Evaporatörler, genleşme elemanında basıncı düşürülen ve düşük sıcaklıklarda buharlaşan akışkanın, ısı çekerek soğutmayı gerçekleştiği elemandır. Diğer bir ifadeyle, evaporatör bir soğutucudur. Evaporatörler kullanım alanı ve uygulamasına göre çeşitli tiplerde dizayn edilmektedir. Kondenserden direkt olarak veya soğutucu akışkan deposundan geçerek genleşme valfinde adyabatik olarak genişletildikten sonra evaporatöre sıvı-buhar karışımı şeklinde giren soğutucu akışkanın girişte büyük bir kısmı sıvı haldedir. Evaporatör çıkışında ise akışkanın tamamen buhar halde olması istenir. Soğutma işlemi, sıvı haldeki akışkanın evaporatörde buharlaşarak ortamdan ısı çekmesi ile gerçekleşmektedir.
Evaporatörleri, basitçe doğal ve zorlanmış taşınımlı olarak sınıflandırmak mümkündür. Doğal taşınımda soğutucu akışkan, sıcak ve soğuk akışkan arasındaki yoğunluk farkından dolayı hareket eder. Genellikle düşük kapasiteli soğutma sistemlerinde kullanılmaktadır. Uygulamada farklı tiplerde doğal taşınımlı evaporatörler mevcuttur.
Zorlanmış taşınımlı evaporatörlerde ise, soğutulan hava bir fan veya bir vantilatör vasıtasıyla soğutulacak ortama basılır. Cebri hava sirkülasyonu evaporatörler daha az ısı geçiş alanı ile daha yüksek kapasiteler sağlayabilmektedir. Uygulamanın durumuna uygun ise daima tercih edilirler. Hava hareketi çoğunlukla aksiyal/pervane tipi bazen de radyal/santrifuj tip (kanalla hava iletimi ve aşırı basınç kaybı mevcutsa) vantilatörlerle sağlanmaktadır. Bu cihazlar soğutucu serpantin (evaporatör) hava vantilatörü ve damlama tavası ile sac dış muhafazadan meydana gelmektedir. Hava vantilatörü, üfleyici ve emici şekilde çalışacak tarzda yerleştirilebilir. Cebri hava hareketi evaporatörleri üç ana grupta toplamak mümkündür;
Düşük hızlı soğutucular: Hava hızı 1-1,5 m/s arasında,
Orta hızlı soğutucular: Hava hızı 2,5-4 m/s arasında,
Yüksek hızlı soğutucular: Hava hızı 4-10 m/s arasında olmaktadır
Bu ünitelerin içerisinde, CFC, HCFC, HFC ve karışımları, amonyak, propan, karbondioksit, su, su/glikol karışımı, vb. farklı soğutucu akışkanlar kullanılabilir. Kanatlarda karlanmanın önlenmesi için çeşitli defrost yöntemleri kullanılır. Düşük sıcaklık uygulamalarında evaporatör altındaki su toplama tavası ve tahliye boruları için de defrost uygulaması önerilmektedir. Evaporatörler gaz (genellikle hava), sıvı (su, salamura, antifriz, metilen glikol, kimyasal akışkanlar, vb.) ve katı (buz, buz paten sahası, katı gıdalar, granül malzemeler, metaller, vb.) haldeki maddeleri soğutmak için kullanılırlar. Uygulamada yapılacak işleme göre çok farklı tipde evaporatör tasarımı yapılmaktadır.
Soğutma gruplarında kullanılan evaporatörleri ise; Shell & Tube ve plakalı tip evaporatörler olarak iki gruba ayırmak mümkündür. Diğer taraftan Shell & Tube tip evaporatörler de kendi içlerinde direkt genleşmeli (DX) ve taşmalı (flooded) olarak ikiye ayrılabilir.
Direkt Genleşmeli (DX) Evaporatörler
En yaygın olarak kullanılan evaporatör tipidir. Bu tip evaporatörlerde, gövde içinde bulunan bakır boruların içinden soğutucu akışkan geçerken, bakır boruların dış tarafından su veya salamura geçmektedir. Bu tip evaporatörler çift ve tek aynalı olup, genellikle tek aynalılar U-tip bakır boru firkete grubuna, çift aynalılar ise bakır düz boru tipine sahiptir. U-tip bakır boru firkete grupları sökülebilir yapıda oldukları için bakım ve temizlemeye imkan verirler. Gövde tarafı ile boru tarafı arasındaki sızdırmazlık; bakır boruların çelik ayna delikleri makineto denilen özel işlem usulüyle sabitlenir. Bu tip evaporatörlerde bakır boru firkete grubu üzerinde su yönlendirme perdeleri mevcuttur. Bu perdelerin konulmasının amacı, evaporatör gövdesi içinde sirküle eden sıvının türbülanslı bir akış ile hareket etmesi ve maksimum ısı transferinin sağlanmasıdır. Bu tip evaporatörlerde genellikle içten yivli bakır borular kullanılır. Bu evaporatörlerin gövdeleri üzerinde su giriş/çıkış bağlantıları, hava tahliye ve su boşaltma branşmanları ile duyar eleman cepleri bulunur. Bu tip evaporatörler kapasiteye ve tasarıma bağlı olarak 1, 2, 3 ve 4 gaz devreli olarak imal edilmektedirler.
Taşmalı (Flooded) Evaporatörler
Soğutma sistemlerinde kullanılan taşmalı evaporatörler daha ziyade yüksek kapasiteler için uygun bir tercihtir. Söz konusu evaporatörler Shell & Tube tipinde imal edilirler. Uygulamada genellikle sıvı haldeki soğutucu akışkan boruların dışında (yani gövde içersinde), soğutulan su veya salamura ise boruların içinde bulunmaktadır. Taşmalı evaporatörler ayrıca gayet büyük hacimli sıvı tutucu separatörlerle teçhiz edilmişlerdir. Bu suretle gövde içinde buharlaşan sıvının, bir şekilde kompresöre yürümesi engellenmiş olmaktadır. Bu işlem evaporatörlerde soğutucu akışkan ile birlikte gelen yağın kompresöre döndürülmesi problemini ön plana çıkarır. Bu nedenle çalışma esnasında bünyesinde yağı birlikte taşımayan akışkanlar için taşmalı evaporatörler tercih edilir. Bu sebeple özellikle amonyak uygulamalarında bu tip evaporatörler kullanılır.
Plakalı Tip Evaporatörler
Soğutma gruplarında kullanılan evaporatör tiplerinden biri de plakalı tip evaporatörlerdir. Bu tip evaporatörlerin en büyük avantajı eşdeğer kapasitedeki Shell & Tube Tip evaporatörlere göre boyutlarının oldukça küçük olması dolayısıyla cihaz boyutlarının küçülmesi ve fiyat ucuzluğu sağlayabilmesidir. Su-su, su-yağ gibi birçok uygulamada oldukça başarılı olan plakalı eşanjörlerin, soğutucu akışkan-su yani evaporatör uygulamalarında bazı zaafları mevcuttur. Bu tip eşanjörler kaynaklı olarak imal edilirler. Bu sebeple bu eşanjörlerin sökülerek mekanik olarak temizlenmeleri mümkün değildir. Dolayısıyla kullanılacak suyun çok iyi filtre edilmiş ve çökelti oluşturmayacak karakterde olması gereklidir. Ancak birçok tesiste bahsedilen özellikte suyun temin edilememesi sebebiyle çalışmaya başladıktan belli süre sonra kirlenme neticesinde donma olayı ile karşılaşılmaktadır. Bunun neticesinde ise gaz devresine su karışarak kompresöre, kondensere su yürümekte ve büyük hasarlara sebep olabilmektedir.
Kaynak: Friterm
Comments