Soğutma Tekniği

Soğutma Nedir? Soğutmanın Tanımı

Soğutma ve iklimlendirme çok karıştırılmakla birlikte soğutma tanımını ayırmak gerekir. İklimlendirme en genel halde, konfor amacıyla insan, hayvan ve bitkilerin veya endüstriyel bir mamulün üretilmesi sırasında atmosferik şartların otomatik olarak kontrol altında tutulması işlemi olarak ifade edilir.

Pratikte ise iklimlendirme, havanın ısıtılması, soğutulması, nemlendirilmesi veya neminin alınması bir başka deyişle şartlandırılması işlemine denir. İklimlendirme sistemlerinde amaç, insan hayvan ve bitkilerin dolayısıyla onların yaşarken, çalışırken veya herhangi bir anlarında kendilerini rahat hissedecekleri ortamların sağlanması ve endüstriyel bir mamulün üretilmesi sırasında, mamulün istenen özelliklerde üretilmesi için gerekli olan atmosferik şartların sağlanması olarak izah edilebilir.

Soğutma Nedir?

Soğutmanın tanımı ise, bir maddenin veya ortamın sıcaklığını, onu çevreleyen hacim sıcaklığının altına indirilmesi ve orada muhafaza etmek üzere ısının alınması işlemine denir. Soğutma iklimlendirmenin bir parçası olduğu gibi aynı zamanda insanlar için gerekli olan temel ihtiyaçların (gıda, ilaç, vs.) muhafazası için de kullanılmaktadır. İnsanlığın, soğutmayı günlük hayatında uygulaması M.Ö. 1000 yıllarına dayanmaktadır. Kışın oluşan kar ve buzu muhafaza ederek sıcak mevsimlerde bunu soğutma amaçlı kullanmışlardır. Görüldüğü gibi, iklimlendirme ve soğutma insan hayatının vazgeçilmez birer parçasıdır. ( Doç.Dr.Salih COŞKUN )

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

Sıkça söylenen ve bilinenin aksine yukarıdaki tanımda verildiği gibi madde veya hava soğutulmaz, madde veya havanın ısısı alınarak sıcaklığının düşmesi sağlanır.

Soğutmanın Tarihçesi

En basit ve en eski soğutma şekli, soğuk yörelerde tabiatın meydana getirdiği kar ve buzu muhafaza edip bunların sıcak veya ısısı alınmak istenen yerlere koyarak soğutma sağlanmasıdır. Kış aylarında meydana gelen kar ve buzu muhafaza ederek sıcak mevsimlerde soğutma maksatları için kullanma usulü M.Ö. 1000 yıllarından beri uygulanmakta olduğu bilinmektedir. Mısırlılar, geceleri açık gökyüzünü görecek tarzda yerleştirilen toprak kap içindeki sıvıların soğutulabileceğini tespit etmişlerdir. Bu soğutma şekli, gökyüzünün karanlıktaki sıcaklığını mutlak sıfır (–273˚C) seviyesinde olmasından ve ışıma (radyasyon) yolu ile ısının gökyüzüne iletilmesinden yararlanılarak gerçekleşmektedir. İmparator Neron, güneşin etkisinden korunmak için duvarları samanla izole edilmiş odalar yaptırmış ve bu odalarda sebze ve meyvelerin uzun zaman muhafazasını sağlamıştır.

Ticari maksatla ilk büyük buz satısı 1806 yılında Frederic TUDOR tarafından Antil adalarına 130 tonluk buz Favorite adlı tekneyle götürülmesi ile başlamıştır. İlk macerasınıdan zararetmesine rağmen bu olumsuzluğun depolanmadan kaynaklandığını, gerçekte ise buz işinde büyük kazançlar olduğunu görmüş, nakliye esnasında buzu uzun süre muhafaza etmek için teknesinde değişiklikler yaparak yılda 150,000,000 Tona ulaşan bir buz ticareti hacmi ğeliştirmiştir. Hatta başka ülkelere buz satmıştır. Tabiatın bahşettiği buz ile soğutma şeklinden 1880’li yıllara kadar geniş ölçüde yararlanılmıştır.

Buz ve kar ile elde edilen soğutma şeklinin gerek zaman gerekse bulunduğu yer bakımından çoğu kez pratik ve ucuz bir soğutma sağlayamayacağı bir gerçek olduğundan mekanik araç ve cihazlarla soğutma teknikleri üzerinde araştırmalar başlamıştır.

1755 yılında Dr William Cullen,eline eter sürdüğünde meydana gelen buharlaşma sonucuda elinin serinlediğini hissederek ilk mekanik soğutmanın temelini atmıştır. Dr. William Cullen bu olaya dayanarak, 1775 senesinde Vakum pirensibine dayanan buz yapma makinasını imal etmiş fakat labaratuar aleti olarak kalmış ve geliştirilememiştir.

1792 yılında , Pellas adında bir Norveçlinin yönettiği kaşifler gurubu Kuzey Sibiryanın Lena Nehri yakınında kamp kurmuşlar, dondurucu soğuktan korunmak için çadılarına sığınmış olan gezginler köpeklerin havladıklarını duyarak dışarıya çıkarlar, karları telaşla eşeleyen köpekleri görürler, köpeklerin yanına gittikleri zaman kar altında gömülü duran bir mamutun bozulmamış başını görürler. Dev mamutun gövdesini saran buzları temizleyip bir parça et keserler. Mamutdan kesilen bir parça eti pişirip yiyen gezginler etin bozulmamış olduğunu fark ederler.
Bu öykü besinlerin soğuk ortamda uzun zaman saklanabileceğini gösteren gerçek bir örnektir. Bu öyküyü duyan bilim adamları 1792 senesinden sonra soğutma işine tekrar önem vermeye başlamışlar dır. 1834 yılında Jakop PERKİNS adında Amerikalı bir Mühendis Londra’da eter ile çalışan pistonlu bir soğutma makinasının patentini almıştır. Otuz yıl boyunca bu prensiple çalışan makineler yapılmış, elektrik enerjisi olmayan yerlerde çalışan bir makine üzerinde de durulmuş ve 1858 yılında Fransız Ferdinand CARRE absorbsiyon sistemini bulmuştur. 1886 senesinde mühendis Windhausen CO2 gazı ile çalışan sistem yaparak -80°C düşük sıcaklık elde etmiştir.

Bu tarihten sonra buz endüstrisi gelişerek, evlere gıda maddelerinin muhafazasına buz ile başlanılmıştır.

1910 yılında J.M. Larsen şirketi tarafından ilk küçük buzdolabı yapılmış fakat otomatik olmadığı için pek fazla tutulmamıştır.

1918 yılında Kelvinatör şirketi ilk otomatik buz dolabını piyasaya sürmüştür.

1930’da R-12 gazı bulunarak CFC soğutucuların temeli atılmıştır.

1935’te R-22 soğutucu akışkanı bulunarak HCFC kökenli akışkanlar geliştirildi

1989’da R-134 A ve R-123 soğutucu akışkanları bulunarak ozon tabakasına zarar vermeyenHFC.kökenli akışkanlar geliştirilmiştir.

1990’lı yılların başında R-22 ve R-502 yerine kullanılmak üzere ikili ve üçlü alternatif soğutucu akışkan karışımları geliştirildi.

Soğutma Yöntemleri

Günümüzde bir çok soğutma yöntemi olmakla birlikte temel olarak 5 madde de kategorize temek mümkündür. Bunlar;

  1. Katı maddelerin erime gizli ısısını kullanarak
  2. Sıvı maddelerin gazlaşma gizli ısısını kullanarak
  3. Süblimleşme gizli ısısını kullanarak
  4. Dondurucu karışımlar kullanarak
  5. Mekanik

Soğutma işleminde veya klima tekniğinde genel olarak üç yöntem uygulanır. Klima hesabı için klima hesabı sayfamızı ziyaret etmenizi ve incelemenizi önerebiliriz. En fazla kullanılan soğutma yöntemlerini anlatırsak;

Fiziksel yöntem

Sıvılar buharlaşırken çevreden ısı çekerler, buharlaşan sıvının çevreden ısı çekmesi, ısı çekilen ortamın sıcaklığının düşmesine neden olur. Isı kaybının neden olduğu sıcaklık düşmesine ya da sıcaklık azalmasına soğuma denir. Fiziksel soğutma yönteminin endüstride kullanılan en önemli şekli, soğurmada soğutma yöntemidir. Bu sistemde ısı enerjisinden yararlanılır. Herhangi mekanik parçası yoktur. Soğutma devresinde soğutucu olarak silikojel ve su kullanılır. Silikojel nem tutucu ya da emici siliko-sodyuma maddesel bir asitin etkimesiyle oluşur. Bu bileşik daha sonra yıkanıp kurutulabilir. Çok küçük tanecikler halinde soğutma devresine yerleştirilen silikogel amonyağı emer. Amonyak düşük sıcaklıklarda suda kolayca çözülür. Bu çözelti 65 °C sıcaklıkta ısıtıldığı zaman buharlaşır ve sudan ayrışır. Suyun işlevi soğutma devresindeki amonyağı çözmektir. Sistem ; soğurma cihazı, kondenser (yoğuşturucu) ve evaporatör (buharlaştırıcıdan) oluşur.

Kimyasal yöntem

Normal sıcaklıkta oldukları halde bazı kimyasal maddeler belirli aralarda birbirleriyle karıştırıldıkları zaman daha düşük sıcaklıklar elde edilebilir. Bunun nedeni karışım oluşurken çevreden bir miktar ısı alınmasıdır. Örneğin kar veya buzla sofra tuzunun karıştırıldığında soğuma elde edilir. %65 kar veya buz, % 35 tuz (NaCl) karıştırıldığında ilk sıcaklık 0 °C , karışım sıcaklığı 20 °C’dir. %60 kar ya da buz %40 tuzun ilk sıcaklığı 0 °C, karışım sıcaklığı 30 °C’dir.

Mekanik yöntem

Mekanik yöntemle soğutma dışarıdan iş verilerek soğutucu akışkanın basınç ve sıcaklığının yükseltilmesi esasına dayanır. Termodinamiğin 2. kanununa göre ters Carnot çevrimi prensibine göre çalışır.

Soğutma ve Carnot Çevrimi
Soğutma ve Carnot Çevrimi

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Reklam Engelleyici

Reklam engelleyici eklenti kullandığınızı fark ettik. Muhendisiz.Net web sitesini verimli kullanabilmek için lütfen reklam engelleyiciyi kapatınız.