|
Каждый из нас ежедневно пользуется десятками хитро устроенных машин и приборов: здесь вам и обыкновенный будильник, и микроволновая печь, и компьютер, и автомобиль и ещё множество самой разношёрстной электронной и механической братии, без которой наша жизнь, кажется, уже немыслима. Но задумайтесь, много ли мы знаем об этих молчаливых помощниках (про будильник этого не скажешь), как они устроены, как работают? Да ровным счётом ничего! Работает – и ладно, за чем лишний раз напрягать извилины!
На мой взгляд, очень грустно, что за ежедневной суетой и обыденностью цивилизации, мы перестали замечать удивительное, а порой просто гениальное устройство некоторых привычных вещей. Конечно, пытаться понять принцип работы компьютера или даже обычного калькулятора – бессмысленно (калькулятор нельзя понять, в него можно только верить), но вот осилить устройство холодильника вполне по силам каждому.
Начну с теории. Своим появлением холодильник целиком обязан науке термодинамике, которая, как видно из названия, занимается превращением и перемещением тепловой энергии, то есть тепла. Именно это и происходит в холодильнике: тепло, находящееся внутри холодильника, «захватывается» и выносится наружу, охлаждая его (холодильника) содержимое. Посредниками по перевозке тепла являются хладагенты, это они захватывают внутреннее тепло, выносят его наружу, отдают, а затем порожняком возвращаются во чрево холодильника, чтобы заново повторить этот процесс.
Хладагентом (сокращение от слов «холодильный агент») принято называть рабочее вещество с низкой температурой кипения (испарения). В качестве хладагента длительное время использовали фреон-12 (R-12), производство которого было организовано ещё в 1931 году, но в 1980 году было открыто пагубное воздействие атомарного хлора на озон в атмосфере – производство и заправка холодильников фреоном-12 пошла на убыль. Сегодня в качестве хладагентов используют R-134a (потомок фреона-12), диметиловый эфир, пропан, бутан, изобутан и их смеси – все эти вещества в количестве, в котором они используются в холодильниках, абсолютно безвредны для человека и окружающей среды.
Как было сказано, любовь холодильников к хладагентам связана с низкой температурой кипения последних: пропан кипит при –42,1°С, бутан – при –0,5°С, изобутан – при –11,7°С. Но как это позволяет сохранять низкую температуру внутри холодильника? Для ответа на этот вопрос обратимся к физике: известно, что при кипении и испарении вещества забирают тепло из окружающей среды, то есть, охлаждают её (именно с этим связано чувство прохлады от растирания, например, спиртом – спирт испаряется, забирая тепло у тела), следовательно, чтобы охладить, например, баночку пива, её нужно «облить» какой-нибудь легко закипающей жидкостью, которая, закипев, отобрала бы тепло у пива.
Следовательно, чтобы дать холодильнику возможность морозить, нужно наполнить некоторые его части хладагентами, которые бы легко вскипели, охладив эти части, а, следовательно, охладив и содержимое холодильника. Пропан подходит здесь как никто другой: если он кипит уже при –42, то создать условия для его закипания при комнатной температуре внутри холодильника будет очень просто.
Завершая, таким образом, теоретическую часть, скажу, что хладагенты выбраны в качестве главного рабочего вещества в холодильниках только благодаря своей низкой температуре кипения, и, как следствие, способности легко вбирать тепло.
Перейдём непосредственно к холодильникам. Любой холодильник состоит из трёх главных частей: компрессор (мотор, который постоянно шумит), конденсатор (чёрный металлический змеевик на задней панели холодильника) и испаритель (металлический «ящичек», который обычно виден в морозильной камере).
Если вы поняли, что я там так долго писал про хладагенты, то принцип работы холодильника до вас дойдёт быстро.
Сжиженный под большим давлением хладагент по всасывающему трубопроводу из конденсатора (змеевик) поступает в испаритель («ящичек»). Из-за низкого давления в испарителе и низкой температуры кипения хладагента, он (хладагент) начинает интенсивно кипеть и испаряться, охлаждая единственное, с чем контактирует – металлические стенки испарителя, испаритель же, в свою очередь, охлаждает воздух внутри холодильника. Пары хладагента откачиваются компрессором, который, кстати, и создаёт низкое давление в испарителе, на место испарившегося хладагента закачивается новый сжиженный.
|
