Kondenser Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?

Kondenser nedir: Soğutucu sistemlerin dış kısmında veya yalıtım malzemelerinin iç kısmında bulunur. Kondenser, soğutmayı yapan malzemenin içeriye gaz olarak girdikten sonra ısısını etrafına dağıtarak sıvı hale dönüştüğü bölümdür.

Düz boruların kıvrım sayısı artırılarak yoğuşturucunun ısıyı havaya atması sağlanır. Böylece soğutucu madde aşırı soğuk sıvı hale geçmektedir. Soğutma işlemlerinde kompresör ile sıkıştırılan sıcaklığı ve basıncı artırılan gaz kondenserde sıvı hale geçer ve ısısını dış ortama verir. Buharın yoğuşmasını sağlayan bu cihaza kondenser denir. Yoğuşturucu kondenser veya kondansör olarak ta adlandırılırlar.

Kondenser kabini içinde kondenser bobini, fan, kompresör ve kontrol malzemeleri bulunur. Kondenser bobini, alüminyum borudan veya alüminyum kanatlı bakır borulardan üretilmektedir. Bu sayede ısının hızlı bir şekilde aktarımı yapılmaktadır. Kompresör ise soğutma sistemlerinde, soğutucuyu sıkıştırdığı ve gaz halinde bobine pompaladığı için büyük önem taşımaktadır.

Soğutma Çevrimi Nedir?

Bütün parçaların birleşerek soğutma sisteminin çalışır haldeki pozisyonlarına soğutma çevrimi denir.

Çevrim döngüsü; Kompresör tarafından alçak basınçtaki soğutucu akışkan yüksek basınca çıkartılarak buradan kondensere yollanır. Kondenserde yoğuşma oluşturulur ve genleşme valfinden geçerek alçak basınç sıvı hale dönüştürülür. Buradan evaparator yardımı ile soğutma gerçekleştirilir.

Isının düşük sıcaklıktaki kaynaktan, yüksek sıcaklıktaki ortama pompalanması ile depolama hacmi ya da yaşam alanı soğutulur. Isı normalde bunun tersi yönde bir hareket izler (yüksek sıcaklıktan, düşük sıcaklığa doğru).

Uygulamada yalıtım önemlidir. Bundan dolayı düşük ısı iletim katsayısına sahip yalıtım malzemeleri kullanılır. Günümüz de kullanılan yalıtım malzemesi poliüretandır. Yalıtım, soğutulmuş alandaki düşük sıcaklığı korumak ve düşük sıcaklığa erişmek için ihtiyaç olan enerji ve gücü düşürmek için gereklidir.

Kondenser Nasıl Çalışır?

Soğutma çevriminin çalışma prensibi, matematik olarak Sadi Carnot tarafından   1824   yılında bir ısı makinesi ile tanımlanmıştır. Bir soğutucu tersinir(geri dönüşebilen işlem) çalışan bir ısı makinesidir. Soğutucu sistemler, faz değişimli ısı pompasını temel alan çevrimi kullanır. Bununla birlikte absorbeli (soğurmalı) ısı pompaları da uygulamaların bir çoğunda kullanılır.

Soğutma, çalışma prensibi ile buhar ve gazların bir yüzeyde yoğuşması, yüzeyin özelliklerine göre “Damla veya film teşekkülü” şeklinde olur. Damla teşekkülü ile yoğuşma halinde çok daha yüksek (film teşekkülünden 4-8 defa daha fazla) ısı geçirgenlik katsayıları sağlanmaktadır.

Her ne kadar tercih edilse de uygulamada refrijeran özellikleri ve kondenser imalatının ekonomik etkenlerle sınırlanmaları sebebiyle ancak film tarzı yoguşma ve az ölçüde de damla teşekkülü ile yoğuşma birlikte olmaktadır.

Kondenser Isı Transferi

Isı alışverişi 3 aşamada oluşur. Bunlar;

• Kızgınlığın alınması,
• Refrijeranın yoğuşması,
• Aşırı soğutmadır.

Kondenserin dizayn edilmesine göre aşırı soğutma kondenser alanının %0-10’unu, kızgınlığın alınması için ise kondenser alanının %5’ini alır.

Bu üç farklı ısı transferi şekline göre kondenserdeki ısı geçirme katsayıları ile sıcaklık araları da farklı olur. Ancak kızgınlığın alınması aşamasındaki ortalama sıcaklık aralığının fazlalığına karşı daha düşük bir ısı transferi katsayısı var olacaktır. Ama aşırı soğutma sırasında bunun tersine sıcaklık aralığı daha az ve ısı geçirme katsayısı daha fazla olur. Yoğuşma sırasında ise her iki değer de alt-üst seviyelerinin arasında bulunur.

Yapılan deneyler sonucu ısı transferi katsayısının artmasının karşısında sıcaklık farkının azalması yaklaşık olarak aynı çarpım sonucunu verir. Bu değerlerin ortalaması kullanılır. Kondenser  hesabında tek bir ısı geçirme katsayısı ile tek bir ortalama sıcaklık aralığı değerleri uygulanmaktadır.

Kondenser Çeşitleri

Genellikle üç farklı tip kondenser çeşitleri vardır:

• Su soğutmalı kondenser
• Hava soğutmalı kondenser
• Evaporatif kondenser (Hava-Su)

Su Soğutmalı Kondenser

Büyük kapasite isteyen soğutma sistemlerinde kullanılır. Su soğutmalı kondenser, kurulum ve işletme maliyetleri açısından ekonomiktir. Tasarımında, ısıl geçirgenlik, suyun kirlenme katsayısı, su devresindeki basınç düşümü, akışkanın aşırı soğutma seviyesi ve kanat verimi gibi veriler önemlidir.

Hava Soğutmalı Kondenser

Bu tip kondenserlerde gaz fazında bulunan soğutucu akışkan hava yolu ile soğutulmaktadır. Hava soğutmalı kondenserler, soğutma sistemlerinin bir çoğuna uygulanabilmektedir.

Evaporatif Kondenser

Yoğuşmanın, hava hareketi ve su spreyinin bir arada kullanılmasıyla sağlanır. Evaporatif kondenserler, hızlı kirlenir ve çabuk arıza verirler. Çok tercih edilen kondenser tipi değildir. Bu tip kondenserler;

• Soğutma serpantini
• Su püskürtme ve dolaşım sistemi
• Hava sirkülasyon sistemi

olmak üzere üç kısımdan oluşmaktadır.

Endüstriyel soğutma sistemleri  uygulamada, bunlardan hangisinin kullanılacağı daha çok ekonomik yönden yapılacak bir analiz ile belirlenir. Analiz yapılırken kuruluş ve işletme masrafları birlikte etüt edilmelidir. Kondenser fiyatları da maliyete göre değişmektedir. Su soğutmalı kondanser ve evaporatif kondenserlerde yoğuşum sıcaklığı daha düşük seviyelerde  için, soğutma çevrimi termodinamik veriminin  daha yüksek olacağı kesindir. Bu sebeple analiz yaparken bu konuya dikkat edilmelidir.