T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) TESİSAT TEKNOLOJİSİ VE İKLİMLENDİRME

Transkript

1 T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) TESİSAT TEKNOLOJİSİ VE İKLİMLENDİRME GENLEŞME ELEMANLARININ BAKIM VE MONTAJI ANKARA 2007

2 Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının tarih ve 269 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır). Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır. Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşılabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz.

3 İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR...iii GİRİŞ...1 ÖĞRENME FAALİYETİ KILCAL BORU TİPİ GENLEŞME ELEMANI Kılcal Borulu Genleşme Elemanının Özellikleri ve Çalışma Prensipleri Kılcal Borulu Genleşme Elemanının Kullanıldığı Yerler Kılcal Borulu Genleşme Elemanının Bakım ve Montajı Kılcal Boru Seçimi Kılcal Borunun Seçimi...10 UYGULAMA FAALİYETİ...11 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...13 ÖĞRENME FAALİYETİ OTOMATİK GENLEŞME ELEMANLARI Otomatik Genleşme Valfinin Tanımı ve Yapısı Otomatik Genleşme Valfinin Çalışma Prensibi Otomatik Genleşme Valfinin Kullanıldığı Yerler Otomatik Genleşme Valfli Soğutma Sistemleri...17 UYGULAMA FAALİYETİ...19 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...20 ÖĞRENME FAALİYETİ TERMOSTATİK GENLEŞME VALFİ Termostatik Genleşme Valfinin Tanımı ve Yapısı Termostatik Genleşme Valfinin Çalışma Prensibi Termostatik Genleşme Valfinin Yapısı ve Kullanıldığı Yerler Termostatik Genleşme Valfi Çeşitleri ve Özellikleri Genleşme Valfi Montaj Kuralları Termostatik Genleşme Valfinin Seçim Kriterleri Termostatik Genleşme Valfi Uygulamalarında Dikkat Edilecek Konular Genleşme Valfindeki Hat İçi Perdenin Temizlenmesi Genleşme Valfindeki Isı Haznesinin Teması Genleşme Valfinin Bakımı Genleşme Valfinin Çalışmasının Üç Kuvvetin Etkisi Tarafından Kontrol Edilmesi Genleşme Valfinin Görevleri Genleşme Valfi, Ölçme ve Ayarlama Kuralları Genleşme Valfi Testi Genleşme Valf Kuyruğunun Sistemdeki Yeri Termostatik Genleşme Valfi Arızaları Termostatik Genleşme Valfi Ayarı Termostatik Genleşme Valfinde Kızgınlık Ayarı Termostatik Genleşme Valfinin Bulbunun Şarjı Termostatik Genleşme Valfinde Kızma Yüksek veya Buharlaşma Emme Basıncı Çok Düşük Arızasının Sebepleri Termostatik Genleşme Valfindeki Bulb Montajının Önemi ve Montaj Esasları...54 i

4 Termostatik Genleşme Valfindeki Kuyruk (Bulb) İçinde Kullanılan Dolgu Türleri Termostatik Genleşme Valfinde Valf Kapasitesi Küçüktür Arızasının Sebepleri Termostatik Genleşme Valfinin Kuyruğunun Konulacağı Yer Termostatik Genleşme Valflerinde Çapraz Şarj Termostatik Genleşme Valflerine Gaz Şarjı Termostatik Genleşme Valflerine Sıvı Şarjı Termostatik Genleşme Valflerinde Şarj Tipleri Termostatik Genleşme Valfli Sistemlerde Yoğuşmayan Gazların Etkisi Termostatik Genleşme Valfinin Montaj Yeri ve Montaj Şartları Termostatik Genleşme Valfinin Açıp Kapanmaması Arızasının Sebepleri Termostatik Genleşme Valfinin Aşırı Sıvı Beslemesi Sonucu veya Başka Sebeplerle Sıvı Soğutucu Gelmesi Arızasının Sebepleri Termostatik Genleşme Valfinin Ayarının Yapılmasının Önemi Termostatik Genleşme Valfinin Bakımı Termostatik Genleşme Valfinin Büyük Kapasiteli Evaporatörlerde Kullanımı Termostatik Genleşme Valfinin Çalışmasında Etken Olan Kuvvetleri Termostatik Genleşme Valflerinin Kullanılacağı Yere Göre Seçilmesi Termostatik Genleşme Valfinin Montajı ve Kullanımında Dikkat Edilecek Hususlar İçten Dengelemeli Termostatik Genleşme Valfli Soğutma Sistemleri Dıştan Dengelemeli Termostatik Genleşme Valfli Soğutma Sistemleri Genleşme Valfi Kuyruğunun Sistemdeki Yeri...64 UYGULAMA FAALİYETİ...66 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...68 MODÜL DEĞERLENDİRME...70 CEVAP ANAHTARLARI...71 KAYNAKÇA...72 ii

5 AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL/MESLEK MODÜLÜN ADI MODÜLÜN TANIMI AÇIKLAMALAR 522EE0174 Tesisat Teknolojisi ve İklimlendirme Alan Ortak Genleşme Elemanlarının Bakım ve Montajı Bu modül, öğrenciye genleşme elemanlarının tanımı, çeşitleri, bakım ve montajı ile ilgili teknikleri kazandıracak öğrenme materyalidir. SÜRE 40/24 ÖN KOŞUL YETERLİK Yoktur. Genleşme elemanlarının bakım ve montajını yapmak. Genel Amaç Bu modül ile genleşme elemanlarının çeşitlerini, kullanıldıkları yerleri öğrenecek ve farklı devreler üzerine montajını yaparak bakımlarını yapabileceksiniz. Amaçlar MODÜLÜN AMACI EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 1.Gerekli donanımı kullanarak genleşme elemanlarını soğutma devresi üzerine kurabileceksiniz. 2.Genleşme elemanlarının çeşitlerini ve kullanıldığı yerleri öğreneceksiniz. 3.Soğutma devresinin büyüklüğüne göre genleşme elemanının seçimini yapabileceksiniz. 4.Genleşme elemanlarının bakımını yapabileceksiniz. 5.Farklı soğutma devrelerine değişik genleşme elemanlarının montajını yapabileceksiniz. Üretici firmaların cihaz katalogları, ölçme ve kontrol aletleri, el takımları ve elektrikli el aletleri, sabitleme ve yalıtım malzemeleri iş güvenliği ile ilgili diğer ekipmanlar. Her faaliyet sonrasında o faaliyetle ilgili olarak hazırlanan değerlendirme soruları ile kendi kendinizi değerlendireceksiniz. Değerlendirme sorularına verdiğiniz cevaplarınızı, modülün sonunda verilen cevap anahtarı ile kontrol ediniz. Herhangi bir soruya yanlış verdiğiz bir cevap varsa bu bir öğrenme eksikliğini iii

6 göstermektedir. Bir sonraki öğrenme faaliyetine geçmeden önce ilgili konuya dönerek konuyu inceleyiniz ve doğru cevabı bulmaya çalışınız. Öğretmeniniz, modülü tamamladığınızda size ölçme aracı (uygulama, soru-cevap)uygulayacak, bu modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerilerinizi ölçerek değerlendirecektir. iv

7 GİRİŞ Sevgili Öğrenci, GİRİŞ Her geçen gün gelişen teknolojiye ayak uydurmak durumundayız. Özellikle teknik bir alanda çalışacak bireyin bu konuda daha hassas olması gerekmektedir. Sizler de çağımızın en gelişmeye açık ve insan hayatında önemli yeri olan bir mesleğe adım atmış bulunuyorsunuz. Tesisat ve İklimlendirme bölümümüzde bilgi ve beceriye dayalı uygulamalarda bu modülle, genleşme elemanlarının tanımı, çeşitleri, bakımı ve montajı ile ilgili konularda temel bilgi sahibi olacaksınız. Buradaki konular, mesleki gelişiminizin temelinin sağlam atılmasını sağlayacak şekilde hazırlanmıştır. Ancak unutulmamalıdır ki, mesleğinizde ilerlemek, teknolojik gelişmeleri yakından takip ederek kavrayabilmek ve hatta uygulamalarınızla yeni ufuklar açmak, ancak temeli sağlam atılmış birikimlerle olur. Bu modülde yer alan faaliyetler, sizlere uygulama yaparak öğrenmeyi ve kullanılabilir bilginin sahibi olmanızı sağlayacaktır. Bu noktadan hareketle modülde yer alan faaliyet, konu ve uygulamaları sindirerek öğrenmeniz gerekmektedir. Öğrenme konusunda göstereceğiniz özen, aynı zamanda uygulamaların daha zevkli hâle gelmesini de sağlayacaktır. En detaylı iklimlendirme sistemi ile en basit soğutma cihazının soğutma (çevrimi üzerine kurulu temel) prensipleri aynıdır. Bu tespitle modülde yer alan faaliyetlerin dikkatlice, sindirilerek ve neden sonuç ilişkisine dayalı bir mantık yürütülerek öğrenilmesi, kullanılacak bilginin kalıcı ve kullanılabilir olması açısından çok önemlidir. 1

8 2

9 ÖĞRENME FAALİYETİ-1 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ-1 Genleşme elemanlarının temel çalışma prensiplerini öğrenerek çeşitlerini görecek, bakım ve montajını yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Çevrenizdeki soğutma devreleri üzerinde kullanılan genleşme elemanları ve çalışma prensipleri hakkında bilgi alınız. Genleşme elemanlarının görevini ve çeşitlerini internet ortamında araştırınız. Çevrenizdeki soğutma devrelerinin tip ve büyüklüğüne göre genleşme elemanı seçimini inceleyiniz. Genleşme elemanlarının montajının ve bakımının nasıl yapıldığını soğutma devreleri üzerinde inceleyiniz. 1. KILCAL BORU TİPİ GENLEŞME ELEMANI 1.1. Kılcal Borulu Genleşme Elemanının Özellikleri ve Çalışma Prensipleri 3

10 Evaporatörde istenilen basınç düşümünü sağlamak amacıyla, çoğunlukla iç çapı 0,5ile 2,00 mm arasında değişen ve iç çapa bağlı olarak arzu edilen basınç düşümü için yeterli uzunlukta kılcal (kapiler) boru kullanılır. Kılcal boru, genleşme elemanları içinde en basit ve en ucuz soğutucu kontrol veya akış ayar elemanıdır. Aşınabilecek veya değiştirilmesi gerekecek hareketli parçaları yoktur, çünkü taşımak üzere tasarlandığı soğutma yüküne uygun uzunlukta olan küçük çaplı bir borudur. Bu kısma veya basınç düşürme elemanı, diğer basınç düşürme elemanları gibi kondenserle evaporatörün arasına, sıvı hattının ucuna yerleştirilir ya da doğrudan sıvı hattının yerine kullanılır (şekil 1.2 de görüldüğü gibi). Kılcal boru, yükün az çok sabit olduğu soğutucular (buzdolapları, su soğutucuları, şerbetlikler, derin dondurucular), dondurucular ve hatta konutlar için tasarlanmış küçük iklimlendirme sistemleri gibi seri üretim yapılan sistemler için uygundur. Kılcal borunun sisteme uygun olduğunun belirlenmesi için sistemin testen geçirilmesi gerekir. Uygun kılcal boru uzunluğu belirlendikten sonra üretime başlanır. Siparişe göre (ticari soğutucular gibi değişik tipte ve kapasitede) soğutucu üreten firmalar, genelde genleşme valfi kullanmayı tercih eder. Yanlış seçilmiş kılcal boru, sonunda tekrar gaz şarjı, zaman ve ekonomik kayba sebep olur. Genleşme elemanı olarak kullanılan kılcal, evaporatörde soğutma yüküne uygun basınç düşümünü şu özelliklere bağlı olarak gerçekleştirir: Kılcalın boyu Kılcalın delik çapı Kılcal borudaki spir sayısı ve spir çapı Kılcal borunun çalışma sıcaklığı 4

11 Kılcal boru; sabit basınç ve izotermik sıkıştırma işlemiyle kondenser çıkışında sıvı hâle gelen soğutucu akışkanın, yüksek basınç tarafından alçak basınç tarafına sıvı hâldeki soğutucu akışkan geçişini (evaporatörde buharlaşan soğutucu akışkan miktar kadar) kontrol altına alan soğutma sistemin önemli elemanıdır. Kılcal boru prensibine göre sıvı soğutucu akışkan, gaz hâlindeki soğutucu akışkana göre daha kolay ve çabuk hareket eder. Soğutma yüküne göre evaporatörde buharlaşan soğutucu akışkan kadar evaporatörde sıvı geçişi kılcal boru ile gerçekleştirilir. Soğutma yükü azaldığı zaman evaporatöre taşınan soğutucu akışkan miktarının da azaltılması gerekecektir. Aksi takdirde evaporatörde sıvı yığılması olacak ve emme hattına sıvı yürümesi söz konusu olacaktır. Evaporatörde buharlaşan akışkan miktarı azaldığı zaman kılcal boru çıkışında buharlaşma meydana gelerek sıvı soğutucu akışkanın geçişine direnç oluşturulduğundan akış kontrollü olarak sağlanmış olacaktır. Kılcal borulu soğutma sistemleri, ev tipi soğutucularda ve klima cihazları gibi küçük soğutma sistemlerinde kullanılmaktadır. Kılcal boru kondenserin çıkışı ile evaporatörün girişi arasına filtre kurutucu ile birlikte bağlanır. Kılcal borulu soğutma sistemlerinde; Sistemin kompresör kapasitesi Sistemde kullanılacak soğutucu akışkan türü, akışkan özellikleri Buharlaşma sıcaklığı Ortam sıcaklığı değerleri tespit edildikten sonra kılcal boru uzunluğu ve çapı tablo veya grafik yardımıyla bulunabilir Kılcal borulu soğutma sistemleri ilk çalışma anında termik dengede olduğu için kompresörün kalkış momenti de düşük olacaktır. Bu durum, sistemin ilk kalkınma anında daha az enerji çekmesine ve kompresörün döndürme momenti etkisinde kalan parçaların ömrünü uzatacaktır. Kompresör kalkındıktan sonra evaporatördeki soğutma hemen hissedilemez. Çünkü sistem, termik dengede olduğundan soğutucu akışkan yoğuşmamıştır. Kondenserin ısı transfer yüzeyinin tasarımı ve ekonomik nedenlerden dolayı küçük seçilmesi yoğuşturma sıcaklığının ortam sıcaklığının üzerinde seçilmesini zorunlu hale getirdiğinden kondenserde yoğuşma belirli bir süre sonra olacaktır. Kondenser çıkışında sıvı soğutucu akışkan sıvı hattına ve filtreye akar. Sıvı soğutucu akışkan, kılcal boru girişine kadar yüksek basınçtadır. Kılcal boru çıkışında evaporatör girişinde soğutucu akışkanın sıvı oranı fazla, buhar oranı az olan kaynayan bir karışım halindedir. Kılcal boru, kompresör çalışırken belirli bir basınç farkını korumaya çalışır. Sistem çalıştıktan belirli bir süre sonra kılcal borudan taşınan sıvı soğutucu akışkanın tamamı evaporatörde buharlaşamayacağından evaporatöre akan sıvının kısılması gerekir. Aksi takdirde emme hattına sıvı yürümesi olacak hatta soğutma tamamen durabilir. Evaporatörde basıncın yükselmesi, kılcal boru çıkışından girişine doğru buharlaşma başlatacağından sıvı geçişine direnç oluşturulup basınç farkı kontrol altına alınabilecektir. Çevrim termal elemanın ayarlanan sıcaklığa düşmesine kadar çalışır. İstenilen sıcaklık kademesine gelindiğinde termal eleman, motor kontrol mekanizmasını çalıştırarak, yani elektrik motoru devresini kuyruk basıncının düşmesiyle açarak elektrik motorunu stop ettirir. Sistem belirli bir süre sonra ısı kazanması nedeniyle termal elemandaki kuyruk basıncı artacağından elektrik motoru devresini kapalı devre hâline getirerek tekrar çalışmaya başlayacaktır. 5

12 Sistemde kılcal boru, genellikle emme borusuna kaynakla birleştirilerek bir ısı değiştirici konumu elde edilir. Kılcal borular, bütün küçük soğutma sistemlerine hizmet görür ve uygulamaları 10 kw soğutma kapasitesine kadar uzanır. Kılcal borular 1m den 6m uzunluğa kadar ve iç çapları genellikle 0,5mm den 2mm ye kadardır. Kılcal borular, ev tipi soğutucularda küçük kapasiteli klima ve ticari tip soğutma uygulamalarında başarıyla kullanılmaktadır. Özellikle birbirinin aynı soğutucudan seri üretim gerçekleşiyorsa kılcal boru ekonomiktir. Her defasında ayrı tip soğutucu üretiminde kılcal boru yerine genleşme valfi önerilir. İstenen basınç düşümünü elde etmek için sayısız çap ve uzunluk kombinasyonları elde edilebilir. Sıvı soğutucu akışkan, kılcal boruya girer ve boru içinden akar, basıncı düşer. Çünkü soğutucu akışkanın hızı ve sürtünmesi mevcuttur. Soğutucu akışkan, boru içinden akarken sıvının bir kısmı buhar hâlinde kaynar. Buna rağmen kılcal boru bir kez seçildiğinde ve tesis edildiğinde basma basınçları, emme basınçları uyarlanamaz. Kompresör ve genleşme cihazının beslediği benzer soğutucu, akışkan miktarlarını pompalar. Bu iki eleman arasındaki dengesiz akış durumunun geçici olması gerekir. Denge noktasına daha yakın bakış için kılcal borunun beslediği akış debisi ile kompresör tarafından pompalanan akış debisi aynı grafikte çizilebilir. Şekil 1.3 te kılcal boru akışı kesikli çizgilerle ve pistonlu kompresörün pompalama kapasitesi düz çizgiler hâlinde gösterilmiştir. Yüksek yoğuşma basınçlarında kılcal boru, evaparatöre düşük yoğuşma basınçlarından daha fazla akışkan beslemesi yapar. Çünkü boru boyunca basınç farkı artar. Kompresör kapasitesi eğrileri bölüm 11 deki açıklanan kompresörler konusunda benzerdir. Örnek olarak 30 0 C yoğuşma sıcaklığında kompresör ve kılcal boru belli bir emme hattı basıncında her ikisi de eşit kütlesel akış debisi geçişine izin verirler. Bu denge noktası 30 0 C yoğuşma sıcaklığı için 1 noktasındaki emme basıncında bulunur. 2 ve 3 noktaları, aynı şekilde 40 0 C ve 50 0 C yoğuşma sıcaklıklarındaki denge noktalarıdır. Kompresör ve kılcal boru, sabit emme basınçlarında tamamen bağımsız değildirler. Çünkü evaporatördeki ısı transfer ilişkileri de yeterli olmalıdır. Şayet kompresör kılcal boru denge noktasında evaparatör ısı transferi yeterli değilse bu dengesiz durum evaporatör açlığına veya evaporatörün aşırı beslenmesine neden olabilir. Kompresör açlığı, emme hattı basıncı yükseldiğinde ortaya çıkar ve kılcal boru evaporatörün kendi yüzeylerini uygun şekilde beslemesi için yeterli soğutucu akışkanla beslenemez. Birçok uygulamada kılcal borular, ısı değiştirici olarak tesis edilir. Isı değiştirici, kılcal boru emme hattına bağlanarak tasarlanır. Evaporatörden gelen soğuk emme gazı, sıvının kılcal boru içinde kaynamasını geciktirir. Buna aşırı ısıtma ve aşırı soğutma aynı anda uygulanmış sistem denir. Kılcal borular, bazı avantaj ve dezavantajlara sahiptir. Onların avantajları, hermetik sistemlere yeterince uyum sağlamada rakipsiz olmalarıdır. Onlar basittir, hareketli parçası yoktur ve pahalı değildir. Kılcal borular ayrıca durma aralığında sistem basınçlarının dengelenmesine izin verir. Daha sonra motor kompresörü düşük kalkış momenti ile tahrik eder. Kılcal boruların dezavantajları şunlardır: Yük değişmelerini ayarlayamazlar, yabancı maddelerle tıkanabilirler ve soğutucu akışkan şarjının belli sınırlar arasında kalması gerekir. Kılcal borunun yazılan son özelliği, sadece hermetik sistemlerde kullanılır olmasıdır. Çünkü soğutucu akışkan debisi çok azdır. Kılcal boru bir dizi çalışma şartlarına göre tasarlanır ve 6

13 çalışma veriminde tasarım şartlarından yükünde veya yoğuşma sıcaklığındaki değişme uygulanabilir. Şekil 1.3: Kılcal borulu soğutma sistemi Kılcal borulu soğutma sistemleri ilk çalışma anında termik dengede olduğu için kompresörün kalkış momenti de düşük olacaktır. Bu durum, sistemin ilk kalkınma anında daha az enerji çekmesine ve kompresörün döndürme momenti etkisinde kalan parçaların ömrünü uzatacaktır. Kompresör kalkındıktan sonra evaporatördeki soğutma hemen hissedilemez. Çünkü sistem, termik dengede olduğundan soğutucu akışkan yoğuşmamıştır. Kondenser ısı transfer yüzeyinin tasarım ve ekonomik nedenlerden dolayı küçük seçilmesi, yoğuşturma sıcaklığının ortam sıcaklığının üzerinde seçilmesini zorunlu hâle getirdiğinden kondenserde yoğuşma belirli bir süre sonra olacaktır. Kondenser çıkışında sıvı soğutucu akışkan, sıvı hattına ve filtreye akar. Sıvı soğutucu akışkan, kılcal boru girişine kadar yüksek basınçtadır. Kılcal boru çıkışında evaporatör girişinde soğutucu akışkanın sıvı oranı fazla, buhar oranı az olan kaynayan bir karışım halindedir. Kılcal boru, kompresör çalışırken belirli bir basınç farkını korumaya çalışır. Sistem çalıştıktan belirli bir süre sonra kılcal borudan taşınan sıvı soğutucu akışkanın tamamı, evaporatörde buharlaşamayacağından evaporatöre akan sıvının kısılması gerekir. 7

14 Aksi taktirde emme hattına sıvı yürümesi olacak, hatta soğutma tamamen durabilir. Evaporatörde basıncın yükselmesi, kılcal boru çıkışından girişine doğru buharlaşma başlatacağından sıvı geçişine direnç oluşturulup basınç farkı kontrol altına alınabilecektir. Çevrim termal elemanın ayarlanan sıcaklığa düşmesine kadar çalışır. İstenilen sıcaklık kademesine gelindiğinde termal eleman, motor kontrol mekanizmasını çalıştırarak yani elektrik motoru devresini kuyruk basıncının düşmesiyle açarak elektrik motorunu stop ettirir. Sistem, belirli bir süre sonra ısı kazanması nedeniyle termal elemandaki kuyruk basıncı artacağından elektrik motoru devresini kapalı devre hâline getirerek tekrar çalışmaya başlayacaktır. Şekil 1.4: Kılcal borunun soğutma devresi üzerindeki bağlantısı Bu sistemde kılcal boru, genellikle emme borusuna kaynakla birleştirilerek bir ısı değiştirici konumu elde edilir. 8

15 1.2. Kılcal Borulu Genleşme Elemanının Kullanıldığı Yerler Ev tipi soğutucular, dondurucular, pencere tipi klima cihazları, paket tipi ticari soğutucular gibi küçük kapasiteli fabrikasyon imalatı soğutma aparatlarında çok sık kullanılan kılcal borular, ekonomik ve basit şekilde basınç düşürme işlemini yerine getirmek üzere kullanılmaktadır. Kılcal boru, çapı küçük ve boyu gerektiği şekilde uzun tutulmuş bir boru olup akışkanın geçişini sınırlayarak basıncını düşürmektedir. Kılcal borunun iç çapı ile boyu kullanılacağı soğutucu akışkanın türüne, soğutma kapasitesine ve çalışma sıcaklık şartlarına (evaporasyon ve kondenzasyon) göre değişecektir. Soğutucu akışkanın en büyük basınç düşümü kılcal borunun son kısımlarında ve sıvı kısmen buharlaşmaya başladığında meydana gelmektedir. Evaporatöre girişte buharlaşan akışkan miktarı %10 ile %20 arasında olmaktadır. İç çapın çok küçük olması, sistemde kalabilecek yabancı maddelerle (kaynak çapağı, pislik, bakır talaşı, su vb.) kolayca tıkanabilmesine neden olacağından ki bu durumla sık sık karşılaşılmaktadır, kılcal borunun önüne iyi bir pislik tutucu-filtre konulması çok yararlı olmaktadır. Kılcal boru seçiminde iç çapı biraz büyük seçmek gerekir. Bu da tıkanma ihtimalini azaltacaktır. Kılcal borular soğutma sistemlerinin sistem geometrisi belirli 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 bir tork ve güce gerek bırakmamaktadır. Bu kompresör motor türü seçiminde çok önemlidir. Kılcal boru kullanılan soğutma sisteminde aşırı soğutucu akışkan şarj edilmemesine çok dikkat edilmelidir. Aksi hâlde kompresöre sıvı hâlde aşırı soğutucu akışkan gelecektir ve bu kompresörde ciddi hasarlara yol açabilir. Aşırı şarjın önlenmesi, cihaz imalatçısının verdiği değerleri aşmamak suretiyle sağlanabilir ve emiş borusundaki karlanma oluşması aşırı şarjın göstergesidir Kılcal Borulu Genleşme Elemanının Bakım ve Montajı Kılcal Boru Seçimi Kılcal boruda oluşabilecek keskin kıvrımlar, ek bir basınç düşümüne sebep olacağı için, doğru seçilmiş olan bir elemanın çalışma sırasında hatalı bir kontrol yapmasına neden olabileceği için buna dikkat edilmelidir. Çoğu uygulamada kılcal boru emiş borusuna kaynakla tesbit edilerek bir ısı değiştirici elde edilir ve böylece sistemin performans kat sayısı artırılmış olur. Paket soğutucu ve klima imalatçıları, yaptıkları prototip üzerinde deneyerek en uygun çap ve boydaki kılcal boruyu seçmektedirler. Bu nedenle, yenilenmesi gereken bir kılcal boru aynı çap ve boydaki ile değiştirilmelidir. Kılcal borular, küçük soğutma uygulamalarında genleşme elemanı olarak çokça kullanılır. Bunun nedenleri: Kolay anlaşılması Düşük maliyet Güvenilirlik (hareketli parça yok) 9

16 Normal çalıştırma kompresörleri, tekrar çalıştırmadan önce basınç eşitleyici olarak kullanılabilir. Kılcal boru evaporatöre belirli gaz akışına izin vermelidir ve bunun belirlenmesi için ana parametreler: Evaporasyon ısısı Kondenzasyon ısısı Kılcala giren likit alt soğutma (subcooling) ısısı Bu parametreler, çalıştırma koşullarına bağlı olarak değişir. Kılcal boru seçimi kesin olarak bir matematik formulüne dayandırılamaz. Genelde kabul edilmiş bir kural olarak, kondenzasyon ısısında 10K lık bir değişme evaporasyon ısısında yaklaşık 5K lık bir değişmeye neden olur Kılcal Borunun Seçimi Kılcal boru kullanılan yeni bir soğutma sistemi; kompresör ve boru istenen buharlaşma sıcaklığındaki denge noktasında sabitlensin diye boru çapına ve boyuna göre seçilir. Yeni tesis edilen bir sistemde istenen değerden daha uzun bir boru, buharlaşma sıcaklığındaki denge noktası çok düşük olacaktır. Boru denge noktasına ulaşıncaya kadar, eğer sistemin geniş bir soğutma yükü aralığında çalışması isteniyorsa basınç düşürme ve soğutucu hacim kontrolünün daha uygun şekilde yapılması gerekir. Bu durumda önerilen cihaz, termostatik genleşme valfidir. 10

17 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Kılcal boruyu değiştirmek İşlem Basamakları Aşağıda listesi verilen malzemeleri ev, iş, okul ve piyasadan temin ediniz. Öneriler Malzemeler: Oksi-gaz kaynak takımı Kaynak teli Pense Tornavida takımı Açık ağızlı anahtar takımı Sabunlu su ve ıslak bez Devredeki soğutucu akışkanı boşaltınız. Kılcal borunun kaynaklarını sökerek kılcal boruyu dışarı alınız. Devreye uygun çap ve boydaki kılcal boruyu seçiniz. Kılcal borunun kaynaklarını dikkatlice yapınız. 11 Soğutucu akışkanı geri toplama ünitesinde toplamalısınız. Kılcal borunun kaynaklarını dikkatlice sökünüz. Plastik aksamlara zarar vermemek için alevi tuttuğunuz bölgenin yakınına ıslak bez sarmalısınız. Devrenin büyüklüğüne göre ev tipi veya sanayi tipi kılcal boru çapını belirlemelisiniz. Devreye uygun uzunlukta ve boyda kılcal boruyu tesbit ederek kesmelisiniz. Kılcal boruyu emiş borusu üzerine sararak veya lehimleyerek eşanjör (ısı dönüştürücü) oluşturmalısınız. Kılcal borunun evaporatör ile bağlantı kaynağını yaparken plastik aksamlara zarar vermemek için alevi tuttuğunuz bölgenin yakınına ıslak bez sarmalısınız. Kılcal borunun drayer kaynağını yaparken alevi drayer üzerine daha fazla tutarak kılcal borunun erimesini, tıkanmasını önleyerek kaynağının düzgün olmasını saglayınız.

18 Devreyi vakumlayarak yeteri kadar soğutucu akışkan şarjını yapınız. Kılcal boru kaynağını yaparken kılcal borunun evaporatör ve drayerin içine cm girmesini sağlayınız. Devreyi vakumlayarak içini temizleyip boşaltmalısınız. Geri toplama ünitesindeki soğutucu akışkanı kullanmalı, eksik olursa ilave etmelisiniz. 12

19 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME A. OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) 1.Aşağıdakilerden hangisi kılcal borunun görevidir? A)Sıvılaştırmak B)Basınç düşürmek C)Basınç artırmak D)Katılaştırmak E)Eritmek 2.Aşağıdakilerden hangisi kılcal borunun kullanıldığı soğutma devrelerinden değildir? A)Ev tipi buzdolapları B)Pencere tipi klima cihazları C)Soğuk hava depoları D)Küçük split klimalar E) Su sebilleri 3.Kılcal boru, evaporatörde soğutma yüküne uygun basınç düşümünü hangi özelliklere bağlı olarak gerçekleştirir? A)Kılcalın boyu B)Kılcalın delik çapı D)Kılcal borunun çalışma sıcaklığı C)Kılcal borudaki spir sayısı ve spir çapı E)Hepsi 4.Kılcal borunun çalışma prensibi aşağıdakilerden hangisidir? A)Ayar vidasına bağlı olarak basınç düşürmek B)Sıcaklığa bağlı olarak basınç düşürmek C)Sıcaklık ve basınca bağlı olarak basınç düşürmek D)Çap düşümüne bağlı olarak basınç düşürmek E)Elle kontrollü valf yardımı ile basınç düşürmek 5.Aşağıdakilerden hangisi kılcal borunun çap ve uzunluğunun seçiminde dikkat edilecek hususlardandır? A)Sistemin kompresör kapasitesi B)Sistemde kullanılacak soğutucu akışkan türü C)Buharlaşma sıcaklığı D)Ortam sıcaklığı E)Hepsi DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarlarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevaplarınız için faaliyetin ilgili konularını tekrar ediniz. 13

20 B. UYGULAMALI TEST Uygulama sonrası yaptığınız işin değerlendirmesini aşağıdaki kontrol listesini kullanarak değerlendiriniz. KONTROL LİSTESİ Değerlendirme Ölçütleri 1. Malzeme listesini eksiksiz bulabildiniz mi? 2. Kılcal boruyu soğutucudan sökebildiniz mi? 3. Devreye uygun çap ve uzunlukta kılcal boru seçimini yapabildiniz mi? 4. Devreye yeni seçtiğiniz kılcal borunun kaynağını yapabildiniz mi? 5. Devreyi vakumlayabildiniz mi? 6. Soğutucuya akışkan şarjı yaparak, çalıştırabildiniz mi? Değerlendirme Evet Hayır DEĞERLENDİRME Kontrol listesindeki her Hayır cevabınızı tekrar gözden geçiriniz. 14

21 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ-2 Otomatik genleşme elemanının çalışma prensibini, çeşitlerini, kullanıldığı yerleri öğrenerek bakım ve montajını yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Orta ve büyük ölçekli soğutma devrelerinde kullanılan genleşme elemanlarının çeşitlerini araştırınız. Endüstride kullanılan genleşme elemanlarını piyasada ve internet ortamında araştırarak fiyat ve teknik özelliklerini not alınız. Otomatik genleşme elemanının diğer genleşme elemanlarından farkını ve avantajlarını araştırınız. 2. OTOMATİK GENLEŞME ELEMANLARI 2.1. Otomatik Genleşme Valfinin Tanımı ve Yapısı Yukarıda açıklandığı üzere el kumandalı genleşme valfi, günümüz uygulamaları için uygun değildir. Çünkü soğutma şartlarındaki herhangi bir değişme, elle ayar gerektirir. Bu ayar oldukça tecrübe istemekle birlikte her zaman arzu edilen sonucu da sağlayamaz. Bu nedenlerden ötürü otomatik genleşme valfi geliştirilmiştir (Şekil 2.1.). Otomatik veya diğer adıyla sabit basınç valfi, kompresör devrede iken evaporatöre sabit bir basınçta sürekli bir akış sağlar. Bu diyaframlı tip sabit basınç genleşme valfinde, evaporatördeki basınç ayar iğnesi düzeneğine irtibatlı olan diyaframın hareketini etkiler. Sabit basınç genleşme valfinin doğru çalışması için soğutucu akışının ve buharlaşmasının istikrarlı bir konumda ayarlanmış olması gerekir. Bunun için, vida saat yönüne ayarlandığı zaman diyaframın üzerinde daha fazla basınca yol açarak 15

22 evaporatöre daha fazla soğutucu girmesi sağlanır, aksi harekette valf çalışma basıncı düşürülerek daha az soğutucu geçişine izin verilir. Böylece soğutma kapasitesi düşer Otomatik Genleşme Valfinin Çalışma Prensibi Bu akış ayar cihazı, evaporatörde sabit bir basınç sağlamak üzere tasarlanmıştır. Hareketini, diyaframın dibine bir kuvvet uygulayan evaporatör basıncından alır. Ayarlanabilir bir yay, diyaframın tepesine bir kuvvet uygular. Evaporatör basıncı artınca yay basıncını yener ve diyaframı yukarı hareket ettirir, böylece valf kapanır. Evaporatör basıncı azalınca yay basıncı evaporatör basıncını yener ve valfi iterek açar. Bu valf, sabit bir evaporatör basıncı sağladığı gibi sabit bir evaporatör sıcaklığı da sağlamaya çalışır. Bu valfin değişen yük şartlarına göre ters hareket yaptığını anlamak önemlidir. Bir evaporatördeki yük artınca karşı basınç normalde buharlaşmanın artan oranına göre yükselir. Yükü almak için karşı basınçtaki bu yükselmeyle birlikte evaporatöre giden sıvı soğutucunun debisinde de artma olması gerekir. Otomatik genleşme valfinin olduğu yerlerde artan basınç, valfi kapar. Yükte bir artış olduğunda valfi kapamakla, soğutucu beslemesi artırılmak yerine azaltılır. Bu valfin başlıca kullanım yerleri, ev tipi buzdolapları, küçük klima cihazları, su soğutucular vb. sistemlerdir Otomatik Genleşme Valfinin Kullanıldığı Yerler Soğutma yükü fazla değişmeyen, stabil bir sistemde kılcal boruya benzer bir basınç düşürme işlemi sağlamaktadır. Maliyetlerinin düşük oluşu, çalışmasının güvenilir olması, kontrol ve tamir takımı ile kolayca değiştirilmesi gibi avantajları sayesinde son yıllarda küçük kapasiteli paket tipi klima cihazları, su ve meşrubat soğutucuları, ev tipi buzdolapları ve ısı pompalarında sıkça kullanılmaktadır. Sistem durduğunda alçak ve yüksek basınçları dengeleme özelliği taşıdığı için ekonomik olan, düşük kalkış torklu kompresör motorlarının kullanılmasına imkân verir. Bu valflerde kompresör durduğu zaman, evaporatöre geçmiş olan sıvı akışkanın basıncının kompresöre emişi durduğundan kısa sürede yükselerek valfin çıkış basıncını yükseltip diyaframı vasıtasıyla valfi kapatır. Bu tür valfler rakım seviyesinden etkilenebilirler ve basınç-sıcaklık ayarının kontrolü gerekir. Ayrıca sistemdeki soğutucu akışkanın cinsine göre basınç-sıcaklık ayarı yapılmalıdır. Sabit basınç genleşme valfi valf çıkışında, evaporatör girişinde sabit basınç oluşturur. Valf evaparatör basıncını hisseder ve kontrol noktasından bir düşme olursa valf kesiti açılır. Evaporatör basıncı kontrol noktasının üzerine yükseldiğinde valf kısmen kapanır. Valfin çalışmasının sistem performansına etkisi Şekil 2.1 de gösterilmiştir. Sabit bir yoğuşma basınçlı kompresör kapasitesi ve valfin farklı derecelerde açılması durumunda valfin besleme kapasitesi gösterilmiştir. A noktası denge noktasıdır, burada genleşme valfi kompresörün evaporatörden pompaladığı kadar besleme yapar. Şayet soğutma yükü düşerse emme hattı basıncı ve sıcaklığı düşme temayülü (eğilimi) gösterir. Fakat valf basıncın düşmesine daha geniş açılarak direnç gösterir. Yeni şartlar altında kompresör kapasitesi A da 16

23 kalır, fakat valfin besleme seviyesi B ye değişir. Evaporatör daha sonra bu dengesiz akış durumunda taşacaktır. Evaporatörün açlığı, soğutma yükü artarsa ve valf C noktasına çalıştığında oluşur. Sabit basınçlı genleşme valfi, soğutma kapasitesi 30 kw tan düşük sistemlerle sınırlandırılmış soğutucu akışkanın evaporatörün aşırı dolmasını önlemek için uygun şarj miktarıdır. Onun birincil kullanımı, nemi kontrol için veya su soğutucularda donmayı önlemek için buharlaşma sıcaklığının belli bir noktada tutulması gerektiği durumlardır. Basınç sınırlama karakteristiği, yüksek emme basıncı olduğunda kompresörün aşırı yüklenmesine karşı koruma gerekli olduğunda avantaj olarak kullanılabilir Otomatik Genleşme Valfli Soğutma Sistemleri Emme hattından emilen doymuş buhar hâlindeki soğutucu akışkan, kompresör çıkışında kızgın buhar hâlinde kondensere taşınır. Kondenserde yoğuşan sıvı, soğutucu akışkan sıvı tankında toplanır. Sıvı tankında toplanan sıvı, soğutucu akışkan basınç farkından dolayı filtre ve otomatik genleşme valfi girişine taşınır. Valf çıkışında doyma basıncına düşürülerek evaporatöre püskürtülen soğutucu akışkan, soğutulan hacimden ısı absorbe ederek doymuş buhar hâlinde kompresör tarafından emilerek çevrimin başlangıçtaki hâline getirilmiş olur. Evaporatör çıkışına takılan termal eleman kuyruğu, evaporatör çıkışındaki sıcaklık istenilen sıcaklığa düştüğünde elektrik motorunun devresini açarak kompresörü durdurur. Sistemin ısı kazanmasıyla termal elemandaki basınç da artacağından elektrik motoru devresi, kapalı konuma gelerek sistem tekrar çalışacaktır. Bu sistem durduğunda basınç dengelenmez, sistem ilk kalkınma anında basma hattı basıncı yüksek olduğu için zorlanarak kalkınır. Küçük tip ticari soğutma uygulamalarında kullanılabilir. Genleşme valfinin iğne veya seti arızalanırsa sistemin durması hâlinde soğutucu akışkan, sıvı hâlde emme hattına akabilir. Bu durum kompresörde şiddetli darbelere neden olacaktır. 17

24 Şekil 2.2: Otomatik genleşme valfli soğutma sistemi 18

25 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Otomatik genleşme valfini değiştirmek İşlem Basamakları Aşağıda listesi verilen malzemeleri ev, iş, okul ve piyasadan temin ediniz. Malzemeler: Kurbağcık Pense Tornavida takımı Açık ağızlı anahtar takımı Sabunlu su ve ıslak bez Öneriler Devredeki soğutucu akışkanı boşaltınız. Soğutucu akışkanı geri toplama ünitesinde toplamalısınız. Otomatik genleşme valfinin bağlantı rakorlarını sökerek devreden çıkartınız. Otomatik genleşme valfini sökerken uygun takım kullanmalısınız. Otomatik genleşme valfinin rakorlarını dikkatlice sökmelisiniz. Otomatik genleşme valfini devre üzerinden dışarı almalısınız. Devreye uygun özelliklerde otomatik genleşme valfini seçiniz. Otomatik genleşme valfinin devre üzerine bağlantısını yapınız. Devreyi vakumlayarak yeteri kadar soğutucu akışkan şarjını yapınız. Devrenin kapasitesine uygun otomatik genleşme valfini tesbit ederek belirlemelisiniz. Otomatik genleşme valfinin rakorlarını devre üzerindeki yere tutturmalısınız. Otomatik genleşme valfinin rakorlarını uygun takım kullanarak sıkıştırmalısınız. Devreyi vakumlayarak içini temizleyip boşaltmalısınız. Geri toplama ünitesindeki soğutucu akışkanı kullanmalı, eksik olursa ilave etmelisiniz. 19

26 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME A. OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) 1.Aşağıdakilerden hangisi otomatik genleşme valfinin görevidir? A)Sıvılaştırmak B)Buharlaştırmak C)Basınç artırmak D)Katılaştırmak E)Basınç düşürmek 2.Aşağıdakilerden hangisi otomatik genleşme valfinin kullanıldığı soğutma devrelerinden değildir? A)Ev tipi buzdolaplar B)Paket tipi klima cihazları C)Isı pompaları D)Klima santralleri E)Su ve meşrubat soğutucuları 3. Aşağıdakilerden hangisi otomatik genleşme valfinin kullanıldığı soğutma devrelerinden biridir? A)Paket tipi klima cihazları B)Klima santralleri C)Soğuk odalar D)Büyük ticari soğutucular E)Kat klimaları 4.Otomatik genleşme valfinin çalışma prensibi aşağıdakilerden hangisidir? A)Sıcaklığa bağlı olarak basınç düşürmek B)Ayar vidasına bağlı olarak basınç düşürmek C)Sıcaklık ve basınca bağlı olarak basınç düşürmek D)Elektrik kontrollü valf yardımı ile basınç düşürmek E)Çap düşümüne bağlı olarak basınç düşürmek 5.Aşağıdakilerden hangisi otomatik genleşme valfinin avantajlarındandır? A)Maliyetinin düşük olması B)Çalışma güvenilirliği C)Tamir ve bakım kolaylığı D)Kontrol kolaylığı E)Hepsi DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarlarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevaplarınız için faaliyetin ilgili konularını tekrar ediniz. 20

27 B. UYGULAMALI TEST Uygulama sonrası yaptığınız işin değerlendirmesini aşağıdaki kontrol listesini kullanarak değerlendiriniz. KONTROL LİSTESİ Değerlendirme Ölçütleri 1. Malzeme listesini eksiksiz bulabildiniz mi? 2. Otomatik genleşme valfini devreden sökebildiniz mi? 3. Devreye uygun otomatik genleşme valfinin seçimini yapabildiniz mi? 4. Devreye yeni seçtiğiniz otomatik genleşme valfinin bağlantısını yapabildiniz mi? 5. Devreyi vakumlayabildiniz mi? 6. Soğutucuya akışkan şarjı yaparak çalıştırabildiniz mi? Değerlendirme Evet Hayır DEĞERLENDİRME Kontrol listesindeki her Hayır cevabınız için ilgili konuyu tekrar ediniz. 21

28 ÖĞRENME FAALİYETİ-3 ÖĞRENME FAALİYETİ-3 AMAÇ Termostatik genleşme elemanının çalışma prensibini, çeşitlerini, kullanıldığı yerleri öğrenerek bakım ve montajını yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Orta ve büyük ölçekli soğutma devrelerinde kullanılan genleşme elemanlarının çeşitlerini araştırınız. Endüstride kullanılan genleşme elemanlarını piyasada ve internet ortamında araştırarak fiyat ve teknik özelliklerini not alınız. Termostatik genleşme elemanının diğer genleşme elemanlarından farkını ve avantajlarını araştırınız. Termostatik genleşme elamanının çeşitlerini ve bu çeşitlerin kullanıldığı soğutma devrelerini öğreniniz. 3. TERMOSTATİK GENLEŞME VALFİ 3.1. Termostatik Genleşme Valfinin Tanımı ve Yapısı Soğutma işleminin evaporatörde, soğutucu akışkanın alçak basınç ortamında buharlaştırılmasıyla (kaynamasıyla) gerçekleştirildiğini biliyoruz. Soğutucu akışkanın, istenilen soğutma etkisini sağlamak üzere soğutulacak ortamın sıcaklığının yeterince altında bir kaynama noktasında evaporatörde genleştirilmesi gerekir. Soğutucu akışkanın evaporatöre bir genleşme, akış kontrol elemanı ya da basınç düşürme elemanı üzerinden girmesi, soğutma sisteminin temel prensiplerindendir. Bu nedenle akış kontrol elemanı ya da basınç düşürme cihazı, soğutma devresinin temel ve vazgeçilmez elemanıdır. Kullanılmasındaki başlıca amaçlar şunlardır: İstenilen soğutma yükünü karşılamak için evaporatörde uygun bir basınç ve kaynama (buharlaşma) noktası sağlamak. Soğutucu akışkanın evaporatör içine yükten ısı çekmek için gereken miktarda girişini sağlamak. 22

29 Eğer evaporatöre giren soğutucu akışkan miktarı fazla ise, soğutucu akışkan buharlaşmadan evaporatörden emme hattına geçecektir. Bu fazla miktar, kompresöre zarar verebileceği gibi soğutma etkisinin evaporatör dışına, dış ortama açılmasıyla verim kaybına ve işletme maliyetlerinin artmasına neden olur. Bu kaybı önlemek için evaporatöre giren soğutucu akışkan miktarı çoğunlukla evaporatörü terk eden buharın (soğutucu akışkanın) 4 ºC ile 6 ºC lik bir sıcaklık artışıyla (superheat miktarıyla) kontrol edilir. Eğer evaporatöre giren soğutucu akışkan miktarı düşükse soğutma kapasitesi oldukça azalacak ve kompresör emme basıncı düşecektir. Bu da kompresörün daha düşük verimle daha fazla çalışması anlamına gelir ki işletme maliyetlerinin yükselmesi demektir. Bu yüzden doğru seçilmiş soğutucu kontrol elemanı (genleşme elemanı) kullanarak soğutucu akışkanın, evaporatöre doğru miktarda girmesini sağlamak gerekir. Soğutma teknolojisinin ilk evrelerinde soğutucu akışı kontrolünde kullanılan başlıca vasıta, temel bir el kumandalı valfti. Buzhanelerde ve sabit ısı yüklü benzer uygulamalarda çalışanlar işlerini bildikleri ve cihazları tanıdıkları için işin yerine getirilebilmesi için el kumandalı valfi ne kadar açmak gerektiğini biliyorlardı. Modern sistemlerde, çoğunlukla değişen soğutma yükleri için bu uygulama pratik değildir ve verimli, hassas bir akış kontrolü de sağlanamaz. 23

30 3.2. Termostatik Genleşme Valfinin Çalışma Prensibi Termostatik genleşme valfinin çalışma prensibini anlatmadan önce bir kez daha aşırı kızdırma ısısını (süperheat) tekrar etmek faydalı olacaktır. Bir sıvının kaynama noktasında buhar hâline geldikten sonra, buhara eklenen duyulur ısı miktarına superheat (kızdırma ısısı) adı verilir. Diğer bir ifadeyle superheat, kaynama noktasındaki buharın (4 6 ºC arasındaki) sıcaklığındaki basit bir artışı belirtir. Mekanik tip soğutma sistemlerinde soğutma işi, sıklıkla soğutucu akışkanın buharlaşma gizli ısısından faydalanılarak kaynama noktasının (sıcaklık ve basıncının) kontrolü ile yapılır. Sistemin soğutma kapasitesi ise evaporatöre kontrol altında giren soğutucu akışkanın birim zamandaki miktarı ile doğru orantılı olarak değişir. Bu orantı, sistem üzerindeki termostatik genleşme valfi adı verilen elemanın ayarlanmasıyla sağlanır. Yapılan ayar, aynı zamanda sistemin verimini ilgilendiren superheat (kızdırma ısısı) miktarıdır. Şekil 3.2 de TGV (termostatik genleşme valfi) tarafından kontrol edilen soğutucu akışkanın evaporatör girişi ile A noktası arasında buharlaşma gizli ısısı ve A noktası ile TGV nin duyar ucu arasında ise superheat kızdırma ısısı (duyulur sıcaklık artışı) miktarı görülmektedir. Genleşme valfinin çalışması kâğıt üzerinde gerçekte olduğundan daha karmaşık görünmektedir. Termostatik genleşme valfi, evaporatör serpantinlerindeki soğutucu miktarını kontrol eder. Emme basıncı düştükçe genleşme valfi, evaporatöre daha fazla soğutucu girmesini sağlar ve emme basıncı yükseldikçe genleşme valfi, basıncı sabit bir seviyede koruyarak evaporatöre daha az miktarda soğutucu akışkan girmesini sağlar. 24

31 Valften bu şekildeki soğutucu akışı, ısı yüküne bağlı olmaksızın ünitenin azami seviyede soğutma yeteneğine sahip olmasını sağlar. Genleşme valfi, sistemin yüksek ve alçak basınçlı taraflarını ayırmaktadır. Eğer valf, soğutucu akışkan akışını boruların boş kalacağı seviyelere kadar düşürürse ısı uzaklaştırma yeteneği bundan etkilenecektir. Evaporatörün taşması ise kapasitenin etkilenmesi ve aynı zamanda diğer elemanların zarar görmesi ihtimali olduğundan daha da zararlıdır. Soğutma tekniğinde kızdırma ısısı; termostatik genleşme valfinin evaporatör emme hattı üzerinde bağlı duyar elemanı ile kaynama noktasındaki buhara duyulur ısının eklendiği (buharın kızdırıldığı) nokta arasındaki sıcaklık farkını ifade eder. Sistemde soğutucu akışkana ait süperheat t miktarı (A noktası ile duyar uç arasındaki kızdırma ısısı) termostatik genleşme valfi üzerinde fabrika ortamında ayarlanmıştır. Gerekmedikçe bu ayar karıştırılmamalıdır. Aksi hâlde evaporatöre giren soğutucu akışkan miktarındaki değişim (azalma veya artma), sistem soğutma kapasitesini olumsuz etkileyerek verim kaybına neden olacaktır. Şekil 3.2 de normal değere (Superheat = 5,6 C (10 F) dir.) ayarlanmış bir TGV için superheat miktarı görülmektedir. Soğutma sistemlerinde soğutma yükleri hiçbir zaman sabit kalmaz. Hiç kimse de dengeleyici ayarlamaları yapmak için sürekli devrenin başında kalamaz. Bu nedenle diğer bir valf tipi, termostatik genleşme valfi geliştirilmiştir. Termostatik genleşme valfi de otomatik genleşme valfinde olduğu gibi ya körüklü ya da diyaframlı tip olabilir. Her ikisi de bir kılcal boru ve hissedici bir uç ile donatılmıştır. Hissedici uç, takılı olduğu evaporatör çıkışındaki emme buharının bulunduğu sıcaklıktaki basınç değerini, kılcal boru vasıtasıyla valfin körüğüne iletir. Termostatik valfin kullanımındaki temel amaç, sıvı soğutucunun emme hattına ve kompresöre girmesine meydan vermeden evaporatörde oldukça fazla bir miktar soğutucunun 25

32 bulunmasını sağlamaktır. Akış ayarı elemanı, termostatik genleşme valfi olduğunda çalışması evaporatörden çıkan kızgın buhara (superheat miktarına) bağlı olacaktır. Çünkü evaporatörün bir kısmı, buharı, buharlaşma basıncına karşılık gelen sıcaklığın 4 6 ºC üzerinde bir sıcaklığa kızdırılmakta kullanılır Termostatik Genleşme Valfinin Yapısı ve Kullanıldığı Yerler Termostatik genleşme valfleri yapısal olarak 3 ana bölümden oluşur. Bunlar: Kapalı, içi soğutucu bir gazla dolu sızdırmaz bir diyafram ya da körüğün kılcal bir boru vasıtasıyla bağlantılı olduğu hissedici uç Soğutucu akışkanın giriş ve çıkışının termostatik (sıcaklığa bağlı ) olarak körüğün basınç değişimleriyle kontrol edildiği iğne (meme, orifis) Kızdırma ısısının (superheat) ayarlarının yapıldığı vidalı yay grubundan oluşur. Şekil 3.2: Dıştan dengelemeli termostatik genleşme valfi Uygulamada termostatik genleşme valfleri, soğutucu sıvının (akışkanın) evaporatöre alçak basınçta püskürtülmesini ayarlar. Püskürtme, soğutucu akışkanın kızdırma ısısı (superheat) ile kontrol edilir. Termostatik genleşme valfleri, özellikle kuru tip evaporatörlere sıvı soğutucu akışkanın basılması için uygundur. Çünkü evaporatör çıkışındaki kızgınlık, (kızdırma ısısı, superheat) evaporatör soğutma yükü (soğutma kapasitesi) ile orantısal olarak değişir. 26

33 Geniş evaporasyon sıcaklık aralığında 50 ºC ile +10 ºC florlu soğutucuların (R-12, R- 22, R-134a, R-502 vb.) kullanıldığı derin dondurucular, soğutma dolapları, soğutma ve iklimlendirme tesisleri için uygundur. Şekil 3.3 te termostatik genleşme valfinin yapısı ve çalışma prensibi görülmektedir. Şekilde P 1 hissedici ucun diyafram üzerinde yarattığı basıncı, P 2 soğutucu akışkan basıncını ve P 3 superheat ayar vida basıncını ifade etmektedir. 27

34 Termostatik Genleşme Valfi Çeşitleri ve Özellikleri Termostatik genleşme valfleri, içten dengelemeli ve dıştan dengelemeli valfler olarak iki çeşittir. Evaporatördeki basınç düşümünü telafi etmek için dıştan dengelenmiş valf kullanılır. Bu valfte, içten dengeleme memesi çıkarılır ve diyafram altındaki basınç, termostatik hissedici ucun yanındaki evaporatörün çıkışından alınır. Bütün diğer durumlar, içten dengelemeli valf ile aynıdır. Dıştan dengelenmiş valf, çalışma basınçlarını evaporatördeki kızdırma ısısının ölçüldüğü ve evaporatör girişindeki basınçtan hiçbir şekilde etkilenmeyen noktasından sağlar. Ne zaman küçük bir basınç düşümü ile karşılaşılırsa bir dıştan dengelemeli termostatik genleşme valfi kullanılmalıdır. Şekil 3.4 te dıştan dengelemeli termostatik genleşme valfinin devre üzerindeki konumu gösterilmektedir. Şekil 3.4: Dıştan dengelemeli termostatik genleşme valfi kesiti Termostatik genleşme valflerinin, havşa veya lehim bağlantılı ve değiştirilebilir orifisli (iğneli) olmak üzere çeşitli soğutma yükleri için tasarlanmış modelleri mevcuttur. Resim 28

35 3.2 de termostatik genleşme valflerinde farklı soğutma yüklerini karşılamak üzere üretilmiş orifisler görülmektedir Genleşme Valfi Montaj Kuralları TGV ile evaporatör arasındaki karşılıklı etkileşim: Evaporatörden tam verimi almak, aynı zamanda soğutma sisteminin arızasız çalışmasını sağlamanın ancak TGV nin evaporatöre tam uygun olması ile mümkün olabileceği teorik ve pratik bir gerçektir. Genleşme valfinin büyüklüğü, soğutkanın özelliği, sıcaklık bölgesi: Tesiste kullanılan valfin büyüklüğünün doğru olup olmadığını kontrol ediniz. Belirtilen soğutkan sıcaklık bölgelerinin tesis için gerekli olana uyumluluğu kontrol edilmelidir. Genleşme valfinde sıvı akışı yok: TGV nin buz veya kir ile tıkanıp tıkanmadığı kontrol edilmelidir. Dengeleme hattı ve hissedicinin doğru montajı: Hissedici ve emme hattı arasında iyi bir ısı teması olmalıdır. Danfoss patentli çift temaslı hissedici, en iyi ısı temasını sağlamaktadır. Eğer genleşme valfinin denge hattı bağlantısı var ise bu hat daima hissediciden sonra boruya kaynak edilmelidir. Emme hattı borusunun büyüklüğüne bağlı olarak hissedici, saat 12 ile 4 arasında tespit edilmelidir: Diğer yan etkilerin yanında, evaporatörden dönen yağın hissedici sinyalini bozacağı düşünülerek hissedicinin saat 6 yı gösterecek şekilde monte edilmemesi önerilir. Hissedici, ısı eşanjörü bulunması durumunda, daima evaporatörden hemen sonra monte edilmelidir: Eğer hissedici, ısı eşanjöründen sonra monte edilmiş ise ısı eşanjöründeki sıcak soğutkan sıvının soğuk emme buharlarını ısıtmış olması sebebi ile yanlış kontrol sinyalleri gönderir. Bu şekildeki kontrol sinyalleri dolayısıyla TGV nin açılma derecesi değişir. 29

36 Hissedici, büyük valfler ve flanşlar gibi büyük kütleli elemanlara çok yakın monte edilmemelidir: Denge borusu, o şekilde monte edilmelidir ki genleşme valfi, evaporatör çıkış basıncının diyaframa yansıması ile harekete geçebilsin. Hissedici, kızmış (superheat li) emme buharının sıcaklığını hissetmelidir: Bu sebeple, dönüş havası, fan motoru, sıvı hattı gibi yabancı ısı kaynaklarından etkilenecek şekilde monte edilmemelidir. Çok soğuk pozisyonlara örnek, verilmiştir. Hissedici, bir kolektör veya yağ cebinden sonraki düşey boru üzerine değil, evaporatörden hemen sonraki yatay emme hattı üzerine monte edilmelidir. Evaporatörden sonraki emme hattı o şekilde döşenmelidir ki daha üst düzeydeki bir evaporatörden dönen sıvı ısısı gibi yanlış etkiler, genleşme valfine ulaşamamalıdır. Evaporatörde doğru sıvı dağılımı: Eğer genleşme valfi ile bir sıvı dağıtıcısı (distribütör) kullanılıyor ise genleşme vanasının daima dış basınç dengeleyici hattı olmalıdır. Dağıtıcı başı daima düşey olarak monte edilmelidir. Dağıtım boruları eşit çapta ve uzunlukta olmalıdır: Dağıtım borularını monte ederken tutuculardan kaçınılmalıdır. Yeterli sıvı dağıtımını sağlamak için her bir dağıtım borusu ve evaporatör kısmı için aynı basınç düşürücü olmalıdır. Evaporatör boyunca hava akışının dağılımı ve yönü doğru olmalıdır: Eğer bir sıvı dağıtıcısı kullanılıyor ise havanın yönünün doğru olması çok önemlidir. Sadece 1 ve 3 okları ile gösterilen yönler kullanılmalıdır. Ancak (karşı akış) 3 yönü tercih edilmelidir. Hava akımı, evaporatörün tüm kesiti boyunca düzgün olarak dağılmış olmalıdır: Evaporatör üzerindeki buzlanmalara bakılarak havanın yeterli olarak gönderilmediği bölümler olup olmadığı kontrol edilebilir. Yukarıda anlatılan şartların uygun olması hâlinde soğutma tesisi, tamamen tatminkâr şekilde çalışacaktır. 30