یخچال چگونه کار می کند (به طور کلی)
آیا تا کنون به این فکر کرده اید که نحوه کار یخچال درون خانه شما چگونه است؟
یخچال – فریزر به یک بخش جدایی ناپذیر هر آشپزخانه تبدیل شده است
که براساس برخی اصول علمی ساده و جالب توجه کار می کند
یخچال بر اساس اصول چرخههای ترمودینامیکی و قانون دوم ترمودینامیک، کار میکند. چرخهی ترمودینامیکی الزاما چرخهی بستهای است که مادهای تحت فرآیندهای مختلف قرار میگیرد و سپس به حالت اولیه بازمیگردد. معمولا در یخچال خنکسازی از طریق «سیستم تبرید با فشردهسازی بخار» (vapor compression refrigeration system) انجام میشود.
در این سیستم خنکسازی هنگامی انجام میگردد که «سیال مبرد» (refrigerants) با جذب گرما از «تبخیر کننده» – این قسمت در فضایی که قرار است سرد شود قرار دارد – به بخار تبدیل میشود.
یخچال چگونه کار می کند
اصول اولیه یخچال ساده است، مایعِ مُبَرِد سردشده با حرکت در لوله هایِ خنک کننده به طور مداوم حرارت را از اشیاء موجود در آن محیط جذب میکند
بیایید ببینیم این سرمای مدوامِ مایعِ مُبَرِد چگونه تولید میشود؟
در سیستم هایِ برودتی یک وسیله مهم وحیاتی به نام دریچه ی اختناق یا شیرِ انبساط وجود دارد
که در یخچال ها لوله مویین این وظیفه را برعهده دارد
لوله موئین
برای سرد کردن مایع- با استفاده از پدیده ی اختناق باید در ورودی لوله موئین مایع در وضعیتِ (فشار بالا) باشد
به این ترتیب در زمان عبور مایعِ مُبَرِد از لوله موئین- افت فشار بسیار زیادی اتفاق میافتد
و چون فشارِ نقطه ی جوشِ مایعِ مُبَرِد پایین میآید، در نتیجه ، مُبَرِد تبخیر میشود
انرژی مورد نیاز برای تبخیر مُبَرِد حاصل میشود ، و دما افت میکند
لطفا به این نکته توجه داشته باشید که فقط بخشی از مایعِ مُبَرِد در اینجا تبخیر میشود
این یکی از خواص مهم سیالِ خنککننده است که میتواند تغییر فاز را در حین تغییر فشار و تحت دماهای نرمال تغییر دهد
اواپراتور
مرحله بعدی ساده است مایعِ سرد شده باید به جایی برود که قرار است خنک کاری انجام شود
در طولِ جذبِ حرارت، مُبَرِد بخارشده و تغییرِ فاز داده و به بخارِ اشباع تبدیل خواهد شد
در طول فرآیند،تغییرِ فازِ مُبَرِد دمای آن افزایش نمییابد
این مبدلِ حرارتی را اِواپِراتور می نامند
با کمک یک فن در دَرون یخچال، می توان به تبخیرِ مُبَرِد و نگهداشتن سطحِ دما را در یک محدوده کمک کرد
پس ما اثر مورد نیاز تَبرید را تولید کرده ایم
حالا اگر بتوانیم فشارِ مُبَرِد را قبل از اینکه وارد لوله موئین شود دوباره افزایش دهیم موفق می شویم این چرخه را تکرار کنیم
کمپرسور
پس اولین قدم برای بالا بردن فشار مُبَرِد — استفاده از یک کمپرسور است
برای اینکه مُبَرِد به فشار مورد نظر دست یابد از یک کمپرسور رفت و برگشتی استفاده کردیم
چون فشار گاز با کمپرس کردن افزایش مییابد دما نیز افزایش می یابد و این نیز اجتناب نا پذیر است
کندانسور
اکنون مُبَرِدِ فشار بالا برای خنک شدن و تبدیل شدن به مایع- به یک مبدلِ حرارتی دیگر که در بیرونِ یخچال نصب شده وارد می شود
وبخار در آنجا حرارتِ ایجاد شده توسطِ کمپرسور را به محیط می دهد
و دمای آن به یک سطحِ نرمال می رسد- این مبدل حرارتی را کندانسور می نامند
حالا مبرد به حالتِ اولیه خود برگشته، و می توان آن را دوباره به لوله موئین وارد کرد
با تکرار این چرخه ،ما قادر به تولید یک اثرِ خنک سازی ادامه دار خواهیم بود
به این چرخه نیز : سیکلِ تراکمیِ بخار گفته می شود
عملکردِ سیکلِ یخچال را می توان با استفاده از یک عبارت به نام ضریبِ عملکرد ارزیابی کرد
حرارتِ جذب شده، تقسیم بر توانِ وروردی
پس ضریبِ عملکرد را می توان به صورت زیر تعریف کرد
