Як влаштований холодильник? За рахунок чого він виробляє холод?
Звідки береться холод в домашньому холодильнику? Щоб зрозуміти це, достатньо згадати, як охолоджується шкіра, якщо протерти її ваткою, змоченою ефіром або іншим летючим речовиною. Для випаровування пленочки рідини потрібно тепло, і вона відбирає його у поверхні шкіри. Саме тепловий ефект випаровування рідини (або, як нас вчили на уроках фізики, зміни її фазового стану) використовується в холодильних машинах.
Можливо, на який-небудь фантастичній планеті, де є необмежені запаси подібних летючих речовин, а їх випаровування не завдають організму інопланетян ніякої шкоди, давно вже придумали найпростіший спосіб отримання холоду: для цього їм достатньо безперервно змочувати інопланетним ефіром контейнер з інопланетними харчовими продуктами. Але в наших земних умовах цей спосіб не годиться - ефіру не напасешся, та й вдихати його пари зайвий раз не варто. Тому нашим винахідникам і інженерам довелося наполегливо попрацювати, щоб створити:
- холодильні апарати із замкнутим контуром, в одній частині якого відбувається випаровування, а в іншій частині - конденсація робочого тіла;
- спеціальні речовини (холодоагенти), які роками циркулюють в контурі холодильної машини в якості робочого тіла, то випаровуючись, то знову конденсуючись;
- надійні електричні машини (компресори), які «ганяють» холодоагент по замкнутому контуру холодильника.
Поїхали по контуру. Схема руху холодоагенту по контуру показана на малюнку нижче. Підвищений тиск на виході працюючого компресора штовхає газоподібний холодоагент в конденсатор, де відбувається перша зміна його фазового стану - газ перетворюється в рідину. При цьому виділяється тепло, яке відводиться в навколишнє середовище, тобто йде на нагрів повітря кухні. У цьому легко переконатися, заглянувши «за спину» холодильника і помацавши його задню стінку. У багатьох моделей холодильників конденсатор видно неозброєним оком - це великий чорний теплообмінник на задній стінці, що представляє собою довгу, багато разів вигнуту трубку.
До речі, якщо вже ви дійсно дісталися до конденсатора, не полінуйтеся очистити його від пилу - цим ви надасте неоціненну послугу своєму холодильника, поліпшивши умови віддачі тепла в повітря.
Ну, добре, ми перетворили холодоагент в рідину, нагріли повітря на кухні, витративши на це певну кількість електроенергії. Але ми ж купили не опалювальний прилад, нам потрібно охолодити продукти всередині холодильника! Для цього необхідно, щоб відбулося ще одна зміна фазового стану, і рідина стала газом. Щоб це сталося, рідкому холодоагенту доводиться протискуватися через довгий вузький канал - капілярну трубку. Прохід через капіляр дається холодоагенту нелегко, на це витрачається весь запас тиску, який був створений компресором.
Що ж тепер буде з холодоагентом? Знову згадаємо шкільні уроки фізики: якщо піднятися високо в гори і розвести там багаття, то вода в казанку закипить ні до 100 ° С, а при більш низькій температурі, наприклад, при 95 ° С. Ось що значить знижений тиск! Так і наш холодоагент: протиснувшись через капіляр і втративши весь свій колишній натиск, він потрапляє в випарник холодильника, де закипає, немов від свідомості власного безсилля. Саме це нам і потрібно. Згадаймо ватку з ефіром: адже випаровування рідини забирає тепло від тіла, що знаходиться в контакті з нею. А випарник холодильника обвиває своїми трубками найхолоднішу його частина - морозильну камеру. Це внутрішній епіцентр холоду, звідки хо лодной повітря розтечеться (сам або під дією примусової вентиляції) по відсіках і поличками нашого білого шафи.
А зробив свою справу газоподібному холодоагенту залишається тільки повернутися назад в компресор, де він знову буде «підкачати» і під високим тиском знову надійде в контур, продовжуючи своє безперервний рух.
Основні елементи холодильного контура показані тут. Звичайно, це тільки найважливіші частини холодильника. Реальний холодильний апарат має багато інших елементів. Наприклад, прислухавшись до роботи свого холодильника, ви напевно помітите, що компресор працює не весь час. Періодично він вимикається, а потім включається знову. Справа в тому, що всередині холодильника є термостат - пристрій, що контролює температуру в холодильній камері. Регулювальна рукоятка термостата знаходиться на панелі управління, і, повертаючи її, ви можете «піддати холоду», якщо в приміщенні жарко, або, навпаки, зменшити виробництво холоду, якщо на кухні прохолодно. Коли задана вами температура буде досягнута, термостат спрацює на відключення компресора. Робиться це, звичайно, не для того, щоб дати компресора відпочити, а для того, щоб не переохолодити порожнину холодильника і підтримувати в ній саме ту температуру, яку ви задали