Soğutma formülleri, soğutma sistemlerinin termodinamik özelliklerini ve performansını hesaplamak için kullanılan matematiksel denklemlerdir. Bu formüller ve uygulamaları, konut ve ticari buzdolapları, dondurucular ve klimalar dahil olmak üzere soğutma ve iklimlendirme sistemlerinde kullanılır. Gıda işleme, ilaç ve kimyasal üretimde kullanılanlar gibi endüstriyel soğutma sistemlerinde de kullanılırlar.
Bu formüllerin ideal duruma dayandığını ve sistemin gerçek performansının hesaplanan değerlerden farklı olabileceğini de unutmamak gerekir.
Sıkıştırma Çalışması
Sıkıştırma işi, soğutma ve iklimlendirme alanında temel bir kavramdır. Soğutma işleminin gerçekleşmesi için gerekli olan soğutucu akışkanı sıkıştırmak için bir kompresör tarafından yapılan işi ifade eder. Bu süreçte kompresör, soğutucu akışkanın basıncını ve sıcaklığını artırarak çevredeki havadan veya sıvıdan ısı emmesine neden olur.
Bir kompresör tarafından yapılan iş miktarı, 'W = h * q' ile verilen sıkıştırma işi formülü kullanılarak hesaplanabilir. Bu formülde W, Btu/dak cinsinden sıkıştırma işini, h, Btu/lb cinsinden sıkıştırma ısısını ve q, lb/dak cinsinden sirküle edilen soğutucu akışkanı temsil eder.
Sıkıştırma işi formülü, bir soğutma sisteminin verimliliğini belirlemek için kullanılabilecek basit ama güçlü bir araçtır. Sıkıştırma işini ve sirküle edilen soğutucu miktarını bilerek, sistemin enerji verimliliğinin bir ölçüsü olan performans katsayısını (COP) hesaplamak mümkündür.
Sıkıştırma Beygir Gücü
Sıkıştırma beygir gücü, soğutucu akışkanı bir soğutma veya iklimlendirme sisteminde sıkıştırmak için gereken gücün bir ölçüsüdür. Her ikisi de kompresörün yaptığı sıkıştırma işini temel alan iki farklı formül kullanılarak hesaplanabilir.
Sıkıştırma beygir gücü için ilk formül:
"P = G / 42,4"
Burada P, beygir gücü (hp) cinsinden sıkıştırma gücüdür ve W, Btu/dak cinsinden sıkıştırma işidir.
Sıkıştırma beygir gücü için ikinci formül:
`P = c / (42,4 * COP)`
P, beygir gücü (hp) cinsinden sıkıştırma gücü olduğunda, c, Btu/dak cinsinden kapasite ve COP, performans katsayısıdır.
Ton başına sıkıştırma beygir gücü için üçüncü formül:
`p = 4.715 / (COP)`
Burada p, Ton başına kompresör beygir gücüdür (hp/Ton) ve COP, performans katsayısıdır.
COP – Performans Katsayısı
Performans Katsayısı (COP), bir soğutma veya iklimlendirme sisteminin verimliliğinin bir ölçüsüdür. Sistemin sağladığı soğutma miktarının, sistemi çalıştırmak için gereken enerji miktarına oranı olarak tanımlanır.
COP'nin formülü şu şekildedir:
`COP = NRE / h`
COP'nin performans katsayısı olduğu yerde, NRE Btu/lb cinsinden net soğutma etkisi ve h, Btu/lb cinsinden sıkıştırma ısısıdır.
Net Soğutma Etkisi
Net Soğutma Etkisi (NRE), bir soğutma veya iklimlendirme sisteminden akarken soğutucu tarafından emilen ısı miktarının bir ölçüsüdür. Buharlaştırıcıdan çıkan buharın entalpisi ile buharlaştırıcıya giren buharın entalpisi arasındaki farktır.
NRE'nin formülü:
"NRE = hl - he"
NRE'nin Btu/lb cinsinden net soğutma etkisi olduğu yerde, hl, Btu/lb cinsinden buharlaştırıcıdan ayrılan buharın entalpisi ve Btu/lb cinsinden evaporatöre giren buharın entalpisidir.
Kapasite
Kapasite, bir soğutma veya iklimlendirme sistemi tarafından sağlanan soğutma miktarının bir ölçüsüdür. Sirküle edilen soğutucu akışkanın ve net soğutma etkisinin ürünüdür.
Kapasite formülü:
"c = q * NRE"
Burada c, Btu/dak cinsinden kapasitedir, q, lb/dak cinsinden sirküle edilen soğutucu akışkandır ve NRE, Btu/lb cinsinden net soğutma etkisidir.
Kompresör Deplasmanı
Kompresör Deplasmanı, birim zamanda kompresör tarafından sıkıştırılan soğutucu akışkanın hacmini ifade eder. Kompresöre giren gazın hacmi ile kompresör kapasitesinin net soğutma etkisine bölünmesiyle elde edilir.
Kompresör yer değiştirme formülü şu şekildedir:
`d = c * v / NRE`
Burada d, ft3/dak cinsinden kompresör yer değiştirmesidir, c, Btu/dak cinsinden kapasitedir, v, ft3/lb cinsinden kompresöre giren gazın hacmidir ve NRE, Btu/lb cinsinden net soğutma etkisidir.
Sıkıştırma Isısı
Sıkıştırma ısısı, kompresörün soğutucuyu sıkıştırırken soğutucuya eklediği ısı miktarının bir ölçüsüdür. Kompresörden çıkan buharın entalpisi ile kompresöre giren buharın entalpisi arasındaki farktır.
Sıkıştırma ısısının formülü:
`h = (hlc) – (hec)`
h, Btu/lb cinsinden sıkıştırma ısısı olduğunda, hlc, kompresörden ayrılan buharın Btu/lb cinsinden entalpisidir ve hec, Btu/lb cinsinden kompresöre giren buharın entalpisidir.
Hacimsel verim
Hacimsel Verimlilik, bir kompresörün soğutucu akışkanı ne kadar etkili bir şekilde sıkıştırabildiğinin bir ölçüsüdür. Kompresör tarafından sıkıştırılan soğutucu akışkanın gerçek ağırlığının, kompresör %100 verimle çalıştığında sıkıştırılacak olan teorik ağırlığa oranı olarak tanımlanır.
Hacimsel verim için formül:
`μ = (100 * (wa)) / (ağırlık)`
Burada μ hacimsel verimdir, wa kompresör tarafından sıkıştırılan soğutucunun gerçek ağırlığıdır ve wt kompresör %100 verimlilikte çalışıyorsa sıkıştırılabilecek soğutucunun teorik ağırlığıdır.
Sıkıştırma oranı
Sıkıştırma Oranı (CR), kafa basıncının bir soğutma veya iklimlendirme sisteminin emme basıncına oranıdır. Soğutucu akışkanın kompresör tarafından ne kadar sıkıştırıldığının bir ölçüsüdür.
Sıkıştırma oranı formülü:
`CR = (ph) / (ps)`
Burada CR, sıkıştırma oranıdır, ph, psia cinsinden mutlak baş basıncıdır (pound/inç kare mutlak) ve ps, psia cinsinden mutlak emme basıncıdır.
