Kondenser Nedir?

Soğutucu sistemlerin dışında veya yalıtım malzemelerinin içinde yer alan kondenser, malzeme içine gaz olarak girip ısıyı yayarak sıvı hale dönüştüğü bölümdür. İçerisinde var olan soğutma sisteminde, refrijeranın evaporatörden aldığı ısı ile kompresörde yapılan sıkıştırma işlemi sırasında oluşan fazladan ısının sistemden alınması işlemi gerçekleştirilir. Bu sayede refrijeran sıvı hale getirilerek basıncı yükselir ve tekrar genleşmesi sağlanarak evaporatörden ısı alacak duruma getirilir. 

Kondenser çalışma prensibi kısaca şu şekilde açıklanabilir;

Buhar ve gazların bir yüzeyde yoğuşması durumu, yüzey şartlarına bağlı olarak damla ya da film teşekkülü olarak gerçekleşir. Damla teşekkülü ile yoğuşma halinde film teşekkülüne oranla 4-8 kez daha fazla ısı geçirgenlik katsayısı sağlanabilmektedir. Bu durum tercih edildiği takdirde uygulamada refrijeran özellikleri ve kondenser imalatı ekonomik sebeplerle sınırlanacağından ancak film tarzı yoğuşma ve az ölçüde damla teşekkülü ile yoğuşma birlikte uygulanabilir. Kondenser içerisinde ısı alışverişi 3 aşamada gerçekleşir. Bunlar;

• Kızgınlığın alınması
• Refrijeranın yoğuşması
• Aşırı soğutma

Kondenser tasarımına bağlı olarak aşırı soğutma kondenser alanının sadece % 0-%10 arası kullanacaktır. Kızgınlığın alınması ise kondenser alanında % 5’lik bir yer kapsayacaktır.

Farklı tiplerdeki bu üç ısı transferi şekline bağlı olarak kondenserdeki ısı geçirme katsayıları ve sıcaklık aralıkları farklılık gösterecektir. Ancak kızgınlığın alınması işlemi sırasında ortalama sıcaklık aralığının fazla olmasından dolayı daha düşük bir ısı transfer katsayısı mevcut olmalıdır. Fakat bunun tersi olarak da aşırı soğutma işlemi sırasında sıcaklık aralığı daha az ve ısı geçirme katsayısı daha fazla olacaktır. Yoğuşma işlemi sırasında ise iki değer de ortalama seviyelerde bulunur. Yapılan deneyler sonucunda ısı transfer katsayısı azalması ve sıcaklık aralığı artması durumu ile tam tersi durumunda herhangi bir fark görülmemiştir. Bu nedenle değerlerin ortalamaları kullanılabilir. Hesaplamalarda kolaylık sağlaması açısından kondenser hesaplarında tek bir ısı geçirme katsayısı ve tek bir ortalama sıcaklık değeri işleme katılmaktadır.

Kondenser Çeşitleri

Genel çerçevede bakıldığında üç tip kondenser çeşidi vardır.

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

Uygulamalarda kullanılırken hangisinin tercih edileceği ekonomik yönden yapılan analizler sonucunda belirlenir. Bu analizler sırasında kuruluş ve işletme masrafları birlikte göz önüne alınmalıdır. Evaporatif ve su soğutmalı kondenserlerde yoğuşum sıcaklığı daha düşük seviyelerde olacağından soğutma çevrimi için termodinamik verim artacaktır. Bu nedenle yapılacak analizlerde bu husus dikkate alınmalıdır.

Su Soğutmalı Kondenser

Bol miktarda temiz suyun ucuz ve düşük sıcaklıklarda bulunabildiği yerlerde kuruluş ve işletme masrafları açısından en ekonomik kondenser tipi olarak kabul görür. Yüksek kapasiteye sahip soğutma sistemlerinde genellikle tek seçim olarak kullanılır. Su soğutmalı kondenserlerin tasarımında ve uygulamasında;

• Refrijeranın aşırı soğutulma seviyesi 
• Kanatlı boru kullanılması durumunda kanat verimi su devresinin basınç kaybı 
• Suyun kirlenme katsayısı ve
• Boru malzemesinin ısıl geçirgenliği gibi faktörler göz önünde bulundurulur. 

Bakır boru kullanılarak tasarlanan kondenserlerde genellikle borunun et kalınlığı fazla kalın değildir. Bakırın ısı geçirgenliği yüksek olduğundan kondenserin toplam ısı geçirme katsayısına kondüksiyonun etkisi az olacaktır. Bu katsayı daha çok dış ve iç film katsayılarının değerine bağlıdır.

Kirlenme katsayısı, kullanılan suyun zaman içerisinde su tarafındaki ısı geçiş yüzeylerinde oluşturacağı kalıntılardır. Bu kalıntılar ısı geçişini azaltıcı bir etki oluşturur. Kirlenme katsayısı üzerinde etkin rol oynayan etmenler şunlardır;

• Kullanılan suyun içerisinde bulunan yabancı madde oranı
• Yoğuşum sıcaklığı
• Kondenser borularının temiz tutulması amacıyla uygulanan koruyucu bakımın derecesi

50 derecenin üzerinde bulunan yoğuşum sıcaklıklarında kirlenme katsayısı, uygulamanın gerektirdiği değerden daha yüksek alınmalıdır. 38 derecenin altındaki yoğuşum sıcaklıklarına sahip uygulamalarda ise bu değer normalin biraz daha altında alınabilir. Su geçiş hızının düşük seviyelerde olması kirlenme oranını arttıracaktır. Bu sebepten 1 m/s.de den daha düşük hızlar uygulamalarda kullanılmamalıdır. Yüzeyde biriken kalıntıların periyodik olarak temizlenmemesi durumunda kirlenme oranı hızla artacaktır. Bu nedenle ısı geçirme katsayısı gittikçe azalacak ve gerekli kondenser kapasitesi ancak daha yüksek yoğuşum sıcaklıklarında sağlanabilecektir. Bu durum da kirlenme olayına sebep olacaktır. Kirlenmenin yükselmesi ile birlikte su tarafı direnci artacak ve bunun sonucu olarak da su debisi azalarak yoğuşum sıcaklığında artış meydana gelecektir.

Hava Soğutmalı Kondenser

Özellikle 1 hp’ye kadar kapasitedeki gruplarda sıklıkla kullanılan bu tip kondenserlerin seçilme sebepleri şunlardır;

• Basit olmaları
• Kuruluş ve işletme masrafları düşüklüğü
• Bakım-tamir işlemlerinin kolaylığı

Çoğu uygulama içerisinde hava sirkülasyon fanı açık tip kompresörün motor kasnağına integral şekilde bağlanır. Bu sayede ayrı bir tahrik motoruna ihtiyaç kalmaz. Hava soğutmalı kondenserlerde ısı transferi üç adımda gerçekleşir;

• Refrijerandan kızgınlığın alınması
• Yoğuşturma
• Aşırı soğutma

Evaporatif Kondenser

Evaporatif kondenserler temel olarak, hava ve suyun soğutma etkisinden birlikte yararlanılması esasına dayanılarak yapılmışlardır. Bakım ve servis güçlükleri, hızlı kirlenmeleri, arıza durumlarının sıklıkla oluşması gibi nedenlerle kullanım alanları gittikçe azalmaktadır. Evaporatif kondenserler 3 bölümden oluşur;

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