Soğutucu Akışkanı Sıvı Tankında Aşırı Soğutabilir misiniz?
Hepimiz bilmekteyiz ki, sıvı tankı kullanan ve uygun şekilde şarj edilmiş bir soğutma sisteminde sıvı tankında iki fazlı (sıvı + buhar) bir akış vardır. Aynı zamanda, doyma sıcaklık ve basınç şartlarında soğutkan yine iki fazlıdır.
Bu durumda, sıvı tankını terk eden soğutkan aşırı soğutulmuş halde midir?
Bu soru genellikle aşağıdaki şekilde cevaplanabilir:
- Sıvı tankındaki sıvı seviyesi nedeniyle oluşan statik basınç artışı ile ortaya çıkan aşırı soğuma dışında Hayır. Örneğin, R-404A kullanan bir sistemde sıvı tankındaki her 30cm?lik sıvı yüksekliği için yaklaşık 0.42 PSI statik basınç artışı oluşacaktır. Başka bir deyişle, 35 C?de her 30cm sıvı yüksekliği için 0.08 °C ek aşırı soğuma meydana gelecektir.
- Evet, çünkü, sıvı tankından çıkan soğutkanın aşırı soğuma miktarını ölçtüm.
Hangisi doğru?
Bunun gibi bir problemi analiz ederken, problemi en basit formunda ele almak daha doğrudur. Örneğin, kondenserin çıkışından sıvı tankının çıkışına kadar herhangi bir basınç kaybı olmadığını ve çevreyle soğutucu akışkan arasında ısı geçişi olmadığını kabul edelim.
Bu kabuller bize aşağıdaki gözlemleri yapmamızı sağlar:
- Sıvı tankı basıncı, kondenseri terk eden sıvının basıncıyla aynıdır.
- Soğutucu akışkan, kondenserden sıvı tankına doğru akarken herhangi bir enerji kazancı veya kaybı olmaz.
Şimdi, diyelim ki 273 PSIG basınçta 110°F yoğuşma sıcaklığına sahip ve kondenseri 10°F aşırı soğumuş olarak terk eden R-404A kullanan bir sistem düşünelim. Yukarıda verilen senaryoya göre, sıvı tankında 273 PSIG basınçta 100°F sıcaklıkta sıvıya sahip olmamız gerekir. Bu örnek, kütle ve enerji korunumu yasasının basit bir uygulamasıdır. Fakat, eğer sıvı tankında iki fazlı bir soğutkana sahip olsaydık ne olurdu?
Basit olarak; iki fazlı akışta 110°F sıcaklığa sahip olacağız, fakat bu buhar-sıvı ara yüzün hemen altındaki sıvı soğutucu akışkan 100°F?tadır. 110°F doyma sıcaklığı sadece ara yüzde ve ara yüzün üstündeki buharda olacaktır.
Fakat bizim 110°F doyma sıcaklığını oluşturmak için enerjiye ihtiyacımız yok mu? Daha önce belirttiğimiz gibi soğutkan, kondenser çıkışından sıvı tankına yol alırken enerji değişimi olmamaktadır. Bu enerji nereden geliyor?
Evet, 110°F doyma sıcaklığı oluşturabilmek için enerjiye ihtiyacımız var, fakat bu enerji basıncın 273 PSIG?ye yükselmesiyle sağlanmaktadır. Entalpi veya soğutucu akışkandaki enerji miktarı, iç enerjinin ve soğutucu akışkan hacminin basınçla çarpılması sonucu yaratılan işin toplamıdır.
Gerçekçi senaryo, basınç kaybını ve soğutucu akışkanla çevre arasındaki ısı alışverişini de dikkate alacaktır. Bu faktörleri dikkate aldığınızda, yukarıda bahsettiğimiz basit senaryonun, doğru cevabın ?2? olduğuna dair yeterli kanıt sunduğunu göreceksiniz. Bununla beraber, ?1? no?lu cevap, soğutma sisteminin çalışmadığı durumda doğru kabul edilebilir.
