SOĞUTMA Gıdaların Muhafazasında Soğuk Uygulaması
Bir maddenin veya ortamın sıcaklığını onu çevreleyen hacim sıcaklığının altına indirmek veya orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine soğutma denir. Bir cismin veya hacmin soğutulması, burada bulunan ısının başka bir ortama atılması demektir. Öyle ise soğutma bir ısı alışverişinden başka bir şey değildir. Teknikte soğuk diye bir şey yoktur. Soğukluk ancak elimizde bulunan iki cismin aynı sıcaklıkta bulunmaması ve birinin daha az sıcak olması sonucu söylenen durumdur. Aslında daha az sıcak denilmelidir.
Katı bir maddeye ısı ilave edildiği sürece sıcaklığı artmaya devam eder, taki sıvı hale dönmeye başlayıncaya kadar. Madde tamamen sıvı hale dönüşünceye kadar sıcaklık artmaz.
Sıvı haldeki maddeye ısı verilmeye devam edilirse sıcaklık kaynama noktasına kadar artacaktır.
Eskiden düşük sıcaklık buz kullanılarak elde edilmekte idi. Gıda maddesinin içinde bulunduğu yalıtılmış bir kabinde buz erimeye bırakılır. Erime süresince buzun katı fazdan sıvı (su) geçebilmesi için gizli ısıya (sıcaklık artışı yok) 333.2 kJ/kg gereksinim duymaktadır. Bu ısı izolasyon kabında buzla yan yana bulunan üründen sağlanmaktadır. Bu işlem soğutma sisteminin temelidir.
Günümüzde soğutma işlemi mekanik soğutma işlemi ile sağlanmaktadır. Soğutma sistemi ısının soğutma kabininden aktarımını sağlayacak şekildedir. Isının aktarımı suya benzer şekilde sıvı fazdan buhar fazına hal değiştirebilen bir özellikte olan soğutucu akışkan yardımı ile sağlanmaktadır. Akışkan sudan farklı olarak daha düşük kaynama noktasına sahiptir.
Endüstride yaygın olarak kullanılan soğutucu akışkanlardan amonyağın kaynama noktası - 33.3 0C dir. Suya benzer olarak kaynama noktasında sıvı fazdan gaz fazına hal değiştirmek için amonyakta gizli ısıya gereksinim duymaktadır. Basıncın değiştirilmesiyle soğutucu akışkanın kaynama noktası değiştirilebilmektedir. Buradan hareketle amonyağın kaynama noktası 0 0C’ ye artırmak için basıncın 430.43 kPa (1 atm: 101.325 kPa) değerine yükseltilmesi gerekir.
Maddenin halini değiştirerek soğukluk elde etmek için, bir cismin katı halden sıvı hale, sıvı halden gaz haline geçmesi gerekir. Bunların içinde buhar halindeki soğutucu akışkanı kızgın buhar haline getirip sonra sıvı, daha sonrada gaz haline getirerek soğukluk elde edilmesi bugünkü soğutma makinelerinin temel prensibini oluşturur.
Düşük sıcaklık; bir taraftan mikroorganizmaların çoğalma faaliyetlerini yavaşlatarak diğer taraftan kimyasal ve biyokimyasal reaksiyonların hızlarını sınırlayarak, gıdaların bozulmasını geciktirebilme ve hatta tümden engelleyebilmektedir. Gıdaların daima soğukta saklanmaya çalışılmasının temel nedeni budur. Soğukta muhafazada gıda en çok, donma noktasının biraz üzerine kadar soğutulmaktadır. Gıdanın hangi dereceye kadar soğutulması gerektiği gıdadan gıdaya değişmektedir. Saklanma süresi gıdanın çeşitlerine, uygulanan sıcaklığa ve ambalaja bağlı olarak birkaç günden aylara kadar değişebilmektedir.
Gıdaların soğukta muhafazası uygulamasında, materyalin canlı olup olmadığı kritik bir öneme sahiptir. Canlı dokuların aerobik solunumunda, öncelikle ve özellikle hegsozlar harcanarak solunum ısısı serbest kalmaktadır. İşte bu ısı, hem soğutma aşamasında ve hem de depolama süresinde uzaklaştırılması gereken toplam ısının hesaplanmasında dikkate alınmak zorundadır.
C6H12O6 + 6 O2 ---6 H2O + 6 CO2 + ısı (2835 kJ)
Isı, bir enerji çeşididir. Isı enerjisi maddeleri meydana getiren moleküllerin hareket etmelerinden dolayı açığa çıkan enerjidir. Moleküllerde hareket, ısının artmasıyla artar. Isı bir moleküler harekettir. Isının ölçü cihazlarıyla direkt olarak ölçülmesi mümkün değildir. Isının ölçü birimi olarak soğutma tekniğinde kilo kalori “kcal” veya “BTU” kullanılır. Son yıllarda Joule (J) veya kilojoule (kJ)ısı birimi daha çok yaygın kullanılır.
1Joule = 0.24 cal 1BTU = 0.252 Kcal 1 Kcal = 3.96 BTU
Kcal’in anlamı +14,5oC ‘deki 1 kg suyun sıcaklığını 1oC artırmak için gereken ısıdır.
BTU (British Thermal Unit) ise 1 lb ağırlığındaki suyun sıcaklığını 1oF yükseltmek için gereken ısıdır. Bu birimlere rağmen son yıllarda kj daha fazla bu amaçla kullanılmaktadır.(lb=
libra, bir ağırlık ölçüsü birimi, 1 lb=0,4535923 kg)
Özgül Isı (ısınma ısısı, ısı kapasitesi): 1 Kg kütlesindeki bir cismin sıcaklığını 1oC artırmak için gerekli ısıdır. Basınç, hacim ve sıcaklık şartlarına göre değişir. Bundan dolayı ısıl hesaplamalarda basınç veya hacimden biri sabit tutularak Cv (sabit hacim), Cp (sabit basınç) sembolleri ile ifade edilir. Akışkanlarda sıcaklık farkı olması durumunda özgül ısı tablolardan bulunur. Tüm cisimlerin değişen sıcaklık değerlerine göre özgül ısı kapasiteleri bir miktar değişir.J/mol.oK olarak verilirse molar ısı kapasitesi olarak, J/Kg. oK olarak verilirse spesifik ısı kapasitesi olarak ifade edilir. J/m3.oK ise Hacimsel ısı kapasitesi olarak ifade edilir
0oC suyun özgül ısı kapasitesi 4217 J/Kg oC
30oC suyun özgül ısı kapasitesi 4187 J/Kg oC
Genel olarak su için özgül ısı 4200 J/Kg oC
Buharlaşma veya yoğuşma ve ergime, donma veya katılaşma sırasında özgül ısı değişmez.
Ergime ısısı; maddenin katı halden sıvı hale gelmesi için verilmesi gereken ısı miktarıdır.
Ergime ısısı ve buharlaşma ısısı maddenin sıcaklığı değişmeden alınıp verildiği için “gizli ısı”
adıyla alınır.
Gizli Isı: Bir cisim veya maddenin sıcaklığını değiştirmeksizin faz durumunu değiştirmek için alınması veya verilmesi gereken ısıdır. Yani, herhangi bir maddeye verilen veya o maddeden çekilen ısı, maddenin halini değiştirip sıcaklığında değişme oluşturmuyorsa bu ısı enerjisine
“gizli ısı“ diyoruz. Artık artan sıcaklığın moleküllerin artan kinetik enerjisine bağlı olduğunu ve ideal bir faz değişimi sırasında moleküllerin kinetik enerjisinde bir artış olmadığını biliyoruz. Faz değişiklikleri sırasında, ısı enerjisi bağları koparmak / oluşturmak için emilir / kaybedilir, yani moleküller potansiyel enerji kazanır / kaybeder.
Duyulur veya hissedilir ısı; herhangi bir maddeye verilen veya o maddeden çekilen ısı, bir sıcaklık farkı meydana getiriyorsa bu ısı enerjisine denir. Başka bir deyişle, bir sıcaklık farkı oluşturan ve açıkça hissedilen bu ısıya duyulur ısı diyoruz. Bir cismin veya maddenin sıcaklığını değiştirmek için alınması (soğutma işlemi) veya verilmesi (ısıtma işlemi) gereken ısı miktarına denir.
Mutlak Sıcaklık: Fizikte düşük sıcaklıklar 0 0C’ den daha aşağıdadır. Sıcaklığın 1 0C düşmesine karşılık termometredeki gazın basıncı 0 0C’ de sahip olduğu değerin 1/273.15’ i kadar eksilir. O halde sıcaklık 0 0C’ den itibaren -273.15 0C’ den daha fazla azalamaz. Çünkü -273.15 0C’ de gazın basıncının sıfır olması gerekir. -10 0C’ de havanın (veya cismin) üzerinde daha ısı bulunduğu ve bu ısının alınıp, sıcaklık derecesini daha da düşürmek mümkündür. Bu işlem hangi noktaya kadar devam eder? -273.15 0C sıcaklıkta hiçbir ısı mevcut değildir. Bu sıcaklık mutlak sıfır olarak isimlendirilir. -273.15 0C üzerinde sıcaklık
gösteren her cismin içinde daha ısı var demektir. Öyle ise ısı alma işlemine kuramsal olarak bu noktaya kadar devam edilebilir. Tabiattaki inilebilecek en düşük sıcaklık derecesidir.
Yeryüzünde bu sıcaklıktan daha düşük sıcaklığa inilemez. Değeri -273,15oC ‘dir. Bu sıcaklıkta gaz basıncı sıfırdır. Bu sıcaklıkta hiçbir ısı mevcut değildir. Bu nedenle bu sıcaklığa mutlak sıfır denir. Bu sıcaklık üzerindeki her cismin içinde ısı vardır. Olabilecek en düşük sıcaklıktır. Bu sıcaklıkta maddenin içinde hiç ısı enerjisi kalmayacağından daha fazla soğutmak mümkün değildir. Mutlak sıfır moleküllerin öteleme hareketlerinin durduğu ve hareketlerinin çok küçük titreşimlere indirgendiği noktadır. Titreşimin sebebi ‘sıfır noktası enerjisi’ denilen enerjidir ve bu enerji maddeden uzaklaştırılamaz. Teorik araştırmalara göre, - 273 0C de (mutlak sıfır) tüm maddelerin atom ve moleküllerinin titreşimi hemen hemen sıfır olmaktadır. Bu sıcaklık altında moleküller hareketsiz durmaktadır. Ancak, henüz -273 0C sıcaklığa kadar inilememiştir.
Doymuş Sıvı: Suyun ısıtılması sürdürülürse sıcaklıktaki artış 100°C olana kadar sürecektir.
Bu noktada su hala sıvıdır, fakat bu noktadan sonra en ufak ısı geçişi bile bir miktar sıvının buhara dönüşmesine yol açacaktır. Başka bir deyişle faz değişimi başlamak üzeredir.
Buharlaşma başlangıcı olan bu hal, doymuş sıvı hali olarak bilinir
Buharlaşma Isısı: Sıvı bir cisme ısı enerjisi verildiğinde cismin sıcaklığının artmayıp sıvı halden buhar hale geçmesi için verilen ısı miktarıdır. Maddenin 1 kg’ mını sıvı halden gaz haline geçirmek için verilmesi gereken ısı miktarıdır. Her sıvı cisim için buharlaşma ısısı farklıdır. Su için buharlaşma ısısı:2257 kj/kg’dır.
Doymuş Buhar: Yoğuşmanın sınırında olan buhara doymuş buhar denir. 1 atm basınçta sıvının son damlası buharlaşana kadar sıcaklık 100oC ‘de sabit kalır.
Kızgın Buhar: Yoğuşma sınırında (yoğuşma sınırı kaynama noktasıdır) olmayan buhara denir. Isıtma devam ettiği sürece buharın sıcaklığı yükselmeye devam eder. Suyun buhar sıcaklığı 300oC’ye kadar çıkabilir.
Entalpi: İç enerji+ sistemin basınç ve özgül hacminin çarpımına eşittir. Sistemin sabit basınç altındaki ısı değişimine denir. Birimi joule’dür. Entalpi (H) aşağıdaki bağıntı ile tanımlanır.
Entalpi de iç enerji gibi bir hal fonksiyonudur. Yani değeri izlenen yola bağlı değildir.
Tanımdan da görüleceği gibi H=U+P. V entalpinin tanımının temelinde iç enerji vardır. Bu nedenle de iç enerjinin mutlak değeri bilinemediği gibi, entalpinin de gerçek (mutlak) değeri bilenemez. Ancak bir olayda meydana gelen entalpi değişimi belirlenebilir. Entalpi sadece özel durumlarda enerji miktarıdır. Söz gelişi, bir odadaki havanın entelpisi bir enerji miktarı değildir. Çünkü bu durumda, basınç ve özgül hacmin çarpımı bir enerji ifade etmez. Odadaki havanın enerjisi yalnızca hacanın iç enerjisidir. Ancak hava akışkan olarak açık sisteme girer veya çıkarsa basınç ve özgül hacmin çarpımı bie akış enerjisini temsil eder ve o zaman bir entalpi unsuru olur. Entalpi genellikle serbest olarak seçilen referans durumuna göre verilir.
Refgerans olarak genellikle sıfır entalpi seçilir. Örneğin, buhar tablolarında buharın entalpisi verilirken 0 0C’ de doygun sıvının entappisinin sıfır olduğu varsayılır ve diğer derecelerdeki entalpi değerleri buna göre hesaplanır ya da verilir. Bir sistemin entalpisi, hissedilir ısı ile gizli ısı toplamından oluşur. Buna göre entalpi, toplam ısı demektir.
İç Enerji: Sistemin sahip olduğu toplam enerji İç Enerji olarak adlandırılır. Sistemin iç enerjisi, sistemi oluşturan moleküllerin kinetik ve potansiyel enerjilerinden meydana gelir.
Sistem, Ui iç enerjisine sahip bir i halinden, yeni bir Us iç enerjisine sahip s haline ulaşmışsa, sistemin iç enerji değişimi için;DU=Us – Ui yazılabilir. İç enerjinin değeri yalnızca sistemin bulunduğu duruma bağlı olduğundan, iç enerji bir hal fonksiyonudur. Hal değişkenlerinden
herhangi birinin değişmesi (basınç gibi) iç enerjinin değişmesiyle sonuçlanabilir. İç enerji Ekstensif bir özelliktir. Birimi joule’dür.
Buzun ergime ısısı LE = 335 kJ/kg Suyun buharlaşma ısısı LB = 2257 kJ /kg Buzun özgül ısı kapasitesi C = 2,14 kJ /kg Buharın özgül ısı kapasitesi C = 2,01 kJ /kg Suyun özgül ısı kapasitesi C = 4,19 kJ /kg
Buzun buhara dönüşmesinde entalpi değişimi (1 atm basınçta)
AB: 1 kg buzun, -20 oC’den 0 oC’ye ısınması: 𝑸=𝒎 .𝒄𝒑 .Δ𝑻 = 1 x 2.09 x (0-(-20))=41.8 kJ/kg
BC: 0 oC’de 1 kg buzun, 0 oC’de 1kg suya faz değiştirmesi: 𝑸=𝒎 .𝑳𝑬 = 1 x 335 =335 kJ/kg Burada hal değişimi olduğundan ısı değişimi olmaz. Buzun gizli erime ısısı 335 kj/kg dır.
CD: 0 oC’de 1 kg suyun, 100 oC’ye ısınması: 1 x 4.186 (100-0) = 418.6 kJ/kg DE: 100 oC’de 1 kg suyun, buhar fazına dönüşmesi: 1 x 2257= 2257 kJ/kg
EF: 100 oC’deki 1 kg buharın, 110 oC’ye ısınması: 1 x 2.01 x (110-100) = 20.1 kJ/kg Gıdaların soğutulması
Depolanan gıda ürünlerinin kalitesinde sıcaklık önemli bir rol oynamaktadır. Sıcaklığın düşürülmesi kalite kayıplarına neden olan reaksiyonların hızını azaltmaktadır. FGıda maddelerinin çürüme ve bozulma hızları onların sıcaklık dereceleri ile sıkı sıkıya ilişki halindedir. Genellikle gıdaların bozulma ve çürüme hızları ortam sıcaklıkları ile birlikte yükselir. Bu nedenle gıda maddelerindeki değişmeler onlara uygun düşük sıcaklık derecelerinde tutmakla tümüyle önlenebilir. Düşük sıcaklık derecelerinde mikroorganizma
çoğalma ve faaliyetleri yavaşlar. Genellikle sıcaklığın 10 0C düşürülmesi ile reaksiyon hızında yarı yarıya azalma meydana gelir. Gıdaların soğukta muhafazası onların depolama sıcaklık dercesine kadar soğutulması ve bu sıcaklık derecesinde tutulması işlemidir. Soğuk muhafazada gıdalar genellikle +2 ile -2 0C’ de soğutulurlar. Soğutma hızı ısı iletim kurallarına göre açıklanır. Soğutmada gıdanın yüzeyinde ısı iletimi konveksiyon ile gıdanın içinde ise kondüksiyon yoluyla olur. Isı iletim ortamı genellikle havadır. Hava gıdadan ısıyı alır ve soğutma sisteminin evaporatörü içinde bulunan soğutucu maddeye verir.
Bir maddenin veya ortamın sıcaklığı onu çevreleyen hacmin sıcaklığının altına indirmek veya orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine soğutma denir. Soğutma bir ısı alışverişinden başka bir şey değildir. Teknikte soğuk diye bir kavram yerine daha sıcak veya daha az sıcak kavramları kullanılır. Su için buharlaşma ısısı 2257 kj/Kg ‘dır. Eskiden düşük sıcaklık buz kullanılarak elde edilmekteydi. Gıda maddesinin içinde bulunduğu yalıtılmış bir kabinde buz erimeye bırakılır. Erime süresince buzun katı fazdan sıvı faza geçebilmesi için enerjiye ihtiyacı vardır. Bu enerji gizli enerjidir. 1 kg buz için 333,2 kj enerji gereklidir. Bu soğutma işleminin temel prensibidir. Günümüzde soğutma işlemi mekanik işlemlerle sağlanmaktadır. Soğutma sisteminde ısının soğutma kabininden aktarımını sağlayacak şekilde yapılmaktadır. Bu işlem için soğutucu akışkanlar kullanılmaktadır. En fazla kullanılan soğutucu akışkan amonyaktır ve kaynama noktası -33,3oC ‘dir.
Soğukta Muhafaza
-1 ile 1oC Arasında Taze balık, et, sosis, salam, kıyma 0 ile 5oC Arasında Süt, yoğurt, hazır salatalar, pizza, pasta vb.
0 ile 8oC Arasında Hazır yemekler, tereyağı, margarin, sert peynirler, bazı meyve ve sebzeler
SOĞUTMA SİSTEMİ VE ÇALIŞMA İLKELERİ (TEK AŞAMALI) (BUHAR SIKIŞTIRMALI (MEKANİK) SOĞUTMA ÇEVRİMİ)
Soğutma Sistemi
En yaygın soğutma çevrimidir.Bir soğutma devresi başlangıcında, sıvı refrijerant “genişleme valfini” (1) geçerken kısmen buharlaşarak “sıvı-buhar” karışımı halinde düşük basıncın hâkim olduğu evaporatöre (2) ulaşır. Evaporatörü katederken aynı basınç ve sıcaklıkta buharlaşır ve buharlaşma gizli ısısını çevreden alarak entalpisi (maddenin yapısında depoladığı her türden enerjilerin toplamıdır) yükselir. Böylece çevreden ısı yüklenerek artık tümüyle gaz fazına dönüşmüş olan refrijerant, kompresör (3) tarafından emilir ve sıkıştırılır. Sıkıştırılan refrijerant buharı, kompresörü yüksek basınçta kızgın buhar (Verilen bir basınçta buharın sıcaklığı o basınçtaki doyma sıcaklığından daha yüksek ise buhar kızgın buhardır) olarak terk eder. Eğer bulunduğu basınç sabit tutulurken, biraz soğutulup sıcaklığı yeterli bir düzeye düşürülürse, yoğunlaşabilir. Nitekim kondenserden (4) geçerken hava veya su ile dıştan soğutulunca, basınca bağlı olarak belli bir sıcaklıktaki sıvı faza dönüşür ve önce sıvı refrijerant deposuna (5), buradan tekrar genişleme valfine ulaşır. Böylece bir soğutma devresi sona ermiş, yeni bir devre başlamıştır. Soğutma devreleri aralıksız olarak peş peşe devam eder. Böylece kesiksiz bir soğutma sistemi ortaya çıkar.
1: Genişleme valfi, 2: Evaporatör, 3: Kompresör4: Kondenser, 5: Sıvı refrijerant deposu Kondensatör (yoğuşturucu); hava ile soğutma olur. Buzdolabı arkasında dışarıdadır. Kızgın buharın ısısını dış ortama vermek süretiyle sıvı hale gelmesini sağlayan kısımdır. Kızgın buharın buharlaşma gizli ısısını ortama verir. Soğutma sistemlerinde yoğuşturucunun işlevi ısıyı akışkandan hava ve/veya su gibi diğer ortama taşımaktadır. Isıyı aktarırken gaz fazındaki soğutucuda akışkan sıvı faza yoğunlaşmaktadır. Suyun buharlaştırılması için gizli ısıya gereksinim duyulmakta ve bu ısı akışkandan sağlanmaktadır.
Evaporatör (buharlaştırıcı); doygun sıvı- buhar karışımı girer. Etraftan ısı alarak (gıdalardan, ısı alır) en az doymuş buhar veya kızgın buhar çıkar. Soğutulan ortama yerleştirilir. Buzdolabı içinde bulunur. Sıvı gaz karışımı girer, etraftan ısı alarak buhar olarak çıkar. Burada sıvı soğutucu akışkan gaz faza buharlaşmaktadır. Faz değişiminde çevreden alınan gizli ısıya gereksinim duymaktadır. Isı transferi için geniş bir yüzeye sahip olmalıdır. Ortamdan ısı çekerek buharlaşır ve soğutma elde edilir.
Genleşme valfi; basınç düşürücü eleman, valfe girişte (hemen önce) akışkan doygun sıvıdır.
Yoğunlaşma noktası yada altındadır. Yüksek basınç-düşük basınç bölgesini ayırır. Valfi geçince akışkanın sıcaklığı düşer ve basıncıda düşer. Basınç düşünce doygun sıvının bir kısmı gaz fazına geçer. Sıvı akışkanın buharlaştırıcıya akışını kontrol eden bir ölçüm cihazıdır.
İstenilen miktarda soğutucunun yüksek basınç (sıvı) tarafından düşük basınç (gaz-sıvı) tarafına doğru akışını mümkün kılmaktadır. Soğutucu akışkan vanadan geçerken soğumaktadır. Sıvı akışkan tarafından verilen ısı absorbe edilerek belli bir miktarda sıvının buhara çevrilmesinde kullanılır. Sıvı soğutucunun genleşme valfinden geçerken gaz fazına kısmi dönüşümü ani buharlaşma adını almaktadır.
Kompresör; soğutma sisteminin kalbidir. Soğuk kaynaktan-sıcak kaynağa ısı iletimi olur. İş yutan makinelerdir. Soğutucu buharı sıkıştırır, basıncı yükseltir. Yüksek basınç ile soğutucu buzdolabının dışındaki borulara iletilir. Düşük sıcaklık ve basınçta buhar fazında olan soğutucu akışkan kompresöre girmektedir. Kompresör akışkanın basınç ve sıcaklığını yükseltmektedir. Bu işlem akışkan tarafından ısının yoğuşturucu da ortama verilmesine bağlı olarak gerçekleşmektedir. Sıkıştırma işlemi akışkanın sıcaklığını, yoğuşturucuyu çevreleyen ortam sıcaklığının üzerine çıkarmaktadır. Böylelikle akışkan ile ortam arasındaki sıcaklık farkı akışkandan ortama ısı aktarımını sağlamaktadır.
Çalışma İlkeleri
Bir sistemdeki sıcaklığı çevre sıcaklığından daha düşük tutabilmek için, hem bu sistemdeki ısının uzaklaştırılması ve hem de sistemin sınırından içeriye ısı sızmasının olabildiğince engellenmesi gerekmektedir. Soğuk deponun, soğutma rejiminde tutulabilmesi için soğuk depodan çıkarılması veya dışarıya atılması için gerekli ısı miktarına soğutma yükü denir.
Soğutma yükü birim zamanda değerdir. Soğutma sistemi düşük sıcaklıktaki ısıyı alıp sistemin başka bir kısmına aktaran bir pompa görevi yapar. Isının aktarıldığı kısımda bu ısı daha yüksek sıcaklıktaki çevreye atılarak uzaklaştırılır. Böyle bir sistemin oluşması için enerjiye gereksinim vardır.
Bir soğutma sisteminin bir soğuk birde sıcak ucu vardır. Sistemin düşük sıcaklıktaki tarafı, (soğuk ucu) soğutulan ortamın sıcaklığından daha düşük sıcaklıkta tutulur. Böylece, soğutulan ortamın ısısı, termodinamiğin ikinci yasasına (ısı daima sıcak cisimden soğuk cisme doğru akar) uygun olarak, soğutma sisteminin soğuk tarafına spontan olarak akabilmektedir.
Termodinamiğin 2. yasası ısının sadece yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa doğru akabildiğini ifade etmektedir. Eğer bir sistem çevre sıcaklığının altında tutulması gerekiyorsa bu durumda ısı bu yasada belirtilen durumun tam tersi yönünde akmak durumundadır. Buda göre soğutma
sistemi düşük sıcaklığın hakim olduğu bir ortamın ısısını yüksek sıcaklıktaki bir ortama aktaran bir pompa gibi görülebilir. Bir soğutma sisteminin soğuk ve sıcak olmak üzere iki ucu vardır. Sistemin soğuk ucu soğutulan ortamın sıcaklığından daha düşük sıcaklıkta tutulur.
Böylece soğutulan ortamın ısısı termodinamiğin 2. yasasına uygun olarak soğutma sisteminin soğuk tarafına kendiliğinden akar. Buna karşılık soğutma sisteminin sıcak ucu soğutulan ortamın dışında yer alır ve sıcaklığı buradaki çevrenin sıcaklığından daha yüksek olmalıdır ki soğutulan ortamdan absorbe edilmiş ısı kendiliğinden çevreye akabilsin. Bir soğutma sisteminde yüksek ve düşük sıcaklık ucu oluşması sistemde devamlı dolaşan bir soğutucu akışkan yardımıyla sağlanabilmektedir. Bilindiği gibi bir sıvının kaynama ve yoğunlaşma sıcaklığı mutlak basıncın bir fonksiyonudur. Eğer sıvı düşük basınç altında ise kaynama işlemi daha düşük sıcaklık derecesinde gerçekleşir. Soğutma devresinde dolaştırılan ve buharlaşma ile yoğuşturma arasında durum değiştirerek soğutma rejimine uygun sıcaklıkta buharlaşan akışkana soğutucu akışkan denir. Amonyak suda çok çabuk eriyen bir maddedir.
Ayrıca su ve amonyak karışımı 140 dereceye ısıtıldığı zaman, amonyak sudan tamamen ayrılır. Amonyağın bu özelliklerinden yararlanılarak, absorbsiyonlu soğutma sistemleri yapılmıştır.
Soğutma sisteminde, düşük basınç ve düşük sıcaklık derecesinde kaynayan soğutucu, soğutulan çevrenin ısısını buharlaşma gizli ısısı olarak yüklenir. Bu şekilde oluşan soğutucu buharı yüksek bir basınca kadar sıkıştırılırsa yüksek sıcaklıkta yoğunlaşabilir. Böylece absorbe edilmiş ısı yoğunlaşma sonucu serbest kalır ve yoğunlaştığı çevreye yayılır.
Şekildeki gibi soğutma devresi başlangıcında sıvı akışkan genişleme valfini geçerken kısmen buharlaşarak sıvı buhar karışımı halinde düşük basıncın hakim olduğu evaporatöre gelir.
Evaporatörü geçerken aynı basınç ve sıcaklıkta buharlaşır ve buharlaşma gizli ısısını çevreden alarak entalpisi yükselir. Böylece, çevreden ısı yüklenerek tümüyle gaz fazına dönüşmüş olan akışkan kompresör tarafından emilip sıkıştırılır. Sıkıştırılan akışkan buharı, yüksek basınçta kızgın buhar olarak kompresörü terk eder ve daha sonra kondansatöre gelir ve buradan geçerken hava veya su ile dıştan soğutularak, basınca bağlı olarak belli bir sıcaklıktaki sıvı faza dönüşür. Önce sıvı akışkan deposuna, buradan da genişleme valfine ulaşır. Böylece bir soğutma devresi sona erer ve yeni bir soğutma devresi başlar. Soğutma devreleri aralıksız olarak peş peşe devam eder ve böylece kesintisiz bir soğutma sistemi ortaya çıkar.
Soğutma sistemi öğeleri, mekanik buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin ana bileşenleri, kompresör, yoğuşturma, genleşme valfi ve buharlaştırıcıdan oluşur. Soğutucu akışkan bu bileşenlerden ilerlerken sıvı fazdan gaz fazına geçmekte ve tekrar sıvı hale dönüşmektedir.
Tepeden aşağı akan dere gibi, ısı sıcaktan soğuğa doğru akar. Bir buz kabininde ılık yiyeceklerdeki ısı, soğuk buz kütlesi tarafından çekilir. Yiyeceklerden çekilen ısı neden buzun sıcaklığını yükseltmedi? Çekilen ısı nereye gitti? (Buz kapları) Bu kayıp ısı buzun katı fazdan sıvı faza geçmesi için kullanıldı. İçinde bir soğutucu akışkanın kaynayarak buharlaştığı kaba evaporatör denir. Su buharını basınç altında sıkıştırırsak su haline gelir. Bunun sonucunda ısı açığa çıkar. Görüldü ki yoğunlaşınca ortaya çıkan ısı, buharlaşırken ortamdan çekilen ısıya eşittir. Ayrıca bir sıvının buharlaşma sıcaklığı ile aynı sıvının gaz fazının yoğunlaşma sıcaklığı aynıdır. Sıvıların sıcaklığı basınca göre değişir. Basıncı artan sıvıların kaynama sıcaklıkları da artar. Basıncı artan sıvıların kaynama sıcaklıkları da azalır. Servis borusu kesilen buzdolabından boşalan soğutucu gaz değdiği yeri soğutur. Nedeni basıncın aniden düşmesidir.
SIVI TARAF BUHAR TARAF Soğutucu deposu Doygun sıvı (buharlaşam başlangıcı)
Doygun sıvı C Kızgın buhar D Ortama ısı vermekte B
YÜKSEK BASINÇ (sıcak) Basınç düşmesi
Isı açığa çıkar ısı yok Sıvı-gaz karışımı DÜŞÜK BASINÇ (soğuk)
E A
Sıvı-buhar karışımı Doygun veya kızgın buhar Ortamdan ısı almakta (Entalpisi yüksek)
Soğutucu akışkan bu bileşenlerden ilerlerken sıvı fazdan gaz fazına geçmekte ve tekrar sıvı hale dönüşmektedir. D noktasında genleşme valfi girişinden hemen önce akışkan doygun sıvı haldedir. Yoğunlaşma noktasında ya da altındadır. Genleşme valfi yüksek basınç bölgesi ile düşük basın bölgesini ayırmaktadır. Genleşme valfini geçtikten sonra akışkanın sıcaklığının düşmesi ile basınçta düşmektedir. Sonuçta sıvı akışkanın bir kısmı gaz faza dönüşür. E noktasında sıvı akışkan buharlaştırıcının etrafını çevreleyen ortamın ısısını alarak tamamen buharlaşmaktadır. Doygun buhar çevreden ilave ısı alıp kızgın buhara ulaşabilir. Kızgın buhar ya da doygun buhar yüksek basınca maruz kaldığı A noktasında kompresöre girer.
Kompresörde buharın sıkıştırılması sabit entropide gerçekleşir. Bu noktada soğutucu akışkanın basıncı arttığında sıcaklık artmak da B noktasından akışkan tamamen kızgın buhar haline geçmektedir. Kızgın buhar C noktasında yoğuşturucuya taşınmakta, yoğuşturucu da ortama ısı vermektedir. Bu noktadan sonra akışkan tekrar sıvı faza geçmekte ve deponun içerisine doldurulmaktadır.
D noktası; genleşme valfinin girişinden hemen önce akışkan doygun sıvı haldedir.
Yoğunlaşma noktasında yada altındadır. Genleşme valfi yüksek basınç bölgesi ile düşük Genleşme
valfi akış kontrolü geçerken soğuma ısı açığa
Yoğuşturucu (Kondensatör)
Kompresör Buharı emerek alır basınç arttı sıcaklıkta
arttı
Buharlaştırıcı (Evaporatör)
basınç bölgesini ayırmaktadır. Genleşme valfini geçtikten sonra akışkanın sıcaklığının düşmesi ile basınçta düşmektedir. Basınçtaki bu düşüşe bağlı olarak sıvı akışkanın bir kısmı gaz faza geçmektedir. Sıvı-gaz karışımı (flaş gaz) şeklinde genleşme valfini terk etmektedir.
E noktası; sıvı gaz karışımı buharlaştırıcı serpantinine (kalorifer döşemesinde bükülmüş borularla yapılmış ısı değiştirici) girmektedir. Buharlaştırıcıda soğutucu akışkan buharlaştırıcı serpantinin etrafını çevreleyen ortamın ısısını alarak tamamen buharlaşmaktadır. Doygun buhar çevreden ekstra ısıyı alıp kızgın buhar fazına ulaşmaktadır.
A noktası; doygun yada kızgın buhar akışkanın yüksek basınca maruz kaldığı kompresöre girmektedir. Bu yüksek basınç akışkanın kritik basıncının altında olmalı ve akışkanın kuyu suyu veya atmosfer gibi yaygın olarak kullanılan ısı alıcıların sıcaklığından yüksek sıcaklıkta yoğunlaşmasına izin verilmelidir. Kompresörde buharın sıkıştırılması sabit entropide gerçekleştirilmektedir.
B noktası; Soğutucu akışkan basıncı arttığında sıcaklık artmakta ve akışkan kızgın buhara geçmektedir. Kızgın buhar yoğunlaştırıcıya taşınmaktadır. Hava soğutmalı yada sıvı soğutmalı yoğunlaştırıcılar kullanılarak soğutucu akışkan ortama ısı vermektedir.
Akışkan D noktasında tekrar sıvı faza geçmektedir. Akışkanın tümü doygun sıvıya dönüştürüldüğünde soğutucunun sıcaklığı ortama aktarılan ısıya bağlı olarak yoğunlaşma sıcaklığının altına düşmekte yada başka bir ifade ile soğutulmaktadır. Soğutulan yada doygun hale gelen sıvı genleşme valfine dönmekte ve döngü devam etmektedir
Basınç Entalpi Grafiği Açıklaması
1-2 arası. Sıkıştırma işleminden dolayı basınç ve entalpi artışı
2-3 arası. Akışkan ısısını cevre ortamına aktardığından basıncı sabit kalıp entalpisi azalmıştır.
3-4 arası. Soğuyan akışkanın kısılma vanası ile entalpisi sabit kalıp basıncı düşmüştür
4-1arası. Soğutulan ortamın ısısını alıp buharlaşan akışkanın basıncı sabit kalıp entalpisi artmıştır. (buharlaşma gizli ısısını alır)
Bir maddenin sıcaklığı yükselmişse ısı kazanmıştır. Sıcaklığı düşmüşse ısı kaybetmiştir. Bir sıvı kaynama durumunda gizli ısı çeker. Yoğunlaşma durumunda çevreye gizli ısı verir.
A-B arası; 243-178=65 kJ/kg ısı kaybetmiş (evaporatörü ısıtmada kullanıldı). (45 0C’den -25
0C) (gizli ısı) Sıcaklık düşmüşse ısı kaybetmiştir. Entalpi sabit.
C noktası; 125 kPa ---- (-25 0C kaynama oluşur) (Isıyı çevreden almaktadır ve entalpisi yükselir H2=340 kJ/kg) 340-243= 97 kJ/kg ısı uzaklaşır. Her soğutma için (soğutma etkisi).
Buna soğutucunun soğutma etki veya net soğutma etkisi denir. Gerçekte -25 0C’ de 1 kg R- 12‘ nin 125 kPa’ da buhar fazına dönüşmesinde, buharlaşma gizli ısısını (340-178= 162 kJ/kg bulunmakta birlikte bulunan 65 kJ genleşme valfi çıkışında evaporatif soğutmada harcandığından soğutma etkisi 97 kJ/kg düzeyinde (162-65)= 97 kJ düşmüş bulunmaktadır.
C-D arası; Evaporatörü doymuş buhar halinde terk eden soğuk akışkan buharı aynı koşullarda kompresörün giriş ucundan emilerek sıkıştırılır. Sıkıştırma C-D ‘ye sabit entropide eğrisi üzerinden izontropik gerçekleşir. Sıkıştırma uygulaması akışkanın kaynama noktasına kondenserde soğutucu olarak kullanılan suyun (havanın) sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklığın yükselterek akışkan buharın yoğunlaşıp tekrar sıvı faza dönüşmesini sağlayabilmek için gerekli bir işlemdir.
C noktasında, 125 kPa basınç, -25 0C, entalpi 340 kJ/kg D noktasında, 1100 kPa basınç, 60 0C, entalpi 380 kJ/kg olur.
Sıkıştırmada, kompresörün soğutucu uyguladığı işin mekanik eşdeğeri 40 kJ/kg dır. (380-340) işte sıkıştırma sonunda, akışkan sıcaklığının ve entalpisinin yükselmiş olmasının nedeni budur.
D noktası; kompresör, aynı şartlarda (yüksek basınç ve yüksek sıcaklık) kondensere ulaşır.
Kondenserde sabit basınç altında (D-E) akışkanın aşırı sıcaklığı giderilerek 60 0C’den 45 0C’
ye soğur.
E noktası; akışkan buharı kondenserde E noktasından A noktasına kadar olan süreçte sabit sıcaklık ve sabit basınç altında yoğunlaşma gizli ısısını bırakarak yoğunlaşır ve tam A noktasında doymuş sıvı niteliğine ulaşır. A noktası sistemin bir soğutma devresinin sona erdiğini ve yeni bir devrenin başladığı noktadır. Ülkemiz için 31 0C’ den az olursa damlar.
Soğutma Sistemlerinde Defrost (Kar-Buz Eritme)Yöntemleri
İster direk genişlemeli ister salamuralı olsun soğutma, soğutma sistemlerinde, soğumayı sağlayan refrijerantın dolaştığı boruların yüzeyi zamanla karlanır ve buzlanır.
Refrijerant sıcaklığı sıfırın altında olduğu sürece bu oluşumdan kaçınılamaz. Böylece soğutma yüzeyleri üzerinde, ısı transferini sınırlandıran kalın bir katman oluşarak, sistemin soğutma kapasitesi düşer. Bu yüzden ısı transferini engelleyen bu oluşumun zaman zaman giderilmesi, yani bu istenmeyen katmanın eritilerek uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu işleme “defrost”
denir. Eğer refrijerant sıcaklığı sıfır dereceye yakınsa oluşan katman buz niteliğinde olduğu halde, çok düşük derecelerde kar şeklinde bir yapı ortaya çıkar. Ayrıca çok düşük derecelerde çalışan soğutucularda defrost ihtiyacı daha geç ortaya çıkmaktadır. Buna karşın daha yüksek sıcaklıklarda çalışan sistemlerde defrost ihtiyacı kendini daha erken ve sık göstermektedir.
Farklı ilkelere dayanan çeşitli defrost yöntemleri vardır. Bunların başlıcaları; hava ile defrost, su ile defrost, elektrik ile defrost ve sıcak refrijerant buharıyla defrost gibi uygulamalardır. Bu uygulamaların dışında bir de soğuma sisteminin çalışmasına ara vermeye gerek kalmaksızın defrost yapılmasına olanak veren sürekli defrost sistemi vardır.
Buzdolabında, soğutucu bölme tam otomatik eritme yapar. Buzdolabınızın soğuması sırasında soğutucu bölmenin iç arka duvarında su damlacıkları ve 7-8 mm. kalınlığına kadar karlanma oluşur. Bu oluşum soğutma sistemi gereği normaldir. Arka duvardaki otomatik eritme sistemi sayesinde belli aralıklarla otomatik eritme yaparak oluşan karın kendiliğinden erimesi sağlanır. Kullanıcı tarafından karın kazınmasına ve su damlacıklarının temizlenmesine gerek yoktur. Eritme sonucu oluşan su, su toplama oluğundan geçerek boşaltma borusu aracılığı ile buzdolabınızın arkasındaki buharlaştırma kabına akar ve burada kendiliğinden buharlaşır.
Isı kapasitesi: Bir cisme verilen ΔQ ısısının, o cisimde neden olduğu ΔT sıcaklık değişimine oranı, o cismin ısı kapasitesidir (C).
C=ΔQ /ΔT birimi J/0C, kJ/0C
Özgül ısı:Bir maddenin ısı kapasitesinin, o maddenin birim kütlesine oranı onun özgül ısısıdır.
Özgül ısı (Cp)=Isı kapasitesi / Kütle =ΔQ /m. ΔT, birimi kJ/kg 0C
Bir maddenin sıcaklığı yükselmiş ise, ısı kazanmıştır. Bir maddenin sıcaklığı düşmüş ise, ısı kaybetmiştir. Fakat bir maddenin ısı kazanma veya kaybetmesi, daima onun sıcaklığında bir değişime neden olmaz. İç enerjide bir kazanç veya kayıp, o maddede sıcaklık değişimine neden olmaksızın faz değişimine neden olur. Bir maddenin sıcaklığında değişmeye neden olan ısıya “hissedilir ısı” denir. Bir maddenin sıcaklığında değişme olmaksızın o maddenin faz değiştirmesini sağlayan ısıya “gizli ısı” denir.
Soğutucu (refrijerant) akışkanların özellikleri
Bir soğutma sisteminde bir yüksek birde düşük sıcaklık alanı oluşması, sistemde ancak devamlı dolaşan bir soğutucu akışkan (refrijerant) yardımıyla sağlanır.
Primer soğutucular, Bir soğutma sisteminde bizzat soğuk üretiminde kullanılan veya üretilmiş sıcaklığın taşınmasında yararlanılan akışkanlara denir. Bizzat soğuk üretiminde kullanılırlar.
Amonyak, Freon gazları (R 11-CFC11- Triklorflormetan; Freon12-(CCl2F2)Diklorflormetan) Freon 22-(CHCIFF2) Monoklorodifloro metan), HFC 134a (CH2FCF3), NH3, CO2, Azot, bunlara örnektir.
R134a (CF2CH2F), 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.
Freon 12 iklimlandirme sistemlerinde ve soğuk depo tesislerinde geniş bir kullanıma sahiptir.
Az miktarda iken tamamen kokusuzdur. FREON-12’nin kimyasal formülü (CF2Cl2)’dir.
Bileşimi nde karbon, klor ve flor vardır. Atmosferik basınçta kaynama noktası (-298° C) ve donma noktası da (-157.78° C)’dir 5-6 kg/cm2 basınç altında 20°C’de sıvılaşır. Normal basınç ve sıcaklıkta gaz halinde bulunan Freon-12’nin özgül ağırlığı havanın özgül ağırlığından daha büyüktür Suda güç eridiğinden, buharlaştırıcıdaki düşük basınç nedeniyle sisteme sızacak havanın getirdiği su buharı katılaşarak çalışma düzensizliklerine yol açabilir. Suyun soğutucu akışkandan ayrılması için kurutucu kullanılmalıdır. Sistemin hava sızdırmaması gerekir.
Renksiz olan Freon-12 göz, burun, boğaz ve ciğerleri tahriş etmez, yanıcı ve patlayıcı değildir. Yağ ile F12 kolayca karışabildiğinden sistemde yağ ayırıcısı kullanmak zorunluluğu yoktur. F12 nispeten ağır bir akışkan olduğundan büyük yük kayıplarına sebebiyet vermemek için kompresör emişinde ve çıkışında hızlar 7-12 m/s ve12-15 m/s arasında tutulur.
Sekonder soğutucular, üretilen soğuğun taşınmasında görevli donma noktası düşük sıvılardır.
Primer soğutucu sekonder soğutucuyu soğutmakta sonrada soğumuş sekonder soğutucu gıdayı soğutmaktadır. Örnek, salamura (%23 NaCl, CaCl ), Etile glikol, Propilen glikol, çözeltileri.
Buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinde birçok akışkanın ticari olarak kullanımı mümkündür. Akışkanın seçimi verilen sistem için akışkanın uygunluğunun belirlenmesine bağlıdır.
1.Soğutucu akışkanın normal kaynama sıcaklığı 0°C’nin altında olmalı, (Atmosfer koşullarında gaz halinde bulunmalı.)
2.Buharlaşma gizli ısısı yüksek olmalıdır. (Düşük zamanda akışkanın birim zamanda sirküle edileceğini göstermektedir)
3.Yoğunlaşma basıncı yüksek olmalıdır.
4.Donma sıcaklığı buharlaşma sıcaklığının altında olmalıdır.
5. Sağlığa zararlı olmamalı, 6. Yanıcı olmamalı,
7. Çalışma koşullarında stabil olmalı,
8. Olası sızıntı durumlarında kolaylıkla fark edilebilir olmalı (renk veya koku vasıtası ile), 9. Görece ekonomik olmalı,
10. Kimyasal olarak dayanıklı olmalı 11. Ucuz olmalı
12. Görece daha yüksek buharlaşma ısısına sahip olmalı, 13. Kullanımı sonrası kolaylıkla geri dönüştürebilir olması, 14. Olası sızıntılar sonrasında düşük çevresel risk taşıması ve
15. Birim ısı çekmek için gerekli debinin görece düşük olması da soğutucu akışkan seçimine etki eden faktörlerdendir.
Amonyaklı Soğutma Sistemi
Soğutucu akışkanlar kimyasal bileşikler olup, soğutma tesisinin özelliklerine göre çeşitli şartlara sahip bulunmaları istenir. Ülkemizde uygulanmakta olan soğutma makineleri teknolojisi ve mevcut ekonomik koşullar altında genellikle Freon tipi akışkanlar ve amonyak kullanılmaktadır.
Amonyak (NH3) (FreonR-717) ve Özellikleri
Hacimsel özgül soğutma yükünün büyük olması nedeniyle soğutma sanayiinde, özellikle buz elde etmek ve üretmek amacıyla kurulan büyük endüstri tesislerinde kullanılır. Amonyak buz üretiminde ve +10° C - -40° C arasında soğutma yapılması istenen soğuk depolama tesislerinde soğutucu akışkan olarak kullanılabilir. Keskin ve yakıcı kokusu, boğucu ve zehirleyici etkisinden ötürü okul, otel, sinema, kışla, tiyatro ve konferans salonu gibi insanların toplu halde bulundukları yerlerde soğutucu akışkan olarak amonyağın kullanıldığı soğutma cihazlarından kesinlikle yararlanılmaz.
Atmosfer basıncında buharlaşma sıcaklığı – 33°C civarındadır. Kritik sıcaklığı 132,4° C, Donma sıcaklığı (-77,6° C), Kritik basıncı 113,3 atm’dir. Suda eridiğinde donma noktası alçalır. Amonyak, atmosferik basınçta, (-33.3° C) sıcaklıkta kaynar suda kolay çözünür.(- 15.5° C) sıcaklıktaki su diğer sıcaklıklardaki sudan yaklaşık olarak 900 kat daha fazla amonyağı çözer. Bu çözelti çok tehlikeli ve çok zararlıdır. Isıtıldığında sudan kolayca ayrılması nedeniyle amonyak, absorpsiyonlu soğutma makinalarında çok kullanılır.
Küçük soğutma yükleri için pek elverişli bir akışkan değildir. (Sistemde akışkan miktarı az olunca ayar ve kontrol güçleşir. Kolay yanmaz, fakat: belirli şartlar meydana gelince yanar ve hava ile karışarak şiddetli bir patlayıcı madde haline gelir. Bu tehlikelerinden dolayı hiç bir zaman iklimlendirme sistemlerinde kullanılmamalıdır. Kompresörleden basınçlı kızgın buhar olarak çıkışta meydana gelebilecek yüksek sıcaklık altında oldukça yavaş şekilde hidrojen ve azot gazlarına ayrılma ihtimali vardır. Yoğunlaşma basıncı ve yoğunlaşma sıcaklığı düşüktür, buharlaşma ısısı yüksektir, üretimi kolay ve maliyeti yüksek değildir, kokulu olduğu için soğutma tesisinde kaçak olup olmadığı kolayca anlaşılabilir. Amonyak yiyecek maddesi muhafazasında kullanıldığında sistemin sızdırmaz olmasına özellikle özen gösterilmelidir, zira amonyağa bulaşmış besin maddeleri yenmez.
Akışkanlar içinde en yüksek buharlaşma gizli ısısı ile dikkat çekmektedir. Demire ev çeliğe aşındırıcı değildir. Bakır bronz ve pirinçi paslandırmaz. Gözleri tahriş eder. Havada % 0.5
varsa toksik etki yapar. Sızıntı koku ile ve sülfür tozları yakılarak çıkan beyaz duman ile kontrol edilir. Kimyasal stabilitesi çok iyidir. Yanıcılığı vardır. Koku vardır.
Kaynama noktası--- (-33 0C) (1 atm=101.325 kPa) Bıharlaşma basıncı---(236.5 kPa (-15 0C)
Yoğunlaşma basıncı---(1166.5 kPa (30 0C)
Donma noktası---(-77.8 0C) (1 atm=101.325 kPa)
Kritik sıcaklık---(132.8 0C) (tamamen bozulduğu sıcaklık) Buharlaşma gizli ısısı---(1314.2 kJ/kg (-15 0C)
Kompresör çıkış sıcaklığı---(98.9 0C)
Sıkıştırma oranı---(4.94 (30 /-15 0C)
Mekanik soğutma sisteminde amonyak kullanılması durumunda sıvı refrijerant (soğutucu) deposunda amonyak 25 0C’ de ve 1200 kPa basınç altındadır. Amonyak genleşme valfinden geçip evaporatöre akarken buharlaşır. Evaporatörde basınç 159.2 kPa düzeyine ve -24 0C’ de dır. 227 kPa düzeyinde ise -16 0C’ de kaynayarak buharlaşır. Amonyak buharı bu basınç ve sıcaklıkta kompresör tarafından emilir. Kompresörde sıkıştırılan amonyak buharının basıncı 1203.7 kPa, sıcaklığı da 85 0C’ ye çıkar. Sıcak ve yüksek basınçlı buhar kondensatöre uçarken soğutulur, sıcaklığı 31 0C’ ye düşünce aynı basınçta olduğu halde sıvı faza dönüşür ve kondensatörün çıkışına doğru daha da soğuyabilir.
Amonyak özellikle yüksek kapasiteli soğutma sistemlerinde en yaygın olarak kullanılan soğutucu akışkandır. 1 atm. de kaynama noktası -33 0C dir. Buna göre eğer amonyak -33 0C’
nin altında ise sıvı haldedir. Isı vererek sıcaklığı -33 0C’ ye ulaşınca 1 atm kaynamaya başlar.
Buharlaşmaya başlar. Eğer -40 0C sıcaklıkta ve 1 atm’ de ise sıvıdır. Eğer basınç yükseltilirse 200kPa gibi kaynama noktası yükselir ve -18 0C olur. Aynen su buharında olduğu gibi, soğutucu akışkanda buharıda soğutulunca etkisinde kaldığı basınca bağlı olarak belli bir düşük sıcaklığa erişince yoğunlaşır. Eğer yüksek basınç altında ise daha yüksek sıcaklıkta, buna karşın düşük basınç altında ise daha düşük sıcaklıkta yoğunlaşabilir. Amonyak suda çok çabuk eriyen bir maddedir. Su ve amonyak karışımı 140 0C’ ye ısıtılırsa, amonyak sudan tamamen ayrılır.
