Как
устроен холодильник? За счет чего он вырабатывает холод?
Немного физики
Откуда
берется холод в домашнем холодильнике? Чтобы понять это,
достаточно вспомнить, как охлаждается кожа, если протереть ее
ваткой, смоченной эфиром или иным летучим веществом. Для испарения
пленочки жидкости нужно тепло, и она отбирает его у поверхности
кожи. Именно тепловой эффект испарения жидкости (или, как нас
учили на уроках физики, изменения ее фазового состояния)
используется в холодильных машинах.
Возможно,
на какой-нибудь фантастической планете, где имеются неограниченные
запасы подобных летучих веществ, а их испарения не причиняют
организму инопланетян никакого вреда, давно уже придумали
простейший способ получения холода: для этого им достаточно
непрерывно смачивать инопланетным эфиром контейнер с инопланетными
пищевыми продуктами. Но в наших земных условиях этот способ не
годится — эфира не напасешься, да и вдыхать его пары лишний раз не
стоит. Поэтому нашим изобретателям и инженерам пришлось упорно
поработать, чтобы создать:
—
холодильные аппараты с замкнутым контуром, в одной части которого
происходит испарение, а в другой части — конденсация рабочего
тела;
—
специальные вещества (хладагенты), которые годами циркулируют в
контуре холодильной машины в качестве рабочего тела, то испаряясь,
то снова конденсируясь;
—
надежные электрические машины (компрессоры), которые «гоняют»
хладагент по замкнутому контуру холодильника.
Поехали по контуру.
Схема движения хладагента по контуру показана на рисунке ниже.
Повышенное давление на выходе работающего компрессора толкает
газообразный хладагент в конденсатор, где происходит первое
изменение его фазового состояния — газ превращается в жидкость.
При этом выделяется тепло, которое отводится в окружающую среду,
то есть идет на нагрев воздуха кухни. В этом легко убедиться,
заглянув «за спину» холодильника и потрогав его заднюю стенку. У
многих моделей холодильников конденсатор виден невооруженным
глазом — это большой черный теплообменник на задней стенке,
представляющий собой длинную, многократно изогнутую трубку.
Кстати,
если уж вы действительно добрались до конденсатора, не поленитесь
очистить его от пыли — этим вы окажете неоценимую услугу своему
холодильнику, улучшив условия отдачи тепла в воздух.
Ну, хорошо,
мы превратили хладагент в жидкость, нагрели воздух на кухне,
потратив на это определенное количество электроэнергии. Но мы же
купили не отопительный прибор, нам нужно охладить продукты внутри
холодильника! Для этого необходимо, чтобы произошло еще одно
изменение фазового состояния, и жидкость стала газом. Чтобы это
случилось, жидкому хладагенту приходится протискиваться через
длинный узкий канал — капиллярную трубку. Проход через капилляр
дается хладагенту нелегко, на это тратится весь запас давления,
который был создан компрессором.
Что же
теперь случится с хладагентом? Снова вспомним школьные уроки
физики: если подняться высоко в горы и развести там костер, то
вода в котелке закипит не при 100°С, а при более низкой
температуре, например, при 95°С. Вот что значит пониженное
давление! Так и наш хладагент: протиснувшись через капилляр и
потеряв весь свой былой напор, он попадает в испаритель
холодильника, где закипает, словно от сознания собственного
бессилия. Именно это нам и нужно. Вспомним ватку с эфиром: ведь
испарение жидкости отнимает тепло от тела, находящегося в контакте
с ней. А испаритель холодильника обвивает своими трубками самую
холодную его часть — морозильную камеру. Это внутренний эпицентр
холода, откуда холодный воздух растечется
(сам или под действием принудительной вентиляции) по отсекам и
полочками нашего белого шкафа.
А сделавшему свое дело газообразному
хладагенту остается только вернуться назад в компрессор, где он
вновь будет «подкачан» и под высоким давлением опять поступит в
контур, продолжая свое непрерывное движение.
Основные элементы холодильного
контура показаны здесь. Конечно,
это только самые важные части холодильника. Реальный холодильный
аппарат имеет много других элементов. Например, прислушавшись к
работе своего холодильника, вы наверняка заметите, что компрессор
работает не все время. Периодически он выключается, а затем
включается снова. Дело в том, что внутри холодильника имеется
термостат — устройство, контролирующее температуру в холодильной
камере. Регулировочная рукоятка термостата находится на панели
управления, и, поворачивая ее, вы можете «поддать холода», если в
помещении жарко, или, наоборот, убавить производство холода, если
на кухне прохладно. Когда заданная вами температура будет
достигнута, термостат сработает на отключение компрессора.
Делается это, конечно, не для того, чтобы дать компрессору
отдохнуть, а для того, чтобы не переохладить полость холодильника
и поддерживать в ней именно ту температуру, которую вы задали
Более
подробно, техническим языком, работа холодильника показана на этой
странице
|
