TEKNK DOKMANLAR SERS

TERMOSTATK GENLEME VALFLER

www.totem.com.tr

1

GENLEME VALFLERGenleme valfi,soutma sisteminin yk gereksinimine gre,soutucu akkann akn balatan,durduran ve modle eden soutma kontrol ekipmandr.Genleme valflerinden verimli ekilde faydanalanabilmek iin,sistem yabanc maddelerden ,ar nemden ve korozyondan korunmaldr.Valfi bu gibi etkilerden korumak iin sisteme, pislik tutucu,filitre ve kurutucu(drayer) eklenmelidir. Genleme valflerini genel olarak grupta toplayabiliriz; Elektronik Genleme Valfleri;Gnmzde,bu tip genleme valfleri yaygn olarak kullanlmaya balamtr.Elektronik genleme valflerini, a-)Is-motor kontroll b-)Elektromagnetik modlasyonlu c-)Pulse(darbe) modulasyonlu(on-off) d-)Adm-motor kontroll olmak zere kontrol tiplerine gre 4 ekilde snflandrabiliriz. Sabit Basnl Genleme Valfleri;Bu tip genleme valfleri soutma sistemlerinde ilk kullanlan genleme vafleridir.Sabit basnl genleme valfleri,evaporatre girmesi gereken soutucu akkan miktarn,evaporatr veya valf k basncna gre belirler. Termostatik Genleme Valfleri;Bu tip valflerde,evaporatre girmesi gereken soutucu akkan miktar,evaporatr terk eden soutucu akkann kzgnlk(superheat) scaklna gre belirler.Bu yazda Termostatik Genleme valfleri detayl olarak incelenecektir. 1-TERMOSTATK GENLEME VALF Termostatik genleme valflerinin ana ilevi , evaporatrn en verimli ekilde kullanlmasn salamak ve kompresre likit faznda soutucu akkann ulamasn engellemektir.Termostatik genleme valflerinde,evaporatrde emilen s ile soutucu akkann tamamnn buharlaabilecei miktarnn evaporatre girmesine izin verilir.Valf,soutucu akkann kzgnlk(superheat) derecesine ve bu derecedeki deiimlerine gre almakla birlikte,evaporatrn bir ksmn da soutucu akkan kzgnlatrmak iin kullanr. Bu yaz ierisinde geen kzgnlk (superheat) ve ar-soutma (subcooling) kavramlar ksaca aklanrsa; Kzgnlk (superheat):Soutucu akkann gaz faznda, buharlama basncna (Grafik 1de BC arasndaki ksm) karlk gelen scaklktan, daha yksek scaklkta bulunma haline kzgn gaz ve bu ileme de kzdrma (superheat) ad verilir (Grafik 1de CC arasndaki ksm).Kzgn gaz ierisinde hi likit faznda akkan bulunmaz.

2

Grafik I Ar-soutma(subcooling):Soutucu akkann likit faznda, youma basncna (Grafik 1de AE arasndaki ksm)karlk gelen scaklktan, daha dk scaklkta bulunma haline ar-soutulmu likit ve bu ileme de arsoutma(subcooling) ad verilir(Grafik 1de AA arasndaki ksm). Arsoutulmu likit ierisinde,hi gaz faznda soutucu akkan bulunmaz.

Termostatik genleme valfleri,termostatik element,orifis ve valf gvdesi olmak zere ana ksmdan oluur.Termostatik genleme valfleri,termostatik elementin arjna gre aadaki gibi snflandrlabilir; Gaz arjl; Bu tip termostatik element iindeki,gaz sarj,likit fazndaki soutucu akkan miktar ile snrldr.Gaz arjl termostatik elementlerde kullanlan akkann cinsi,soutma sisteminde kullanlan soutucu akkan ile ayndr. Likit arjl;Bu tip termostatik elementte, akkann cinsi,soutma sisteminde kullanlan soutucu akkan ile ayn olmakla beraber,akkan likit halde bulunur. Likit-Geili(Cross)arj; Bu tip termostatik elementte kullanlan akkan,soutma sisteminde kullanlan soutucu akkan ile ayn deildir.Kzgnlk (superheat) karakteristii de, klasik gaz arjl ve likit arjl tip termostatik elementlerden farkldr. Gaz-Geili(Cross)arj; Bu tip arj,gaz-arj ile likit-cross arjn birlesiminden oluur.Maksimum alma basncn(MOP) salamak iin,termostatik elementte likit miktar snrlandrlmtr.

3

Absorbsiyon arj; Absorbsiyon arj, emici olmayan(CO2) ve/veya emici olarak (Silikajel,Aktif Karbon)kullanlan maddeler baldr.Termostatik element iindeki bu maddelerin oranlar,termostatik elementin basncn etkiler.

Termostatik genleme valfleri basn dengeleme ekline gre, a-)ten Dengeli; Bu tip valflerde,valf k basnc,gvde iindeki bir kanal vastasyla termostatik elementin diyaframnn altna iletilir.ten dengeli valfler,evaporatrdeki basn kaybna karlk gelen scaklk dm 1 K gemedii, bir kompresr-bir evaporatrl soutma sistemlerinde kullanlrlar. b-)Dtan Dengeli; Evaporatr ve/veya distribtrdeki basn kaybnn yksek olduu soutma sistemlerinde,performans arttrmak iin dtan dengeli valfler kullanlrlar.Evaporatr kndaki basn d denge hatt vastasyla,termostatik elementin diyaframnn hemen altna iletilir.

1.1-Termostatik Genleme Valfinin Dizayn EsaslarTermostatik genleme valfinin almasn etkileyen tm basnlar ekil 1de ematik olarak gsterilmitir.

ekil 1Termostatik genleme valfinde matematiksel olarak basn dengelemesi; Pb = Pe + Ps dir. (1.1)

4

Forml (1.1)den kuvvet dengelemesine geilirse(ekil 2); (Pb x Ad) = (Pe x Ad) + (Ps x Ad) (1.2) eitlii elde edilir. (1.2)

ekil 2Gaz gei noktasndaki veya orifis zerindeki basn dengesi incelendii taktirde, bu denge ekil 3den de grlecei zere; Pb = Pe + Ps + Kondenser/Evaporator Orifis zerindeki basnc (1.3)

ekil 3

5

Forml (1.3)den hareket ederek bu noktadaki kuvvet dengesi; (Pb x Ad) = (Pe x Ad) + (Ps x Ad) + [ ( Pc Pe ) x Ap](1.4) Buradan, Pb = Pe + Ps + [ (Pc Pe) x Ap/Ad] (1.5) eitlii elde edilir. Gerekli olan akkan gei(port) alann dizaynn Ap/Ad oran belirler. (1.5)

1.2-Termostatik Genleme Valfinin alma Prensibi

ekil 4Termostatik genleme valfleri,daha ncede bahsedildii gibi, evaporatre girmesi gereken soutucu akkan miktarn, soutucu akkann evaporatr terk ettii noktadaki kzgnlk(superheat) derecesine gre belirler. Soutucu akkann superheat derecesinin dk(kararsz) (ekil 4) olmas,

Kompresre likit gelmesi riskini arttrr, Soutma sisteminin verimini(COP) drr.

Soutucu akkann kzgnlk(superheat) derecesinin yksek olmas,

Soutucu akkann,evaporatre dk derecede enjekte edilmesine, Evaporatr alanndan verimli ekilde faydalanlamamasna,

sebebiyet verir.Termostatik genleme valfleri,ihtiya duyulan superheat deerini, minimum kararl kzgnlk(superheat)(MSS) prensibine (ekil 5) gre belirler.

6

ekil 5MSS,soutma yknn,evaporasyon scaklnn,hava gei miktarnn,evaporatr dizaynnn,vs. fonksiyonudur. Burada,Termostatik Genleme Valfinin,

Kompresr devre dnda iken, Kompresr yeni devreye girdii anda, Kompresr devrede iken, Normal alma artlarnda, Yk deiimlerinde, Kompresr devreden kt anda,

gibi deiik arlarda almas, ekiller ile(ekil 6-18) incelenecektir. ekillerde; Soutucu akkan : R22 :-6C : + 4 Cdir.

Evaporasyon scakl Souk oda scakl

ekil 6 : Kompresr almamaktadr.Pe(evaporatr basnc) ile Pb(bulb(kuyruk) basnc) dengededir.Yay,valfi kapal tutma ynnde pozitif kuvvet uygulamaktadr. ekil 7 : Kompresr alt anda,Pe(evaporatr basnc) hemen hemen, kompresrn normal alma artlarndaki emme basnc deerine der. Valf alarak,evaporatre soutucu akkan pskrtmesini balatr ekil 8 : Valfin,kapatma ynndeki kuvvette ani bir dmenin olumasyla birlikte, valf alma derecesini arttrr.Valfin almasyla,evaporatr kndaki

7

soutucu akkann superheat derecesinde dme meydana gelir.Bu sebeble valf tekrar kapanma srecine girer.Bu durum hunting olarak tanmladmz bir geici sre olup,ksa bir sre iinde dzelecektir.

8

ekil 9 : Valf ak oduu sre iinde,evaporatr knda soutucu akkann superheat derecesinde dme olur.Oluan bu dme neticesinde valf tekrar kapatma srecine girer.Evaporatr iine soutucu akkan pskrtmesinin durmasyla birlikte,evaporatr knda soutucu akkann superheat deerinde tekrar ykselme olur. ekil 10: Evaporatr knda soutucu akkann superheat derecesindeki artma,valfi tekrar alma srecine girmesine neden olur.Bu sre,evaporatr kndaki soutucu akkann superheat deerinde yeterli d olana kadar devam eder.Soutucu akkann superheat deerinde yeterli d seviyesine ulaldnda,valf tekrar kapanma srecine girer. ekil 11: Valf kapatr,fakat valfi kapatan kuvvet ilk seferine oranla daha dktr. hunting olarak tanmladmz durum,her alma ve kapama sonrasnda

azalarak yerini kararl almaya brakr.Bu noktadan itibaren valfin alp, kapanmas,evaporatr zerindeki soutma ykne baldr.

9

ekil 12: Valf,artk,evaporatr knda soutucu akkann superheat derecesini sabit tutacak ekilde,evaporatre soutucu akkan pskrtr..Bu noktadan itibaren valfin alma derecesinde artk ok byk deiimler olamaz.Valfin alma derecesindeki kk deiimleri,evaporatr zerindeki kk yk deiimleri etkiler(souk odann kapsnn ve nn alp kapanmas gibi). ekil 13: K mevsimi,gece yada gn ierisindeki scaklk deiimleri, valfin alma derecesini etkileyerek,valfin alma derecesini azaltr. ekil 14: Gn ierisinde souk odann ierisine yeni rn girmesi gibi durumlar, odann scaklnn ykselmesine neden olur.Valf artan yk karlamak ve evaporatr kndaki soutucu akkann superheat derecesini sabit tutmak iin,evaporatre daha fazla soutucu akkan pskrtr. ekil 15: Kompresr durduu zaman,kompresr emme basnc ve scakl ykselmeye balar.Valf,evaporatre hala soutucu akkan pskrtmesini devam ettirmekle birlikte,kapanma srecine girer. ekil 16: Evaporatr basn ve scakl tamamiyle eitlenene kadar,valf kapanma srecini devam ettirir.Scaklk ve basn arasndaki bu fark bir nceki ekile gre(ekil 15) daha da kapanm olmasna ramen,tamiyle eitlenmedii iin,valf hala tam olarak kapanmam ve evaporatre soutucu akkan pskrtmesine devam etmektedir. ekil 17: Basn ve scaklk dengesi tamamiyle salanm durumdadr.Valf tamamen kapatmakla birlikte,valfin kapanma ynnde pozitif bir kuvvet yoktur.Bunun iin bir sre daha gemesi gerekmektedir. ekil 18: Valfin,kapanma ynnde pozitif kuvvet olumas iin gereken sre gemi ve kapanma ynndeki kuvvet maksimum deerine ulamtr.

10

11

12

13

14

15

16

1.3-Termostatik Genleme Valfinin Seim KriterleriTermostatik genleme valfi seilirken aadaki noktalar tespit edilmelidir; Uygulama alan / soutucu akkan Evaporatr kapasitesi(maksimum ve minimum), Evaporasyon derecesi(maksimum ve minimum), Kondansasyon derecesi(maksimum ve minimum), Ar-soutma(subcooling) deeri, / d dengeli seimi, Balats,keli / dz gibi fiziksel zellikleri, Termostatik element klcal uzunluu, Ayar aral, MOP(Maksimum alma Basnc) fonksiyonu, Bu noktalarn tespitinden sonra basn dm ve ar-soutma(subcooling) derecesi de gznnde tutularak kapasite belirlenir. Basn dm tespiti; Bir sistemdeki basn kayb; P = (Pc Pe) (P1 + P2 + P3 + P4 + P5) (1.6)

P : Sistemdeki toplam basn kayb, P1 : Sistemin likit hattndaki basn kayb, P2 : Sistemin,drayer,gzetleme cam vs.elemanlarndaki basn kayb P3 : Sistemin,dikey ykselmelerinin sebeb olduu basn kayb (Tablo 1) P4 : Sistemin likit distribtrndeki basn kayb, P5 : Sistemin distribtr hatlarndaki basn kayb, Pe : Evaporasyon basnc, Pc : Kondansasyon basnc, Yukardaki (1.6) formlyle hesaplanr.Soutucu akkan R22 R134a R404A R507 Statik basn dm,evaporatr ile likit tank arasndaki ykseklik fark"h" 6m 12 m 18 m 24 m 30 m 0.7 1.4 2.1 2.8 3.5 0.7 1.4 2.1 2.8 3.6 0.6 1.3 1.9 2.5 3.2 0.6 1.3 1.9 2.5 3.2

Tablo 1Aada basn dm hesabna ilikin rnek verilmitir; Soutucu Akkan : R22 Evaporasyon Basnc : 3.6 bar(-10 C) Kondansasyon Basnc : 13.9 bar(+36 C) Evaporasyon Kapasitesi(Qe) : 9 KW Valf Balants : Rakorlu,keli Ar-soutma(subcooling) : 4 K

17

P1 P2 P3 P4 P5

: 0.1 bar : 0.2 bar : 0.7 bar (h = 6 m) : 0.5 bar : 0.5 bar

Basn dm (1.6) forml kullanlarak; P = (13.9 3.6 ) (0.1 + 0.2 + 0.7 + 0.5 + 0.5) P = 8.3 bar elde edilir. Kapasitenin belirlenmesi: Toplam basn dmnn tespitinden sonra arsoutma (subcooling)dzeltme tablosundan (Tablo 2),gerekiyorsa kapasite dzeltmesi yaplr.

tuDzeltme faktr

4K 1.00

10 K 1.06

15 K 1.11

20 K 1.15

25 K 1.20

30 K 1.25

35 K 1.30

40 K 1.35

45 K 1.39

50 K 1.44

Tablo 2Buradan termostatik genleme valfi eimine geilirse, Valf TipiOrifis Toplam Basn dm,bar No 2 4 6 8

10

12

14

16

Evaporasyon Derecesi,-10 CTX 2 / TEX 2-0.15 TX 2 / TEX 2-0.3 TX 2 / TEX 2-0.7 TX 2 / TEX 2-1.0 TX 2 / TEX 2-1.5 TX 2 / TEX 2-2.3 TX 2 / TEX 2-3.0 TX 2 / TEX 2-4.5 0X 00 01 02 03 04 05 06 0.37 0.79 1.6 2.2 3.9 5.8 7.4 9.1 0.47 0.96 2.0 2.9 5.1 7.6 9.6 11.8 0.53 1.1 2.3 3.3 5.9 8.7 11.0 13.5 0.57 1.2 2.5 3.6 6.4 9.5 12.0 14.7 0.60 1.2 2.6 3.8 6.8 10.1 12.8 15.6 0.63 1.3 2.7 4.0 7.1 10.5 13.3 16.2 0.64 1.3 2.8 4.1 7.3 10.8 13.6 16.6 0.64 1.3 2.8 4.1 7.3 10.9 13.8 16.8

Tablo 3nce interpolasyon ile kapasite hesaplanarak, Qe = 9.5 + (8.3 8) / (10 8) x 1(10.1 9.5) Qe = 9.6 KW Bulunur.Hesaplanan kapasiteye gre Tablo 3den TEX 2-2.3 valf (veya TEX 2 + 04 nolu) orifis seilir. Termostatik valfin seiminde,valf retici firmalarnn seim abaklarna sadk kalnmaldr.Burada verilen rnekte, Danfoss A/S firmasnn seim abaklar kullanlmtr.18

1.4-Termostatik genleme valfi uygulamalarnda dikkat edilecek konularTermostatik genleme valfinin uygulamalarnda baz pratik uygulama detaylarna dikkat etmek gereklidir.Bu kurallara baz rnekler aada ekiller ile aklanmtr. Kompresr emme hatt apna gre, kuyruk(bulb) uygun ekilde emme hattna yerletirilmelidir(ekil 19).

Bulb(Kuyruk) yerleimi12 1 2 3 4

12 12

1 2 3 4

5/8

1 1/8

1 5/8

2 1/8

2 5/8

ekil 19 Bulb(kuyruk) ne ok souk bir yere nede ok scak bir yere yerletirilmemelidir.Bulb(kuyruk) emme gaz kzgnln(superheat) deerini hi bir s kaynann etkisinde kalmadan lmelidir.Bulb(kuyruk)yerleim yeri ekil 20de gsterilmitir.

19

Bulb(Kuyruk)Yerleimi ve Hava Ak

ekil 20 Bulb(kuyruk) evaporatrden hemen sonra,ya cebinden ve dikey ykselmelerden nce,emme hatt zerine yatay olarak yerletirilmelidir.Bulb(kuyruk),emme hatt zerine yerleimi ekil 21de gsterilmitir.

Emme Hatt zerine Bulb(Kuyruk) yerleimi

ekil 21

20

Evaporatrden sonraki emme hatt tasarm,bulb(kuyruk) dier yanl ynlendirici etkilerden koruyacak ekilde yaplmaldr(ekil 22).rnein,emme hatt,bu hatta oluabilecek likitin geri dnn engelleyecek ekilde tasarlanmaldr.

Borulama Detay

ekil 22 Distribtor borular ayn uzunlukta ve apta olmaldr.Borulama likitbirikmesine yol amayacak ekilde ve konstrksiyon artlarna uygun yaplmaldr(ekil 23).

Distribtor Yerleimi

21

ekil 23 Eer distribtr kullanlyorsa,evaporatrdeki hava aknn ynnn doru olmas ok nemlidir.ekil 24deki hava ak ynlerinden 1 ve 3 numaralaryla belirtilen ak ynleri kullanlmakla birlikte, 3 nolu ak yn daha verimli ve dorudur.Dier nemli parametre ise ,akn tm evaporatr kesitini karlayacak ekilde olmasdr.

ekil 24

Evaporatordeki hava ak ve yn

4

3 1

2

Gnmzde kullanlan,Termostatik Genleme Valfleri,1933 ylnda Danfoss A/S firmasnn kefi ile birlikte soutma ve klima sektrne tantlm, ve ilerleyen yllar iinde ok kk deiikliklere uramtr. 1982 ylndan itibaren,Termostatik Genleme Valflerinin yerini yava yava ,nce analog kontroll,daha sonra ise mikroprosesr kontroll Elektronik Genleme valfleri almaya balamtr. Termostatik genleme valfleri,halen gnmzde mekanik kontroll evaporatrlerde ok ska kullanlmaktadr.

Kaynak; Danfoss A/S Egitim Semineri Notlar Ashrae Handbook,Refrigeration 1994

22

23