Soğutma serpantini olarak da anılan evaporatörler, soğutma sisteminin ana elemanı olup soğutulacak maddelerden ısıyı uzaklaştırır. Bilindiği gibi evaporatör, etrafındaki maddelerden ısıyı absorbe eder çünkü onlardan daha soğuktur.
Evaporatör, iki nedenle soğur ve soğukluğunu muhafaza eder:
- İçindeki soğutucu akışkanın sıcaklığı, serpantinden daha düşüktür.
- Evaporatör içindeki soğutucu akışkanın sıcaklığı düşük kalır çünkü kaynama esnasında gizli ısı absorbe edilmektedir.
Böylelikle, evaporatör içindeki soğutucu akışkan, soğutulacak maddelerden ısı absorbe etmesiyle soğur.
Sistemdeki soğutma miktarı; evaporatör yüzeyine, ısı transfer katsayısına ve soğutulan madde ile soğutucu akışkan arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Isıyı uzaklaştırmak için temel yöntem benzemekle beraber, soğutulacak maddeler değişebilir.
Evaporatörler, soğutucu akışkanın ısıyı absorbe etme yöntemine bağlı olarak adlandırılır.
Sıvı haldeki soğutucu akışkan, yüksek basınçta genleşme cihazına girer. Genleşme cihazı, sistemin alçak ve yüksek basınç tarafları arasındaki farkı sağlayan bir kısıtlama noktasıdır.
Genleşme cihazındaki ani basınç düşmesi, soğutucu akışkanın kaynamasına neden olur. Bu etki, soğutucu boru cidarlarından (yüzeylerinden) ısı alınmasına ve bu yüzeylerin soğumasına neden olur.
Böylelikle daha ılık ortamlardan evaporatör borularına ve soğutucu akışkan buharına geçen ısı, evaporatör boyunca taşınarak emme hattından kompresöre akar.
6.2 EVAPORATÖR NASIL ÇALIŞIR?
Basit bir evaporatör, Şekil 6.1’de gösterilmiştir. Şeklin A noktasında, sıvı soğutucu akışkan genleşme valfine girer. Uygun çalışma şartları altında, soğutucu akışkan bu noktada doymuş sıcaklığının altında, aşırı soğutulmuş olacaktır.
Aşırı soğutma, genleşme cihazına giren akışkanın tamamen sıvı olmasını sağlar. Böylece valfi kısıtlayacak herhangi bir buhar kabarcığı kalmaz.
Sıvı akışkan, genleşme cihazına B noktasında düşük basınçta girer. Sıvının basıncı evaporatör basıncına düşerken, akışkanın doyma sıcaklığı da düşmüş olur. Sıvının bir kısmı ısı absorbe ederek kaynamaya başlar ve kalan sıvı, yeni doyma sıcaklığında kalır.
Böylelikle B noktasında, evaporatör düşük basınçlı sıvı soğutucu akışkan ve az bir miktar, yüksek bağıl hacme sahip buhar içerir.
Evaporatör serpantininin cidarları, soğutulacak maddeden boru içindeki soğutucu akışkana iyi ısı geçişine izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Basit bir evaporatörün nasıl çalıştığını anlamanız için, soğutulacak havadan veya sıvıdan evaporatör serpantinindeki soğutucu akışkana iyi ısı geçişinin olduğunu kabul etmek gerekir.
Sıvı akışkan evaporatör serpantinine geçerken, boru yüzeylerinden – dolayısıyla soğutulacak maddeden – sürekli ısı absorbe etmeye devam eder. Bu olay nedeniyle kaynama ve buharlaşma devam eder. Sonunda (Şekil 6.1’deki C noktası) sıvı soğutucu akışkanın tamamı buharlaşır ve serpantinde sadece buhar kalır.
Sıvı soğutucu akışkanın gizli ısı absorbe etme yeteneği bu esnada kullanılmaktadır. Buna rağmen, evaporatör içindeki buhar hâlâ soğutulan maddeden daha soğuktur.
Böylelikle buhar halindeki soğutucu akışkan ısı absorbe etmeye devam eder. Daha fazla buharlaşma olmadığından, bu ısınma işlemi hissedilir ısı (veya sıcaklık) artışına neden olur. Buhar sıcaklığı, emme hattına doğru artmaya devam eder (Şekil 6.1’deki D noktası). Bu noktada buhar sıcaklığı doyma sıcaklığından yüksektir ve buhar kızgınlaşmıştır.
