Soğutma sistemi boru hattı tasarımcısının görevlerinden biri, sistemdeki farklı boru hatlarının çaplarını seçmek; boru malzemesini, güzergâhını, eğimini ve desteklerini belirlemektir. Genelde boruyu yeterince büyük seçmek öne çıkar, ancak bazı durumlarda boru içinde en düşük soğutucu akışkan hızının korunması gerekir ve bu da en büyük boru çapını sınırlar.
Soğutma Sistemi Boru Hattında Basınç Düşümü
Soğutma sistemi tasarımcıları boru çapı seçimlerinin çoğunu özel basınç düşümü diyagramlarıyla yapar. Her soğutucu akışkan için ayrı bir diyagram vardır ve genellikle sınırlı sayıda akışkanla çalışılır. Buharda basınç düşümü, doyma sıcaklığıyla ifade edilen basınç seviyesine bağlıdır. Ancak yeni soğutucu akışkanlar veya ikincil soğutucular gibi standart diyagramların kapsamadığı durumlar olabilir. Bu durumlarda Darcy-Weisbach gibi temel basınç düşümü denklemlerine başvurmak yararlıdır.
Optimum Boru Çapı
Boruda akan soğutucu akışkanın basınç düşümünü hesaplamak, boru çapı seçim sürecinin yalnızca bir adımıdır. Buhar borusunun çapı sonuçta ekonomik bir karardır: daha büyük borunun ek maliyeti ile ekipman ömrü boyunca kompresör enerjisinde sağlanacak tasarruf karşılaştırılır.
Bağlantı Parçalarında Basınç Düşümü
Düz borulardaki basınç düşümüne ek olarak dirsek ve T parçası gibi bağlantı elemanları da basınç düşümüne neden olur. Boru tesisatının fiziksel yerleşimi, dirsek ve T bağlantılarının yerini belirler. Ayrıca valflerde, tam açık olsalar bile, belirgin basınç düşümü görülür. Valflerin nereye konulacağı ve hangi tipin seçileceği konusunda değerlendirme yapmak gerekir. Nadiren kapatılan valfler bile, bir bileşeni veya başka bir valfi devre dışı bırakmak gerektiğinde çok değerli olabilir. Öte yandan buhar hatlarına konulan fazladan valfler, sistem çalıştığı sürece sürekli ek kompresör gücü gerektirebilir.
Soğutma Sistemi Boru Hattı Çapı Seçimi
Bir soğutucu akışkan hattındaki basınç düşümünü hesaplayabilmek önemlidir, ancak ne kadar basınç düşümüne (veya doyma sıcaklığı düşümüne) izin verileceği kararı yine de verilmelidir. Yukarıda anlatılan optimizasyon süreci ideal olsa da tasarımcılar genellikle en azından makul boru çapları veren bazı kabullere başvurur. Farklı boru bölümleri ayrı ayrı ele alınır:
1 – Kompresör emme hattı
Doyma sıcaklığındaki toplam düşüş genellikle 0,5 ile 2°C (0,9 ile 3,6°F) arasında seçilir. İstisnalar, halokarbonlu doğrudan genleşmeli sistemlerin ve amonyak sıvı beslemeli (overfeed) serpantinlerin düşey yükselen hatlarıdır. Halokarbonlu doğrudan genleşmeli sistemlerde soğutucu akışkan buharının hızı, yağı kompresöre geri taşıyacak kadar yüksek olmalıdır. Amonyak sıvı beslemeli serpantinlerde ise yükselen hattaki buhar hızı, sıvıyı hattı doldurmayacak şekilde dışarı üfleyecek kadar yüksek olmalıdır.
2 – Kompresörden kondensere basma hattı
Doyma sıcaklığındaki toplam düşüş genellikle 1,0 ile 3,0°C (1,8 ile 5,4°F) arasında seçilir. Basma hattındaki belirli bir doyma sıcaklığı düşüşünün kompresör gücüne etkisi, emme tarafındaki aynı sıcaklık düşüşüne göre biraz daha azdır.
3- Yüksek basınçlı sıvı hattı
Bu bölümdeki basınç düşümü sistem performansına hiçbir olumsuz etki yapmayabilir; çünkü boruda oluşmayan basınç düşümü genleşme elemanında veya seviye kontrol valfinde gerçekleşir. Genleşme elemanı, basıncı son olarak ara basınca (iki kademeli sıkıştırmada) veya alçak basınca (tek kademeli sıkıştırmada) düşürür. Bu hatta asıl önemli olan, basıncın mevcut soğutucu akışkan sıcaklığına karşılık gelen doyma basıncına düşmemesidir. Basınç bu noktaya düşerse sıvı aniden buhara dönüşür, basınç gradyanı kötüleşir ve genleşme elemanından geçen akış kısıtlanabilir. Sıvı hatları için seçilen soğutucu akışkan hızları 1 ile 2,5 m/s (3 ile 8 ft/s) arasındadır.
4- Evaporatörlerden alçak basınç sıvı tankına sıvı/buhar dönüş hattı
Sıvı resirkülasyonlu sistemlerde evaporatörlerden alçak basınç sıvı tankına dönen hat, sıvı ve buhar karışımı taşır. Sıvı/buhar karışımlarının akışında basınç düşümü hesapları mümkün olsa da karmaşıktır. Bazı tasarımcılar, zahmetli hesaplardan kaçınmak ama sıvının varlığını da hesaba katmak için önce borunun yalnızca buhar taşıması durumundaki uygun çapını belirler, sonra sıvı ve buharın birlikte akışını karşılamak için bir üst boru çapına geçer.
5 Sıcak gaz defrost hatları
Doğru bir boru çapı seçimi için evaporatör büyüklüğüne bağlı olarak gereken sıcak gaz debisi bilinmelidir. Kaba bir tahminle sıcak gaz debisi, soğutma sırasındaki soğutucu akışkan debisinin iki katıdır. Bu kabulle Hansen’in önerdiği amonyak sıcak gaz branşman hattı çapları, 21°C (70°F) sıcak gazla 15 m/s (3000 fpm) hızı esas alır. Bu hız, aynı anda defrost edilen bir evaporatör grubundaki tek bir evaporatörü besleyen sıcak gaz branşman hatları için uygundur. Sıcak gaz ana hatları ise evaporatörlerin en fazla yarısının aynı anda defrost edileceği varsayımıyla, bağlı tüm evaporatörlerin toplamının yarısını taşıyacak şekilde boyutlandırılabilir.
Kaynak: Industrial Refrigeration Handbook
