SOĞUTMA ve İKLİMLENDİRME - Fahrettin KÜÇÜKŞAHİN
ÖNSÖZ
1 Mart 2010 tarihi, benim için bir Milât oldu. Çünkü bu tarihte Yüksek Denizcilik Okulu'nda, Rahmeti hocam Lütfullah Güneralp’in (Mk’35) ve okul müdürümüz, MEB’nın bir Talim Terbiye Üyesi olan M. Nurettin Boyman’ın desteğiyle, Güverte sınıflarında “Gemi makineleri temel bilgisi” derslerini okutmaya başlamıştım. O günden bugüne 50 yıldan fazla bir süre geçti. Yarım asırlık bu uzun süre içinde kâh yardımcı öğretmen, kâh öğretmen ve kâh öğretim görevlisi kadrolarıyla, kendi okulumda, Deniz Harp Okulu, Teknik Okulun (Bugünkü Yıldız Teknik Üniversitesi) bir fakültesi olan Vatan Mühendislik Fakültesi, Kocaeli mühendislik Akademisi, Ayazağa Kimya Mühendisliği Yüksek Okulu, Cağaloğlu Mühendislik Yüksek Okulu vb.i eğitim ve öğretim kurumlarmda 15’den fazla mühendislik dersi okuttum. Denizciliğin kendine özgü, önemli bir konu oluşu nedeniyle, üniversitelerimizde yazılan, basılan ve dili ve içerikleri çok farklı olan kitaplar yerine, okuttuğum derslerle ilgili ve denizciliğe yönelik kitaplar hazırlamaya çalıştım. Bu arada türlü evrelerden de geçtim, bunun hep farkında oldum. Kitap yazımının başlangıcında, M. Lütfuilah Güneralp, M. Faruk Altunbay ve Prof. Dr. M. Necdet Eraslan dışında, Ülkemiz yazarlarının kitapları yerine, türlü yabancı yazarlar tarafından kaleme alınan ve dili İngilizce olan, denize yönelik kitaplardan yararlandım. Dolayısıyla öğretmenliğimin ilk yıllarında yazdığım kitaplar daha çok “Derleme” niteliğindeydi. Sonraları, doğal gelişme olsa gerek, kendi üslubum ve yazı tarzıma uygun olan kitaplar yazmaya başladım. Bu kitapların tümü, iki tanesi istisna edilirse, denizcilik mesleğine ilişkin kitaplardı. İstisnayı oluşturan kitaplarımdan biri Akademi Denicilik tarafından yayınlanan “Gemi elektriği" ve diğeri ise Birsen Yayınevinin gerçekleştirdiği “Gemi elektroteknolojisi” oldu. Sözü edilen kitaplarım başka bir bilim dalını ilgilendiren kitaplardır. Ancak, denizcilerimizin bir gemi makineleri işletme mühendisi tarafından yazılan bu tür kitaplara olan gereksinimleri, yeni kitaplar hazırlamam konusunda bana hep cesaret verdi.
Ticaret gemilerinde, çoğu zaman “Soğutucu” yerine, İngilizce kökenli “Cooler” sözcüğü “Kuler” şeklinde kullanılır. Oysa, kitabımıza konu olan sistemlerde kullanılan ve soğutmayı oluşturan maddeler de birer soğutucudur. Özellikle, bu iki sözcük aynı cümlede kullanıldıkları zaman bir sorun oluşmaktadır. Günümüzde çeşitli yazarlar, soğutmayı sağlayan kimyasal maddeler için “Soğutgan”, “Soğutkan”, “Soğutmaç” ve “Soğutan” sözcüklerini kullanmaktadırlar. Türk Dil Kurumunun büyük sözlüğünde bulunan ve soğutma özelliği olan, sıcaklığı azaltan anlamlarındaki “Soğutkan" sözcüğünü diğerlerine tercih ettim. Bu arada “Soğutucu madde” sözcüğünü de yaygın bir şekilde kullandım.
Soğutma ve iklimlendirme konusu, tüm gemiler için son derece önemli bir konudur. Ancak, Ülkemizde bu konudaki yayınlar, neredeyse bir elin parmakları sayısında...Ayrıca sözü edilen kitaplar, denizcilerin şiddetle ihtiyaç duydukları operasyon, bakım ve onarım konularından çok uzakta...Bu nedenle iki yıl kadar önce sözü edilen konuları da kapsayan, bu tür bir kitabın yazılmasını tasarladım ve neredeyse basımını gerçekleştirmek üzereyim. Böylelikle, Okulumdan mezun oluşumun 59’uncu, öğretmen ve öğretim görevlisi olarak 50’nci yılımda 50 tane teknik kitap gerçekleştirme onuruna erişmiş olacağım. Bu onur bana, denizcilerimizin ihtiyacı olan konularda daha birçok şeyi yapabilme, yazabilme
gücünü veriyor. Herzaman söylediğim gibi, Emr-i Hak oluşmaz ise, sözümde de duracağım.
Kitabımın hazırlanmasında; Amerka Birleşik Devletlerinin lisans seviyesindeki denizcilik akademileri ile ünüversitelerinde, bir hayli şöhretli olan, iki bilim adamı (Richard C. Jordan ve Gayle B. Priester) tarfından kaleme alınan ve Prentice-Hall, INC. Tarafından yayımlanan “Refrigeration and Air Conditioning” isimli yapıttan yararlandım. Sözü edilen eser, 1981 yılında Sn. Müh. Rafet Yalçın (Mk’1949) tarafından değiştirilerek tercüme edilmiş ve Millî Eğitim Basımevinde, İST. basılmıştı. Dolayısıyla, değerli bir büyüğüm olan çevirmeninin müsaadesiyle o kitaptan da bir hayli yararlandım.
Sonuçta; “Soğutmanın tarihçesi”, “Soğutucu maddeler veya soğutkanlar”, "Temel soğutma sistemleri", “Soğutma devresi bileşenleri”, “Operasyon, bakım ve sorunların giderilmesi”, “Termodinamiğe bir bakış”, “Buharlı soğutma termodinamiği”, “Isı transferi", “Psikrometri”, “Soğutma yükünün hesaplanması”, “Soğutma uygulamaları”, “Yiyeceklerin korunması” ve “iklimiendirme” konularını kapsayan ve 13 bölümden oluşan “Soğutma ve İklimlendirme” isimli kitabım oluştu.
Kitabımın yazımı sırasında, her zaman olduğu gibi, sıkıntıya düştüğüm anlar oldu. Zaman zaman daha fazla ayrıntıya ihtiyacım olduğunda, karmaşık bir tablonun çizimi gerektiğinde, daima yanımda olan Başmühendis Sn. Kemal Demirel'e (Mk’86), montaj, kapak tasarımı, kapak baskısı ve basımında emeği geçenlere, özellikle Halim Beye, bana göre Ülkemizde kitap yayımı konusunda çok başarılı ve zirvede olan ve daima öğrencileri düşünen Birsen Yayınevi sahipleri Cengiz ve Bahadır beyefendilere kalbî teşekkürler...
“Soğutma ve Klima” isimli kitabımın Türk Denizcilerine hayırlı olmasını diliyorum.
Saygılarımla.
Müh. Fahrettin KÜÇÜKŞAHİN
Sahrayıcedit-ERENKÖY
Kasım/2010
ÖNSÖZ
Grek ABC'si Simgeler ve Kısaltmalar İçindekiler
Soğutma ve İklimlendirme Ekleri
SOĞUTMANIN TARİHÇESİ
Doğal buz ile soğutma On dokuzuncu yüzyılda soğutma makinesi Yirminci yüzyılın ilk yıllarında soğutma Günümüzde soğutma endüstrisi
BÖLÜM 2
SOĞUTUCU MADDELER veya SOĞUTKANLAR
Genel soğutucular Hava
Amonyak (R-717)
Karbon dioksit (R-744)
Metil klorür (R-40)
Kükürt dioksit Su buharı
Freon ve Genetron soğutucular Freon-11, Genetron-11 (R-11)
Freon-12, Genetron-12 (R-12)
Freon-13 (R-13)
Freon-14 (R-14)
Freon-22, Genetron 141 (R-22)
Freon-113 (R-113)
Freon 114 (R-114)
Freon-123 (R-123)
Pentaflüorometan (R-125)
Tetraflüorometan (R-134a)
R-143a R-152a Soğutucu madde karışımları R 401A R402A
R404A R 407A R 410 R 500 R 502 R 507
Karbonlu hidrojen soğutucular Diğer soğutucular Dikloroetilen Etil klorür Metilen klorür Kulen-131 Soğutucu maddelerin kıyaslanması Evaporeyter ve kondenser basınçları Kritik sıcaklık ve basınç Donma sıcaklıkları
işletme katsayısı ve güç gereksinmeleri Sıvı ve gaz soğutucuların yoğunlukları Buharlaşmanın gizli ısısı Özgül hacim Paslandırıcı etkiler Elektriğe karşı direnç Viskozite Isıl iletkenlik Yağlama yağının etkisi Zehirli olma özelliği . Parlama niteliği Salamuralar
Soğutucu maddelerin sakıncaları İlk yardım için temel kurallar Solunum Göz sorunları Cilt yaralanmaları Çevrenin korunması Soğutucu maddeler
Soğutma tesisisinin havasızlandırılması Alternatif soğutkanlar ve ozon katmanının zayıflaması
BÖLÜM 3
TEMEL SOĞUTMA SİSTEMLERİ Genel
Buhar sıkıştırma!! soğutma çevrimi
Devir hareketi kompresöre sahip soğutma çevrimi
Merkezkaç kompresörlü soğutma çevrimi Ecekterii soğutma çevrimi Havalı soğutma çevrimi Emmeii soğutma çevrimi Konteyner soğutma sistemi
BÖLÜM 4
SOĞUTMA DEVRESİ BİLEŞENLERİ Giriş
Soğutma sistemi kompresörleri Pistonlu kompresörler Pistonlu kompresörlerin yağlanması Pistonlu kompresörlerin kapasitesi Pistonlu kompresörlerin soğutulması Devir hareketli kompresörler Santrifüj kompresörler
Kompresörlerde sorunlar, nedenleri ve önlemler Kondenserler Kondenser türleri Hava soğutmalı kondenserler Su ile soğutulan kondenserler İki geçişli kondenserler Evaporatif kondenser Soğutma kuleleri Atmosferik soğutma kuleleri Mekanik çekimli (draftlı) soğutma kuieleri Evaporatörler Evaporatör kuramı Evaporatör boruları Hava akımlı evaporatör kangalları Gravite (cazibe) türü kangallar Levha türü evaporatörler Evapoıratör seçimi
Defrost veya buz çözme işlemi Sıvı emici ısı eşanjörleri Termostatik ekspenşın valf Alçak ve yüksek basınç anahtarları Termostatik sviç veya termostat Solenoit valf
Yağ basınç arıza anahtarı (svici)
Su arıza svici (anahtarı)
Evaporatör basınç regülâtörü Emme basınç regülâtörü Su ayarlama (regüleytin) valileri
Riüf valfler
El ile açılıp kapatılan valfler Sıvı göstergeleri Su giderici veya kurutucular Streyner veya filtreler
BÖLÜM 5
OPERASYON, BAKIM ve SORUNLARIN GİDERİLMESİ
Operasyon ve bakım ilk hareket Operasyon Sistemin kapatılması Defrost etme
Sisteme soğutucu madde doldurulması Soğutucu maddenin boşaltılması Soğutucu madde kaçaklarının denetlenmesi Boşaltma ve suyun çıkarılması Yoğuşmaya başlayan gazların test edilmesi Yoğuşmayan gazların giderilmesi Kompresör yağ seviyesi
Yağlama yağı ilâve edilmesi Yağın kompresör karterinden çıkarılması Yağlama yağı basıncı Kompresör bakımı ve onarımı Arızalı kompresör valflerinin analizi Disçarç valflerinin denetimi Emme valflerinin incelenmesi
Kompresör kaplininin layna alınması Kayışlı çalışmada ayarlama Koruyucu bakım programı Her saat yapılması gerekenler Sorunlar, nedenleri ve giderilme önlemleri Soğutucu maddelerin korunması Teknisyen sertifikaları Soğutucu maddenin sistemden çıkarılması vb.i Soğutkanın soğutma sisteminden çıkarılması
BÖLÜM 6
TERMODİNAMİĞE BİR BAKIŞ
İdeal gaz ve buharlar
Bir maddenin durum ve özellikleri
İç enerji
Akım işi veya deplasman enerjisi
Entalpi
Entropi
Tersinirlik
Diyagramla gösterme Termodinamik kanunları Enerji eşitlikleri
Jul deneyi ve Jul-Tomson etkisi Gazların Termodnamik bağıntıları Buharların Termodinamik Bağıntıları Buharların nitelikleri Hâl değişimleri Problemler
BÖLÜM 7
BUHARLI SOĞUTMA TERMODİNAMİĞİ
Karno çevrimi Tersinir Karno çevrimi ve işletme katsayısı (c.p) Maksimum işletme katsayısı Kuramsal buhar sıkıştırmalı çevrim Buhar sıkıştırmalı kuramsal çevrimden uzaklaşma Kızgınlık (süperhiyt) ve aşırı soğutma Kısma
Emme ve egzoz basınçları Sıkıştırma Süperhiyt (kızgın) uç Çevrimlerin matematik analizleri Hacimsel (volümetrik) verim Klerens hacimsel (volümetrik) verimi Toplam hacimsel (volümetrik) verim
Devir hareketli kompresörler Buhar sıkıştırmalı soğutmanın matematik analizi Kalorimetre ile performans deneyi
BÖLÜM 8 ISI TRANSFERİ
Genel
Kompleks (karmaşık) ısı değişimi Isı transferi
Düz bir duvardan ısı geçişi Silindirik bir duvardan ısı transferi Küresei bir duvardan ısı transferi Kanatlı yüzeylerde ısı transferi Akışkan katmanlarında ısı transferi Isı yalıtımı
BÖLÜM 9
PSİKROİVETRİ ve PSİKROMETRİ DİYAGRAMLAR! Genel
Tanımlamalar Kuru termometre sıcaklığı Yaş termometre sıcaklığı Çiyleşme sıcaklığı (noktası)
Mutlak nem Nem oranı Bağıl (göreli) nem Doyma derecesi Doymuş hava Hava-su buharı karışımlarının özellikleri Basınç
Hacim ve yoğunluk
Sıcaklık
Nem (rutubet)
Entalpi Nemölçerler Psikrometri diyagramları Hava-nem karışım işlemleri Hissedilir ısıtma Serinletme (hissedilir soğutma)
Adyabatik doyma Soğutma ve nemin azaltılnhası Isıtma ve nemlendirme Kimyasal olarak hava neminin azaltılması Hava ile karıştırma Puslu hava
Psikrometri ve psikrometri diyagramı Psikrometri diyagramının okunması
BÖLÜM 10
SOĞUTMA YÜKÜNÜN HESAPLANMASI
Türlü yükler
Havanın soğutulması için tasarım koşullan Soğutmada yüklerin türü Bina elemanlarından sızan ısı Hava sızıntıları nedeniyle ısı kayıpları Çalışan kişilerin yaydığı ısı Elektrik ampullerinin yaydığı ısı Soğutulacak maddelerin yaydığı ısılar Diğer ısı kaynakları Dış hava Tüm diğer yükler İklimlendirme için yükler Soğutucu yükleri Sıvıların soğutma yükleri Konutlardaki soğuk havalandırma Soğutma yüklerinin bulunması
BÖLÜM 11
SOĞUTMA UYGULAMALARI
Isı pompası
Tıpda ve cerrahlıkta soğutma Yapay atmosfer koşulları oluşturma Uzay odaları Rüzgâr tünelleri Yapay kar
Metallerlin yapımı ve işlenişi Rafinerilerde ve yapay kauçuk imalinde soğutma Yapay kauçuk yapımında soğutma Kimya ve yan sanayinde soğutma Buz yapımında soğutma Buz pateni sahası için soğutma
BÖLÜM 12
YİYECEKLERİN KORUNMASI
Yiyeceklerin dondurulması Mekanik kuram (teori)
Fiziko-kimya kuramı (teorisi)
Yöntemler Yiyeceklerin dondurulmaya hazırlanması Dondurulmuş yiyeceklerin depolanması Soğutma depoları
Soğuk muhafaza (koruma)
Soğuk imalât (yapım)
Soğuk taşıma (nakliye)
Endüstride soğutma Ev soğutma dolapları
Ev buzdolapları
BÖLÜM 13 İKLİMLENDİRME
Doğrudan ve dolaylı soğutma Kuyu suyu ile soğutma Buharlaştırmalı soğutma sistemi Endüstriye! uygulamalarda soğutma Tekstilde soğutma Basın veya matbuat Düşük nemli uygulamalar Salonlarda iklimlendirme Mağazalarda iklimlendirme Lokanta ve gece kulüplerinde iklimlendirme Çok odalı binalarda iklimlendirme Taşıtlarda iklimlendirme Evlerde iklimlendirici Nem alıcı cihazlar
BÖLÜM 14
SOĞUTMA DEVRESİ BORULARI
Boru yapımında kullanılan malzemeler Bağlantı ve teçhizat Taşıyıcılar ve genişleme Sürtünme
Anî basınç değişimleri Sıvı devreleri Emme devreleri Dlsçarç devreleri • Boru-Ölçü seçimi Nemin atılması Su boruları
- Pompalar Aksesuarlar