Способы искусственного охлаждения
Одним из способов машинного охлаждения является охлаждение вихревым эффектом. Этот способ охлаждения осуществляется в вихревой трубке Ранка, названной по имени ее изобретателя и представляющей собой цилиндрическую трубку небольшой длины, внутренняя полость которой разделена на две полости диафрагмой с центральным отверстием. Через сопло, расположенное в непосредственной близости от диафрагмы и направленное по касательной к внутреннему диаметру, в трубу подается сжатый воздух температуры окружающей среды. При завихрении воздуха в центре трубы создается разряжение и соответствующее понижение температуры. Холодный воздух с температурой через отверстие диафрагмы выходит в охлаждаемую среду. Значительная часть кинетической энергии завихрения воздуха расходуется на трение в его внешних слоях, вследствие чего воздух в этих слоях нагревается. Нагретый до определенной температуры, воздух выходит в окружающую среду через регулировочный дроссельный вентиль. Термодинамические явления, происходящие в вихревой трубке, весьма сложны и в теоретическом отношении изучены пока недостаточно. Температура холодного и горячего потоков воздуха, выходящих из трубы, зависит от многих факторов, в частности: от конструкции и параметров трубки, от начальных параметров поступающего воздуха (его влажности, температуры и давления), от соотношения масс потоков, регулируемых дроссельным вентилем и др.
Наибольшее распространение в 70-х годах в бытовой холодильной технике получили так называемые паровые холодильные машины (агрегаты) компрессионного и абсорбционного действия. В качестве рабочего вещества (хладагента) в них используются жидкости, кипящие при отрицательных температурах. Принцип действия таких холодильников основан на том, что теплота охлаждаемой среды передается жидкому хладагенту и расходуется на его парообразование при отрицательной температуре. Пары хладагента подаются в теплообменный аппарат, расположенный в окружающей среде, где они отдают поглощенное тепло и превращаются в жидкость. Жидкий хладагент вновь возвращается в охлаждаемую среду и этот круговой процесс повторяется. Таким образом, в этих холодильных машинах рабочее вещество не расходуется, а только циркулирует в герметичной системе, изменяя свое агрегатное состояние. Это позволяет получать необходимое охлаждение в течение длительного времени при небольшом количестве рабочего вещества.
Принципиальное отличие компрессионных паровых холодильных машин от абсорбционных заключается в том, что в первых циркуляция рабочего вещества осуществляется при работе компрессора, а во вторых – вследствие процесса абсорбции (поглощения паров хладагента жидким растворителем) и работы термонасоса (термосифона).
Широкое применение также получило термоэлектрическое охлаждение, основанное на явлении Пельтье. Сущность явления заключается в том, что при пропускании постоянного тока через цепь, состоящую из термоэлементов, одни спаи охлаждаются, поглощая тепло из окружающей среды, а другие нагреваются, отдавая тепло окружающей среде. Таким образом, роль хладагента в термоэлектрическом холодильнике выполняет электрический ток, который переносит тепло от холодных спаев к горячим. Простота процесса охлаждения, а соответственно, и конструкции термоэлектрического холодильника делают термоэлектрическое охлаждение весьма перспективным для применения в быту.
Кроме перечисленных способов искусственного охлаждения имеются и другие способы, но они не рассматриваются, так как не имеют практического применения в холодильниках бытового назначения.
