Gazi ÜNİversitesi

3.2.4.2. Dış Dengeli TEV

Evaparatör giriş ve çıkışı arasındaki basınç kaybı çok fazla ise (evaparatör büyük boyutlu ise) bu durum TEV’in çok kısık çalışmasına ve evaparatör kapasitesinin düşmesine sebep olur. Dış dengelemeli valf kullanılarak bu durum önlenebilir. Burada bahsi geçenbasınç kaybı, klima uygulamalarında 1.7 ^oC, soğutma uygulamalarında1.1 ^oC ve derin soğutma uygulamalarında 0.6 ^oC civarındaki sıcaklık farklarına karşıt olan basınç kayıplarının üzerine çıktığında, bu aşırı sayılarak dış dengelemeli valf önlemine başvurulmalıdır.

Dış dengeleme borusunun bağlantı yeri, genel kural olarak evaparatörün çıkış borusunda kuyruk bağlantı yerinden hemen sonra (kompresör tarafına) olarak seçilmeli ve emiş borusunun yatay kısmına bağlanacaksa borunun üst yarı kısmına irtibatlanmalı, böylece yağla tıkanması önlenmelidir. Her birisi ayrı bir TEV ile beslenen birden fazla evaparatörü bulunanbir sistemde dış dengeleme borularının bağlantı yerleri o şekilde seçilmelidir ki bir evaparatörün dış dengeleme bağlantısı diğer evaparatörün çıkış basıncından etkilenmesin. Böyle bir uygulamada kat’iyen tüm TEV’lerin dış dengeleme boruları ayrı ayrı ve her bir evaparatörün emiş irtibat borusuna bağlanmalıdır. Hiçbir suretle dış dengelemeli bir TEV’in dış dengeleme ağzı körletilmemeli ve mutlaka bağlantısı yapılmalıdır. Aksi halde TEV çalışmaz.
Normal TEV, kapalı şarjı düz hareketli bir elemandır ve diğer etkenlere cevap verebilecek herhangi bir mekanizmadan yoksundur. Bunun anlamı uygulandığı sisteme ve TEV dizayn özelliklerine bağlı olarak TEV’in avlanma olayını meydana getirmeye meyilli olduğudur. İdeal bir TEV’nin soğutkan akışını kontrol ederken kusursuz bir dinamik dengeye sahip olması, evaporasyon debisindeki en küçük bir değişmeye dahi anında cevap verilmesi, atalet nedeniyle kontrol noktasından sapmaları önleyecek bir mekanizmaya sahip olması gereklidir. Bu yetenekleri olan bir TEV; sistemin isteyeceği değişik şartları her an ve avlanma olayı meydana gelmeden sağlayabilecektir.
Konveksiyonel türden TEV’lerde bu imkanların hepsini birden sağlaya bilecek bir mekanizma mevcut değildir. Bunun anlamı, sistemin istediği ile valfin bunu vermesi arasında bir zaman aralığı geçecek demektir ki buda kontrol noktasının tutturulmasında isabetin sağlanmamasına yönüne doğru meyletme var demektir. Bu nedenle de normal tür (konveksiyonel) bir valf, sistem ile aynı çalışma paralelinde kalmayarak avlanma olayına başlamaya meyillidir.

3.2.5. Şamandıralı Genleşme Valfi

Islak buharlaşan serpantini kullanıldığı zaman otomatik genleşme valfi yerine şamandıralı genleşme valfi kullanılır. Büyük tesislerde şamandıralı kolunun giriş deliğini mekanik olarak açması yeterli bulunmayabilir. Bu taktirde, şamandıralı bir elektrik anahtarı yardımı ile çalışan bir manyetik valf kullanılır. Sıvı seviyesi düştüğü zaman elektrik anahtarı kapanır ve akım alan selonoid manyetik valfin giriş deliğini açarak içeri sıvı girmesini sağlar.

3.3. Genleşme Valfi Arızaları

Genleşme valfi sistemi ayar eden bir valf olması nedeniyle bunun arızaları önemlidir. Bazen, borulardan gelen pislikler veya donma nedeniyle genleşmevalfi kısmen veya tamamen kapalı halde bulunabilir. Bu durumda, evaparatöre sıvı çok az veya hiç gitmediğine göre kompresörün emme basıncı alçak – basınç anahtarı sınır değerinin altına düşer ve kompresör durur. Bu durumda evaparatörde basınç düşük olmasına rağmen sıcaklık yüksektir. Bir miktar sıvı genleşme valfinden geçebiliyor ise, basınç normal değeri yükselir ve kompresör yeniden yol alır. Kompresörün normal çalışma rejimine göre daha sık durup yol alması burumun bir işaretidir. Valfin temizlenmesi gerekmektedir.

Termostatik genleşme valfinde, hazne kapiller boru ve diyagramdan oluşan kuvvet uygulama sisteminde kaçak var ise ayar valfi kısmen veya tamamen kapalı durumda kalabilir. Bu takdirde de yukarıdaki arızalar aynen gözlenir. Ancak bu sefer düzeltilmesi kuvvet uygulama sisteminin tamiri ile mümkün olacaktır.
Termostatik genleşme valfinin haznesi evaparatör borusuna iyi temas etmiyor ise, bunun sıcaklığı evaparatör borusunun sıcaklığından fazla olur ve ayar valfinin fazla açık pozisyonuna takılı kalır. Bu durumda evaparatöre gerektiğinden fazla sıvı olduğu için, aynen soğutucu miktarının fazla olduğu haldeki kompresör içine sıvı yürüyebilir. Bu durumda kapiller boru haznesi ile emme borusu arasındaki temas düzeltilmesi gerekiyorsa hazne izolasyon maddesi ile sarılmalıdır.

BÖLÜM 4

KILCAL BORULAR

4.1. Giriş

Soğutma sisteminde yüksek basınç tarafından alçak basınç tarafına sıvı soğutkanın geçişini ölçülü şekilde kontrol etmek üzere, küçük kapasiteli sistemlerde pratik ve ekonomik çözüm sağlar. Bilhassa paket halde imal edilen ev tipi soğutucular, klima cihazları gibi soğutkan boruların çapları ile sistem komponetlerinin geometrisi belli olan ve daha ziyade hermetik tip kompresörle çalışan ve seri imalatı yapılan küçük tip soğutma sistemlerinde sık sık uygulanmaktadır. Kılcal boru, çapı küçük ve boyu gerektiği şekilde uzun tutulmuş bir boru olup akışkanın geçişini sınırlayarak basıncını düşürmektedir. Kılcal boru iç çapı ile boyu, kullanılacağı soğutucu akışkanın türüne, soğutma kapasitesine ve çalışma sıcaklık şartlarına göre değişecektir. Soğutucu akışkanın en büyük basınç düşümü kapillaer borunun son kısımlarında ve sıvı kısmen buharlaşmaya başladığında meydana gelmektedir ki evaporatöre girişte buharlaşan akışkan miktarı %10 ila %20 arasında olmaktadır. İç çapının çok küçük olması, sistemde kalabilecek yabancı maddelerde (kaynak çapağı, pislik, bakır talaşı, su vs) kolayca tıkanabilmesine neden olacağından, ki bu durumla sık sık karşılaşılmaktadır, kılcal borunun önüne iyi bir nem tutucu konulması çok yararlı olmaktadır. Kılcal boru seçiminde, iç çapı biraz büyük seçmek, ki bu boyunun daha uzun tutulmasını gerektirecek, tıkanma ihtimalini azaltacaktır. Kılcal borular, soğutma sisteminin sistem geometrisi belirli (seri imalatla yapılan seri cihazlar) ve soğutma kapasitesi çok fazla değişmeyen türleri için uygun bir çözüm getirmekte, kompresör durduğunda da alçak basınç tarafına geçmeye devam eden soğutucu akışkan kompresör emiş ve basma tarafı basınçlarını dengelemek suretiyle kompresör kalkışında aşırı tolka ve güce gerek bırakmamaktadır ve bu kompresör motor türü seçiminde çok önemlidir. Kılcal buru kullanılan soğutma sisteminde aşırı soğutucu akışkan şarj edilmemesine çok dikkat edilmelidir. Aksi halde kompresöre sıvı halde aşırı soğutucu akışkan gelecektir ve kompresörde ciddi hasarlar meydana getirebilecektir. Çoğu uygulamada, kapiller boru emiş borusuna kaynakla tespit edilerek bir ısı değiştirici konumu elde edilir ve böylece sistemin performans katsayısı arttırılmış olur. Ancak kaynak işlemi yapılırken aşırı ısıtma, iç yüzeylerde oksidasyona sebep olacağından çok dikkatli davranılmalı, mümkünse kılcal boruya içten azot veya benzeri bir inert gaz sürekli şekilde hafifçe üflenmelidir.

Kılcal boruda arıza şekilde oluşa bilecek keskin kıvrımlar ek bir basınç dönüşümüne sebep olacağı için, doğru seçilmiş olan bir elemanın çalışma sırasında hatalı kontrol yapmasına neden olabileceği için buna dikkat edilmelidir.
Paket soğutucu ve klima imalatçıları genellikle yaptıkları prototip üzerinde deneyerek en uygun çap ve boydaki kılcal boruyu seçmektedirler. Bu nedenle yenilenmesi gereken bir kılcal boruyu gene aynı iç çap ve boydaki ile değiştirilmelidir. Kılcal boru prensibine göre, kılcal boruda sıvı akışkan, gazdan daha büyük bir debiyle hareket eder. Bu suretle herhangi bir sebeple sistem dengesi bozularak kapiler boruya gaz halde soğutkan girdiğinde, akış debisi düşecek ve fakat basınç farkları çok az değişecektir. Böyle bir durum nedeni ve anlamı, sistemin soğutkan şarjının sıvı olarak evaporatöre yığılması, yani ısıl yükün azalması demektir ki, kılcal borudan birim zamanda geçen soğutkanın azalması zaten istenen bir durumdur. Basınç farkının değişmesi ise sistemin dengesi için gereklidir. Aksi durum olduğunda ise, sıvı soğutkan kondenserde yığılacak ve bunun sonucu olarak aşırı soğutma etkisi kazanarak kılcal borudan daha yüksek bir debiyle geçmesi hemde evaporatörde daha fazla soğutma etkisi meydana getirmesi sağlanmış olacaktır. Evaporatördeki ısıl yükün artması böylece karşılanmış olacaktır. Doğru şekilde uygulanmış bir kapiller boru, sistemin artan ve azalan soğutma yükleri karşısında dengeleyici etki yaparak vazife görür ki bu önemli ve istenen bir özelliktir.

Şekil 4.1. Kılcal boru

Kılcal boru, kondenserin çıkış ile evaparatörün girişi arasına bağlıdır. Bu bağlantının kondenser çıkış tarafına bir soğutkan filtre kurutucu konulması faydalıdır ve sık sık uygulanır. Kılcal boru, ısı değiştirme etkisini sağlamak üzere, evaparatör çıkışından kompresöre giden emiş borusuna boylu boyunca sert lehimle tespit edilebilir. Kondenser çıkışına sıvı soğutkan toplama deposu konulmasına kılcal borulu bir soğuma devresinde genellikle rastlanmaz. Emiş tarafında ise, evaparatör çıkışına bazen küçük bir sıvı tutucu cep konulması kompresöre ani ve aşırı miktarda sıvı ve yağ gitmesini önlemek yönünden faydalıdır. Kılcal borunun emiş ve basma tarafı basınçlarını sistem durduktan kısa bir süre sonra dengelemesi özelliği, kompresör kalkışının yüksüz olmasını ve dolayısıyla alçak tork karakteristikli elektrik motoru kullanılabilmesini mümkün kılar ve bu ekonomik yönden önemlidir.
Kılcal borudan geçen soğutkanın debisi giriş / kondenser tarafı basıncı arttıkça artar. Çıkış tarafı basıncını belirli bir devrine kadar, ki buna kritik basınç denir basınç düştükçe akış debisi yine artar. Kritik basıncın altındaki basınçlarda debi artık artmaz.
Kılcal borulu bir sistemin, bilhassa yüksek basınç tarafı dikkatli bir şekilde hesaplanıp dizayn edilmelidir. Kondenser hacmi hem gerektiğinde tüm sıvı soğutkanın toplayabilecek kadar büyük olmalı, hem de evaparatörden tüm refrijeranın süpürülerek kondansere yığılmasına, yani soğutkan şarjı noksanlığı durumunu ortaya çıkmasına meydan vermeyecek şekilde küçük tutulmalıdır.Bu iki sınırlayıcı diğer kondenserin iç hacminin tayininde esas olacaktır. Diğer yandan kondenser de oluşan soğutkanın kompresör durduğunda kapiller boru girişinin doğru grafiğiyle akarak toplanmasını sağlamalıdır. Aksi halde, yani sıvı soğutkanı kondenserin değişik yerlerinde toplanmasıyla, kapiller boruya sıcak gaz gelerek kapiller borudan geçip evaparatör girer ve orada yoğuşur. Bu durum, hem alçak ve yüksek basınç tarafındaki basınçların aynı seviyeye gelmesini geciktirip tekrar kalkışta kompresörün yük altında kalmasına sebep olur hem de kompresöre sıvı gelmesine sebep olabilir.
Alçak basınç tarafının dizaynında önemli olan husus soğutkan şarjının gerekli miktarının mümkün olduğu kadar az olması ve şarj miktarındaki toleransın geniş olmasıdır. Kılcal borunun emiş borusuna lehimlenerek ısı değiştirici durumu sağladığından, kılcal borunun artan uzunluğu tamamen evaparatör tarafından bırakılmalı ve bir kısmı kondenser sıvı girişi tarafından bırakılmalıdır.
Kılcal boru seçiminde en güvenilir yaklaşım sistem elemanlarının kapasitelerinin balansı – dengelenmesi şeklidir. Eğer kapiller borunun direnci, kondenserde sıvı soğutkan yığılmasını önleyecek kapiller boru girişinde yeterli bir sıvı birikiminin meydana gelmesini sağlayacak şekilde oluşabiliyorsa sistem dengede denilebilir. Ancak, bu denge sadece belirli yoğuşma ve evaporasyon sıcaklık çiftleriyle meydana gelebilecek, daha doğru ifade ile her emiş – çıkış basınç çifti için bir denge noktası olacaktır. Bu denge değerlerinin ortaya koyduğu eğri (emiş basıncı – çıkış basıncı) kordinatları üzerinde o sistemin kapasite dengelilik eğrisi diye adlandırılır.