Soğutucu Akışkanlar Nelerdir, Ne İşe Yararlar?

A) GENEL ÖZELLİKLERİ:

Soğutucu akışkanlar, soğutma,havalandırma ve ısı pompası sistemlerinde istenilen bölgeden ısıyı absorbe ederek ya dış ortama veya diğer bir ortama taşınım ve iletim yoluyla geçirirler. Soğutucu akışkanların genel olarakaşağıdaki niteliklere sahip bulunması istenir:

1. Çevreyi kirletmemesi gereklidir.
2. Buharlaşma gizli ısısı yüksek olmalıdır.
3. Kritik sıcaklığı ve basıncı yüksek olmalıdır.
4. Atmosferik basınçta kaynama sıcaklığı düşük olmalıdır.
5. Doygunluk basıncı regülatör ventilin basıncının altında bulunmalıdır.
6. Hava sızmasını,dolayısıyla havanın getirdiği su buharının soğuk kısımlarda katılaşarak işletme aksaklıklarına meydan vermesini önlemek için buharlaşma basıncının çevre basıncının bir miktar üzerinde olması.
7. Karter yağına ve tesisatı oluşturan elemanların yapımında kullanılan gereçlere olumsuz yönde etkimemelidir, Korozyon tesiri olmamalıdır.
8. Sistemin hiçbir yerinde kimyasal değişikliğe uğramaması.
9. Yanıcı,patlayıcı ve zehirleyici olmamalı.
10. Ucuz olmalı ve kolay temin edilebilmelidir.
11. Küçük kapasiteli bir kompresörün kullanımına elverişli olmalıdır.
12. Kapalı devredeki kaçakların kolayca saptanmasını sağlayabilmelidir.
13. Yüksek soğutma yüklerinde kompresör boyutlarının çok büyük olmaması için buharlaşma gizli ısısının büyük olması.

Soğutucu akışkanın suda ve yağda erime durumunun da gözden uzak tutulmaması gerekir.Suda erime kolay oluyorsa makina içerisinde donma tehlikesi azalır,zira suda erime sonunda karışımın donma noktası daha alçak olur.Aksi halde çevre basıncının altında olan kısımlara dışarıdan giren hava içerisindeki su buharı kolaylıkla yoğuşur,genişleme valfindeki kısılma sonunda sıcaklık düşmesi ile katılaşır ve tıkanmalara,işletme sırasında aksaklıklarına yol açar.Yağda erimeye gelince,yağlama yağı segman aralıklarından sızarak soğutucu akışkana karışabilir.Eğer akışkan buharı yağda erimiyorsa,akışkanla sürüklenen yağ yoğuşturucu ve hatta buharlaştırıcı yüzeylerinde birikir ve burada bir yağ filmi teşekkül eder.Bu durum ısı transferini kötüleştirir ve ayrıca kompresörde yağın eksilmesine sebep olur.Bu tür akışkanlar için kompresör çıkışında bir yağ ayırıcı kullanılır.

Kullanım Yeri	Akışkan Tipi	Kullanım Oranı	İlave Notlar
Ev tipi soğutucular	F12 F500	%100 —	F12’ye alterntif olarak kullanılmaktadır.
Ticari soğutucular	F12 F502 F22	%79 %19 %13	-15+15º C aralığında
Soğuk muhavaza ve gıda işletmesi	F12 F502 F22 Amonyak	%10 %5 %10 %60	-37ºC’ye kadar olan sıcaklıklarda.
Endüstriyel soğutma	F12 F13 F22 Amonyak	%18 — %40 %35	Nadiren -70ºC, -45ºC’ye kadar ki aralıkta kullanılır.
Su veya salamura soğutucu ünite(Chiller)	F11 F12 F13 F22	%80 %25 %30	350-10000 kW kapasiteleri arasındaki santrifüj soüutucu ünitelerde.350-4500 kW soğutma kapasiteleri arasında santrifüj soğutucu ünitelerde
Soğuk taşıma ve klima	F12 F502 F22	%50 %50 %47	>-45ºC
Otomobil kliması	F12	%100	Maximum 82ºC’ye kadar olan uygulamalarda
Isı pompası	F12 F113 F502 F22	%46 %1’den daha az %8 %41	Maximum 56ºC’ye kadar olan uygulamalarda

 

B) FİZİKSEL ve TERMODİNAMİK ÖZELLİKLERİ:

FREONLAR:

BAZI FREON SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN TOPLU OLARAK KAYNAMA VE DONMA SICAKLIĞI VE KRİTİK SICAKLIK VE BASINCI

Kısa ismi freon11 freon12 freon13 freon21 freon22 freon113 freon114

Kritik sıcaklığı 198° C 111,5° C 28,8° C 178,5° C 96° C 214° C 145° C

Kritik basıncı(bar) 44,1 41,1 38,7 52,7 49,9 3,44 32,5

Kaynama sıcaklığı 23,8° C -29,8° C 81,4° C 8,92° C -40,8° C 47,57° C 3,55° C

Donma sıcaklığı -111° C -158° C -181° C -135° C -160° C -35° C -94° C

Bir fluorlaştırılmış hidrokarbon olan bu akışkanlar kimyasal olarak C_mH_nF_pCl_q şeklinde ifade edilir.Ticari olarak da F harfi ve bu harften sonra rakamlar kullanılarak gösterilir.F harfinden sonraki rakamlar sırasıyla x,y,z olursa, bunlar şu şekilde hesaplanır:

x=m-1

y=n+1

z=p

n+p+q=2(m+1)

Örneğin; CHF₂Cl akışkanında m=1, n=1, p=2 olunca x=0, y=2, z=2 bulunur ve sıfırlı terimler yazılmadığına göre bu akışkanın ticari adı F22 ile gösterilir.Bunun tersi de mümkündür, yani F22 ticari adı ile bilinirse yukardaki eşitlikler kullanılarak akışkanın kimyasal formülü bulunur. Aşağıda birkaç Freonun formülü görülmektedir:

(Freon 14) F 14 CF4 (Freon 13) F 13 CCl F3 (Freon 22) F 22 CHCl F2 (Freon 12) F 12 CCl2 F2 (Freon 21) F 21 CHCl2 F (Freon 11) F 11 CCl3 F (Freon 112) F 112 CCl2F-CCl2F (Freon 113) F 113 CCl2F-CClF2 (Freon 114) F 114 CClF2-CCl2F2

tetra fluor metan monoklor trifluor metan monoklor difluor metan difluor diklor metan diklor monofluor metan triklor monofluor metan tetra klor diflor etan triklor trifluor etan diklor tetrafluor etan

Freon soğutucu akışkanlar yaygın bir kullanım alanına sahiptirler.Çok çeşitli olmalarına ramen bugün için yedi çeşiti pratikte kullanılmaya elverişlidir.Bu grup soğutucu akışkanlardan en yaygın kullanılma sahası olan başta freon12 sonra da freon22 gelir.

FREON-11:

Yüksek soğutma gücüne sahiptir.Lastiğe zarar verdiğinden kompresörlerde kullanılmaz.Daha çok Turbo kompresörlerde kullanılır.Freon-11’nin kimyasal formülü CCl₃F’dir.

FREON-12:

Freon12 iklimlandirme sistemlerinde ve soğuk depo tesislerinde geniş bir kullanıma sahiptir Az miktarda iken tamamen kokusuzdur. FREON-12’nin kimyasal formülü (CF₂Cl₂)’dir.Bileşiminde karbon ,klor ve flor vardır.Atmosferik basınçta kaynama noktası (-29.8° C) ve donma noktası da (-157.78° C)’dir 5-6kg/cm2 basınç altında 20°C’de sıvılaşır. Normal basınç ve sıcaklıkta gaz halinde bulunan Freon-12’nin özgül ağırlığı havanın özgül ağırlığından daha büyüktür Suda güç eridiğinden , buharlaştırıcıdaki düşük basınç nedeniyle sisteme sızacak havanın getirdiği su buharı katılaşarak çalışma düzensizliklerine yol açabilir.Suyun soğutucu akışkandan ayrılması için kurutucu kullanılmalıdır.Sistemin hava sızdırmaması gerekir. Renksiz olan Freon-12 göz,burun,boğaz ve ciğerleri tahriş etmez,yanıcı ve patlayıcı değildir.Yağ ile F12 kolayca karışabildiğinden sistemde yağ ayırıcısı kullanmak zorunluluğu yoktur.F12 nispeten ağır bir akışkan olduğundan büyük yük kayıplarına sebebiyet vermemek için kompresör emişinde ve çıkışında hızlar 7-12m/s ve12-15m/s arasında tutulur.

FREON-13:

Genellikle çok kademeli sistemlerin alçak basınç kademesinde kullanılır. Çok düşük basınçllı bir gaz olduğu için santrifüj kompresörler için elverişlidir.Çok büyük kapasitedeki air-condition tesislerinde, çok düşük sıcaklıklara inilmesi istenen yerlerde,daha çok kimya sanayiinde ve araştırma laboratuvarlarında kullanılır.

Freon-13’nün kimyasal formülü (CF₃Cl)’dir. Atmosfer basıncında buharlaşma sıcaklığı -82°C civarındadır.Bu değer düşük sıcaklıklar için elverişlidir. Sıcaklığın artması ile basınç çok yükselir,20° C civarında çevre sıcaklığında basıncı 32,4kp/cm² kadardır. Soğutma makinasının durması halinde basınç yükselmesini önlemek için tesiste genişleyen akışkan buharını alacak dengeleyici kaplar bulunur. Soğutma makinesinin durması halinde basınç yükselmesini önlemek için tesiste genişleyen akışkan buharını alacak dengeleyici kaplar bulundurur. F13 yağda erimez ve sistemde yağ ayırıcısı kullanmak zorunlu olur.

FREON 114:

Hermetik rotatif kompresörlerde kullanılmıştır.

FREON-21:

Kimyasal formülü (CHCl _{2F)’dir.Klima tesislerinde tercih edilir.Korozyon sebebiyle su ihtiva etmemelidir.Yağ ile karışımı F12 gibidir.Turbo kompresörlere uygunlar.}

FREON-22:

Freon22 ise prensip olarak düşük sıcaklıklarda soğutma elde etmek için geliştirilmiş bir soğutucu akışkandır. Freon-22,genellikle,derin dondurucu tesisatında çok düşük buharlaşma sıcaklığı elde etmek için kullanılır. Bileşiminde karbon,hidrojen,klor ve flor bulunan Freon-22’nin kimyasal formülü (CHF₂Cl)’dir. Daha yüksek sıcaklıklarda soğutma elde etmek için de kullanılabilmesine rağmen esas olarak kullanılma alanı sıcaklığı -30° C’nin altında olan soğutma sistemleridir Atmosfer basıncında -40°C’de kaynar.

Freon-22’nin özelikleri Freon-12’nin özelliklerine çok yakındır. Freon-22 ile birlikte sürüklenen yağlama yağı buharlaştırıcı da, kendiliğinden ayrılmaz, için kompresörle kondansör arasına bir yağ ayırma cihazı yerleştirmek gereklidir.Sıkıştırma sonunda Freon-22’nin sıcaklığı (130° C)’ye kadar yükselmesi yağlama yağının niteliklerinin bozulmasına neden olabilir. Gaz hızları kompresör emişinde 10-12m/s ve çıkışında 12-16m/s arasında olur.

FREON-502:

Freon-502 özellikle,düşük sıcaklıklarda soğutma etkisi büyüktür Freon 22 türünden bir soğutucudur ve kaynama sıcaklığı atmosferik basınçta -45°C’dir.-40°C ve -20°C sıcaklıkları arasında ki soğutma sıcaklıklarının eldesinde kullanıldığı zaman kompresyo sonu sıcaklığı Freon-22’ninkinden daha düşük olur.

AMONYAK:

1878 yılında Linde tarafından bulunmuştur.Hacimsel özgül soğutma yükünün büyük olması nedeniyle soğutma

sanayiinde,özellikle buz elde etmek ve üretmek amacıyla kurulan büyük endüstri tesislerinde kullanılır. Amonyak buz üretiminde ve +10° C _-40° C arasında soğutma yapılması istenen soğuk depolama tesislerinde soğutucu akışkan olarak kullanılabilir.Keskin ve yakıcı kokusu,boğucu ve zehirleyici etkisinden ötürü okul,otel,sinema,kışla,tiyatro ve konferans salonu gibi insanların toplu halde bulundukları yerlerde soğutucu akışkan olarak amonyağın kullanıldığı soğutma cihazlarından kesinlikle yararlanılmazAtmosfer basıncında buharlaşma sıcaklığı -33°C civarındadır. Kritik sıcaklığı 132,4° C, Donma sıcaklığı (-77,6° C), Kritik basıncı 113,3 atm’dir. Suda eridiğinde donma noktası alçalır. Amonyak,atmosferik basınçta, (-33.3° C) sıcaklıkta kaynar suda kolay çözünür.(-15.5° C) sıcaklıktaki su diğer sıcaklıklardaki sudan yaklaşık olarak 900 kat daha fazla amonyağı çözer.Bu çözelti çok tehlikeli ve çok zararlıdır.Istıldığında sudan kolayca ayrılması nedeniyle amonyak, absorpsiyonlu soğutma makinalarında çok kullanılar. Küçük soğutma yükleri için pek elverişli bir akışkan değildir.(Sistemde akışkan miktarı az olunca ayar ve kontrol güçleşir. Kolay yanmaz, fakat: belirli şartlar meydana gelince yanar ve hava ile karışarak şiddetli bir patlayıcı madde haline gelir.Bu tehlikelerinden dolayı hiç bir zaman iklimlendirme sistemlerinde kullanılmamalıdır. Kompresörleden basınçlı kızgın buhar olarak çıkışta meydana gelebilecek yüksek sıcaklık altında oldukça yavaş şekilde hidrojen ve azot gazlarına ayrılma ihtimali vardır. Yoğunlaşma basııncı ve yoğunlaşma sıcaklığı düşüktür buharlaşma ısısı yüksektir, üretimi kolay ve maliyeti yüksek değildir, kokulu olduğu için soğutma tesisinde kaçak olup olmadığı kolayca anlaşılabilir

Amonyak yiyecek maddesi muafazasında kullanıldığında sistemin sızdırmaz olmasına özellikle özen gösterilmelidir, zira amonyağa bulaşmış besin maddeleri yenmez.

METİLKLORİT:

1878 yılında Vineet tarafından bulunmuştur. Soğutma tesislerinde soğutucu akışkan olarak kullanılmaktadır. Hafif makina ve teçhizat yapımına imkan verdiğinden küçük soğutma ünitelerine metil klorür kullanılır. Metilklorid metilalkole klorlu hidrojenin etkimesinden oluşan bir kimyasal bileşiktir.Renksiz,kokusuz fakat zehirli bir gazdır. Kritik sıcaklığı(-143,1° C), kritik basıncı 65,9atm , donma sıcaklığı 91,5° C’dir. Atmosferik basınçta (-24° )sıcaklıkta kaynar. Yanma sıcaklığı oldukça yüksektir. Metilklorid (6.7kg/cm²) basınç altında ve (30.5° C) sıcaklıkta sıvı halde bulunur. Buharlaşma basıncı ve yoğunlaşma sıcaklığı düşüktür Bu basınç ve sıcaklık soğutma tesisleri için elverişli olan bir sıcaklıktır. Metilklorid, genellikle,ev tipi küçük buz dolaplarında soğutucu sıvı olarak kullanılır. Ağırlık olarak%10 metilklorid ve %90hava patlayıcı bir karışım oluşturur.Kondenserde soğutucu olarak hava kullanabiliriz.

METİLEN KLORİT:

Bu soğutucu akışkanın ancak büyük iklimlendirme tesislerinde çok az kullanılma yeri vardır. Kritik sıcaklığı 235,4ºC, kritik basıncı 60,9 atm, kaynama sıcaklığı 39,3ºC,donma sıcaklığı (-96,7ºC) ‘dır. Atmasfer basıncı altında kaynama sıcaklığının 39,3ºC gibi yüksek bir değerde olması dolayısıyla bu soğutucu akışkan basıçlı gaz tüpleri yerine kapalı tenekelerde muhafaza edilir.Metilen klorür kullanılan sistemlerde gerek yüksek basınç tarafı ve gerekse alçak basınç tarafı bir vakum altında çalışır.

ETİLEN:

Bu soğutucu çok düşük sıcaklıklar için çift kademeli sistemlerde kullanılır. Kritik sıcaklığı 9,5° C, kritik basıncı 51,6atm, kaynama sıcaklığı (-103,7° C), donama sıcaklığı(-169,1° C)’dır.Donma sıcaklığının –169,1° C gibi düşük bir değerde olması çok düşük sıcaklıklardaki uygulamalara imkan verir.Etilenin en önemli avantajlarından birisi –103,7° C’ın üzerindeki bütün sıcaklıklarda buharlaşma basıncının bir atmosferden daha büyük olması ve yoğunlaşma basıncınınsa fazla yüksek olmamasıdır. Etilen gazının hava ilefazla karışımı zararlıdır.Fakat genel halde sağlığa zararı önemsizdir.Hava ile karışımı kolay yanıcı olup, siddeli bir patlayıcıdır.Sistemde kullanıldığında çok dikkat edilmelidir.

KARBON DİOKSİT: (R-744)

1878 senesinde Linde tarafından bulunmuştur. Günümüzde hacimsel özgül soğutma yükü en büyük olan soğutucudur ve büyük soğutma yüklerinde , özellikle gemilerde ve tiyatro, hastaneler gibi iklimlendirme tesislerinde kullanılır. Karbondioksit karbonun yanmasından elde edilir. Karbondioksit renksiz,kokusuz bir gazdır.Derişik bir halde solunursa hafif ekşimsi bir tat algılanır.Karbondioksit soğutucu akışkan olarak bira,gazoz ve kola gibi içecekler için yapılmış soğutma tesislerinde kullanılır. Diğer gazlarla karıştığı zaman karbonmonoksit haline gelme ihtimali vardır bununla beraber zehirsiz olarak kabul Fakat fazla miktarda tenefüs edilirse insanı uyutarak öldürür. Karbondioksitin kullanılma sahasını kısıtlayan başlıca özellikleri, yoğunlaşma basıncının yüksek ve kritik basıncının düşük olmasıdır. Çalışma basınçları en yüksek olan soğutucu akışkandır. Kritik sıcaklığı 31,1ºC, kritik basıncı 75,38 , üçlü nokta sıcaklığı(-56,6ºC)’dır. Bu sebeple soğutucu akışkan olarak karbondioksitin kullanıldığı soğutma tesislerinde kompresör ve diğer tesis elemanlarının çok sağlam olması gerekir. Karbondioksit bütün çalışma şartları altında tamamen kararlı olup, soğutma makina ve techizat metallerine karşı herhangi bir aşındırma etkisi göstermez.Yağlama yağı yoğunlaşan soğutucu içinde hiç çözünmez.Bu özellik kondansatör ve soğutucularda yağın ayrıştırılarak alınmasına imkan verir. Hava ile karışımları boğucu özellik göstermesine rağmen %4’ün altında olan karışımlarda hayat için tehlikeli değildir. Katı karbondioksit’in donmuş gıda maddelerinin nakliyesinde oldukça büyük bir yeri vardır Bir atmosfer basınç altında kendi gazı ile çevrelendiğinde –78,5ºC, yine bir atmosfer basınç altında hava ile çevrelendiğinde ise -140ºC’dir.Bu değerler donmuş nakliye için istenen soğukluk değerinin çok altındadır.Katı karbondioksit elde etmek için karbon dioksit gazı önce sıvı hale getirilir. Bunun için de gaz kademe halinde yaklaşık 60 ila 70 atmosfer basınca kadar bir kompresyona tutulur.Kademeler arasındaki soğutma ve kompresyondan sonraki karbondioksit gazının yoğuşması su ile yapılır. Yanarak elde edildiği için yanıcı değildir.Yangın söndürmede de kullanılır.

KÜKÜRT DİOKSİT:(R-717)

Renksiz, zehirli ve kokusu yakıcı ve boğucu bir gaz olduğundan günümüzde soğutma sistemlerinde çok fazla tercih edilmemektedir. Kullanılma alanı soğutma sanayiinde özellikle küçük ev tipi buz dolaplarında soğutucu akışkan olarak olmuştur. Üretimi kolay ve maliyeti düşüktür. Kükürt dioksit kükürtün yanmasından elde edilir. Atmosfer basıncı altında kaynama noktasının –10,1ºC gibi düşük bir değerde olması iyi bir özelliktir. Bu sebeple sıfır veya sıfırın üstündeki sıcaklıklarda soğutma yapmak için atmosfer basıncının altında emme yapma mecburiyeti olmaz.

Kükürt dioksit kritik sıcaklığı yüksek olan oldukça kararlı bir soğutucu akışkandır. Kritik sıcaklığı 157,7° C, kritik basıncı 80,4atm, kaynama sıcaklığı -10,1° C,donma sıcaklığı-72,7° C’dır.

Yanıcı ve patlayıcı değildir. Havada az miktarda bulunması halinde insanlar üzerinde zehirli bir tesir göstermez. Küllü su veya kostik eryiği kükürt dioksiti emer. Bu sebeple sistemden kaçan herhangi bir buhar atmosfere dağılması yerine böyle bir su veya eriyik içinde toplanabilir.Bir teneke potası ile dört litre suyun karışımından elde edilen eriyik yaklaşık yarım kg kükürt dioksiti emer.Gaz kokusu gelmeye başladığı zaman eriyik değiştirilmelidir.

Kükürt dioksit saf hali ile aşındırıcı bir etki göstermez.Fakat nemli ortamda sülfüroz asit ( H2SO3) veya sülfirik asit (H2SO4) şeklini alır.Bu durumda demir ve çeliğe karşı şiddetli bir aşındırıcı etkisi gösterir.Bunun için sistemde nem miktarının minimum bir değerde tutulması için tedbir alınmalıdır.

Kükürt dioksit yağ ile kolay karışmaz.Bu sebeple diğer soğutuculara kıyasla kompresörlerde daha hafif yağlar kullanılabilir.

HAVA: (R-729)

Günümüzde iklimlendirme-havalandırma sistemleri ile uçaklarda, hava çevrimli sistemlerde kullanılmaktadır. Zehirsiz,hafif ve doğada istediğimiz kadar bulabildiğimiz bir maddedir. İşletme katsayısı, diğer soğutuculara göre oldukça düşüktür.Örneğin 30⁰C yoğuşma ve –15⁰C buharlaşma sıcaklıkları arasında işletme katsayısı 1,68’dir.Bu nedenle hava çevrimli sistemlerde yüksek güce gereksinim vardır.

SU:

Buhar-jet soğutma makinalarında, iklimlendirme sistemlerinde başarıyla kullanılmaktadır. Soğutucu madde olarak su, diğer soğutucu maddelere göre en bol ve en kolay bulunan bir maddedir.Sıfır derecede katı faza geçmesi kullanım alanını sınırlamaktadır. Ucuz ve zehirsizdir. Yüksek bir gizli ısısı vardır. Ton başına hacimsel miktarı büyüktür. Bunun yanında Lityumbromit ile birlikte ve birçok emici maddelerle soğutucu maddeler olan salamuralar ve antifrizler, suyun varlığına ihtiyaç duyarlar.

SALAMURALAR:

Su içerisinde NaCl (sodyum klorür = tuz ) , CaCl₂ (kalsiyum klorür ) gibi maddeler karıştırılarak elde edilen donma noktası düşük soğutucu akışkanlar salamura olarak adlandırılır. Zehirleyici tesiri yoktur. Soğuk depolama kabiliyetinin yüksektir. Bu nedenle soğutma yükünde beliren ani yükselmeleri karşılayabilir. Sadece debi ayarı ile soğutma yükünün istenilen değerde tutulabilir.

BAZI SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN TERMODİNAMİK ÖZELLİKLERİ

SOĞUTUCU AKIŞKAN	BUHARL. BASINCI kp/cm2	YOĞUŞTURMA BASINCI kp/cm2	kcal/h SOĞUT.AKIŞ. DEBİSİ		SOĞUT. ETKENL. εt	SOĞUTMA YÜKÜ		CARNOT VERİMİ %
			kg/h	m3/h		kcal/kwh	kcal/m3
CARNOT ÇEVRİMİ					5.74	4940
CO2	23.51	73.05	31.77	0.51	2.56	2210	1960	44.7
NH3	2.41	11.90	3.72	1.89	4.85	4170	530	84.5
F22	3.03	12.26	25.96	2.02	4.90	4220	494	85.4
F12	1.86	7.59	35.28	3.28	4.72	4070	305	82.3
CH3Cl	1.47	6.71	12.78	3.62	4.67	4030	280	81.7
SO2	0.83	4.68	12.69	5.09	4.74	4080	200	82.5
C2H5Cl	0.33	1.91	12.60	13.44	5.32	4570	75	92.7
F11	0.205	1.29	26.43	20.41	4.18	3600	49	72.8
CH2Cl2	0.08	0.71	13.32	42.06	4.90	4210	25	85

C) BU MADDELERE UYGULANABİLECEK HAL DENKLEMLERİ:

HALOKARBON SOĞUTUCULAR İÇİN: (R-13, R-14, R-23, R-113, R-114, R-142B, R-152a, R-500, R-502, R-503 İÇİN)

R-13 R-115 R-C318 R-500 R-503 İÇİN HAL DENKLEMİ:

R-11 R-13 R-14 R-22 R-23 ün ileri kullanım aşamalarında deklem şu hali alır:

Ayrıca R-502’nin kullanımında ve eklenir.

R-114 İÇİN HAL DENKLEMİ:

K =5.5

R-22 İÇİN HAL DENKLEMİ:

R-12 İÇİN HAL DENKLEMİ:

ETAN , PROPAN, NORMAL BÜTAN VE İSOBÜTAN İÇİN HAL DENKLEMİ İÇİN GENEL OLARAK HAL DENKLEMİ ŞÖYLEDİR:

ve BUHAR BASINCI VE DOYMA SICAKLIĞIDIR.

AMONYAK İÇİN HAL DENKLEMİ:

A : HELMHOLTZ FONKSİYONU (A=U-TS)

İDEAL GAZ HELMHOLTZ FONKSİYONU

DE TANIMLANMIŞ BİR FONKSİYONDUR.

KARBONDİOKSİT İÇİN HAL DENKLEMİ:

Tanımlanmış bir fonksiyondur.

HAVA İÇİN HAL DENKLEMİ:

her biri bir foksiyon olarak tanımlanmıştır. Her biri bir fonksiyondur.

D) SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN ELEKTRİK ÖZELLİKLERİ:

Bir tablo halinde bazılarını verelim, ayrıntılı olarak ASHRAE tablosu EK2 ‘de

verildi.(Tablo.3 ve Tablo.4)

İSİM	SICAKLIK ºF	Dielektrik Sabiti			Hacimsel Direnç MΩ -m
Freon 11	84 b 77	2.28 1.92 2.5			63680 90
Freon 12	84 b 77 77	2.13 1.74 2.1 2.100			53900 >120
Freon 13	-22 68	2.3 1.64			120
Freon 22	75 b 77	6.11 6.12 6.6			0.83 75
Freon 113	86 b 77	2.44 1.68 2.6			45490 >120
Freon 114	88 b 77	2.17 1.83 2.2			66470 >0
Freon 124a	77	4.0			50
Freon 290	b	1.27			73840
Freon 500	b		1.80	55750
Amonyak	69		15.5
Karbondioksit	32		1.59
Klorotetraflor etan	77	4.0			50
propan	b	1.27			73840
Soğutucu12 ve 152a’nın ozotropu	b		1.80	55150

E) SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN PERFORMANSLARI:

EK3 ve EK4 ’te verdiğim 1993 ASHRAE FUNDEMANTALS HANDBOOK’a ait tablolarda soğutucuların birbirlerine göre bir tonluk miktarlarının soğutma performansları verilmiştir.(Bakınız Tablo.7 ve Tablo.8). Ayrıca bazı soğutucu akışkanların karşılaştırması ile ilgili bir tablo da aşağıda yer almaktadır.

BAZI SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN KARŞILŞTIRILMASI:

Çalışma koşulları : Yoğunlaşma sıcaklığı t_y= 30ºC , Buharlaşma sıcaklığı t_o= -15ºC

Soğutucu akışkan	Buharl. Basıncı Kp Cm2	Yoğuş. Basıncı Kp Cm2	1000kcal/h soğutmada akış.debisi		Soğut Etken εt	Soğutma yükü		Carnot Verimi %
			Kg/h	M3/h		Kcal/kwh	Kcal/m3
Carnot çevrimi					5.74	4940		100
Karbon dioksid	23.51	73.05	31.77	0.51	2.56	2210	1960	44.7
amonyak	2.41	11.90	3.72	1.89	4.85	4170	530	84.5
Diflourmonoklormetan F22	3.03	12.26	25.96	2.02	4.90	4220	494	85.4
Diklordifluormetan F12	1.86	7.59	35.28	3.28	4.72	4070	305	83.3
Metil Klorür	1.47	6.71	12.78	3.62	4.67	4030	280	81.7
Kükürt dioksit	0.83	4.68	12.69	5.09	4.74	4080	200	82.5
Etilklorür C2H5Cl	0.33	1.91	12.60	13.44	5.32	4570	75	92.7
Monofluor Triklorme Tan F11	0.205	1.29	26.43	20.41	4.18	3600	49	72.8
Metilen Klorür CH2Cl2	0.08	0.71	13.32	42.06	4.90	4210	25	85

 

1. F) SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN KAÇAK TESPİT YÖNTEMLERİ:

FREON 12

Freon-12 kokusuz olduğu için, kullanıldığı tesislerde kaçakları saptamak oldukça güçtür. Gaz kaçaklarını saptamak ancak özel olarak yapılmış lambalarla mümkün olur.Freon-12, renksiz ve parlak olan lambanın alevinin açık yeşile dönüşmesine neden olur.havaya karışan Freon-12’nin miktarı arttıkça lambanın alevi de giderek mavileţir.

FREON 13

Kaçaklar halojen lamba ile tesbit edilir.

FREON¾ 22

Cam berraklığında ,renksiz ve etere benzer kokusu vardır. Kaçakların tespiti ve tesiri F-12 ‘ye benzer

AMONYAK

3 yöntem vardır:

Kükürt deneyi: Bir miktar kükürt tozu yavaş şekilde ıstılarak eritilir. Sonra yaklaşık 10cm uzunluğundaki ipler erimiş haldeki kükürte batırılır. Kaçak yerini bulmak için ip kaçak olduğu tahmin edilen yere tutulup yakılır. Amonyak ile kükürt dumanı bir araya geldiğinde beyaz renkte bir buhar görülür.

Turnusol kağıdı: Kondansatör suyunda amonyak bulunup bulunmadığını kontrol etme işleminde kırmızı turnusol kağıdı da kullanılabilir. Deney, kırmızı turnusol kağıdını kondansatör suyuna batırarak yapılır, amonyak varsa kağıt maviye döner.

Deney kağıdı: Amonyak baz karakterli olduğundan yumuşak bir deney kağıdı yaklaşık yarım gram fenol_ftaleyn olan yarım litrelik bir alkol solüsyonuna batırılır. Bu kağıt kurutulur, kulanılırken önce su ile nemlendirilir ve kaçak olduğu tahmin edilen yerin yakınına tutulur. Eğer bu yerde herhangi bir amonyak kaçağı varsa kağıt pembe renge döner.

METİLEN KLORİT

Metilen klorit kullanılan bir soğutma sisteminde kaçak aranması için basıncın atmosfer basıncının üstüne çıkarılması gereklidir. Kaçak tespiti için kaçak arama lambası kullanılır.

METİLKLORİD

Kaçaklar sabun köpüğüyle tespit edilebilir.Ayrıca kaçakların saptanması amacıyla özel yapılmış lambalaradan yararlanılır. Lamba alevi kaçakların bulunduğu yere yaklaştırıldığı zaman mavimtrak yeşil bir renk alır. Metilklorid kokusuz olduğu için Soğutucu akışkan olarak kullanıldığı tesislerde kaçakların saptanması güçtür.kaçakların Saptanması amacıyla özel yapılmış lambalardan yararlanılır.Lamba alevi kaçakların bulunduğu yere yaklaştırıldığı zaman mavimtrak yeşil bir renk alır.

KARBONDİOKSİT

Karbondioksit renksiz,kokusuz bir gazdır.Derişik bir halde solunursa hafif ekşimsi bir

tad algılanır. Kaçaklar sabun köpüğü ile anlaşılır. Soğutucu akışkan olarak karbon dioksit kullanan bir soğutma sisteminde kaçaklar sadece köpük halindeki sabun eriyiği ile tespit edilir.

KÜKÜRTDİOKSİT

Soğutucu akışkan olarak kükürt dioksit kullanılan bir soğutma sisteminde kaçaklar %28 oranında amonyak bulunduran amonyaklı suya batırılmış bir bez parçasının kaçak olduğundan şüpelenilen yerin yakınına tutularak aranır. Bir kükürtdioksit kaçağı var ise beyaz bir duman meydana gelir. Bu duman amonyum sülfittir. kaçakların yerinin saptanmasında sabun köpüğü kullanıldığıda olur. Zehirli ve kokusu fenadır. Rahatsız ve tahriş edici bir kokusu vardır.Kokusu çok keskin olduğundan küçük kaçakların bile hissedilme imkanı vardır.Havada az miktarda bulunması halinde insanlar üzerinde zehirli bir tesir göstermez.

Ayrıca bir önlem olarak şu yöntemden faydalanılabilir. Küllü su veya kostik eryiği kükürt dioksiti emer. Bu sebeple sistemden kaçan herhangi bir buhar atmosfere dağılması yerine böyle bir su veya eriyik içinde toplanabilir. Bir teneke potası ile dört litre suyun karışımından elde edilen eriyik yaklaşık yarım kg kükürtdioksiti emer. Gaz kokusu gelmeye başladığı zaman eriyik değiştirilmelidir.

Bu yöntemlerin yanında kaçaklar mavi turnesol kağıdının kırmızıya dönüşmesi suretiylede tespit edilir. Sabunlu su kullanılması korozyon sebebiyle önerilmez.

G) SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN DİĞER MALZEMELERE OLAN ETKİSİ:

GENEL OLARAK FREONLAIN DİĞER MALZEMELER ETKİLERİ

Freon soğutucu akışkanların kimyasal kararlılığı genel bir özelliğidir. Soğutma tesis ve teçhizatlarında kullanılan çeşitli metallere karşı aşındırıcı etki göstermez. Bununla beraber bazı maddeler için çözücü özelliği vardır. Conta ve benzerlerinin seçimine dikkat edilmelidir. Sentetik lastikten yapılmış contalarda ise herhangi bir problem yoktur. Normal hallerde yağlama yağı freon soğutucularla tamamen karışabilir.(Bir soğutucu akışkanın yağ ile kolayca karışması istenmeyen bir durumdur.) Hava ile %10’nun üstündeki karışımları ancak hafif bir zehirlenme etkisi gösterirler. Herhangi bir kaçak anında hava ile freon gazları karışım yapsa dahi koku ve renk vermezler, ayrıca buharı parlayıcı değildir.

Freon soğutucu akışkanların kullanıldığı soğutma sistemlerinde su bulunmasına izin verilmemelidir. Su yavaş olsa da soğutucu akışkanla reaksiyona girerek asit karakterli bir sıvı meydana getireceğinden metallere karşı aşındırıcı bir durum yaratabilir.

FREON 12

Kurţun,magnezyum ve alaţımları,magnezyum ihtiva eden alüminyum alaşımları ile alstik ve yağ haricindeki malzemeye tesiri yoktur.Şayet su ihtiva ederse sıcaklıkla korozyon etkisi artar. Sıvı F12 her nisbet ve sıcaklıkta yağ ile kolayca karışabilse de buhar haldeki F12 çok az karıţır.F12 buharı ile temas eden yiyecek maddeleri zarar görmez ve yenilebilir.F12 patlamaz ve yanmaz. Suda güç erir.

FREON 21:

Korozyon sebebiyle su ihtiva etmemelidir.

AMONYAK

Sıvı yada gaz halindeki amonyak bakır , pirinç, teneke galvaniz kaplamalı malzeme üzerine korozif yönde etkimesine karşın çeliğe kesinlikle etkimez.Bu nedenle soğutucu akışkan olarak amonyağın kullanıldığı soğutma tesislerinde yapı malzemesi olarak demir ve çelikten faydalanılır. Bronza da fazla tesir etmez.Bunun yanında bakır,bakır-çinko alaşımlarıda tesisatta kullanılır.

METİLKLORİD

Yalın haldeki metil klorür metallere (Çelik,dökme demir bakır, pirinç, kurşun, kalay) karşı aşındırıcı etki göstermez: Yanlız alüminyuma tesir ettiğinden, evaparatörü alüminyum olan buzdolaplarında kullanılmaz. Fakat nem bulundurduğundan metil alkol ve hidrolikasitin bir karışımı haline gelir buda metalleri aşındırır.Çeşitli ihtimaller göz önüne bulundurularak alüminyum, çinko ve magnezyum alaşımları hiçbir zaman soğutucu akışkan olarak metil klorür kullanılan soğutma tesislerinde kullanılmamalıdır. Çünkü metil klorür bu metallerin alaşımları üzerinde daha fazla aşındırıcı etki gösterir. Aynı zamanda metil klorür soğutma kompresörlerinde kulanılan bazı maddeller için çözücü özelliği vardır. Bu sebeple lastik contalar hiç bir zaman kullanılmamalıdır. Conta malzemesi olarak çözünme özelliği olmayan sentetik lastik,asbest ve fiber emniyet sınırları içinde kullanılabilir.

Madeni yağlar az da olsa metil klorür içinde çözünürler. Bu yüzden metil klorür kullanıldığında daha yüksek viskoziteli yağlar kullanılmalıdır.

KARBONDİOKSİT

Aktif olmayan bir maddedir,malzemeye herhangi bir etkisi yoktur.

KÜKÜRTDİOKSİT

SO2 gazı yanmaz ve hava ile patlayıcı karışımlar meydana getirmez. Kükürtdioksitin doymuş çözeltisi asidiktir ve metallere etkir. Kükürt dioksit saf hali ile aşındırıcı bir etki göstermez. Fakat nemli ortamda sülfüroz asit ( H2SO3) veya sülfirik asit (H2SO4) şeklini alır.Bu durumda demir ve çeliğe karşı şiddetli bir aşındırıcı etkisi gösterir.Bunun için sistemde nem miktarının minimum bir değerde tutulması için tedbir alınmalıdır.

Bakır ve pirinçten yapılmış olan parçalara etkimez. SO2 suda erir,buna karşılık yağda erimesi güçtür. Bu sebeple diğer soğutuculara kıyasla kompresörlerde daha hafif yağlar kullanılabilir.

H) YARARLANILAN KAYNAKLAR:

• Termodynamic Properties of Refrigertants,ASHRAE R.B. STEWART, R.T. JACOBSEN, S.G.PENONCELLO 1986
• 1993 FUDAMENTALS HANDBOOK, ASHRAE
• Soğutma Tekniği Dersnotları, Doc. Dr. Refah Ayber, 1983 İTÜ
• Refrigeration&Air Conditioning, W.F. STOECKER, J.W. JONES, 1982 McGRAW-HILL INTERNATIONAL EDITIONS
• Refrigeration Engineering, PROF.DR.H.J.MACINTIRE, PROF.DR. F.W. HUTCHINSON, 1955, John-Wiley&Sons, London
• Modern Electric and Gas Refrigeration, A.D. ALTHOUSE, C.H. TURNQUIIST, 1947, The Goodheart-Willcox Company, INC. Publishers.
• Soğutma Tekniğinde Kullanılan Soğutucu Akışkanlar, Sabri SAVAŞ

• Mühendis ve Makina Dergisi TMMOB Makina Mühendisleri Odası Sayı:458