Bir soğutma sistemindeki yoğuşmaz maddeler, normal çalışma sırasında sıvıya dönüşmeyen gazlardır. Bu gazlar kondensatörde birikir ve beş yaygın soruna neden olabilir: yüksek basma (yoğuşma) basıncı, daha fazla enerji tüketimi, kompresörde aşırı yük, yağ hasarı, kondensatörde kirlenme ve dengesiz ürün sıcaklığı. Bu sorunlar, istikrarlı soğutmanın hem ekipman ömrünü hem de ürün kalitesini etkilediği endüstriyel soğutma ve gıda dondurma sistemlerinde özellikle önemlidir.
Endüstriyel soğutma bakımı ve amonyak sistemi servis deneyimlerine dayanan bu kılavuz, yoğuşmayan gazların nereden geldiğini, sistem performansını nasıl etkilediğini, teknisyenlerin bunları nasıl tespit edebileceğini ve uygun tahliye ile otomatik gaz tahliyesinin bunların giderilmesine nasıl yardımcı olduğunu açıklamaktadır.
Yoğuşmayan Gazlar Nedir ve Nereden Gelir?
Yoğuşmayan gazlar, bir soğutma sisteminin içinde her zaman buhar halinde kalan gazlardır. Bunlar asla sıvı hale gelmez. Yaygın örnekler arasında hava, azot, hidrojen, oksijen ve hidrokarbon buharları bulunur.
NCG'ler üç ana kaynak yoluyla sistemlere girer. Aşağıdaki liste her birini açıklamaktadır:
- Eksik boşaltma: Kurulum sırasında veya servis çalışmasından sonra vakum seviyesi yeterince düşürülmezse, sistemde hava kalır.
- Düşük basınç tarafındaki sızıntılar: Atmosferik basıncın altında çalışan sistemler, aşınmış valf gövdesi contaları, kompresör mil contaları ve dişli bağlantılardan hava çeker.
- İç ayrışma: Amonyak zamanla hidrojen ve azota ayrışır. Yağlama yağı yüksek ısı altında bozulur ve hidrokarbon gazları salar. Her iki tür de, tamamen sızdırmaz bir sistemde bile NCG'ler olarak birikir.
IIAR (2023) verilerine göre, sürekli çalışan herhangi bir amonyak sisteminde amonyak ve yağın parçalanmasından kaynaklanan NCG birikimi meydana gelir. NCG'ler, nem veya soğutucu akışkan fraksiyonlanmasıyla aynı şey değildir. Nem, sistemin içinde donar. Fraksiyonlanma ise yalnızca karışık soğutucu akışkanlar için geçerlidir. NCG'ler kalıcı olarak gaz halinde kalır, bu nedenle kondensatörde birikir ve orada kalır.
Basma (Yoğuşma) Basıncı Neden Normal Doygunluk Seviyelerinin Üzerine Çıkar?
NCG'ler kondensatörde birikir ve ısı transfer yüzeyinde yer kaplar. Yoğuşamazlar, bu nedenle soğutucu akışkanın ısıyı vermesi gereken alanı tıkarlar. Sistem buna tepki olarak yoğuşma basıncını yükseltir.
Bunun arkasındaki fizik oldukça basittir. Toplam kondenser basıncı, soğutucu akışkan doygunluk basıncı artı mevcut tüm NCG'lerin basıncına eşittir. Dolayısıyla, sistemde NCG'ler bulunduğunda, ölçülen basma (yoğuşma) basıncı her zaman mevcut ortam sıcaklığı için basınç-sıcaklık tablosunda gösterilenden daha yüksek olur.
Enerji maliyeti hızla artar. IIAR (2023) verilerine göre, NCG'lerden kaynaklanan her 4 lbs (1,8 kg) ek basınç, kompresörün enerji tüketimini %2 artırır ve kompresörün verimini %1 düşürür. Yıl boyunca çalışan büyük bir amonyak sisteminde bu kayıp sürekli olarak artar. NCG’lerin en belirgin işaretlerinden biri, yüksek kondenser farkıdır — yani yoğuşma sıcaklığı ile dış hava sıcaklığı arasındaki fark. Bu fark çok büyükse ve bobin temizse, muhtemel neden NCG’lerdir.
Basma (Yoğuşma) Basıncı Yüksek Kaldığında Kompresöre Ne Olur?
Yüksek basma (yoğuşma) basıncı, kompresörün tasarlandığı değerden daha yüksek bir sıkıştırma oranında çalışmasına neden olur. Bu durum, tahliye sıcaklığını yükseltir ve iç parçalara ekstra yük bindirir.
Yüksek Basıncın Kompresöre Zarar Vermesinin Üç Yolu
Daha yüksek tahliye sıcaklığı, birbiriyle bağlantılı üç sorun yoluyla kompresöre zarar verir:
- Yağ filmi ayrışması: Yağ ısındıkça akışkanlığı artar. Daha akışkan bir yağ tabakası, hareketli metal parçalar arasında daha az koruma sağlar; bu nedenle rulmanlar, pistonlar ve valf plakaları daha hızlı aşınır.
- Vana gerilimi: Yüksek sıcaklıklı sıkıştırma döngüleri, vana parçalarına tekrarlanan baskı uygular. Bu parçalar, beklenen hizmet ömürlerinden önce aşınır.
- Sıvı darbesi riski: NCG birikimi, sistemdeki basınç dengesini bozar. Bu durum, sıvı soğutucu akışkanın kompresör silindirine girme olasılığını artırır. Silindir, sıvıyı sıkıştıramaz. Sonuç olarak, bağlantı çubuklarının bükülmesi, valf plakalarının çatlaması veya tam bir mekanik arıza meydana gelebilir.
IQF spiral dondurucu kurulumlarında yaygın olarak görülen çoklu kompresörlü sistemlerde, NCG'ler tüm üniteler arasında eşit olarak dağılmaz. Bu durum, dengesiz aşınmaya neden olur ve aynı çalışma saatine sahip diğer kompresörlere kıyasla bir kompresörün daha erken arızalanmasına yol açabilir.
Yüksek Tahliye Sıcaklığı Soğutma Yağının Kimyasal Yapısını Nasıl Değiştirir?
Yüksek tahliye sıcaklıkları, oksijen, nem ve soğutma yağı arasında kimyasal bir reaksiyona neden olur. Bu reaksiyon, kompresör ve soğutucu akışkan devresinin içinde organik asitler oluşturur.
Asidin Etkilediği Sistemin Üç Parçası
Aşağıdaki tablo, organik asitlerin hangi parçaları hedef aldığını ve her birinin hangi arızaya yol açtığını göstermektedir:
| Bileşen | Asit Ne İşe Yarar? | Hata Sonucu |
| Motor sargıları | Elektrik yalıtımını bozar | Sargı kısa devresi |
| Metal boru tesisatı | İç paslanmaya ve çukurlaşmaya neden olur | Yeni soğutucu akışkan sızıntı noktaları |
| Contalar ve sızdırmazlık elemanları | Sızdırmazlık elemanının malzemesini bozar | Havanın girmesi için yeni yollar |
Yağın bozulması da çamur oluşumuna neden olur. Çamur, ısı eşanjör yüzeylerinde birikir ve yağ dönüş hatlarını tıkar. Kompresöre daha az yağ ulaşır ve bu da aşınmayı hızlandırır. Hasar genellikle NCG sorunu başladıktan haftalar veya aylar sonra ortaya çıkar. Bu da, dikkatli kontroller yapılmadan gerçek nedenin tespit edilmesini zorlaştırır. Yağ asit sayısı (AN) testi, sorunu erken aşamada tespit eder. 0,05 mg KOH/g’nin üzerindeki bir asit sayısı, kirlenme olduğunu gösterir. Bunu daha kapsamlı bir dondurma sistemi bakım programı ile birleştirmek, NCG ile ilgili hasarları, maliyetli hale gelmeden önce tespit etmeye yardımcı olur.
Evaporatif Kondenser Borularında Zamanla Ne Tür Hasarlar Birikir?
NCG'lerin neden olduğu yüksek tahliye sıcaklıkları, evaporatif kondenser borularında mineral kireç birikimini hızlandırır. NCG'ler ve kireç, zamanla birbirlerini daha da kötüleştirir: NCG'ler kondenser verimini düşürür, bu da tahliye sıcaklığını yükseltir, bu da daha fazla kireç birikmesine yol açar ve bu da verimi daha da düşürür.
Kondenser boru yüzeylerinde kireç birikir ve bu birikinti ısı yalıtkanı görevi görür. ASHRAE kirlenme direnci verilerine göre, ince bir mineral kireç tabakası bile ısı transfer verimliliğini önemli ölçüde azaltır. Bu durum yoğuşma basıncını yükseltir ve NCG'lerin zaten yarattığı sorunu daha da ağırlaştırır. Bu da yoğuşma basıncını daha da yükseltir ve NCG'lerin zaten yarattığı basma (yoğuşma) basıncı sorununa ek bir yük getirir. Kondenser borularında kirlenmenin başladığını gösteren iki belirgin işaret vardır:
- Kondenser yaklaşım sıcaklık farkı tasarım hedefinin üzerine çıkar
- Kireç, boru açıklığını daralttıkça kondansatördeki su tarafındaki basınç düşüşü artar
Kireç birikintilerinin giderilmesi için kimyasal temizlik gereklidir. NCG kirliliği tespit edildiğinde, performans kaybının daha da artmasını önlemek amacıyla kondansatör inceleme ve temizlik programları öne alınmalıdır.
IQF Sistemlerinde Kararsız Yoğuşma Basıncı Ürün Sıcaklığını Nasıl Etkiler?
NCG'lerden kaynaklanan dengesiz yoğuşma basıncı, buharlaşma sıcaklığının yukarı ve aşağı dalgalanmasına neden olur. IQF spiral dondurucu devrelerinde, her bir ürün parçasını tutarlı bir çekirdek sıcaklığına dondurmak için sabit bir buharlaşma sıcaklığı gereklidir.
Aşağıdaki tablo, buharlaşma sıcaklığındaki dalgalanmaların gıda kalitesini nasıl etkilediğini göstermektedir:
| Buharlaşma Sıcaklığı Dalgalanması | Ürün Merkez Sıcaklığına Etkisi | Gıda Kalitesi Sonucu |
| ±0,5 °C | Çok küçük | Normal proses toleransı dahilinde |
| ±1,0 °C | Ürünler arasında 1–2°C fark olabilir | Hassas ürünler için sınır çizgisi |
| ±2,0 °C | Ürünler arasında 3–4°C fark olabilir | Buz kristali hasarı; proses spesifikasyonlarına aykırılık riski |
| >±2,0 °C | Bant üzerinde dengesiz dondurma | Ürün kalitesi ve gıda güvenliği riski |
Dondurma işlemi düzgün yapılmadığında, ürünün içinde daha büyük buz kristalleri oluşur. Bu kristaller, deniz ürünleri ve etteki hücre zarlarını kırar. Bu da çözüldükten sonra damlama kaybını artırır. IQF karides, balık ve et işleme süreçlerinde, daha yüksek damlama kaybı, daha az ürün ağırlığı ve kilogram başına daha düşük gelir anlamına gelir. Sadece sıcaklık ayar noktalarını değiştirmek bu sorunu çözmez. Öncelikle sistemdeki NCG’ler ortadan kaldırılmalıdır.
Bu Sorunlar, Ekipman Arızasına Neden Olmadan Önce Nasıl Tespit Edilebilir?
NCG'ler için standart test, ölçülen kondenser basıncını mevcut dış ortam sıcaklığındaki soğutucu akışkanın doygunluk basıncıyla karşılaştırır. Basınç-sıcaklık tablosundaki değerin üzerinde bir okuma, NCG'lerin mevcut olduğu anlamına gelir.
Beş aşamalı saha testi aşağıda listelenmiştir:
- Kompresörü kapatın. Kondenser fanını çalışır durumda tutun.
- Boşaltma hattı, sıvı hattı ve dış ortam sıcaklıklarının birbirine eşitlenmesini bekleyin.
- Üç sıcaklık değerinin hepsi eşit hale geldiğinde kondansatör basıncını kaydedin.
- P-T grafiğinden o sıcaklıkta soğutucu akışkanın doygunluk basıncını bulun.
- Bu değerin üzerindeki her türlü ek basınç, NCG'lerden kaynaklanır.
Benzer belirtilere yol açan üç başka sorun daha vardır ve bunlar öncelikle göz ardı edilmemelidir. Kirli bir kondenser serpantini tek başına basma (yoğuşma) basıncını yükseltir — temizleyin ve yeniden test edin. Düşük kondenser hava akışı da aynı yüksek kondenser farkına neden olur. Aşırı soğutucu akışkan şarjı da tahliye basıncını yükseltir. NCG'lerin neden olduğu sonucuna varmadan önce, şarj ağırlığını tasarım özellikleriyle karşılaştırın. Amonyak sistemlerinde, tasarım özelliklerinin önemli ölçüde üzerinde bir tahliye aşırı ısınması, araştırmaya değer ikincil bir belirtidir. Hedeflenen aşırı ısınma aralığı için sistemin tasarım belgelerini kontrol edin.
Yoğuşmayan Gazları Kalıcı Olarak Tahliye Etmek İçin Doğru Prosedür Nedir?
Otomatik çok noktalı tahliye cihazları, endüstriyel amonyak sistemlerinden NCG'leri (yoğuşmayan gazlar) gidermek için doğru araçtır. Bu cihazlar sürekli çalışır, kondensördeki en yüksek basınçlı noktalardan NCG'leri çeker ve her döngüde manuel yöntemlere kıyasla çok daha az soğutucu akışkan salar.
Aşağıdaki tablo, dört temel alanda manuel ve otomatik tahliye işlemlerini karşılaştırmaktadır:
| Kriterler | Manuel Tahliye | Otomatik Çok Noktalı Hava Tahliye Cihazı |
| Her tahliye işleminde salınan soğutucu akışkan miktarı | Yüksek | Düşük |
| Operatörlerin amonyağa maruz kalması | Her tahliyede maruziyet vardır | Çok düşük |
| Uyum kayıt tutma | Tutarsızlık | Sürekli kayıt |
| İşgücü ihtiyacı | Yüksek | Düşük |
Yeni sistemler, ilk soğutucu akışkan dolumundan önce 500 mikron (0,5 Torr) veya daha düşük bir seviyeye indirilmelidir. Bu işlem, devreye almadan önce havayı ve nemi giderir. Bu vakum derinliğini doğrulayabilen tek araç, bileşik manometre değil, mikron manometresidir. Bir sistem servis amacıyla açıldığında, yeniden dolumdan önce tam bir yeniden tahliye yapılması gerekir. Aşağıdaki adımlar, NCG'lerin birikmesini önler:
- 500 mikrona kadar indirin ve doldurmadan önce kalibre edilmiş bir mikron ölçer ile doğrulayın
- Bileşenler arasında sıkışmış havayı boşaltmak için tahliye sırasında solenoid valfleri açın
- Her servis ziyaretinde valf mili salmastralarını, mil contalarını ve dişli bağlantıları kontrol edin
- Sürekli çalışan tüm amonyak sistemlerine otomatik çok noktalı gaz tahliye cihazı takın
Sıkça Sorulan Sorular
Bir Soğutma Sisteminde Hangi Gazlar Yoğuşmaz Gazlar Olarak Kabul Edilir?
Yoğuşmayan gazlar arasında hava bileşenleri (azot, oksijen, argon), amonyak ayrışmasından kaynaklanan hidrojen ve yağ ayrışmasından kaynaklanan hidrokarbon buharları bulunur. Bunların tümü, normal soğutma çalışma koşulları altında gaz halinde kalır ve yoğuşmaz.
Teknisyenler, şarjı geri kazanmadan NCG'leri nasıl doğrular?
Teknisyenler kompresörü durdurur, kondenserin dış hava sıcaklığına kadar soğumasını bekler, ardından kondenser basıncını okur. Bu değeri, aynı sıcaklıktaki soğutucu akışkanın P-T grafiğindeki değerle karşılaştırırlar. Grafik değerinin üzerindeki herhangi bir ekstra basınç, NCG'lere işaret eder.
Sızıntı Olmayan Sızdırmaz Bir Amonyak Sisteminin İçinde Yoğuşmayan Gazlar Birikebilir mi?
Evet. Amonyak zamanla parçalanır ve hidrojen ile azot salar. Yağlama yağı ise ısı altında parçalanır ve hidrokarbon gazları salar. IIAR (2023) verilerine göre, sistemde sızıntı olmasa bile her ikisi de NCG'ler olarak birikir.
Bir Amonyak Sistemine Gaz Doldurmadan Önce Hangi Vakum Seviyesi Gereklidir?
Soğutucu akışkan eklenmeden önce sistem 500 mikron (0,5 Torr) veya daha düşük bir seviyeye ulaşmalıdır. Bileşik manometre bu seviyeyi okuyamaz. Yalnızca mikron manometresi bu derinlikte doğru bir okuma sağlar.
Otomatik Tahliye Valfi Ne Sıklıkla Kontrol Edilmelidir?
Otomatik tahliye vanaları, her planlı bakım ziyaretinde kontrol edilmelidir. Tahliye sıklığı günlüğünü incelemek, eğilimleri tespit etmeye yardımcı olur. Tahliye sıklığındaki bir artış, yeni NCG kaynaklarının oluştuğu anlamına gelir — genellikle artan bir düşük basınç tarafı sızıntısı veya daha hızlı yağ bozulması.
Yoğuşmayan Gazlar ile Nem Kirliliği Arasındaki Fark Nedir?
Nem yoğuşur ve donar, bu da genleşme valflerini ve dozajlama cihazlarını tıkar. NCG'ler buhar halinde kalır ve kondensatörde birikir. Her ikisi de sistem performansını olumsuz etkiler, ancak çözümleri farklıdır. Nem, kurutucu filtre-kurutucularla giderilir. NCG'ler ise tahliye işlemiyle giderilir.
