Header Reklam
Header Reklam

Amonyaklı Soğutucu Tasarımında Malzeme Seçimi

17 Ocak 2023 Dergi: Ocak-2023
Amonyaklı Soğutucu Tasarımında Malzeme Seçimi

Paslanmaz Borulu Alüminyum Kanatlı Ürünler ile Çelik Borulu ve Kanatlı Daldırma Galvanizli Ürünlerin Kapasite ve Maliyet Yönünden İncelenmesi

Hayati Can 
Makine Mühendisi
FRİTERM A.Ş. İş Geliştirme Müdürü

Yaşamımızın hemen her alanına girmiş olan soğuk depo uygulamaları, yatırımcılar için soğutucu akışkan seçimine bağlı tariflerle anılır. Amonyak akışkanlı uygulamalar bir çok büyük tesiste bulunmakta ve tükettiğimiz gıda ürünlerinin önemli bir bölümünü muhafaza etmektedir. Sektörel inceleme yaptığımızda karşımıza iki temel ürün grubu çıkmaktadır. Biri Paslanmaz Borulu ve Alüminyum Kanatlı, diğeri ise Çelik Borulu ve Kanatlı olup, daldırma galvaniz ile kaplanan ürünlerdir. Bu yazı soğutucu tasarımında karşımıza çıkan bu ürünlerin birbirlerine karşı avantaj ve dezavantajlarını irdeleyerek, gerek yatırımcı ve gerekse soğutma montörlerinin seçimlerini kolaylaştırmayı hedeflemektedir.

Paslanmaz Borulu ve Alüminyum Kanatlı Pompalı Sistemle Çalışan Evaporatör Tasarımı

Bu ürünlerin tasarımında kullanılan boru malzemesi amonyak akışkanın korozif etkilerine yüksek dirençlidir. Bunun yanında düşük ısı transfer özelliğine sahiptir. Paslanmaz boruların bu düşük ısı transfer özelliği, alüminyum malzemenin yüksek ısı transfer özelliği ile bertaraf edilir. Boruların içinde dolaşan amonyak akışkan bu sayede hava tarafındaki alüminyum ile mükemmel bir uyum sağlar. Böylece 0,50 mm 15 mm dış çapa sahip borular veya 0,80 mm et kalınlığına sahip 20 mm dış çapa sahip borular kullanılabilir. Bu borular şişirilerek kanatlar ile mükemmel bağ kurması sağlanır. Ardından tam otomatik kaynak makinaları ile kaynak işlemi tamamlanır ve ideal devre akışı sağlanır. Bu malzeme seçimi aynı zamanda ürün kütlesel ağırlığını düşürerek hem kasa yapısını hafifleterek taşıma ve kurulumu kolaylaştırır, hem de askıya alma ve konstüktif yapının daha ince malzemelerden seçilmesine olanak sağlar. Termal tasarımda borular arasındaki mesafeler 50 mm * 50 mm kare dizilim ile hesaplanır. Bu kare dizilim özellikle buzlanma ve buzun çözülmesi periyodunu uzatarak, ek elektriksel tasarruf sağlar.

 
SC2 Şartına Uygun Tasarım Kıyaslamaları

Termal tasarımda kullanılan yazılım, firmamızın bünyesinde geliştirilmiş olan FRTCOILS yazılımıdır ve dünya ölçeğinde güvenli yazılımlardan biridir. Böylece ideal hava geçiş kesiti, devre akışı tariflenebilmekte ve soğutucudan maksimum verim alınabilmektedir.

Bu uygulamada buzun çözülmesi için en yaygın olarak sıcak gaz defrostu kullanılsa da, elektrikli defrost, kapalı devre sıcak glikol defrost ve sulu defrost seçenekleri de proje ihtiyacına bağlı olarak uygulanabilmektedir.

Çelik Borulu ve Çelik Kanatlı Daldırma Galvaniz Kaplı Pompalı Sistemle Çalışan Evaporatör Tasarımı

Bu ürünlerin tasarımında kullanılan boru malzemesi amonyak akışkanın korozif etkilerine karşı dirençlidir. Yine de direnç seviyesi paslanmaza göre daha düşüktür. Bunun yanında paslanmaz boruya göre biraz daha yüksek bir ısı transfer özelliğine sahiptir. Çelik boruların bu düşük ısı transfer özelliği, çelik kanatla birleştiğinde alüminyum kanat malzemesine göre “sağır” diye tabir edeceğimiz bir özelliğe geçer. Bu üretimde borular şişirilmez. Boru ile kanat arsaındaki ilişki daldırma galvaniz kaplama ile sağlanır. Bu aynı zamanda ürünün paslanmasını engeleyen yegane kaplamadır. Genelde 2 mm et kalınlığına sahip 21,3 mm boru dış çapı olan çelik borular kullanılır. Bu malzeme seçimi paslanmaz borulu üniteye göre boru ağırlığını 4-5 kat artıran bir etki yapar. Kanat malzemesi olarak kullanılan çelik sac da alüminyum kanat ile kıyaslandığında 3 katı bir ağırlık fazlası oluşturur. Bu malzeme seçimi ürün kütlesel ağırlığını artırarak kasa yapısını ağırlaştırır ve  taşıma ve kurulumu zorlaştırır. Bu kütlesel ağırlık artışı askıya alma ve konstüktif yapının daha kalın malzemelerden seçilmesine olanak sebep olur. Termal tasarımda borular arasındaki mesafeler 62,5 mm * 62,5 mm çapraz dizilim en yaygın kullanılan geometrilerden biridir. Bu çapraz dizilim buzlanma ve buzun çözülmesi periyodunu artıran bir etkiye sahiptir.

 
SC4 Şartına Uygun Tasarım Kıyaslamaları

Termal tasarımda yurt dışında gelişkin yazılımlar kullanılsa da, ülkemizde genellikle m² bazlı bir kapasite hesabı kullanılır. Bu hesap metodu hava tarafında oluşabilecek zaafları gizleyerek, hatalı tasarım yapma ihtimalini artırır. Aynı zamanda devre akışı da genel bir boru boyu hesabı ile yürütülmektedir. Bu da farklı amaçlarla kullanılan ürünlerin tam verimle çalışmasını engelleyen bir akışa sebebiyet verebilir. Bu nedenle bu ürünlerde çalışmayı garanti altına almak için yüksek elektriksel tüketime sahip güçlü fanların tercih edilmesine sebebiyet verir. Yine de zaman içinde fan arızalarının ortaya çıkma olasılığı yüksektir. Termal tasarım yönünden uygulanan bu metot, güvenli ürün tedariki noktasında sorunlar oluşturabilir. Burada yol gösterici ana unsur, hafızalarda yer etmiş olan geçmiş deneyimlerdir.
Bu uygulamada buzun çözülmesi için sıcak gaz defrostu temel bir kullanım şekline sahiptir.


SC5  (Şoklama) Şartına Uygun Tasarım Kıyaslamaları

Ürün Seçimleri ve Kıyaslamaları

Burada yapılan seçimler FRTCOİLS yazılımı ile tasarlanmıştır. Sahada en yaygın kullanılan ürün kapasitesi baz alınarak örnekleme oluşturulmuştur. Hesaplamalarda Eurovent şartları baz alınarak aynı şartlarda seçimler yapılmıştır. Bu durum sahaya tam uymayabilir. Saha şartlarına uygun seçimler seçim programından her zaman yapılabilir.

Değerlendirme Verileri

Paslanmaz borulu ve Alüminyum kanatlı ürünler ile çelik borulu çelik kanatlı ürünleri mukayese ettiğimizde karşımıza çıkan değerlendirme aşağıdaki gibi olmaktadır.

Termal Tasarım bir yazılım tarafından yapılmalıdır. Metrekare bazlı kıyaslama bir yaklaşım sunsa da, güvenilir değildir. Örneklerde de görüldüğü üzere, paslanmaz borulu ve alüminyum kanatlı ürünlerle çelik borulu çelik kanatlı ürünleri m² bazlı kıyasladığımızda 1 yerine 1,5 katsayısı gelmektedir. (Dünyada her iki tarzda da ürün üreten imalatçılar incelendiğinde aynı sonuçlar rahatlıkla görülebilir.)

Fan güçlerini kıyasladığımızda karşımıza %30 ile %50 arasında fazla güç tüketimi çıkmaktadır.

Paslanmaz borulu soğutucular ile çelik borulu ve kanatlı soğutucular aynı kapasite şartına bağlı olarak incelendiğinde kütlesel ağırlık oranı 1 yerine 2 mertebesine gelmektedir. Bu hem kasa maliyeti, hem de kurulum, askı vb. maliyetleri artıran bir faktör olmaktadır.

Malzeme maliyeti yönünden kıyaslandığında aynı kapasiteli ürün için güncel hammadde fiyatları analiz edildiğinde %30 ile %40 arasında daha fazla değerde malzeme kullanımı karşımıza çıkmaktadır.

Üretim maliyetleri kıyaslandığında benzer bir biçimde %50 mertebesinde daha fazla işçilik süreleri karşımıza çıkmaktadır.

İşçi Sağlığı ve İş Güvenliği açısından kıyasladığımızda üretim proseslerinde kesme, taşlama, taşıma proseslerinde çelik borulu çelik kanatlı ürünlerde risk artmaktadır. Aynı durum montaj aşamasında da karşımıza çıkmaktadır.

Toplam Maliyet açısından kıyaslama yaparsak eğer, Paslanmaz Borulu ve Alüminyum Kanatlı soğutucular, çelik borulu çelik kanatlı daldırma galvanizli ürünlere nazaran %30 ile %40 arasında fabrika üretim maliyeti açısından avantajlı çıkmaktadır. İşletmelerin farklı şekilde tanımlanan genel giderleri ve kârlılık hesapları pazara sunulan ürün fiyatlarında farklı görüntüler oluşturabilir. Ayrıca oda sıcaklığı ile buharlaşma sıcaklığı arasındaki fark farklı ele alınırsa, eşit koşullarda olmayan bir kıyaslama karşımıza çıkar ve bu durumda farklı görüntüler oluşabilir.

SONUÇ:

Paslanmaz Borulu ve Alüminyum Kanatlı ürünlerde, çelik borulu çelik kanatlı ürünlere nazaran düşük yatırım maliyeti, düşük kütlesel ağırlık ve düşük enerji tüketimi ile ciddi avantajlar ortaya çıkmaktadır. Önümüzdeki süreçte sektörde Paslanmaz Borulu Alüminyum Kanatlı ürünlerin tercihi artama eğiliminde olacaktır.