| Gaz Dönüşümü |
R12 : Bugüne kadar soğutma maksadı ile en çok kullanılan soğutucu akışkanlardandı.Ancak ozon tabakasına olumsuz etkilerinden dolayı şuan kullanımı yasaklanmış olan bir soğutucu akışkandır.Bunun yanında zehirli, patlayıcı ve yanıcı olmaması sebebiyle tamamen emniyetli bir maddedir. Bunlara ilaveten, en ekstrem çalışma şartlarında dahi stabil ve bozulmayan, özelliklerini kaybetmeyen bir maddedir. Ancak, açık bir aleve veya aşırı sıcaklığa haiz bir ısıtıcı ile temas ettirilirse çözüşür ve zehirli bileşkelere ayrışır. Kondenserde, ısı transferi ve yoğuşma sıcaklıkları bakımından oldukça iyi bir durum gösterir. Yağlama yağı ile tüm çalışma şartlarında karışabilir ve yağın kompresöre dönüşü basit önlemlerle sağlanabilir. Yağı çözücü (Solvent) özelliği, kondenser ve evaporatör ısı geçiş yüzeylerinde yağın toplanıp ısı geçişini azaltmasını önler. Buharlaşma ısısının düşük olması sebebiyle sistemde dolaşması gereken akışkan debisi fazladır. Fakat bu önemli bir mahzur olmadığı gibi küçük sistemlerde, akış kontrolünün daha iyi yapılması yönünden tercih edilir. Büyük sistemlerde ise buhar yoğunluğunun fazlalığı ile, birim soğutma için gerekli silindir hacmi R – 22, R – 500 ve R – 717 (Amonyak) dan çok farklı değildir. Birim soğutma için harcanan beygir gücü de takriben aynı seviyededir. R123 : Santrifüj soğutucu ünitelerde kullanılan ve R11’e en uygun olan alternatif soğutucu maddedir. R11’evaporatör metalik olmayan malzemeleri etkileme gücü daha fazladır. Dolayısıyla R123’evaporatör geçişte tüm kauçuk esaslı malzeme değiştirilmelidir. R11’evaporatör göre daha düşük enerji verimine sahiptir. Zehirleyici özelliği nedeniyle kullanıldığı ortamda ek tedbirler gerektirmektedir. 8 saat boyunca maruz kalınacak maksimum doz 10 ppm’dir. R134A : Termodinamik ve fiziksel özellikleri ile R12’ye en yakın soğutucudur. Halen ozon tüketme katsayısı 0 olan ve diğer özellikleri açısından en uygun soğutucu maddedir. Araç soğutucuları ve ev tipi soğutucular için en uygun olan alternatiftir. Ticari olarak da temini olanaklıdır. Yüksek ve orta buharlaşma sıcaklıklarında ve / veya düşük basınç farklarında kompresör verimi ve sistemin COP (cofficient of performance) değeri R12 ile yaklaşık aynı olmaktadır. Düşük sıcaklık için çift kademeli sıkıştırma gerekmektedir. R134a, mineral yağlarla uyumlu olmadığından poliolester veya poliolalkalinglikol bazlı yağlarla kullanılmalıdır. R401A : R22, R124 ve R152a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %52 / 33 / 15 oranında) ve R12 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVA MP39 adıyla piyasaya sunulmuştur. R402A : R22, R125 ve R290’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %38 / 60 / 2 oranında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVA HP80 adıyla piyasaya sunulmuştur. R404 : R32 ve R125’den oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) ve R22 için alternatif kabul edilen yakın azeotropik bir karışımdır. Teorik termodinamik özellikleri R22 kadar iyi değildir. Ancak ısı transfer özelliği oldukça iyidir. R22 – R410A dönüşümünde sistemin yeniden dizayn edilmesi gerekmektedir. Bu değişim yapıldığı taktirde sistem verimi R22’ye göre %5 daha iyi olmaktadır. Sera etkisinin yüksek olması en büyük dezavantajıdır. R407C : 407C, R32, R125 ve R134a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %20 / 40 /40, %10 / 70 / 20 ve % 23 / 25 / 52 oranlarında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımlardır. R410A : R32 ve R125’den oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) ve R22 için alternatif kabul edilen yakın azeotropik bir karışımdır. Teorik termodinamik özellikleri R22 kadar iyi değildir. Ancak ısı transfer özelliği oldukça iyidir. R22 – R410A dönüşümünde sistemin yeniden dizayn edilmesi gerekmektedir. Bu değişim yapıldığı taktirde sistem verimi R22’ye göre %5 daha iyi olmaktadır. Sera etkisinin yüksek olması en büyük dezavantajıdır. R500 : R12 ve R152a’dan oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 73.9 R12, % 26.2 R152a’dır. Düşük oranda R12’ye alternatif olarak kullanılmaktadır. R12’ye göre daha iyi COP değerine ve % 10 – 15 daha yüksek hacimsel soğutma kapasitesine sahiptir. R502 : R22 ve R115’den oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 48.8 R22, % 51.2 R115’tir. En çok kullanıldığı alan soğuk taşımacılık ve ticari soğutuculardır. Düşük sıcaklıklarda yüksek hacimsel soğutma kapasitesine sahiptir. –20, –40 °C aralığında R22’den % 1 ile % 7 arasında daha yüksek olmaktadır. COP değeri çalışma koşullarına bağlı olarak R22’den %5 – 15 daha yüksektir. R507 : R125 ve R134a’dan oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) R502 için kabul edilen bir alternatiftir. Bu soğutucu ALLIED SIGNAL tarafından GENETRON AZ50 adıyla piyasaya sunulmuştur. R717 (NH3 = AMONYAK) : Amonyak, azot ve hidrojenden oluşan renksiz ve kötü kokulu bir gazdır. Kimyasal formülü NH3'tür. Azot içeren gübre, ilaç, boya, parfüm gibi maddelerin sentezlenmesinde ilk aşamadır. OH− iyonu içermediği halde zayıf baz özelliği gösterir. Gazlaşma gizli ısısı çok yüksek olduğundan sanayi tesislerinde soğutucu madde olarak da kullanılır. Molekül ağırlığı 17,0304 g/mol, 1 Atmosfer basıncında kaynama noktası -33.34oC (239.81 K) dir. Molekül şekli üçgen piramittir. Molekülleri polar olduğundan su içinde yüksek oranda çözünür. Zehirleyici etkisinin fazla önem taşımadığı hallerde, büyük kapasiteli tesislerde, soğuk depoculukta, buz üretiminde, buz pateni sahalarında ve donmuş paketleme uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Amonyak molekülünün yapısı R13 : R13 (CClF3), -70 0C ile –45 0C arasında kullanılan düşük sıcaklık soğutucusudur. Az sayıda endüstriyel soğutma tesisinde kullanılmaktadır. Soğutucu Madde Bileşimi (Ağırlıkça) R401A % 52 R22 + % 33 R124 + % 15 R152a Karışım ile elde edilmiş başlıca soğutucu akışkanlar ve soğutucu akışkanlarda aranılan özellikler Pozitif buharlaşma basıncı? olmalıdır. Hava sızmasını dolayısıyla havanın grtirdiği su buharının soğuk kısımlarda katılaşarak işletme aksaklıklarına meyden vermesini önlemek için buharlaşma basıncının çevre basıncından bir miktar üzerinde olması gerekir. Soğutucu Akışkanlar YAYGIN SOĞUTUCU AKIŞKANLAR VE KİMYASAL İSİMLERİ AMAÇ Yaygın olarak kullanılan soğutucu akışkanların kimyasal isimlerini tanıma YAYGIN SOĞUTUCU AKIŞKANLAR VE KİMYASAL İSİMLERİ R500 serisi azeotrop karışımları R500 = freon-500, R502 = freon-502, R400 serisi azeotrop olmayan karışımları,ayrıca halokarbon olmayan akışkanlardaki rakam o gazın atom ağırlığını gösterir. ( Örnek: NH3, R717 olarak numaralandırılmıştır. ) Karışım ve inorganik soğutucu akışkanların dışındaki CFC, HCFC ve HFC gruplarındaki soğutucu akışkanlar aşağıda belirtilen sisteme göre numaralandırılırlar. Eğer atom sayıları eşit ve aynı ise karbon yörüngesindeki dizilişlerine ve bulunuş sırasına göre sonlarına a,b,c veya A,B,C gibi harf verilir (Örneğin R134, R134a, R134b). Buradaki R harfi İngilizce (Refrigerant) soğutucu akışkan teriminin karşılığıdır ve Amerikan normlarında kullanılır. Almanlar ise Freon ifadesinden gelen F harfini kullanırlar. CFC, HCFC ve HCF gruplarındaki soğutucu akışkanların numaralandırılması; I. sayı = Karbon-1 (eğer 0 ise yazılmaz) Başlıca Saf Soğutucu Maddeler Soğutucu Madde Kimyasal Tanımı Kimyasal Formülü R11 (CFC11) Triklorflormetan CFCL3 ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLAR AMAÇ Birbirinin alternatifi olan soğutucu akışkanları tanıyabilme ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLAR Montreal Protokolü ile başlayan süreçte 1995 yılında “gelişmiş ülkeler” kloroflorokarbon (CFC) üretimini yasakladı, ardından projektörler soğutma endüstrisinin ana sorunu olan diklorflormetan (R22) gibi ikinci dereceden ozon delen kimyasallara ve onların terk ediş kanunlarına yöneldi. Mevcut Montral Protokolünde gelişmiş ülkelerde HCFC üretimi 2020 yılında yasaklanacağı açık olarak belirlenmiş olsa da bu tarihin öne alınması için yoğun baskılar vardır ve özellikle Avrupa Topluluğu (EU) gibi bazı otoriteler kendi üretim terk ediş takvimlerini 2010 yılına çektikleri gibi kullanım sınırlamalarını bu tarihten çok öncesine çekmişlerdir. CFC ve HCFC alternatifleri olarak tek bileşikler veya azeotrop karışımlar araştırılmış ancak gerçekte R12 yenine geliştirilen R134a ve R420A dışında bu başarılamamıştır. Karışımı oluşturan elemanların bireysel eksikleri olmaksızın bazı istenen özellikleri elde etmek amacıyla çalışmalar karışım bileşikler üzerine odaklandı. İlk karışım olarak CFC-12 yerine ve CFC içeren azeotropik karışım R502 üretildi. Bu karışımlar başlangıçta madeni ve alkil benzen yağlarla uyumlu HCFC’ler kullanılarak yapıldı. Daha sonra R12, R502 ve R22 yerine ODP değeri sıfır olan, poliol ester yağ gibi sentetik yağlarla uyumlu hidrojenli florokarbonlar (HFC) ile yapıldı. Hidrokarbonlar ve amonyağın kullanımı da dikkate alınmalıdır. R22 dönüşümünde hidrokarbonların ve amonyağın önemli bir rol oynadığı konusunda şüphe yoktur, fakat muhtemelen mevcut ekipman ve uygulamaların büyük bir kısmında zehirsiz ve yanıcı olmayan R22 yerine sıfır ozon delme potansiyeline (ODP) sahip, yanıcı ve zehirli olmayan bir alternatif aranmaktadır. Mevcut durumda ASHRAE adlandırmaları ile üç karışım potansiyel alternatif olarak önerilmektedir; R407C (R32-R125-R134a karışımı), R410A (R32-R134a karışımı) ve R417A (R125-R134a ve R600). Bu karışımların hepsi yanıcılık ve zehirlilik yönünden en kötü kaçak durum senaryolarına göre tanımlanan ASHRAE standartlarına göre en düşük risk olan A1/A1 sınıfı kriterlerini sağlamaktadır. R407C fiziksel özellikler olarak R22’ye benzer ve böylelikle benzer tasarımlı ekipmanda kullanılabilir. Fakat R407C kullanılması halinde poliol ester yağ (POE) gibi tamamen sentetik yağ doldurulmalıdır. R407C ayrıca pratikte zorluklara yol açan etkili bir sıcaklık kayması gösterir. Özellikle su soğutma gruplarında R22’nin nominal evaporatör sıcaklığı 1ºC civarında iken R407C’de çiğ noktası şartları evaporatör boyunca -4ºC ila 1ºC arasında oluşarak buzlanma tehlikesi doğurur. R410A da tamamen sentetik yağlayıcılar gerektirir ve fiziksel özellikleri R22’den oldukça farklıdır. Örnek olarak R410A’nın 40ºC’deki doyma basınçları R22’den %60 daha yüksektir ve böylece özel tasarımlı ekipman kullanımı gerekir. R410A’nın bazı avantajları beklenmedik seviyede yüksek ısı transfer katsayısına sahip olması ve daha küçük kompresör ve borular gerektirmesidir. Buna rağmen karışımın kritik sıcaklığı oldukça düşük olup (72ºC) aşırı yüksek ortam şartlarında ve 60ºC ve üzerindeki yoğunlaşma sıcaklıklarına sahip ısı pompası uygulamalarında sorunlar çıkarmaktadır. R417A (ISCEON® 59) R407C gibi R22 ile benzer fiziksel özelliklere sahiptir, ancak yapısı geleneksel madeni yağlar ve alkali benzen yağlar ile kullanıma uygundur. Bu özellik R417A’yı (ISCEON® 59) yeni ve pahalı neme duyarlı (higroskopik) poliol ester yağlar ile değişim olmadan mevcut ekipman ile kullanımda ideal bir akışkan soğutucu yapar. R22 ve R417A’nın ILK’da yapılan (Institut für Luft und Kältetechnik, Dresden, Almanya) performans karşılaştırması R12 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri R22 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri ve R22 Alternatiflerinin karşılaştırılması R22 R417A R407C R410A R407C ile R417A’nın karşılaştırılması Ölçülen özellik R417A R407C R417A (ISCEON® 59) zeotropik üçlü karışımdır, silindirden sıvı fazında transfer edilmesi tavsiye edilir. Herhangi bir kaçak oluşumunda verime önemli bir etkisi olmaksızın R417A ile doldurulabilir. R417A soğutma ve iklimlendirme işlemleri için verimli bir akışkandır. R417A yüksek sıcaklıklarda yüksek bir verimlilik gösterir, buna ek olarak düşük basma sıcaklıklarına sahip olması bir avantajdır. R417A soğuk depolama uygulamaları için denenmiş uygun bir gazdır. R417A, +30 C meyva depolama kademesinden -300 C orta seviye depolama sıcaklıklarında kullanılabilir. Sistem maksimuma yakın yüklerde çalışırken dahi bir avantaj olarak düşük basma hattı sıcaklıkları rapor edilmiştir. R421A bir HCF karışımlı dönüşüm akışkanı olup sıfır ODP değerine sahiptir ve hem sentetik hem de mineral yağlarla uyumludur. R421A ikili bir karışım olup kendine ait yağ ile birlikte bulunur, silindirden sıvı fazında transfer yapılması tavsiye edilir. Herhangi bir kaçak durumunda sistem önemli bir performans değişimi olmaksızın R421A ile doldurabilir. R421A soğutma ve iklimlendirme işlemleri için verimli bir akışkandır. Özellikle yüksek sıcaklıklarda yüksek bir performans gösterir. Buna ilaveten düşük basma sıcaklıklarına sahip olması bir avantajdır. Sistem maksimum yüke yakın değerlerde çalışırken bile düşük kompresör basma sıcaklıklarına sahip olması bir şanstır. R421A’daki şarj ekipmanları sıvı olarak yapılır. Sıvı şarjı doğrudan kompresöre yapılmamalıdır. Toplam R421A şarj miktarı sistem tipine bağlıdır. Sıvı depoları R22’li sistemlere benzer ölçülerdedir. Sıvı deposu olmayan sistemlerde evaporatörde uygun sıcaklık ve kızgınlık sağlamak için yeterince ilave gaz eklenmesi tavsiye edilir. Optimum performans için daha büyük genleşme vanası iğnesi gerekebilir. Kılcal borulu sistemlerde kılcalı değiştirmeye gerek yoktur. NOT: Sıvı hattı gözetleme camında ara sıra kabarcık oluşumu nadir görülen bir durum değildir:Gözetleme camındaki az sayıdaki kabarcık sistemin eksik şarjlı olduğunu gösteren bir güvenli bir belirti değildir. R-22, R410A ve R421A basınç-sıcaklık değişimi R502 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri R22 alternatiflerinin karışım oranları ve üretici firmaları R22 alternatiflerinin klima ve soğutma performans karşılaştırması R22 R407C R417A Soğutma kapasitesi (R22 referans alınarak) 1 1,05 |
Bir soğutma çevriminde ısının bir ortamdan alınıp başka bir ortama nakledilmesinde ara madde olarak yararlanılan soğutucu akışkanlar ısı alış – verişini genellikle sıvı halden buhar haline (soğutucu – evaporatör devresinde) ve buhar halden sıvı hale (yoğuşturucu – kondenser devresi) dönüşerek sağlarlar. Bu durum bilhassa buhar sıkıştırma çevrimlerinde geçerlidir.
|
|---|
