denekler:
- tanıtım
- Döngüsel süreç
- Günlük ph grafiği
- R134a'yı R1234yf ile karşılaştırın
Giriiş:
Bir arabanın klimasındaki soğutma işlemi, bir maddenin durumundaki değişiklikleri kullanır. Sıvıdan buhara geçiş gibi hal değişimi sırasında maddenin moleküler yapısı değişir ve bu da ısı gerektirir. Sıvı buhara dönüştüğünde ısı emilir ve tam tersi durumda, buhardan sıvıya geçerken ısı açığa çıkar.
Ortama ve ortamdan olan ısı transferine baktığımızda buharlaşma sırasında ortamın soğuduğunu, yoğunlaşma sırasında ise ısının açığa çıktığını ve ortamın ısındığını görürüz. Ortamın bu soğutulması evaporatörde, ısıtma ise kondenserde gerçekleşir. Bu süreç sürekli olarak tekrarlanır, bu nedenle döngüsel süreç olarak bilinir.
“İklimlendirmeye giriş” sayfasında iklimlendirmenin çeşitli bileşenleri ile çevrim süreci pratik bir şekilde anlatılmaktadır. Bu sayfada log pH diyagramı aracılığıyla bu döngü sürecini daha ayrıntılı olarak ele alacağız.
Geri dönüşüm süreci:
Tam bir günlük pH grafiği göstermeden önce, iklimlendirme döngüsü işlemine başlayalım. Bu çevrim sürecinde soğutucu R134a'nın şemasını kullanıyoruz. Bu diyagramda gaz, gaz-sıvı ve sıvı alanları birbirinden ayrılmıştır. Kritik nokta en üstte, 101 santigrat derecede ve 40 bar basınçtadır. Bunlar, soğutucu akışkanın kimyasal olarak kararlı olduğu maksimum sıcaklık ve basınçtır. Isı içeriği (entalpi), x ekseni üzerindeki basınca karşı grafiğe geçirilir. Her ne kadar buna sıklıkla “pH grafiği” desek de, logaritmik ölçeklendirmeden dolayı aslında bir “log-pH tablosu”dur.
- Diyagramdaki 1. noktada, soğutucuyu evaporatörden çeken kompresör çalışmaya başlar. Basınç 2 bardır;
- Gaz 1'den 2'ye kadar sıkıştırılır, böylece basınç ve ısı içeriği artar. Basınç ve sıcaklık 15 bara ve 70 santigrat dereceye yükselir. Gaz aşırı ısınmış;
- Yoğuşturucudaki ısı salınımı nedeniyle ısı içeriği ve dolayısıyla başlangıçta sıcaklık azalır. Gaz, 2. ve 3. noktalar arasında aşırı ısısını kaybederek sıcaklığın 70°C'den 55°C'ye düşmesine neden olur. ° C.
- 3. noktadan 4. noktaya kadar sabit sıcaklıkta ısı açığa çıkar. Burada gaz sıvıya dönüştürülür. Basınç sabit kalır;
- Daha fazla soğutma, sıvının hafifçe aşırı soğumasına (4'ten 5'e) neden olur. Aşırı soğutulmuş sıvı, 15 barlık yüksek basınç altında 5. noktada bir daralmaya ulaşır: kılcal veya genleşme valfi. Burada yüksek basınç alçak basınçtan ayrılır. Kompresörden basma basıncının emme basıncından ayrıldığını da söyleyebiliriz.
Daralmadaki ani basınç düşüşü nedeniyle sıvı fazdaki soğutucu akışkanın kaynama noktası düşecek ve kendiliğinden buharlaşmaya neden olacaktır. Bunun için gerekli olan ısı öncelikle soğutucu akışkanın kendisinden ve çevresinden alınır. Bu kalır ısı içeriği neredeyse sabittir. Daha sonra buharlaştırıcıda 6'dan 1'e kadar tam buharlaşma gerçekleşir. Soğutucu akışkanın kaynama sıcaklığı 5°C'nin 6. ve 50. noktaları arasına düşer.° C -10°C'ye kadar, sonunda gaz olarak 1°C'ye kadar nokta 0'e kadar ısınır. Soğutucu akışkanın ısı içeriği, ihtiyaç duyulan ısının ortamdan yani evaporatörden geçen havanın alınmasıyla artar. Basınç ve sıcaklık neredeyse sabit kalır. Soğutucu akışkan buharlaştırıcıyı buhar olarak terk eder ve 1 noktasında kompresör tarafından tekrar emilir. Süreç tekrarlanır.
Günlük pH tablosu:
Önceki bölümde, çevrim sürecini (soğutucu akışkanın buharlaşmasından yoğunlaşmasına kadar) gösteren log pH diyagramı gösterildi. Aşağıdaki resimde, döngüsel sürecin koyu mavi çizgiyle gösterildiği entalpiye (ısı içeriği) göre belirli bir basınçta soğutucu akışkanın durumu gösterilmektedir.
Diyagramın sol tarafında akışkan alanı bulunmaktadır. Düşük entalpide soğutucu sıvı haldedir. Artan entalpi ile sıvı hattına ulaşılır. Bu çizginin eğimi sıvı faz için basınç ve entalpideki değişiklikleri gösterir.
Diyagramın merkezinde doymuş buhar bölgesi bulunmaktadır. Burada soğutucu akışkan hem sıvı hem de buhar mevcut olacak şekilde termal dengededir.
Sağda, soğutucu akışkanın tamamen buharlaştığı ve aşırı ısıtılmış buhar fazında olduğu sınırı işaret eden doymuş buhar çizgisini görüyoruz.
Diyagramın üst kısmında sıvı ve buhar arasındaki sınırı işaret eden kritik nokta bulunur. Burada buhar ve sıvı fazlar arasındaki ayrım ortadan kalkar ve soğutucu akışkan benzersiz bir durumda kalır. Sıvı ve buhar arasında net bir geçiş yoktur.
Log-ph diyagramına daha fazla bilgi sağlamak için aşağıdaki diyagrama birkaç eğri eklenmiştir: izentropik, izotermal, izokorik ve buhar kalitesi. Aşağıdaki çizimde bir kez daha diğer süreçlerin ilerleyişiyle birlikte dairesel süreci (gri renkli) görüyoruz. Her durum değişikliğinin kısa bir açıklaması aşağıda verilmiştir:
izantropik: ve izantropik çizgi sabit entropi ile karakterize edilir. Bu, bu hat boyunca gerçekleşen bir işlem sırasında soğutucu akışkanın çevreyle ısı alışverişinin olmadığı ve herhangi bir entropi değişimine uğramadığı anlamına gelir. Diyagramda verimli bir adyabatik (ısı değişimi olmayan) proses hattıdır.
İzoterm: Log-pH diyagramındaki izotermal çizgi, sabit sıcaklıktaki bir süreci temsil eder. Bu işlem sırasında soğutucu akışkanın sıcaklığı sabit kalır; bu, basınç-entalpi (ph) oranını sabit tutmak için ısının sağlanması veya uzaklaştırılması anlamına gelir.
izokor: Log-pH diyagramındaki izokorik bir çizgi, sabit hacimli bir süreci temsil eder. Bu işlem sırasında soğutucu akışkanın özgül hacmi sabit kalır, yani hacminde herhangi bir değişiklik olmaz. Bu, basınç ve entalpi gibi diğer değişikliklere bağlı olarak çizgi stilinin diyagramda yukarı veya aşağı hareket etmesine olanak tanır.
- Buhar kalitesi: Soğutucu akışkan log pH grafiğinde x ekseni, "x=0" (tamamen sıvı) ile "x=1" (tamamen gaz) arasındaki kalite aralığını gösterir. Bu uç noktalar arasında, soğutucu iki fazlı durumdadır ve x değeri gazın sıvıya oranını gösterir. Diyagramdaki "x=0,10" ile "x=0,90" arası bir çizgi, soğutucunun bu iki fazlı aralıkta olduğunu gösterir ve spesifik x değeri, gaz/sıvı bölümünü gösterir. Bu, soğutma ve iklimlendirme sistemleri gibi uygulamalardaki soğutucu akışkanın davranışını anlamak için çok önemlidir.
Aşağıdaki resimde R134a soğutucu akışkanının tam log pH diyagramını görüyoruz.
R134a'yı R1234yf ile karşılaştırın:
Log pH diyagramı kullanılarak farklı soğutucu akışkan türleri birbirleriyle karşılaştırılabilir. Aşağıdaki şekilde R134a ve R1234yf'nin log pH diyagramları ve döngü süreçleri gösterilmektedir.
İlgili sayfa:
