Soğutma Cihazları ve Ekipmanları

Soğutma cihazları ve ekipmanları
3-SOĞUTMA CİHAZLARI VE EKİPMANLARI

Günümüzde en yaygın soğutma çevrimleri buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimleridir. Buhar sıkıştırmalı çevrimlerde kullanılan cihaz ve ekipmanlar aşağıdaki gibidir.

5 ana bölümden oluşmaktadır.

Soğutma kompresörü (Buhar Sıkıştırma).

Kondenser (sıkıştırılmış buharın yoğunlaştırıcısı).

Evaporatör (evaporatif soğutucu).

Genleşme aparatı (Genleşme Valfleri, kılcal borular, basınç düşürücü nozullar, seviye kontrol cihazları).

Boru donanımı, yardımcı bileşenler, soğutucu akışkan kontrol elemanları.

3-1 Soğutma Kompresörleri

Soğutma kompresörlerinin sistemdeki görevleri;

Evaporatördeki ısı yüklü soğutucu akışkanı uzaklaştırarak akışın sürekliliğini sağlamak ve böylece arkadan gelen ısı yüklü olmayan soğutucu akışkan için yer sağlamak.

Buhar halindeki soğutucu akışkanın basıncını kondenserde yoğuşma sıcaklığının karşısındaki seviyeye yükseltmek.

İdeal kompresörde aşağıdaki özellikler aranır;

Sürekli bir kapasite kontrolü ve geniş bir yük değişim-çalışma rejimi aralığı.

Başlangıçtaki dönme torkunun mümkün olduğunca düşük olması.

Kısmi yüklerde verimlilikte azalma olmaması.

Farklı çalışma koşulları altında güvenlik ve güvenilirliğin korunması.

Kısmi ve tam yüklerde ve çeşitli koşullar altında belirli bir seviyeyi aşmayan titreşim ve gürültü seviyeleri.

Uzun ömür ve sorunsuz çalışma

Daha az güç tüketimi ile birim soğutma değeri sağlamak.

Maliyeti mümkün olduğunca düşürmek.

Bu özelliklerin hepsini sağlayan bir kompresör olmadığı söylenebilir. Sıralanan özelliklerden en fazlasını sağlayan kompresör seçilecektir.

3-1-A POZİTİF KOMPRESYONLU KOMPRESÖRLER

Pistonlu kompresörler

Paletli döner kompresörler

Helisel vidalı tip kompresörler

Çift spiralli scrool kompresörler

Trakoidal kompresörler

Soğutma sistemlerinde genellikle helisel vidalı tip ve pistonlu kompresörler kullanılmaktadır. Pistonlu kompresörler detaylı olarak ele alınacaktır.

3-1-A-A-A Pistonlu Kompresörler

Bir silindir içinde ileri geri hareket eden bir piston ile sıkıştırma yapan bu tip kompresörlerde, tahrik motorunun dönme hareketi bir krank-bağlantı çubuğu sistemi ile doğrusal harekete dönüştürülür. Bazı eski tip çift etkili kompresörlerin yatay tip pistonlu buhar motorları ile tahrik edildiklerinde herhangi bir dönme hareketi olmadan çalıştıklarına rastlamak mümkündür. Günümüz pistonlu soğutma kompresörleri genellikle tek etkili, yüksek hızlı ve çok silindirli makineler olup açık tip kayış kasnak kavramalı veya hermetik tip kompresörler (amonyak hariç) tasarlanmakta ve üretilmektedir.

Pistonlu kompresörlerin uygulama koşulları, birim soğutucu akışkan soğutma kapasitesi başına düşük silindir hacmi gereksinimi olan, ancak emme/basma basınç farkı büyük olan soğutucu akışkanlar için uygundur. Amonyak, R-12, R-22, R-502 bunların başlıcalarıdır. Açık tip pistonlu kompresörlerin günümüzdeki silindir düzeni genellikle dikey I, V, W, 1 VE 16 silindirli ve tek etkili olup, yatay ve çift etkili kompresörlerin tasarımı neredeyse terk edilmiştir.

3-1-A-B Pistonlu Kompresörlerin Ana Parçaları

3-1-A-B1 Kompresör Gövdesi ve Silindirler

Kompresördeki silindirler, karter ve yağlama yağı, piston, krank-konnektör mekanizması, emme ve basma valfleri, valf plakaları, silindir kapakları, ana yataklar, kapasite kontrol mekanizması ve diğer gerekli komponentler kompresör gövdesi içinde ve etrafında toplanmıştır. Tek veya 2 parçalı olarak yapılır. 2 parçalı tasarımlarda silindirler ayrı ayrı yapılır ve karter gövdesine monte edilir, contalanır, cıvatalarla sıkıca monte edilir. Genellikle yüksek kaliteli dökme demir ve alüminyum alaşımlardan, sızdırmazlık ön planda tutularak tasarlanırlar. Silindirlerin dış yüzeylerinde kanatçıklar bırakılarak havanın soğutma etkisi arttırılmıştır. Silindirlerin astarlı tasarımı genellikle büyük kapasiteli kompresörlerde bulunur.

3-1-A-B3 Silindir Kapakları

Bir soğutma sisteminde kompresörün en yüksek sıcaklığa maruz kalan parçalarından biri olan silindir kapakları ya emme ve basma valfleri ile birlikte yapılır ya da valfler ayrı bir plaka üzerinde toplanarak silindir kapağı sadece emme ve basma yollarını içerir. Sıcaklığın çok yükselmesini önlemek amacıyla silindir kapaklarından ısıyı uzaklaştırmak için hava soğutma kanalları tesis edilir. Bazı kompresörlerde su soğutma gömlekleri bırakılır ve bazen soğutucu akışkanın soğutmasından faydalanacak şekilde tasarlanırlar. Silindir kapaklarının da soğutucu akışkan transferi sırasında kompresyon darbelerini mümkün olduğunca absorbe etmesi beklenir. Aksi takdirde hem aşırı gürültü ve titreşim hem de kondenserde şok darbeleri görülecektir. Silindir kapakları çoğunlukla iyi kalite dökme demir veya dökme çelikten, alüminyum gövdeli kompresörlerde ise dökme alüminyumdan yapılır. Kapaklar silindirlere, aralarına mümkün olduğunca ince bir conta yerleştirilip cıvatalarla sızdırmaz hale getirilerek monte edilir.

3-1-A-B4 Emme ve Boşaltma Valfleri

Bir soğutma kompresöründe en kötü ve en zor çalışma koşullarına maruz kalan sistem elemanıdır ve buna bağlı olarak kalitesinden ve tasarımından ödün verilemez. Kompresörün hacimsel verimini ve sıkıştırma işleminin verimini etkilediği için emme ve basma valflerinin konstrüksiyonu kompresör tasarımında çok etkilidir. Bu nedenle kompresörün en önemli ve hassas elemanıdır.

Sağlam, dayanıklı ve uzun ömürlü olması

Düşük valfli basınçlı kap

Geçişlerin ters yönündeki akışların en aza indirilmesi

Soğutucu akışkanın geçiş hızına göre basınç kayıpları artacaktır. emme ve basma valfleri bu kayıpları en aza indirmelidir. Bu hız seviyeleri amonyak kompresörlerinde 60 m/sn, R-12 ve R-22 kompresörlerinde 45 m/sn'yi geçmeyecek şekilde seçilmelidir. Valfler kolaylıkla açılabilmeli, küçük bir basınç farkı ile gazın akış yönü valften geçerken mümkün olduğunca değişmemelidir. Geçiş yönünün tersi yönlerde yani seri ve sıkı kapanma ile geriye doğru akışı engelleme özelliğine sahip olması çok önemlidir. Bu özellikler hafif malzemeden yapılmış küçük bir vana kütlesine ve kısa bir stroka sahip olmasıyla sağlanabilir. Bunlara ek olarak, vanalar dış etki olmadan açılıp kapanabilmelidir. Tasarım bir sıkıştırma yayı ile desteklenmelidir. Supapların tasarımında ve yerleştirilmesinde kompresörün üst ölü noktası silindir hacmini artırmayacak şekilde yerleştirilmelidir.

Kompresörlerde çıkış valfleri genellikle silindir kapağına monte edilir. Emme valfleri silindir kapağının yanı sıra piston kafasına da yerleştirilebilir. Büyük kompresörlerin valfleri genellikle değiştirilebilir şekilde tasarlanmıştır.

3-1-A-B5 Contalar

Kompresörün iç ve dış kısımlarını ayırabilecek sökülebilir yüzeylerde sızdırmazlık sağlayan elemanlara ihtiyaç vardır. Bu elemanlar conta olarak bilinir. Hem yağlama yağından hem de soğutucu akışkandan etkilenmemelidir. Ayrıca esnek olmalı ve çalışma koşullarında yapısı bozulmamalıdır. Sistemde kullanılacak soğutucu akışkanın cinsine göre asbest, mantar, kurşun, selüloz esaslı malzemeler, alüminyum ve bazı sentetik malzemeler seçilmelidir. Contalar kompresörlerde kullanılıncaya kadar iyi muhafaza edilmelidir. Özellikle nemli ortamlar conta yapısının bozulmasına neden olur.

Genellikle kompresör revizyon (bakım, yenileme) işlemlerinde contaların yenilenmesi gerekmektedir. Pres ve lazer kesim yöntemleri ile üretilen contaların kalınlığının ve iç dizaynının orijinali ile aynı olması çok önemlidir. Emiş tarafındaki conta kalınlığının arttırılması veya azaltılması volümetrik verimi doğrudan etkilemektedir. Ayrıca ince contalar tam sızdırmazlık sağlayamazlar. Belirlenen optimum değerlere uyulmalıdır.

İkinci el kompresörlerde sıkça karşılaşılan conta arızalarının önüne geçmek için malzeme seçiminde kullanılan conta malzemesinin marka, model ve orijinalliğine uyulması, bunun yanı sıra plakalar üzerinde bulunan vanaların da çalışmalarını etkilemeyecek şekilde uyulması daha sağlıklı bir tercih olacaktır. Valfler ne kadar hassas olursa olsun contalardan taviz verilmemelidir.

Contaların montajı sırasında kullanılacakları yüzeylerin kir, yağ, tozdan arındırılmış olmasına ve yüzeylerin pürüzsüz olmasına dikkat edilmelidir. n optimum değerlere uyulmalıdır.