Buzdolabının Çalışma Prensibi
BBuzdolabı; buhar sıkıştırma yöntemiyle çalışan, gıdaların soğuk tutularak uzun zaman muhafaza edilmesini sağlayan soğutma makinesidir.
Buzdolabı nasıl soğutuyor?rnrnSogutma sisteminde bulunan soğutucu gaz komprosör tarafından sıkıştırılır.Sıkışan soğutucunun sıcaklığı ve basıncı artar.(Soğutucu gaz fazında) Soğutucu gaz komprosörden çıkıp kondansere gelir. Soğutucu gaz kondenser borusundan geçerken sıcaklığı ortam sıcaklığının yüksek olduğundan,kondanserden dış ortama doğru ısı atılır.rnrnIsı transferi sonucunda soğutucu gazın sıcaklığı düşer.Ama basıncı halen yüksektir ve soğutucu sıvı faza geçer kondanserden geçen soğutucu kılcal boruya gelir.rnrnKılcalburudan geçerken soğutucunun basıncı ve buharlaşma sıcaklığı düşer.rnrnBasıncı ve buharlaşma sıcaklığı düşmüş olan soğutucu, buzdolabı içindeki havadan ve hava aracılığı ile yiyeceklerden daha düşük olduğu ısıyı alır.rnrnSoğutucu aldığı ısı sonucunda tekrar gaz fazına geçer.Dönüş borusu ile komprosöre gelir ve sıkıştırılır.Çevrim bu şekilde devam eder..

Soğutma devresi elemanları [değiştir]

Kompresör [değiştir]

Ana madde: Kompresör

Kompresörler soğutucu sistemin kalbini oluşturmaktadır ve çalışma prensipleri ne olursa olsun buharlaştırıcıdan çıkan gazı yoğuşma basıncına kadar sıkıştırılması işlevini yerine getirmektedir. Bu işlevi yerine getirebilecek başka kompresör çeşitleri ve tasarımları mevcut olmakla birlikte ev tipi buzdolaplarında hermetik pistonlu kompresörler kullanılmaktadır. Hermetik kompresörlerde tek fazlı, iki kutuplu asenkron indüksiyon motorları bulunmaktadır. Değişken hızlı kompresör uygulamalarında, hız kontrolü frekansın değiştirilmesi yoluyla gerçekleştirilmektedir. Hız kontrolü yapılan kompresörlerde doğru akım motorları, indüksiyon motorları ve senkron motorlar kullanılmaktadır.

Yoğuşturucu (kondenser) [değiştir]

Ana madde: Yoğuşturucu

Yoğuşturucular, kompresörden çıkan kızgın buharın soğuyup doymuş hale geçmesi ve bunu takiben yoğuşmasını sağlayan ve sonunda açığa çıkan ısıyı dışarı veren çevrim elemanıdır. Buzdolabının dışında veya yalıtım malzemesinin içinde saklı olarak yer almaktadır. Buzdolabının dışında yer aldığında, düz boruların kıvrılarak kat kat yapılmasıyla oluşturulan geçişlerin sayısı arttırılarak, yoğuşturucunun ısıyı havaya atması kolaylaştırılmakta, soğutkanın aşırı soğutulmuş sıvı haline geçmesi sağlanmaktadır. Yoğuşturucunun yalıtım malzemesi içinde saklı olarak yer alması, ısının atılmasında kabin yüzeylerinin de kullanılmasına olanak sağladığı için tercih edilmektedir.

Buharlaştırıcı (evaporatör) [değiştir]

Ana madde: Buharlaştırıcı

Buharlaştırıcı, kısılma vanasından gelen düşük sıcaklık ve düşük basınçtaki sıvının, kabin ısısını alarak buharlaştığı bölümdür. Bu nedenle demir, çelik, pirinç, bakır ve alüminyum gibi malzemelerden imal edilir. Kabin içinde saklı veya kabin yüzeyinden yaklaşık 30 mm uzaklıkta harici olarak monte edilmektedir. Harici olarak yerleştirmede toplam ısı geçiş katsayısı daha yüksek olmaktadır. Hava ile buharlaştırıcı yüzeyi arasındaki ısı geçişi, doğal ya da zorlanmış taşınım ile gerçekleşir. Doğal ısı taşınımı, ufak dirençlerle karşılaştığında bile sorun yaratmaktadır. Bu nedenle bir fan kullanılarak, hava dolaşımının zorlanmış ısı taşınımıyla elde edilmesi tercih edilmektedir. Zorlanmış ısı taşınımında daha çok kanatlı buharlaştırıcılar kullanılmaktadır.

Kısılma vanası [değiştir]

Kısılma vanası basit bir akış kontrol mekanizmasıdır. Soğutkanın akışını kısarak, basıncını değiştirmektedir. Yoğuşturucudan gelen yüksek basınç ve sıcaklıktaki aşırı soğutulmuş sıvı soğutkanın, basıncını ve sıcaklığını düşürerek buharlaşma basıncına getirmek için kullanılmaktadır. Soğutkanın bir kısmı buharlaştırıcıya girmeden, kısılma vanası içinde buharlaşmaya başlamaktadır. Bir diğer işlevi ise, kompresör durduğu zaman, soğutma devresindeki basınç farklılığını dengelemektir. Kullanılacak kılcal boruların boy ve çapı kompresör performansına göre belirlenmektedir.

Soğutkan [değiştir]

Buzdolabının içindeki ısıyı dışarı taşımak için kullanılan akışkan maddelerdir. Soğutkanlarda bulunması gereken bazı özellikler şunlardır:

* Çevresel uyum * Yanıcı, patlayıcı, zehirli olmaması * Sistemin hiçbir yerinde kimyasal değişikliğe uğramaması * Düşük maliyet

Isı değiştirici [değiştir]

Buzdolabı soğutma devresinde, yüksek basınçlı soğutkanın dolaştığı borulara basma boruları, alçak basınçlı soğutkanın dolaştığı borulara da emme boruları denilmektedir. Emme ve basma borularının bir bölümü birleştirilerek bir ısı değiştirici meydana getirilir. Isı değiştirici; basma borusu, emme borusunun içinden geçecek şekilde yapılabileceği gibi, basma ve emme borularının ayrı ve açıkta birleştirilmesiyle de elde edilebilmektedir. Isı değiştiricisinde, buharlaştırıcıdan gelen soğutkan bir miktar ısınma yoğuşturucudan gelen soğutkan bir miktar soğuma imkanı bulur. Yoğuşturucudan gelen soğutkanın soğuması, kısılma vanasında başlayan buharlaşmayı azaltıcı yönde etki yapmaktadır. kısılma vanasında buharlaşamayan soğutkan, buharlaştırıcıda buharlaştığından soğutma kapasitesi artmaktadır. Buharlaştırıcıdan gelen soğutkanın ısınması, kompresöre sıvı soğutkan ulaşmamasını garanti altına alırken, soğutkanın kızgın buhar haline geçmesini de sağlamaktadır. Bu yöntem soğutma sisteminin verimini artırmaktadır.

Soğutma çevrimi [değiştir]

İdeal çevrimde, soğutucu akışkan kompresöre doymuş buhar halinde girer. Uygulamada ise soğutucu akışkanın hal değişimi hassas bir şekilde kontrol edilemediğinden, soğutucu akışkanın kompresöre kızgın buhar halinde girmesi sağlanacak şekilde sistem tasarlanır. Kompresör (1), buharlaştırıcıdan (5) gelen kızgın buhar halindeki soğutkanı, emme vanasının açılmasıyla emer. Soğutkan silindire girmeden kompresör içinde basınç kaybına uğramaktadır.
Soğutma Çevrimi

Soğutkan, kompresör içinde bulunan silindir hacmindeki bir piston aracılığıyla sıkıştırılır. Sıkıştırılan soğutkanın basıncı yükselir. Soğutkanın silindiri terk edebilmesi için basma vanasındaki basınç kayıplarını yenmesi gerekmektedir. Basma vanasının açılmasıyla soğutkan yüksek basınç ve sıcaklıkta pompalanır.

Basma borusu boyunca ilerleyerek yoğuşturucuya (2) gelen yüksek basınç ve sıcaklıktaki soğutkan, ortama ısı atarak önce yoğuşmakta, sonrasında aşırı soğutularak yine yüksek basınçta sıvı soğutkan haline geçmektedir. Soğutkan yoğuşturucuda da basınç kaybına uğramaktadır.

Daha sonra soğutkan kısılma vanası (3) girişine gelir. Soğutucu akışkanın kılcal boruda kısılması esnasında entalpisi sabit kalır. Kısılma sürecinde sistem basıncı yoğuşturucu basıncından (yüksek basınç), buharlaştırıcı basıncına (alçak basınç) düşer. Isı değiştiricide (4) bir miktar ısı kaybeden soğutkan buharlaştırıcıya (5) ulaşır.

Buharlaştırıcıda da bir miktar basınç kaybına uğrayan soğutkan, soğutma ortamından ısı çekerek buharlaşır. Ardından emme borusu boyunca ilerleyerek tekrar ısı değiştiriciye gelir. Bu sefer ısı kazanır ve kompresöre kızgın buhar halinde döner.

Soğutma çevrimlerinin analizinde, genellikle ideal bir referans çevrim kullanılır. Sıkıştırma sürecinin izentropik olduğu varsayılmaktadır. Kısılma süreci de ısı değiştiricideki ısı geçişi göz önünde bulundurulmayarak adyabatik olarak kabul edilmektedir. Buharlaştırıcı ve yoğuşturucudaki basınç kayıpları dikkate alınmamaktadır.

Kaynaklar [değiştir]

* Ana Britannica Cilt 19, Ana Yayıncılık * Yavuz T. (2001). Kesintili ve Sürekli Çalışmanın Buzdolabı Performansı Üzerindeki Etkisi * Ayber, R. (1983). Soğutma Tekniği Ders Notları, İTÜ Makine Fakültesi Ofset Atölyesi, İstanbul Zorkun, M. E., Ardıç, A. R. (1980). Soğutma Tekniği ve Klima, MEB, Ankara

Kondanser: Soğutucu gazdan aldığı ısıyı buzdolabı dışına atar

Evaporatör: Buzdolabı içerisindeki ısıyı soğutucu gaza aktarır (buzdolabını soğutur)

Kompresör: Soğutucu gazın kapalı bir sistem içerisinde dolaştırılmasını sağlar