2

PAGE 26

NTE-2 EVAPORATR SEM

2.1 EVAPORATR KAPASTES

Is evaporatre iletim tanm nm yoluyla ular. klimlendirme uygulamalarnda, snn ou soutulacak ortamdan evaporatre tanm yolu ile ular. Havann tanm yada bir fan yardm ile veya soutma ortam ile evaporatr arasndaki scaklk farkndan kaynaklanan yer ekim vastasyla havann dolam ile olur. Isnn bir ksm soutma ortamda bulunan soutulacak madde ve soutma ortam duvarlar ile evaporatr arasnda direkt olarak nm vastas ile olur. Soutulacak maddenin evaporatrn d yzeyi ile temasta bulunduu ortamda s direkt olarak iletim yolu ile olur. letim s transferi sv soutma uygulamalarnda olur. nk soutulacak su daima evaporatr yzeyi ile direkt temas halindedir.

Is evaporatrn d yzeyine nasl ularsa ulasn evaporatr d yzeyinden serpantin iine akan soutucu akkana iletim yoluyla olacaktr. letim yolu ile olan s aadaki eitlik kullanlarak hesaplanr.

Q = K . A . (t ln

(2.1) Q Evaporatre transfer edilen s ( W )

A Evaporatr d yzey alan ( kanatklar dahil m2 )

K Toplam s transfer katsays ( W/ m2 K )

(t ln Evap d yzey ve i yzey arasndaki ortalama logaritmik scaklk fark ( K )

2.2 TOPLAM ISI GERGENLK DEERBir evaporatr yzeyinden oluan toplam s transferi aadaki formlle hesaplanabilir.

1 = R + L + 1 Ku fi k fo

(2.2)fi i yzey cidarnn iletim faktr (W/m2K)

L/k serpantin ve kanatklarn sl direnci.

fo d yzey cidarnn iletim faktr (W/m2K)

R d yzey alannn i yzey alanna oran

L serpantin cidar kalnl (m)

Ku serpantin s iletim katsays (W/m2K)

Evaporatr malzemesi sl iletkenlii iyi olan malzemelerin seildiinden (2.2) nolu denklemde (L/k) sl direncinin toplam s transfer katsaysn etkisi ok azdr. Bu yzden fi ve fo deerleri hemen hemen Ku nun deerini belirler.

Genellikle i ve d yzey cidarnn iletim faktrnn etkilediinden dolay bir evaporatrn U deeri; kullanlan malzeme serpantin ekline, serpantin i yzeyindeki soutucu akkan hzna ve iletkenliine, evaporatrde mevcut olan yk miktarna, soutulan cisme, d yzeyin durumuna, serpantin zerinde akan akkan (gaz yada sv ) hzna ve i yzey d yzey alanna orana baldr.

letim yoluyla s transferi svlarda gazlardan daha fazla olur. Bu yzden evaporatrlerde i ksmda slak yzey arttka s transferi artar. Ayn zamanda evaporatr d yzeyi slak olduundan evaporatre daha fazla s transfer edilecektir.

Evaporatrn i yzeyinin veya d yzeyinin kirlenmesi s transferini azaltacaktr. yzey kirlenmesine genellikle ar ya miktar ve dk soutucu akkan hzlar neden olur. Dk hzlarda, akkann kaymasndan dolay oluan buhar kabarcklar i yzeye yapma eilimindedir.

2.3 EVAPORATR SICAKLIK FARKI (SF)Her hangi bir uygulamada uygun bir evaporatr seiminde dnlmesi gereken nemli faktrlerden biri evaporatr SF deeridir. Evaporatr SF, evaporatre giren havann scakl (genellikle tasarlanan ortam scakl olarak alnr) ile soutucu akkann evaporatr ktaki basnca karlk gelen doyma scakl arasndaki fark olarak tanmlanr.

Yiyeceklerin ve dier rnlerin optimum artlarda soutma yoluyla muhafaza s sadece ortam scaklna deil ayn zamanda ortamn nem miktarna baldr. Ortamda nem miktar olduka dt zaman (yani hava kuru olduu zaman ) para et, sebze, st rnleri iek trleri ve meyve gibi rnlerde ar ekillerde kuruma olacaktr. Tam tersi durumda nem miktar olduka fazla olduunda yiyeceklerde bakterilerin remesi hzlanacaktr.

Soutulacak ortamda nem miktarn belirleyen en nemli faktr evaporatr SF arttka nem miktar azalacak, evaporatr SF azaldka nem miktar artacaktr (ekil2.1).

ekil-2.1 Evaporatr kapasitesinin scaklk fark (SF) ile deiimi

2.4 SERPANTN SICAKLIK FARKININ (SF) ORTAM NEMNE ETKSBesinlerin ve dier rnlerin en uygun artlarda soutma ile korunmas sadece scakla deil ayn zamanda ortam nemine baldr. Ortamda nem seviyesi dk olduunda et, sebze, meyve ve st rnlerinde ar su kayb oluur. Dier taraftan bal nem ok ar ykseldiinde zellikle k sezonunda et rnlerinde bakteri, mantar ve kf oluur. Soutulan rnler ie, kutu ve nem geirmez ambalajlarda olduunda ortam nemi ok nemli deildir.Souk odalarda bal nemi etkileyen en nemli faktr evaporatr scaklk farkdr (SF). Ortamla evaporatr arasndaki scaklk fark azaldnda ortamdaki bal nem artar. Buna karlk daha byk scaklk farklarnda ortamdaki bal nem der. Bal nemi etkileyen dier faktrler hava hareketi, sistemin alma zaman, sistemin kontrol tipi, hava akmna maruz kalan rn yzeyi, enfiltrasyon oran ve d hava artlardr.

Evaporatr tasarm iin gerekli bal nemlere uygun scaklk farklar TABLO-2.1de verilmitir.

TABLO-2.1 Evaporatr tasarm scaklk farklar

Evaporatr SF (K)

Bal nem (%) Doal tanm Zorlanm tanm

95 91 7 8 5 6

90 86 8 9 6 7

85 81 9 10 7 8

80 76 10 11 8 9

75 70 11 12 9 10

NOT: -120 C daha dk scaklklarda 6 K evaporatr SF zorlanm tasarm tip evaporatrler kullanlr. 2.5 DOAL TAINIMLI EVAPORATRLERN SEM

Bu tip evaporatrler dk hava hz ve yiyeceklerde minimum korumasn olduu durumlarda kullanlr. Bu tip evaporatrler ev tipi, vitrin tipi, iine girilebilir souk depolar ve byk soutma odalar tipindeki soutma birimlerinde kullanlr. Doal tanml evaporatrlerin temel kademelendirilmesi her dererce Kelvin bana Watt olarak verilir. Bununla birlikte baz rneklerde kapasite deerleri 1 K scaklk farkna gre verilmektedir.

Doal tanml evaporatrlere ait kapasite tablolar TABLO R-1 ile TABLO R-6ya kadar olan tablolarda verilmitir.

RNEK-1: Soutulacak bir odada 6 m, genilii 11 m, ve ykseklii 3 mdir. Oda iin hesaplanan soutma yk 7 kW ve oda ortamnn -18 0C olmas istenmektedir. Evaporatr SF=8K kullanarak TABLO R-2den uygun evaporatr seiniz. Soutucu akkan R- 12 dir.

ZM: Oda boyutlar incelendiinde ( 11 m* 6 m ) 4 ile 6 aras evaporatrlerin iki sra halinde ucuca eklenerek gerekli souk hava miktarn vererek ve tavana iyi bir ekilde kaplayacak ekilde seilebilir.

TABLO R- 2 incelendiinde 3 m ve 4 m uzunluundaki levha tip evaporatr gruplarn uygun olduu grlr. Eer 3 m uzunluundaki evaporatrler seilirse iki sra halinde ve her srada tane levha evaporatr olmak zere toplam 6 tane levha tipi evaporatr seilir. Bu durumda bir sra iin toplam uzunluk 9 m ve evaporatrler arasnda her sra iin 0,5 boluk kalmak zere seim yaplr (ekil-2.2).

ekil-2.2 Donmu muhafaza odasna levha tipi evaporatrlerin yerleimiHer evaporatr levhas iin gerekli kapasite (kW) = Toplam soutma yk / (Levha says) * (SF)

rnek olarak gerekli kapasite = 7 kW / (6) (8 K) = 0,1458 kW/K veya

= 7 kW / (4) (8 K) = 0,2188 kW/K

4 m uzunluundaki evaporatrlerin seilmesi durumda toplam 4 tane evaporatr seilir. Bu durumda 2 halinde ve her srada iki tane olacak ekilde evaporatrler tavana yerletirilir.

4 evaporatr iin ;

7 kW = 0,2188 kW/K 4*8 K

Tablo R-2 ye bakldnda 4 evaporatr ( her birinin uzunluu 4 m) iin gerekli kapasitesiyle salanmas grlr. 6 evaporatr iin (her birinin uzunluu 3 m )gerekli kapasitenin salad evaporatr olduu grlr. Model No 6-3-0-B nin kapasitesi 0,1519 kW/K dir. Seim yaplmas durumda 6 evaporatr ve 8K evaporatr SF iin toplam kapasite,

Qe = 6*8K *( 0,1519 kW/K ) = 7,29 kWTablo R-2 ye dikkat edildiinde R-12 iin iki tane ak kontrol elaman yeri her sra iin 1 tane gerekmektedir. Eer soutucu akkan olarak kullanlsayd 1 tane ak kontrol elaman gerekecekti.

RNEK-2 nceki rnekte verilen artlar iin tavana monte edilecek 40 mmlik plak dkme demir boru boyunu hesaplaynz.

ZM: T0 = -18 0C ( SF = T0 - Te

ST =8 K Te = T0 -SF = -18 0C - 8K = -26 0C

Tablo R 4 den interpolasyon yoluyla

T0 ( 0C ) .

Te ( 0C ) -18 .

-26 8,7 ( w/m2 K )

U = 8,7 ( w/m2 K )

Tablo R- 5 den

Boru ap (mm) metrekare bana boru uzunlu (m/m2)

40 6,60 (m/m2)

1m d tzey iin 6,60 m boru uzunluu gerekli

toplam d yzeyi bulmak iin ,

Qe = U*A*(Evap SF )

A = Qe = 7000 w = 100 m2

U*(Evap SF ) 8,7*8K

Toplam boru uzunluu = L t = 6,6 (m/m2)*100 m = 660 m

RNEK 3 : rnek 1 de gerekli kapasiteyi salayacak basnla kanatklar geirilmi evaporatr iin toplam boru uzunluu bulunuz.

ZM: Tablo R-6 dan kanatkl evaporatr iin

Te = -26 0C

Doal Tanml ( U = 7 W/m2 0K

Sulu evaporatr

Qe = U A *( Evap SF )

A = Qe = 7000 W = 125 m2 U*Evap SF ( 7 W/m2 0K )*8 K

Bu tip evaporatrler iin;

1 m 2,47 m2 lik yzey salar

L 125 m2 L = 125 = 50,6 m uzunluunda kanatkl doal

2,47 tanml sulu evaporatr

borusu gerekli

2.6 ZORLANMI TAINIMLI EVAPORATR SEM

Bu tip evaporatrler metal bir gvde iine yerletirilmi plak yada kanatkl serpantinlerden olumutur hava hareketlerini bir yada daha fazla fan salar. Herhangi bir evaporatrn kapasitesi evaporatr zerinden geen toplam hava debisiyle ( m2/ s yada L/s ) doru orantldr. Belirli bir evaporatr kapasitesi iin gerekli hava miktar temel olarak iki faktrn fonksiyonudur.

1-) Duyulur s oran (DIO) 2-) Evaporatrde dolaan hava scaklndaki dme

DIO = Qd / Qt

H

h1 h3

h2 Tdp 1 w1

Tcdp Qg w2

2

Qd

Th Thgekil-2.3 Havann evaporar serpantin boyunca urad psikometrik deiimQd = m*C (Thg Th) Qd = duyulur s (kw)

Qg = m( h3 h2 ) = m [ w2 * hw2 w1*hw1 ] Qg = gizli s (kw)

m = havann ktle debisi (kg/s)

Thg = havann evaporatre giri scak

Ths = havann evaporatrden k scakl

w = zgl nem

h = havann entalpisi (kj/kg kuru hava )

hw = havadaki su buharnn entalpisi (kj/kg su buhar)

Qt = Qe (1) den DIO * Qe = Qd

(2) den DIO * Qe = m*c* (Thg Th)

DIO * Qe = v*(*c (Thg Th)

V = DIO * Qe ( = 1 (*c(Thg Th) V

V = 0,842 ( 21 0C KT ve % 50 bal nemde nemli havann zgl hacmi )

C = 1,02 kj/kgK (21 0C KT ve % 50 bal nemde nemli havann zgl ss )

(c = (__1__) * 1,02 = kj/m3K

0,842V = (DIO * Qe ) / [ 1,2*(Thg Th)]

Zorlanm havann kullanld evaporatrlerde DIO yaklak olarak 0,85 civarndadr. DIO temel olarak evaporatrn kullanld yere, evaporatrn tasarmna ve hava miktarna baldr.

Zorlanm tanm havann kullanld evaporatrlerde kullanlan hava miktar kilowatt kapasite bana dk hzl sistemler iin 0,13 m3/S den balayarak yksek hzl sistemler iin kilowatt kapasite bana a0,33 m3/S ye kadar kabilir.

rnein yksek hzl birimler iin V = 0,33 m3/S ve DIO = 0,8 alnrsa, yksek hzl birimler iin havann scaklndaki dme (7) nolu denklem kullanlrsa 1 kw soutma kapasitesi iin;

Thg Th = (T

(T = __DIO*Qe _ = _0,8*1_ = 2,02

V * 1,2 0,33*1,2

Serpantin boyunca akan havann hz ;

Hava hz (m/s) = hava miktar (m3/s) Havann dik olarak

arpt alan (m2)

Serpantine giren hava hz dk birimler iin 1 m/s ile 1,5 m/s, orta hzl birimler iin 2,5 m/s ile 4 m/s ve yksek hzl birimler iinde 4 m/s ile 10 m/s arasnda deiir. Serpantin yzeylerinin slak olarak kullanm gerektiinde; havadaki su buharnn serpantin yzeylerinin dnda youmasn nlemek iin hava hz 3 m/s yada daha az olmaldr.

Gerekte havann dik olarak arpt alan kanatklar ve oradaki boluklar yznden gerekte havann dik olarak arpt alan hesaplanandan daha azdr. Bu yzden gerek hava hz hesaplanandan daha fazladr.

RNEK-1: Bir bira souk deposu iin aadaki artlar salayan zorlanm tip evaporatr TABLO R - 7 yi kullanarak sein.Ortam scakl : 2 0C

Tasarlanan evaporatr SF : 6K Hesaplanan soutma kapasitesi : 5 kW(16 alma saati iin )

ZM: tablo R 7 1K FS iin dzenlendiinden 1K SF iin hesap yaplmal.

Qe = 5kW = 0,833 kW/ KSF

6K TABLO R 7 den model no UC950 seilir.

(Qe)s = 0,950 kW/K SF

Bu durumda 6K SF iin soutma yk ; (Qe)s =6 * 0,950 = 5,7 kWModel no ( Qe)s Devre Fan motoruna hava mik. Fann havay

(kw /KSF) verilen enerji(kw) ( m3/s) att mesafe (m )

UC 950 0,950 split 0,308 1,200 7

Evaporatrn fan motoru da soutulacak ortam iinde bulunduundan fan motorunun att sda soutma yknn bir paras olarak dnlmeli ve hesaplanan soutma ykne eklenmelidir.

TABLO R 7 ye dikkat edildiinde fan tarafndan atlan s 0,308 kWtr. Ortalama soutma yk 16 saatlik alma zamanna gre hesaplanmtr. Fakat fan hava dolamn salamak iin srekli olarak almak zorundadr. 24 saatlik alma sresi iin fan motorunun att ortalama s ;

16 h 0,308 kw x = 0,308 * 24 = 0,462 kw

24 h x 16

RNEK-2: Tavan boyutlar 6m*10m ve ykseklii 4m olan bir odada k zaman aralklarnda et muhafaza dnlmektedir. Evaporatr SF deeri 7 K ve hesaplanan soutma yk 8,6 kW dr. Verilen artlar salayan 4 tane zorlanm havann kullanld evaporatr sein.

ZM: 1 K Evap.SF iin kapasite = 8,6 kW = 1,228 kW / K SF

7 K

1 evap bana den kapasite = 1,28 kW = 0,307 kW /K SF

4

Tablo R 7 den aadaki seim yaplr.

Model no ( Qe)s Devre Fan motoruna hava mik. Fann havay

(kw /KSF) verilen enerji(kw) ( m3/s) att mesafe (m )

UC 345 0,345 1 0,154 0,470 8

(Qe)s = 7 KSF * 0,345 kw/ KSF = 2,415 kw

2,415*4 = 9,66 kw toplam soutma yk,4 fan motorunun salad s = 4*0,154 =0,616 kw

toplam soutma yk = 8,6 + 0,616 = 9,216 kw

ayn alma artlarnda evap. SF hesaplanrsa

9,66 7KSF X = 9,216 * 7 = 6,67 K

9,216 X 9,66

2.7 SIVI SOUTMA EVAPORATRLERBu tip evaporatrler svlar soumak zellikle suyu soutmak iin kullanlrlar. Evaporatrn s ektii ortam sudur. Evaporatrn ektii sdan dolay suyun scaklnda belirli bir dme gzlenir. Bu tip evaporatrler ok eitli ekillerde olabilirler:1. ift borulu soutucu

2. Tank tipi soutucu

3. Kangal borulu

4. Kovan borulu

Sv soutucu evaporatrler kuru (dorudan) genlemeli veya tamal tiplerde olabilirler. Kuru genlemeli chiller kapasiteleri 7 kWtan yaklak 1000 kW kadar olabilirken, tamal tipler 35 kWdan binlerce kWa kadar yaplabilmektedir.

2.8 SIVI SOUTUCU SEM PROSEDR

RNEK: Hacim debisi 3 L/s olan suyu, R-12 kullanlan ve ktaki soutucu akkan scakl 3 0C olan kuru genilemeli evaporatr 12 0C den 7 0C ye kadar soutulmas dnlmektedir. Verilenlere gre kuru genilemeli evaporatr (chiller) seiniz.

ZM: Seim iin aadaki basamaklar uygulanmaldr.

1-) Toplam chiller yk ( evaporatrn sudan ektii s ) belirlenir.

Qe = m*c* (T = (*v*c*(T 0 (1000 kg )*( 3*10-3 m3 ) *4,19 kj (12-7) 0C

m3 S KgK

Qe = 62,85 kW 2-) Tsg ortalama logaritmik scaklk fark belirlenir.

Tsg = 12 0C

Tr Ts = 7 0C

Tr Tr = 3 0C

Ts (Tln = Tsg Ts = 12-7 Ln (Tsg Tr) Ln(12-3) = 6,17 0C

(Ts Tr) (7 3)

3-) Chiller seimiyle ilgili grafikten suyun hacim debisinin 3L/Solduu nokta belirlenir. Daha sonra saa doru hareket ettirilerek eik izgileri kesen yerler belirlenir. Dikkat edilirse 10 M, 12 M, 8M, 12K, 10K ve 8L erilerinin kesildii grlr. Yukardaki simgelerden saylar tplerin yerletirildii silindirik gvde apn rakamlarda tplerin iinden getii emberlerin aralarndaki mesafeyi gstermektedir.

10 M M = emberler arasndaki mesafe simgesi ; 10 = chiller ap

Seim yaplrken chillerin apnn kk olmasna zen gsterilir. nk kk daha ekonomiktir. Ayn zamanda metre bana chiller uzunluunda basn dmesine dikkat edilirse M tipinde en dk, K tipinde en byk olduu grlr. Basn dmesi ve chiller ap dikkate alndnda en mantkl seimin 8 M olduu grlr. 8 M kesildii noktadan dikey olarak yukarya doru gidilerek yaklak olarak logaritmik scaklk farknn ((tln) 6,17 K olduu nokta kesilir ve o noktadan tekrar yatay olarak saa doru gidilirse m2 basn chiller kapasitesi yaklak olarak 9,1 kW/ m2 bulunur.

4-) Qe = 62,85 kW ( Qe = 9,1 kW/ m2 ( A = Qe = 62,85 = 6,91 m2 yzey alan bulunur.

Qe 9,1

RNEK: Evaporatr scakl 3 0C ve R12 nin kullanld bir chillerde 3,6 L/s debisindeki suyun 13 0C den 7 0C ye kadar soutulmas planlanmaktadr. Maksimum chiller uzunluunun 2,5 m olmas istenmektedir. Verilenlere gre Tablo R-9 dan uygun chiller maddelerini seiniz.

ZM:

1 -) Qe = m*c*(t = ( 1000 ) * ( 3,6*10-3 ) * 4,19 * ( 13-17 ) = 90,5 kW

2- ) MTDE = Tsg - Ts = 10 4 = 6,548 0C = 6,548 K

Ln Tsg - Tr Ln 10 .

Ts - Tr (4)

3- ) Mmkn olabilecek seimler; 10 M, 12 L, 8 M, 12 K en kk ap ve basn dmesi dikkate alnarak seim yaplrsa yine 8 M seilebilir.

kW/m2

6,548 K

9,6

3,6

8M4- ) Qe = 90,5 kW

Qe = 9,6 kW ( A = Qe = 90,5 = 9,427 m2

Qe 9,6

Chiller ap

5- ) Kapasite ve yzey alan dikkate alnmal Tablo R 9 chiller seimi yaplr.

Qe = 62,85 kW

A = 6,91 m2 Model No DXH - 8 - 2,7 seilir.

chiller ap boru uzunluu

As = 7,1 m2 lk

6- ) Chiller boyunca sudaki metre olarak basn dmesi belirlenir. 8 M den aaya M leine dikey olarak inilirse mSS olarak basn dmesi 0,44 m H2 O olarak bulunur. Basn dmesi = uzunluk * basn dmesi = 2,7 m * 0,44 m H2 O = 1,19 mSS m m

yada kPa olarak

(P = (gh

( su = 1000 kg /m3 g = 9,81 m/s2 h = 1,19 H2 O

(P = 1000 * 9,81 * 1,19 = 11673,9 Pa= 11.67 kPa1- ) Lmax = 2,5 m

D = 10

A = 9,427 m2 ( Model No : DXH - 10 - 2,4 seilir.

Qe = kW As = 9,7 m2Ya termometre scakl

14

12

10

8

6

4

2

0

2

4

6

8

10

12

14

Evaporatr SF

Evaporatr kapasitesi (kW)

3m

3m

3m

0.5 m

0.5 m

0.5 m

0.5 m

11 m

W(kg su buhar/kg kuru hava)

Kuru Termometre Scakl