Genleşme valfleri

Genleşme valfleri soğutma çevriminde yüksek basınçta olan soğutucu akışkanın üzerindeki basıncın düşürülmesini sağlamaktadır. Soğutma çevriminde kondenser ile evaporatör arasında bulunmaktadır. Otomotiv klima sistemlerinde sabit bir dar kesite sahip orifis tip genleşme elemanı ile evaporatör kızgınlığına göre dar kesiti değişebilen termostatik genleşme valfi (TXV) olmak üzere genellikle iki farklı türde genleşme valfi kullanılmaktadır. TXV’li sistemlerde Şekil 3.6(a)’da görüldüğü gibi kondenser çıkışı ile TXV arasında sıvı tankı-filtre kurutucu bulunmaktadır. Orifis tüplü sistemlerde ise evaporatörden sıvı çıkması durumunda kompresöre zarar gelmemesi için, evaporatör çıkışına Şekil 3.6(b)’deki gibi akümülatör monte edilmiştir.

25

Otomobil klima sisteminde termostatik genleşme valfli soğutma çevrimlerinde yüksek basınç tarafında bir filtre-kurutucu kullanılarak genleşme valfinden, içinde nem bulunmayan sıvı soğutucu akışkanın geçmesi sağlanır. Kondenserde ısısını atarak yoğuşan soğutucu akışkan kondenserden sıkıştırılmış sıvı olarak çıkar. Kondenserden sıkıştırılmış sıvı olarak çıkan soğutucu akışkan daha sonra, sıvı tankı-filtre-kurutucuya ulaşır. Buradaki sıvı tankı, çeşitli şartlara göre TXV’nin kısıldığı durumlarda sistemde fazla olan soğutucu akışkan için bir hazne vazifesi görerek kullanılmayan soğutucu akışkanı depolamaktadır. Sıvı tankı içerisinde bulunan filtre-kurutucu, soğutucu akışkan içindeki nemi ve pislikleri tutarak sistem elemanlarındaki dar kesitlerin kapanmasını önler. Sıvı haldeki soğutucu akışkan, TXV içinden püskürtülerek basınç düşmesi ile buharlaşma sıcaklığı düşen akışkan buhar fazına geçmek ister ve evaporatörden ısı çekerek buharlaşır. TXV’nin kızgınlık ayarına göre belirli bir kızgınlıkta buhar olarak evaporatörü terk ederek tekrar kompresöre döner.

Evaporatör çıkışındaki soğutucu akışkanın sıcaklığını ve evaporatör basıncını TXV algılar. Evaporatör basıncına karşılık gelen sıcaklığa doyma sıcaklığı adı verilir. Soğutucu akışkanın evaporatör çıkışındaki sıcaklığı ile evaporatördeki doyma sıcaklığı arasındaki farka ise kızgınlık (superheat) derecesi adı verilir.

Şekil 3.7. Termostatik genleşme elemanı [54].

Evaporatör üzerindeki ısıl yük ne olursa olsun TXV, soğutucu akışkanın evaporatör çıkışındaki kızgınlığı sabit bir değerde kalacak şekilde soğutucu akışkan miktarını

ayarlar. Evaporatör çıkışındaki soğutucu akışkan sıcaklığı yükselir ise kızgınlık artarmaya meyleder. Bunun sonucunda TXV daha fazla açılarak daha büyük debide soğutucu akışkanın evaporatöre gitmesini sağlar. Bunun sonucunda akışkanın evaporatör çıkışındaki kızgınlığı normal değerlere düşer. Evaporatördeki ısıl yük azalır ve kızgınlık düşmeye meyleder ise TXV kısılarak içinden geçen akışkanın debisini azaltır. Bunun sonucunda evaporatör çıkışındaki kızgınlığı tekrar normal değerine getirir.

Sabit bir dar kesite sahip olan orifis tüp soğutucu akışkan üzerindeki basıncı düşürüp evaporatöre gönderir. Sabit boğazlı tüp olarak da adlandırılan bu eleman, Şekil 3.8’de görüldüğü üzere yüksek basınç tarafı ile alçak basınç tarafını birbirinden ayıran bir köprü görevini görür. Soğutucu akışkanın buharlaşması alçak basınç tarafında, yoğuşması ise yüksek basınç tarafında kontrol edilir. Kompresörde sıkıştırma işi verilerek yüksek basınçta kızgın buhar haline gelen soğutucu akışkan kondensere gelir, burada fan vasıtası ile oluşturulan hava akımına sabit basınç ve sıcaklıkta ısı atarak yoğuşur.

Şekil 3.8. Orifis tip genleşme elemanı [54].

Soğutucu akışkan, daha sonra sabit boğazlı olan orifis tüpten geçerek basıncı azalır. Soğutucu akışkan, orifis tüp çıkışında sabit basınç ve sıcaklıkta buharlaşma işleminin gerçekleştiği evaporatöre girer. Burada ortama gönderilecek hava akımından ısı çekerek buharlaşan akışkan, tam bir çevrimi tamamlamış olur. Soğutulmuş ve kurutulmuş hava, fan yardımı ile hava kanalları aracılıyla aracın içine üflenir. Buhar halindeki soğutucu akışkan, akümülatörden geçer. Bu işlem kompresöre sıvı

27

soğutucu akışkan girmesini engeller. Orifis tüp, soğutma devresinde kondenser ile evaporatör arasındaki hat üzerine yerleştirilir. Sıvı haldeki soğutucu akışkan, yüksek basınçta kondenserden sabit boğazlı tüpün girişine gelir. İki adet lastik halka, soğutucu akışkanın orifis tüpün etrafından geçişini engelleyerek akışkanın dar delikten geçmesini sağlar. Orifis tüpün giriş ve çıkışındaki iki adet filtre bulunmaktadır. Bunlar soğutucu akışkan içindeki yabancı maddeleri temizler. Çıkış tarafındaki filtre elemanı, aynı zamanda soğutucu akışkanın daha ince atomize olmasını sağlar. Orifis tüpün iç çapından akacak soğutucu akışkan miktarı, basınç farkı ile orantılı olarak değişir. Bu çap akacak soğutucu akışkan miktarını sınırlar.

Basınç düşürücü olarak orifis tüp kullanan otomobil klima sistemlerinde, özellikle soğutma yükünün az olduğu durumlarda veya çevrimin içine normalin üzerinde soğutucu akışkanın şarj edilmesi durumunda, evaporatörden çıkan soğutucu akışkanın doymuş sıvı  doymuş buhar karışımı olması durumu vardır. Kompresöre sıvı akışkan giderse, bundan kompresör zarar görebilir. Bundan dolayı bu sistemlerde gelebilecek sıvı soğutucu akışkanı ve sistemdeki fazla akışkanı depolamak, ayrıca içerisindeki kir ve nemi tutmak amacı ile akümülatör kullanılır. Akümülatör, orifis tüp kullanan sistemlerde evaporatör çıkışına monte edilerek, evaporatörden sıvı halde çıkabilecek akışkanı depolar. Bu akışkan, çevreden gelen ısı etkisiyle buharlaştıktan sonra akümülatörden çıkarak kompresöre gider. Akümülatör içinde, ayrıca filtre ile nem alıcı paketçikler bulunur. Akümülatör, genellikle alüminyumdan yapılır.