TEMEL KLÝMA EÐÝTÝMÝ 1

Transkript

1 TEMEL KLÝMA EÐÝTÝMÝ 1 Genel Eðitim

2 Bu kitap Carrier ýn Teknik Geliþtirme Programý kapsamýnda, genel eðitim dizisinde yayýmlanan General Training - Air Conditioning kitabýndan yararlanýlarak Sayýn Nezih Gir tarafýndan hazýrlanmýþtýr. Kitap bu haliyle kiþisel eðitim amacýyla kullanýlabileceði gibi, kitapla birlikte hazýrlanan, kitaptaki þekillerin (tepegözle kullaným için) basýlý dosyasý ya da (bilgisayarla kullanýmlar için - power point) elektronik dosyasýyla birlikte bir eðitim semineri malzemesi olarak da kullanýlabilir. Alarko Carrier Eðitim ve Dokümantasyon Müdürlüðü TEP-1/02 Ocak 2002

3 TEMEL KLÝMA EÐÝTÝMÝ 1 ÝÇÝNDEKÝLER BÝRÝNCÝ BÖLÜM HAVA KOÞULLANDIRMAYA GÝRÝÞ 5 ISI 5 MOLEKÜLLER, ISI VE SICAKLIK 6 ISI TRANSFERÝ 8. ISI AKIÞ YÖNTEMLERÝ 9 MALZEMELER 11 ISI ÇEÞÝTLERÝ 12 ÝKÝNCÝ BÖLÜM SICAKLIK VE BASINÇ 17 ISININ ÖLÇÜMÜ 17 SU ÝÇÝN BAZI ISI DEÐERLERÝ 19 ISI BÝRÝM DÖNÜÞÜMLERÝ 19. ISI TRANSFER HIZI 22 BASINÇ 23 BASINÇ DÖNÜÞÜMLERÝ 27 ÜÇÜNCÜ BÖLÜM TEMEL SOÐUTMA ÇEVRÝMÝ 33 KAPALI SÝSTEMLERE KARÞI AÇIK ÇEVRÝMLÝ SÝSTEMLER 34. KAPALI ÇEVRÝMLÝ SÝSTEMLER 34 YÜKSEK TARAF/ALÇAK TARAF 36 MEKANÝK SOÐUTMA ÇEVRÝMÝ BÝLEÞENLERÝ 37 BUHARLAÞTIRICI 37. YOÐUÞTURUCU 39 KOMPRESÖR 40 SIVI METRELEME ALETÝ 41 BÝLEÞENLERÝN ÖZETÝ 41 P-H DÝYAGRAMLARINI OKUMAK 42 T-H DÝYAGRAMI 43. P-H DÝYAGRAMLARI 44 GÖRÜNMEYENÝ GÖRMEK 44 BASÝT ÇEVRÝM 45 BUHARLAÞTIRICI 46. KOMPRESÖR 46 YOÐUÞTURUCU 46 METRELEME ALETÝ 47

4 DÖRDÜNCÜ BÖLÜM... TEMEL ÇEVRÝM KONTROLLERÝ 51 BÝRÝNCÝL VE ÝKÝNCÝL KONTROLLER 51 KONTROL... TÝPLERÝ 51 BÝRÝNCÝL KONTROLLER 52 TERMOSTATLAR 52 PRESOSTATLAR 54 HUMÝDÝSTAT 55 ZAMAN SAATLERÝ 56 DETENT 56 RÖLELER, KONTAKTÖRLER VE STARTERLER 57 ÝKÝNCÝL KONTROLLER ÇALIÞTIRMA ÝKÝNCÝL KONTROLLERÝ 58 METRELEME CÝHAZLARI 58 RÖLELER, KONTAKTÖRLER VE STARTERLER 58 YOÐUÞTURUCU SU VANASI 58 SOÐUTUCU SOLENOÝD VANASI 59 4 YOLLU VANA 59 KARÞI BASINÇ VANASI 59 ÇEK VALF 60. ZAMAN KONTROLLU CÝHAZLAR ÝKÝNCÝL GÜVENLÝK KONTROLLERÝ 61 AÞIRI ELEKTRÝK YÜKÜ 61 SICAKLIK KORUMASI 61 BASINÇ KORUMASI 62 YAÐ EMNÝYET ANAHTARI 63 AKIÞ KONTROL ANAHTARLARI 63.. BEÞÝNCÝ BÖLÜM SOÐUTMA ÇEVRÝMÝ AKSESUARLARI 67. FÝLTRE KURUTUCU 67 GÖZETLEME CAMI / NEM GÖSTERGESÝ EMME HATTI TOPLAYICISI 69 KARTER ISITICISI 69 SUSTURUCU 70 YAÐ AYIRICI 71 ISI DEÐÝÞTÝRÝCÝLER 73.. SIVI EMME ISI DEÐÝÞTÝRÝCÝ 73 SOÐUTUCU-SU ÖN ISITICISI 74 SIVI DEPOSU 74

5 BÝRÝNCÝ BÖLÜM HAVA KOÞULLANDIRMAYA GÝRÝÞ ISI MOLEKÜLLER, ISI VE SICAKLIK ISI TRANSFERÝ ISI AKIÞ YÖNTEMLERÝ MALZEMELER ISI ÇEÞÝTLERÝ

6

7 5 HAVA KOÞULLANDIRMAYA GÝRÝÞ 1. Yiyeceklerin ömrünü uzatmak ya da sýcak karþýsýnda konfor amacýyla soðutma yüzlerce yýldan beri uygulanmaktadýr. Ýlk zamanlarda yalnýzca ayrýcalýklý kiþilerin yararlanabildiði bir lüks olan soðutma esas olarak doðal bir biçimde oluþan buzla gerçekleþtirilirdi. Kýþýn göllerde ve havuzlarda donan buz parçalanýp, yazýn kullanýlmak üzere yalýtýlmýþ depolarda saklanýrdý. Bu doðal buzun büyük bir bölümü maðaza, restoran ve evlerde yiyeceklerin saklanmasýnda kullanýlýrdý. 19. Yüzyýl sonunda insan-yapýmý buz üretildi. Evlerde kullanýlan ilk mekanik buzdolaplarý 1910 dolaylarýnda piyasaya sürüldü. O günden beri soðutucular ve dondurucular lüks olmaktan çýkýp zorunluluða dönüþtü. Günümüzde hemen her evde bu tür bir çok soðutucu vardýr. 3. Dört enerji türü - ýþýk, elektrik, kimyasal, mekanik- ýsýya dönüþebilir ve buna soðutma yükü denir. Güneþ ýþýðý ve yapay aydýnlatma, bir binaya giren ýsýnýn büyük bir bölümünü oluþturur. Ampullerdeki ve floresan lambalarýndaki elektrik enerjisi ýsýya dönüþür. Transformatörler, elektrik motorlarý, su soðutucular ve soðutucular da belli miktarlarda ýsý yayarlar. ISI 4. Kimi kimyasal reaksiyonlar ya da alevle çalýþan cihazlar da ýsý yayar ve soðutma yükünü artýrýrlar. 2. Isý, kendi baþýna varolabilen bir enerji biçimidir ve bir yerden bir baþka yere taþýnabilir. Katý, sývý ya da gaz halinde bir madde olmadýðý için aðýrlýk ya da hacimle ölçülemez. Daha sonra açýklayacaðýmýz bir baþka yolla ölçülmesi gerekir. Baþka enerji biçimleri de ýsý yayar. Elektrikle çalýþan cihazlar bir miktar ýsý üretir. Bu ýsý ortamda birikerek uzaklaþtýrýlmasý gereken bir soðutma yükü oluþturur. 5. Ýnsanlar da, içinde bulunduklarý etkinliðe göre deðiþen ölçülerde ýsý üretirler. Bu nedenle soðutma yükünü belirlemek için bir ortamdaki insan sayýsýný da dikkate almak gerekir.

8 6 MOLEKÜLLER, ISI VE SICAKLIK 6. Bu örnekte R-22'nin tüm özelliklerini taþýyan en küçük parçacýðýn bir molekül olduðunu görüyoruz. Bu, katý, sývý ya da gaz tüm maddeler için geçerlidir. Þemada, -29 derecede sývý halde bulunan çeþitli R-22 molekülleri görülür. Bu sýcaklýkta moleküller belli bir hýzda titreþir, aralarýnda belli bir uzaklýk vardýr ve belli bir biçimde dizilmiþlerdir. Bir cismin yoðunluðu, molekülleri arasýndaki baðýn ne kadar sýký olduðunu gösteren bir ölçüdür. Alan ya da hacim baþýna düþen aðýrlýk cinsinden hesaplanýr. Örnek: kilogram/metreküp. 8. Sývý soðutucu R-22, 40 ºF (4 ºC) sýcaklýk ve 69 PSIG (4,75 bar) basýncýnda buhara dönüþür. Bu nedenle R-22'yi ýsýtmaya devam edersek sonunda buhar ya da gaz olur. 40 ºF (4 ºC) sýcaklýktaki sývý soðutucu molekülleriyle ayný sýcaklýktaki gaz soðutucu moleküllerinin birbirlerinden nasýl uzaklaþtýðýna dikkat edin. Bu gizli ýsýtma iþlemi sýrasýnda yoðunlukta büyük bir deðiþiklik olmuþtur. Gaz R-22 molekülleri, sývý R-22 moleküllerinin 52 katý daha uzaktýr birbirine. Bu uzaklaþma yoðunluðun %98 azalmasýna neden olur. Haldeki deðiþiklik moleküller arasýndaki uzaklýðýn ve moleküllerin düzeninin büyük ölçüde deðiþmesine yol açar, ama hýzlarýnda çok küçük bir deðiþiklik olur. 7. Sývýnýn sýcaklýðý emilen ýsýyla -33 ºC'den 4 ºC'ye çýkýnca, moleküller daha hýzlý titreþir ve biraz birbirlerinden uzaklaþýr. Sývý soðutucunun yoðunluðu çok az deðiþmiþtir. Sýcaklýk, bir maddenin moleküllerinin ortalama hýzýný gösterir. Saf maddeler konumlarýný deðiþtirebilirler. Katýlar sývýya, sývýlar buhara dönüþebilir ya da tersi olabilir. Bu konum deðiþiklikleri, her cisim için ayrý bir sýcaklýk ve basýnç koþulunda gerçekleþir. 9. Moleküller arasýndaki bu yeni uzaklýðýn ve düzenin oluþmasý için çok büyük bir ýsý gerekir, ama bu termometre üzerinde görülmez. Bu ýsý, buhar konumunda kaldýðý sürece soðutucu içinde bulunur. Sýcaklýk, bir madde içindeki moleküllerin uzaklýðýný ve düzenini ölçmez. Sýcaklýkla ölçülebilen ýsý, bir termometreyle anlaþýlabilir ve buna duyulur ýsý denir. Sýcaklýkla ölçülemeyen ýsý, termometreyle anlaþýlamaz ve buna gizli ýsý denir. Gizli ýsý, R-22 gibi bir maddenin durumunu deðiþtirmesi için vermesi ya da almasý gereken ýsý miktarýdýr.

9 7 Soðutucu borularýndan geçen R-22 soðutucusu yaklaþýk 49 ºC sýcaklýðýndadýr ve bu dýþ ortam sýcaklýðýnýn çok üzerindedir. Mekanik soðutmanýn amacý, ýsý hareketini denetim altýna almak olduðundan, sorulacak doðru soru, "Ne kadar soðuk?" deðil, "Ne kadar ýsý enerjisi içeriyor?" dur. 10. Örneðimizdeki gaz R-22'nin 4 ºC'de içerdiði toplam ýsý, duyulur ýsýyla gizli ýsýnýn toplamýna eþittir. Bu, her madde için geçerlidir. Bir gazýn gizli ýsýsý, genellikle duyulur ýsýsýndan daha büyüktür. Bu nedenle soðutma iþleminde toplam ýsýnýn ölçülmesi gerekir. 13. Sýcaklýk, bir madde içindeki ýsý yoðunluðunun ölçümüdür. Bir maddenin ýsý derecesi olarak da düþünülebilir. Maddenin katýdan sývý ya da sývýdan gaz haline geçmesi için gereken ýsý enerjisini ölçmez. Bir baþka deyiþle sýcaklýk, duyulur ýsýyý ölçer, ama gizli ýsýyý ölçmez. 11. Teknik olarak ºC'nin (mutlak sýfýr) üzerindeki herhangi bir madde bir miktar ýsý içerir. Bu nedenle soðuk, gerçekte göreceli bir terimdir. Ýnsan açýsýndan ele aldýðýmýzda, cildimiz yaklaþýk 33 ºC, buz ise 0 ºC ya da altýnda olduðundan, buz bize soðuk gelir. Gerçekte buz, parmaðýmýza göre soðuktur. 14. Soðutucu iþlemlerinde kullanýlan iki ölçek, (derece F olarak ifade edilen) Fahrenheit ve derece C olarak ifade edilen) Santigrat ölçütleridir. Su, deniz düzeyinde 212 ºF veya 100 ºC'de kaynar ve 32 ºF veya 0 ºC'de donar. Bir odanýn konfor sýcaklýðý 75 ºF yaklaþýk 24 ºC'dir. 12. Ayný biçimde, bir merkezi hava koþullandýrma sisteminde dýþ ünite için 35 ºC'lik bir hava göreceli soðuktur.

10 8 ISI TRANSFERÝ 15. Isýnýn, bir madde içinde ya da farklý maddeler arasýnda bir yerden bir baþka yere gitmesine ya da iletilmesine ýsý transferi denir. Isý içeriði, ýsý iletimiyle ayný þey deðildir. Isý içeriði, bir maddede ne kadar ýsý enerji bulunduðunu ifade eder. Isý iletimiyse, ne kadar ýsýnýn bir maddeden ötekine taþýndýðý üzerinde durur. Isý iletildiðinde, kaynak maddedeki ýsý içeriði, ulaþýlan maddedeki ýsý içeriðinin artýþýyla ayný oranda azalýr. 17. Soðuk bir iklimde insanlarýn yaþadýðý bir ortamda sýcaklýk dýþarýya doðru akar. Buna, ýsý kaybý denir. Dýþarýsý sýcakken, daha sýcak dýþ havadaki ýsý daha soðuk olan iç ortama akar. Buna ýsý kazanýmý denir. Ýç ve dýþ ortam sýcaklýklarý aynýysa, ýsý akýþý olmaz. Bu ortamda ne ýsý kaybý, ne de ýsý kazanýmý vardýr. 16. Tüm enerji biçimleri gibi, ýsý da yüksek bir enerji düzeyinden düþük bir enerji düzeyine doðru akar. Bunu, suyun bir tepeden aþaðý akmasý gibi düþünebiliriz. Bir kanalla birbirine baðlanan iki havuz ayný düzeydeyse, aralarýnda su akýþý olmaz. Ama biri ötekinden daha yüksekse, su aþaðýdaki havuza doðru akmaya baþlar. Bunun gibi, arada bir sýcaklýk farký olmayan iki madde arasýnda ýsý alýþveriþi olmaz. Isý, daha yüksek bir enerji düzeyinden (daha sýcak) daha düþüðüne (daha soðuk) doðru akar. Su gibi, sýcaklýk farký büyüdükçe akýþ hýzý artar. 18. Ayný biçimde, bataryadan geçen havanýn sýcaklýðý, batarya borularýndaki soðutucunun sýcaklýðýndan yüksekse, ýsý havadan soðutucuya doðru akar. Bu durumda soðutma kapasitesini batarya saðlar. Soðutucu sýcaklýðý, bataryadan geçen havanýn sýcaklýðýna eþitse, ýsý iletimi olmaz ve batarya soðutma kapasitesi saðlamaz. Hava sýcaklýðý, batarya borularýndaki soðutucunun sýcaklýðýndan düþükse, ýsý, batarya içindeki soðutucudan batarya çevresindeki havaya doðru akar.

11 9 duvarlarda, pencere ve kapýlardaki ýsý iletimi de her tarafý kapalý bir eve ýsýnýn girmesine yol açan etkendir. Isý iletimi ayný zamanda soðutucu bataryada havanýn soðutma kapasitesi saðlayan etkendir. Havadaki ýsý, soðutucu bataryanýn borularý ve kanatçýklarý aracýlýðýyla soðutucuya iletilir. 19. Isý Akýþ Yöntemleri: Isý, iletim, taþýným ve ýþýma yoluyla iletilir 22. Isýnýn, moleküllerin bir yerden bir baþka yere taþýnmasýyla iletilmesine ýsý taþýnýmý denir. Hava gibi akýþkan bir ortam içinde ýsýnan moleküller sýcaklýðý yeni bir alana taþýr. 20. Isýnýn ayný madde içinde zincirleme çarpýþma yoluyla molekülden moleküle iletilmesine ýsý iletimi denir. Bir yere fazla ýsý verildiðinde, moleküller daha hýzlý hareket etmeye baþlayacaðýndan maddenin sýcaklýðý artar. Yüksek hýzdaki bu moleküllerin çevrelerindeki moleküllere çarparak baþlattýðý zincirleme tepkime maddenin her tarafýna yayýlýr. Isý iletimi gazlar ve sývýlarda görülmekle birlikte, moleküllerin birbirine daha sýký baðlandýðý katý maddeler içinde daha etkilidir. 23. Bir ocak üzerindeki kapta ýsýtýlan suda, özellikle kaynama baþlamadan önce oluþan taþýma akýmlarý kolayca görülebilir. Bunun gibi doðal taþýma akýmlarýna "yoðunluk akýmlarý"da denir, çünkü bu hareketlerin nedeni sýcaklýk farklarý nedeniyle sývý yoðunluðunda farklýlýk olmasýdýr. Daha az yoðun olan sývýlar yukarý çýkarken, daha yoðun olanlar dibe iner. 21. Bir demir çubuðun bir ucu aleve tutulduðunda ýsý iletimi nedeniyle demir elde tutulamayacak kadar ýsýnýr. Çatýlarda,

12 Soðuk iklimlerde ýsý taþýnýmý, aðýr ve soðuk havanýn duvarlardan ve pencerelerden hava akýmý biçiminde içeri girmesine yol açar. Yeni hava içeri girerken ýsý pencerelerin üzerinden pencerelere doðru ilerler ve burada ortam için bir ýsý kaybý(ýsý yükü) oluþturur. Bu durumda ýsý taþýnýmý, zeminde bir soðuk hava havuzu yaratacaðýndan ortam konforunu bozar. 26. Iþýným, en yaygýn ve en az bilinen ýsý iletim yöntemidir. En yaygýn yöntemdir, çünkü gezegenimizin en büyük ýsý enerjisi kaynaðý güneþ ýþýnýmýdýr. En az bilinen yöntemdir, çünkü ýþýným ýsýsý moleküllerin çarpýþmasý ya da yer deðiþtirmesiyle açýklanamaz. Iþýným ýsýsý, genellikle dalga biçiminde bir enerjidir, ama ayný zamanda ýsý enerjisiyle hareket eden parçacýklar da söz konusudur. 25. Soðuk bir pencerenin altýna duvar tipi bir radyatör yerleþtirildiðinde, ýsý taþýnýmý ortaya çýkar. Isýtýlan ve daha az yoðun olan hava yukarý ilerlerlerken, pencere, duvar ve tavandaki ýsýtma yükü bu kapasiteyi kullanýr. Hava molekülleri ýsý enerjilerini yitirince soðurlar ve yoðunluklarý artar ve o zaman da zemine doðru düþmeye baþlarlar. Yükselen sýcak havaya karþýlýk, soðuk hava ýsýtýcýya doðru iner. 27. Iþýným ýsýsý, bir yerden bir baþka yere aradaki bölge ýsýtýlmadan geçebilir. Soðuk bir gecede bir kamp ateþinin baþýna oturan bir kiþi, ateþle arasýndaki hava soðuk kalsa bile kendisi ýsýnabilir. Çünkü ýþýnan ýsý, yalnýzca çarptýðý þeyi ýsýtýr. Böylece kampçýnýn ön tarafý ýsýnýrken arka tarafý soðuk kalýr. Iþýnan ýsý, yalnýzca emilebildiði maddeleri ýsýtabilir. Kampçý, dýþ ortam koþullarýnýn deðiþmediði iki ayrý durumda, soluk ya da siyah giysiler içinde daha iyi ýsýnýrken, ýþýðý yansýtan renklerde giysilerle daha az ýsýnacaktýr.. Bu nedenle insanlar sýcak ve güneþli günlerde ýþýðý daha iyi yansýtan beyaz renkli giysileri yeðlerler.

13 Bir binaya gelen güneþ ýþýnlarý pencerelerden içeri girer, duvarlara, yere, eþyalara ve insanlara çarpar ve çarptýðý cisimler tarafýndan emilir. Emildiðinde ortamý ýsýtýr ve bu ortamýn soðutulmasý gerekiyorsa ortam için bir soðutma yükü oluþturur. 30. Isý bir baþka yere iletmek istediðimizde iyi iletkenler kullanýrýz. Isýnýn olduðu yerde kalmasýný istediðimizde iyi yalýtkanlar kullanýrýz. Sözgelimi, ýsýyý korumak için çatý aralýklarýna cam elyafý ile yalýtým uygularýz. MALZEMELER 29. Bina yapýmýnda kullanýlan malzeme ve ýsý iletim araçlarý ýsý iletimini büyük ölçüde etkiler. Malzeme seçimi, ýsýnýn iletim, taþýným ve ýþýnýmýnýný etkiler, ama soðutma yükü ve aygýtlarý açýsýndan bizi esas olarak ýsý iletimi ilgilendirdiðinden, bu konu üzerinde duracaðýz. Isýyý iletim yoluyla harekete geçiren malzemelere iletken denir. Isý iletimini yavaþlatan malzemeye ise yalýtkan adý verilir. 31. Genel kural olarak elektrik ileten malzemeler ayný zamanda ýsýyý da iyi iletirler. Metaller iyi birer iletkendir. Gümüþ ve altýn en iyi iletkenlerdir, ama ýsýtma ve soðutma cihazlarýnda kullanýlmaya elveriþli deðillerdir. Bakýr da gümüþ kadar iyi bir iletkendir ve çok daha ucuzdur. Alüminyum iyi bir iletken ve oldukça ucuz bir metaldir. Bu nedenle ýsý iletiminde kullanýlan cihazlarýn bataryalarý genellikle bakýr boru ve alüminyum kanatçýklarla yapýlýr.

14 Duyulur ýsý, moleküllerin hareketinin yol açtýðý enerjidir. Sýcaklýk biçiminde ölçülür ve ýsýtýlan bir maddede sýcaklýk deðiþimine yol açar. ISI ÇEÞÝTLERÝ 35. Bir kap içinde 100 ºC sýcaklýktaki suyu ýsýtmaya devam edersek, kaynamaya baþlar. Sýcaklýk arttýkça tüm su buhar olup bitinceye kadar kaynamaya devam eder. Kaynama iþlemi sýrasýnda sýcaklýk 100 ºC'de sabit kalýr. Bu, gizli ýsýnma sürecidir. Sýcaklýk deðiþmez, ama madde sývý halden gaz haline geçer. Enerjinin büyük bir bölümü sývýyý gaz haline getirmek üzere moleküllerin birbirinden uzaklaþmasýna ve yeniden düzenleniþine harcanýr. 33. Bir ocaðýn üzerine 0 ºC sýcaklýðýnda bir kap su koyar ve sýcaklýðýný 100 ºC'ye çýkaracak kadar ýsýtýrsak, bu bir duyulur ýsýnma sürecidir. Sýcaklýk deðiþir, ama maddenin durumu, yani sývý oluþu deðiþmez. Henüz kaynama söz konusu deðildir. 36. Bir maddenin toplam ýsýsý, duyulur ýsý ile gizli ýsýnýn toplamýna eþittir. Herhangi bir maddenin sýcaklýðý veya hali deðiþtiðinde toplam ýsýsý da deðiþir. Sývýlar ve gazlar, hem duyulur, hem de gizli ýsýya sahiptir. 34. Gizli ýsý, moleküllerin birbirinden ayrýlmasý ve düzeninin deðiþmesidir ve termometre ile ölçülemez. Gizli ýsý deðiþimi, sabit bir sýcaklýkta madde halinin deðiþimine yol açar.

15 ºC'de su, buzu 0 ºC'a, yani erime noktasýna getirmek için gerekli duyulur ýsýya sahiptir. Ayný zamanda 0 ºC'deki buzu 0 ºC'deki suya dönüþtürecek gizli ýsýya da sahiptir. 38. Binalara giren duyulur ve gizli ýsý, konfor amaçlý soðutma cihazlarýyla uzaklaþtýrýlmasý gereken bir soðutma yükünü oluþturur. Dýþ ortam sýcaklýðý 35 ºC olduðunda, ýsý çatýdan, tavandan, duvarlardan, pencerelerden ve kapýlardan geçerek içeri iletilir. Bu akýþ, iç ortamýn duyulur ýsýsýný ve sýcaklýðýný artýrýr. Pencerelerden giren güneþ ýþýðýnýn içerideki malzeme tarafýndan emilmesiyle ýþýným ýsýsý da duyulur ýsýya katkýda bulunur. Ýnsanlar, yanan lambalar ve piþirme sýrasýnda yanan ocaklar duyulur ýsýyý artýrýr. Piþirme gibi, suyu buhara dönüþtüren her tür iþlem, buna bir de gizli ýsý ekler. Gizli ýsý iç ortam sýcaklýðýný artýrmasa bile, ortamýn nemini artýrýr. Bir ortama giren toplam ýsý, bu ortamýn toplam soðutma yükünü oluþturur ve duyulur ýsý ile gizli ýsýnýn toplamýna eþittir.

16

17 ÝKÝNCÝ BÖLÜM SICAKLIK VE BASINÇ ISININ ÖLÇÜMÜ SU ÝÇÝN BAZI ISI DEÐERLERÝ ISI BÝRÝM DÖNÜÞÜMLERÝ ISI TRANSFER HIZI BASINÇ BASINÇ DÖNÜÞÜMLERÝ

18

19 17 SICAKLIK VE BASINÇ ISININ ÖLÇÜMÜ 1. Sýcaklýk, bir maddeyi oluþturan moleküllerin ortalama hýzýný, yani duyulur ýsýyý ölçer. Maddenin halini deðiþtirmesi için gereken gizli ýsý enerjisini ölçemez. 3. Mekanik bir soðutma sisteminde ýsý iletimi büyük ölçüde gizli ýsý iletimiyle gerçekleþir. Duyulur ýsýyý ölçebildiðimiz gibi gizli ýsý ölçmeye de gerek duyarýz. Ýngiliz Sýcaklýk Birimleri (BTU) bu amaçla geliþtirilmiþtir. Bir makinenin ýsýtma kapasitesini, duyulur, gizli ve toplam soðutma kapasitesini ölçer. Soðutucunun ýsý içeriðini, ya da entalpisini de belirtir. 2. Bu gerçeði, 100 ºC'deki suyla 100 ºC 'deki buharýn sýcaklýklarýný karþýlaþtýrarak da görebiliriz. Moleküller arasýndaki uzaklýk ve düzenlenmeleri farklý olsa bile termometre sývý ve gaz için ayný deðeri gösterir. Hal deðiþtirmek için gereken gizli ýsý, iki konum arasýnda sýcaklýk deðiþimi için gereken duyulur ýsýdan daha yüksektir. Gerçekte suyu buhara dönüþtürmek için gereken ýsý (gizli ýsý), suyun sýcaklýðýný 0 ºC'den 100 ºC'ye çýkarmak için gereken ýsýdan (duyulur ýsý) beþ kat yüksektir. 4. Bir BTU, bir pound aðýrlýðýndaki suyun sýcaklýðýný 1 Fahrenheit yükseltmek için gereken ýsý miktarýdýr kcal, +14,5 ºC'deki 1 kg. Suyun sýcaklýðýný +1 ºC arttýrmak için ilave edilmesi gereken ýsý miktarýdýr.

20 ºF (0 ºC) derecesinde bir buzun erimesiyle oluþan 1 pound (0,45 kg) aðýrlýðýnda suyu ýsýtýrsak, sýcaklýðýnýn yükselmesine neden oluruz. 32 ºF (0 ºC)'deki erime sýcaklýðýndan baþlayarak 212 ºF (100 ºC)'e çýkar. Bu, duyulur ýsýtma iþlemidir. Bu duyulur ýsý iletme sürecinde suya iletilen ýsýyý BTU (kcal) cinsinden ölçebiliriz. 8. Özgül ýsý, çeþitli maddelerin ýsýtýlma kolaylýðýný gösterir. Ayný zamanda duyulur ýsý iletimi sürecinde, bir maddeye iletilen ya da bir maddeden uzaklaþtýrýlan ýsý miktarýný hesaplayabilmemizi saðlar. Bir maddenin özgül ýsýsý, bir pound aðýrlýðýndaki bu maddenin sýcaklýðýný 1F yükseltmek için gereken ýsý miktarýnýn BTU cinsinden belirtilmesidir. Sývý haldeki su için bu deðerin 1 BTU/ lb/f'dur. 7. Bir pound suyu 1 ºF ýsýtmak için 1 BTU gerektiðine göre, suyu 212 ºF'e getirdiðimizde, bu iþlemi yapmak için 180 BTU gerekir. Bir baþka deyiþle 180 BTU'luk bir ýsýnýn alevden tencere yüzeyine, oradan da suya geçmesi gerekir. 1 kg suyu 1 ºC ýsýtmak için 1 kcal gerektiðine göre, suyu 100 ºC'ye getirmek için 100 kcal gereklidir kg aðýrlýðýndaki maddenin sýcaklýðýný, belirli bir sýcaklýkta, 1 ºC arttýrmak için verilmesi gereken kcal cinsinden ýsý miktarý o maddenin özgül ýsýsýný (ýsýnma ýsýsý) belirtir.

21 19 ISI BÝRÝM DÖNÜÞÜMLERÝ: 14. Kilo Kalori (kcal) = BTU x 0,252 BTU = kcal x 3,9 Kilo Kalori (kcal) = Kilowatt-Saat (kwh) x 860 Joule (J) = BTU x 1055 Joule (J) = kcal x Daha önce 1 pound suyun sýcaklýðýný 32 ºF'den 212 ºF'e çýkarmaktan söz ederken, bu formülden yararlanýyorduk. Bu durumda formül þöyle iþler: 11. Burada Qs bulmaya çalýþtýðýmýz duyulur ýsý iletimi miktarýdýr. S =1 suyun özgül ýsýsý, W =1 suyun aðýrlýðý, t = (212-32) sýcaklýk deðiþimi. Bu durumda gereken ýsý: Qs = 1 x 1x (180) Qs = 180 BTU'dur kg suyun sýcaklýðýný 0 ºC'den 100 ºC'ye çýkarmak için gereken ýsý: c = 1 kcal/kg ºC Qs = 1 x 1 x (100-0) Qs = 1 x 1x (100) Qs = 100 kcal'dir. 15. BTU, gizli ýsý ile birlikte duyulur ýsýyý da ölçmede kullanýlýr. Bir pound suyu 212 ºF'de ýsýtmaya devam edersek kaynamaya baþlar. Kaynadýkça sabit bir sýcaklýkta hal deðiþtirir. Gizli ýsýnma baþlamýþtýr ve oluþan her buhar kabarcýðýyla BTU deðeri artar. Suyu uzun süre ýsýtýrsak geride sývý kalmaz. Bu duruma ulaþmak için gereken ýsý miktarýna gizli buharlaþma ýsýsý denir. Bu iþlemin sonunda ortada su kalmaz, ama gerçekte gaz olarak havaya karýþmýþtýr. Ocaktan aldýðý ýsý þimdi havadadýr ve bir soðutma cihazýyla ortamdan uzaklaþtýrýlmadýðý sürece de orada kalacaktýr. SU ÝÇÝN BAZI ISI DEÐERLERÝ: 13. Buzun Özgül Isýsý: 0,5 kcal kcal/kg ºC Suyun Ergime veya Katýlaþma Gizli Isýsý: 80 kcal/kg ºC Suyun Özgül Isýsý: 1 kcal/kg ºC Suyun Buharlaþma (yoðuþma) Isýsý: 539 kcal / kg Buharýn Isýnma Isýsý: 0,404 kcal/kg ºC 16. Bir maddenin katý halde sývý hale geçmesi için gereken ýsýya gizli ergime ýsýsý denir. Her maddenin gizli bir buharlaþma ýsýsý olduðundan, ayný zamanda gizli bir ergime ýsýsý da vardýr. Herhangi bir madde için gereken gizli ýsý iletimi, gizli ergime ýsýsý ile aðýrlýðý çarpýlarak bulunur.

22 pound suyu buhara dönüþtürmek için 970 BTU gerekiyorsa, 2 pound su için 1940 BTU (2x970) gerekir. Görüldüðü gibi, suyun tümüyle buhar olmasý için gereken ýsý miktarýný belirlemede sývý miktarý da önemli bir rol oynar Bu ilke, bir soðutma batarya borularýnda dolaþan sývý soðutucu için de geçerlidir. Dolaþan sývýnýn miktarý arttýkça, bataryanýn havadaki sýcaklýðý emme kapasitesi de büyür.kapasite artýrmak için bataryalarýn hacmi büyütülür ve ayrýca borulardan daha çok soðutucu geçmesi ve boru çevresinde daha çok hava bulunmasý saðlanýr. 19. Toplam ýsýnýn, duyulur ýsýyla gizli ýsýnýn toplamý olduðunu biliyoruz. Duyulur ve gizli ýsý ölçülebiliyorsa, toplam ýsý da ölçülebilir. 32 ºF'deki bir pound suyun son damlasýna kadar buharlaþmasý için iþlemin baþýndan sonuna kadar eklenmesi gereken toplam ýsý miktarý þöyle bulunur: 32 ºF sýcaklýkta suyu 212 ºF sýcaklýða getirmek için 180 BTU'luk duyulur ýsý + tüm suyu buhara dönüþtürmek için 970 BTU'luk gizli ýsý = 1150 BTU'luk toplam ýsý kg suyu buhara dönüþtürmek için 539 kcal gerekiyorsa, 2 kg su için 1078 kcal (2x539) gerekir ºC sýcaklýkta suyu 100 ºC sýcaklýða getirmek için 100 kcal duyulur ýsý + tüm suyu buhara dönüþtürmek için 539 kcal'lik gizli ýsý = 639 kcal'lik toplam ýsý gereklidir. Görüldüðü gibi gizli ýsý miktarý, toplam ýsý içinde daha büyük bir yer tutar.

23 21 Birbirini izleyen bu deðiþik ýsýtma süreçleri (duyulur, gizli, duyulur), tüm sývýlar için geçerlidir. Duyulur ýsýtma süreçleri sývý ya da gaz hallerinden birinde gerçekleþirken, gizli ýsýtma süreçleri bu iki hal arasýnda gerçekleþir. 21. Bir pound aðýrlýðýndaki herhangi bir sývýnýn toplam ýsý içeriðine entalpi denir. 32 ºF derecesindeki suyun entalpisi sýfýrdýr. Oysa gerçekte bu su içinde de ýsý enerjisi vardýr. 212 ºF derecesindeki buharýn entalpisi pound baþýna 1150 BTU'dur. Basýnç ve entalpi çizimlerini yapabilmek için entalpiyi bilmek gerekir. 24. Bu Sýcaklýk/ Entalpi (T-H) çizimi, suyun T-H çizimine benzer ve soðutmada kullanýlan terimlerin daha iyi anlaþýlmasýna yarar. 22. Bir kg aðýrlýðýndaki, 0 ºC suyun entalpisi sýfýrdýr. 100 ºC buharýn entalpisi kg baþýna 639 kcal'dir. 25. Kaptaki suyun yerini, buharlaþtýrýcý denilen ve ýsý transfer eden batarya içindeki soðutucu almýþtýr. Suyu ýsýtan alevin yerini, buharlaþtýrýcý borularýndaki daha soðuk soðutucuyu ýsýtan göreceli sýcak iç ortam havasý almýþtýr F'de kaynayarak buhar olan suyun yerini, 40 0F'de buharlaþan soðutucu almýþtýr. Yoðuþarak suya dönüþen buharýn yerini, yoðuþturucu dediðimiz bir baþka ýsý transfer bataryasý içinde ýsýsýný uzaklaþtýrarak yoðuþan ve sývýya dönüþen soðutucu almýþtýr ºF'deki suya ýsý eklendiðinde önce duyulur ýsýtma sürecinin daha sonra da gizli ýsýtma sürecinin baþladýðý görülür. 212 ºF'deki buhara ýsý eklemeye devam etsek, kesik çizgilerle gösterilen aþýrý ýsýnma denilen bir baþka duyulur ýsýtma sürecinin baþladýðýný görürüz.

24 Soðutucu akýþkan normal olarak buharlaþtýrýcýya soðutulmuþ sývý biçiminde girer. Soðutucuya ýsý eklendikçe, DOYMA SICAKLIÐI'nda ýsýya doymuþ olur ve buna DOYMUÞ SIVI denir. Bu noktada, sývýnýn gaz haline geçmeden emebileceði tüm ýsýyý almýþ, yani doymuþtur. Biraz daha ýsý ekleyince gaza dönüþmeye baþlar ve buna DOYMUÞ BUHAR denir. Bu buhar, doyma sýcaklýðýnýn üzerine çýkmadan alabileceði tüm ýsýyý alarak doymuþtur. Doyma sýcaklýðýnýn üzerindeki bir noktaya kadar ýsýtýlan gaza AÞIRI ISITILMIÞ GAZ denir. 28. Bir sistemde her an soðutucu akýþkan hemen her durumda bulunabilir: Soðutulmuþ sývý, doymuþ sývý, doymuþ sývý/buhar karýþýmý, doymuþ buhar, ya da aþýrý ýsýnmýþ gaz gibi. Bunun nedeni, sistem içindeki her parçanýn iþlevi ve basýncýnýn farklý olmasýdýr. Herhangi bir soðutucu akýþkanýn doyma sýcaklýðý, sistem basýncý deðiþtirilerek deðiþtirilebilir. 4 0C ýsýyý emen ve sývý haldeki soðutucu akýþkaný buharlaþtýran bir sistem, batarya borularýndaki basýnç arttýrarak ayný soðutucu akýþkaný 50 0C'de yoðuþturabilir ve ayný zamanda ýsýyý uzaklaþtýrabilir. Bu nedenle hava koþullandýrma sistemlerinde buharlaþtýrýcý ve yoðuþturucu farklý basýnçlarda çalýþýr. ISI TRANSFER HIZI 27. Bu çizimde saðdan sola ilerlersek, soðutucu akýþkandan uzaklaþtýrýlan ýsýnýn önce soðutucunun aþýrý ýsýnma iþlemini geri çevirdiðini, daha sonra soðutucuyu yoðuþturarak buhardan sývýya dönüþtürdüðünü ve daha sonra da soðuttuðunu görürüz. Mekanik soðutucu sistemi, dýþarýdaki hava sisteme geçmeyecek biçimde yalýtýlmýþ olduðundan, ýsý aktarýmý tersinir bir süreçtir. Soðutucu akýþkan yoðuþma sürecinde, aþýrý ýsýtýlmýþ gaz olarak girdiði yoðuþturucuda önce aþýrý ýsýsý alýnýr ve sýcaklýðý doyma noktasýna düþer. Sývý soðutucu akýþkan hala yoðuþturucu içindeyken aþýrý soðuma iþlemi baþlar. 29. Mekanik soðutma iþlemlerinde hýz sorunu önemli bir konudur. Isý iletim hýzý Btu/h, yani saatte BTU olarak ölçeriz. Binalarda ýsý kazanýmý (soðutma yükü) konusunda önemli olan nokta, binaya giren ýsý miktarý deðil, saat baþýna giren ýsý miktarýdýr (Btu/h). Bir baþka deyiþle, ýsýnýn binaya hangi hýzda girdiðidir. Isýyý, giriþ hýzýndan daha yavaþ uzaklaþtýran bir sistem, ortamda ýsý birikimine neden olur. Bu durumda sýcaklýk artar ve konfor saðlanamaz.

25 23 BASINÇ 30. Ortam yükü ve cihaz kapasitesi açýsýndan ýsý transfer hýzý, temel olarak Btu/h olarak belirtilir. Bir ortamýn yaklaþýk yükünü, bir sistemin kapasitesini ya da bir soðutma cihazýnýn kapasitesini belirtmede ton da kullanýlýr. Ton terimi, soðutma kapasitesinin genel olarak buzla saðlandýðý günlerden kalmadýr. Her bir pound buz, suya dönüþürken 144 BTU soðutma kapasitesi saðlama gücüne sahiptir. Bir ton soðutma kapasitesi, 1 ton buzu 24 saatte eritmek için gereken ýsý miktarýna eþittir. Bir ton soðutma yükü ise, bir günde 1 ton buzu eritmek için ortama giren ýsýnýn hýzýdýr. 32. Basýnç, birim alan baþýna düþen kuvvet olarak tanýmlanýr. Basýncý tanýmlamanýn bir yolu, inç kareye düþen pound'u PSI cinsinden belirlemektir ºF sýcaklýðýndaki bir pound buzun, 32 ºF sýcaklýðýnda bir pound suya dönüþürken 144 BTU potansiyel ergime ýsýsý emdiðini söyledik. Bir tonda 2000 pound olduðuna göre, buzu eritmek için gereken ýsý miktarý günde 288,000 BTU ve saatte 12,000 BTU'dur. Bu nedenle bir tonluk bir soðutma kapasitesi/yükü, 12,000 Btu/h olarak tanýmlanýr. 33. Bin santimetre küplük bir alaný suyla doldurarak günlük yaþamdan bir basýnç örneðini inceleyebiliriz. Kap aðzýna kadar doldurulduðunda, bu kap 1 lt su içerir ve bunun aðýrlýðý da 1 kg'dýr. Kübün tabanýn, üzerinde durduðu masaya uyguladýðý toplam kuvvet 1 kg'dýr. Basýnç ise, toplam kuvvetin (1 kg) kübün tabanýnýn kapladýðý alana (10 cm x 10 cm = 100 cm kare) bölünmesiyle bulunur. Sonuç olarak masa üzerindeki basýnç 1 kg bölü 100 cm kare, yani 0.01 bar'dýr.

26 Basýnç, katýlarda ve sývý ya da gazlarda farklý davranýþ özellikleri gösterir. Katý cisimlerde basýnç yalnýzca tek yönde görülür. Bir halterci bir halter çubuðunu kaldýrdýðýnda, bu cismin aþaðýya doðru uyguladýðý basýnca karþý koyuyor demektir. 36. Atmosferin üzerimizdeki ve Yer'in yüzeyindeki her þey üzerindeki basýncýna atmosfer basýncý denir. Atmosfer basýncýný barometre ölçer. Bu nedenle atmosfer basýncýna barometrik basýnç da denir. Þekilde görülen cývalý barometrenin içi cýva dolu borusunda atmosfer basýncý bulunmaz. Tüpün üstü kapalýdýr ve açýk ucu bir cýva kabýnýn içindedir. Barometre, atmosfer basýncýyla atmosfer basýncý bulunmayan iki ortam arasýndaki basýnç farkýný karþýlaþtýrýr. Cýva yüzeyine uygulanan basýnç cývanýn cam boru içinde yükselmesine neden olur. Basýnç arttýkça, cýva da boru içinde yükselir. Bu tür barometreler hava raporlarýnda ve tahminlerinde kullanýlýr. 35. Öte yandan akýþkanlar, eþit olarak her yöne basýnç uygular. Suyun üzerindeki hava da, gaz olduðu için bir akýþkandýr. Bir gemideki kiþi, "hava" dediðimiz akýþkanýn her yönden gelen baskýsý altýndadýr. Ama bununla yaþamaya alýþtýðý için ve basýnç bedeninin her noktasýna eþit olarak daðýldýðýndan bunu duymaz. Bir yüzücü de çevresindeki akýþkanýn (suyun) basýncý altýndadýr. Derine daldýkça üzerinde daha fazla su birikeceði için duyacaðý basýnç artacak ve duyduðu basýncýn, derinlikle birlikte arttýðýný hissedecektir. 37. Bizler, aðýrlýðý olan bir hava denizinin dibinde yaþýyoruz. Deniz yüzeyinde atmosferin derinliði yaklaþýk 100 km'dir. Yüksek bir daðýn tepesindeki insanýn üzerindeki basýnç, deniz yüzeyindeki bir kiþiye göre daha azdýr. Bir uçaktaki bir insan üzerindeki ise, daðdakinden de azdýr. Bir havayoluna baðlý bir uçakla giderken, yüksekliðin neden olduðu aþýrý basýnç deðiþikliklerine karþý uçaðýn içine basýnç verilmesi gerekir.

27 Havanýn basýncýný, ya da aðýrlýðýný, derinlik yanýnda yoðunluðu, bir baþka deyiþle ne kadar aðýr olduðu da etkiler. Atmosferin yoðunluðu arttýkça, üzerimizdeki basýnç da artar. Kuru hava, nemli havadan daha yoðundur (aðýr). Soðuk hava, sýcak havadan daha aðýrdýr. Bu nedenle soðuk ve kuru havalarda barometre basýncý artarken, nemli ve sýcak havalarda düþer. Yükseklik ve hava koþullarý barometre basýncýný etkiler. 40. Atmosfer basýncýna eþit ya da atmosfer basýncýnýn altýndaki mutlak basýnçlar inç cýva mutlak olarak belirtilir. In. Hg. Olarak gösterilir. Metrik sistemde mm. Hg. Olarak adlandýrýlýr. 39. Mekanik soðutma sistemlerinde iki basýnç ölçme sistemi kullanýlýr: mutlak basýnç ve etkin basýnç. Mutlak basýnç ölçümleri, hava raporu ve tahminlerinde ve ürün ve sistem mühendisliði gibi alanlarda kullanýlýr. Soðutucu sistemlerin basýnç-entalpi çizimlerinde de kullanýlýr. Etkin basýnç, mekanik soðutucu sistemlerindeki tüm bakým iþlemlerinde ve günlük ölçümler için bu sistemlere takýlmýþ göstergelerde kullanýlýr. Özel olarak bir baþka basýnç olduðu belirtilmemiþse, servis çalýþmalarýnda kullanýlan basýncýn etkin basýncý olduðu kabul edilir. 41. Deniz yüzeyindeki standart atmosfer basýncý cývayý cam boru içinde 760 mm kadar yukarý iter. Bir baþka deyiþle barometrenin 760 mm. Hg. Mut. olduðu okunur. Deniz yüzeyinden yukarýlara çýkýldýkça basýnç 300 metrede bir 25 mm düþer. Atmosfer tümüyle yok olsa, cývanýn yüzeyine hiçbir basýnç uygulanmayacaðýndan basýnç 0 mm Hg. Mut. olarak okunur.