Hűtési lehetőségek, hűtőeszközök
(Egy kis hűtéstörténet)
A hűtéssel több címszavamban foglalkoztam már és a különböző hűtőgépek (működési
elvei) is megtalálhatók lexikonomban.
Most úgy döntöttem összefoglalom mindazt, amit a hűtésről tudni érdemes - ha
valakit érdekel.
Sokáig
csak ez állt rendelkezésre, ha valamit le akartak hűteni.
Valami olyasmi rémlik, hogy "már a rómaiak is" készítettek valami
fagyi-szerűséget, a hegyekből hozott hó, mint "hűtőközeg" segítségével.
A mai napig alkalmazzák a jég "elvermelését" (elvi felépítése
az ábrán látható).
Ez egy energiatakarékos, környezetkímélő megoldás. Szinte semmilyen energiát
nem igényel.
Télen összeszednek egy csomó jeget a befagyott tavakról. Elteszik egy részben
földbe süllyesztett verembe, ami elég jól hőszigetel és ezért sokáig megmarad
a jég.
Akár nyáron is fel lehet használni hűtésre.
Aztán persze rájöttek arra, hogy a párolgás hőelvonást okoz.
A feljegyzések szerint először egy William Cullen nevű skót fizikus és vegyész alkalmazott mesterséges hűtést a Glasgow-i Egyetemen, etiléter párologtatásával.
Jakob Perkins amerikai feltaláló, mérnök, fizikus 1835-ben szabadalmaztatott egy dimetiléterrel működő hűtőgépét. (Biztos sokan álomba szenderültek mellette...)
Az első "igazi" (kompresszoros) hűtőgépet Carl von Linde fejlesztette ki 1876-ban. Ennek hűtőközege ammónia volt. (A képen ez látható - nem kimondottan háztartási gép kivitel.)
Az első mélyhűtővel is felszerelt hűtőgépek 1939-ben jelentek meg.
Szóval a hűtőgép nem igazán régi eszköz.
Az ok a termodinamika
második főtétele, miszerint a hő
nem juthat egy hidegebb testről melegebbre anélkül, hogy egyéb folyamatok is
lezajlanának...
Mindezt persze, kedvenc mondásommal, úgy is megfogalmazhatnánk, hogy a hűtőgép
kései és bonyolult megvalósításának oka "a világ működése". Hideget
"csak közvetve lehet előállítani".
A (legelterjedtebb) kompresszoros
hűtőgép megvalósításához bizonyára két olyan jelenség megfigyelése vezetett,
amit szinte mindenki tapasztalhatott "a saját bőrén".
- Vizes testtel fázunk,
egy darabig (amíg meg nem száradunk) még meleg időben is.
(Ha sebbenzin, körömlakklemosó
vagy más illékony anyag kerül a bőrre, különösen erősen lehűti. Egyes anyagok,
pl. freonok, ilyen módon akár fagyást okozhatnak!)
- A biciklifújtató tömlője erősen felmelegszik a fújtatás során.
(Vagyis a légnemű anyagok
összenyomása során hő
keletkezik.)
Egy egyszerű hűtőeszköz megvalósításához a fentebb említett két jelenség közül
az első is elég lenne. Vagyis lehetne olyan "hűtőgépet"készíteni,
amelynél egy fémdoboz
lenne a hűtőtér, aminek a külső felületét folyamatosan - vagy időnként - valamilyen
gyorsan párolgó
folyadékkal (pl.
éterrel vagy freonnal)
locsolnák.
Ez is használható lehetne hűtési célra, csak nem lenne igazán jó megoldás sem
gazdaságilag sem környezetvédelmi szempontból.
Ezért szükséges a dolog "másik oldala" is, vagyis a fentebb említett
másik jelenséget is alkalmazni kell a hűtőgép
"másik oldalán".
Állítsunk össze akkor egy hűtőgépet
a két jelenség használatával csak úgy magunktól:
- Kellene
egy dupla falú edény (belül a hűtött tér, kívül a hűtőközeg
párolgási helye)
- Kellene egy fújtató
(aminek a nyomó ágán valami hőátadó
felület található)
- És persze az egészet körül kellene venni valami hőszigeteléssel,
(hogy ne keljen folyamatosan pumpálni)
Az ábrán egy ilyen egyszerű "kompresszoros hűtőgép" elvi ábrája látható.
Szerintem egy ilyet össze lehetne hozni házilag is és megfelelő hűtőközeggel
biztosan működőképes lenne.
Persze nem biciklipumpa, hanem valami "komolyabb" szerkezet kellene
hozzá. A lényeg az, hogy biztosítsunk egy párolgó
folyadékot a párolgási
térben, amit aztán újra összesűrítünk a pumpával
és a felmelegedő, folyadékká
váló közeg a hűtőbordákon leadja a hűtőtérben felvett hőt.
Szóval a szerkezet nevezhető hőszivattyúnak
is, mert hőt "szivattyúz" az egyik helyről a másikra - némi munkavégzés
árán.
Ezzel meg is alkottuk a "bioenergiával" működő, "zöld" hűtőgépet.
Fogyasztógépként is jó lenne, mert egy átlagos hűtőgép
kb. egy kilowattóra
energiát zabál egy
nap alatt. Ha ezt nekünk kellene befektetni biztosan meg lenne a napi mozgás...
A kompresszoros
hűtőgép működési elvét fentebb már láthattuk. Ezek a legelterjedtebb hűtőgépek.
|
|
Ilyen módon működnek a háztartási hűtőgépek, a fagyasztók, a kombinált hűtők és a légkondik is
Az abszorpciós elven működő hűtőkészülék fűtőegységből, kondenzátorból, elpárologtatóból és abszorberből (oldóból) áll. Az animáción követhetők az abszorpciós hűtőkészülék működési fázisai. A ">" gombbal léphet a következő fázisra. Az Újra feliratra kattintva visszaállhat az animáció elejére
|
|
A
Peltier-jelenség alapján működnek.
A hűtéshez szükséges energiát ebben
az esetben az elektromos áram "közvetlenül"
biztosítja. Megfelelő hűtéshez jelentős áramfelvétel
szükséges.
A Peltier-elem két vékony porcelánlap
között lévő félvezető lapokból álló
eszköz (ábra), melynek két oldala közt -megfelelő áramerőség
és feszültség mellett- állandó (típustól
függően 30-60°C) hőmérsékletkülönbség
lehet, s így a meleg oldalhoz erősített hűtőbordával a környezet hőmérsékletétől
ennyivel lehet eltérni.
Ez azt jelenti, hogy 20°C-os külső hőmérséklet
esetén akár -40°C hőmérséklet is elérhető.
Ezt a megoldást kisméretű hűtőeszközökben alkalmazzák, pl. a gépkocsi szivargyújtó
csatlakozójáról működtethető hűtőtáskákban (a képen).
Használják számítógépek processzorainak
hűtésére is.