çünkü mil contasında sızdırma olduğunda ventil doğru ayarlama Diyafram yapamaz. Kaçak olduğunda, sıvı damlaları dengeleme hattından emiş buhar hattına Sıcaklık sensörüne temas ederlerse, ventil damlada ayarlama yapar. Bu da sensör sıralaması ile önlenmelidir. basınç ulaşır. her bir montaj Sensör basıncı Basınç - evaporatör çıkışı Sıcaklık sensörü Basınç dengeleme borusu Mil Soğutma maddesi girişi Kalibre edilmiş delik Ayarlama yayı Ayarlama vidası Ayar ventili ünitesi Soğutma maddesi çıkışı Şekil 4-30 Dış basınç dengelemeli TEV (dirsek ventil) Diyafram Termostatik sensör Kompresöre soğutma maddesi çıkışı Evaporatörden soğutma maddesi girişi Boru bağlantı flanşı Ventil gövdesi Boru bağlantı flanşı Kondansatör veya kolektörden soğutma maddesi girişi Evaporatöre soğutma maddesi çıkışı Boğum Ayar ventili ünitesi Şekil 4-31 Dış basınç dengelemeli TEV (blok ventil) 4-3 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri 4.6.1.3 Blok ventil Kompakt ve dayanıklı ünitelere olan talep otomobil soğutma sistemleri için dış basınç dengelemeli termostatik ventilin özel bir tipi olan blok ventilini doğurmuştur (Şekil 4-31). Bu doğrudan evaporatöre tespit edilir. Emiş buhar hattı doğrudan diyaframın altından ventil gövdesine gitmektedir. Emiş basıncı diyaframın altından kapatma yönünde etki etmektedir. Emiş buharı sıcaklığı ısı hattı ile ventil gövdesi ve termostatik sensör üzerinden diyaframa aktarılır. Emiş buhar sıcaklığının yüksek olması ventil başındaki basıncın yüksek olmasına yol açar, ventil açılır. Statik kızgınlık yalnız özel bir alet ile ventil gövdesinin alt kısmından ayarlanabilir. 4.6.1.4 MOP ventili MOP kısaltması Maximum Operating Pressure (azami çalışma basıncı) anlamındadır. Burada, buharlaşma basıncını azami değer ile sınırlandıran bir termostatik genleşme ventili söz konusudur. Evaporatördeki ısı yükü artarken, buharlaşma sıcaklığı ve bununla birlikte ventilin sensör sıcaklığı yükselir. MOP genleşme elemanları sensör dolgusu olarak, kesin olarak belirlenmiş bir sensör sıcaklığında tamamen buharlaşmış olan tanımlanmış bir nemli buhar miktarını içerirler. Sıcaklık artmaya devam ettikçe, sensör içindeki basınç kayda değmez bir artış gösterecektir. Bu yüzden ventil daha fazla açılamaz. Evaporatöre daha fazla soğutma maddesi iletilmez ve buharlaşma sıcaklığı aynı kalır. Isı gelmeye devam ettikçe, yalnız emiş buharı daha fazla kızdırılacaktır. Basınç sınırlamalı ventiller daima kompresörün güç çekişinin belli bir değeri aşaması gereken durumlarda kullanılır. Aracın uzun süre güneş altında durması halinde iç sıcaklık muhtemelen 60 ila 70 °C’ye kadar yükselir. Klima açıldığında, buharlaşma basınçları neredeyse 10 bar’a (to = 40 °C) ulaşacaktır. Bu çok yüksek soğutma maddesi kütle akımına yol açacak ve kompresörün çok yüksek güç çekişine neden olacaktır. Kayışlı tahrikin mekanik tahrik parçalarının aşırı yüke maruz kalması bir yana, aşırı hallerde içten yanmalı motorun “boğulması” tehlikesi söz konusudur. Bundan dolayı otomobil klima sistemlerine ilke olarak MOP ventilleri monte edilir. MOP değeri yaklaşık 5 bar’dır, bu da azami 15 °C’lik buharlaşma sıcaklığına karşılık gelmektedir. 4.6.2 Genleşme borusu (orifis tüpü) Orifis tüpü genleşme elemanının en basit seçeneğini oluşturmaktadır. Kısa bir meme (ör. iç çapı 1,2 - 1,84 mm; boyu 38,8 mm) plastik yuva içine yerleştirilmiştir. Giriş ve çıkışında kir tutucu olarak ince gözlü elek bulunmaktadır. Bu eleman O-ringlerle yalıtılmış olarak evaporatöre giden boru hattı içine yerleştirilir. Orifis bağlamında sıklıkla “Bubble Point”ten bahsedilir. Burada basınç düşüşü sonucunda ilk buhar kabarcıklarının ortaya çıktığı yer söz konusudur. Debi ve Bubble Point’un yeri fark basıncına, yoğunlaşma basıncına ve aşırı soğutmaya bağlıdır. Yüksek basınç ve büyük aşırı soğutma, soğutma maddesi kütle akımını artırıcı etki gösterir. Orifis ile çalıştırılan soğutma maddesi devresi buzdolabındaki kılcal borulu enjeksiyonla karşılaştırılabilir. Bu tür sistemlerde evaporatör dolumu regüle edilmez, onun yerine soğutma maddesi dolum miktarı ile ayarlanır. Şekil 4-32 Sensör sıcaklığına bağlı sensör basıncı Kısa meme Soğutma maddesi çıkışı Soğutma maddesi girişi Plastik kir filtresi O-ringler Şekil 4-33 Orifis tüpü 4-2 Plastik kir filtresi 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Kısa memenin çap/boy oranı uygun boyutlandırıldığında, ek olarak dışarıdan gelen soğutma maddesi evaporatör içinde zenginleşecektir. Bu şekilde, eğer evaporatörün ısıl yükü buharlaşmamış artık sıvının emiş hattına ulaşmamasını sağlarsa, soğutma maddesi dolum miktarı tam olarak belirlenmiş olacaktır. Evaporatörün ısıl yükü artarsa, soğutma maddesi daha evaporatör ucundan önce buharlaşmış olur. Kalan yüzeyde soğutma maddesi kızdırılır. Evaporatörün %100 kullanılmayacağı ve kompresörün basınç nipeli sıcaklığının yüksek emiş kızgınlığı sonucunda artması bir yana, başka dezavantaj olabilecek etkiler beklenmemektedir. Ancak evaporatörün ısıl yükünün gerilediği (devridaim hava işletimi/iç kısmın büyük ölçüde soğumuş olması) işletim safhaları kritiktir. Evaportörden emiş hattına soğutma maddesi sıvısı ulaşır. Bu sıvının kompresör tarafından emilmemesi için, evaporatörden sonra bir sıvı ayırıcı (akümülatör) monte edilmelidir. Evaporatör çıkışında buhar halindeki soğutma maddesi tekrar toplanır ve kompresöre iletilir. Soğutma maddesi girişi (distribütör) Kompresöre soğutma Lehimli boru maddesi çıkışı bağlantısı Orifisli ayarlamaya boğumlu ayarlama da denir. 4.7 4.7.1 Evaporatör Hava uygulanan evaporatörler Mobil soğutma tekniğinde hava uygulanan evaporatör olarak, plaka evaporatörün yanı sıra yalnız lamelli evaporatörler kullanılmaktadır. Bunlar bakır, alüminyum veya çelik borulardan oluşmaktadır ve dış yüzeyin büyütülmesi için çoğunlukla üzerlerinde alüminyum lameller bulunmaktadır. Lamel aralıkları münferit uygulama durumuna uygun hale getirilmelidir. Bu arada havanın daima buhar şeklinde biraz su içerdiği göz önünde bulundurulmalıdır. Hava, suyun donma noktası altına kadar soğutulursa, su buharı soğuk evaporatör yüzeyinde yoğunlaşır ve bu şekilde havadan ayrılır. Bu su yoğunlaşma hattı üzerinden tahliye edilebilmelidir. Evaporatör sıcaklığı yaklaşık -3 °C altındaysa, yoğunlaşan su evaporatör yüzeyinde donar. Oluşan buz tabakası evaporatörün kapasitesini kötüleştirir. Evaporatör ne kadar bu düşük sıcaklıklarda çalıştırılırsa, lamel aralığı da o kadar büyük olmalıdır. Lamel aralıkları 2,4 mm (otomobil klima evaporatörü) ve 12 mm (derin donduruculu taşıtlar) arasındadır. Buz tabakası çok kalınsa, entegre don denetçisi kompresörü kapatmalıdır. Şekilde gösterilen evaporatör 5 boru devresinden oluşmaktadır. Genleşme ventilinden gelen soğutma maddesi distribütörde çok sayıda boruya dağıtılır. Isı transfer yüzeyinin büyümesi ve boru uzunluklarının kısalması (daha az basın düşüşü) için bu gereklidir. Ayrıca gerekli olan montaj yeri de küçülecektir. Toplama borusu Mekanik boru bağlantısı Lameller Şekil 4-34 Lamelli evaporatör Bu ünitenin boyutları kapasite talebine ve eldeki montaj yerine göre değişiklik gösterir. U şeklinde bükülmüş borular lamel gruplarından geçirilir ve lamellerin iyi oturmasını sağlamak için genişletilir. Son olarak boru dirsekleri ve bağlantıları lehimlenir veya preslenir. Isı transferinin iyileştirilmesi için otomobil iklimlendirmesine özel olarak plaka veya disk evaporatör (Şekil 4-35) geliştirilmiştir. Evaporatör, içinden soğutma maddesinin geçtiği U şeklinde bir boşluğa sahip alüminyum plaka grubundan oluşmaktadır. Bu boşluk soğutma maddesi akımında türbülans yaratacak ve bu şekilde daha iyi bir ısı transferi sağlayacak bir dokuya sahiptir. Giriş bağlantısından gelen soğutma maddesi distribütörde ilk plakalara dağıtılır. Bu plakların içinden geçtikten sonra toplanır ve sonraki plakalara dağıtılır. Soğutma maddesi çıkışında bir kolektörde toplanır ve ardından çıkış bağlantısına iletilir. 4-2 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Her bir plaka arasında yüzeyi büyüten ve hava türbülansı (daha iyi ısı transferi) yaratan nervürler bulunmaktadır. Distribütör Toplayıcı / distribütör Isı eşanjörü Soğutma odası Soğutma maddesi girişi Bariyer Soğutma maddesi çıkışı Soğuk taşıyıcı devresi Toplayıcı Devridaim pompası Boşluk Evaporatör Hava çıkışı Genleşme ventili Soğutma maddesi devresi Lameller Kompresör Kondansatör Şekil 4-35 Otomobil plaka evaporatörü Taşıt iklimlendirmesinde sık görülen sorunlardan biri “klima sisteminden gelen kokulardır”. Evaporatör belli şartlar altında mikroorganizmaların yerleştiği bir yer haline gelebilir ve bunların metabolizma süreci sonucunda nahoş kokular ortaya çıkabilir. Evaporatörün klima cihazı içinde çoğunlukla erişilmez ve dolayısıyla temizlenemez olması nedeniyle evaporatöre özel bir kaplama uygulanmaktadır. Bu kaplamanın amacı mikroorganizmaların yerleşmesini azaltmak ve ek olarak su yalıtıcı etkisi ile yoğunlaşan su tahliyesini iyileştirmektir. 4.7.2 Su uygulanan evaporatörler Otobüs iklimlendirmesinde kısmen dolaylı soğutmalı sistemler kullanılmaktadır. Burada soğutma sisteminin evaporatöründe bir sıvı (çoğunlukla suglikol karışımı) soğuk taşıyıcısı olarak soğutulur. Ardından bu karışım bir pompa ile soğutucu ısı eşanjörlerine gönderilir. Bu yöntemin savunması, tüketici ünitelerde kolay ayarlanabilmesi, sızıntıların daha az kritik olması, aynı ısı eşanjörleriyle soğutma ve ısıtma yapılmasının mümkün olabilmesi, soğutma maddesi dolum miktarlarının küçük olması ve daha kısa soğutma maddesi hatlarından dolayı basınç kayıplarının daha az olmasıdır. Ancak ek tesisat maliyeti ve gerek duyulan daha düşük buharlaşma sıcaklığı (soğutma kapasitesinde azalma) dezavantajdır. 4-3 Şekil 4-36 Dolaylı soğutma Mobil soğutma tekniğindeki dolaylı soğutmada plaka evaporatörler (Şekil 4-37 ve 4-38) kullanılmaktadır. Bunlar lehimlenmiş veya vidalı bağlantılı olan tekli plakalardan oluşmaktadır. Her bir tekli plaka arasındaki boşluklardan birinden soğutma maddesi akarken, diğerinden de soğuk taşıyıcısı akar. Plaka evaporatörde yüksek akış hızları ve büyük bir ısı transfer yüzeyi olduğundan, küçük bir montaj yerinde büyük bir kapasite transfer edilebilir. Bir plaka evaporatör daima düşey konumda monte edilmelidir. Sıvı ve buhardan oluşan soğutma maddesi karışımı alttaki bağlantıdan girmelidir. Buharlaşma süreci düşey akış kanallarında gerçekleşir. Büyük ve uzun plakalar evaporatör için daha uygundur, çünkü uzun akış yolundan dolayı evaporatörden dışarı sıvı soğutma maddesi çıkmaması sağlanır. Sistemin doğru şekilde çalışması için solüsyon devresinin tamamen havasının alınması gerekmektedir. Devre içindeki hava soğutma kapasitesinin azalmasına yol açar ve ayrıca ses yapar. 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Sıcaklık sensörü Soğutma maddesi çıkışı Solüsyon girişi Soğutma maddesi akımı Soğutma maddesi girişi Solüsyon çıkışı Şekil 4-38 Plaka evaporatör Şekil 4-37 Plaka evaporatörün yapısı 4.7.3 Soğutma maddesi dağıtımı Evaporatörün ve genleşme ventilinin doğru şekilde çalışması için evaporatör içinde doğru bir soğutma maddesi dağılımı olması kaçınılmazdır. Đyi bir soğutma maddesi dağılımında evaporatör az bir kızdırma ile işletilebilir. Bu sayede buharlaşma için etki yüzeyi ve bununla birlikte soğutma kapasitesi daha büyük olur. Buhar haldeki ve sıvı haldeki soğutma maddesinin bir evaporatör grubundaki farklı devrelere bölünmesi, bu amaca uygun bir distribütör monte edilerek elde edilir. Buhar Genleşme ventilinden gelen soğutma maddesi Genleşme ventili Buhar kabarcıkları Sıvı Buhar kabarcıkları Ventüri Đçinde az sıvı olan boru Đçinde fazla sıvı olan boru Evaporatöre giden soğutma maddesi Şekil 4-39 Soğutma maddesi distribütörü Şekil 4-40 Soğutma maddesi distribütörü 4-4 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Şekil 4-39’da lamelli evaporatörde kullanılan soğutma maddesi distribütörünün şeması gösterilmiştir. Montaj konumu yanlış olduğunda evaporatör içindeki soğutma maddesi dağılımı elverişsiz olur. Soğutma maddesinin optimal dağılımı yalnız distribütör düşey monte edildiğinde mümkündür. Şekil 4-39’da bu şarta uyulmakla birlikte, distribütör boru dirseğine çok yakın bulunmaktadır. Bundan dolayı dengesiz bir soğutma maddesi dağılımı olur. Diğer bir distribütör montaj şekli Şekil 4-40’ta gösterilmiştir. Büyük hacminden dolayı tampon depo olarak çalışan bu tip soğutma sistemindeki büyük yük salınımlarına ventüri distribütörden daha uygundur. Plaka eşanjörlerde münferit akım kanalları üzerinde soğutma maddesinin dengesiz dağıldığı görülebilir. Soğutma maddesi sıvısı daha yüksek yoğunluğa sahip olduğundan, merkezkaç kuvveti sayesinde ısı eşanjörünün arka kanallarına daha fazla sıvı soğutma maddesi ulaşır. Solüsyon 4.8 Sıvı ayırıcı Orifisli sistemlerde evaporatörün ısıl yükünün gerilediği (devridaim hava işletimi/iç kısmın büyük ölçüde soğumuş olması) kritik işletim safhaları vardır. Evaporatörden soğutma maddesi sıvısı çıkar. Bu sıvının kompresör tarafından emilmemesi için, evaporatörden sonra bir sıvı ayırıcı (akümülatör) monte edilir. Hacim büyümesinden dolayı akış hızı düşürülür. Akım içindeki sıvı damlaları aşağı düşer. Soğutma maddesi yağ da taşır. Ancak kompresöre yağ geri dönüşü kesintiye uğramamalıdır. Bunun için akümülatör içine U şeklinde bir boru entegre edilmiştir. Bu U borunun en derin noktasında bir yağ sızma deliği (çapı yaklaşık 1 mm) bulunmaktadır. U borusunun açık ucu akümülatördeki buhar kamarasına bakar, diğer uç da emiş hattına gider. Boru içinde akış hızı yeterli olduğunda, çekim etkisi sayesinde akümülatörün alt kısmındaki yağ ya da yağ-soğutma maddesi karışımı emilir. Kompresöre giden hat Evaporatörden gelen hat Soğutma maddesi Şekil 4-41 Plaka evaporatörde soğutma maddesi dağılımı Özel bir distribütör kullanılarak bu sorun giderilebilir. Bir olanak da ör. atomizerdir (Mister). Bu küçük metal kürelerden oluşan ince bir disktir. Küreler arasındaki boşluklar bir tür elek oluşturur. Atomizer evaporatörün soğutma maddesi tarafına yerleştirilir ve boru hattıyla birlikte lehimlenir. Genleşme ventilinden gelen soğutma maddesi partikülleri ve buhar karışımı evaporatöre girmeden önce pulverize edilir ve eşit olarak tüm akım kanallarına dağıtılır. U boru Yağ sızıntı deliği Şekil 4-43 Sıvı ayırıcı Akümülatörün diğer bir görevi de, aşırı doldurma veya kısmi yükte işletimde soğutma maddesinin depolanmasıdır. Sıvı ayırıcının alt kısmında sıklıkla kurutucu malzeme ve yağ sızıntı deliği üzerinde de bir kir eleği bulunur. Akümülatörün büyüklüğü normal olarak soğutma maddesinin tamamını toplayacak kadar belirlenir. Şekil 4-42 Atomizer 4-2 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri 4.9 Hortum hatları Mobil soğutma uygulamalarında kolay montaj, imalat toleranslarının dengelenmesi ve ses yalıtımı nedenlerinden dolayı esnek bağlantı olarak sıklıkla hortum kullanılmaktadır. Hortumun hacimsel genleşme kabiliyeti sayesinde basınç pulsasyonları soğurulur. Bunun ötesinde araç motorundan ve kompresörden kaynaklanan titreşimler soğurulur ve dengelenir. Mobil klima uygulamalarındaki bir hortum esas olarak aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır: • Đç katman (sır) • Basınç taşıyıcı (doku) • Dış katman (kabuk) Şekil 4-45 Dokumalı basınç taşıyıcı katmanlı hortum (2 katlı) Lastik ve/veya blokaj katmanlı bir hortum kapalı bir sistem değildir. Daima kullanılan malzemelere ve hortum yapısına bağlı olan belli bir gaz geçirgenliğine sahiptir. Hortum bileşkesinde esas olarak sır malzemesi blokaj görevini üstlenir. Soğutma maddesi ve ester veya PAG yağları su çekmeye çok eğilimlidir. Yetersiz hortum kullanıldığında ortamdaki su hortum malzemesinden geçebilir ve sistemde kalıcı sorunlara yol açabilir. Soğutma maddesi hortum hatlarının hızlı ve güvenli bir montaj için hortumun burulma açısına ve azami bükümüne dikkat edilmelidir. Hortumlar hiçbir şekilde gerilim altında monte edilmemelidir. Doku Soğutma maddesi R 12 ile kullanılmış olan hortumlar R 134a için uygun değildir. R 134a molekülleri daha küçüktür ve dolayısıyla hortum malzemesinin gözeneklerinden geçebilir. 4.10 Boru hatları Kabuk Boru hatlarındaki basınç kaybı sistemin soğutma kapasitesini etkilemektedir. Soğutma kapasitesinin azalmasının yanı sıra kompresörün kapasite ihtiyacının artmasına da yol açmaktadır. Sır Şekil 4-44 Hortum yapısı Her katman aşağıdaki görevleri yerine getirmelidir: Boru hatlarının boyutlandırılmasında faktörler göz önünde bulundurulmalıdır: Đç katman Blokaj görevi ve R 134a ve PAG veya ester yağlarına karşı dayanıklılık Basınç taşıyıcı katman Đç basınca karşı dayanıklılık, hortumun biçim kararlılığı, dış kuvvetlerin soğurulması (ör. genleşme, kompresyon) Dış katman Dış madde etkilerine karşı koruma, aşınmaya karşı direnç Otomotiv klima hortumlarının iç ve dış katmanları farklı maddelere (sıvı ve gazlar) karşı dayanıklı olmalıdır. Malzeme kimyasal tepkimeler ile yapısını değiştirmemelidir. Bundan başka elastomer pürüzlenmemeli, büzüşmemeli veya kabarmamalıdır. Basınç taşıyıcı (doku) çoğunlukla katmanı üzerine dokuma şeklindedir. kortumun aşağıdaki • Basınç kaybı • Akış hızı • Yağ geri dönüşü Hatlardaki basınç kayıplarından dolayı sistemin soğutma kapasitesi azalır. Basınç kayıpları daima Kelvin (K) cinsinden doyma sıcaklığı düşüşü olarak belirtilir. Tablo 4-1 Basınç düşüşünden dolayı soğutma kapasitesi kaybı Basınç kaybı, K cinsinden Soğutma gücü Emiş hattında 2 K %92,2 Sıcak gaz hattında 2 K %98,8 iç 4-3 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Soğutma kapasitesinin küçük olmasından dolayı emiş buharı ve sıcak buhar hattındaki basınç düşüşü de mümkün olduğunca az olmalıdır. Mobil soğutmada işletim durumuna göre 4 ila 7 K basınç düşüşü normaldir. Sıvı hattında azami 0,5 K’ya izin verilir, çünkü basınç düşüşü nedeniyle sıvı hattında buhar kabarcıkları oluşabilir, bunlar da doğru kızdırma ayarlamasını olanaksız kılarlar. Emiş hattı aşağı eğimli Akış hızlarında Tablo 2’de gösterilen tecrübe değerleri geçerlidir. Akış hızı, ortaya çıkan basınç farklılıkları ve ses problemlerinden dolayı yukarı yönde sınırlıdır. Akış hızından dolayı emiş buhar ve sıcak gaz hattında yağ sürüklendiğinden, mutlaka bir asgari akış hızına uyulmalıdır. Buna özellikle kısmi yük işletiminde ve kapasite regülatörlü kompresörde dikkat edilmelidir. Yağ geri dönüşünün yetersiz olması kompresörü tahrip edebilir. Tablo 2’de tavsiye edilen akış hızları tecrübe değerleri olup, bu hızlarda yağ geri dönüşünün doğru işlemesi sağlanır. Otomobil soğutma sistemleri kapatılmış durumda kısmen kızdırma olmadan çalışır. Bu sırada yağ, sıvı hattında olduğu gibi soğutma maddesinde çözülür ve düşük hızlarda da sürüklenir. Tablo 4-2 Tavsiye edilen akış hızları Hat FC soğutma maddelerinde tavsiye edilen hız Emiş hattı 5 - 15 m/s Sıcak gaz hattı 5 - 20 m/s Sıvı hattı 0,3 - 1,2 m/s Boru hatlarının doğru döşenmesi soğutma sisteminin çalışması için belirleyicidir. Soğutma maddesi taşıyan hatların hepsi ilke olarak basit ve mümkün olan en kısa yoldan döşenmelidir. Yağ geri dönüşünü kolaylaştırmak için soğutma maddesi taşıyan hatların hepsi akış yönünde aşağı eğimli döşenmelidir. Emiş hattı kompresöre doğru inen doğrultuda monte edilmelidir (Şekil 4-46). Kompresör önündeki bir sifon veya sıvı ayırıcı, durma halinde evaporatörden emiş hattına kaçabilen soğutma maddesi sıvısından kompresörü korur. Soğutma maddesi deplasmanına eğilimli olan sistemler (ör. kondansatör ve kolektör çatıda ve kompresör araç altında olan demiryolu klima sistemleri) Pump-Down devresi ile donatılmalıdır. Basınç hattında, hattın kompresörden gidişte iniş yönünde döşenmesi tavsiye edilir (Şekil 4-47). 4-4 Şekil 4-46 Kompresöre giden emiş hattının döşenmesi aşağı eğimli Basınç hattı Kondansatör azami 2,5 m aşağı eğimli aşağı eğimli Basınç hattı Kondansatör 2,5 m’den fazla aşağı eğimli Sifon Şekil 4-47 Kondansatör yüksekte olduğunda basınç hattı döşenmesi Kondansatör yüksekteyse, basınç manşonundan sonra daima bir miktar aşağı eğimli hat olmalıdır. Kondansatörün kompresörden yüksekliği 2,5 m’den fazlaysa, basınç hattına bir sifon veya çekvalf monte edilmelidir. Sifon, yüksek terfi hattı üzerinden yağ geri dönüşünü kolaylaştırmaktadır. Belli bir çalışma süresi 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri sonunda burada yağ birikmişse, akış kesiti daralır ve yağ sürüklenir. Ayrıca durma halinde yağ veya sıvı soğutma maddesi silindir kapağına geri dönmez; aksi halde bu kalkış sırasında sorun yaratırdı. aşağı eğimli Basınç hattı Kondansatör Şekil 4-48 Basınç hattı döşenmesi, kondansatör aynı yükseklikte veya daha aşağıda olduğunda Kondansatör kompresörden daha aşağıdaysa veya kompresörle aynı seviyedeyse, basınç hattı kompresör bağlantısından hemen sonra yükselebilir. 4-5 4 Soğutma Maddesi Devresinin Bileşenleri Notlar için boş sayfa 4-6 5. Soğutma Maddeleri, yağlama maddeleri ve ısı taşıyıcıları 5 Soğutma maddeleri, yağlama maddeleri ve ısı taşıyıcılar 5.1 Giriş Soğutma maddeleri DIN 8960 standardında, bir soğutma makinesi sürecinde düşük sıcaklıkta ve düşük basınçta ısı alan (evaporatör) ve yüksek sıcaklıkta ve yüksek basınçta ısı veren (kondansatör) bir ısı transfer medyumu olarak tanımlanmaktadır. Önceleri mobil soğutmada soğutma maddesi olarak yalnızca CFC R 12 kullanılmaktaydı. 1974 yılında CFC’lerin dünya çevresindeki koruyucu ozon tabakasını tahrip ettikleri şüphesi doğdu. CFC-halon yasaklama kararnamesi bu sebepten dolayı yeni sistemlerde CFC kullanılmasını yasaklamaktadır. Bu soğutma maddelerinin yerini alabilecek yedek maddeler bulunması gerekmiştir. Mobil soğutmada artık yeni sistemlerde soğutma maddesi R 134a kullanılmaktadır. 5.2 Đdeal soğutma maddesinden beklenenler 5.2.1 5.2.1.1 Fiziksel özellikler Buharlaşma basıncı Buharlaşma basıncı tüm çalışma sahasında en az 1 bar (mutlak) olmalıdır. Bu sayede kaçak olması halinde ya da açık kompresörlü sistemlerde sisteme hava ve su girişi önlenir. 5.2.1.2 Yoğunlaşma basıncı Konstrüktif ve energetik maliyetleri belli sınırlar içinde tutabilmek için yoğunlaşma basıncı mümkün olduğunca düşük olmalıdır. Sistem için izin verilen işletim basınçları soğutma maddesine ve kondansatörün tipine göre değişir. Buna ilişkin bilgileri DIN 8975 Kısım 1 altında bulabilirsiniz. 5.2.1.3 Basınç farkı Basınç farkı pc - po kompresörün tahrik motorunun boyutlandırılmasını belirler. Mümkün olduğunca küçük olmalıdır. 5.2.1.4 Basınç oranı Mümkün olduğunca küçük bir basınç oranı amaçlanmalıdır. Basınç oranı pc/po artıkça kompresörün hacimsel verimi λ düşer, yani kompresör daha az sevk edebilir. Demek ki, buhar basıncı eğrisi daha yatık olan bir soğutma maddesi avantajlıdır. 5.2.1.5 Kompresyon son sıcaklığı Kullanılan yağlama maddesinin termik dayanıklılığı gözetilerek, kompresyon son sıcaklığı mümkün olduğunca düşük olmalıdır. Bu sıcaklık soğutma maddesine, emiş kızgınlığına ve sistemin yoğunlaştırma basıncına ve de kompresöre bağlıdır. Boru dış cidarından ölçülen kritik sıcaklık 120 ve 140 °C arasındadır. Burada kompresörün ventil tablalarındaki sıcaklık belirleyicidir; bu durumda bu sıcaklık yaklaşık 160 °C’dir. Daha yüksek sıcaklıklarda yağ koklaşmaya başlar. 5.2.1.6 Suda çözünebilirlik Soğutma sistemi içindeki su arızalara yol açar. Bir soğutma maddesinin suda çözünebilirliği ne kadar yüksekse, sistemde arıza belirtileri olmadan o kadar çok nem bağlayabilir. Özellikle ester ve PAG yağlarının güçlü su alımı bakımından sistemlerdeki nem belirleyici bir rol oynamaktadır. Soğutma maddeleri azami 20 ppm artık nem ile teslim edilmektedir. 5.2.1.7 Buharlaşma entalpisi ve emiş yoğunluğu Bir soğutma maddesi ile ulaşılabilecek soğutma kapasitesi hakkında bir şey söyleyebilmek için, bu iki değerin birlikte incelenmesi gerekir. Bir soğutma maddesinin buharlaşma entalpisi yüksekse, aynı soğutma kapasitesi daha az kompresör strok hacmi ile elde edilebilir. Kompresörün her strokta mümkün olduğunca çok soğutma maddesi sevk edebilmesi için, soğutma maddesi kompresörün emiş manşonunda mümkün olduğunca yoğun olmalıdır. 5.2.1.8 Yağlama maddelerinin karışma kabiliyeti/çözünebilirliği Soğutma sistemlerindeki yağ geri dönüşü için sıvı soğutma maddesinin yağlama maddesi ile tamamen çözünebilmesi istenen bir özelliktir. Soğutma maddesi amonyakta görüldüğü gibi, tamamen çözünememezlik uygun yağ geri dönüş tedbirleri ile güvenli bir şekilde kontrol edilebilir. Ancak bazı soğutma maddeleri her sıcaklıkta ve her karışma oranında soğutma makinesi yağı ile çözünemez. Bu “karışım boşluğu” denen saha yağ geri dönüşü için belirleyici bir önem taşımaktadır. Yağ/soğutma maddesi oranı karışım boşluğundaysa, yağ geri dönüşü kesintiye uğradığında sistemin çalışmasında arızalar meydana gelebilir. Karışım boşluğunun seyri soğutma maddesinin türüne ve yağ tipine bağlıdır. 5-1 5. Soğutma Maddeleri, yağlama maddeleri ve ısı taşıyıcıları Aşağıdaki şekil yağ üreticilerinden tedarik edilebilecek bir karışım boşluğu grafiği örneğini göstermektedir. olmamalıdır. Soğutma maddelerine ve sistemlere belli kod numaraları verilmektedir; bu şekilde birbirlerine göre çevre için sakıncasız olup olmadıkları karşılaştırılabilir. 5.2.4.1 Ozon yıkım potansiyeli (ODP) Dünyanın stratosfer ozonunun doğal konsantrasyonu son birkaç on yılda zararlı etkilerden dolayı çözülmektedir ve bununla birlikte ültraviyole radyasyona karşı koruyucu etkisi azalmaktadır. Bu atmosfere yükselen kloroflorokarbon (CFC) tepkimelerinden açığa çıkan klor, flor ve brom gibi halojenlerden dolayı olmaktadır. Şekil 5-1 R 134a yağ çözünebilirlik karakteristiği Đki fazlı sahalar bu soğutma maddesi-yağ eşleşmesinin karışım boşluklarıdır. Yağ bakımından zengin ve soğutma maddesi bakımından zengin fazlar ayrı olarak mevcuttur. Bu sahalarda yağ geri dönüşü ancak yeterli bir akış hızı ile mümkün olmaktadır. Tek fazlı sahada soğutma maddesi ve yağ birbiriyle karışabilir. Yağ geri dönüşü yağın soğutma maddesi içinde çözünebilirliği ile sağlanmaktadır. 5.2.2 Kimyasal özellikler Soğutma maddesi kullanılan hiçbir malzeme ve yağlama maddesiyle mümkün olan tüm işletim koşullarında kimyasal tepkimeye girmemelidir. Soğutma maddeleri kullanılan malzemelere karşı saldırgan değildir. Bu bağlamda soğutma maddesiyağ karışımı göz önüne alınmalıdır. 5.2.3 Fizyolojik özellikler Yüksek fizyolojik sakıncasızlık (zehirli olmaması) istenmektedir. R 134a için MAK değeri (azami işyeri konsantrasyonu) 1.000 ppm’dir. Yani 8 saatlik bir zaman diliminde bundan daha az soğutma maddesi solunduğunda sağlığa yönelik herhangi bir tehdit beklenmez. Daha yüksek konsantrasyonlarda, özellikle yere yakın yerlerde (R 134a havadan daha ağırdır) oksijen oranının azalmasından dolayı boğulma tehlikesi vardır. Ayrıca baş ağrısı, mide bulantısı ve baygınlık görülebilir. Açık ateş, sıcak veya kor halindeki metal yüzeylerin veya morötesi ışığın (ışık arkı) etkisi altında zehirli parçalanma ürünleri ortaya çıkar. 5.2.4 Çevre için sakıncasızlık Soğutma maddesinin kullanımının, üretiminin ve tasfiye edilmesinin çevremize olumsuz etkileri 5-2 1987 yılında Uluslararası Montreal Konferansında “Montreal Protokolü” imzalanmıştır; imzalayan devletler ozonu yıkıcı maddelerin üretimini 1995 yılına kadar durdurmayı kabul etmişlerdir. 1995 yılından beri protokolü imzalayan ülkelerde CFC üretilmesine izin verilmemektedir. Maalesef bugüne kadar devletlerin hepsi Montreal Protokolünü tasdik etmemiştir. Serbest kalan uzun ömürlü CFC’lerin ozon tabakasına ulaşması yaklaşık 15 - 20 yıl sürdüğünden, ozon yıkımı önümüzdeki yıllarda da devam edecektir. En güçlü ozon yıkımı (%50’den fazla) kutup bölgeleri üzerinde gerçekleşmektedir. Bu nedenle Antarktika’nın bahar mevsimi olan eylülden kasıma kadar Antarktika üzerindeki ozon deliği gözlenebilir. Kuzey yarımkürede kış ve bahar aylarında yıkım daha güçlü olmaktadır. Avrupa üzerindeki ozon azalması 1968 - 1992 yılları arasında, on yılda yaklaşık yüzde üç olmuştur. Son yıllarda ozon azalmasının on yılda yüzde beş olduğu tespit edilebilmiştir. Artan ültraviyole ışınımı sonucunda cilt kanseri veya göz hastalıkları ortaya çıkabilir. En güçlü ozon yıkım potansiyeline sahip R 11 ve R12 soğutma maddelerine verilen ODP değeri 1,0 (%100)’dür. Diğer klor içeren soğutma maddelerinin ODP değerleri R 11’e kıyasla zarar verme potansiyellerine göre verilmektedir. 5.2.4.2 Sera etkisi potansiyeli (GWP) Dünya üzerindeki hayat güneşten gelen enerjiye bağlıdır. Ancak bu enerjinin büyük kısmı yansıma ve buharlaşma sonucunda kayıp olmaktadır. Doğal sera gazları olan su buharı ve CO2 tüm enerji miktarının tamamen yansıtılmasını engellemekte ve ısıyı dünya atmosferi içinde tutmaktadır. Bunlar bir seranın cam yüzeyi gibi etki etmektedirler. Doğal sera gazları olmasaydı, dünya üzerindeki ortalama sıcaklık 18 °C değil, -15 °C olurdu. Bu bereketli sera gazı etkisi insanlar tarafından açığa çıkarılan sera gazları (CO2, soğutma maddeleri, tarımdaki metan) nedeniyle sürekli artmaktadır. Ortaçağda sanayileşmenin 5. Soğutma Maddeleri, yağlama maddeleri ve ısı taşıyıcıları başlamasından beri atmosferdeki CO2 oranı sürekli artmıştır. 5.3 CFC-Halon yasak kararnamesi 6 Mayıs 1991 tarihli CFC-Halon yasak kararnamesi CFC kullanımından ve bu soğutma maddeleri ile ilgili işlerden vazgeçilmesini düzenlemektedir. Đçerik Şekil 5-2 CO2 konsantrasyonunun artışı Artan sera gazı etkisi sonucunda sıcaklık yılık ortalamada 1 - 1,5 K artmıştır. Bu sıcaklık artışı uzun vadede deniz seviyesinin yükselmesine, yağış dağılımında değişikliklere ve yer değiştirmelere ve aşırı meteorolojik olayların artışına yol açmaktadır. • 1995 yılından beri yeni sistemlerde CFC (R 12) kullanılması yasaktır. • Soğutma sistemlerinin işletilmesinde, bunların onarım çalışmalarında ve işletimden çıkarılmalarında soğutma maddesinin teknik olanakların aksine atmosfere bırakılması yasaktır. • Soğutma sistemleri üzerindeki işler yalnız gerekli uzmanlık bilgisine ve teknik donanıma sahip kişilerce yapılabilir. • Soğutma maddelerinin geçirilmelidir. • Eski sistemler mümkün olduğunca ozona daha az zarar veren soğutma maddelerine (ikame soğutma maddeleri) dönüştürülmelidir. Soğutma maddelerinin sera etkisi potansiyeli GWP (CO2’ye göre doğrudan sera gazı etkisi) veya H-GWP (R 11’e göre doğrudan sera gazı etkisi) ile tanımlanmaktadır. • R 12 • R 134a 5.2.4.3 TEWI TEWI değeri (total equivalent warming impact, doğrudan ve dolaylı sera gazı etkisi) tek başına soğutma maddesinin yarattığı sakıncaları değil, soğutma maddesinin içinde bulunduğu sistemi de göz önünde bulundurmaktadır. Sistemin enerji ihtiyacından ve tahliye ile kaçak sırasında açığa çıkan soğutma maddesinin sera gazı etkileri de göz önünde bulundurulmaktadır. Burada soğutma maddesi (kaçak, onarım kayıpları, hurda kayıpları) nedeniyle doğrudan sera gazı etkisi ve dolaylı sera gazı etkisi (enerji üretiminde CO2 emisyonları) ayırt edilmektedir. TEWI değerlendirmesinin zayıf yanı, söz konusu soğutma maddesinin üretiminin ihmal edilmesidir. kayda Bunun için Alman Federal Çevre Bakanlığı 1995 yılı sonunda R 12 yerine kullanılacak ikame soğutma maddelerini bildirecektir. Bunun bir sonucu olarak artık eski sistemlere R 12 doldurulamayacaktır. Sistem bir serviste açıldığında, uygun ikame veya servis soğutma maddesine dönüşüm yapılmalıdır. Mevcut sistemler sızdırmaz olduğu sürece çalışmaya devam edebilir. R 12 yerine ikame soğutma maddesi olarak R 134a ilan edilmiştir. GWP 7.100 GWP 1.200 ODP ve GWP değerleri mutlak ölçülebilir madde özellikleri değildir. Bunlar atmosferde gerçekleşen tepkimelerin model hesaplamaları yardımıyla belirlenmektedir. Bu da rakam olarak farklılık gösteren sonuçlara yol açmaktadır. Her iki değer yalnız soğutma maddesinin özelliklerini göz önünde bulundurmaktadır, üretim sürecini veya soğutma sisteminin enerji ihtiyacını değil. kullanımı CFC ve H-CFC maddelerinin üretimini, kullanımını ve hazır bulundurulmasını Avrupa Birliği içinde “ozon tabakasının yıkımına yol açan maddeler hakkındaki 2037/2000 sayılı AB Kararnamesi” düzenlemektedir. 5.4 R 134a soğutma maddesinin R 12 ile karşılaştırılması R 134a ile R 12 yerine uygun özelliklere sahip bir ikame maddesi bulunmuştur ve günümüzdeki otomotiv klima sistemlerinde yalnız bu kullanılmaktadır. R 134a/R 12 karşılaştırması R 134a, R 12’ye göre çevre bakımından daha az sakıncalıdır, çünkü ozon tabakasına saldırmamaktadır (klor içermez) ve sera etkisi potansiyeli daha azdır. R 134a ve R 12’nin buhar basınç eğrileri Tablo 5-1’de görüldüğü gibi, çok benzerdir. R 12 daha düşük doyma sıcaklıklarında biraz daha yüksek basınca sahiptir, daha yüksek doyma sıcaklıklarındaysa R 134a. Genelde benzer olan basınç durumu sayesinde 5-3 5. Soğutma Maddeleri, yağlama maddeleri ve ısı taşıyıcıları neredeyse aynı bileşenler kullanılabilir. Diğer termodinamik verileri de çok benzerdir. Soğutma kapasitesi, enerji ihtiyacı ve sıcaklık davranışı karşılaştırılabilir. Yalnız yağlama maddesinde ve conta malzemelerinde R 134a dönüşümünde büyük değişiklikler yapılmak zorunda kalınmıştır. R 134a daha küçük bir moleküldür ve bundan dolayı gözenekleri daha küçük olan contalara gereksinim duyar. Nitekim R 12’deki conta malzemeleri veya hortumlar R 134a’da kullanılmamalıdır. R 12’de kulanılan madeni ve sentetik yağlar R 134a ile karışmaz (çözünmez) ve soğutma maddesi devresinde yeterince taşınamaz. Karışmayan yağlar ısı ejanjörlerinde çökelebilir ve sistemin doğru şekilde çalışması mümkün olmayacak şekilde ısı transferini büyük ölçüde engelleyebilir. Bundan dolayı R 134a için ester yağları (otobüslerde) ve PAG yağları (otomobillerde) kullanılmaktadır. 5.5 Soğutma maddesi dönüşümü • • • Genleşme elemanı civarında basınç dalgalanmaları Yüksek su oranı bu artık yağ ile bağlantılı olarak katalitik etki gösterir ve yağın ya da soğutma maddesinin kimyasal olarak parçalanmasına yol açar. Bakır kullanılıyorsa, bakır kaplamalar oluşur, diğer maddelerde ise korozyon meydana gelir. Karışım boşluğunun artık yağ oranına göre, hatta otomotiv soğutma-klima sistemlerinde görülen sıcaklık sahalarına kadar yer değiştirmesi. Bundan dolayı yağ geri dönüşü ile ilgili sorunların ortaya çıması olasıdır. Otomotiv soğutma-klima sisteminde her halükarda sitem içinde yüksek bir su oranı beklendiğinden dolayı, kaçınılmaz olarak artık yağ oranının mümkün olduğunca düşük olması talep edilir. Bu ancak sistemin yıkanması ile mümkündür. Uygun yıkama cihazları piyasada satılmaktadır. 5.5.2 Drop In Mevcut R 12 sistemlerinde artık servis yapılamayacağından dolayı, bunlar onarım veya kaçak durumunda bir daha kullanılmamalı veya diğer soğutma maddesine dönüşüm yapılmalıdır. R 12’ye R 134a ilave edilmesi yasaktır, çünkü karışımın soğutma maddesi özellikleri saf maddeninkilerden çok farklıdır. Sistemin işletilmeye devam etmesi için iki olanak bulunmaktadır. Drop in yöntemindeki soğutma maddesi dönüşümü yağ değişimi olmadan gerçekleşmektedir. Ancak bunun için yağda çözünebilen bileşenler içeren soğutma maddesi karışımları (servis soğutma maddesi, geçiş soğutma maddesi) gerekmektedir. BU karışımlar normalde sabit buharlaşma veya yoğunlaşma sıcaklıklarına sahip değildir (sıcaklık kayması). 5.5.1 Sıcaklık kaymasının sonuçları: • Soğutma maddesi devresindeki tekil elemanlar içinde karışım bileşenlerinden birinin çoğalması ya da azalması • Kaçaklarda karışım oranlarındaki konsantrasyonun değişmesi • Kızdırma ayarlamasında olası sorunlar görülmesi • soğutma maddesi karışımları yalnız sıvı haldeyken sisteme doldurulabilir Retrofit Retrofit tedbiri kapsamında soğutma maddesi dönüşümünün yanı sıra yağ dönüşümü de gereklidir. Günümüzdeki teknolojide otomotiv soğutma-klima sistemlerinde yalnız R 134a soğutma maddesi kullanılabilir. R 134a, mevcut çözünürlükte soğutma maddesi-yağ karışımı sayesinde yağ geri dönüşünün güvenli şekilde sağlanabilmesi için “kutup tipi” yağlama maddesi (PAG veya ester) gerektirir. Retrofit tedbiri ancak kullanılan soğutma maddesi hortumları teknik gelişmeye uygun hortumlarla değiştirildiğinde uygulanabilir. Kompresör ile ilgili olarak, kullanılan conta malzemelerinin yeni soğutma maddesi-yağ kombinasyonuna uygun olup olmadığı kontrol edilmelidir. Her halükarda kurutucunun da değiştirilmesi gerekir. Kızdırma ayarının doğru olması bakımından genleşme ventilinde de uyarlama yapılmalıdır. Klor içeren artık yağ aşağıdaki şekillerde olumsuz etki gösterir: • Soğutma maddesi devresinde çözünmeyen yağ olarak dolaşır • Kolektör-kurutucu içinde birikerek tıkanma belirtileri 5-4 Çoğu servis soğutma maddesinin sorunu, yağ geri dönüşü için gerekli olan R 22’nin sebep olduğu artık ODP’dir. “Drop in” yönteminin avantajı, sistemde değişiklik yapılmasına neredeyse hiç gerek olmaması ve yağın soğutma maddesi devresinde kalabilmesidir. 5.6 5.6.1 Soğutma makinesi yağları Soğutma makinesi yağlarının görevi Soğutma makinesi yağlarının temel görevi kompresörün yağlanması ve ısının atılmasıdır. Bunun ötesinde yağ kompresyon odasındaki ventilleri yalıtmaktadır. Yağa yalnız kompresörde gerek duyulur. Ancak yağ, kompresörün yağ atmasından 5. Soğutma Maddeleri, yağlama maddeleri ve ısı taşıyıcıları Piston/ silindir Mil yalıtımı Çalışma ventilleri Sabit contalar Yağın hidrolik güç düzenlemesi Sistemde küçük bir miktar yağ olmasının avantajları bile vardır. Sistem daha sızdırmaz olur ve ısı eşanjörünün kapasitesi biraz artar. Kaçak yerleri de küçük miktarlarda dışarı sızan yağ sayesinde tespit edilebilir. Kaçak yerinde bir yağ filmi oluşur. 5.6.2 Yağın yarattığı sorunlar Yağdan kaynaklanan sorunların başlıcaları şunlardır: • • • • Ester ve PAG kullanımında sistemde nem olması Yağ geri dönüşü Durma halinde krank gövdesinde soğutma maddesi birikmesi Soğutma maddesi devresindeki farklı sıcaklıklarda viskozite farklılıkları Tahrik yataklarıı dolayı sistem içindeki diğer elemanlara da ulaşır. Tipik otobüs klima sistemlerinde yağın %5 - 10’unun devridaim içinde bulunduğu varsayılmaktadır. Otomobillerde bu %80 kadardır. Hidrodinamik kuvvet aktarımı Isı tahliyesi Sürtünmeyi azaltma (tahrik enerjisi) Aşınmayı azaltma Sızdırmazlığın artırılması Gürültüyü azaltma Aşınma partiküllerinin taşınması Hidrostatik kuvvet aktarımı Şekil 5-3 Yağlama maddesinin görevleri 5-5 5. Soğutma Maddeleri, yağlama maddeleri ve ısı taşıyıcıları Nemin yanı sıra, yağ geri dönüşü sistemin işletim güvenliği için önemli bir noktadır. Soğutma maddesinin gaz halinde olduğu yerlerde yağın soğutma maddesinin hızı ile taşınması gerekir. Gerekli olan asgari hızlara özellikle kısmi yük sahalarında dikkat edilmelidir. Kompresörün durduğu zamanlarda krank gövdesinde, çalışma sırasında olduğundan daha yüksek bir basınç hakim olur. Bundan dolayı daha fazla soğutma maddesi yağda çözünebilir. Kalkış esnasında soğutma maddesi-yağ karışımı köpürür ve yağlama hemen başlayamaz. Bu etki krank gövdesi ısıtıcısı veya emiş devresi (pump down) monte edilerek önlenebilir. Kullanılan yağlar kompresör içindeki yüksek sıcaklıklarda hala yeterince kalın ve aynı zamanda evaporatör içindeki sıcaklıklarda hala yeterince akışkan olmalıdır. Özellikle düşük buharlaşma sıcaklıklarında zorluklar ortaya çıkabilir. Viskozite sıcaklığa ve yağ içindeki çözünmüş soğutma maddesi miktarına bağlıdır. Sıcaklık ne kadar yüksekse, yağın viskozitesi o kadar azdır. Yüksek basınçlarda yağ içinde daha fazla soğutma maddesi çözünür, bunun sonucunda viskozite düşer. 5.6.3 5.6.3.1 Kullanılmakta olan soğutma makinesi yağları Madeni yağlar Madeni yağlar klor içeren soğutma maddelerinde ve hidrokarbürlerde kullanılabilir. 5.6.3.2 Alkil benzoller Alkil benzoller sentetik yağlardandır. Bunlar madeni yağlara göre daha fazla termik kararlılığa ve daha iyi soğutma maddesi çözünürlüğüne sahiptir. Ayrıca sistemin kalkışı sırasında daha az köpürürler. Sistem R 12’den bazı geçiş soğutma maddelerine dönüştürülürken alkil benzol katılmalıdır. 5.6.3.3 Poliglikoller (PAG) PAG’lar otomobil iklimlendirmesinde R 134a için kullanılan sentetik yağlardır. Bu yağlar aşağıdaki özelliklere sahiptir: • • • • • • • 5-2 Yüksek higroskopik (su tutucu) Poliglikoller azami 300 ppm artık nem ile teslim edilmektedir. Bu değer işletimde yaklaşık 700 ppm üzerine çıkmamalıdır Sudaki tepkimelere karşı dayanıklıdır Viskozite-sıcaklık davranışı iyidir Termik kararlılığı yüksektir Aşınma koruması yüksektir Klora karşı duyarlıdır (R 12) • • Madeni yağ toleransı azdır Soğutma maddesi çözünürlüğü iyidir, yüksek sıcaklıklarda karışım boşluğu olabilir Yüksek su tutmasından dolayı PAG’lar bakır elemanları olan sistemlerde kullanılmaya uygun değildir (bakır kaplama oluşmasından dolayı). 5.6.3.4 Ester yağları Poliolester yağları (POE) diğerlerinin yanı sıra otobüs iklimlendirmesinde kullanılan sentetik yağlardandır. Bu yağlar PAG’a benzer özelliklere sahiptir, ancak yüksek su oranında parçalanmaya karşı onlar kadar kararlı değildir. Ester yağları 50 ppm ve daha az artık nem ile teslim edilmektedir. Son zamanlardaki deneyimler, ester yağı kullanılan sistemlerdeki su oranının mümkün olduğunca 100 ppm değerini aşmaması gerektiğini göstermiştir. Aksi halde metal malzemeler korozyona uğraması, çamurlaşma olması veya asit ve alkol oluşması gibi tehlikelerin ortaya çıkması söz konusudur. Bir kez yağa bağlanan nem sistemin tahliye edilmesi ile giderilemez. Azot veya soğutma maddesi kurutucu filtresi ile kurutmanın faydası da şüphelidir. Yağ kapları birden fazla kez kullanılamaz. Bir kere açıldığında, ya yağın hepsi hemen tüketilmelidir ya da kalan tasfiye edilmelidir. 5.7 Isı taşıyıcıları Soğutma sistemleri dolaylı buharlaştırma ile işletiliyorsa, soğutma maddesinin yanında bir de ısı transferi için bir medyuma gerek duyulur. Su, soğutma maddeleri veya özel ısı transfer sıvılarının yanı sıra sıklıkla su ve antifriz karışımları (solüsyon) kullanılmaktadır. Solüsyon devreyi donmaktan, korozyondan ve çökeltilerden korumalıdır. Antifriz olarak çoğunlukla, erime noktası düşük olan ve yüksek konsantrasyonlarda donma sırasında ıslak buz olmasını sağlayan (buz patlamasını önleyen) glikol kullanılır. 6 Sistem Tekniği 6 Sistem Tekniği 6.1.2 6.1 Basıncın yukarı veya aşağı yönde aşılmasına karşı güvenlik düzeneklerinden bazıları şunlardır: Güvenlik elemanları 6.1.1 Genel Meslek Birliği Yönetmeliğinin (VBG 20) 6’ncı maddesinde “basınca maruz parçalar” başlığı altında bir soğutma maddesinde basınca maruz parçaların çalışma ve durma hallerinde ortaya çıkan basınçlara dayanıklı olmaları istenmektedir. 7’nci maddede basınç aşımına karşı güvenlik donanımlarından bahsedilmektedir. 7’nci maddede 5 bölüm vardır ve özetle aşağıdaki ifadeleri içermektedir: Basınç aşımına karşı olan güvenlik düzenekleri aşağıdaki şartları yerine getirmelidir: • Bunlar, izin verilen işletim fazla basıncı %10’dan daha fazla aşılamayacak şekilde ayarlanmalıdır. Đzin verilen işletme fazla basıncının yüksekliği kullanılan soğutma maddesine, kondansatörün ya da yüksek basınç tarafının işletim türüne ve işletim şekline bağlıdır. Đzin verilen işletim fazla basınçları (asgari şartlar) DIN 8975 T1 standardında belirtilmiştir veya yüksek basınç tarafının en zayıf elemanına göre tespit edilir. • Bunlar yetkisiz kişilerce ayar değiştirilmesine karşı güvenli olmalıdır. • Soğutma maddesi dolum miktarı 2,5 kg’dan daha az olan R 134a ile işletilen sistemlerde bunlara gerek yoktur. Ancak bu durumda soğutma sisteminin kendi başına güvenli olması gerekmektedir (izin verilen işletim basıncından daha yüksek bir basınç ortaya çıkamayacak yapıda olmalıdır). “Kendi başına güvenli” kavramının tanımı DIN 8975 T7 standardında bulunabilir. Bir soğutma sistemi, durma halinde izin verilen işletme fazla basıncı 63 °C sıcaklığında olan doyma basıncından daha yüksekse, kendi başına güvenli kabul edilir. Bir soğutma sistemi işletim sırasında, izin verilen işletme fazla basıncı 32 °C ortam sıcaklığında olan basınçtan yüksekse, kendi başına güvenli kabul edilir. Bu üst uygulama sınırı bazı cihaz tiplerinde daha yüksek olabilir ve ilgili test talimatlarından (DIN standartlarından) öğrenilebilir. Bir soğutma sistemi, örneğin kompresörün kesintisiz çalışmasına rağmen, büyük hasar odacığından veya bir dahili taşma ventiline sahip olmasından dolayı izin verilen işletme fazla basıncını aşmıyorsa, kendi başına güvenli kabul edilir. • Bunlar kapatılabilir şekilde monte edilmemelidir. • • • • • Güvenlik düzeneklerinin türleri Boşaltma veya taşırma ventili şeklindeki güvenlik ventilleri Patlama emniyeti Tanımlı kırılma noktaları Sıcaklık müşiri Basınç müşiri (presostat) Basınç aşımına veya basınç düşüşüne karşı güvenlik düzeneği olarak sıklıkla basınç müşirleri (presostat) kullanılmaktadır. Bunlar doğrudan kompresörün manyetik kavramasına etki eder. Örneğin kondansatörün aşırı kirli olmasından, fanın devre dışı kalmasından veya genleşme ventilinin arızalı olmasından dolayı sistem basıncı yükselirse, ayarlanan basınca (üreticiye bağlıdır, yaklaşık 26 bar) ulaşıldığında, yüksek basınç müşiri manyetik kavramanın akımını keser. Sistem basıncı, ayarlanmış bir fark basıncı (yaklaşık 5 - 6 bar) kadar kapama basıncı altına düştüğünde, kompresör yeniden devreye girer (20 - 21 bar). Düşük basınç müşiri ayarlanan basınç altına düşüldüğünde (olası sebepleri: eksik soğutma maddesi, arızalı genleşme ventili, düşük ısıl yük, arızalı evaporatör fanı,...) manyetik kavramanın akımını keser. R 134a soğutma maddesi 2 bar pozitif basınçta 0 °C buharlaşma sıcaklığına sahip olduğundan, düşük basınç müşiri sıklıkla buzlanmaya karşı koruma sağlamak için yaklaşık 2 bar değerine ayarlanmıştır. Açma basıncı çoğunlukla kapama basıncının 0,6 bar üzerindedir. Kompresör, kapama basıncı 2 bar olduğunda, yani 2,6 bar’da tekrar çalışmaya başlayacaktır. Güç ayarı olmayan kompresörlerde bu prensip güç ayarı içinde kullanılmaktadır. Çoğu klima sisteminde kondansatör ek fanının devreye girmesi için yüksek basınç tarafına bir basınç müşiri daha monte edilir. Ek fan ağır çalışma koşulları altında yoğunlaşma basıncını düşürür (yavaş seyir, durma hali) ve bu sayede sistemin soğutma kapasitesini artırır. Evaporatörün buzlanmadan korunması için sıklıkla don önleyici termostat monte edilir. Basınç regülatörü gibi, bu da kompresörün manyetik kavramasını kapatır veya açar. Sıcaklık regülatörünün sensörü tipine göre evaporatör lamelleri arasına sokulmuştur veya evaporatör çıkışına (emiş tarafı) takılmıştır. Sabit ayarlı sıcaklık regülatörlerinde, regülatör yaklaşık -1 °C ila 0 °C’de kompresörü kapatır ve yaklaşık +3 °C’de yeniden açar. Ayarlı sıcaklık regülatörlerinde açma/kapama noktası, kompresör daha yüksek sıcaklıklarda kapatılacak şekilde değiştirilebilir. Bu sayede hava sıcaklığının ayarlanması mümkün olur. 6-1 6 Sistem Tekniği Şekil 6-1 Bazı güvenlik elemanlarından oluşan güvenlik zinciri Şekil 6-1'de güvenlik elemanlarının bağlantısına dair olası bir elektrik şeması gösterilmiştir. darbesidir. Ayrıca yolcu kabinine üflenen havada sıcaklık dalgalanmaları olur. Otobüs kompresörlerinde yüksek basınçlardan korumak için sıklıkla dahili taşma ventili monte edilmiştir. Bu ventil aşırı yüksek basınçlarda soğutma maddesini kompresörün yüksek basınç tarafından alçak basınç tarafına geçirir ve bu şekilde daha fazla basınç oluşmasını önler. Şekil 6-2’de, regülasyonsuz kompresöre sahip bir otomobil klima sistemi ile bir regülasyonlu kompresöre sahip sistemde enstrüman panosu üzerinde bulunan havalandırma mazgallarındaki hava çıkış sıcaklıkları ve kompresörün güç çekişi karşılaştırılmıştır. Aşırı fazla dolum veya aşırı yüksek ortam sıcaklıklarında sistem içinde çok yüksek durma hali basınçları ortaya çıkmaktadır. Elemanların patlamasını önlemek için yüksek basınç tarafına sıklıkla bir boşaltma ventili monte edilir; bu ventil örneğin 40 bar’dan itibaren açılır ve soğutma maddesinin dışarı kaçmasını sağlar. Birinci durumda üfleme sıcaklığında yaklaşık 6 ila 8 °C arasında salınım olmaktadır ve kompresör güç ihtiyacı (başlangıçta) 4,2 kW ve (kapamadan kısa bir süre önce) yaklaşık 2,7 kW olmaktadır. Her iki parametrenin seyri kademesiz regülasyonlu kompresör kullanıldığında neredeyse sabit olmaktadır. 6.2 Karşılaştırma ölçümlerinin gösterdiği gibi, regülasyonsuz kompresörlerdeki enerji ihtiyacı regülasyonlu olanlara göre daha yüksektir. Bu durum sabit işletilen soğutma sistemlerinden de bilinmektedir, çünkü burada da kararsız açma/kapama işlemleri enerji kaybı doğurmaktadır. Güç regülasyonu 6.2.1 6.2.1.1 Regülasyonsuz kompresörler Manyetik kavramalı regülasyon 80’li yılların ortalarına kadar otomobillerde regülasyonsuz kompresörler kullanılmaktaydı. Fazla olan soğutma kapasitesi - örneğin yüksek motor devirlerinde - kompresörün manyetik kavramasının kompresörü durdurmasıyla “ayarlanmaktaydı”. Manyetik kavrama da sinyalini, evaporatör lamellerinde buz oluşmasını önlemek için evaporatöre yerleştirilmiş bir sıcaklık sensöründen alır. Bunun sürücü için en belirgin dezavantajı, özellikle zayıf motorlarda hissedilebilen kalkış 6-2 Hava çıkış sıcaklığı 6 Sistem Tekniği °C 10 5 Regülasyonsuz kompresör Kademesiz regüle edilen kompresör Kompresör güç ihtiyacı kW 3 2 1 0 Açık Kapalı Açık Kapalı Açık Kapalı Açık Zaman Şekil 6-2 Regülasyonsuz ve kademesiz regülasyonlu kompresörlerde hava çıkış sıcaklığının ve kompresör güç ihtiyacının seyri Kompresörün soğutma kapasitesinin nadiren ihtiyaç duyulur, örneğin: • • tamamına Marştan hemen sonra, kabin içi ısınmışsa, sıcaklığın mümkün olduğunca çabuk düşürülmesi için Şehir içi trafikte ya da “dur-kalk” trafikte Kompresör çalışma süresinin büyük bir kısmında soğutma kapasitesi arzı çok büyüktür - kompresör kapatılır. Çoğunlukla sıcak ve bunaltıcı Tokyo’da otomobil klima kompresörlerinde yapılan ölçümler kompresörlerin bir yıl içinde %90 kısmi yük sahasında ve yalnız zamanın %10’unda tam yükte çalıştıklarını göstermiştir. 6.2.1.2 çalışma şekli yalnız nem alma için kullanılmalı, soğutma sisteminin güç ayarı için kullanılmamalıdır. 6.2.1.3 Sıcak gaz baypası Sıcak gaz baypası güç ayarının kademesiz bir türüdür. Burada sıkıştırılmış soğutma maddesinin bir kısmı kompresör çıkışından emiş tarafına boğumlanır. Bu durumda soğutma maddesi kütle akımının tamamı evaporatöre gitmediğinden, soğutma kapasitesi düşer. Karşı ısıtmayla güç ayarlaması Đlke olarak klima sistemini ve araç kaloriferini aynı zamanda çalıştırarak hava sıcaklığını istendiği gibi ayarlamak mümkündür. Bu prensip nem alma için kullanılır. Bu işlemde hava önce evaporatörde soğutulur. Soğuk hava, sıcak hava kadar fazla su taşıyamayacağından, havada mevcut nemin bir kısmı evaporatör boruları veya lameller üzerinde yoğunlaşır. Ardından hava kalorifer ısı eşanjöründe yeniden istenilen sıcaklığa ısıtılır. Şekil 6-3 Sıcak gaz baypas devresi Klima sistemi sürekli çalıştığından ve bundan dolayı tahrik enerjisine gereksinim duyduğundan, bu 6-2 6 Sistem Tekniği Buharlaştırma basıncı ayarlanmış bir değere düştüğünde, baypas regülatörü açılmaya başlar ve böylelikle buharlaştırma basıncının aşağı yönde sınırlandırılmasını sağlar. Bu türden güç regülasyonunda sıcak gaz sıcaklığının çok yükselmesi (boğumlanan sıcak gaz kızdırmanın daha yüksek olmasına yol açar) ve neredeyse hiç düşmeyen kompresör tahrik gücü (kompresör soğutma maddesinin tamamını sevk etmek zorundadır) sorun yaratmaktadır. 6.2.1.4 Emişin kısılması Soğutma kapasitesi büyük ölçüde emiş basıncına bağlı olduğundan, soğutma kapasitesi bu basınca etki edilerek regüle edilebilir. Evaportaör ve kompresör arasına bir regüle ventili monte edilerek emiş basıncı kompresörün çalışma sınırına kadar azaltılabilir. Bunun sonucunda hacimsel verim kötüleşir ve emiş buharının yoğunluğu azalır. Her iki etki de sevk edilen soğutma maddesi kütle akımını ve dolayısıyla soğutma kapasitesini düşürür. Sıcak gaz sıcaklığının artacağı ve sistem veriminin daha düşük olacağı göz önünde bulundurulmalıdır. 6.2.1.5 Devir sayısı ayarı Sabit soğutma uygulamalarındaki elektrik tahrikli kompresörlerde kutup anahtarlı elektrik motorları (kademeli) ile veya frekans değiştiricileri (kademesiz) ile devir sayısı ayarlanabilirken, kayış tahrikli araç kompresörlerinde devir sayısı yalnız bir şanzıman yardımıyla ayarlanabilir. Şekilde gösterilen şanzıman merkezden mekanik ayarlı bir regüle kasnağından ve yaylı ikinci bir regüle kasnağından oluşmaktadır. V kayışı etki çapının ayarlanması, bir kaldıraç mekanizması ile merkezi ayar mekanizmasına etki eden elektrik tahrikli kaldırma silindiri üzerinden sağlanır. devir sayısı değiştirme sinyalleri sıcaklık veya basınç vericisinden gelebilir ve ayar motoruna etki eder. Mekanik regülasyon şanzımanının avantajı, basit yapıda olmasıdır. Dezavantaj olarak bir yandan regüle sisteminin, tahrik motorundan kaynaklanan, kısmi yükteki veriminin kötü olması görülebilir, diğer yandan da artan yer ihtiyacı ve fazla ağırlık bu sistemin kullanılmasının önüne geçmektedir. 6.2.2 6.2.2.1 Đçten regüleli kompresörler Silindir kapama Çok silindirli açık kompresörler kademeli güç regülasyonu için silindir kapama olanağı sağlamaktadır. Kısmi güç sahasındaki ulaşılabilir soğutma kapasitesi çalışmakta olan silindirlerin kapatılmış olan silindirlere oranına bağlıdır. Sıklıkla silindir çifti veya tek silindir kapaması arasında tercih yapılabilir. Kombine tek silindir ve silindir çifti kapamasında hassas kademeli güç regülasyonu mümkündür. Aşağıda gösterilen silindir çifti kapama örneğinde %50 oranında güç azaltılması mümkündür. Şekil 6-5 Silindir çifti kapaması Silindir kapama uygulaması ile açık kompresörün çalışma sınırları çok az değişir. Şekil 6-6 ve 6-7’de bir silindir kapama düzeneğinin yapısı gösterilmiştir. Bunun için kompresöre manyetik ventilli ve ventil takımlı özel bir silindir kapağı monte edilir. Manyetik ventil kapalıysa yüksek basınç tarafındaki gaz ventil pistonunun üzerindeki odaya ulaşamaz. Baskı yayı pistonu üst yuvasına bastırır, emiş kanalı açıktır ve kompresörün bütün silindirleri çalışır. Şekil 6-4 Vario şanzıman ile devir sayısı ayarlaması 6-2 6 Sistem Tekniği Manyetik ventil (kapalı) Manyetik ventil (açık) Yüksek basınç Yüksek basınç Ventil pistonu Dengeleme hattı Baskı yayı Şekil 6-6 Silindir kapama, tam yük Şekil 6-7 Silindir kapama, regüle durumu Manyetik ventil açıldığında yüksek basınç tarafındaki gaz ventil pistonunun üzerindeki odaya dolar ve pistonu yay gücüne karşı alt yuvasına bastırır. Emiş kanalı kapanır ve yeni soğutma maddesi emilemez. tam yükte uygulanır. Yalpa diskinin eğim açısı küçük olduğunda, kompresör minimum silindir hacmiyle çalışır. Yalpa diski kompresör durduğunda veya ısıl yükler çok az olduğunda bu konumdadır. Daha fazla soğutma kapasitesine ihtiyaç olduğunda manyetik ventil kapanır, ventil pistonu üzerindeki soğutma maddesi dengeleme hattından emilir ve yay ventil pistonunu yeniden üst yuvasına bastırır. Silindir veya silindir çifti tekrar çalışmaya başlar. Silindir kapaması çok ekonomiktir, çünkü pistonun sürtünme kayıplarının yanı sıra başka kayıplar ortaya çıkmaz. Ayrıca manyetik ventil kompresörün ömrünü etkilemeksizin, istendiği kadar sık açılıp kapatılabilir. 6.2.2.2 Yalpa diski ayarı (içten ayarlama) silindir hacminin değiştirilmesi bir diğer güç regülasyonu olanağıdır. Bu yöntem içten regüle ventilli aksiyel pistonlu kompresör örneğiyle açıklanacaktır. Yalpa diskinin eğim açısı değiştirilerek çeşitli silindir hacimleri (yaklaşık %2 ila %100) kademesiz olarak ayarlanabilir. Şekil 6-8’de disk konumu azami kapasitede (yalpa diski eğim açısı büyük) olan yalpa diskli kompresörün şeması gösterilmiştir. Bu konum Sistem kalkışında ve tam yükte önce yüksek bir buharlaşma basıncı mevcuttur. Đç sıcaklık ne kadar azalırsa, buharlaşma basıncı da o kadar az olur. Buharlaşma basıncı regüle ventili ile ayarlanmış olan basınca (çoğunlukla 0 °C buharlaşma sıcaklığına karşılık gelen 3 bar) ulaştığında, yalpa diskinin eğim açısı ayarlanan buharlaşma basıncı sabit kalacak şekilde azalır. Yalpa diskinin eğim açısı kütle kuvvetleri (piston ivmesi) momentlerinin dengesinden ve silindir odası ve kompresör bloğu arasındaki basınç farkından elde edilir. Örneğin kompresör bloğundaki basıncın artması yalpa diskini yukarı kaldırır ve bu şekilde silindir hacmini azaltır. Gerekli olan yalpa diski konumu kompresör içine entegre bir regüle ventili (Şekil 6-9) tarafından kontrol edilir. Kapalı durumdayken silindir odaları ve kompresör bloğu içindeki kuvvetler eşittir. Bu durumda yalpa diski yay tarafından üst konumuna bastırılır. Silindir hacmi minimumdadır. 6-3 6 Sistem Tekniği Silindir basıncı Silindir boşluğu Piston Yalpa diski Yay Kompresör gövdesi basıncı Dönme noktası Yay kuvveti Tahrik mili Şekil 6-8 Đçten regülasyonlu yalpa diskli kompresörün güç regülasyonu Kompresör girişinden (pV1) Boğum Kompresör bloğuna (pBlok) Ventil yuvası Yay kuvveti Yüksek basınç (pV2) pV1 Yay kuvveti Diyafram Şekil 6-9 Đçten regülasyonlu yalpa diskli kompresörün regüle ventili Kalkış sırasında silindir içindeki basınç artar, altten etki eden kuvvetlerden büyük olan bir bileşke kuvvet ortaya çıkar ve yalpa diski aşağıya (maksimum silindir hacmi) bastırılır. Kompresör tam yükte çalışır. Emiş basıncı başlangıçta regüle yayının yay kuvvetinden büyük olduğundan, regüle ventili kapalı kalır. 6-2 Kompresör bloğu basıncı düşer, çünkü mevcut soğutma maddesi boğum üzerinden (soğurma için gereklidir) emilir. Kabin içinin giderek soğumasıyla buharlaşma sıcaklığı ve bununla birlikte kompresördeki emiş basıncı düşer. Buzlanma olmasını önlemek için regüle ventili çoğunlukla 3 bar emiş basıncına 6 Sistem Tekniği ayarlanmıştır. Emiş basıncı 3 bar’a düştüğünde regüle ventili açılır ve soğutma maddesinin yüksek basınç tarafından kompresör bloğuna akmasına izin verir. Kompresör bloğu basıncı artar ve pistonun alt tarafında etki eden bileşke kuvveti büyütür, bu da yalpa diskini yukarı iter ve bu şekilde kompresörün silindir hacmini küçültür. Bu şekilde kompresör soğutma kapasitesi azaltılır. Ayarlanan emiş basıncının altına düşülemez, çünkü ventil silindir basıncını, istenen emiş basıncı sabit tutulacak şekilde ayarlar. sıvı ayırıcı monte edilmesi ve kompresörün hat döşenmesinin (alttan dirsek) doğru yapılması emiş hattına soğutma maddesi deplasmanı olmasını önler. Kompresöre soğutma maddesi deplasmanı olmaması için kompresöre karter ısıtması veya bir pump down devresi ve/veya bir çekvalf monte edilmesi gerekir. Pump down devresinde sıvı hattı içine bir manyetik ventil monte edilir (Şekil 6-10). daha yüksek bir soğutma kapasitesine gerek duyulduğunda, emiş basıncı 3 bar’ın üzerine çıkar ve regüle ventilini kapatır. Kompresör bloğundaki soğutma maddesinin baypas ile boğum üzerinden emilmesi ile kompresör bloğu basıncı düşer. Yalpa diskinin eğim açısı yeniden büyür. 6.2.2.3 Yalpa diski ayarı (dıştan ayarlama) Modern otomobil klima sistemlerinde dışarıdan ayarlanan kompresörler kullanılmaktadır. Burada yalpa diski açısı araç bilgisayarı tarafından yönetilen bir elektronik ventil ile ayarlanır. 6.2.2.4 Kanatlı kompresör Bir kanatlı kompresörün kademesiz güç regülasyonu silindir hacmi değiştirilerek sağlanabilir. Bir kumanda diski döndürülerek emiş girişi uzatılır ve kompresyon sahası azaltılır. Đki kademeli güç regülasyonu içten baypas ventili ile sağlanabilir. Kompresör kısmi yükte çalışacaksa, baypas açılır ve emilen soğutma maddesinin bir kısmı emiş tarafına geri döner. 6.2.2.5 Spiral kompresör Spiral kompresörün güç regülasyonu için hareketli spiral kaldırılabilir. Bunun sonucunda içte bir geri akım olur ve sevk miktarı (soğutma kapasitesi) azaltılır. 6.3 Soğutma maddesi deplasmanı Soğutma sistemi durma halindeyken sistem içinde mevcut soğutma maddesi daima sıcaklığın en az olduğu bölgede yoğunlaşır. Eğer en soğuk yer kompresörse, evaporatör içindeki soğutma maddesi kompresör bloğunun içinde yoğunlaşır. Kalkış sırasında sıvı darbeleri (ventillerin veya ventil tablasının tahrip olması) ve yağın kaynaması (sistem içinde fazla yağ atılması, yağın yağlama kabiliyetinin azalması) görülebilir. Genleşme ventilinde sızıntı varsa, soğutma maddesi yüksek basınç tarafından alçak basınç tarafına yoğunlaşabilir. Kondansatör sıklıkla aracın çatısı üzerinde güneş ışınlarına maruzdur ve kompresör daha serin olan motor bölmesinde bulunmaktadır, bu da soğutma maddesi deplasmanına elverişli bir durumdur. Emiş hattına bir Şekil 6-10 Pump down devresi Sistem kapatılacaksa, kompresör kapatılmadan önce manyetik ventil kapatılır ve soğutma maddesi alçak basınç tarafından yüksek basınç tarafına (kondansatöre veya kolektöre) sevk edilir. Kompresör kapaması ya alçak basınç müşirinden gelen sinyalle ya da zaman kumandalı olarak gerçekleşir. Artık alçak basınç tarafında sıvı soğutma maddesi bulunmadığından, kompresöre veya emiş hattına soğutma maddesi deplasmanı olmaz. Yüksek basınç tarafındaki soğutma maddesi deplasmanına karşı silindir kapağına kompresörden sonra bir çekvalf monte edilebilir. 6-2 6 Sistem Tekniği Notlar için boş sayfa 6-3 7 Đşletime Alma 7.1.2 7 Đşletime alma Bir soğutma sisteminin işletim güvenliği ve ömrü büyük ölçüde kirlilik, nem ve devre içinde mevcut yabancı gazların oranına bağlıdır. Daha soğutma tekniği elemanlarının üretimine başlanmasıyla birlikte en son teknolojiye uygun kalite yönetmeliklerine uyulması zorunludur. Ancak bu şekilde sanayi imalatındaki uzman personelin bir soğutma sistemine ait kusursuz bileşenleri bir araya getirmesi ve bilinçli bir şekilde sistemin havasını boşaltması, sistemi doldurması ve sistemin bakımını yapması sayesinde sistemin uzun bir süre güvenli işletim koşullarında bulunması sağlanabilir. Soğutma maddesi devrelerinin artarak hermetik hale gelmesi sonucunda işletme sırasında maddelerin sistemden dışarı ya da sistemden içeri sızması azaltılabilmektedir. Soğutma maddesi devresindeki nem 7.1 7.1.1 Genel Uzun yıllara dayanan pratik deneyimler, ancak sistem içinde mevcut soğutma maddesinin su oranı 100 ppm (parts per million = mg/kg) değerini aşamadığı (ester yağı) sürece soğutma sisteminin güvenli işletiminin sağlanabildiğini göstermiştir. Daha soğutma maddesinin üretiminde artık su oranının mevcut olması önlenememektedir. 100 ppm değerinden büyük su oranları ester yağları ve FC ya da H-FC ile bağlantılı olarak kesinlikle kimyasal tepkimelere yol açmaktadır. Halojenleşmiş soğutma maddeleri soğutma makinesi yağı ile bağlantılı olarak belli koşullar altında (su oranı, basınç, yüksek sıcaklık, aşıntı) soğutma maddesi devresinde asitler oluştururlar; bunlar da yine devre içindeki malzemelerin korozyonunu hızlandırırlar. Kısmen aşırı işletim koşulları nedeniyle tepkimeler güçlenir. 7.1.3 Bakır kaplama Soğutma maddesi devresindeki yüksek su oranından dolayı ısı eşanjörünün yüzeyinden bakır alıp, bunu termik yükü fazla olan yerlere (yataklar, ventiller, ...) taşıyan asitler oluşur. Metal şeklinde ayrılan bakır partikülleri nihayet hareket ve yatak yüzeylerinde harekete izin vermeyecek kadar birikir. 7.1.4 Buz kristali oluşması Đlke olarak her soğutma maddesi devresinde su bulunmaktadır. Burada dikkat edilecek tek nokta, arızaya yol açabilecek su oranının belli sınır değerleri aşmamasıdır. Maalesef çoğu soğutma maddesi, soğutma sisteminin sürekli çalışması için izin verilenden daha fazla su alma özelliğine sahiptir. Soğutma maddeleri aşırı higroskopik olarak görülebilirler. Şekil 7-1’de çeşitli soğutma maddelerinin sıcaklığa bağlı su alma kabiliyetleri gösterilmiştir. Soğutma maddesinin soğuması sırasında su taşıma kabiliyeti azaldığından, bunun etkisi, örneğin genleşme elemanındaki soğumada, özellikle dikkate alınmalıdır, çünkü belli şartlar altında su soğutma maddesinden ayrılır. R 134a’da, sıvı buhardan daha fazla su taşıyabileceğinden, bu sırada buz kristali oluşması görülebilir. Maksimum su oranı, ppm cinsinden Yüksek su oranı şu etkilere yol açabilir: • Korozyon hasarı • Bakır kaplama • Buz kristali oluşması • Asit ve çamur oluşması Korozyon/asit oluşumu sıvı gaz Soğutma maddesinin sıcaklığı, °C cinsinden Şekil 7-1 Çeşitli soğutma maddelerinin maksimum su oranı 7-1 7 Đşletime Alma 7.1.5 Nemin azaltılması • Soğutma maddesi devresine yerleştirilen her elemanla birlikte sisteme su girer. Bundan dolayı daha sistemin montajından önce aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir: Kullanılmış soğutma maddesi, soğutma maddesi devresine doldurulmadan önce filtrelenmeli ve kurutulmalıdır. Çalışma arızaları ancak soğutma maddesinin su oranı mümkün olduğunca az olduğunda ve yeterli boyuttaki bir kurutucu ile belli sınırlar içinde tutulduğunda önlenebilirler. Bir soğutma sistemindeki toplam su oranının bilançosunu çıkarmak için aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır: • Depoda bulunan elemanlar ilke olarak sızacak nemden ve kirden korunmalıdır. Elemanlar koruyucu gaz dolumu ve ek koruyucu kapaklarla teslim edilip depolanır. • Bileşenlerin koruyucu kapaklarını yalnız montajdan hemen önce çıkarılmalıdır. Bu özellikle kurutucu ve kompresör için geçerlidir. • • • • • • Elemanlar başka işleme tabi tutulmadan önce, her elemanın ortam sıcaklığına ulaşabilmesi için montaj yerinde yeterince bekletilmelidir. Soğuk bileşenler açıldığında, elemanın içinde yoğunlaşma olma tehlikesi vardır. Ester yağı (otobüs klima sistemlerinde) maksimum 100 ppm sı oranıyla teslim edilir. PAG (otomobiller için) maksimum 300 ppm ile teslim edilir. • Yağın içine su difüzyonu olmaması için, kompresörler yağ doldurulmuş halde uzun süre açık durmamalıdır. Yağ kapları da aynı şekilde kapalı tutulmalıdır. Bu konuda bkz. Şekil 7-2. Đçinde ester veya PAG yağı bulunan bir yağ kabı gün boyunca açık kalmışsa, içindeki malzeme artık kullanılamaz hale gelir. 7.2 Soğutma maddesi içindeki su Bileşenler içindeki su Montaj sırasında sisteme giren su Đşletim sırasında sisteme giren su Yağ içindeki su Soğutma maddesi devresindeki katı ve çözünebilir maddeler Soğutma tekniği bileşenlerinin saflığı DIN 8964 standardında tanımlanmıştır. Çözücü madde ile yıkama yoluyla tespit edilebilen çözünebilir (gres, yağ) ve katı (talaş, pul, ...) kalıntılar tanımlanmış çok küçük değerleri aşmamalıdır. Miktar ve partikül boyları saptanmıştır. Su oranı, mg/kg cinsinden Poli alkilen glikol Poliyol ester (A) ISO 15 (B) ISO 32 (C) ISO 100 Madeni yağ Zaman, saat cinsinden Şekil 7-2 Çeşitli yağ türlerinin su tutma kapasiteleri 7-2 7 Đşletime Alma 7.3 Soğutma maddesi devresindeki yabancı gazlar Soğutma maddesi devresindeki gazlar, sistemin çalışma basıncında yoğunlaşmayan, örneğin hava, azot, hidrojen, helyum vs. gibi gazlardır. Yoğunlaşmayan gazların soğutma maddeleri içindeki oranı DIN 8960 (Kasım 1998) uyarınca buhar fazında %1,5 değerinden fazla olmamalıdır. Bu değerler aslında soğutma maddesi için geçerlidir, ancak soğutma sistemi için de referans alınabilirler. Yalnız sistemin tamamının itinayla tahliye edilmesi ile “yabancı gaz” sorununu önlenebilir. Sınır değere uyulabilmesi için her soğutma maddesi devresi 1.000 bar hava basıncında, 15 mbar son basınca kadar tahliye edilmelidir (vakum pompasından değil, soğutma maddesi devresinden ölçülür!). Bu değer, o gün söz konusu yerdeki ulaşılabilen maksimum vakumdur ve soğutma sistemi tahliye edilirken tekrar bu değere ulaşılmalıdır. Bu yöntem kullanılırken vakum pompasının niteliği düzenli olarak kontrol edilmelidir. Mekanik kapsül yaylı vakum metre Kapsül yaylı vakum metre aneroit kutu ölçüm sistemine dayanmaktadır. Kutu hermetik kapalı ve tahliye edilmiş bir sistemden oluşmaktadır. Ortam basıncı azalırken kutunun genleşmesi ölçüm değeri göstergesini etkiler. Bu yöntem ile 1 mbar değerine kadar hava basıncından bağımsız basınç ölçümü yapılabilir. 7.4.2 Vakum pompası Yabancı gazlardan kaynaklanan sorunlar ciddidir ve duruma göre sistemin komple arızalanmasına yol açabilirler. Yabancı gaz her halükarda bir yandan kompresörün güç çekişinin artmasına ve diğer yandan da soğutma kapasitesinin düşmesine yol açar. Aşırı durumlarda yüksek basınç kapaması olur. Vakum pompaları bir soğutma sistemindeki kompresörlere, belli bir basınç oranını aşmak zorunda olan gaz sevk düzeneklerine benzerler. Vakum pompasındaki son kompresyon basıncı yaklaşık 1.000 mbar’dır. Emiş basıncı örneğin 1 mbar olacaksa, 1.000 değerindeki basınç oranı aşılmalıdır. Đlke olarak her soğutma sistemi mümkün olduğunca az yabancı gaz içermelidir. Ancak hareketli parçaların yağ kaplı olmasıyla 1.000 ve daha büyük basınç oranları mümkün olmaktadır. Bir ve iki kademeli vakum pompaları vardır. Đki kademeli vakum pompalarında daha düşük son basınçlar mümkün olmaktadır. 7.4 7.4.1 Soğutma maddesi devresinin tahliye edilmesi Genel Çıkış Çıkış elemanı Giriş Bir soğutma maddesi devresinin tahliye edilmesi öncelikle yabancı gazlardan kaçınılmasına yaramaktadır. Yalnız istisna durumunda sistem vakum pompası yardımıyla kurutulmalıdır, çünkü su vakum pompasıyla çok zahmetle emilir. Daha önce de tanımlandığı gibi, tahliye sırasında sistemde ölçülen basınç < 15 mbar olmalıdır. Bu hedefe ulaşabilmek için, tahliye ve basınç ölçme düzenekleri belli asgari şartlara uygun olmalıdır. 0,1 ile 1.000 mbar arası mutlak basınç ölçümleri yalnız bu basınç sahasına uygun olan özel ölçüm aletleriyle yapılabilir. Çoğunlukla mekanik yaylı vakum metre veya kapsül yaylı vakum metre kullanılmaktadır. Mekanik yaylı vakum metre Bu vakum metreler, ortam basıncına göre ulaşılan vakumu ölçmeye yararlar. Yani gösterilen vakum, bulunulan yerin rakımına ve hava durumuna bağlıdır. Ortam koşullarının dengelenmesi için kullanışlı vakum metrelerde işaretleme ibresi bulunmaktadır. Soğutma sistemi tahliye edilmeden önce, vakum pompası ile mümkün olan en düşük seviyeye kadar vakum yapılır ve işaretleme ibresi bu değere getirilir. Döner sürgü 2. kademe Döner sürgü 1. kademe Şekil 7-3 Đki kademeli döner sürgülü vakum pompasının şematik gösterimi Vakum pompasını çalıştıran herkes, emilmesi muhtemel sudan dolayı vakum pompasının arızalanmamasını temin etmelidir. Emilen su buharı pompa gövdesindeki dış koşullar nedeniyle yoğunlaşır. Bunun sonucunda korozyon ve muhtemelen vakum pompası yağının parçalanması söz konusudur. Gaz safra işletimi yardımıyla yoğunlaşma olması azaltılabilir ya da önlenebilir. Tahliye işlemi sırasında nem hasarının oluşmasını 7-1 7 Đşletime Alma önlemek için pompa önce gaz safra ile çalıştırılmalıdır. Bir vakum pompasının doğru bakımı için düzenli olarak gaz safrasıyla çalıştırmak ve hareketli parçaların yağlı kalmasını ve dolayısıyla son basıncı temin etmek için yağ seviyesini kontrol etmek gerekmektedir. Gaz safrası olmadan çalıştırma Gaz safrası ile çalıştırma Çıkış ventili 1 Soğutma sistemi Gaz safra ventili Su 2 Ortam havası 3 Yoğunlaşma 4 Şekil 7-4 Gaz safrası ile ve gaz safrası olmadan yapılan tahliye işleminin şeması 7-2 7 Đşletime Alma Gaz safrası olmadan yapılan tahliye işleminin adım adım tarif edilmesi Şekil 1 Pompa neredeyse havasız olan kaba bağlıdır (yaklaşık 70 mbar). Yani neredeyse yalnız buhar parçacıkları sevk etmesi gerekmektedir. tek taraflı olarak tahliye edilebilir. Tahliye sırasında çok düşük bir alçak basınç mevcut olur, ventil kızgınlığın çok büyük olduğunu ölçer ve tamamen açılmıştır. Şekil 2 Toplama odası kaptan ayrıdır. Sıkıştırma başlar. Şekil 3 Toplama odasının içeriği o kadar sıkıştırılmıştır ki, buhar damlacık şeklinde yoğunlaşmaya başlamıştır. Pozitif basınca henüz ulaşılmamıştır. Şekil 4 Ancak şimdi kalan hava gerekli olan pozitif basıncı oluşturur ve çıkış ventilini açar. Yoğunlaşan buhar pompa içinde kalır ve uzun vadede korozyona yol açabilir. Gaz safrası ile yapılan tahliye işleminin adım adım tarif edilmesi Şekil 1 Pompa neredeyse havasız olan kaba bağlıdır (yaklaşık 70 mbar). Yani neredeyse yalnız buhar parçacıkları sevk etmesi gerekmektedir. Şekil 7-5 Đki taraflı tahliyenin şematik gösterimi Ulaşılan son basıncın değerlendirilmesi için sistemdeki, vakum pompasına mümkün olduğunca uzakta bulunan bir noktadan basıncın ölçülmesi gerekir. Eğer bu mümkün değilse, fasılalı tahliye uygulanmalıdır. Burada basınç ölçer akış yönünde vakum pompasındaki bir vananın önünde bulunur. Vana ara sıra kapatılır ve oluşan basınç ölçüm aletinden okunur. Şekil 2 Toplama odası kaptan ayrıdır. Sıkıştırma başlar. Gaz safra ventili açılır ve toplama odasına fazladan hava (gaz safra) doldurulur. Şekil 3 Çıkış ventili fazladan gaz safrası hava tarafından açılır. Buhar ve hava dışarı çıkar ve artık zararlı yoğunlaşma olamaz. Şekil 4 Kalan buhar-hava karışımı dışarı atılır. Gaz safrası olmadan yapılan tahliye işletiminde bira daha düşük son basınçlara ulaşılır. 7.4.3 Doğru şekilde tahliye yapma Yabancı gazın azaltılması için tahliye Đzin verilen hacmen %1,5’lik artık hava oranı değerine uyulması için sistemin tamamı tahliyeden sonra < 15 mbar artık basınca sahip olmalıdır. Olanaklar çerçevesinde devre daima iki taraflı, yani yüksek ve alçak basınç tarafından tahliye edilmelidir. Örneğin genleşme ventili veya yay baskılı çekvalflar gibi mevcut elemanların sistem kısımlarının tahliye edilmesini engelleyip engellemediği ilke olarak kontrol edilmelidir. Termostatik genleşme ventilinde buharlaşma basıncı yaya ile birlikte kapatıcı ventil bileşeni olduğundan, bu ventil alçak basınç tarafından Şekil 7-6 Vakum pompasındaki ve sistem içindeki basıncın seyri Basınç seyirleri doğrudan vakum pompasında sistemde olduğundan daha düşük bir basıncın olduğunu göstermektedir. Bundan dolayı, öngörülen 15 mbar değerini garanti etmek için sistemdeki basıncın - doğrudan vakum pompasında olmayacak şekilde - ölçülmesi gerekmektedir. Eğer buna dikkat edilmezse, işletime almadan sonra sistemde büyük miktarlarda yabancı gaz bulunabilir ve hatalı çalışmaya veya yüksek basınç kapamalarına yol açabilir. 7-1 7 Đşletime Alma Sistemi kurutmak için tahliye Bir soğutma maddesi devresinde mevcut olması muhtemel su istisna hallerinde vakum pompası ile boşaltılabilir. Yalnız buhar halindeki su emilebileceğinden, önce sıvının buhar haline dönüştürülmesi gerekir. Bunun için ya ısı verilmeli veya basınç seviyesi düşürülmelidir. Tablo 7-1 Sıcaklığa bağlı olarak suyun buhar basıncı Sıcaklık, °C 40 20 0 -10 -20 Suyun buhar basıncı, mbar 74 23 6,1 2,6 1,0 Tabloda buhar basıncının sıcaklıkla ilişkisi gösterilmiştir. Eğer örneğin 20 °C sıcaklığındaki su buharlaştırılacaksa, 23 mbar’lık bir basınç seviyesine ulaşılmalıdır. Ancak bundan sonra su buharının pompalanarak tahliye edilmesi mümkündür. Ama buharlaşma sırasında suyun sıcaklığı da düşmektedir. Daha büyük miktarlarda su buharlaştırılacaksa, gerekli olan buharlaşma ısısı dışarıdan verilmelidir, aksi halde çok daha düşük basınçlar gerekecektir ve tahliye işlemi çok uzun sürecektir. Aynı şekilde su buharının özgül hacmi de göz önünde bulundurulmalıdır. Pompalayarak boşaltma, özgül hacmin düşük basınçlarda büyük olmasından dolayı mümkün olduğunca az basınç düşüşü ile vakum pompasının emiş hattı üzerinden yapılmalıdır. Bu, emiş basıncını mümkün olduğunca yüksek tutmak ve bu sayede daha kısa pompalama süreleri elde etmek için gereklidir. “Vakumun bozulmasıyla” kurutmanın hızlandırılması mümkündür. Burada önce tahliye yapılır ve ardından sisteme kuru azot doldurulur. Azot kalan suyun büyük bir kısmını alır. Tekrar tahliye yapıldığında su azotla birlikte emilir ve bu sayede sistemdeki su oranı hızla düşürülür. 7.5 7.5.1 Soğutma maddesi devrelerinde kaçak kontrolü Genel Zaman içinde soğutma maddesi devrelerinin sızdırmazlığına dair beklentiler büyük ölçüde artmıştır. Ancak mutlak bir sızdırmazlığa asla ulaşılamaz (hidrojen metal yapılardan bile difüze olmaktadır). Sızdırmazlığa ilişkin olarak DIN 8964 standardında sınır değerler anılmıştır. Đç hacmi 5 dm³’e kadar olan elemanlar için soğutma basıncı kaybı 10 bar test basıncında, yılda 2,4 g R 134a’dan daha fazla olmamalıdır. 7-2 7.5.2 Basınç tutma yöntemiyle kaçak kontrolü Bu yöntemde yalnız sistemin bütününün sızdırmazlığı hakkında bir fikir veren kaçak testi söz konusudur. Test nesnesi olması gereken basınca kadar örneğin azotla doldurulur. Ardından doldurma ventili kapatılır. Zamana bağlı basınç düşüşü kaydedilir. R 134a için yaklaşık 250 kg/yıl kanıtlama hassasiyeti elde edilir. Yani bu kabaca yapılan bir sızdırmazlık testidir. Aynısı, sistemlerin vakum ile test edildiği benzer vakum yöntemi için de geçerlidir. 7.5.3 Kabarcık testi ile kaçak arama Pozitif basınç altındaki test nesnesi komple su banyosuna daldırılır. Yükselen kabarcıklar kaçak olduğunu gösterir. Soğutma maddesi kaybı 280 g/yıl iken (R 134a) bir kabarcık oluşturmak için 13 saniye süre gereklidir. 15 g/yıl için 290 s gereklidir. Suya daldırılan elemanların sonradan kurutulması aslında bir dezavantaj olarak ortaya çıkmaktadır. 7.5.4 Sabun köpüğü testi ile kaçak arama Kaçak olduğundan şüphelenilen yerlere sabun çözeltisi (kaçak arama spreyi) püskürtülür. Kabarcıklar kaçak olduğunu gösterir. R 134a’daki kanıtlama sınırı 250 g/yıldır. Şekil 7-7 Sabun köpüğü testi ile kaçak arama 7.5.5 Elektronik kaçak arama cihazı ile kaçak arama Burada kanıtlama hassasiyeti yaklaşık 0,2 ila 20 g/yıl R 134a arasındadır. Bu cihazlarla elde edilen sonuçlar epey memnun edicidir. Klor içermeyen soğutma maddeleri ve kısmen de diğer test gazı kaçakları güvenilir şekilde tespit edilebilir. Bu cihazlar kullanılırken öngörülen kaçak oranları kontrol edilebilir. Elektronik kaçak arama cihazı ile kaçak ararken tüm bağlantı yerleri yukarıdan aşağıya doğru arama sondası ile taranmalıdır. R 134a havadan ağırdır ve dolayısıyla aşağıya çökmektedir. Kaçak aramaya aşağıdan başlanırsa, daha yukarıdan açığa çıkmış gazdan dolayı yanlış göstergeler elde edilebilir. 7 Đşletime Alma Servis cihazı üzerindeki hortumlarla sisteme bağlanabilir ve servis ile işletime almayı büyük ölçüde kolaylaştırmaktadır. 7.7 Şekil 7-8 Elektronik kaçak arama cihazı 7.5.6 Test gazları yardımıyla kaçak arama Test gazı yardımıyla kaçak arama için test gazı olarak başta hidrojen veya helyum akla gelir. Bu yöntemde test nesnesinin tamamı tahliye edilmiş bir odada bulunur ve örneğin helyum ile doldurulur. Bir helyum detektörü kaçak yerlerden dışarı çıkan helyum atomlarını kaydeder. Böyle bir cihaz, R 134a’da 0,07 g/yıl düzeyindeki yıllık kaçak oranlarını tespit edebilecek bir ölçüm doğruluğuna sahiptir. Bu cihaz bir gaz sondası ile tekil kaçak arama için de kullanılabilir. 7.6 Manometre bloğu Çalışma basınçlarının ölçülmesi için ve servis amacıyla servis cihazından başka sıklıkla bir de manometre bloğu kullanılır. Manometre bloğuna sistemin yüksek ve alçak basınç tarafları ile vakum pompası, emiş istasyonu veya soğutma maddesi tüpleri bağlanabilir. Manometre bloğunda bir yüksek ve bir alçak basınç manometresi bulunur. Bazı tiplerde ek olarak bir de vakum metre bulunmaktadır. Servis cihazları Bir soğutma sistemini işletime almak veya servis için servi cihazları denen cihazlar kullanılmaktadır. Bir servis cihazı tipine göre aşağıdaki bileşenleri içerir: • • • • • • Vakum pompası Yüksek ve alçak basınç manometresi vakum metre Emiş düzeneği Yağ deposu Filtre kurutucu Şekil 7-10 Manometre bloğu Alçak basınç manometresi mavi Otomatik ventil Yüksek basınç manometresi kırmızı mavi Gözetleme camı kırmızı Kör tapa sarı siyah Şekil 7-11 Manometre bloğunun yapısı Şekil 7-9 Servis cihazı 7-3 7 Đşletime Alma Manometre bloğunun bir soğutma sistemine bağlanması ve sökülmesi için iş adımları • Servis ventillerinin millerini arka yuva yönünde çevirin. • Bağlantıların koruyucu kapaklarını dikkatlice sökün. Sızdıran bir tapadan dolayı kapak altında basınç birikmiş olabilir. • Manometre bloğunun alçak ve yüksek basınç tarafları ve servis ventillerinin bağlantıları arasına hortumları bağlayın. • Manometre göstergelerinin 0 bar gösterip göstermediğini kontrol edin. • Vakum pompasını sarı veya siyah bağlantıya bağlayın. • Sistemin içine hava girmemesi için manometre bloğunu ve hortumları kısa bir süre tahliye edin. Bu sırada sarı veya siyah ile kırmızı ve mavi ventiller açılmalıdır. Vakum pompasını kapatırken, vakum pompasındaki çekvalfın arızalı olması halinde havanın geri dönmemesi için önce vanayı kapatın. • Bloktaki bütün ventilleri kapatın. • Alçak basınç tarafının servis ventilini açmak için yaklaşık bir tur sağa çevirin. • Yüksek basınç tarafının servis ventilini açmak için yaklaşık bir tur sağa çevirin. • Basınç ölçümü • Sökme için önce yüksek basınç tarafındaki servis ventilini kapatın (arka yuva). • Kompresörün kapalı servis ventiline karşı hortumu ve bloğu emerek boşaltabilmesi için kırmızı ve mavi ventili açın. • Manometre bloğundan mümkün olduğunca çok soğutma maddesi çekebilmek için eğer mevcutsa “pump down” düzeneğini çalıştırın. • Alçak basınç tarafındaki servis ventilini kapatın (arka yuva). • Manometre bloğundaki ventillerin hepsini kapatın, hortumları servis ventillerinden sökün ve manometre bloğundaki nipellere vidalayın, aksi halde emmeden dolayı soğuk olan hortumlarda su buharı yoğunlaşır. • Servis ventillerinin koruyucu kapaklarının hepsini takın. • Hortumlar oda sıcaklığına kadar ısındıktan sonra, bunları sökün ve manometre bloğundaki nipellere kapakları takın. Đlke olarak soğutma maddeleri ile ilgili işlerde ilgili koruyucu yönetmelikler dikkate alınmalıdır. 7.8 Eğer soğutma sisteminin kompresörü transfer için kullanılamıyorsa, soğutma maddesini soğutma sisteminin diğer kısmına veya ayrı bir kaba transfer etmek için soğutma sistemine bir geri kazanım düzeneği bağlanmalıdır. Bu sırada bunun aşırı doldurulmaması gerekmektedir. Soğutma maddesiyağ karışımı için faydalı kap hacmi sıvının yaklaşık hacmen %80’i ile (tartılacak!) sınırlandırılmalıdır. Tüpün izin verilen azami dolum ağırlığına dikkat edilmelidir (tip etiketi). Bunun için özel geri dönüşüm tüplerine gerek vardır. Normal soğutma maddesi tüpleri yetkisiz dolum yapılmasına karşı çoğunlukla bir çekvalf ile emniyete alınmıştır. Soğutma sisteminin açılması gereken bakım, onarım vs. işlerinden önce soğutma sisteminin basıncı mutlak 0,05 bar’a indirilmelidir. Bu şekilde soğutma maddesinin gereksiz yere dışarı kaçmasını önlemek veya kaynaklama işlemi sırasında soğutma maddesinin ayrışmasını minimuma indirmek amacıyla sistem içindeki soğutma maddesi konsantrasyonu minimuma indirgenir. Kaplar, alt dirsekler, çökeltmeler, boru dirsekleri vs. içinde mevcut sıvı üzerinden emiş yapıldığında sıvı giderek soğur ve bununla birlikte basınç da giderek düşer. 0,3 bar son basınçta sistem içinde büyük miktarda aşırı soğuk sıvı bulunması mümkündür. Bu bölge dışarıdan buz tutma veya terleme şeklinde görülebilir. Sistemin açılması, sıvının aniden serbest kalmasına ve bununla birlikte yaralanmalara yol açabilir. Bu yüzden böyle yerlerde yapılan emiş sırasında noktasal olarak ısı verilmelidir. Bu şekilde ayrıca emiş süresi de büyük ölçüde kısalacaktır. Sistem içinde suyun yoğunlaşmasından kaçınmak için, devreyi açmadan önce tüm sistem bileşenlerinin ortam sıcaklığına ulaşması beklenmelidir. 7.9 Servis ventili Kompresörlere sıklıkla basınç ve emiş tarafına kompresör vanaları monte edilir. Bağlantı flanşı Emiş veya basınç hattı Yalıtım küresi Emiş istasyonu Soğutma maddesi bir sistemden çıkarılacaksa, bunun için bir emiş istasyonu kullanılır. Tipine göre bu, çeşitli soğutma maddeleri, sıvı veya buhar emme ve de soğutma maddesi temizliği/geri dönüşümü ve yağdan arıtma için de kullanılabilir. Soğutma maddelerinin transferi veya emilmesi EN 378-4 (Eylül 2000) standardına göre aşağıdaki gibi yapılır: 7-4 Kompresör bağlantı flanşı Şekil 7-12 Kompresör vanası 7 Đşletime Alma Kapatılamayan servis bağlantısı Kapatılabilir servis bağlantısı Ventil mili Ventil mili ortada, tüm bağlantılar açık Servis bağlantısı açık Şekil 7-13 Kompresör vanası, üstten görünüş Ventil mili tam sağda (arka yuvada) Servis bağlantısı kapalı Şekilde gösterilen ventilde, kompresör bağlantıları ve emiş veya basınç hattı bağlantı flanşlarının yanı sıra iki de servis bağlantısı bulunmaktadır. Kompresör yönündeki kapatılamayan bağlantı nipeli bir güvenlik elemanının bağlanması içindir. Kapatılabilir servis bağlantısına örneğin manometre bloğu bağlanabilir. Ventil mili arka yuvaya kadar çevrilirde (tam açık) ana hat açıktır, ama kapatılabilir nipel kapalıdır. Servis manşonunun açılması için ventil mili yaklaşık bir tur sağa (“kapalı”) çevrilmelidir. Ventil mili, mil kovanı üzerinden kaçak olması olasılığından dolayı bir kapakla kapatılır(şekilde gösterilmemiştir). Aşağıdaki şekilde servis ventilinin işlevi üç konumda gösterilmiştir. Ventil mili tam solda, ana hat kapalı Kapatılamayan servis bağlantısı (ör. basınç denetçisi) Kapatılabilir servis bağlantısı Ventil mili Şekil 7-14 Üç konumdaki servis ventili (şematik) 1. konum: 2. konum: 3. konum: Kompresör kapalı Basınç ölçümü Normal çalışma Bir klima sisteminde normal olarak biri yüksek basınç tarafında biri de alçak basınç tarafında kompresöre mümkün olduğunca yakın monte edilen iki servis ventili bulunmaktadır. Doldurma ve servis ventili olarak sıklıkla aşağıda gösterilen otomatik ventil kullanılır. Ventil gövdesi içine bir iğneli ventil elemanı vidalanmıştır. Uygun bir adaptörün, örneğin “itici pimli” doldurma hortumunun vidalı kısma vidalanması ile ventil elemanı aşağı bastırılır ve ventil yay kuvvetine karşı açılır. Sisteme çıkış Ana bağlantı (ör. kompresörden) Adaptör sökülürken ventil kendiliğinden kapanır. Bağlantı takılırken ve sökülürken daima küçük miktarda soğutma maddesi dışarı kaçar. Ventil elemanı sızdırdığında soğutma maddesi kaybını önlemek için ve ventilin zarar görmemesi için kapağın bir contayla birlikte takılması gerekmektedir. 7-5 7 Đşletime Alma 7.10 Đşletime almanın adımları Soğutma maddesi hortumu Bastırıcılı bağlantı parçası Đğneli ve yaylı ventil elemanı Bu bölümde bir küçük soğutma sisteminin işletime alma süreci DIN 8975-5 standardına göre tarif edilmiştir. Bunun başlangıç noktası komple monte edilmiş bir sistemdir. 7.10.1 Gözle kontrol Çalışmalar tamamlandıktan sonra hatların hepsinin lehimlendiği veya vidalandığı, yapı elemanlarının hepsinin doğru şekilde monte edildiği kontrol edilmelidir. Montaj yönü veya konumu tanımlanmış olan elemanlarda montaj talimatına uyulup uyulmadığı kontrol edilmelidir. Ayrıca elemanların hasar görüp görmediği de kontrol edilmelidir. 7.10.2 Basınç testi Basınç testi ile sistemin çalışma şartlarındaki basınç yüklerine dayanıklı olup olmadığı kontrol edilir. Bu sayede soğutma maddesi kaybı ve yaralanmalardan kaçınılacaktır. Đğneli ventil Şekil 7-15 Đğneli ventil (otomatik ventil) Diğer bir seçenek de iğneli ventil/hızlı geçme bağlantı kombinasyonudur. Bu seçenek ile takma-çıkarma sırasındaki soğutma maddesi kaybı minimuma indirgenebilir. Ventil, hızlı geçme bağlantının el çarkıyla açılıp kapatılır. Đğne Basınç testi kuru azot ile yapılır. Test basıncı ilgili basınç kademesinin izin verilen azami çalışma basıncıdır. Đzin verilen çalışma basıncı DIN 8975-1 standardından belirlenebilir (soğutma sistemi elemanları şartnamesi, ancak yalnız sabit soğutma sistemleri için geçerlidir) veya elemanların tip etiketlerindeki verilere göre (zincirdeki en zayıf halka) belirlenir. Basınç testi sırasında sistem elemanlarından hiçbirinin kapalı olmadığından ve elemanların aşırı yüke maruz kalmayacaklarından emin olunmalıdır. Azot dolumu yavaşça ve daima bir basınç düşürücü üzerinden gerçekleşmelidir. Tüpün basınç düşürücü olmadan bağlanması yasaktır. 7.10.3 Sızdırmazlık testi Hortum bağlantısı Bastırıcı El çarkı Sızdırmazlık genel olarak önce tüm bağlantılara 1 bar ve izin verilen çalışma pozitif basıncı arasındaki bir pozitif basınçta köpüren bir sıvı uygulanarak kontrol edilir. Bunun için basınç testinin gaz dolumundan yararlanılması tavsiye edilir. Sızdıran yerlerin elektronik kaçak arama cihazı ile bulunması için, sistemin soğutma maddesi ile doldurulması gerekmektedir. Yürürlükteki kurallara uygun kaçak oranları yalnız elektronik kaçak arama cihazı ile kontrol edilebilir. 7.10.4 Kurutma, tahliye etme Şekil 7-16 Servis ventilleri için hızlı bağlantı 7-6 Kurutma için tahliye etme işleme çoğunlukla yeterli olmamaktadır. Öncelikle sistemin sistem sıcaklığında suyun buhar basıncına kadar (ör. 20 °C’de 23 mbar) emilmesi faydalıdır. Vakum “kırılarak” (biraz kuru azot doldurularak) ve yeniden tahliye edilerek sistemdeki su oranı daha çabuk azaltılabilir. 7 Đşletime Alma Tahliye sırasında tüm sistem elemanlarının tahliye edilebildiğinden ve vakum pompasının gerekli gücü sağladığından emin olunmalıdır. Sistemdeki yabancı gaz oranını düşük tutmak için, sistem doldurulmadan önce mümkün olduğunca çok, ama en az 15 mbar’dan daha aşağı olacak şekilde tahliye edilmelidir. Ulaşılan vakum edilmelidir. bir vakum metre ile kontrol 7.10.5 Dolum, gerekli dolum miktarının belirlenmesi Kompresör asla çalıştırılmamalıdır. soğutma maddesi olmadan Sistemin dolum miktarı biliniyorsa, soğutma maddesi kompresör durma halindeyken bir doldurma silindiri ile veya bir terazi üzerinden vakuma karşı sıvı halde sistemin yüksek basınç tarafından doldurulabilir. Hava çıkış sıcaklığının soğutma maddesi dolum miktarıyla ilişkisi Şekil 7-17'de gösterilmiştir. Hava çıkış sıcaklığının en düşük olduğu nokta sistemin optimal dolum miktarını belirler. 2. Termostatik genleşme ventilli sistem Sensör dolumuna göre kısmi yük veya tam yük durumunda önce evaporatör çıkışındaki kızdırma kriteri esas alınır. Sistem hala tam dolu olmadığı sürece genleşme ventiline buhar kabarcıklı sıvı akar. Ventil tam açık haldeyken bile evaporatöre yeterince soğutma maddesi iletilemez. Evaporatör çıkışındaki emiş buharının kızgınlığı yüksektir. Dolum sırasında kızdırma sürekli düşer. Kızdırmanın kararlı hale geldiği noktada, yani ventilde saf sıvı varken ve ventil doğru şekilde ayarlama yaparken sistem minimum dolum miktarına sahiptir. Normal olarak sisteme biraz daha ilave soğutma maddesi girer. Dolum miktarı çeşitli çalışma durumlarında kontrol edilmelidir. Sıvı soğutma maddesi ile alçak basınç tarafından dolum sırasında özellikle dikkatli hareket edilmelidir. Kompresör içine asla büyük miktarlarda sıvı girmemelidir. R 134a tek maddeli soğutma maddesidir ve bundan dolayı hem gaz halinde hem de sıvı halde soğutma maddesi tüpünden alınabilir. Eğer önce dolum miktarının belirlenmesi gerekiyorsa, önce alçak basınç müşiri tetikleyene kadar ve kompresör çalıştırılabilecek kadar soğutma maddesi doldurulur. Dolum işlemi sırasında kompresörü hasar görmeden çalıştırabilmek için genel olarak dolum miktarının yaklaşık yarısı yeterli olmaktadır. 1. Kılcal borulu veya genleşme borulu sistem Dolum kriteri kızdırmadır. Tam yükte (evaporatöre gelen hava sıcaklığı yüksek), evaporatör çıkışında kızdırma az olacak kadar ya da evaporatör çıkışında faz değişimi tam sona ermiş olacak kadar (0 K kızdırma) soğutma maddesi doldurulmalıdır. Fazla olan soğutma maddesi kısmi yükte ayırıcıda toplanır. Bir sistemin değerlendirmeye alındığında evaporatördeki hava çıkış sıcaklığı belirleyicidir. Şekil 7-18 Dolum miktarına bağlı kızdırma Sıvı hattında bir gözetleme penceresi bulunuyorsa, asgari dolum miktarının belirlenmesi için kullanılabilir. Bu durumda buhar kabarcığı görülmemelidir. Kolektör yoksa, ikinci kriter, yani aşırı soğutma dikkate alınabilir. Normalde optimal dolum miktarı 2 3 K aşırı soğutma düzeyindedir. Kolektör varken, minimum dolum miktarı kriteri olarak kızdırmanın kararlılık değeri alınır. Đlave soğutma maddesi kolektörde saklanır. Ancak kolektör taştığında aşırı soğutma ölçülebilir. Sistem fazla doldurulmuş olur. Kolektörlü sistem fazla doldurmadan daha az etkilenir. Yoğunlaşma basıncı denetlenerek de dolum miktarı hakkında bir fikir edinilebilir. Şekil 7-19’da bu ilişkiler gösterilmiştir. Fazla doldurma durumunda yoğunlaşma basıncı görece daha azdır. Soğutma maddesi doldurulduğunda, yoğunlaşma basıncı kolektörde bir sıvı seviyesi oluşana kadar artmaya devam eder. Kolektörün dolması sırasında basınç sabit kalır. Kolektör dolduğunda soğutma maddesi kondansatörde birikir, etkin yoğunlaşma yüzeyi azalır ve yoğunlaşma basıncı artmaya devam eder. Şekil 7-17 Optimal dolum miktarı 7-7 7 Đşletime Alma Şekil 7-19 Dolum miktarına bağlı yoğunlaşma basıncı Kolektörde en düşük soğutma maddesi dolum seviyesine çoğunlukla aşağıdaki hallerde ulaşılır: • Kısmi yük • MOP noktasının 5 - 8 K altında • Maksimum yoğunlaşma basıncı Buharlaşma basıncı MOP noktasına yakınken dolum yapmak mümkün değildir, çünkü çalışma kızgınlığı çok büyüktür. Gerekli olan dolum miktarı tip etiketi üzerinde belgelendirilmelidir. 7.10.6 Güvenlik elemanlarının kontrolü ve ayarlanması Dolumdan sonra güvenlik elemanlarının ayarı ve işlevi kontrol edilmelidir. 7-8 8 Hata Arama 8 Hata Arama 8.1 Koşullar Hata aramak için iki koşul yerine getirilmelidir: • Uzmanlık bilgisi • Teknik donanım Bu iki kavram CFC-Halon Yasak Kararnamesinde anılmaktadır. Meslek birliği yönetmeliğinde de (VBG 20) servis için gerekli uzmanlık bilgisine dikkat çekilmektedir. Teknik donanım Hata aramanın en önemli yardımcı araçları manometre ve termometredir. Kızdırma ve aşırı soğutma gibi soğutma maddesi halleri bir hata aranması sırasında önemli ipuçları verir. Hata aramada kişinin kendi duyuları da önemli yardımcı araçlardır. Gözetleme penceresindeki kabarcıklar, kirlenme ve buz tutma görülebilir. Eğer bir kompresör nemli buhar çekiyorsa, bu durum emiş hattından anlaşılır, hatta duruma göre duyulabilir. Hatta aşırı zorlanan bir kompresörün kukusu bile duyulabilir. Hata aram için yardımcı olarak aşağıdaki aletler hazır bulundurulmalıdır: • • • • • Servis istasyonu Manometre Termometre Kuru azot Yeni soğutma maddesi için soğutma maddesi tüpü • Kullanılmış soğutma maddesi için soğutma maddesi tüpü • Eski yağ için toplama kabı • Vakum pompası • Hortumlar • Terazi • Emiş istasyonu • Kaçak arama cihazı Ölçüm cihazları düzenli olarak kontrol edilmelidir. Ancak kalibrasyon yalnız resmi onaylı bir test kurumu tarafından yapılabilir. Manometre Servi işlerinde kullanılan manometreler neredeyse daima pozitif basınç manometreleridir. Eğer manometre üzerinde sıcaklık ıskalası varsa, bu daima mutlak basınçları esas alır. Burada bir manometre ile sıcaklığın doğrudan ölçülebilmesinin mümkün olmadığı dikkate alınmalıdır. Sıcaklık verileri yalnız referans değerleridir. Yalnız doyma sıcaklığı ölçülen basınçla eşleştirilir. Eğer soğutma maddesi sıvıysa, sıcaklık daha düşüktür. Eğer gaz halindeyse, doyma sıcaklığının üzerindedir. Manometreler sisteme bağlı olmadıkları sürece 0 bar basınç göstermelidir. Manometrelerde ayarlama için bir ayar vidası bulunmalıdır. Termometre Normal olarak yüzey ve temas sensörlü sayısal termometreler kullanılmaktadır. Özellik büyük sıcaklık farklarında ölçüm yerinde iyi bir ısı yalıtımı olmalıdır. Isı iletken pastasının tasarruflu kullanılması tavsiye edilir. Eğer ölçüm yeri aşırı kirliyse, temizlenmeli ve duruma göre ince zımpara ile zımparalanmalıdır. Daima sensörün sıcaklığı ölçülür. Isı yalıtımının olmaması ve hat üzerindeki izole edici oksit tabakaları dolayısıyla ölçülen ve gerçek değerler arasında birkaç Kelvin sıcaklık farkı olabilir. 8.2 8.2.1 Hata aramada takip edilecek yol Soğutma maddesi Önce sistem içindeki soğutma maddesi belirlenmelidir. Soğutma maddesi ve dolum miktarı nizami olarak sistemin kullanma kılavuzunda ve tip etiketi üzerinde yazılı olmalıdır. 8.2.2 Sistem şeması Sistemin yapısı, monte edilmiş elemanlar ve bileşenler ve bunların çalışma şekli hakkında bilgi sahibi olmadan hata arama yapılamaz. 8.2.3 Gözle kontrol Bazı hatalar gözle görülebilir veya tecrübe ile hissedilebilir. Sık görülen kondansatör kirlenmesi veya gözetleme penceresinde buhar kabarcığı oluşması çok çabuk tespit edilebilir. Evaporatörün alışılmadık şekilde buzlanması halinde oluşan buzlanma şekli değerli bilgiler verir. Yalnız giriş kısmında buzlanan evaporatör soğutma maddesi beslemesinin yetersiz olduğuna bariz bir işarettir ve bu da genleşme elemanının doğru çalışmadığı veya soğutma maddesinin eksik olduğu sonucuna götürür. Tamamen buzlanma ise yük problemleri olduğuna işaret eder - yani hava hacim akımı hiç yoktur veya çok azdır. Kızdırma bile bazen gözle görülebilir. Evaporatörün sonunda, buharlaşma sıcaklıkları -2 °C’nin üzerinde olduğunda kuru ya da görece daha kuru olan bir bölge olmalıdır. Soğutma sistemindeki sıvı hattı sıcaktır. Yerel bir soğuma hissedilebiliyorsa veya terleme oluşuyorsa, bu hatta büyük bir basınç düşüşü olduğuna işaret eder. Filtre tıkandığında da benzer belirtiler tespit edilebilir. 8-1 8 Hata Arama Sıcak gaz hattı o kadar sıcaktır ki, elle uzun süre tutulamaz. Alışılmadık derecede soğuk basınç hatları kompresörün “ıslak” emiş yaptığına işaret eder. içermektedir. Sistem ne kadar karmaşık ve çatallı olursa, o kadar fazla ölçüm noktasına gerek duyulur. Sistemde su olduğu nem göstergeli bir gözetleme penceresinden kolaylıkla anlaşılabilir. Evaporatör çıkışındaki sıcaklık ve basınçtan evaporatördeki kızdırma öğrenilir. Kızdırma evaporatörün dolumu hakkında bariz bir göstergedir. Kızdırma çok büyük olduğunda evaporatöre çok az, kızdırma çok az olduğundaysa çok fazla soğutma maddesi sevk edilir. Münferit hallerde bu duruma genleşme elemanının mı yoksa eksik dolumun mu yol açtığı kontrol edilmelidir. Ancak soğutma maddesi dolum miktarı hakkında bariz bir gösterge varsa bu durum ayırt edilebilir. Genel kuralların tehlikeli yanı, çoğunlukla kullanılabilmelerine karşın daima geçerli olmamalarıdır. Bundan dolayı her bir boru hattı kesimi ya da elemanlar içindeki soğutma maddesinin halleri basınç ve sıcaklık ölçümleri ile tam olarak belirlenmelidir. Kondansatör çıkışındaki basınç ve sıcaklıktan aşırı soğutma öğrenilir. Bu şekilde dolum miktarı değerlendirilebilir. Kolektör olan sistemlerde asgari dolum miktarının tespit edilmesi için en uygun yol sıvı hattındaki gözetleme penceresidir. Bu durumda aşırı soğutma daha çok aşırı doluma dair bir göstergedir. 8.2.4 Sıcak gaz sıcaklığı yardımıyla kompresörün izin verilen kullanım sahası içinde çalıştırılıp çalıştırılmadığı kontrol edilebilir. Kompresör gözetleme penceresindeki yağ seviyesi sistemdeki yağ miktarı veya yağ geri dönüşü hakkında bilgi verir. Ama yoğunlaşan soğutma maddesi yağ seviyesini büyük ölçüde etkileyebilir. Renk değişiklikleri yardımıyla yağ durumu hakkında bir sonuç çıkarılabilir. Ölçümler Akış şeması (Şekil 8-1) sistemin değerlendirilmesi ya da hata arama için gerekli olan “asgari bilgileri” Şekil 8-1 Hata aramada değerlendirme için ölçüm noktaları 8-2 8 Hata Arama Soğuk hava Evaporatör Termostat Sıcak hava Fan Gözetleme camı Dolum armatürü Basınç müşirleri Kompresör Kurutucu Sıcak hava Kolektör Kondansatör Soğutma havası Şekil 8-2 Dolum armatürü olarak manometre bloğu kullanılan soğutma maddesi devresinin şeması 8-2 8 Hata Arama 8.3 Tipik hatalar ve olası nedenleri Soğutma maddesinden kaynaklanan hataların çoğu bir kontrol listesi (ör. aşağıdaki tablolar) yardımıyla tespit edilebilir. Arızaların ortaya çıkış şekli çoğunlukla aynıdır, ancak nedenleri farklıdır. Buzlanmış bir evaporatör örneğin tamamen normal olabilir. Ama genleşme ventili de bozuk olabilir, yağ geri dönüş sorunları olabilir veya evaporatör fazla küçük olabilir ve daha bir çok neden olabilir. Ölçümler (kızdırma, aşırı soğutma, sıcak gaz sıcaklığı, ...) ve gözlemler (gözetleme penceresi, buzlanma şekli, ...) ile bu hatalar sistematik olarak sınırlandırılabilir ve teşhis edilebilir. Şekil 8-3’te açıkça görülebileceği gibi, eksik yağ (yağ geri dönüş sorunları), soğutma maddesi deplasmanı ve elektrik hataları kompresörün devre dışı kalmasına neden problemlerden en sık görülenleridir. Ortam sıcaklığına (kompresör devir sayısı, iç sıcaklık, dış sıcaklık, havadaki nem) bağlı olan yüksek ve alçak basınç da yine sıklıkla hata belirlenmesi için kullanılmaktadır. Bu yöntemin uygulanması için söz konusu sistemin işletim verilerinin normal çalışma sırasında belirlenmiş olması kaçınılmazdır. Rasgele sistemler üzerinde genel bir uygulama neredeyse hiç mümkün değildir. Đçten regüleli yalpa diskli kompresör monte edilmiş olması, örneğin evaporatör kirlendiğinde veya fan devre dışı kaldığında ortaya çıkan alçak basıncı ayarlanmış olan değerle sınırlandırır. Bunun sonucunda alçak basıncın genel olarak göz önünde bulundurulması yoluyla bu hatalar Genel hata (%14) tespit edilemezdi. Hava giriş ve hava çıkış sıcaklıkları gibi diğer ölçümler de gereklidir. Aşağıdaki tabloda farklı dış sıcaklıklarda bir sistemde beklenen basınç değerleri gösterilmiştir (orta devir sayısında ölçülmüştür). Emiş basıncı (alçak basınç manometresi) Tablo 8-1 Beklenen emiş basıncı Dış sıcaklık, °C cinsinden Pozitif basınç, bar cinsinden 25 yaklaşık 2,0 30 yaklaşık 2,5 35 yaklaşık 3,0 Yüksek basınç (yüksek basınç manometresi) Tablo 8-2 Beklenen yüksek basınç Dış sıcaklık, °C cinsinden Pozitif basınç, bar cinsinden 25 yaklaşık 8 35 yaklaşık 13 40 yaklaşık 16 45 yaklaşık 18 Yetersiz yağ (%26) Elektrik hatası (%15) Kir (%1,5) Nem (%4) Soğutma maddesi deplasmanı (%24) Aşırı kızdırma (%4) Sıvı darbesi (%4) Düşük kızdırma (%7,5) Şekil 8-3 Devre dışı kalmış yaklaşık 40.000 kompresördeki hata nedenleri 8-3 8 Hata Arama Bir soğutma sistemi içinde ortaya çıkan basınçlar büyük ölçüde ortam sıcaklığına ağlı olduklarından, bu ilişkileri tanımak önem taşır. Tablo 8-3’te bu ilişkiler gösterilmiştir. Tablo 8-3 Đşletim basınçlarına etki eden büyüklükler Emiş basıncı Yüksek basınç Ölçüm büyüklüğü artar artar düşer artar X X düşer Kompresör devir sayısı düşer X artar X X X Araç iç sıcaklığı X düşer artar X X X Dış sıcaklık X düşer artar X X X Havadaki nem düşer X X Hata arama için sıklıkla hata arama cetvelleri kullanılır. Şekil 8-4’te Bock firmasına ait sürgülü hata arama cetveli örnek olarak verilmiştir. Bu cetvel tespit edilmiş olan bir problem için normalde birden fazla olası hata nedeni gösterir. Hatanın daha kesin sınıflandırılması için devrenin değerlendirilmesi amacıyla ölçüm yapılması ve hata arayan kişinin deneyimli olması gerekmektedir. Şekil 8-4 Bock firmasının sürgülü hata arama cetveli Aşağıda soğutma maddesi devresindeki emiş basıncı ve yüksek basınç ölçüm değerlerinden yola çıkılarak olası arızalar sayılmıştır. 8-2 8 Hata Arama 8.3.1 Emiş basıncı çok düşük, yüksek basınç düşük ila normal Emiş basıncı çok düşük Yüksek basınç düşük ila normal Şekil 8-5 Emiş basıncı çok düşük, yüksek basınç düşük ila normal Tablo 8-4 Emiş basıncı çok düşük ve yüksek basınç düşük veya normal iken hata seçimi Neden Olası sonuç Hatanın giderilmesi Soğutma maddesi eksik Aşırı soğutma gerçekleşmiyor, gözetleme penceresinde kabarcık var, kızdırma büyük, evaporatör kar yapıyor Kaçak arayın, soğutma maddesini tamamlayın Kompresördeki emiş vanası kısık veya kapalı Emiş manometresi vakum gösteriyor Vana konumunu kontrol edin ve düzeltin Evaporatör lamelleri veya hava filtresi kirli Soğutma kapasitesi çok düşük Temizleyin Evaporatör fanı çalışmıyor Alçak basınçta kapatma Fanı onarın Solüsyon donmuş (dolaylı sistemlerde) Evaporatör hasarı Antifrizi kontrol edin, solüsyon konsantrasyonunu artırın Genleşme ventili arızalı (sensör sistemi sızdırıyor) Emiş manometresi vakum gösteriyor, çünkü ventil kapanmıştır Ventili değiştirin Genleşme ventilinin eleği veya memesi tıkalı Kızdırma yüksek Temizleyin Filtre kurutucu tıkanık Gözetleme penceresinde kabarcık var, kızdırma yüksek, filtre kurutucu soğuk Filtre kurutucuyu değiştirin Gözetleme penceresinde kabarcık var, kızdırma yüksek, hat kesimi soğuk Vananın açıklığını kontrol edin, hattı kontrol edin Sık sık alçak basınç kapaması, no-frost termostatı sık tetikliyor Güç regülasyonunu kontrol edin Kolektördeki vana kısık, sıvı hattında basınç düşüşü Isıl yük çok az 8-3 8 Hata Arama 8.3.2 Emiş basıncı normal, yüksek basınç çok yüksek Emiş basıncı normal Yüksek basınç çok yüksek Şekil 8-6 Emiş basıncı normal, yüksek basınç çok yüksek Tablo 8-5 Emiş basıncı normal ve yüksek basınç çok yüksek iken hata seçimi Neden Olası sonuç Hatanın giderilmesi Kondansatör kirlenmiş Sıcak gaz sıcaklığı yüksek, soğutma kapasitesi düşük Temizleyin Kondansatör devre dışı Sıcak gaz sıcaklığı yüksek, yüksek basınç kapaması Onarın Aşırı dolum Sıcak gaz sıcaklığı yüksek, aşırı soğutma yüksek, soğutma kapasitesi düşük Dolum miktarını düzeltin Yabancı gaz (hava) Sıcak gaz sıcaklığı yüksek, ölçülen aşırı soğutma yüksek, soğutma kapasitesi düşük Yeniden doldurun Kompresör ve kondansatör arasında kısılma var Sıcak gaz sıcaklığı yüksek, soğutma kapasitesi düşük Hattı ve ventilleri kontrol edin 8-4 8 Hata Arama 8.3.3 Emiş basıncı çok yüksek, yüksek basınç düşük ila normal Emiş basıncı çok yüksek Yüksek basınç düşük ila normal Şekil 8-7 Emiş basıncı çok yüksek, yüksek basınç düşük ila normal Tablo 8-6 Emiş basıncı çok yüksek ve yüksek basınç düşük ila normal iken hata seçimi 8-5 Neden Olası sonuç Hatanın giderilmesi Kompresör (ventil tablası, piston segmanları) arızalı Soğutma kapasitesi çok düşük Kompresörü veya arızalı parçaları değiştirin Güç regülasyonu arızalı Baypas açıkken soğutma kapasitesi çok düşük, sıcak gaz sıcaklığı çok yüksek Hat regülasyonunu onarın 8 Hata Arama 8.3.4 Emiş basıncı çok yüksek, yüksek basınç çok yüksek Emiş basıncı çok yüksek Yüksek basınç çok yüksek Şekil 8-8 Emiş basıncı çok yüksek, yüksek basınç çok yüksek Tablo 8-7 Emiş basıncı çok yüksek ve yüksek basınç çok yüksek iken hata seçimi Neden Olası sonuç Hatanın giderilmesi Termostatik genleşme ventilinin sensörü gevşek, kötü temas ediyor veya ısı yalıtımlı değil Kızdırma çok düşük, kompresör nemli çalışıyor Sensörü doğru monte edin 8-6 8 Hata Arama 8.3.5 Diğer hatalar Tablo 8-8 Diğer hatalar 8-7 Belirti Neden Olası sonuç Hatanın giderilmesi Sıcak gaz sıcaklığı çok yüksek Yağ eksik Kompresör aşınması artar Yağ ilave edin Kompresör çalışmıyor Basınç müşiri veya başka bir güvenlik cihazı tetiklemiştir, elektrik hatası, silindir sıvı soğutma maddesi dolu Sistem durur Devre cihazlarını kontrol edin, tetiklemenin nedenini bulun ve giderin Kompresör sürekli devreye giriyor Tetikleme farkı çok az, bir devre cihazı tetikliyor (aşırı basınç müşiri, alçak basınç müşiri) soğutma maddesi eksik, fan arızalı, aşırı dolum Kompresör sık sık durup kalkış yapar, aşınma artar, soğutma kapasitesi düşer Devre cihazlarını kontrol edin, tetiklemenin nedenini giderin Kızdırma çok büyük Ventil ayarı değişmiş, ventil memesi çok küçük, ventil eleği tıkanmış, soğutma maddesi eksik, MOP değerine ulaşıldı (hata yok) Soğutma kapasitesi düşük, sıcak gaz sıcaklıkları yüksek Ventili ayarlayın, memeyi değiştirin, filtre takın, temizleyin, ilave yapın, kaçak arayın Kızdırma çok küçük Ventil ayarı değişmiş, ventil memesi çok büyük, aşırı dolum (kapiler), sensör yanlış takılmış Kompresör nemli çalışır, kompresör zarar görür Ventili ayarlayın, memeyi değiştirin, dolum miktarını düzeltin, sensörü doğru yerleştirin 9 Güvenlik Talimatları 9 Güvenlik Talimatları 9.1 Soğutma maddesinin kullanımı Soğutma sistemleri üzerinde çalışırken EN 378 standardı dikkate alınmalıdır. Her soğutma maddesi için güvenlik formları veya madde formları (üreticiden tedarik edilebilir) ve kimya endüstrisi meslek birliğinin genel açıklamaları bulunmaktadır. Soğutma maddelerinin güvenli ve nizami kullanımı için uyulması zorunlu olan bazı koşullar bulunmaktadır. • Soğutma maddeleri ile ilgili işlerde koruyucu gözlük takılmalıdır. Göze soğutma maddesi kaçarsa, donmadan dolayı ağır yaralanmalar görülebilir. Gözlerinizi derhal bol suyla yıkayın ve bir hekime danışın. • Soğutma maddeleri ile ilgili işlerde koruyucu eldiven takılmalıdır. Soğutma sıvısı cilde temas etmemelidir. Eller donmaya (açığa çıkan R 134a 26,5 °C’de buharlaşır) ve cildin koruyucu tabakasının çözülmesine (soğutma maddeleri yağları çözer!) karşı korunmalıdır. Cilde temas ettiğinde, temas eden yerleri derhal bol suyla yıkayın ve bir hekime danışın. Deri ve kumaş eldivenler uygun değildir (flor elastomerleri daha iyidir). • Soğutma maddesi atmosfere yayıldığında boğulma tehlikesi vardır. Soğutma maddesi havadan daha ağırdır. Havada yaklaşık hacmen %12 oranında bulunması halinde solunum için gerekli oksijen kalmaz. Bunun sonucunda stres ve oksijen yetersizliğinden kaynaklanan bilinç kaybı ve ağır dolaşım bozuklukları görülebilir. Bu ölümcül bir tehlikedir! • Soğutma maddeleri ile ilgili işlerde sigara içmek yasaktır. sigara koru soğutma maddesini parçalayabilir. Bu sırada zehirli maddeler açığa çıkar. • Soğutma sistemleri üzerinde kaynak ve lehim yapılmadan önce soğutma maddesi emilmelidir ve artıklar azot ile dışarı atılmalıdır. Isı etkisi altında soğutma maddesinin parçalanma ürünleri açığa çıkar; bunlar yalnız sağlığa zararlı olmayıp, korozyona da neden olabilirler. Lehimleme sırasında kötü bir koku duyulursa, bu zehirli parçalanma ürünleri oluşmuş demektir. Bunlar solunursa, solunum yolları, akciğer ve diğer organlarda zarara neden olabilirler. • 9.2 Basınçlı kapların kullanımı • Kapları devrilmeye veya yuvarlanmaya karşı emniyete alın • Kapları atmayın. Kaplar düşme sırasında yırtılabilecek kadar deforme olabilirler. Soğutma maddesinin ani buharlaşması ve açığa çıkması esnasında ciddi kuvvetler açığa çıkmaktadır. Aynısı tüp vanalarının kırılması için de geçerlidir. Bundan dolayı tüpler yalnız koruyucu kapak takılmış haldeyken taşınabilir. • Soğutma maddesi tüpleri ısı kaynaklarının yakınında bulunmamalıdır. Yüksek sıcaklık aynı zamanda yüksek basınç demektir; bu durumda kap için izin verilen basınç aşılabilir. Bundan dolayı basınçlı kaplar yönetmeliği kapların 50 °C’den fazla ısıtılmaması gerektiğini belirtir. • Soğutma maddesi tüpleri asla açık alevle ısıtılmamalıdır. Yüksek sıcaklıktan dolayı malzeme hasar görebilir ve soğutma maddesi parçalanması gerçekleşebilir. • Đçlerine nem girmesini önlemek için boş kapları kapatın. • Soğutma maddesi tüplerini asla doldurmayın, aksi halde sıcaklık olduğunda çok büyük basınçlar oluşabilir. 9.3 aşırı artışı Basınçlı gazlar teknik kuralları (TRG) Burada yalnız otomotiv üreticileri ve atölyeler ile ilgili direktifler alıntı şeklinde sıralanmıştır. TRG 400 (dolum sistemleri için genel kurallar) 2. Kavramlar ve açıklamalar 2.1 Dolum tesisleri 2.1.1 Dolum tesisleri seyyar basınçlı gaz kaplarının doldurulmasına yarayan tesislerdir. Đşletme mahalli ve ona bağlı donanımlar dolum tesisine dahildir. 2.4 Ruhsata tabi dolum tesisleri Ruhsata tabi dolum sistemleri, başkalarına verilmek üzere seyyar basınçlı gaz kaplarına basınçlı gaz doldurulan dolum tesisleridir. 2.4 Ruhsata tabi olmayan dolum tesisleri Ruhsata tabi olmayan dolum tesisleri, yalnız kendi işletmesinde kullanılmak üzere seyyar basınçlı gaz kaplarına basınçlı gaz doldurulan dolum tesisleridir. Yanmayan soğutma maddelerinde de sürüklenen yağ kalıntılarından ve yalıtım maddesinden dolayı ve de aşırı kaçak sonucunda oluşan yağ buharı nedeniyle yangın tehlikesi bulunmaktadır. 9-1 9 Güvenlik Talimatları TRG 402 (dolum tesislerinin işletilmesi) 2 Çalışanlar ve çalışanların eğitilmesi 2.1 Dolum tesislerini kullanacak ve bunların bakımını yapacak kişilerde aşağıdaki şartlar aranır: 1. 18 yaşını doldurmuş olması, 2. Gerekli uzmanlık bilgisine sahip olması, 3. Görevlerini güvenilir şekilde yapacaklarına dair güven vermeleri. 2.2 Gözetim altındaki çalışmalar madde 2.1 sayı 1 ve 2'de anılan şartlara sahip olmayan kişilerce de yapılabilir. 2.3 Çalışanlar işe başlamadan önce ve belli aralıklarla tekrarlanarak, ancak en az yılda bir kez aşağıdaki konularda eğitime tabi tutulmalıdır: 1. Basınçlı gazlarla ilgili işlere özgü tehlikeler, 2. Güvenlik talimatları, özellikle de eldeki bu TRG, 3. Arıza, hasar ve kaza halinde alınacak tedbirler, 4. Yangın söndürme sistemlerinin ve koruyucu donanımların kullanılması, 5. Kullanma talimatı esas alınarak, dolum tesisinin kullanılması ve bakımı. 5 Doldurma (alıntı halinde) 5.1 Bir basınçlı gaz kabı yalnız üzerinde belirtilmiş olan basınçlı gaz ile ve kap üzerinde basınç, ağırlık veya hacim ile belirtilen miktarda doldurulabilir (bkz. Basınçlı Kaplar Yönetmeliği Madde 15 Fıkra 2). 5.2 5.3 9-2 Birden fazla basınçlı gaz için tercihli kullanımına izin verilen bir kapta doldurulacak olan basınçlı gaz ve (kritik sıcaklığı -10 °C üzerinde olan bir basınçlı gaz olduğu takdirde) TRG 104 No. 3.3 uyarınca izin verilen azami dolum ağırlığı dolum için bağlantı kurulmadan önce kap üzerinde belirtilmiş olmalıdır. Dolumu için izin verilen azami pozitif basınç 15 °C’de bar cinsinden belirtilmiş olan basınçlı gaz kapları basınca (manometrik) göre doldurulmalıdır. Eğer dolum sırasında 15 °C’den farklı bir sıcaklık mevcutsa, farklı olan sıcaklığa karşılık gelen basınç dolum tesisince belirlenmelidir; basınçlı kap içinde 15 °C’de izin verilen azmi pozitif basıncın aşılmaması temin edilmelidir. Doldurulan kaplar olası bir aşırı doluma karşı rasgele numune şeklinde basınç ölçümü yoluyla kontrol edilmelidir. 5.4 Đzin verilen azami dolum miktarı net ağırlığa (dolum ağırlığı, dolum için izin verilen ağırlık) göre kg cinsinden belirtilmiş olan basınçlı gaz kaplarında dolum miktarı tartılarak kontrol edilmelidir. Kontrol tartımı yapılan teraziler kalibre edilmiş olmalıdır. 5.7 Dolum ve kontrol ölçümleri aynı kişi tarafından yapılmamalıdır. Kontrol ölçümleri doldurma işleminin hemen ardından yapılmalıdır. 5.8 Aşırı dolu kaplar derhal izin verilen dolum miktarına kadar bir tehlike yaratmayacak şekilde boşaltılmalıdır. Ardından doldurulan basınçlı gaz miktarı yeniden belirlenmelidir. 5.9 Madde 5.4 ila 5.7 ne yanıcı ne de zehirli olan sıvı haldeki aşırı soğuk basınçlı gazlar için geçerli değildir; ancak trafikle ilgili hükümler bundan etkilenmez. 9.4 Atık kanunu, tespit yönetmeliği, artık madde denetleme yönetmeliği Bu yönergeler denetime tabi artık maddelerin değerlendirilmesinde kanıtlayıcı belge tutulmasına ilişkin yönetmeliğin yasal temellerini teşkil etmektedirler. Atık Kanunu Madde 2 Fıkra 3 Belli ölçülerde kamu üzerinde bir etki yaratmasından endişe edilebilecek artık maddelerin belirlenmesine ilişkin bir kararname çıkartılması için federal hükümete yetki verilmiştir. Artık Madde Tespit Yönetmeliği Madde 1 Bu yönetmelik kapsamındaki artık maddeler Atık Kanunu Madde 2 Fıkra 3 kapsamına giren atık maddelerdir. Koşul: Bu maddelerden birinin veya birden fazlasının yıllık miktarının > 500 kg/a olması. Atık Kanunu Madde 11 Fıkra 2 Kanıtlayıcı belge tutulmasına ilişkin karar almak üzere atık denetim idarelerine yetki verilmesi. Ayrıntılar federal bakanlığın kararnamesi (idari yönetmeliği) ile düzenlenecektir. Artık Madde Denetleme Yönetmeliği Atık Kanunu Madde 11 Fıkra 2 uyarınca artık maddeler için kanıtlayıcı belge tutulması yükümlülüğü hakkında karar. Değerlendirme belgesi, taşıma belgesi ve atık kayıt defteri tutma yükümlülüğü. Koşul: Bu artık maddelerden birinin veya birden fazlasının yıllık miktarının > 500 kg/a olması. 9 Güvenlik Talimatları Soğutma maddesinin ve yağının tasfiye edilmesi soğutma makinesi Tasfiye edilmeleri öngörülen soğutma maddeleri, izin verilen dolum kütlesi dikkate alınarak işaretli geri dönüşüm kaplarına doldurulmalıdır. Halojenleşmiş hidrokarbürlü sistemlerden çıkan kullanılmış soğutma makinesi yağları özel atık olarak tasfiye edilmelidir. Diğer yağlarla veya başka maddelerle karıştırılmaları yasaktır. Nizami depolama ve tasfiye eyaletlerin yönetmeliklerine uygun olarak yapılır. 9.5 Diğer standartlar ve yönergeler EN 378 Kısım 1 - 4 Şimdiye kadar 4 kısımdan oluşan bu standart (Eylül 2000’den beri yürürlükte) güvenlik tekniği ve çevre ile ilgili şartları içermektedir ve DIN 8975 standardının yerine geçmiştir. Diğer 5 ile 10’a kadar olan standart kısımları taslak halinde (Ocak 1994) mevcuttur. VBG 20 Bu, Gıda Maddeleri ve Konaklama Đşletmeleri: “Soğutma Sistemleri, Isı Pompaları ve Soğutma Donanımları” hakkındaki meslek birliği (VBG) yönetmeliği DIN 8975 standardı gibi soğutma sistemlerinin oluşturulması, donatılması ve kurulması hakkında ilkeler içermektedir. Gelecekte yerine EN 378 geçecektir. 9-3 9 Güvenlik Talimatları Notlar için boş sayfa 9-4 10 Ek 10 Ek 10.1 Kullanılan semboller ve parametreler Tablo 10-1. No. Kullanılan semboller Sembol Anlamı SI birimi Not 1 A Alan, yüzey m² 2 c Özgül ısı kapasitesi 3 F Kuvvet 4 h Özgül entalpi J/kg 5 ∆h Özgül entalpi farkı J/kg 6 k Isı geçiş katsayısı W/(m²·K) 7 l Uzunluk m 8 m Kütle kg 9 m Kütle akımı 10 P Kapasite W 11 PV Kompresör motor verimi W 12 p Basınç Pa 13 pabs Mutlak basınç Pa 14 pamb Ortam basıncı Pa 15 pc Yoğunlaşma basıncı (mutlak) Pa 16 pE1 Genleşme ventili girişindeki basınç (mutlak) Pa 17 pE2 Genleşme ventili çıkışındaki basınç (mutlak) Pa 18 pe Mutlak basınç arasındaki fark basıncı Pa pe = pabs - pamb 19 pec Yoğunlaşma basıncı ve ortamdaki atmosfer basıncı arasındaki fark Pa pec = pc - pamb 20 peo Buharlaşma basıncı ve ortamdaki atmosfer basıncı arasındaki fark Pa peo = po - pamb 21 po Buharlaşma basıncı (mutlak) Pa J/(kg·K) N kg/s ve ortamdaki atmosfer -5 1 Pa = 10 bar 10-1 10 Ek Tablo 10-1. No. Kullanılan semboller Sembol Anlamı SI birimi 22 po1 Evaporatör girişindeki basınç (mutlak) Pa 23 po2 Evaporatör çıkışındaki basınç (mutlak) Pa 24 pV1 Kompresör girişindeki basınç (mutlak) Pa 25 pV2 Kompresör çıkışındaki basınç (mutlak) Pa 26 pzul Đzin verilen işletim basıncı Pa 27 q Erime ısısı 28 Q Isı J 29 Q Isı akımı, ısıl kapasite W 30 Qc Kondansatör kapasitesi, ısıl kapasite W 31 Qo Soğutma kapasitesi, evaporatör kapasitesi W 32 r Buharlaşma ısısı 33 T Termodinamik sıcaklık K 34 t Sıcaklık °C 35 tamb Ortam sıcaklığı °C 36 tc Yoğunlaşma sıcaklığı °C 37 tc1h Kondansatör girişindeki kızgın soğutma maddesinin sıcaklığı °C 38 tc2u Kondansatör çıkışındaki aşırı soğutulmuş soğutma maddesi sıvısının sıcaklığı °C 39 tcL1 Kondansatör girişindeki hava sıcaklığı °C 40 tcL2 Kondansatör çıkışındaki hava sıcaklığı °C 41 tE1u Genleşme ventili girişindeki aşırı soğutulmuş soğutma maddesi sıvısının sıcaklığı °C 42 to Buharlaşma sıcaklığı °C 43 to2h Evaporatör çıkışındaki kızgın soğutma maddesinin sıcaklığı °C 10-2 Not J/kg W = J/s J/kg t = T - 273,15 K pc’deki doyma sıcaklığı po’deki doyma sıcaklığı 10 Ek Tablo 10-1. No. Kullanılan semboller Sembol Anlamı SI birimi Not 44 toL1 Evaporatör girişindeki hava sıcaklığı °C 45 toL2 Evaporatör çıkışındaki hava sıcaklığı °C 46 tV1h Kompresör girişindeki kızgın soğutma maddesinin sıcaklığı °C 47 tV2h Kompresör çıkışındaki kızgın soğutma maddesinin sıcaklığı °C 48 ∆t Sıcaklık farkı K ∆t = ∆T 49 ∆t1 Sürüklenen giriş sıcaklığı eğimi K = tc2 - tcL1 50 ∆tc2u Kondansatör çıkışında aşırı soğutma K = tc2 - tc2u 51 ∆tE1u Genleşme ventili girişindeki aşırı soğutma K = tE1 - tE1u 52 ∆to2h Evaporatör çıkışındaki kızdırma K = to2h - to2 53 ∆tV1h Kompresör girişindeki kızgınlık K = tV1h - tV1 54 V Hacim m³ 55 Vg Kompresörün geometrik strok hacmi m³ 56 V Hacim akımı m³/s 57 Vg Kompresörün geometrik strok hacmi akımı m³/s 58 VV1 Kompresörün emiş hacim akımı m³/s 59 v Özgül hacim m3/kg 60 x Buhar oranı % 61 ∆ Fark (delta) - 62 ε Kapasite sayısı (epsilon) - 63 λ Kompresörün hacimsel verimi (lamda) m³/m³ 64 π Kompresörün basınç oranı (pi) - 65 ρ Yoğunluk (ro) kg/m³ v = 1/ρ COP da denir ρ= 1/v 10-3 10 Ek Tablo 10-2. Kullanılan işaretler No. Harf 1 B Kap 2 E Genleşme elemanı 3 K Soğutma medyumu 4 L Hava 5 M Motor, tahrik makinesi 6 P Pompa 7 R Soğutma maddesi 8 V Kompresör 9 c Kondansatör 10 h Kızgın buhar 11 o Evaporatör 12 u Aşırı soğutulmuş sıvı 13 1 Giriş 14 2 Çıkış 15 ´ Kaynayan sıvı için Kaynama eğrisindeki hal 16 ´´ Doymuş buhar için Erime eğrisindeki hal 10-4 Anlamı Not ör. kolektör ör. genleşme ventili Đngilizce refrigerant okunuşu: sıfır 10 Ek 10.2 Ölçüm yerleri tanımları Şekil 10-1 Basınç ve sıcaklık ölçme yerleri Ölçüm yerleri tanımları takip eden sayfadaki gibi kodlanmıştır. 10-5 10 Ek Ölçme yerleri kodları Y abc Ölçüm büyüklüğü Ölçüm büyüklüğü Y: 1. harf 3. harf Ölçüm büyüklüğüne ya da durum büyüklüğüne işaret eder Ölçüm büyüklükleri: Durum büyüklüğü: 1. harf Ya _ _: 2. harf p = basınç t = sıcaklık h = özgül entalpi Ölçüm büyüklüğünüm hangi elemandan alındığını gösterir. Örnekler: V = kompresör E = genleşme elemanı o = evaporatör c = kondansatör Not: Eğer bir pozitif basınç ölçüm yeri (manometre göstergesi) tanımlanıyorsa, ilk harf e’dir. Elemanın tanımı 2. harfe kayar. Mutlak basınç belirtilmez. 1. harfinde e olmayan basınç ölçüm yerlerinde basıncın mutlak olduğu varsayılır. 2. harf Y_ b _: Ölçüm büyüklüğünün tanımlanan elemanın girişinden mi yoksa çıkışından mı alındığını belirtir. Örnekler: 1 = giriş 2 = çıkış Not: Pozitif basınç ölçümlerinde bu hanede yapı elemanı tanımlanır. Giriş veya çıkış işareti 3. haneye kayar. 3. harf Y_ _ C: Harf 1 ve 2’deki istisnalar haricinde bu harf yalnız termometrik sıcaklık ölçme yerlerinde belirtilir. Manometrik sıcaklıklar (doyma basıncı üzerinden çıkarımlanan sıcaklık) için bu hane kullanılmaz. Bu hane ile aynı zamanda soğutma maddesinin hali belirtilir. Örnekler: 10-6 h = kızgın u = aşırı soğutulmuş ya da sıvı 10 Ek 10.3 Semboller (EN 1861, Nisan 1998) Kompresörler Motorlar Örnek Kompresör Kompresör pompası genel Elektromotor genel Gitgel pistonlu kompresör Elektromotor açık Açık tip vidalı kompresör Turbo kompresör Elektromotor emiş buharı soğutmalı Emiş buharı soğutmalı hermetik/yarı hermetik gitgel pistonlu kompresör Vidalı kompresör Elektromotor, hermetik/yarı hermetik Hermetik/yarı hermetik spiral kompresör Spiral kompresör Döner pistonlu kompresör 10-7 10 Ek Isı eşanjörü Genleşme ventilleri Çift borulu ısı eşanjörü Boru demetli ısı eşanjörü Hava soğutmalı nervürlü borulu ısı eşanjörü Akış hatları kesişmeyen ısı eşanjörü Spiral ısı eşanjörü Akış hatları kesişen ısı eşanjörü Serpantinli ısı eşanjörü Plakalı ısı eşanjörü Đç basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilleri Dış basınç dengelemeli termostatik genleşme ventilleri Basınç kumandalı genleşme ventili Soğutma kulesi, genel Elektronik genleşme ventili 10-8 10 Ek Vanalar Hareket tahrikleri Vana, genel Tahrik, genel, yardımcı enerjili veya otomatik Vana, dirsekli, genel Tahrik, elle kumandalı Üç yollu vana, genel Elektromıknatıslı tahrik Sürgü Piston tahrikli Küresel vana Diyaframlı tahrik Emniyet ventili, dirsekli, yay baskılı Elektromotor tahrikli Örnek genleşme elemanı Evaporatör Đç basınç dengelemeli termostatik genleşme ventili Evaporatör Dış basınç dengelemeli termostatik genleşme ventili 10-9 10 Ek Diğer bileşenler Fanlar/pompalar Filtre kurutucu Geri akış önleyici, genel Vantilatör, genel Bombeli kap Çekvalf Aksiyel vantilatör Ayırıcı, genel Gözetleme penceresi Radyal vantilatör Darbeli ayırıcı Nem göstergeli gözetleme penceresi Pompa, genel Susturucu Dairesel pompa Isıtma veya soğutma donanımı, genel Dişli pompa Şamandıra çıkışlı yağ ayırıcı 10-10 10 Ek 10.4 R 134a’nın buhar tablosu Tablo 10-3 Sıcaklık t °C -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 R 134a’nın madde özellikleri [hesaplama programı Solkane Refrigerants Version 2.0] Basınç Yoğunluk Özgül hacim Özgül entalpi Buharlaşma ısısı Sıvı Buhar Sıvı Buhar Sıvı Buhar p r v´ v´´ h´ h´´ ρ´ ρ´´ bar kJ/kg dm³/kg dm³/kg kJ/kg kJ/kg kg/dm³ kg/m³ 0,16 1,469 0,92 0,681 1082,60 123,17 359,85 236,68 0,22 1,456 1,24 0,687 803,83 129,49 362,99 233,50 0,29 1,443 1,65 0,693 606,45 135,75 366,14 230,39 0,39 1,429 2,15 0,700 464,29 141,98 369,28 227,30 0,51 1,415 2,78 0,707 360,30 148,21 372,41 224,19 0,66 1,401 3,53 0,714 283,08 154,47 375,52 221,05 0,84 1,387 4,45 0,721 224,97 160,78 378,61 217,84 1,06 1,373 5,53 0,728 180,67 167,14 381,68 214,55 1,11 1,370 5,78 0,730 173,12 168,42 382,29 213,88 1,16 1,367 6,03 0,732 165,95 169,70 382,90 213,20 1,22 1,364 6,28 0,733 159,14 170,98 383,51 212,53 1,27 1,361 6,55 0,735 152,66 172,27 384,12 211,85 1,33 1,358 6,83 0,736 146,50 173,56 384,72 211,16 1,39 1,355 7,11 0,738 140,64 174,86 385,33 210,47 1,45 1,352 7,40 0,740 135,06 176,15 385,93 209,78 1,51 1,349 7,71 0,741 129,75 177,45 386,53 209,08 1,57 1,346 8,02 0,743 124,68 178,75 387,13 208,38 1,64 1,343 8,34 0,745 119,86 180,06 387,73 207,67 1,71 1,340 8,68 0,746 115,26 181,37 388,33 206,96 1,78 1,337 9,02 0,748 110,87 182,68 388,93 206,25 1,85 1,334 9,37 0,750 106,68 183,99 389,52 205,53 1,93 1,331 9,74 0,752 102,68 185,31 390,11 204,80 2,01 1,328 10,12 0,753 98,86 186,63 390,71 204,07 2,09 1,324 10,50 0,755 95,21 187,96 391,30 203,34 2,17 1,321 10,90 0,757 91,73 189,28 391,88 202,60 2,26 1,318 11,31 0,759 88,39 190,61 392,47 201,86 2,34 1,315 11,74 0,760 85,21 191,94 393,06 201,11 2,43 1,312 12,17 0,762 82,16 193,28 393,64 200,36 2,53 1,309 12,62 0,764 79,24 194,62 394,22 199,60 2,62 1,305 13,08 0,766 76,44 195,96 394,80 198,84 2,72 1,302 13,56 0,768 73,77 197,30 395,38 198,08 2,82 1,299 14,04 0,770 71,20 198,65 395,96 197,31 2,93 1,296 14,55 0,772 68,75 200,00 396,53 196,53 3,04 1,292 15,06 0,774 66,39 201,35 397,10 195,75 3,15 1,289 15,59 0,776 64,13 202,71 397,68 194,97 3,26 1,286 16,14 0,778 61,96 204,07 398,24 194,18 3,38 1,282 16,70 0,780 59,88 205,43 398,81 193,38 3,50 1,279 17,27 0,782 57,89 206,79 399,38 192,58 3,62 1,276 17,87 0,784 55,97 208,16 399,94 191,78 3,75 1,272 18,47 0,786 54,13 209,53 400,50 190,97 3,88 1,269 19,10 0,788 52,36 210,90 401,06 190,16 4,01 1,265 19,74 0,790 50,66 212,28 401,62 189,34 4,15 1,262 20,40 0,792 49,03 213,66 402,17 188,51 4,29 1,259 21,07 0,795 47,45 215,04 402,72 187,68 4,43 1,255 21,77 0,797 45,94 216,42 403,27 186,85 4,58 1,252 22,48 0,799 44,49 217,81 403,82 186,01 4,73 1,248 23,21 0,801 43,08 219,20 404,36 185,17 4,89 1,245 23,96 0,804 41,74 220,59 404,91 184,32 5,04 1,241 24,73 0,806 40,44 221,99 405,45 183,46 5,21 1,237 25,52 0,808 39,19 223,38 405,98 182,60 5,37 1,234 26,33 0,811 37,98 224,78 406,52 181,73 10-11 10 Ek Tablo 10-3 Sıcaklık t °C 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 10-12 R 134a’nın madde özellikleri [hesaplama programı Solkane Refrigerants Version 2.0] Basınç Yoğunluk Özgül hacim Özgül entalpi Buharlaşma ısısı Sıvı Buhar Sıvı Buhar Sıvı Buhar p r v´ v´´ h´ h´´ ρ´ ρ´´ bar kJ/kg dm³/kg dm³/kg kJ/kg kJ/kg kg/dm³ kg/m³ 5,54 1,230 27,16 0,813 36,82 226,19 407,05 180,86 5,72 1,226 28,01 0,815 35,70 227,60 407,58 179,98 5,90 1,223 28,89 0,818 34,62 229,01 408,11 179,10 6,08 1,219 29,78 0,820 33,58 230,42 408,63 178,21 6,27 1,215 30,70 0,823 32,57 231,83 409,15 177,32 6,46 1,212 31,65 0,825 31,60 233,25 409,67 176,41 6,66 1,208 32,61 0,828 30,66 234,68 410,18 175,51 6,86 1,204 33,60 0,831 29,76 236,10 410,69 174,59 7,06 1,200 34,62 0,833 28,88 237,53 411,20 173,67 7,27 1,196 35,66 0,836 28,04 238,96 411,71 172,75 7,48 1,192 36,73 0,839 27,22 240,40 412,21 171,81 7,70 1,189 37,83 0,841 26,44 241,83 412,71 170,87 7,93 1,185 38,95 0,844 25,67 243,28 413,20 169,92 8,16 1,181 40,10 0,847 24,94 244,72 413,69 168,97 8,39 1,177 41,28 0,850 24,22 246,17 414,18 168,00 8,63 1,173 42,49 0,853 23,53 247,63 414,66 167,03 8,87 1,169 43,74 0,856 22,86 249,08 415,14 166,05 9,12 1,164 45,01 0,859 22,22 250,55 415,61 165,07 9,37 1,160 46,31 0,862 21,59 252,01 416,08 164,07 9,63 1,156 47,65 0,865 20,99 253,48 416,55 163,07 9,90 1,152 49,02 0,868 20,40 254,96 417,01 162,05 10,17 1,148 50,43 0,871 19,83 256,44 417,47 161,03 10,44 1,143 51,87 0,875 19,28 257,92 417,92 160,00 10,72 1,139 53,35 0,878 18,74 259,41 418,37 158,96 11,01 1,135 54,87 0,881 18,23 260,90 418,81 157,90 11,30 1,130 56,42 0,885 17,72 262,40 419,24 156,84 11,60 1,126 58,02 0,888 17,24 263,91 419,68 155,77 11,90 1,121 59,65 0,892 16,76 265,42 420,10 154,68 12,21 1,117 61,33 0,895 16,30 266,94 420,52 153,58 12,53 1,112 63,06 0,899 15,86 268,46 420,93 152,47 12,85 1,108 64,82 0,903 15,43 269,99 421,34 151,35 13,18 1,103 66,64 0,907 15,01 271,53 421,74 150,21 13,51 1,098 68,50 0,910 14,60 273,07 422,14 149,06 13,85 1,094 70,41 0,914 14,20 274,62 422,52 147,90 14,20 1,089 72,38 0,919 13,82 276,18 422,90 146,72 14,55 1,084 74,39 0,923 13,44 277,75 423,28 145,53 14,91 1,079 76,47 0,927 13,08 279,32 423,64 144,32 15,28 1,074 78,59 0,931 12,72 280,91 424,00 143,09 15,66 1,069 80,78 0,936 12,38 282,50 424,35 141,85 16,04 1,064 83,03 0,940 12,04 284,10 424,69 140,58 16,42 1,059 85,34 0,945 11,72 285,71 425,02 139,30 16,82 1,053 87,72 0,949 11,40 287,34 425,34 138,00 17,22 1,048 90,16 0,954 11,09 288,97 425,65 136,68 17,63 1,043 92,68 0,959 10,79 290,61 425,95 135,34 18,04 1,037 95,27 0,964 10,50 292,26 426,24 133,97 18,47 1,032 97,94 0,969 10,21 293,93 426,51 132,58 18,90 1,026 100,69 0,975 9,93 295,61 426,78 131,17 19,34 1,020 103,53 0,980 9,66 297,30 427,03 129,74 19,78 1,014 106,45 0,986 9,39 299,00 427,27 128,27 20,24 1,009 109,46 0,992 9,14 300,72 427,50 126,78 20,70 1,003 112,58 0,997 8,88 302,45 427,71 125,26 21,17 0,996 115,79 1,004 8,64 304,19 427,90 123,71 21,65 0,990 119,11 1,010 8,40 305,95 428,08 122,13 10 Ek Tablo 10-3 Sıcaklık t °C 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101,06 R 134a’nın madde özellikleri [hesaplama programı Solkane Refrigerants Version 2.0] Basınç Yoğunluk Özgül hacim Özgül entalpi Buharlaşma ısısı Sıvı Buhar Sıvı Buhar Sıvı Buhar p r v´ v´´ h´ h´´ ρ´ ρ´´ bar kJ/kg dm³/kg dm³/kg kJ/kg kJ/kg kg/dm³ kg/m³ 22,14 0,984 122,55 1,016 8,16 307,73 428,25 120,52 22,63 0,977 126,11 1,023 7,93 309,52 428,39 118,87 23,13 0,971 129,79 1,030 7,70 311,33 428,51 117,19 23,65 0,964 133,60 1,037 7,48 313,15 428,62 115,46 24,17 0,957 137,56 1,045 7,27 315,00 428,70 113,70 24,70 0,950 141,67 1,052 7,06 316,86 428,76 111,90 25,23 0,943 145,95 1,060 6,85 318,74 428,79 110,05 25,78 0,936 150,40 1,069 6,65 320,64 428,80 108,15 26,34 0,928 155,03 1,078 6,45 322,57 428,77 106,21 26,90 0,920 159,87 1,087 6,26 324,51 428,72 104,21 27,48 0,912 164,92 1,096 6,06 326,48 428,63 102,15 28,06 0,904 170,22 1,106 5,87 328,47 428,50 100,04 28,66 0,895 175,77 1,117 5,69 330,48 428,34 97,86 29,26 0,887 181,60 1,128 5,51 332,52 428,12 95,61 29,88 0,878 187,75 1,140 5,33 334,58 427,86 93,29 30,51 0,868 194,25 1,152 5,15 336,67 427,55 90,88 31,14 0,858 201,14 1,165 4,97 338,78 427,17 88,39 31,79 0,848 208,48 1,179 4,80 340,92 426,72 85,80 32,45 0,837 216,31 1,195 4,62 343,09 426,20 83,10 33,12 0,826 224,73 1,211 4,45 345,29 425,58 80,29 33,80 0,813 233,84 1,229 4,28 347,53 424,86 77,33 34,49 0,801 243,77 1,249 4,10 349,79 424,00 74,21 35,19 0,787 254,71 1,271 3,93 352,08 422,99 70,91 35,91 0,771 266,92 1,296 3,75 354,41 421,78 67,37 36,64 0,755 280,84 1,325 3,56 356,77 420,30 63,53 37,39 0,736 297,17 1,359 3,37 359,17 418,44 59,27 38,14 0,714 317,43 1,400 3,15 361,60 415,97 54,37 38,92 0,687 346,24 1,455 2,89 364,07 412,16 48,09 39,71 0,650 636,32 1,537 1,57 366,58 375,04 8,46 40,56 0,515 515,30 1,941 1,94 390,05 390,05 0,00 10-13