İçeriğe atla

Soğutucu akışkan

Soğutucu akışkanlar, klima sistemlerinin ve ısı pompalarının soğutma döngüsünde kullanılan ve çoğu durumda sıvıdan gaza tekrarlanan bir faz geçişine ve tekrar geri dönen maddelerdir. Sıcaklığa ve basınca bağlı olarak saf olabilir veya sıvı veya gaz fazında veya her ikisinde bulunan saf sıvıların bir karışımı olabilir. Akışkan, düşük sıcaklık ve düşük basınçta ısıyı emer ve daha sonra, genellikle hâl değişikliği ile daha yüksek sıcaklık ve basınçta ısı verir.[1]

Soğutucu akışkanlar, ısı emme sistemlerinde (klima, dondurucu) veya termal enerjiyi dışarıdan emen ve bir odaya bırakan ısı pompalarında kullanılır. Bu aynı akışkanlar, buhar türbinleri gibi diğer termodinamik çevrimleri uygulayan diğer uygulamalarda da kolayca bulunabilir ve daha sonra, bağlama bağlı olarak, soğutucu akışkan niteleyicilerini kaybeder veya kaybetmez.

İdeal özellikler

İdeal soğutucu akışkanın aşındırıcı, toksik, yanıcı, ozon tabakasını incelten ve küresel ısınma potansiyeli gibi, özellikleri olmamalıdır. Tercihen iyi çalışılmış ve düşük çevresel etkiye sahip olmalıdır. Ayrıca şunlara sahip olması gerekir: hedef sıcaklığın biraz altında bir kaynama noktası (kaynama noktası basıncı uygun şekilde değiştirilerek ayarlanabilmesine rağmen), yüksek bir buharlaşma ısısı, sıvı hâlde orta yoğunluk, gaz halinde nispeten yüksek yoğunluk (basınç uygun şekilde düzenlenerek de ayarlanabilir) ve yüksek kritik sıcaklık. Aşırı yüksek basınçlardan kaçınılmalıdır. Daha yeni soğutucu akışkanlar, CFC'lerin ozon tabakasına verdiği zararı ve HCFC'lerin iklim değişikliğine yaptığı katkıyı ele alır, ancak bazıları toksisite ve/veya tutuşabilirlik ile ilgili sorunları gündeme getirir.[2]

Tarih

İlk klimalar ve buzdolapları; amonyak, kükürt dioksit, metil klorür veya propan gibi sızıntı yaptıklarında ölümcül kazalara neden olabilecek zehirli veya aşırı yanıcı gazlar kullanmaktaydı.[3]

1928'de Thomas Midgley Jr. ilk yanıcı ve toksik olmayan ilk kloroflorokarbon gazı olan Freon'u (R-12) çıkardı.

1980'lerin başında bilim adamları, CFC'lerin dünyayı ultraviyole radyasyondan koruyan ozon tabakasına ve kutup bölgelerindeki ozon deliklerine büyük zarar verdiğini keşfettiler.

Soğutucu güvenliği

ASHRAE Standardı 34, Soğutucu Akışkanların Tanımlanması ve Güvenlik Sınıflandırması, toksisite ve yanıcılığa dayalı olarak soğutucu akışkanlara güvenlik sınıflandırmaları atar.

ASHRAE, üreticiler tarafından sağlanan güvenlik bilgilerini kullanarak toksisiteyi belirtmek için bir büyük harf ve tutuşabilirliği belirtmek için bir sayı atar. "A" harfi en az zehirli ve 1 rakamı en az yanıcıdır.[4]

Doğal soğutucular

Doğal soğutucu akışkanlar, soğutma sistemlerinde (buzdolapları, HVAC ve klima dahil) soğutucu olarak görev yapan maddelerdir. Kloroflorokarbon (CFC), hidrokloroflorokarbon (HCFC) ve hidroflorokarbon (HFC) bazlı soğutucu akışkanlar gibi sentetik soğutucu akışkanlara alternatiftirler. Diğer soğutucu akışkanların aksine, doğal soğutucu akışkanlar sentetik değildir ve doğada bulunabilir. Bunların en göze çarpanları arasında çeşitli doğal hidrokarbonlar, karbondioksit,[5] amonyak ve su bulunur. Mevcut teknolojiler ile soğutma ve iklimlendirme sektörünün yaklaşık yüzde 75'i doğal soğutucu akışkanlara dönüştürülebilir.

Soğutucu olarak hidrokarbonlar

Saf hidrojen bileşikleri, soğutmada ılımlı kullanım görür. Hidrokarbonlar soğutucu akışkan olarak uygun bir seçenektir, çünkü soğutma özellikleri sağlamanın yanı sıra bol miktarda bulunurlar ve enerji açısından verimlidirler.

Soğutucu akışkan olarak hidrokarbon kullanmanın ana zararı, daha yüksek basınçlarda son derece yanıcı olmalarıdır. Geçmişte bu risk, hidrokarbonları CFC'lere, HCFC'lere ve HFC'lere çevirerek hafifletildi.

Soğutucu olarak amonyak

Soğutucu olarak kullanılan amonyak (NH3), en az %99,5 saf amonyak olan susuz amonyaktır.[6] Su ve yağ sırasıyla 33 ve 2ppm'yi geçemez. Amonyak soğutucu basınçlı kaplarda saklanır. Basınç serbest bırakıldığında hızlı buharlaşmaya uğrar ve sıvının sıcaklığının -28 °F'lik kaynama noktasına ulaşana kadar düşmesine neden olur, bu da onu soğutma sistemlerinde kullanışlı kılar.

Amonyak, 1872'de sıkıştırma işleminde ilk kez kullanıldığından beri endüstriyel soğutmada sıklıkla kullanılmaktadır. Olumlu termodinamik özellikleri, verimliliği ve kârlılığı nedeniyle kullanılmaktadır.[7] Soğutmada amonyak kullanımıyla ilgili en büyük sorunlardan biri toksisitesidir.

Soğutucu olarak su, hava ve soy gazlar

Su zehirsizdir, yanıcı değildir, sıfır sera gazı etkisi değerine sahiptir ve düşük maliyetlidir. Düşük sıcaklıklarda suyun yüksek özgül hacmi, kompresör boyunca gereken yüksek basınç oranları ve kompresör çıkışındaki yüksek sıcaklıklar gibi teknik zorluklar, su ve su buharının soğutucu olarak kullanılmasının önünde engeller olarak bulunur.[8] Tipik ısı pompası sistemlerinde su, ideal bir soğutucu madde olabilir.

Hava bedavadır, toksik değildir ve çevreyi olumsuz etkilemez. Hava çevrimli soğutma sistemlerinde soğutucu akışkan olarak hava kullanılabilir.

Soy gazlar nadiren soğutucu akışkan olarak kullanılır. Soy gazların soğutucu akışkan olarak birincil kullanımları, laboratuvarlardaki sıvı süper soğutucu deney sistemlerinde veya süperiletkenlerdedir.

Soğutucu olarak oksijen ve azot bileşikleri

  • Dietil eter/etil eter ("eter") (CH
    3    CH
    2    OCH
    2    CH
    3    ) [R-610] (etanolün dehidrojenasyonundan üretilir; zehirli değildir ancak aşırı derece yanıcı)
  • Metil format (HCOOCH
    3    ) [R-611] (genellikle her ikisi de sentez gazından gelen metanolün karbonilasyonundan veya metanolün yoğunlaştırılmasından; oldukça yanıcı)
  • Dimetil eter (CH
    3    OCH
    3    ) [R-E170] (Sentez gazından, doğal gazdan veya bazı biyoyakıtlardan gelen metanolün dehidrasyonundan; oldukça yanıcı, zehirli değil)
  • Metil amin (CH
    3    NH
    2    ) [R-630] (amonyak ve metanolün reaksiyonundan; orta toksisite; kontrollü madde)
  • Etilamin (CH
    3    CH
    2    NH
    2    ) [R-631] (amonyak ve etanolün reaksiyonundan; çok toksik)

Kaynakça

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya". 5 Ağustos 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Şubat 2023. 
  2. ^ Rosenthal, Elisabeth; Lehren, Andrew (20 June 2011). "Relief in Every Window, but Global Worry Too"
  3. ^ "Archived copy" (PDF). 13 Temmuz 2018 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Mart 2021. 
  4. ^ "Update on New Refrigerants Designations and Safety Classifications" (PDF). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). April 2020. 13 Şubat 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 22 Ekim 2022. 
  5. ^ "ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN ÜRÜNLERİN ENERJİ VERİMLİLİĞİ VE TASARIMINA ETKİLERİ" (PDF). 22 Şubat 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 23 Şubat 2024. R744 (Karbondioksit - CO₂) 
  6. ^ "Ammonia Refrigeration - Properties of Ammonia". www.osha.gov. 28 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Aralık 2020. 
  7. ^ PROKLIMA,German Federal Ministry for Economic Cooperation and Development, Natural Refrigerants, Sustainable Ozone- and Climate-Friendly Alternatives to HCFCs,
  8. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 12 Nisan 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 28 Şubat 2023. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Azot</span> simgesi N ve atom numarası 7 olan element

Azot ya da nitrojen, simgesi N olan bir element olup atom numarası 7'dir. Renksiz, kokusuz, tatsız ve inert bir gazdır. Azot, dünya atmosferinin yaklaşık %78'ini oluşturur ve tüm canlı dokularında bulunur. Azot ayrıca, amino asit, amonyak, nitrik asit ve siyanür gibi önemli bileşikler de oluşturur.

<span class="mw-page-title-main">Soğutma çevrimi</span>

Bir soğutma çevrimi, soğutucu bir akışkanın ısıyı emmesi ve daha sonra yayması ile oluşan değişikliklerin tanımlandığı, bir soğutucu içinde gerçekleşen çevrimdir.

Mekanik sıkıştırmalı soğutma çevrimi, en yaygın soğutma çevrimidir. Soğutucu akışkanın düşük basınçta çevreden ısı alarak buharlaşmasını sağlayan eleman buharlaştırıcıdır. Evaporatörden alınan buharı yüksek basınçlı kondensere basan eleman kompresördür. Kompresörden gelen sıcak kızgın gazın ısısını alarak onun yoğunlaşmasını sağlayan eleman kondenserdir (yoğunlaştırıcı). Sıvı hale gelen soğutucu akışkanın toplanabileceği eleman sıvı deposudur. (receiver) Sıvı deposundan gelen sıvı soğutucu akışkanın geçişini çeşitli metotlarla kısıtlayarak evaporatörde düşük basınç oluşmasını, dolayısıyla soğutucu akışkanın buharlaşacak hale gelmesini sağlayan eleman genleşme valfidir.

<span class="mw-page-title-main">Klima</span>

Klima, elektrikli klima veya pasif soğutma ve havalandırmalı soğutma dâhil olmak üzere çeşitli yöntemlerin kullanımıyla daha konforlu bir iç ortam elde etmek için kapalı bir alandaki havanın ısı ve nem miktarının kontrol edilmesi işlemidir. Klima, "ısıtma, havalandırma ve klima" (HVAC) sağlayan sistem ve teknikler ailesinin bir üyesidir.

<span class="mw-page-title-main">Buzdolabı</span>

Buzdolabı; yaygın olarak buhar sıkıştırma çevrimine göre çalışan, gıdaların soğuk tutularak uzun zaman muhafaza edilmesini sağlayan soğutma makinesidir. Bu bağlamda absorpsiyonlu soğutma ve ayrıca Peltier soğutma sistemleri ile çalışan buzdolapları da mevcuttur.

<span class="mw-page-title-main">Soğutma</span>

Soğutma, bir maddenin veya ortamın sıcaklığını, onu çevreleyen ortamın sıcaklığının altına indirmek ve orada muhafaza etmek üzere ısısının alınması işlemine denir.

<span class="mw-page-title-main">Amonyak</span> Gaz bileşiği

Amonyak, formülü NH3 olan; azot atomu ve hidrojen atomundan oluşan renksiz, keskin ve rahatsız edici kokulu bir bileşiktir. OH- iyonu içermediği hâlde suda zayıf baz özelliği gösterir. Bir amonyak molekülü, bir azot ve üç hidrojen atomundan oluşur. Oda sıcaklığında gaz hâlde bulunan bileşiğin ticari formu sulu çözeltiyi içermektedir.

Kloroflorokarbonlar (CFC) klor ve flor içeren hidrokarbon türevleridir. Benzer bileşikler olan Hidrokloroflorokarbonlar (HCFC) ise flor ve klorun yanında hidrojen de bulundurur.

<span class="mw-page-title-main">Ejektörlü pompa</span>

Ejektörlü pompa, bir enjektör veya fışkırtıcı kısılıp genişleyen bir memenin ventüri etkisini kullanarak, hareketli akışkanın basınç enerjisini; bir düşük basınç alanı yaratıp, hız enerjisine çevirerek; hareketli akışkanı çekip, emme akışkanının buna karışmasını sağlar ve hemen ardından bu karışmış akışkanları, hız enerjisini tekrar basınç enerjisine dönüştürerek, yeniden sıkıştıran pompa benzeri bir alettir.Hareketli akışkan gaz veya sıvı olabilir. Emme akışkanı bir gaz, bir sıvı, bir bulamaç, toz yüklü bir gaz akışı olabilir.

İklimlendirme terimi çoğunlukla soğutma yapılarak iç mekanlardaki havanın ısı konforu sağlanması ve neminin alınması işlemlerine denir. Daha geniş bir anlamda, terim HVAC, ısıtma, soğutma ve havalandırma veya havanın durumunu iyileştirmek için dezenfeksiyon işlemleri için de kullanılır. Bir klima bir çevrimi kullanarak, çoğunlukla binalardaki ve taşıma araçlarındaki konfor için ortamdaki ısıyı çeken, bir aygıt, bir sistem veya bir mekanizmadır.

Yoğuşturucu, kondenser veya kondansör, buharlı güç sistemleri ve gazlı soğutma-iklimlendirme sistemlerinde buhar ya da soğutucu gazın ısısını çevreye ya da başka bir soğutucuya vererek sıvı hâle geçtiği ısı değiştirici bir makinedir.

Süperkritik akışkan, belirgin sıvı ve gaz fazının olmadığı kritik noktanın üzerinde basınç ve sıcaklığa sahip madde. Katıların içinde gaz gibi dağılabilir ve maddeleri sıvı gibi çözebilir. Ayrıca süperkritik akışkanın kritik noktasına yakın durumlarda, sıcaklık ve basınçtaki küçük değişimler, yoğunlukta büyük değişimlere sebep olabilir bu da süperkritik akışkanın birçok özelliğinin üzerinde ince ayar yapılabilmesini sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Soğutma grubu</span> chiller

Soğutucu, buhar sıkıştırmalı, adsorpsiyonlu soğutma veya absorpsiyonlu soğutma çevrimleriyle sıvı soğutucudan ısıyı alan makinedir. Bu sıvı daha sonra ekipmanı soğutmak için ısı değiştiriciden veya başka proses akışından dolaştırılabilir. Soğutma, ortama verilmesi gereken veya yüksek verimlilik için ısıtma amacıyla geri kazanılması gereken atık ısı oluşturur.

Dimetil eter (metoksimetan olarak da bilinir) C2H6O formülüne sahip renksiz, zehirsiz ve yanıcı bir gazdır. Etanolün tek izomeridir. Bir oksijene iki metil grubunun bağlanmasından oluştuğundan, en basit yapılı eter olarak tanımlanmaktadır. Yakıt ve soğutucu olarak kullanılmaktadır.

Akışkan gücü için, aracı akışkan, kuvvet, hareket veya mekanik enerji aktaran bir gaz veya sıvıdır. Hidrolikte, su veya hidrolik sıvı; hidrolik elamanlar arasında kuvvet transferini sağlar. Pnömatikte, aracı akışkan, pnömatik elemanlar arasında kuvvet ileten hava veya başka bir gazdır. Pnömatik sistemlerde, aracı akışkan sıkıştırılabilir olduğu için aynı zamanda enerji de depolar.

2-metilpropan, i-bütan veya metilpropan olarak da bilinen izobütan, moleküler formülü HC(CH3)3 olan bir kimyasal bileşiktir. Bütan izomeridir. Üçüncül karbonlu en basit alkandır. İzobütan, petrokimya endüstrisinde, örneğin izooktan sentezinde öncü bir molekül olarak kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">RP-1</span>

RP-1, roket yakıtı olarak kullanılan, görünüm olarak jet yakıtına benzeyen ve çok yüksek düzeyde rafine edilmiş bir kerosen türüdür. RP-1, sıvı hidrojenden daha düşük bir özgül dürtü sağlar, ancak daha ucuzdur, oda sıcaklığında saklanabilir ve patlama tehlikesi çok daha düşüktür. RP-1, özgül enerjisi LH 2'den daha düşük olsa da, özkütlesi ondan fazla olduğundan daha yüksek bir enerji yoğunluğu sağlar. RP-1'in ayrıca oda sıcaklığında alternatif bir sıvı yakıt olan hidrazin kadar çok toksik ve kanserojen tehlikesi de yoktur.

Halometan bileşikleri, bir veya daha fazla hidrojen atomunun halojen atomları (flor, klor, brom veya iyot) ile değiştirildiği metan (CH4) türevleridir. Halometanlar hem özellikle deniz ortamlarında doğal olarak bulunurlar hem de özellikle soğutucu akışkanlar, çözücüler, itici gazlar ve fumigantlar olarak insan yapımıdır. Kloroflorokarbonlar da dâhil olmak üzere birçoğu, yüksek rakımlarda bulunan ultraviyole ışığa maruz kaldıklarında aktif hâle geldikleri ve Dünya'nın koruyucu ozon tabakasını incelttikleri için geniş ilgi gördü.

Akışkan termodinamiğinde, ısı transfer akışkanı, bir prosesin bir tarafında soğutmaya, termal enerjinin taşınmasına ve depolanmasına ve prosesin diğer tarafında ısıtmaya aracılık ederek ısı transferinde yer alan bir gaz veya sıvıdır. Isı transfer akışkanları, ısıtma veya soğutma gerektiren sayısız uygulama ve endüstriyel proseste, genellikle kapalı bir devrede ve sürekli döngülerde kullanılır. Örneğin soğutma suyu motoru soğuturken, hidronik ısıtma sistemindeki suyu ısıtmak odadaki radyatörü ısıtır.

<span class="mw-page-title-main">Isı borusu</span>

Isı borusu, iki katı arayüz arasında ısı transferi yapmak için faz geçişi kullanan bir ısı transfer cihazıdır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.