Doğru soğutucu akışkan seçimi

2- DOĞRU SOĞUTUCU AKIŞKAN SEÇİMİ

Bir soğutma sistemini tasarlarken seçilebilecek soğutucu akışkanlar çok çeşitlidir. Freonlar hidrokarbonlar, amonyak, propan, etan, etilen gibi hidrokarbonlar, karbondioksit ve bazı özel sistemlerde su sayılabilir. Bu seçim yapacağımız uygulamaya göre değişir.

Endüstriyel sistemlerde zehirleyici olmasına karşın amonyak fazlaca kullanılmıştır. CFC’ lerin geniş uygulama alanı ve ekonomik oluşu kısa sürede yaygın olarak kullanılmasını sağladı. Soğutucu akışkanın ısı alışverişinde bulunduğu iki ortam soğutulan ortam ve çevre sıcaklıklarıdır. Birim zamanda yeterli ısı geçişi sağlayabilmek için soğutucu akışkanla, ısı alışverişinde bulunduğu ortam arasında 5 °C ile 10 °C sıcaklık farkı bulunması gerekir. Soğutulan ortam -10 °C ise, soğutucu akışkan -20 °C olmalıdır. Dolayısıyla bu soğutucu akışkanın doyma basıncı 1 atm veya daha yüksek olmalıdır.

Amonyak ve R-12 (Freon-12 ) gazları bu koşulları sağlamaktadır. Sonuç olarak bir soğutma çevriminde soğutucu akışkan seçimi yapılırken çevre şartları, soğutucu akışkanın hangi sıcaklık ve basınç aralığında çalıştığı, elde edilmek istenilen sıcaklıklar belirleyici parametrelerdir.

2-1 Gazların Sıvılaştırılması

Gazların sıvılaştırılması, soğutma uygulamalarının her zaman önemli bir bölümünü oluşturmuştur. Çünkü endüstriyel proseslerde krojiyenik (--100 °C’ nin altında ) sıcaklıklarda gerçekleşir ve gazların sistemde sıvılaştırılmış olmasıyla gerçekleştirilir. Süper iletkenler araştırmaları, oksijen ve azotun havadan ayrılması, çok düşük sıcaklıklardaki malzeme özelliklerinin araştırmaları gazların svılaştırılması ile yürütülmektedir.Kritik sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklarda bir madde sadece gaz fazında bulunabilir. Oksijen -268 °C’ de, hidrojen -240 °C, Azot -147 °C’ de kritik sıcaklıklardır. Bu maddeler hiçbir çevre koşullarında sıvı değildir. Bu sıcaklıklara ulaşıp bu gazları sıvılaştırmak olanaksızdır. Yaygın soğutma yöntemleri kullanılarak bir gazı kritik sıcaklığının altına nasıl düşürebiliriz? Cevabı Linde-Hampson çevrimidir. Ve ayrı olarak birkaç farklı çevrim daha vardır.

Çevrimde dolaşan gaz (9) ile, çevrimden çekilen sıvılaştırılmış gazın yerine çevrime eklenen tamamlama gazı karıştırılarak, 2 halinde çok kademeli kompresöre gönderilir. 3 haline sıkıştırılır. Ara soğutma nedeniyle sıkıştırma yaklaşık olarak sabit sıcaklıkta gerçekleşir. Yüksek basınçlı gaz bir ısı değiştirici veta ayrı bir soğutma çevrimibde 4 haline soğutulur ve ter akışlı bir ısı değiştiricisinde soğuk gaza ısı vererek 5 haline gelir. Son olarak gaz, oluşmuş sıvı buhar karışımı olan 6 haline kısılır. 7 halindeki sıvı kullanım için ayrılır, 8 halindeki buhar yeniden çevrime döner ve rejeneratörden geçerek 9 haline gelir. Çevrim sürekli akışlı bir sistemde tekrarlanır.