تبريد

التبريد Refrigeration عملية إنتاج درجات حرارة منخفضة، ويحدث عندما تُزال حرارة من مادة. ويمكن أن يتم التبريد باستخدام الثلج أو الجليد، أو الآلات. استخدم الناس منذ آلاف السنين نوعًا ما من التبريد، لتبريد المشروبات ولحفظ الأغذية. ومنذ منتصف القرن التاسع عشر الميلادي، استخدم التبريد بتوسع لحفظ الطعام من الفساد.

Dunedin, the first commercially successful refrigerated ship.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

لمحة تاريخية

استخدم الإنسان، منذ آلاف السنين، الجليد الطبيعي للقيام بعملية التبريد، فمنذ الألف الأول قبل الميلاد قام الصينيون والرومان والإغريق بتخزين الثلج المضغوط في غرف معزولة تحت سطح الأرض.

والآن، يحفظ الناس الأطعمة في ثلاجات ومجمِّدات منزلية. وتستخدم المتاجر الكبيرة (الأسواق المركزيَّة)، ومحال البقالة وشركات الأغذية صناديق ثلاجات للعرض. وهم يحفظون أيضًا منتجاتهم في غرف تجميد ومستودعات تخزين باردة. وتُنقل الأغذية الطازجة لمسافات طويلة في شاحنات مبردة، وعربات سكك حديدية مبردة، وعنابر مبردة في السفن.ويستطيع الناس في رحلات المخيمات أن يحفظوا الطعام طازجًا لأيام بوساطة ثلاجات متنقلة مركبة في سياراتهم. وللتبريد استخدامات عديدة بجانب حفظ الطعام.

حصل الأمريكي جاكوب بيركينز Jacob perkins في عام 1834 على براءة اختراع لآلة تبريد بضاغط تعمل وفق دورة مغلقة وتستخدم الكحول الإيتيلي كوسيط تبريد. ثم طوّر الفيزيائي جون جوري John Gorrie في عام 1844، آلة تبريد ضاغطة تستخدم الهواء وسيط تبريد، وذلك لإنتاج الجليد والهواء البارد للمستشفيات. طوّر الفرنسيون آلات التبريد عام 1850 حين قام فيرديناند كاري Ferdinand Carré باختراع آلة تبريد امتصاصية، ثمّ اخترعت آلة التبريد القاذفة للبخار في عام 1890. وبدأ الإنتاج الصناعي لأول آلة تبريد منزلية في فرنسة والولايات المتحدة الأمريكية في عام 1911.

يعتمد تكييف الهواء على التبريد، لتبريد المنازل والمكاتب والمسارح والمخازن والسيارات. ويتيح التبريد إمكانية حفظ الأمصال، واللقاحات، وبلازما الدم، والإمدادات الطبية الأخرى المنقذة للحياة. وتستخدم شركات الأدوية التبريد لصنع البنسيلين والأدوية الأخرى. وتستخدم شركات الفراء وشركات تنظيف الفراء أقبية مبردة لتحمي الفراء من العُثَّة وتحفظها في حالة جيدة. ويُبرد تجار الورد الورود المقطوفة ليحافظوا على مظهرها الطازج. وتُمد صنابير الشرب الناس بالمياه الباردة. كما تُزودهم آلات الثلج بقوالب الثلج والمكعبات والقشور والشرائح الثلجية. وتستخدم مصانع الثلج وحلبات التَّزلُّج على الجليد آلات التبريد لتصنيع الثلج. كما يستخدم التبريد في الصناعة في عمليات تصنيع المطاط وزيوت التزييت والصلب، وفي إنتاج عصائر الفواكه المجمدة والحلويات وأفلام التصوير والآيس كريم والكيميائيات ومنتجات أخرى عديدة.

Figure 1: Vapor compression refrigeration

الحوادث الفيزيائية المولدة للتبريد

يمكن إنجاز عملية التبريد بالاستفادة من أي عملية فيزيائية، يرافقها امتصاص للحرارة مثل: التحولات الطورية للمادة (الذي يرافقه امتصاص الحرارة مثل الذوبان أو التبخر)، والخنق Throttling (حيث تمر الغازات عبر تضيقات أو صمامات)، وتَمَدُّد الغازات والإعصار في الأنابيب، وإزالة مغنطة الجسم الصلب.

مبادئ التبريد

يزيل التبريد الحرارة من المواد الصلبة والسوائل والغازات. ويعتمد التبريد أساسًا على القانون الثاني للدينامية الحرارية. وينص هذا القانون على أن الحرارة تنتقل فقط من أجسام أدفأ إلى أجسام أبرد، أو من مادة عند درجة حرارة معينة إلى مادة عند درجة حرارة أقل. ولا تنتقل الحرارة من مادة أبرد إلى مادة أدفأ من نوعها نفسه. يسمى انسياب الحرارة من الأجسام الأدفأ إلى الأجسام الأبرد، انتقال الحرارة. وأثناء التبريد، يحدث انتقال حرارة عندما نضع المادة التي نرغب في تبريدها قريبة من مبرِّد (وسيط تبريد).

انتقال الحرارة. يحدث انتقال حرارة بسيط عندما تصبح مادة أبرد في ملامسة مع مادة أدفأ. وترتفع درجة الحرارة في المادة الأبرد وتنخفض في المادة الأدفأ كلما أخذت الحرارة في الانتقال. يحدث هذا النوع البسيط من التبريد عندما نُبرد زجاجة دافئة من الماء في مجرى ماء. ويعمل المجرى مبرِّدًا، فهو يمتص الحرارة وترتفع درجة حرارته كلما تدفق فوق الزجاجة.

وجميع المواد لها القدرة على امتصاص الحرارة ولكن وسائط التبريد تمتص الحرارة بسرعة وبمقادير كبيرة. تتضمن معظم الأنواع الشائعة من وسائط التبريد، الهواء والماء ومحلول الملح، والثلج وغاز النشادر وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وتلك المواد المجهزة خصيصًا مثل غاز الفريون وغاز الكارين.

Figure 2: Temperature–Entropy diagram

تأثيرات انتقال الحرارة

يُحدث انتقال الحرارة تأثيرات متعددة. فهو يبرد الجسم الأدفأ ويسخن الجسم الذي يمتص الحرارة في آن واحد ،ويمكن أيضًًا أن يُغيّر انتقال الحرارة من الحالة الفيزيائية للمادة. فعلى سبيل المثال، تسبب إزالة حرارة كافية تحول الغاز إلى سائل، وتسُمَّى هذه العملية تكثفًا. وعكس التكثف هو التبخر (عملية تحويل السائل إلى بخار). وتَفقد الغازات الحرارة عندما تتكثف، وتمتص السوائل الحرارة عندما تتبخر. وتُسمَّى درجة الحرارة التي عندها تتكثف مادة، أو تتبخر عند ضغط معين نقطة الغليان. وتتسبب إزالة حرارة كافية من سائل تجمده (يصبح صلبًا) وتُسمى درجة الحرارة التي تتجمدعندها مادة نقطة التجمد. وعكس التجمد الانصهار ، وهو عملية التحول من الصلب إلى السائل. وتفقد السوائل حرارتها عندما تتجمد. وتكتسب المواد الصلبة حرارة عندما تنصهر.

تعتمد جميع أساليب التبريد على اكتساب أو فقد الحرارة التي تحدث خلال التكثف أو التبخر أو التجمد أو الانصهار. وتُسمَّى الحرارة المكتسبة أو المفقودة خلال هذه العمليات الفيزيائية الحرارة الكامنة. انظر: الحرارة.

التبريد بالثلج

يبرِّد الناس الطعام ومواد أخرى باستخدام الثلج، إذا ما فقدوا القدرة الملائمة لإنتاج وسائل أخرى للتبريد. فالجليد الطبيعي المقطوع شتاء من البحيرات والبرك، أتاح التبريد لفترات طويلة في مواسم الدفء. ويبرد بعض المُعَسكرين والمزارعين طعامهم في صناديق ثلجية تشبه تلك التي استخدمت قبل تطوير التبريد الآلي. تحمل عربات السكك الحديدية وبعض الشاحنات المبردة ثلجًا لتحفظ الأغذية باردة خلال عملية الشحن.

الثلج كان يمثل الطريقة الوحيدة للتبريد المنزلي حتى أصبح التبريد الآلي منتشرًا خلال الثلاثينيات من القرن العشرين. وكانت الكتل الثلجية توزع على الصناديق الثلجية في المنازل عدة مرات في الأسبوع. الثلج. واحد من أقدم طرق التبريد، فقد قطع الصينيون الجليد وخزنوه منذ القدم منذ ألف عام قبل الميلاد. يُبرد الثلج لأنه يمتص حرارة عندما ينصهر. فعلى سبيل المثال، يحدث هذا الامتصاص عندما نُبرد شرابًا دافئًا بوضع مكعبات الثلج في الكوب. ويعمل الثلج وسيط تبريد نافعًا لأن درجة حرارة انصهاره تساوي الصفر المئوي. ويمتص الثلج كميات كبيرة من الحرارة عندما ينصهر. وفي كل الأحوال، فإن الثلج غير المنصهر يحافظ على هذه الدرجة نفسها. ويستخدم الثلج لتبريد الأغذية في الصناديق الثلجية أو لتجميد السوائل بوساطة التفاعلات الخافضة للحرارة. وتمكن هذه التفاعلات الخافضة للحرارة الثلج من توليد درجات حرارة أقل من درجات حرارة التجميد.

الصناديق الثلجية

تؤدي عملها اعتماداً على نظرية أن الهواء الدافئ يصعد إلى أعلى. ويمتص قرص الثلج الموضوع في الجزء العلوي من الصندوق الثلجي الحرارة من الهواء الدافئ. وهذا يُبرد الهواء الدافئ ويزيد من كثافته. وينساب الهواء الأثقل إلى أسفل إلى مُقسمات الأغذية. ويصير الهواء أكثر دفئًا وأخف كلما امتص حرارة من الأغذية. ويصعد الهواء الأدفأ والأخف وزناً ويفقد حرارته مرة أخرى في الثلج.

التفاعلات الخافضة للحرارة

الثلج، بمفرده، لا يمكنه إطلاقًا امتصاص حرارة كافية لتخفيض درجة حرارة مادة أقل من نقطة انصهاره عند الصفر المئوي. ولكن التفاعلات الخافضة للحرارة التي تحدث مع امتصاص الحرارة تمكن الثلج من توليد درجات حرارة للتجميد. تُنتج مركبات كيميائية معينة، خاصة الأملاح، فعلاً تجميديًا عند خلطها مع الجليد أو الثلج، أو حتى مركبات أخرى. انظر: الملح الكيميائي. وتُسمَّى مثل هذه التوليفات الكيميائية المخاليط الماصة للحرارة. وتولد بعض المخاليط المكونة من الثلج والكيميائيات درجات حرارة تصل إلى -40°م أو أقل. وتتضمن المخاليط الماصة للحرارة توليفات كيميائية مثل كلوريد الكالسيوم والجليد؛ والثلج وكلوريد الصوديوم ونترات النشادر؛ وكبريتات الصوديوم وكلوريد الأمونيوم، ونترات البوتاسيوم وحمض النتريك المخفف. وكل هذه المواد تمتص الحرارة أثناء تفاعلاتها الكيميائية.

تعتبر آلة تجميد الآيس كريم التي تُشَغل باليد مثالاً لاستخدام المخاليط الماصة للحرارة. ويبدأ الآيس كريم في التجمد عند حوالي -2°م. ولتجميد الآيس كريم، تُخلط المكونات في وعاء محاط بثلج مجروش وملح. ويمتص الخليط (الثلج والملح) الحرارة الكامنة من المكونات فيسبب لها التجمد.

واستخدام الكيميائيات لخفض درجة الحرارة ليس بجديد. ففي حوالي عام 1550م، اكتشف الإيطاليون أن خليطًا من نترات البوتاسيوم والماء يمكن أن يُستخدم لتبريد زجاجات المشروبات.

التبريد الآلي

يعمل التبريد الآلي على أساس أن السوائل تمتص الحرارة عندما تتبخر. ويمكن توضيح ذلك بأن تبلل يديك ثم تلوّح بهما بحركة سريعة، فيتبخر الماء بسرعة ويُسبب إحساسًا بالبرودة عن طريق خفض درجة حرارة الجلد. وتُبردك مروحة لأنها تبخر النداوة الطبيعية فوق جلدك.

نظاما الانضغاط والامتصاص

يسببان البرودة عن طريق تحول وسيط التبريد من السائل إلى الغاز ثم تحوله مرة أخرى إلى السائل. وتُنشئ هذه العمليات المتكررة دورة التبريد. وفي نظام الانضغاط يولد الضاغط دورة التبريد. ويُستخدم هذا النظام بتوسع في الصناعة وفي معظم الثلاجات المنزلية الكهربائية. أما في نظام الامتصاص، فتحدث دورة التبريد بتطبيق الحرارة الناتجة من الاستخدام المباشر للغاز، أو بخار الماء، أو بعض مصادر أخرى. تستخدم جميع ثلاجات الغاز في المنازل والمخيمات، وبعض الوحدات الصناعية نظم الامتصاص. وقد طور المكتشف الأمريكي جاكوب بيركنز أول آلة للتبريد بالانضغاط في عام 1834م. وخلال الخمسينيات من القرن التاسع عشر، طور المهندس الفرنسي فرديناند كاريه أول نظام للتبريد بالامتصاص مستخدمًا غاز النشادر. ثم قدم الألماني كارل فون ليند أول نظام ناجح للتبريد بالانضغاط مستخدمًا غاز النشادر فيما بين 1873 و1875م.

والثلاجات المنزلية الكهربائية والغازية وحدات تبريد محكمة السد، أو مانعة للهواء والتسرب، وهي تحافظ على درجات حرارة تبريد بين الصفر المئوي وأربع درجات مئوية. ومعظمها بها حيز تجميد لدرجات حرارة بين - 18°م و-12°م.

التبريد بالنَّفْث البخاريّ

يستخدم الماء وسيط تبريد. وينشئ البخار ذو السرعة العالية دورة التبريد. والتبريد بالنفث البخاري أقل شيوعًا من نظام الانضغاط لأن درجة حرارة التبريد تكون محددة بحوالي 2°م فأعلى.

الدورة التبريدية المغلقة

يمكن الحصول على عملية تبريد مستمرة بكمية محدودة من وسيط التبريد، وذلك في عملية دائرية يعود وسيط التبريد في نهايتها إلى حالته البدائية، بعد إنجاز التأثير التبريدي، وتسمى مجموعة العمليات المطبقة على وسيط التبريد لإنجاز هذه الدورة التبريدية المغلقة بالدورة الترموديناميكية العكسية وكتطبيق لها: دورة كارنو التبريدية (شكل ـ1) إذ يكتسب وسيط التبريد كمية من الحرارة في المبادل الحراري (المبخّر) من الجسم المراد تبريده عند درجة حرارة ثابتة، ثم يضغط حتى تصل درجة حرارته إلى قيمة T أعلى من درجة حرارة الوسط المحيط، ومن ثم يطرح وسيط التبريد كمية من الحرارة في مبادل حراري آخر (المكثف) عند درجة الحرارة الثابتة T، وفي المرحلة الأخيرة يجرى تمدد وسيط التبريد (ممدد أو صمام خنق) بحيث ينخفض ضغطه ودرجة حرارته إلى To.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الدورة التبريدية المفتوحة

تتحقق المراحل المختلفة لهذه الدورة في أمكنة وأزمنة مختلفة، وكمثال على هذه الدورة: عملية الحصول على الجليد الجاف من غاز الفحم، ومن ثم الاستفادة منه في عملية التبريد، ففي المرحلة الأولى من هذه الدورة يضغط غاز الفحم إلى ضغط معين ثم يبرد فيتحول إلى سائل ويتم بعد ذلك تمديده إذ يتحول إلى جسم صلب جاف ويخزن لحين الاستعمال. وفي المرحلة الثانية من الدورة يستفاد منه لأغراض التبريد إذ يتصاعد مباشرة إلى غاز لدى امتصاصه الحرارة بدرجة حرارة منخفضة، تعتمد على قيمة الضغط المطبق.

دورات آلات التبريد الضاغطة البخارية

وهي آلات تستفيد من غليان وسيط التبريد السائل، عند درجات حرارة منخفضة ويضغط فيها وسيط التبريد عن طريق صرف عمل ميكانيكي في الضاغط، للحصول على الفعالية التبريدية، وتصنَّف هذه الآلات ضمن نمطين أساسيين هما: أ ـ آلات التبريد الضاغطة البخارية بمرحلة واحدة: تتألف هذه الآلة من العناصر الرئيسية الآتية: المبخّر ـ الضاغط ـ المكثّف ـ صمّام التمدد (صمام الخنق).

ب ـ آلات التبريد الضاغطة البخارية بمرحلتين: تُجزأ عملية الانضغاط للتخلص من الآثار الناتجة عن ارتفاع درجة حرارة وسيط التبريد المضغوط وذلك باستعمال عدة ضواغط (عدة مراحل) ويتم بين كل مرحلة وأخرى تبريد وسيط التبريد المضغوط باستخدام المبردات البينية ومن أهم هذه الآلات: ـ آلة التبريد بمرحلتي انضغاط مع تبريد بيني غير كامل (الشكل ـ3). ـ آلة التبريد بمرحلتي انضغاط بصمامي تمدد مع تبريد بيني كامل.

وسائط التبريــد

إن وسيط التبريد هو المادة التي تتمكن من تحقيق الدورة التبريدية، وتعد الأمونيا والماء والهواء والفريونات (المشتقات الهالوجينية) من أكثر وسائط التبريد انتشاراً. كما تستخدم في الصناعات البتروكيميائية بعض الغازات الهدروكربونية مثل الميتان، الإيتان، والبروبان وسائط تبريد.

تجهيزات آلات التبريد الضاغطة البخارية

تتألف آلات التبريد الضاغطة البخارية من الأجزاء الرئيسية التالية: الضواغط ـ المكثفات ـ المبخرات ـ صمامات التمدد. أ ـ الضواغط: هي الآلات التي تستعمل لضغط الغازات أو الأبخرة. وتقسم الضواغط Compressors إلى الأنماط الآتية:

1 ـ الضواغط المكبسية: وهي الأكثر انتشاراً في آلات التبريد، وقد تكون وحيدة المرحلة أو متعددة المراحل أوالتسلسلية.

2 ـ الضواغط الدورانية: تمتاز هذه الضواغط بصغر حجمها، وقلة عدد الأجزاء المتحركة فيها، ويمكن التمييز بين نوعين من الضواغط الدورانية. ـ ضواغط دورانية ذات شفرات منزلقة. ـ ضواغط دورانية ذات أسطوانة دوارة منزلقة.

3 ـ الضواغط التوربينية: وهي مناسبة عند الاستطاعات التبريدية المتوسطة والكبيرة. يمكن استعمالها للحصول على مجال حراري واسع، وتستخدم في الطائرات.

4 ـ الضواغط الحلزونية: تحتوي الضواغط الحلزونية المستخدمة في التبريد على عمودين حلزونيين دوارين، يقومان بعملية الانضغاط، وهي مناسبة للاستطاعات التبريدية الكبيرة.

ب ـ المكثفات: وهي مبادلات حرارية يتم فيها تبريد وتكاثف وسيط التبريد الساخن المضغوط ليعاد استخدامه كسائل في المبخر. وتضم المكثفات Condensersالأنماط الأساسية الآتية:

1 ـ المكثفات المائية: يعمل الماء فيها وسيط مبّرداً.

2 ـ المكثفات الهوائية: وفيها يقوم الهواء بدور الوسيط المبرّد، وتستخدم هذه المكثفات في البرادات المنزلية ومبردات الماء الصغيرة.

3 ـ المكثفات التبخّرية: وتتألف من أنابيب حلزونية ملساء أو ريشية موجودة ضمن صندوق المكثف، وتطرح الحرارة من وسيط التبريد بشكل رئيسي عن طريق تبخر الماء الذي يبلل الجدران الخارجية لأنابيب المكثف. وتستخدم هذه المكثفات عادة في آلات التبريد الكبيرة التي تستخدم الأمونيا وسيط تبريد وذلك لرخص ثمنها.

ج ـ المبخّرات: وهي المبادلات الحرارية التي ينتج التأثير التبريدي فيها عن طريق تبخر وسيط التبريد نتيجة لامتصاصه كمية من الحرارة من المادة المراد تبريدها، وتقسم المبخرات بحسب الوسط الذي تُبرده إلى ثلاثة أنواع: ـ المبخرات التي تمتص الحرارة من وسيط تبريد ثانوي. ـ المبخرات الصفائحية: وتتألف من حوض على شكل متوازي المستطيلات، تتوضع فيه مقاطع تبخرية متوازية ذات صفائح. تمتاز هذه المبخرات بصغر وزنها وكلفتها التأسيسية. ـ المبخرات الهوائية: تقوم هذه المبخرات بامتصاص الحرارة من الهواء مباشرة، ويمكن أن نميّز ما بين المبخرات الهوائية القسرية والمبخرات الهوائية الهادئة إذ يتحرك الهواء فيها بشكل طبيعي وتسمى بطاريات التبريد.

د ـ صمامات التمدد: تستخدم صمامات التمدد في دارات التبريد من أجل غرضين أساسيين: الأول يتعلق بعملية ترموديناميكية، تهدف إلى تخفيض ضغط وسيط التبريد من ضغط التكاثف المؤثر في المكثف إلى الضغط المؤثر في المبخر، أما الهدف الثاني فإنه يتعلق بعملية التحكم بكمية وسيط التبريد الداخلة إلى المبخر.

التجهيزات الثانوية

تضم دارة التبريد مجموعة من التجهيزات المساعدة أو الثانوية من أهمها: ـ فاصل الزيت: يستخدم فاصل الزيت في فصل قطرات الزيت العالقة ببخار وسيط التبريد القادم من أسطوانات الضاغط. ـ فاصل السائل: مهمة هذا الجهاز فصل قطرات السائل العالقة ببخار وسيط التبريد القادم من المبخّرات. ـ الوعاء البيني: يستعمل في آلة التبريد الثنائية أو الثلاثية المراحل التي تعمل على الأمونيا. كما يستفاد من الوعاء البيني في عملية تبريد سائل وسيط التبريد المتجه إلى المبخّر. ـ المصفاة: تقوم المصافي بحماية أسطوانات الضواغط الكبيرة من دخول الأوساخ والترسبات الميكانيكية العالقة بسائل وسيط التبريد. ـ المجفف: يساعد المجفف على حماية الضاغط من الرطوبة الموجودة في دارة التبريد. ـ مجِّمع السائل: إن مهمة هذا الخزان Accumulator هو تجميع سائل وسيط التبريد المتكاثف، وتنظيم توزيعه على المبخّر أو المبخّرات المستعملة في دارة التبريد.

آلات التبريد القاذفة للبخار

تنسب آلات التبريد القاذفة للبخار إلى مجموعة آلات التبريد التي تستخدم القدرة الحرارية، ولا ينفق فيها قدرة ميكانيكية، وغالباً ما يكون الجسم العامل في هذه الآلات الماء، ولكن تُستخدم الفريونات وسائط تبريد حين يراد الحصول على درجات حرارة منخفضة (شكل ـ4). وتعد هذه الآلة ملائمة للاستخدام في تكييف الهواء وعمليات تجفيف الأغذية.

آلات التبريد بالهواء

استعملت آلة التبريد بالهواء قديماً على نطاق واسع قبل انتشار آلات التبريد البخارية العاملة على الأمونيا والفريونات، وسميت بالهوائية لأنها تستعمل الهواء وسيط تبريد، وتتألف الدورة المبسطة لآلة التبريد الهوائية من أربعة عناصر رئيسية (الشكل ـ5) وهي:

براد (غرفة تبريد)ـ ضاغط ـ مبّرد ـ ممدد توربيني. ويستفاد من آلة التبريد بالهواء على نطاق واسع في عملية تكييف الهواء داخل الطائرات التجارية. وقد تم حالياً رفع أداء هذه الآلات بعد استعمال المبادلات الحرارية الإرجاعية فيها.

آلات التبريد بالامتصاص

يتم في آلة التبريد بالامتصاص نقل الحرارة من الوسط المبرد ذي درجة الحرارة المنخفضة إلى الوسط الخارجي ذي درجة الحرارة المرتفعة عن طريق صرف طاقة حرارية في حين يتم في آلة التبريد الضاغطة البخارية صرف قدرة ميكانيكية. ويستخدم في هذه الآلة جسما تشغيل على الأقل وهما وسيط التبريد والمادة الماصة له. ولقد انتشر في الوقت الحاضر استعمال آلات التبريد العاملة على الماء ومع الأمونيا أو الليثيوم.

يبيّن الشكل 6، مكوّنات آلة التبريد بالامتصاص وهي: وعاء الامتصاص، المضخة، المكثف، صمام التمدد، المبخر، ومولد البخار.

هناك عدة أنواع من آلات التبريد بالامتصاص منها ما يعمل بوجود مضخة كما في آلة التبريد بالامتصاص مع ضاغط ناظم بخاري التي تستعمل حين تكون درجة حرارة المنبع الحراري للمولد منخفضة.

تستخدم دورات التبريد بالامتصاص التي تعمل من دون مضخة في البرادات المنزلية والمكيفات، وتمتاز هذه الآلات بعدم وجود أي أجزاء متحركة فيها، مما يساعدها على العمل مدداً طويلة من الزمن من دون الحاجة إلى أي صيانة تذكر.

آلات التبريد الكهروحرارية

يمكن إنتاج الأثر التبريدي باستخدام المزدوجة الحرارية التي تتألف من مادتين من أنصاف النواقل، تصل بينهما البعض صفيحتان معدنيتان تشكلان قطبي المزدوجة الحرارية، وذلك بإمرار تيار كهربائي بينهما. وتدعى الآلات التي تعمل وفق هذا المبدأ بآلات التبريد الكهروحرارية التي تمتص فيها كمية من الحرارة في القطب البارد (السالب)، وتنتشر كمية من الحرارة من القطب الموجب. تمتاز أجهزة التبريد (البرادات) العاملة على مبدأ المزدوجات الحرارية بأنها سهلة النقل والصيانة ولا تحتوي على أجزاء متحركة، إضافة إلى كون هذه المبردات تعمل من دون الحاجة إلى وسيط تبريد. إلا أن هذه الآلات غير اقتصادية بالمقارنة مع آلات التبريد البخارية عند فرق درجات حرارة بين القطبين كبير نسبياً.

من أهم تطبيقات التبريد الكهروحراري: أجهزة التبريد وتكييف الهواء المستخدمة في الغواصات، والتحكم بدرجة حرارة الأجهزة الإلكترونية، وتبريد المعدات العلمية.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تطبيقات التبريد

يستعمل التبريد في مجالات كثيرة من أهمها: حفظ المواد الغذائية، وإنتاج الجليد، ونقل المواد المبردة والبرادات المنزلية والبرادات التجارية، وتكييف الهواء.

المصادر

أنظر أيضا

مراجع

قراءات إضافية

Refrigeration volume, ASHRAE Handbook, ASHRAE, Inc., Atlanta, GA
Stoecker and Jones, Refrigeration and Air Conditioning, Tata-McGraw Hill Publishers
Mathur, M.L., Mehta, F.S., Thermal Engineering Vol II
MSN Encarta Encyclopedia
Andrew D. Althouse, Carl H. Turnquist, Alfred F. Bracciano (2003). Modern Refrigeration and Air Conditioning (18th Edition ed.). Goodheart-Wilcox Publishing. ISBN 1590702808. {{cite book}}: |edition= has extra text (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
Anderson, Oscar Edward (1972). Refrigeration in America: A history of a new technology and its impact. Kennikat Press. p. 344. ISBN 0804616213.
Shachtman, Tom (2000-12-12). Absolute Zero: And the Conquest of Cold. Mariner Books. p. 272. ISBN 0618082395.
Woolrich, Willis Raymond (1967). The men who created cold: A history of refrigeration, ([1st ed.] ed.). Exposition Press. p. 212.

وصلات خارجية

الكلمات الدالة: