SOĞUTMA SİSTEMLERİ

Soğutma kavram olarak termodinamik süreçlerde ısıl harekete bağlı oluşan bir olgudur. Bu nedenle bu kavramın temel dayanağı ısı, sıcaklık, basınç gibi temel termodinamik parametrelerdir.

Bir maddenin sahip olduğu sıcaklığı faz değişikliğine yol açmadan ihtiyaç duyulan bir ölçüde değiştirmek için gerekli olan enerjiye duyulur ısı denir.

Özellikle akışkanlarda bir maddenin sabit sıcaklık ve basınç altında buhara dönüştürülmesi için gerekli olan enerjiye gizli ısı denir.

İşlev olarak suyu buhar halinde tutmak için ihtiyaç duyulan bu ısı, bir soğutucuda havanın soğutulmasıyla geri çekildiğinde, hava içindeki buhar yoğuşmaya başlar. İşte bu havada bulunan buharın tekrar yoğuşması için çekilen enerjiye de yoğuşma gizli ısısı (kondenzasyon) adı verilir.

Bir maddenin 1 kg’ını doyma sıcaklığından sıvı fazından buhar fazına geçirmek için ihtiyaç duyduğu enerji miktarıdır.

Mevcut ortamın veya akışkan sıcaklığının çıplak ölçülmesi için kullanılan termometreler kuru termometrelerdir, bu termometrenin ölçtüğü sıcaklık (KT) kuru termometre sıcaklığıdır.

Doymamış hava ıslak fitilin üzerinden geçerken, havanın kuruluk derecesine göre fitilden bir miktar buharlaşma olur. Bunun sonucu olarak suyun sıcaklığı düşer ve havadan suya ısı geçişine neden olan bir sıcaklık farkı oluşur. Bir süre sonra, sudan buharlaşma nedeniyle olan ısı kaybı, sıcaklık farkından dolayı havadan suya olan ısı geçişi eşitlenir ve su bir denge sıcaklığına erişir. Bu denge sıcaklığı yaş termometre sıcaklığıdır. Yaş termometre sıcaklığı kuru termometre sıcaklığından her zaman düşüktür.

Soğuk ortamda muhafaza edilen günlük gıda ürünlerinden depo ürünlerine kadar maddelerin istenilen şartlarda korunması önemlidir. Bu soğutma sürecinde soğutulan maddelerin veya ortamın sürekliliğin sağlanmasında ortam sıcaklığı, nem durumu ve nem dolaşımı gibi parametreler çok önemlidir. Bu parametrelerin kontrol sürecine soğutma rejimi denir.

İstenilen ortamın, soğutma rejiminde tutulabilmesi için soğuk depodan çıkarılması veya dışarıya atılması için ihtiyaç duyduğu ısı miktarıdır.

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

Bir akışkanın faz dönüşüm noktalarına doyma noktaları, bu noktadaki sıcaklıklara doyma sıcaklığı, basınç değerlerine de doyma basınçları adı verilir.

Endotermik etki olarak değerlendirilen bu yöntemde kimyasal reaksiyonlarda tepkimede bulunan maddelerin süreçte dış ortamdan ısı alması prensibine dayanır.

Elektriksel yöntemler çoğunlukla bilimsel uygulamalarda tercih edilen soğtutma yöntemleridir. Termoelektrik ve paramanyetik soğutma türleri olarak sınıflandırılırlar.

Termoelektrik soğutma elektriğin kutupsal akış özelliğine bağlı olarak çevrimde oluşan ısı hareketidir. Hem ısıl hem de elektriksel etkilerin bir arada bulunduğu çevrime termoelektrik çevrim, bu çevrimle çalışan sisteme de termoelektrik sistem adı verilir.

Paramanyetik cisimlerin aşırı soğutulmasına bağlı olarak moleküler yapılarda sıkıştırma çevrimidir. Çoğunlukla bilimsel araştırmalar için tercih edilen bir yöntemdir.

Harici bir ısı kaynağından istifade edilir. Sistemde herhangi bir mekanik eleman bulunmamaktadır. Sistem; soğurma cihazı, kondensör (yoğuşturucu) ve (evaporatör) buharlaştırıcıdan oluşur. Silikojel ve su soğutma devresinde soğutucu akışkan olarak kullanılır. Çok küçük tanecikler halinde soğutma devresine yerleştirilen silikojel amonyağı emer. Silikojel maddesi, nem tutucu ya da emici siliko-sodyuma maddesel bir asitin etkimesiyle oluşur. Suyun işlevi ise soğutma devresindeki amonyağı çözmektir. Amonyak düşük sıcaklıklarda suda kolayca çözülebilen bir maddedir. Bu çözelti 65°C sıcaklıkta ısıtıldığı zaman buharlaşır ve sudan ayrışır.

Absorbsiyonlu soğutma ve adsorbsiyonlu soğutma’dır.

Soğutucu akışkan tüm sistemde daima gaz halinde kalır, hiç sıvılaşmaz. Hava soğutma çevrimi açık sistem soğutucu akışkan havanın, devamlı atmosferden alınıp çevrimde soğutulduktan sonra kullanıldığı açık sistem veya hapsedilmiş havanın sistemden dışarı çıkmadığı kapalı sistem prensibine göre çalışır.

Buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimleridir.

Kompresörler soğutma çevrimlerinde primer enerjiye bağlı olarak buhar fazında alçak basınca sahip soğutucu akışkanı yoğuşma yüksek basıncına sıkıştıran elemanlardır. Kompresörler soğutma çevrimlerinde buhar fazındaki gazı sıkıştırma ve çevrimde soğutucu akışkan hareketinin sürekliliğini sağlama görevlerini yerine getirir.