SOĞUTMANIN TANIMI

Bir maddenin veya ortamın sıcaklığını onu çevreleyen hacim sıcaklığının altına indirmek ve orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine soğutma diyebiliriz.Genel olarak soğutma çevre sıcaklığının altına inilmesidir.

TANIMLAR

SOĞUK DEPO

Gıda maddelerinin normal atmosferde saklanabilir sürelerinden daha uzun süre saklanabilmeleri için ihtiyaca uygun koşullarda soğutulan ve nem durumu kontrol edilen, dış atmosferden ısı ve nem kazancına karşı yalıtılmış kapalı hacimlerdir.

SOĞUTMA REJİMİ

Gıda maddelerinin belirli bir süre saklanabilmesi için gerekli soğuk depo havasının sıcaklık, nem durumu ve nem dolaşımı koşullarıdır.

SOĞUTMA YÜKÜ

Soğuk deponun, soğutma rejiminde tutulabilmesi için soğuk depodan çıkarılması veya dışarıya atılması için gerekli ısı miktarıdır.


SOĞUTMA DEVRESİ

Soğutma rejimini temin eden ve üzerinde esas olarak soğutucu, emme borusu, kompresör, basma borusu, kondansör, sıvı tankı, sıvı borusu ve genleşme valfi vb. makine ve tesisat bulunan kapalı bir devredir.

SOĞUTUCU AKIŞKAN

Soğutma devresinde dolaştırılan ve buharlaşma ile yoğuşturma arasında durum değiştirerek soğutma rejimine uygun sıcaklıkta buharlaşan akışkandır.

EMME BORUSU

Soğutucuda buharlaşan düşük basınçlı soğutucu akışkan buharının kompresör emme girişine taşınmasını sağlayan borudur.

KOMPRESÖR

Soğutucuda buharlaşan düşük basınçlı soğutucu akışkan buharını emerek daha yüksek bir basınç ve sıcaklık altında kondansere basan bir iş makinasıdır.

BASMA BORUSU

Kompresörün bastığı yüksek basınç ve sıcaklık altındaki soğutucu akışkan buharının kondansere taşınmasını sağlayan borudur.

KONDANSER

Soğutma kompresörü tarafından yüksek basınç ve sıcaklık altında basılan soğutucu akışkan buharının yoğunlaşmasını ve ısı geçişini sağlayan belirli ısı yayma yüzeyine sahip bir tesisat elemanıdır.

SIVI TANKI

Soğutma tesisatında sıvı soğutucu akışkanın topladığı ve genellikle silindir biçimli tanktır.

SIVI BORUSU

Sıvı tankında biriken sıvı soğutucu akışkanın genleşme valfine kadar taşınmasını sağlayan bir borudur.

GENLEŞME VALFİ

Sıvı soğutucu akışkanın bir termodinamik kısma altında genleştiği bir valf veya dar boğazdır.

Sıvı soğutucu akışkanın sabit ısı tutumu altında durum değiştirerek genleşmesi sonucu basınç ve sıcaklık düşmesine uğradığı ve bu arada kısmen buhar ve kısmen sıvı durumuna dönüştüğü bir valf veya dar boğazdır.

YÜKSEK BASINÇ TARAFI

Bir soğutucu devresinde kompresörün basma tarafından basma borusu, kondanser, sıvı borusu ve genleşme valfine kadar olan tesisat elamanlarının tümüdür.

ALÇAK BASINÇ TARAFI

Bir soğutma devresinde genleşme valfinden başlayarak soğutucu, emme borusu ve kompresörün emişine kadar olan tesisat elamanlarının tümüdür.

YOĞUŞMA BASINCI

Bir soğutma devresinde yoğuşma basıncının maksimum değeri üst basınç olarak 15 105 pascaldır.

YOĞUŞMA SICAKLIĞI

Su ile soğutmalı kondansörlerde yoğuşma sıcaklığı +25 °C ile +60 °C arasında seçilmeli ve ancak üst basınç olarak maksimum 15 105 pascal yoğuşma basıncı esası da soğutucu akışkan türü belirlenmelidir.

BUHARLAŞMA BASINCI

Buharlaşma basıncı alt basınç veya mutlak basınç olarak 0.75 105 pascalın altındaki vakum değerine inmemelidir.



BUHARLAŞMA SICAKLIĞI

Buharlaşma sıcaklığı soğuk depo rejim sıcaklığının en çok 10 – 15 °C altında olmalıdır.

SİSTEM KAPASİTESİ

Sistem kapasitesi bir soğutma devresinin soğumakta olan soğuk depolardan emdiği ısı miktarıdır.



SOĞUK DEPOLARIN KURULUŞ ESASLARI

Soğuk depolar genellikle ticari amaçlara göre çok değişik tip mahal ve bölgelerde yapılabilirler. Bütün bu hususlar tamamen ticari esaslara göre belirlenirler.

MUTFAK TİPİ SOĞUK DEPOLAR

Genellikle büyük mutfaklarda, fabrika, okul, yurt, hastane, askeri birlikler ve çeşitli iş yerlerinde buzdolapları ihtiyacı karşılayamazlar. Bu gibi yerlerde satın alma imkanı ve şartlarına göre boyut ve tipinin belirlenmesi için soğuk depo veya depolara ihtiyaç olur. Bu esaslara göre boyut ve tipi belirlenen soğuk depolara mutfak tipi soğuk depolar denir.

KOLTUK SOĞUK DEPOLAR

Toptan gıda maddesi ticareti yapan firmalarla büyük gıda maddesi pazarlama firmaları genellikle teşhir ve yer imkanları bakımından sınırlıdırlar. Bu gibi durumlarda bu cins firmalar, bir soğuk depodan sürekli mal takviyesi yapmak durumundadırlar. Bu durum aşırı bir külfet ve nakliye masrafı gerektirir.

Bu durumun önüne geçmek için genellikle toptan gıda maddesi ticareti yapan firma ticarethanelerinin uygun bir mahalline veya bodrum katlarına uygun boyut ve tipte soğuk depolar tesis ederler. Bu tip soğuk depolara koltuk soğuk depoları denir.

TÜKETİM BÖLGELERİ İÇİN SOĞUK DEPOLAR

Soğuk depoculuk ülkemizde önce tüketim bölgelerinde başlamış olup, bugün de genellikle tüketim bölgelerine kurulan soğuk depolar çoğunluktadır. Bu tip soğuk depolar genellikle büyük ve çok masraflı soğuk depolardır.

ÜRETİM BÖLGELERİ İÇİN SOĞUK DEPOLAR

Son zamanlarda soğuk depoculuk ülkemizde üretim bölgelerine de doğrudan yayılmaktadır. Üretim bölgelerinde tesis edilen soğuk depolar genellikle taşıma ve sevk için gıda maddesi toplama mahiyetinde olup küçük soğuk depolardır.

PAZARLAMA BÖLGELERİ İÇİN SOĞUK DEPOLAR

Büyük ölçüde pazarlama bölgeleri genellikle hal olarak isimlendirilir. Gıda maddesinin bozulmadan ve çürüme temayülü göstermeden tüketime arzı esas olduğuna göre gıda maddesi ihtiyaca göre üretim bölgesinde tüketim bölgesine kadar soğuk muhafaza altında tutulmalıdır, buna soğuk depoculukta soğutma zinciri denir. Bu nedenle soğutma zinciri çerçevesinde pazarlanmak üzere şehir hallerine getirilen gıda maddeleri için buralarda ihtiyaca uygun olarak soğuk depo veya donmuş depolar, soğutma zincirinin kopmadan sirkülasyonu için çok önemli bir ihtiyaçtır.

TERMİNAL, İSTASYON VE LİMAN TİPİ SOĞUK DEPOLAR

Taşıt aracı cinsine göre nakliyatın başlama ve bitim noktaları genellikle terminal, liman ve istasyonlardır.

Bu amaçla terminal, istasyon ve limanlarda da soğuk depolar tesis edilir. Bu soğuk depolar bilhassa büyük nakliyat gemilerinin yükleme ve boşaltma yaptığı limanlarda soğutma zinciri kopmadan ve geminin yeterli zamanda yükleme veya boşaltılmasına imkan verecek boyut ve tipte olmalıdır.



SOĞUTUCU AKIŞKANLAR

Bir soğutma çevriminde ısının bir ortamdan alınıp başka bir ortama nakledilmesinde ara madde olarak yararlanılan soğutucu akışkanlar ısı alış verişini genellikle sıvı halden buhar haline (Soğutucu – Evaporatör devresinde) ve buhar halden sıvı haline (Yoğuşturucu – Kondenser devresi) dönüşerek sağlarlar. Bu durum bilhassa buhar sıkıştırma çevrimlerinde geçerlidir.
Soğutucu akışkanların, yukarıda tarif edilen görevleri ekonomik ve güvenilir bir şekilde yerine getirebilmesi için bazı kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olmaları gerekir. Bu özellikler, uygulama ve çalışma şartlarının durumuna göre değişeceği gibi her zaman bu özelliklerin hepsini yerine getirmek mümkün olmayabilir. Genel kaide olarak bir soğutucu akışkanda aranması gereken özellikler şunlardır :
Az bir enerji (güç) sarfı ile daha çok soğutma elde edilebilmelidir.
Soğutucu akışkanın buharlaşma ısısı yüksek olmalıdır.
Evaporatörde basınç mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.
Yoğuşma (Kondenser) basıncı düşük olmalıdır.
Viskozitesi düşük ve yüzey gerilimi (kılcallığı) az olmalıdır. (Bu özellik, yüksek ısı geçişini sağlayan, damlaşarak yoğuşmayı zorlaştırmaktadır ve kondenserde bu istenmez)
Emniyetli ve güvenilir olmalıdır.
Yağlama yağı ile ve soğutma devresindeki elemanlar ile zararlı sonuç verebilecek reaksiyonlara girmemelidir.
Soğutma devresinde bulunması gereken rutubet (su) ile bulunması halinde bile çok zararlı reaksiyonlar meydana getirmelidir.
Sistemden kaçması halinde, bilhassa yiyecek maddeleri üzerinde zararlı etki yapmamalıdır.
Sistemden kaçarak havaya karışması halinde civardaki insanlara (ve diğer canlılara) zarar vermemelidir.
Havaya karıştığında yanıcı ve patlayıcı bir ortam meydana getirmemelidir.
Çalışma şartlarındaki basınç ve sıcaklıkların en uç sınırlarında dahi ayrışıp çözülmemeli, bütün özelliklerine muhafaza etmelidir.
Elektriksel özellikleri (bilhassa Hermetik tip kompresörler için) uygun olmalıdır.
Bu özelliklerin hepsini birden her şart altında yerine getirebilen üniversal bir refrijeran madde (soğutucu akışkan) mevcut değildir.
Bilhassa emniyet ve güvenirlik yönünden iyi olan, ayrıca iyi bir ısıl özelliğe de sahip olan refrijeran madde için 1920 ‘lerde araştırmalar fluokarbon refrijeranların (floride edilmiş hidrokarbonların) bulunmasını sağlamıştır. halokarbon (halojene edilmiş hidrokarbonlar) ailesinden olan fluokarbonlar, metan (CH4) veya etan (C2H6) içerisindeki hidrojen atomlarından bir veya birkaçının yerine sentez yerine klor, flor veya brom (halojen) yerleştirmek suretiyle elde edilmektedir. Fluokarbonlardan en sık rastlanılanlar ; metandaki 4 hidrojen atomu yerine 2 klor ile 2 flor ikame edilen dichloro-difluoro-methane / CCl2F2 (freon-12 veya R12) ve yine metandaki 4 hidrojen yerine 1 klor ile 2 flor atomu yerleştirilen chlorodifluoromethane (freon-22 veya R-22) soğutucu akışkanlarıdır. En sık rastlanan diğer soğutucu akışkanlar :

R-12 (CCl2F2) : Bugün, soğutma maksadı için en çok kullanılan soğutucu akışkandır. Zehirli, patlayıcı ve yanıcı olmaması sebebiyle tamamen emniyetli bir maddedir. En ekstrem çalışma şartlarında dahi stabil ve bozulmayan, özelliklerini kaybetmeyen bir maddedir. Ancak, açık bir aleve veya aşırı sıcaklığa haiz bir ısıtıcı ile temas ettirilirse çözüşür ve zehirli bileşkelere ayrışır. Kondenserde, ısı transferi ve yoğuşma sıcaklıkları bakımından oldukça iyi bir durum gösterir. Yağlama yağı ile tüm çalışma şartlarında karışabilir ve yağın kompresöre dönüşü basit önlemlere sağlanabilir. Yağı çözücü (Solvent) özelliği, kondenser ve evaparatör ısı geçiş yüzeylerinde yağın toplanıp ısı geçiş yüzeylerinde yağın toplanıp ısı geçişini azaltmasını önler.
Buharlaşma ısısının düşük olması sebebiyle sistemde dolaşması gereken akışkan debisi fazladır. Fakat bu önemli bir mahzur olmadığı gibi küçük sistemlerde, akış kontrolünün daha iyi yapılması yönünden tercih edilir. Büyük sistemlerde ise buhar yoğunluğunun fazlalığı ile birim soğutma için gerekli soğutma hacmi R-22, R-500 ve R-717 (Amonyak) dan çok farklı değildir. Birim soğutma için harcanan beygir gücü de takriben aynı seviyededir.

R-22 (CHClF2) : Diğer fluo-karbon soğutucu akışkanlarda olduğu gibi R-22 ‘ de emniyetle kullanılabilecek zehirsiz, yanmayan, patlamayan bir akışkandır. R22, derin soğutma uygulamalarına cevap vermek üzere geliştirilmiş bir soğutucu akışkandır, fakat paket tipi klima cihazlarında, ev tipi ve ticari tip soğutucularda da, bilhassa daha kompakt kompresör gerektirmesi (R-12 ‘ye nazaran takriben 0.60 katı) ve dolayısıyla yer kazancı sağlaması yönünden tercih edilir. Çalışma basınçları ve sıcaklıkları R-12 den daha yüksek seviyede ve fakat birim soğutma kapasitesi için gerekli tahrik gücü takriben aynıdır. Çıkış sıcaklıklarının oldukça yüksek olması sebebiyle, bunun aşırı sebeplere ulaşmasına engel olmak için emişteki kızgınlık derecesini mümkün mertebede düşük tutmalıdır (Bilhassa hermetik tip kompresörlerde). Hava soğutmalı kondenser kullanıldığında kondenser kapasitesi (alanı) ihtiyaçtan biraz yüksek tutulmalıdır. Derin soğutma uygulamalarında, aşırı çıkış sıcaklıkları ile karşılaşılabileceğinden (yüksek sıkıştırma oranı sebebiyle) silindirlerin su gömlekli olması tavsiye edilir. Yağ dönüşünü sağlamak için R-12 ‘ye nazaran daha dikkatli ve iyi işlenmiş dönüş boruları döşenmeli, derin soğutma uygulamalarında muhakkak yağ ayırıcı konulmalıdır. R-12 yağ ile daha çabuk ve iyi karışmaktadır. Su ile ise R-22 daha çabuk ve yüksek oranda karışır.

R-717 (AMONYAK) : Bugün, fluo-karbon ailesinin dışında geniş ölçüde kullanılmaya devam eden tek soğutucu akışkan amonyaktır. Zehirleyici ve bir ölçüde yanıcı-patlayıcı olmasına rağmen mükemmel ısıl özelliklere sahip olması sebebiyle, iyi eğitilmiş işletme personeli ile ve zehirleyici etkisinin fazla önem taşımadığı hallerde, büyük soğuk depoculukta, buz üretiminde, buz pateni sahalarında ve donmuş paketleme uygulamalarında başarıyla kullanılmaktadır. Buharlaşma ısısının yüksek oluşu ve buhar özgül hacminin de oldukça düşük olması sistemde dolaştırılması gereken akışkan miktarının düşük seviyede olmasını sağlar. R-22 ‘de olduğu gibi çıkış sıcaklıkları yüksek seviyeli olup kompresör kafa ve silindirlerinin su soğutma gömlekli olması tercih edilir..
Amonyak yağ ile karışmaz, fakat karterdeki çalkantı ve silindirdeki yüksek hızlar yağın sisteme sürüklenmesine sebep olur. Bu nedenle, gerek kompresör çıkışına yağ ayırıcı koymak suretiyle, gerekse evaporatörden kompresöre yağın dönüşünü kolaylaştıracak tarzda boru tertibiyle yağın kompresör karterine birikmesi sağlanmalıdır.

Soğutma Sistemlerine Şarj Edilecek Soğutucu Akışkan Miktarının Belirlenmesi


Soğutma ve iklimlendirme sistemlerinin fonksiyonlarını tam olarak yerine getirebilmeleri için, bu sistemlerde uygun miktarlarda soğutucu akışkanın bulunması gerekir.
Soğutucu akışkanın gerekenden az olması durumunda sistem içinde yeterli debide akışkan sirkülasyonu sağlayamadığı için kompresör emiş basıncı azalır ve sistemin soğutma kapasitesi düşer.
Soğutucu akışkanın gerekenden fazla olması durumunda ise kondenserde aşırı miktarda sıvı akışkan bulunur ve kompresör basma basıncı gereken değerinden fazla bir değere çıkar. Yüksek soğutucu akışkan debisi için yetersiz kalan evaporatörden çıkan akışkan kızgın buhar halinde olmayıp, doymuş sıvı doymuş buhar karışımından oluşur.Akümülatöründe yetersiz kalması sebebi ile kompresöre sıvı akışkan girmesi sebebi ile kompresör valflerinin zarar görmesi önlenemez bir durum arz edecektir.Ayrıca bu durum kompresör yağının sıvı akışkan tarafından dışarı sürüklenmesine yol açacaktır.
Büyük kapasitede çalışan kompresöre gerekli olan sıvı reficrean sıvı tayini çok önemli olmaz iken düşük kapasitelerde çalışan sistemler için bu durum önem arz etmektedir.Bu şarj miktarı kritik şarj miktarı olarak da adlandırılır.Kritik şarjın değeri ise sistemin soğutma kapasitesine, boru hatlarının uzunluğuna, soğutucu akışkanın türü ve çalışma sıcaklığına bağlı olarak değişir.