Mekanik buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimlerinde kızgınlık (Superheat) emiş hattında ve aşırı soğuma (Subcooling) ise sıvı hattında meydana gelmektedir. İki değerde soğutma sistemleri için önemli kavramlardır. Mekanik sıkıştırmalı soğutma sistemlerinde genleşme vanasına buhar molekülleri ve kompresöre ise sıvı moleküllerin girmesi istenmez. Sistem tasarımı yapılırken aşırı soğuma değerinin iyi belirlenerek soğutucu akışkanın genleşme vanasına buhar, kızgınlık değerinin iyi belirlenerek soğutucu akışkanın kompresöre sıvı olarak girmesi önlenmelidir.
Subcooling ile kondenserin, soğutucunun kaynama noktasının altında soğutulması, daha fazla soğutucunun sıvı hâle geçmesini sağlayarak sistemin soğutma kapasitesini artıracaktır. Ayrıca superheat ile evaparatörün tüm yüzey alanını kullanılarak evaparatörden daha fazla verim alınmasını sağlamıştır. Yukarıdaki P-H diyagramında entalpi aralığının artması bunları net bir şekilde kanıtlar.
Subcooling (Aşırı Soğutma)
Soğutucu akışkanların kondenserde tamamen sıvı hale gelmesi istenir ve buna göre tasarım yapılır. Kondenseden çıkan sıvı akışkanın, sıvı hattında meydana gelen basınç kayıplarından dolayı doyma sıcaklığı düşmekte ve genleşme vanasına girişinde buhar molekülleri oluşmaktadır. Oluşan buhar molekülleri genleşme vanasının çalışmasını ve verimini olumsuz yönde etkilemektedir. Aşırı soğuma; bu olumsuzları önlemek için sıvı hattındaki basınç kayıplarını karşılayacak şekilde akışkan sıcaklığının yoğunlaşma sıcaklığının altına düşürülme işlemidir.
Subcooling değerinin ölçülmesi için ise kondenser yoğunlaşma basıncı ölçülür ve akışkana göre tablolar yardımı ile o basınçtaki yoğunlaşma sıcaklığı belirlenir ve aynı zamanda genleşme valfi giriş sıcaklığı ölçülür. Kondenser yoğunlaşma sıcaklığından genleşme elemanı (TXV) giriş sıcaklığı çıkarılarak aşırı soğuma değeri bulunur
Subcooling = Kondenser yoğuşma sıcaklığı-genleşme valfi (TXV) giriş sıcaklığı
Superheat (Aşırı Kızdırma)
Akışkanın doyma basıncına karşılık gelen sıcaklıktan, daha yüksek sıcaklıkta bulunma haline kızgın buhar adı verilir. Mekanik sıkıştırmalı soğutma çevrimlerinde evaporatörde ısı çekerek tamamen doymuş buhar haline gelen akışkanın daha fazla ısıtılarak sıcaklığının artırılması kızgınlık olarak ifade edilir. Kızgınlık evaporatörün çıkışı, emiş hattı ve kızgınlığı meydana getirmek için uygulanan özel işlemler sonucu oluşur. Kızgın buhar halindeki soğutucu akışkan içerisinde sıvı akışkan bulunmaz. Kızgınlığın temel amacı kompresöre sıvı akışkan girişini önlemektir. Ayrıca evaporatörün tüm yüzeyininin kullanılmasına yardımcı olur. Oto klimalarında 3-5°C kızgınlık, yeterli olurken 10°C’ye kadar çıkan kızgınlık değeri olan uygulamalar da vardır. Esas olan evaporatör kızgınlığı olmakla birlikte, buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinde kompresör kızgınlığı ifadesi de kullanılmaktadır.
Evaporatör Kızgınlığı
Evaporatör kızgınlığın hesaplanabilmesi akışkanın evaporatördeki buharlaşma basıncı ölçülerek kullanılan soğutucu akışkana göre tablolarından yararlanılarak evaporatör buharlaşma sıcaklığı bulunur. Evaporatör çıkış sıcaklığının (TXV kuyruk sıcaklığı) termometre veya diğer sıcaklık ölçerleri ile ölçülmesi gerekmektedir. Evaporatör kızgınlığı; evaporatör çıkış sıcaklığından evaporatör buharlaşma sıcaklığının çıkarılması ile elde edilir.
Evaporatör Kızgınlığı = Evaporatör çıkış sıcaklığı – Evaporatör buharlaşma sıcaklığı
Kompresör Kızgınlığı
Kompresör kızgınlığın hesaplanabilmesi akışkanın evaporatördeki buharlaşma sıcaklığı ile kompresör giriş sıcaklığının ölçülmesi gerekmektedir. Kompresör kızgınlığı; kompresör giriş sıcaklığından evaporatör buharlaşma sıcaklığının çıkarılması ile elde edilir
Kompresör Kızgınlığı = Kompresör giriş sıcaklığı–Evaporatör buharlaşma sıcaklığı
Kaynak: Friterm