یخچال چیست ؟

در دهه­ های اخیر اختراعات بشر باعث تغییر اساسی روند زندگی شده است. یخچال یکی از این اختراعات بشر است، که سبب شد بتوان مواد غذایی را به مدت طولانی، بدون فاسد شدن نگهداری کرد. نخستین یخچال برقی توسط جان کوری ابداع شد. از یخچال برای نگهداری مواد غذایی، کاربردهای صنعتی و پتروشیمی برای جداسازی گازها و در مراکز درمانی برای نگهداری خون استفاده می ­شود. هر آنچه درباره یخچال باید بدانید در این مقاله با عنوان ” یخچال چیست ” آمده است.

 یخچال، دستگاهی متشکل از یک سرد کننده، عایق حرارتی و پروسه ­ای جهت انتقال گرما از فضای داخلی به محیط بیرون است. اگر شما روی دست خود را خیس کنید، احساس خنکی می­ کنید، این خنکی ناشی از تبخیر آب روی پوست می ­باشد. آب روی پوست گرمای خود را از سطح بدن می ­گیرد و سبب احساس خنکی می ­شود. یخچال نیز پروسه ­ای شبیه به این عمل دارد و با تبخیر و میعان باعث انتقال گرما از داخل محفظه به فضای بیرونی می­ شود. در داخل یخچال گرما از مواد غذایی جذب شده و سبب تبخیر مایع مورد نظر می­ شود، سپس در خارج از یخچال گرما به محیط اطراف تحویل داده می ­شود.

راز انتقال گرما از داخل محفظه یخچال چیست ؟

همانطور که ذکر شد، یخچال از قانون دوم ترمودینامیک پیروی می­ کند و بر اساس تبخیر و میعان مایع خاصی، باعث خنک شدن محفظه داخلی می­ شود. این مایع مبرد نام دارد. مبرد هنگامی­که وارد تبخیرکننده (کویل های داخل محفظه یخچال) می­ شود، دما را از محیط یخچال می­ گیرد و تبدیل به بخار می­ شود. این تغییر فاز از مایع به گاز سبب خنک شدن فضای داخل یخچل می ­شود. غیر سمی بودن، خورنده نبودن، دارای نقطه جوش پایین، اشتعال‌ و انفجار ناپذیری از ویژگی­ های یک مبرد مناسب است. در گذشته از فرون­-12 به عنوان مبرد استفاده می­کردند، اما این ماده سبب تخریب لایه اوزون می ­شود، از اینرو امروزه از گازهای تترا فلوئورو متان، پلی استایرن و اکریلونیتریل استفاده می ­شود.

با شناخت اجزای تشکیل دهنده یخچال از جمله کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و تبخیرکننده عیب یابی یخچال ساده تر می شود. در این قسمت به توضیح اجزاء یخچال و وظیفه هر بخش می ­پردازیم:

کمپرسور یخچال چیست و چگونه کار می کند؟

 موتور الکترونیکی و مهم­ ترین بخش یخچال است. کمپرسور با صرف انرژی مکانیکی سبب افزایش فشار مبرد می­ شود. کمپرسور سیال را به درون خود می ­مکد و فشار آن را افزایش می ­دهد، با افزایش فشار، دمای مبرد نیز افزایش می ­یابد. سپس این گاز گرم و پرفشار را به دستگاه خنک کننده یا کندانسور تحویل می­ دهد.

در کمپرسور سیال ورودی و خروجی گاز است. کمپرسور گاز مبرد با فشار کم را دریافت می ­کند و گاز مبرد با فشار زیاد را تحویل می ­دهد. اگر سیال مایع وارد کمپرسور شود سبب آسیب به این موتور الکتریکی می­ شود. علاوه بر این کمپرسور با کمک ترموستات دمای داخل یخچال را کنترل می کند؛ ترموستات دمای داخل یخچال را اندازه گیری می کند، اگر دمای داخل یخچال به میزان مطلوب رسیده باشد برق کمپرسور توسط ترموستات قطع می شود. پس با قطع و وصل کمپرسور دمای داخل یخچال قابل کنترل است.

شکل  1: طرز کار یخچال

شکل  2: کمپرسور

کندانسور:

کندانسور یک مبدل حرارتی است که با محیط در ارتباط است. گاز فوق داغ مبرد وارد لوله­های مسی مارپیچی می ­شود که با محیط در تماس است. گاز فوق داغ در ارتباط با محیط به مایع اشباع و یا مایع سرد تبدیل می­ شود. این لوله­های مارپیچی در پشت یخچال ­های قدیمی قابل مشاهده است و می­توان با لمس نقاط مختلف آن متوجه اختلاف دما در لوله شد. سیال مبرد در دما و فشار بالا کمپرسور را ترک می ‌کند و در کندانسور خنک می‌ شود. بعد از خنک ‌سازی این ماده به شیر انبساط انتقال می‌ یابد.

شکل 3: کندانسور

شیر انبساط یا شیر فشارشکن:

قسمتی از سیستم خنک کنندگی یخچال شیر فشار شکن و یا شیر انبساط است. مبرد از کندانسور وارد و به تبخیرکننده می ­رود. شیر انبساط میزان عبور مبرد را تعیین می­ کند و چون مبرد را به داخل محفظه با حجم بیشتر می ­برد موجب کاهش فشار و در نتیجه کاهش نقطه جوش مبرد می­ شود. علاوه بر این شیر انبساط مقداری از مبرد را عبور می ­دهد که اطمینان دارد تا رسیدن به کمپرسور قطعا به بخار تبدیل می شود؛ به عبارت دیگر باید مقداری از مایع مبرد را عبور دهد که تمام این مایع در قسمت تبخیرشونده به بخار تبدیل شوند و مایع مبرد به کمپرسور نرسد.

شکل 4: شیر انبساط

تبخیر کننده (اواپراتور)

تبخیر کننده به محفظه داخل یخچال گفته می ­شود. مبرد با فشار و دمای پایین داخل کویل های اواپراتور می شود، سپس با گرفتن دمای داخل محفظه، دمای مایع مبرد افزایش می ­یابد و به بخار سیال تبدیل می ­شود. سپس تمام بخار مبرد توسط کمپرسور مکیده می ­شود و چرخه ادامه پیدا می ­کند. تبخیر کننده یک مبدل حرارتی است که خنک­سازی یخچال را به صورت مداوم انجام می­ دهد. تبخیر کننده توسط شیر انبساط به کندانسور متصل است و دارای لوله ­های مسی (کویل) داخل محفظه یخچال است.

فرآیند خنک­سازی:

1. کمپرسور باعث افزایش فشار و دمای مبرد می ­شود.
2. گاز فوق داغ مبرد، توسط لوله ­های مسی کندانسور با فضای اطراف در ارتباط قرار می ­گیرد و سبب خنک­تر شدن مبرد می ­شود.
3. در انتهای کندانسور گاز به مایعی گرم تبدیل می ­شود و وارد شیر فشار شکن می ­شود.
4. پس از خارج شدن مبرد از شیر فشارشکن فشار و در نتیجه آن نقطه جوش افت پیدا می ­کند.
5. با جذب دمای داخل محفظه یخچال، مبرد مجدد به بخار تبدیل می ­شود و بخار سرد توسط کمپرسور مکیده می ­شود.