Kondenser (Yoğuşturucu) Seçim Esasları ve Verimlilik

24 Haziran 2008 Dergi: Temmuz 2004
Böylece, soğutkan sıvı hale gelir ve tekrar genleşerek evaporatörde buharlaşıp ısı alacak duruma getirilir. Kondenserleri hava soğutmalı kondenser ve su soğutmalı kondenser olarak iki ana grupta toplamak mümkündür. Bu yazıda hava soğutmalı kondenser seçimleri anlatılacaktır.


Kondenserde ısı alış-verişinin üç safhada oluştuğu düşünülebilir. 1-Kızgınlığın alınması, 2-Soğutkanın yoğuşturulması 3-Aşırı soğutma. Kondenserin yaklaşık %85 i yoğuşma olayına hizmet eder ve kondenserin asli görevi de budur.

Hava Soğutmalı Kondenserler:

Genellikle kanatlı borulu imal edilirler. Boruların içinden soğutucu akışkan, dışarıdan ise hava geçer. Hava soğutmalı kondenserlerde hava debisi ile batarya yüzeyi, kondenser kapasitesini belirleyen ana unsurlardır. Bu tip kondenserlerin tercih edilmesinin sebebi; basit oluşları, kuruluş ve işletme masraflarının düşüklüğü, bakım-tamirlerinin kolaylığı, su kaybının olmaması ve çok çeşitli soğutma uygulamalarında kullanılabilir olmalarıdır.Hava  soğutmalı kondenserler, grup tertibine göre kompresörle birlikte gruplanmış (monoblok) veya komprasörden uzak bir mesafeye konulacak tarzda tertiplenmiş (split) olmak üzere iki sınıfa ayrılabilir.

Bir soğutma siteminin bekleneni verebilmesi, büyük ölçüde yoğuşma basınç ve sıcaklığının belirli sınırlar arasında tutulabilmesiyle mümkündür. Bu ise kondenserin çalışma rejimi ile yakından ilgilidir.

Termodinamik açıdan, soğutma tesir katsayısının mümkün olduğunca büyük elde edilebilmesi için tasarımda yoğuşma sıcaklığı, olabildiğince küçük tespit edilmelidir.

Yandaki tabloda F-22 ile çalışan bir soğutma tesisatında yoğuşma sıcaklığının değişimi ile kompresörün soğutma gücünün ve soğutma tesir katsayısının değişimleri verilmiştir. (Tablo 1)

Diğer taraftan pistonlu kompresör kullanılan tesislerde, yoğuşturucu sıcaklığının yüksek olması, kompresörün basma supapları açıldığında, pistonların karşı basıncının yüksek olmasına neden olur. Karşı basıncın yüksek olması, öncelikle pistonların üstüne, sonrada pistonların bağlı olduğu biyel kollarına ve yataklarına ilave bir basınç uygular. Bu basınç da yatakların normalden fazla yorulmasına ve aşınmasına neden olur. Ayrıca yüksek yoğuşturucu sıcaklığı, basma işlemi esnasında, pistondaki akışkanın maksimum sıcaklığını da yükseltir. Bu sıcaklığın artması, kompresörde kullanılan yağın sıcaklığının artmasına neden olur. Bu durumda yağ incelir, yağlama fonksiyonları azalır ve açığa çıkan karbon bileşenleri, yağın rengini ve kalitesini bozar.

Yüksek yoğuşturucu sıcaklığı, supapların sıcaklığını da artırır. Supapların çelikten yapılması nedeni ile periyodik olarak aşırı ısınıp soğuması, kalitesini bozup, sertleşmesine ve kırılmasına sebep olabilir.

Burada dikkat edilmesi gereken bir diğer unsur, kondenserlerin bulundukları ortama kondenser kapasitesi kadar ısı verdikleridir. Kondenserin bulunduğu ortamın dış mekanlara olan ısı kaybı, kondenser kapasitesi ve kondenserin bulunduğu mekandaki ısı yayan nesnelerin ısı kapasitelerinin toplamından büyük olmalıdır.

Bu nedenle kondenserler genellikle dış mekana konur, iç mekana konacak kondenserlerde kondenserin çalıştığı mekanda oluşan ısı atılmadığı takdirde , ortam sıcaklığının yükselerek, kondenzasyon sıcaklığını yukarı çekecektir.


Aşırı Soğutmanın Soğutma Kapasitesine Etkisi

Kondenserde sabit sıcaklıkta yoğuşan soğutucu akışkan, ilave olarak tekrar soğuk hava ile karşılaştırılarak yoğuşmuş akışkanın sıcaklığı bir miktar daha düşürülür. Her 1 K  sıcaklık farkı için soğutma kapasitesi ortalama  %1 artar.

Kondenser fanları genellikle aksiyal tip olup, sessizlik istenen yerlerde, hava sirkülasyonu için ilave statik basınç gerektiğinde radyal tip veya düşük devirli (900 d/d, 660 d/d, 440d/d, 330 d/d gibi) aksiyal tip kullanılabilir. Soğutkan yoğuşma sıcaklığı (kondenzasyon) ise , hava giriş sıcaklığının 7 ûC-20 ûC üzerinde bulunacak şekilde düşünülmelidir.    Kondenserlerden hava geçişi düşey  ve yatay yönde olacak tarzda tertiplenebilir.

Kondenser Kapasitelerinin Belirlenmesi ve Seçim Aşamaları

a.    Kullanılacak soğutma gazı seçilmelidir.

b.    Soğutma kapasitesine ve çalışma sıcaklıklarına bağlı olarak kompresör belirlenmelidir. Bina dışı uygulamalarda bölgenin yaz kuru termometre sıcaklığı alınabilir. Bina içi uygulamalarda kondenser kapasitesini belirlemek için kondenserin çalışacağı mahallin sıcaklıklarını ve mahallin diğer ortamlara ısı geçişini bilmek gerekir. Alınan değerler katalogdan soğutma gazı, soğutma kapasitesi ve kompresör tipinin yer aldığı sayfada verilen evaporasyon ve kondenzasyon değeri ile kesiştirilerek kompresör seçilir. Katologdan seçilen değerler gerçek kapasitelerdir.

c.    Kompresörün çektiği güç; ilgili kompresör kataloğundan evaporasyon ve kondenzasyon sıcaklığına göre okunur.

d.    Kondenser kapasitesi; kompresörün çektiği güç, soğutma kapasitesine eklenerek, bulunur.

e.    Kondenserin çalışacağı mahale uygun ses seviyesi seçilir. Ses seviyesine göre fan seçimi, fan seçimine göre gerekli kondenser kapasitesi gözönünde bulundurularak kondenser seçimi yapılır.

f.    Kondenser boyutları ses seviyesi göz önünde bulundurularak oluşan alternatif kondenser tiplerinden, kondenserin monte edileceği mahallin ölçüleri dikkate alınarak, gerekli kondenser seçimi yapılır.

Hava Soğutmalı Kondenser Seçiminde Malzeme Seçim Esasları

Öncelikli olarak kondenserin kullanılacağı bölgenin ortam şartları incelenmelidir. Hava kalitesi, asit-tuz vb aşındırıcı faktör durumu, bina üstü ve ya arazi kullanımı, monte edilen yükseklik vb durumlar göz önüne alınarak seçim yapılmalıdır.

Boru Seçimi

Kondenser seçiminde bakır, alüminyum, çelik, paslanmaz çelik vb. değişik malzemeler kullanılabilir. Yaygın kullanım ise gerek ekonomiklik ve gerekse üretim parametrelerine uygunluk yönünden bakır malzemeden oluşmaktadır. Boyut olarak küçük kondenserlerde 5/16" ve 3/8", büyük kondenserlerde ise 3/8" ve _" boru kullanılabilir. Boru iç formu düz ve ya yivli olabilir. Yivli boru kullanımı ile aynı kondenserde daha yüksek kapasite alma imkanı oluşur. Sağladığı fayda ve ortaya çıkan ek maliyet kıyaslandığında açık bir büyük avantaj ortaya çıkmamış, bu nedenle genel kullanıma girmemiş, özel projeler kapsamında kalmıştır. Bakır boru boyu uzadıkça, et kalınlığının artırılması, kondenser büyüdükçe bakır boru çapını artırma ihtiyacı vardır. Ayrıca deniz kıyısına yakın bölgelere kurulan kondenserler, asitik ortamlı havalarda çalışan kondenserler kalın borulu (0,50 mm) imal edilmelidirler. Bu tür ortamlarda ilave koruma için kondenser bakır borularının epoksi ile kaplanması uygun olur.

Kanat Seçimi

Kanat seçiminde alüminyum, epoksi kaplı alüminyum, bakır, çelik kanatlar kullanılabilir. Yaygın kullanım ise gerek ekonomiklik ve gerekse üretim kolaylığı açısından alüminyum olmaktadır. Deniz kenarı, asitik ortamlar ve batarya ömrünün uzun olmasının talep edildiği durumlarda epoksi kaplı ve ya bakır kanatlı uygulamalar tercih edilmelidir. Kanat formu düz, kıvrımlı ve kaburgalı olarak imal edilebilir. Maksimum verim açısından kaburgalı kanat ve kıvrımlı kenar tercih edilir. Yalnız kirlilik faktörü yönünden kanatların düz olması tercih edilebilir. Kanat aralıkları (hatve) 1.2 mm ile 4 mm arasında yapılabilmektedir. Yaygın kullanım ise 2.1 mm ile 3.2 mm arasındadır. Hatvenin sıkılaştırılması veya artırılması kapasite ihtiyacı ve kirlilik faktörlerine göre belirlenir.

Kaset Seçimi

Kasetlemede galvaniz, alüminyum ve paslanmaz malzemeler kullanılır. Asitik ortamlarda, deniz kenarlarında paslanmaz veya toz boya kaplı galvanizli sac kaset kullanılması uygun olur. İç ortamlarda kullanılan kondenserlerin galvanizli sactan yapılması yeterli olmaktadır. Dış ortamlarda ise, kasetleme sacının, toz boya ile kaplanması ve korozyon (pas) oluşumunun engellenmesi gerekmektedir. Ayrıca dış ortamda çalışan kondenserlere atılan boya rengi açık bir renk olmalıdır. Bu sayede güneş ışığını yansıtma işlevi görerek radyasyon ısınmasının önüne geçilir. Çok büyük boyutlarda yapılan kondenserlere gerek fan bakımı ve gerekse batarya temizliği için kapaklar yerleştirilmesi uygun olur.

Fan Seçimi

Kapasiteyi belirleyen ana faktörlerden birisi bataryadan geçen hava miktarı olduğu için, fan seçimi özel bir öneme sahiptir. Bu konuda katalog kullanımında dikkat edilmesi gereken özel nokta, dirençsiz ortamda verilen hava debilerinin kullanılamayacak olmasıdır. Mutlaka hava direnci karşısında geçebilecek hava miktarı tespit edilmelidir. Kondenser kataloglarında belirtilen hava miktarları, bataryadan geçen net hava miktarını vermektedir. Kondenser üreticisinin kataloğa veri aldığı fan değiştirilirse, mutlaka hava miktarı kontrol edilmelidir. Çünkü marka, kanat ve motor yapısı, fan devri gibi kriterler doğrudan kapasiteyi etkilemektedir. Fan seçiminde kısıtlayıcı faktörleri belirlemek önemlidir.  

Bu faktörler hava direncini yenebilme kapasitesi (fan direnç-kapasite eğrisi), çalışma sıcaklık aralığı, izin verilen ses seviyesi, dış ortamda çalışabilirlik (etanj) özelliğidir. Fan seçimi kondenser kasetlemesini doğrudan etkileyen bir faktör olduğu için, kondenser seçimiyle birlikte karar verilmesi gereken bir husustur.

Özellikle konfor özeliklerini etkilediği için ses seviyesi günümüzün önemli bir sorunudur. Bu yüzden fan devirleri 330 d/d ile 1500 d/d gibi geniş bir aralıkta üretilmeye başlanmıştır. Diğer bir husus fan verimliliğidir. Elektrik maliyetlerinin ve dolayısıyla işletme maliyetlerinin, en az yatırım maliyetleri kadar önemli olduğu günümüz koşullarında, mutlaka birim güç karşılığı üretilen hava değerleri kıyaslanmalıdır.

Hava Soğutmalı Kondenser Yerleşimi ve Monte Etme

Şekilleri Seçim Esasları

Kondenser montaj şekli yönünden dik (yatay hava akışlı) ve yere yatık (dikey hava akışlı) ve ya  V tipi olarak imal edilebilirler. Ayrıca soğutma grubunu kondenserin altında ve ya önünde toplamak mümkündür.

Kapalı Ortamlarda Kullanılan Hava Soğutmalı Kondenserler:

İç ortamda kurulan kondenserlerde, kondenser havasının dışarı atılması ve içeriye taze hava girişinin sağlanması özel bir öneme sahiptir. Montaj açısından en uygun yerleşim kondenserin duvar önüne dik pozisyonda yerleştirilmesi ve emiş havasının direkt olarak dışarıya atılmasıdır. Eğer bu sağlanamıyorsa, karşı hava direnci oluşturmayacak şekilde yerleşim sağlanmalıdır.

Dış Ortamda Kullanılan Hava Soğutmalı Kondenserler:

Bu montajda en iyi yöntem kondenserin yatık veya V şeklinde yapılması olmakla birlikte dik pozisyonda duruma göre uygulanabilir. Kondenserin yerleşimi direk güneş ışığına maruz kallmayan bir yere yerleştirilmesi uygundur. Montajda dış ortam şartlarına uygun kaset yapısı tercih edilmelidir. Çevre kirlilik faktörlerine göre hava giriş alanlarına temizlenebilir ve ya değiştirilebilir filtre takılabilir. Kondenser hava akışının önü hiçbir şekilde kapatılmamalıdır. Tente, çatı vb uygulamalar yapılacaksa, V şeklinde olmalı ve hava kısa devresi oluşturmayacak, çıkış havasının tekrar kondensere dönüşüne olanak sağlamayacak şekilde yapılması gereklidir. Aksi durumda yüksek kondenzasyon ve kapasite problemleri yaşanır.  Dış ortamda dik kondenser kullanılması tercih edilmesi durumunda, kanatların direkt güneş ışığına maruz kalmayacak şekilde yerleştirilmesi gereklidir.

Hayati CAN

Friterm A.Ş.Makina Mühendisi

Etiketler


Söyleşi