Evaporatör Nedir? Çalışma Prensibi ve Çeşitleri Nelerdir?

Evaporatör Tanımı :

Soğutma sistemlerinde kullanılan buharlaştırıcının bir diğer ismine de evaporatör denir. Buharlaştırıcıya soğutma serpantini de denir. Evaporatörler  soğutucu akışkanın buharlaşarak, soğutulmak istenen ortamdan ısının çekilmesini sağlayan elemanlardır.

Buharlaştırıcı ; soğutma sisteminde, soğutucu akışkanın sıvı olarak girip buharlaştıktan sonra gaz olarak çıktığı bölümdür. Soğutucu akışkan, evaporatörün kanallarına girince ısıyı, soğutulan maddeden veya ortamdan soğurur ve ısıyı ortamdan absorbe ederken de kaynamaya başlayarak buharlaşır. Bu işlemde evaporatör, tüm sistemin genel amacını (soğutma) gerçekleştirir. Evaporatif soğutma suyun buharlaşması ile havadan ısı alması prensibine dayanır. Su buharlaşırken havadan ısı çeker ve havanın soğumasına sebep olur.

Evaporatör Çalışma Prensibi :

Soğutma uygulamalarında, soğutucu akışkanın cinsine, çalışma koşullarına, soğutulmak istenen sıvı veya havanın sirkülasyon yöntemine, soğutucu akışkan kontrol tipine ve uygulama yerine göre değişen çok farklı konstrüksiyon ve boyutlarda dizayn edilmiş buharlaştırıcı tipleri vardır. Evaporatörlerin ticari ve endüstriyel soğutma, şok dondurma uygulamalarında geniş bir kullanım aralığı vardır.

Evaporatör, ısı transfer kabiliyeti yüksek ve korozif ortam koşullarından etkilenmeyen malzemelerden yapılmalıdır. Borular; amonyaklı sistemlerde çelikten, freonlu sistemlerde alüminyum, bakır veya bakır-çinko alaşımlarından (pirinçten) yapılır. Evaporatörler ısıl gerilmelere ve korozif ortam şartlarına dayanacak şekilde imal edilir. Uzun ömürlü kullanımları ise zamanında yapılacak periyodik bakımlar ile mümkün olur.

Evaporatörün yapısı, soğutucu akışkanın çabuk buharlaşmasını sağlayacak ve soğutucunun giriş ve çıkış basınç farkını (kayıplarını) asgari seviyede tutacak şekilde dizayn edilir. Aşırı basınç kaybı, yağlama yağının taşınmasını olumsuz yönde etkileyeceği için, hem kompresör de yetersiz yağlamadan kaynaklanan sorunlara yol açacak hem de evaporatör de yağ birikmesi sonucu (ısı transferini düşüreceğinden), sistemin verimsiz çalışmasına sebep olacaktır.

Evaporatör Çeşitleri :

Evaporatörlerin yapıları itibarıyla sınıflandırılmaları:
Çıplak borulu
Kanatlı borulu
Plaka kanatçık – borulu olmak üzere üç ayrı çeşitte imal edilir.

Her tipin kendine özel kullanım alanı ve uygulama tekniği vardır. Evaporatör firmaları ve evaporatör imalatçıları, kullanıcıların ihtiyaçlarına cevap vermek farklı amaçlara hizmet eden soğutucuların yapılarına uygun, birçok değişik tip, tasarım ve şekilde evaporatörler üretir. Bunlardan vantilatörlü, serpantinli (fanlı) veya cebri konveksiyonlu tip evaporatör en çok kullanılan tasarımlardır.

Hem soğutma, hem de iklimlendirme tesislerinde kullanılırlar. Evaporatör fiyatları da tiplerine göre değişiklik gösterir. Ek yeri olmayan boru tesisatı, kenarlarından birbirine kaynaklı iki metal plakanın arasına yerleştirilir. Plakaların arasında kalan boşlukta vakum meydana getirilir. Bu plakalar, sınıflanarak soğutucuya bir seri akış kalıbı meydana getiren raflar halinde de montajı yapılarak da kullanılırlar.

Çıplak borulu : Bu tip serpantin, bakır boru kullanılan küçük evaporatörlerdir. Çıplak borulu serpantin, hava veya bir sıvının soğutulması ihtiyacı için kullanılabilirler. Çelik boru, soğutucu olarak amonyak kullanılan sistemlerdeki evaporatörlerde veya başka tip soğutucuları bulunduran büyük evaporatörlerde kullanılır.

Kanatlı borulu : İnce bir hava tabakası, bir yalıtıcı gibi davranarak ve öncelikle yüzey alanına ve sıcaklık farkına bağlı olan ısı transferi işlemini yavaşlatarak, bir serpantinin yüzeyine yapışır. Bu ince hava tabakasının neden olduğu iletim kaybının üstesinden gelmek veya dengelemek için kullanılan metotlardan biri, yüzey alanını arttırmaktır. Bunun için evaporatör borularına kanatçık eklenir. Kanatçıkların eklenmesi hava tabakasını ortadan kaldırmaz, hatta yapışıcı alanı arttırır, ancak ısı transferi içinde, serpantinin boyutunu arttırmaksızın daha fazla yüzey alanı sağlar.

Plakalı kanatçık : Bu tip evaporatörler, seri üretimin olduğu yerlerde kullanılan küçük buzdolapları, dondurucular ve soda kaynakları gibi ihtiyaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Plakalı tip evaporatörler; sıcaklıklığı düşük olan depo mahallerinin tesis edilmesinde de gruplar veya kümeler halinde monte edilerek de kullanılırlar. Bu tip, kullanım ihtiyaçlarına bağlı olarak, kullanılan soğutucu akışkan boruları seri veya paralel şeklinde bağlanabilir. Plakalı tip evaporatör, soğuk muhafazalı kamyon ve gemi depolarında kullanılabildiği gibi soğutulmuş ve dondurulmuş gıda ürünlerinin muhafazası için de kullanılmaktadır.

Hava filminin neden olduğu ısı transfer kaybını önlemek için, havanın evaporatör boyunca hızlı hareket etmesini sağlayacak bir fan veya vantilatör ilave etmektir. Bu tip evaporatör cebri soğutmalı evaporatördür. Serpantinin kullanım ve tasarımına bağlı olarak, fan, havalı serpantin boyunca hareketini, ya havanın indüklenmesi ile ya da zorla sirküle edilmesiyle sağlar. Bir fan kullanılması hava akışını ve havadan serpantinin içindeki soğutucuya olan ısı transferini arttırır. Çünkü büyük miktarda hava serpantinin yüzey alanı ile temas edecektir.

Serpantin imalatçıları, ısı transferi ünitelerini şaşırtmalı boru sıraları şeklinde tasarlarlar. Bu şekilde, bir vantilatörün kullanılmasıyla daha çok hava hacminin, ya boru yüzeyiyle veya ona bağlı kanatçıklar ile teması sağlanmış olur. Serpantindeki cebri veya indüklenmiş hava hareketinin sonucunda, belli bir süre içinde daha çok havanın ısısını, serpantin içindeki soğutucuya bırakması sağlanır. Sıvı soğutmalı serpantinler; tıpkı hava soğutmalı serpantinler gibi, kullanım ve uygulama alanlarına bağlı olarak çeşitli şekilde tasarlanmıştır.

Sıvılarla metaller arasında, hava ile metaller arasında olduğundan daha büyük ısı transferi olduğu için, bir sualtı serpantininin, benzer şartlar altında, bir hava soğutmalı serpantinin birkaç katı ısıyı çekme kapasitesi vardır. Sualtı serpantinler, soğutucuya ılık su veya diğer sıvılar ile dolu kutular konulduğu zaman, soğuk tutma kapasitesinden çok faydalanılan su banyosu tip soğutucularda kullanılır.

Kullanım Alanlarına Göre Evaporatörler :

Standart tip oda soğutucu
Kabin tip oda soğutucu
Çift üflemeli tip oda soğutucu
Çok düşük hızlı oda soğutucu
Endüstriyel soğutucular
Şok dondurucular