Buzdolabı teknolojisi artık yaygın şekilde evlerimizde ve endüstriyel uygulamalarda kullanılmaktadır. Peki hayatımızın önemli bir parçası olan bu cihazlar nasıl çalışmaktadır ?
Çalışma Prensibi
Buzdolabının çalışma prensibi oldukça basittir. Bir elmanın etrafından soğuk bir akışkan geçirdiğimizi düşünürsek zamanla elmanın sahip olduğu ısının bir kısmı soğuk akışkana geçecek ve bu durum elmayı soğutacaktır. Termodinamik 0. kanun olarak da bilinen bu durumu basitçe; sıcaklıkları farklı olan iki nesne termal dengeye ulaşıncaya kadar birbirlerine ısı transfer ederler şeklinde izah edebiliriz. Bizim örneğimizdeki elma soğurken soğutucu akışkan bir nebze ısınacaktır.
Açıkça anlaşılacağı gibi, sürekli akan bir soğutucu akışkan ürettiğimizde sürekli soğutmayı da sağlayabiliriz.
Buzdolabının Bileşenleri ve Çalışması
Buzdolabı genel anlamda 4 ana bileşenden oluşur bunlar; kompresör, yoğuşturucu, buharlaştırıcı (evaporatör) ve kısma cihazıdır. Kısma cihazı soğutucu akışkanın üretiminden sorumludur. Bu sebepten biz de ilk olarak kısma cihazını analiz edeceğiz.
Kısma Cihazı (Throttling Device)
Soğutucu akışkanın ısıyı dışarı attığı kısım olan kısma cihazı aslında kılcal borulardan oluşur. Yaklaışık 2 metre boyunda olan bu kılcal boruların çapı ise 0.6 mm civarındadır ve bu sebepten akışa oldukça direnç kazandırır.
Kısma Cihazı
Girişte etkili kısma olabilmesi için soğutucu yüksek basınçta olmalıdır. Akışı kısıtlayan bu cihaz, basıncın muazzam bir seviyede düşmesine neden olur. Şöyle ki giriş değerleri 45 derece santigrad ve 8 bar düzeyinde iken çıkışta bu değerler -20 derece santigrad ve 0.6 bar seviyelerine düşerler. Basınçtaki bu düşüş sebebi ile soğutucunun kaynama noktası düşer ve buharlaşmaya başlar. Buharlaşma için gerekli ısı soğutucudan gelir ve ısı kaybeder dolayısıyla da sıcaklık düşer. Eğer kısma cihazının giriş ve çıkışı arasındaki sıcaklık farkını kontrol edecek olursanız bu farkı hissedeceksiniz.
Evaporatör - Isı Emme Süreci
Bu faz da oldukça basittir. Soğuk akışkan buzdolabında soğutulacak bölgeye girer. Basıncı ve sıcaklığı düşürülmüş olan bu akışkan buzdolabının soğutulması istenilen bölgedeki ısıyı emer. Isı emme işlemi boyunca daha fazla buharlaşır ve saf buhar haline gelir.
Evaporatör
Böylece gerekli soğutma etkisini sağlamış olduk.
Kompresör
Kompresörün ne işe yaradığını hatırlayacak olursak, kompresöre girişteki düşük basınçlı akışkan çıkışta basıncı yükselmiş şekilde çıkar. Ancak kompresör içerisindeki basınçlanan gazın sıcaklığı da artacaktır. Bu kaçınılmaz bir durumdur.
Kompresör
Şekilde de görüldüğü gibi kompresöre -20 derece santigrad ve 0.6 bar seviyelerinde giren soğutucu gaz 90 derece santigrad ve 8 bar seviyesinde çıkar. Şimdi elimizde yüksek basınçlı soğutucu akışkanımız var. Soğutucu akışkanı sıvı fazına dönüştürmek için diğer bir ısı değiştiricisinde işleme tabi tutarız.
Yoğuşturucu
Şekilde görüldüğü gibi ısı değiştiricisi buzdolabının dışında bulunur. Soğutucu akışkan sıcaklığı yukarıdaki değerlerden de hatırladığımız üzere 90 derece santigrad seviyesinde olup atmosfer koşullarının çok üzerindedir. Bu sebepten dolayı dışarı yönde ısı kaybı olacaktır. Gaz fazı sıvı fazına dönüşecek ve sıcaklıkta normal seviyelere inecektir.
Yoğuşturucu
Şekilde görüldüğü gibi ısı değiştiricisi buzdolabının dışında bulunur. Soğutucu akışkan sıcaklığı yukarıdaki değerlerden de hatırladığımız üzere 90 derece santigrad seviyesinde olup atmosfer koşullarının çok üzerindedir. Bu sebepten dolayı dışarı yönde ısı kaybı olacaktır. Gaz fazı sıvı fazına dönüşecek ve sıcaklıkta normal seviyelere inecektir.
Yoğuşturucu
Böylece soğutucu akışkan tekrar ilk durumuna, yüksek basınçlı sıvı haline, dönmüş oldu. Tamamlanan bu çevrimi biz tekrar tekrar yapabiliriz. Bu çevrim "buhar sıkıştırma çevrimi" olarak da bilinir.