главная / все статьи / Ремонт холодильников
Основы получения искусственного холода
Основы получения искусственного холода
Процесс охлаждения, как и нагрева, основывается на теплообмене, что означает самопроизвольный переход тепла к более холодному состоянию. Отвод тепла от тела всегда приходят снижением его температуры.
Элементарным способом охлаждения является естественный теплообмен между охлажденным телом и окружающей средой. Но, в таком случае температуру тела можно снизить только до значения температуры самой среды (воды, почвы, воздуха), в которой данное тело находится. Простое искусственное охлаждение происходит при соприкосновении продуктов с жидким азотом либо сухим льдом. Но все же, цикличности процедуры охлаждения, а также достижения самых низких температур (до -40 градусов С) получается достигнуть только с применением холодильной техники, в которой проходят физические процессы, которые связанны с поглощением тепла. О пользе охлаждения при помощи холодильников говорят определенные факторы, какие как: обеспечение стабильного температурного режима и соответствующих требованиям санитарно-гигиенических условий хранения продуктов, а так же возможность автоматической работы установки
Искусственное охлаждение продуктов до температуры ниже чем окружающая среда происходит благодаря нескольким физическим процессам, которые сопровождаются поглощением тепла. Поскольку согласно второму закону термодинамики невозможно добиться охлаждения без затрат энергии.
Самый элементарный процесс связан с изменением агрегатного состояния тела. Чтобы получить холод используют фазовые превращения веществ, которые протекают при низких температурах с поглощением теплоты из охлаждаемой среды. Туда же можно отнести процессы кипения (испарения), плавления, сублимации и конденсации.
Способ искусственного охлаждения с использованием процесса плавления, то есть перехода вещества из кристаллического состояния в жидкое с поглощением тепла, широко используют при охлаждении продуктов в бытовых холодильниках, на автомобильном хладотранспорте и других сферах. Водный лед является наиболее чаще всего применяемым в холодильной технике рабочим телом в твердом агрегатном состоянии. Более низкие температуры плавления появляются при охлаждении колотого льда солеными смесями, такими как: хлористый кальций или хлористый натрий.
При процессе сублимации, то есть при переходе тела из твердого состояния в прообразное, минуя промежуточное жидкое, в качестве рабочего тела для охлаждения объектов используется сухой лед.
Большее распространение в холодильной технике, а именно в парокомпрессионных холодильных машинах, имеет процесс интенсивного парообразования, то есть кипение жидкости при низких температурах, который происходит при поглощении тепла окружающей среды. Конденсация, то есть превращение насыщенного пара в жидкость, сопровождающаяся отводом выделяемого тепла - это один из основных рабочих процессов, который протекает в холодильниках.
К другим видам искусственного охлаждения можно отнести - эффект Джоуля - Томсона, где адиабатическое расширение газа, то есть его прохождение через суженное отверстие без совершения внешней работы и без теплообмена с окружающей средой, эффект Ранка — то есть вихревой эффект, а также дросселирование реального газа и жидкости с совершением полезной внешней работы.
Хочется отдельно рассмотреть термоэлектрический эффект, который был открыт французским физиком Пельтье в 30-х годах 19 века. Суть этого процесса в том, что при прохождении постоянного электрического тока через термоэлемент, который состоит из двух проводников (разнородных металлов), у одного из них более низкая температура, а у второго более высокая, в месте их соединения в зависимости от направления протекания тока происходит выделение либо поглощение некоторого количества теплоты.
Техника, которая работает по данному принципу, не имеет широкого применения в торговом оборудовании и сейчас преимущественно применяется для переносных автомобильных установках либо для бытовых целей в домашних охлаждаемых барах.
В сравнении с часто применяемыми компрессионными агрегатами, оборудование в основе работы которого находится термоэлектрический эффект, имеет рядом особых преимуществ.
Поскольку, в термоэлектрических холодильниках нет проблем с утечекой хладагента, так как он там отсутствует. Тут электрическая энергия преобразуется в тепловую в процессе протекания электрического тока через полупроводниковые элементы, наружные участки которых нагреваются, а внутренние охлаждаются. В результате можно подтвердить, что термоэлектрические холодильники несомненно экологически безопасны. С другой стороны, из-за отсутствия движущихся частей в конструкции такая техника очень надежна в эксплуатации и у нее можно сказать вечный срок службы. Много таких холодильных устройств изготовлено в виде теплоизолированных ларей с откидывающимися крышками.
К серьезным недостаткам термоэлектрической техники, которые не позволяют ее применять для предприятий торговли и питания, можно отнести невысокий коэффициент полезного действия и нестабильность температуры, которая зависит от окружающей среды.
