Bira ve Biracılık

4. Genişleme Aparatı :
Refrijeranın evaporatörde buharlaşarak ısı alabilmesi için basıncının evaporatör sıcaklıklarında buharlaşmasına imkan verecek seviyeye düşürülmesi gerekir. Bunu sağlayan kontrol elemanları ekspansiyon valfleridir. Bu elmandan beklenen husus evaporatörde buharlaşan refrijeran kadar sıvı refrijeranı evaporatöre aynen beslemektir.

3.3.1 Glikol Soğutma Ünitesi

Soğutma çevrimi ile elde edilen soğutma gücünün biranın soğutulmasında kullanılması indirekt (önce başka bir akışkanın soğutulmasıyla) olmaktadır. Buhar kompresyon sistemlerinde buna soğutulmuş akışkanlı sistemler (Chiller) adı verilir. Glikol soğutma, biranın soğutulması aşamalarından ilkidir. Hatta, soğutma işlemi gerekli bir ön hazırlık evresidir. Bu bölümde propilen glikolün soğutulması incelenecektir.
Çok sayıdaki müstakil ünitelerin bulunduğu ve büyük soğutma gücüne ihtiyaç duyulan uygulamalarda, sıcaklıkların da daha yakın ve oransal kumandalı olarak kontrol edilebilmesi için soğutulmuş akışkanlı sistemlere gidilmesi gerekmektedir. Bu tip soğutucuda sulu kondenser kullanılır.
Genel olarak soğutma sistemi, mevcut gazın basınç altında sıkıştırılarak sıvılaştırılması, daha sonra geniş hacimde sıkıştırılan gazın buharlaştırılarak ortamdan ısı transfer etmesi prensibine dayanır.
Soğutma sistemini kapalı bir devre olarak düşünürsek, kompresör buharlaştırıcıdan emdiği gazı basınçlandırarak kondensere basar, burada yüksek basınç altındaki soğutucu akışkan üzerindeki ısıyı transfer ederek sıvı durumuna geçer. Sıvı haldeki gaz buharlaştırıcıya gelerek buradaki kontrol valfi aracılığı ile geçişine izin verilir. Geniş hacme geçen akışkan buharlaşmak ister, bu arada gereken ısıyı ortamdan alarak soğutma sağlar.
Chiller sistemlerinin çalışma prensipleri de aynıdır. Bu sistemlerde kondenserin soğutulması soğutma kulesi ile sağlanır. Buharlaştırıcıdan da soğutulmuş glikol elde edilerek sistemde dolaştırılır. Yani işletmeye gönderilir.
Glikol soğutma ünitesinde soğutucu akışkan olarak NH3 ve R – 22 kullanılır. Soğutma sistemi kapalı bir çevrimdir.Bu sistemle bira üretim aşamalarından soğutma kademesinde kullanılan propilen glikol soğutulmuş olur. Glikol de dolaylı olarak birayı soğutur.
Glikolün soğutma prosesi Şekil 3.5 soğutma planında görülmektedir. Planda görülen vidalı kompresörde kullanılan yağ kapalı devre (NH3) ile soğutulur. Sıvı tankından gelen likit NH3 yağ soğutucu eşanjöre girer. Burada yağın ısısını aldıktan sonra kondensere doğru akışına devam ederken soğuyan yağ filtreden geçerek vidalı kompresöre girer. Kompresöre ayrıca evaporatörden (Chiller) NH3 emilir. Ekonomayzerden gelen (-3 / -4 e kadar soğumuş NH3 gaz halinde) NH3 de giriş yapar. Burada NH3 basınçlandırılarak yağ ayırıcıya pompalanır. Kompresörde basınçlandırma sırasında, emme ve basma sürekliliğinden dolayı istenmeyen bir sıcaklık artışı meydana gelir. Kompresör kafasında sıcaklık 90 ºC ’ yi bulur. Bunun önüne geçmek için kompresöre soğuk yağ basılır.
Kompresörde basınçlandırılıp kompresörü terk eden NH3 içinde bir miktar yağ vardır. NH3’ün yağdan ayrılması gerektiğinden sistemde separatör bulunur. Kompresörden çıkan gaz içinde yağ da sürüklenirse ve bu yağ soğutucu akışkanla birleşmezse yoğuşturucu boruları üzerinde bir film tabakası oluşturarak ısı transferini kötüleştirir. Ayrıca tüm yağın kompresör karterine geri dönmemesi halinde yağ eksilmesi kompresörü tehlikeye sokabilir. Bu sebeple özellikle yağda erimeyen akışkanlar için kompresörden çıkışa bir yağ ayırıcısı konur. Ayrılan yağ, yağ pompasıyla tekrar yağ soğutucu eşanjöre basılır. NH3 ise yoluna devam eder ve gaz halinde kondensere girer.
Sistemde kondenserdeki soğutma, soğutma kulesiyle sağlanır. Böylece NH3 yoğuşur ve likit tankına verilir. Likit tankının kapasitesi 5 – 6 tondur. Soğutma kulesi su ihtiyacını altında bulunan havuzdan sağlar. Kuleden çıkan soğuk su kondenserde dolaştırılır. Bu sırada yine kondenser borularına girmiş olan gaz NH3 de ısısını suya vererek yoğuşur. Kondenserde yoğuşan akışkan alt taraftaki yüzeyleri kaplar ve ısı transferini kötüleştirir. Bunun için kondenserin kot olarak altına bir sıvı deposu konulur. Bu depo onarım vs. için tüm akışkanın toplanabileceği kap görevini de görür. NH3 de bu likit tankına dolar. Isınmış su da tekrar soğumak üzere kuleye geri döner. Sıvı tankında bir kısım NH3 yağ soğutucu eşanjöre gider. Geri kalanı likit tankında toplanır.
Bu soğutma sisteminde soğutma efektinin, asıl sağlandığı ünite ekonomayzerdir. Ara soğutma ünitesi olarak da düşünülebilir. Likit tankından gelen NH3 ani genleşme ile bu üniteye dolar. NH3’ün gelişinin devamı veya durdurulması selenoid valfle kumanda edilir. Ekonomayzerde şamandra sistemi mevcuttur. NH3 dolumu, belli seviyeye gelince durdurulur. Bu, seviye kontrol cihazının selenoid valfe ‘kapat’ komutunu vermesiyle sağlanır. NH3 likit tankından sonra dar hacimden geniş hacme çıktığı için kısmen buharlaşma olur. Ekonomayzerin üst kısmında - 3 / - 4 ºC de soğuk gaz halinde NH3 toplanır. Bu NH3 kompresör emişine verilerek çıkış sıcaklığı düşürülür. Kalan likit NH3 ise burdan daha soğumuş olarak çıkar ve Chillere gönderilir. Ekonomayzer olmasaydı buradan elde edilecek soğutma efekti de Chillerden sağlanmak durumunda olacaktı. Bu da daha fazla enerji sarfiyatına sebep olacaktı.