Soğutma - Refrigeration
Terimi, soğutma araçları, soğutma bir boşluk, bir madde ya da sistemi alt ve / veya (kaldırılan ısı daha yüksek bir sıcaklıkta reddedilen iken), ortam bir altına sıcaklığını korumak için. Başka bir deyişle, soğutma yapay (insan yapımı) soğutmadır . Isı şeklindeki enerji, düşük sıcaklıktaki bir rezervuardan çıkarılır ve yüksek sıcaklıklı bir rezervuara aktarılır. Enerji transferi işi geleneksel olarak mekanik yollarla yürütülür , ancak aynı zamanda ısı, manyetizma , elektrik , lazer veya diğer yollarla da yürütülebilir . Soğutmanın, ev tipi buzdolapları , endüstriyel dondurucular , kriyojenik ve klima gibi birçok uygulaması vardır . Isı pompaları , soğutma işleminin ısı çıkışını kullanabilir ve ayrıca tersine çevrilebilir şekilde tasarlanabilir, ancak bunun dışında klima ünitelerine benzer.
Soğutmanın endüstri, yaşam tarzı, tarım ve yerleşim düzenleri üzerinde büyük etkisi olmuştur. Yiyecekleri koruma fikri, en azından antik Roma ve Çin imparatorluklarına kadar uzanıyor. Ancak, mekanik soğutma teknolojisi hızla gelen, geçen yüzyılda gelişti buz hasat için ısı kontrollü vagonların . Soğutmalı vagonların piyasaya sürülmesi, Amerika Birleşik Devletleri'nin batıya doğru genişlemesine katkıda bulunarak nehirler, limanlar veya vadi yolları gibi ana ulaşım kanallarında olmayan alanlara yerleşime izin verdi. Yeni keşfedilen doğal kaynaklarla dolu, ülkenin kısır bölgelerinde de yerleşim gelişiyordu.
Bu yeni yerleşim modelleri, Houston , Texas ve Las Vegas , Nevada gibi aksi takdirde misafirperver olmadığı düşünülen alanlarda gelişebilen büyük şehirlerin inşasını ateşledi . Çoğu gelişmiş ülkede, şehirler günlük tüketim için yiyeceklerini elde etmek için süpermarketlerdeki soğutmaya büyük ölçüde bağımlıdır . Gıda kaynaklarındaki artış, çiftliklerin daha küçük bir yüzdesinden gelen daha büyük bir tarımsal satış konsantrasyonuna yol açtı. Günümüz çiftlikleri, 1800'lerin sonlarına kıyasla kişi başına çok daha fazla çıktıya sahip. Bu, toplumun beslenmesi üzerinde büyük bir etkiye sahip olan tüm popülasyonlar için mevcut olan yeni gıda kaynakları ile sonuçlandı.
Tarih
İlk soğutma biçimleri
Kar ve buzun mevsimlik hasadı, MÖ 1000'den önce başladığı tahmin edilen eski bir uygulamadır. Shijing olarak bilinen bu dönemden bir Çin şarkı sözü koleksiyonu, buz mahzenlerini doldurmak ve boşaltmak için dini törenleri anlatıyor. Ancak, bu buz mahzenlerinin inşası veya buzun ne için kullanıldığı hakkında çok az şey bilinmektedir. Buz hasadını kaydeden bir sonraki antik toplum, "Hasat zamanındaki kar soğuğu gibi, onlara onu gönderen sadık bir elçi de öyledir" yazan Özdeyişler kitabındaki Yahudiler olabilir. Tarihçiler bunu Yahudilerin yiyecekleri muhafaza etmek yerine içecekleri soğutmak için buz kullandıkları şeklinde yorumladılar. Yunanlılar ve Romalılar gibi diğer eski kültürler, soğuk hava deposu olarak çimen, saman veya ağaç dallarıyla yalıtılmış büyük kar çukurları kazdılar. Yahudiler gibi, Yunanlılar ve Romalılar da yiyecekleri muhafaza etmek için buz ve kar kullanmadılar, ama öncelikle içecekleri soğutmak için bir araç olarak kullandılar. Mısırlılar da içecekleri soğutmak için yöntemler geliştirdiler, ancak Mısırlılar suyu soğutmak için buz kullanmak yerine sığ toprak kavanozlara kaynar su koyup geceleri evlerinin çatılarına koyarak suyu soğutmuşlardı. Köleler kavanozların dışını nemlendirir ve ortaya çıkan buharlaşma suyu soğutur. Hindistan'ın eski halkı aynı konsepti buz üretmek için kullandı. Persler, Yakhchal adı verilen bir çukurda buz depoladılar ve yiyecekleri korumak için soğuk hava deposunu kullanan ilk insan grubu olabilirler. Avustralya taşrasında, havanın sıcak ve kuru olabileceği güvenilir bir elektrik kaynağı bulunmadan önce, birçok çiftçi bir Coolgardie kasası kullanıyordu . Bu , tavandan sarkan kendir (çuval bezi) perdeli bir odadan ibaretti . Su buharlaşır ve böylece kendir perdelerini ve dolayısıyla odada dolaşan havayı soğutur. Bu, meyve, tereyağı ve kurutulmuş et gibi pek çok çabuk bozulan maddenin normalde sıcağında bozulacak şekilde saklanmasına izin verir.
Buz hasadı
1830'dan önce, buz depoları ve buzlukların olmaması nedeniyle, çok az Amerikalı yiyecekleri soğutmak için buz kullanıyordu. Bu iki şey daha yaygın hale geldikçe, bireyler ambarları için buz toplamak için balta ve testereler kullandılar . Bu yöntemin zor, tehlikeli olduğu kanıtlandı ve kesinlikle ticari ölçekte kopyalanabilecek hiçbir şeye benzemiyordu.
Frederic Tudor, buz hasadının zorluklarına rağmen, New England'da buz hasadı yaparak ve Karayip adalarına ve güney eyaletlerine naklederek bu yeni maldan yararlanabileceğini düşündü. Başlangıçta, Tudor binlerce dolar kaybetti, ancak sonunda Charleston, Virginia ve Küba liman kenti Havana'da buz evleri inşa ederken kar etti. Bu buzullar ve daha iyi yalıtılmış gemiler, buz israfını% 66'dan% 8'e düşürmeye yardımcı oldu. Bu verimlilik kazancı, Tudor'un buz pazarını New Orleans ve Savannah gibi buzulların bulunduğu diğer kasabalara genişletmesini sağladı. Bu buz pazarı, Tudor'un tedarikçilerinden biri olan Nathaniel Wyeth'in 1825'te atlı bir buz kesiciyi icat etmesinden sonra buz hasadı hızlanıp ucuzladıkça daha da genişledi. Bu buluş ve Tudor'un başarısı, diğerlerine buz ticareti ve buzla ilgilenme konusunda ilham verdi. endüstri büyüdü.
Buz, 1830'ların başlarında, buz fiyatının pound başına altı sentten pound başına yarım sente düşmesiyle bir kitle-pazar ürünü haline geldi. New York'ta buz tüketimi 1843'te 12.000 tondan 1856'da 100.000 tona çıktı. Boston'un tüketimi aynı dönemde 6.000 tondan 85.000 tona sıçradı. Buz hasadı, insanların çoğu süt ürünlerini, balıklarını, etlerini ve hatta meyve ve sebzeleri depolamak için buz ve buz kutularını kullandığından bir "soğutma kültürü" yarattı. Bu erken soğuk depolama uygulamaları, birçok Amerikalının yakında ülkeyi ele geçirecek olan soğutma teknolojisini kabul etmesine yol açtı.
Soğutma araştırması
Yapay soğutmanın tarihi, İskoç profesör William Cullen'in 1755'te küçük bir soğutma makinesi tasarlamasıyla başladı. Cullen , daha sonra kaynayan ve çevredeki havadan ısıyı emen bir dietil eter kabı üzerinde kısmi bir vakum oluşturmak için bir pompa kullandı . Deney, az miktarda buz bile yarattı, ancak o sırada pratik bir uygulaması yoktu.
1758'de, kimya profesörü Benjamin Franklin ve John Hadley , İngiltere'deki Cambridge Üniversitesi'nde bir nesneyi hızla soğutmanın bir yolu olarak buharlaşma ilkesini araştıran bir proje üzerinde işbirliği yaptılar . Alkol ve eter gibi çok uçucu sıvıların buharlaşmasının, suyun donma noktasını geçen bir nesnenin sıcaklığını düşürmek için kullanılabileceğini doğruladılar. Deneylerini objeleri bir cıva termometresinin ampulü ve buharlaşmayı hızlandırmak için kullanılan bir körük ile gerçekleştirdiler; ortam sıcaklığı 18 ° C (65 ° F) iken termometre ampulünün sıcaklığını -14 ° C'ye (7 ° F) düşürdüler. Suyun donma noktasını 0 ° C (32 ° F) geçtikten kısa bir süre sonra, termometrenin ampulünün yüzeyinde ince bir buz tabakası oluştuğunu ve buz kütlesinin yaklaşık 6,4 milimetre ( 1 ⁄ 4 inç) olduğunu belirttiler. -14 ° C'ye (7 ° F) ulaştığında deneyi durdurduklarında kalın. Franklin, "Bu deneyden, bir adamı sıcak bir yaz gününde donarak ölme olasılığı görebilir" diye yazmıştır. 1805'te Amerikalı mucit Oliver Evans , vakum altında eter ile buz üretimi için kapalı bir buhar sıkıştırmalı soğutma döngüsü tanımladı .
1820'de İngiliz bilim adamı Michael Faraday , yüksek basınç ve düşük sıcaklıklar kullanarak amonyak ve diğer gazları sıvılaştırdı ve 1834'te Büyük Britanya'ya giden Amerikalı bir göçmen olan Jacob Perkins dünyadaki ilk çalışan buhar sıkıştırmalı soğutma sistemini kurdu. Patentinde anlattığı gibi, sürekli çalışabilen kapalı bir döngüdü:
- Sıvıları soğutmak veya dondurmak için uçucu akışkanları kullanabiliyorum ve aynı zamanda bu tür uçucu akışkanları sürekli olarak yoğunlaştırıp atık olmadan tekrar faaliyete geçirebiliyorum.
Prototip sistemi ticari olarak başarılı olmasa da çalıştı.
1842'de, çalışan bir prototip yapan Amerikalı doktor John Gorrie tarafından benzer bir girişimde bulunuldu , ancak bu ticari bir başarısızlıktı. Bu dönemdeki tıp uzmanlarının çoğu gibi, Gorrie de tropikal sıcağa çok fazla maruz kalmanın zihinsel ve fiziksel bozulmaya ve sıtma gibi hastalıkların yayılmasına yol açtığını düşünüyordu. Hastalıkları önlemek için soğutma sistemini evlerde ve hastanelerde konfor için havayı soğutmak için kullanma fikrini tasarladı. Amerikalı mühendis Alexander Twining , 1850'de eter kullanan bir buhar sıkıştırma sistemi için İngiliz patentini aldı.
İlk pratik buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi, Avustralya'ya göç etmiş bir İngiliz gazeteci olan James Harrison tarafından inşa edildi . Onun 1856 patenti eter, alkol veya amonyak kullanan bir buhar sıkıştırma sistemi içindi. O Rocky Point Barwon Nehri kıyısında 1851 yılında mekanik bir buz yapma makinesi inşa Geelong , Victoria 1854 yılında izledi ve ilk ticari buz yapma makinesinin Harrison ayrıca bira ve ticari buhar sıkıştırmalı soğutma tanıtıldı Et- paketleme evleri ve 1861'de bir düzine sistemi çalışıyordu. Daha sonra , Birleşik Krallık'a soğutulmamış sığır eti satışının Amerikan avantajına karşı nasıl rekabet edileceği tartışmasına girdi . 1873'te Norfolk yelkenli gemisini Birleşik Krallık'a soğutma sistemi yerine soğuk oda sistemi kullanan deneysel bir sığır eti sevkiyatı için hazırladı . Girişim, buz beklenenden daha hızlı tüketildiği için başarısız oldu.
Suda çözünmüş gaz halindeki amonyağı kullanan ilk gaz absorpsiyonlu soğutma sistemi ("su amonyak" olarak anılır), 1859'da Fransa'dan Ferdinand Carré tarafından geliştirilmiş ve 1860'da patentlenmiştir. Buharlı lokomotifler konusunda uzmanlaşmış bir mühendis ve mühendislik profesörü olan Carl von Linde Münih teknoloji Üniversitesi Almanya'da, yıl boyunca izin verecek bir teknoloji için bira gelen talebe yanıt olarak 1860'larda ve 1870'lerde soğutma araştırma başladı büyük ölçekli üretim lager ; 1876'da geliştirilmiş bir sıvılaştırma yönteminin patentini aldı. Yeni işlemi , soğutucu olarak amonyak , kükürt dioksit (SO 2 ) ve metil klorür (CH 3 Cl) gibi gazların kullanılmasını mümkün kıldı ve 1920'lerin sonlarına kadar bu amaçla yaygın olarak kullanıldı. .
Amerikalı bir baloncu olan Thaddeus Lowe , buz yapma makinelerinde birkaç patente sahipti. "Sıkıştırmalı Buz Makinesi" soğuk depolama endüstrisinde devrim yaratacaktı. 1869'da diğer yatırımcılar ve o, Lowe'un soğutma ünitelerinden birini yükledikleri ve New York'tan Gulf Coast bölgesine taze meyveler ve Galveston, Texas'tan New York'a taze et göndermeye başladıkları eski bir buharlı gemi satın aldı, ancak Lowe'un eksikliği yüzünden nakliye konusundaki bilgi birikimiyle, iş maliyetli bir başarısızlıktı.
Ticari kullanım
1842'de John Gorrie , buz üretmek için suyu soğutabilen bir sistem yarattı. Ticari bir başarısızlık olmasına rağmen, dünyadaki bilim adamlarına ve mucitlere ilham verdi. Fransa'dan Ferdinand Carre ilham alanlardan biriydi ve Gorrie'den daha basit ve daha küçük bir buz üretim sistemi yarattı. İç Savaş sırasında, New Orleans gibi şehirler artık kıyı buz ticareti yoluyla New England'dan buz alamıyordu. Carre'nin soğutma sistemi New Orleans'ın buz sorunlarına çözüm oldu ve 1865'te şehirde Carre'nin üç makinesi vardı. 1867'de, San Antonio, Teksas'ta, Andrew Muhl adında bir Fransız göçmen, 1871'de Waco'ya taşımadan önce genişleyen sığır eti endüstrisine hizmet etmeye yardımcı olmak için bir buz yapma makinesi inşa etti. 1873'te, bu makinenin patenti Columbus Iron tarafından imzalandı. Works, WC Bradley Co. tarafından satın alınan ve ABD'deki ilk ticari buz yapıcılarını üreten bir şirkettir.
1870'lerde bira fabrikaları hasat edilen buzun en büyük kullanıcıları haline geldi. Buz hasadı endüstrisi 20. yüzyılın başında muazzam bir şekilde büyümüş olsa da, kirlilik ve kanalizasyon doğal buza girmeye başlamıştı ve bu da metropol banliyölerinde bir sorun haline geldi. Sonunda, bira fabrikaları kirli buzdan şikayet etmeye başladı. Buzun oluştuğu suyun saflığına ilişkin kamuoyu endişesi, mikrop teorisinin yükselişiyle 1900'lerin başlarında artmaya başladı. Çok sayıda medya kuruluşu, tifo gibi hastalıkları doğal buz tüketimiyle ilişkilendiren makaleler yayınladı. Bu, ülkenin belirli bölgelerinde buz hasadının yasadışı hale gelmesine neden oldu. Tüm bu senaryolar, modern soğutma ve üretilen buz taleplerini artırdı. Carre ve Muhl'inki gibi buz üreten makineler, bakkalların, çiftçilerin ve gıda nakliyecilerinin ihtiyaçlarını karşılamak için buz üretme aracı olarak görülüyordu.
ABD'de 1840'larda süt ürünlerinin kısa vadede taşınması için soğutmalı demiryolu arabaları tanıtıldı, ancak bunlar soğuk bir sıcaklığı korumak için hasat edilmiş buz kullandı.
Yeni soğutma teknolojisi, ilk olarak İngiliz Dominyonlarından ve diğer ülkelerden Britanya Adaları'na soğutmalı gemilerde deniz yoluyla taşınması için et malzemelerini dondurmak için yaygın endüstriyel kullanımla karşılaştı . Bu atılımı ilk gerçekleştiren, Yeni Zelanda'ya göç etmiş bir girişimciydi . William Soltau Davidson , İngiltere'nin artan nüfusunun ve et talebinin, Yeni Zelanda'yı ağır şekilde etkileyen dünya yün pazarlarındaki çöküşü hafifletebileceğini düşünüyordu. Kapsamlı araştırmalardan sonra , 1881'de et nakliyesi için bir sıkıştırmalı soğutma ünitesi ile yeniden donatılması için Dunedin'i görevlendirdi. 15 Şubat 1882'de, Dunedin , ticari açıdan başarılı ilk soğutmalı nakliye yolculuğu olacak olan Londra'ya yelken açtı ve soğutulmuş et endüstrisi .
The Times , "Birkaç gün önce inanılmaz, hatta hayal bile edilemeyecek olan fiziksel zorluklara karşı bugün böyle bir zafer kaydetmeliyiz ..." yorumunu yaptı. Marlborough -sister gemi için Dunedin - derhal dönüştürülen ve rakibi Yeni Zelanda Nakliye Şirketi gemi ile birlikte ertesi yıl ticaretini katıldı Mataurua Alman Steamer ederken, Marsala beş yıl içinde Aralık 1882 yılında dondurulmuş Yeni Zelanda kuzu taşıyan başladı Yeni Zelanda'dan Birleşik Krallık'a 172 dondurulmuş et gönderimi yapıldı ve bunlardan sadece 9'unda önemli miktarda et kınandı. Soğutmalı nakliye, Avustralasya ve Güney Amerika'dada daha geniş bir et ve süt ürünleri patlamasına yol açtı. J & E arasında Dartford , İngiltere 30.000 karkas getirmek için bir buhar sıkıştırma sistemi ile 'SS Selembria' donanımlı koyun eti dan Falkland Adaları önümüzdeki yıllarda 1886 yılında, sanayi hızla Avustralya, Arjantin ve ABD'ye genişletti.
1890'larda soğutma, gıda dağıtımında hayati bir rol oynadı. Et paketleme endüstrisi 1880'lerde büyük ölçüde doğal buza bel bağladı ve bu teknolojiler ortaya çıktıkça üretilen buza güvenmeye devam etti. 1900'e gelindiğinde, Chicago'daki et paketleme evleri amonyak döngülü ticari soğutmayı benimsedi. 1914'e gelindiğinde neredeyse her yerde yapay soğutma kullanıldı. Büyük et Packers , Zırh, Swift ve Wilson, daha uzak dağıtım bölgelerinde tren arabalar ve şube evleri ve depolama tesislerinde kullanılan en pahalı birimleri satın almış.
20. yüzyılın ortalarında, soğutma üniteleri kamyonlara veya kamyonlara monte edilmek üzere tasarlandı. Soğutmalı araçlar, donmuş yiyecekler, meyve ve sebzeler ve sıcaklığa duyarlı kimyasallar gibi çabuk bozulan ürünleri taşımak için kullanılır. Modern buzdolaplarının çoğu sıcaklığı –40 ile –20 ° C arasında tutar ve maksimum yük kapasitesi yaklaşık 24.000 kg brüt ağırlıktır (Avrupa'da).
Ticari soğutma hızla ilerlemesine rağmen, eve taşınmasını engelleyen sınırlamaları vardı. İlk olarak, çoğu buzdolabı çok büyüktü. 1910'da kullanılan ticari birimlerin bazıları beş ila iki yüz ton ağırlığındaydı. İkincisi, ticari buzdolaplarının üretimi, satın alınması ve bakımı pahalıydı. Son olarak, bu buzdolapları güvensizdi. Ticari buzdolaplarının alev alması, patlaması veya zehirli gazlar sızdırması alışılmadık bir durum değildi. Soğutma, bu üç zorluğun üstesinden gelinene kadar bir ev teknolojisi haline gelmedi.
Ev ve tüketici kullanımı
1800'lerin başlarında tüketiciler, buz hasat makinelerinden satın aldıkları yiyecekleri ve buzu buz kutularında saklayarak yiyeceklerini korudular. 1803'te Thomas Moore, çoğu buz kutusunun prototipi haline gelen metal kaplı bir tereyağı saklama teknesinin patentini aldı. Bu buz kutuları yaklaşık 1910 yılına kadar kullanıldı ve teknoloji ilerlemedi. Aslında, 1910'da buz kutusunu kullanan tüketiciler, 1800'lerin başında tüketicilerin karşılaştığı küflü ve kokmuş bir buz kutusuyla aynı zorlukla karşılaştı.
General Electric (GE), bu zorlukların üstesinden gelen ilk şirketlerden biriydi. 1911'de GE, gazla çalışan bir ev tipi soğutma ünitesi çıkardı. Gaz kullanımı elektrikli kompresör motoruna olan ihtiyacı ortadan kaldırmış ve buzdolabının boyutunu azaltmıştır. Ancak GE'nin müşterisi olan elektrik şirketleri gazla çalışan bir üniteden yararlanamadı. Bu nedenle GE, bir elektrikli model geliştirmeye yatırım yaptı. 1927'de GE, elektrikle çalışan ilk buzdolabı olan Monitor Top'u piyasaya sürdü.
1930 yılında Frigidaire, GE'nin ana rakipleri biri, sentezlenmiş Freon . Çoğunlukla bir kloroflorokarbon (CFC) kimyasalına dayanan sentetik soğutucu akışkanların icadıyla, ev ve tüketici kullanımı için daha güvenli buzdolapları mümkün olmuştur. Freon, daha küçük, daha hafif ve daha ucuz buzdolaplarının geliştirilmesine yol açtı. Freon senteziyle bir buzdolabının ortalama fiyatı 275 dolardan 154 dolara düştü. Bu düşük fiyat, Amerikan evlerinde buzdolabı mülkiyetinin% 50'yi aşmasına izin verdi. Freon, DuPont Corporation'ın ticari markasıdır ve bu CFC'lere ve daha sonra 1920'lerin sonlarında geliştirilen hidro kloroflorokarbon (HCFC) ve hidro florokarbon (HFC) soğutucularına atıfta bulunur. Bu soğutucu akışkanların o zamanlar yaygın olarak kullanılan metil format, amonyak, metil klorür ve sülfür dioksit dahil olmak üzere o zamanki soğutucu akışkanlardan daha az zararlı olduğu düşünülüyordu. Amaç, tehlikesiz ev kullanımı için soğutma ekipmanı sağlamaktı. Bu CFC soğutucu akışkanlar bu ihtiyaca cevap verdi. 1970'lerde, bileşiklerin atmosferik ozonla reaksiyona girdiği bulundu, bu da güneş ultraviyole radyasyonuna karşı önemli bir koruma oldu ve dünya çapında bir soğutucu olarak kullanımları 1987 Montreal Protokolü ile kısıtlandı .
Yerleşim modellerine etkisi
Geçen yüzyılda soğutma, yeni yerleşim modellerinin ortaya çıkmasına izin verdi. Bu yeni teknoloji, başka türlü yerleşmemiş olabilecek nehir, vadi yolu veya liman gibi doğal bir ulaşım kanalı üzerinde olmayan yeni alanların yerleşmesine izin verdi. Soğutma, ilk yerleşimcilere batıya ve nüfusun bulunmadığı kırsal alanlara doğru genişleme fırsatı verdi. Zengin ve kullanılmamış toprağa sahip bu yeni yerleşimciler, doğudaki şehirlere ve eyaletlere ham ürünler göndererek kar etme fırsatı buldular. 20. yüzyılda, soğutma Dallas, Phoenix ve Los Angeles gibi “Galaktik Kentler” i mümkün kıldı.
Soğutmalı vagonlar
Soğutmalı vagon ( soğutmalı minibüs veya buzdolaplı araba ), yoğun demiryolu ağı ile birlikte, pazar yeri ile çiftlik arasında sadece bölgesel bir fırsattan ziyade ulusal bir fırsata izin veren son derece önemli bir bağlantı haline geldi. Soğutmalı vagonun icadından önce, çabuk bozulan gıda ürünlerini uzun mesafelere nakletmek imkansızdı. Sığır eti paketleme endüstrisi, soğutma arabaları için ilk talebi artırdı. Demiryolu şirketleri, sığır arabalarına, ağıllara ve besi yerlerine yaptıkları yoğun yatırımlar nedeniyle bu yeni buluşu benimsemekte yavaş kaldılar. Soğutma arabaları da diğer vagonlara kıyasla karmaşık ve maliyetliydi, bu da soğutmalı vagonların benimsenmesini yavaşlattı. Soğutmalı arabanın yavaş benimsenmesinden sonra, sığır paketleme endüstrisi, buz tesislerini kontrol etme kabiliyetleri ve buzlanma ücretlerinin belirlenmesi ile soğutmalı vagon işine hakim oldu. Birleşik Devletler Tarım Bakanlığı, 1916'da ülkede öldürülen sığırların yüzde altmış dokuzundan fazlasının eyaletler arası ticaretle uğraşan bitkilerde yapıldığını tahmin ediyordu. Et ticaretine de dahil olan aynı şirketler daha sonra sebze ve meyveyi de içerecek şekilde soğutmalı taşımacılığı uygulamaya koydu. Et paketleme şirketleri, soğutulmuş arabalar gibi pahalı makinelere ve her türden çabuk bozulan malları etkili bir şekilde dağıtmalarına izin veren soğuk depolama tesislerine sahipti. Birinci Dünya Savaşı sırasında, Amerika Birleşik Devletleri Yönetimi tarafından boşta kalan arabalar sorununu çözmek için ulusal bir buzdolabı araba havuzu oluşturuldu ve daha sonra savaştan sonra devam etti. Boşta duran araba sorunu, mevsimlik hasatlar arasında anlamsız bir şekilde duran soğutma arabalarının sorunuydu. Bu, çok pahalı arabaların yılın önemli bir bölümünde tren bahçelerinde otururken, otomobil sahibine hiç gelir sağlamadığı anlamına geliyordu. Araba havuzu, mahsuller olgunlaştıkça arabaların bölgelere dağıtıldığı ve arabaların maksimum kullanımını sağlayan bir sistemdi. Soğutmalı vagonlar, Amerika'nın doğuda tüketen pazarını tatmin etmek için batı eyaletlerindeki üzüm bağlarından, bahçelerden, tarlalardan ve bahçelerden doğuya doğru hareket etti. Soğutmalı araba, dayanıksız mahsulleri yüzlerce ve hatta binlerce kilometre veya mil taşımayı mümkün kıldı. Otomobilin verdiği en dikkat çekici etki, sebze ve meyvelerin bölgesel bir uzmanlaşmasıydı. Soğutmalı vagon, 1950'lere kadar çabuk bozulan ürünlerin taşınmasında yaygın olarak kullanıldı. 1960'lara gelindiğinde, ülkenin eyaletler arası karayolu sistemi, kamyonların çabuk bozulan gıda yüklerinin çoğunu taşımasına ve soğutmalı vagonların eski sistemini itmesine izin verecek şekilde tamamlandı.
Batıya ve kırsal alanlara doğru genişleme
Soğutma sisteminin yaygın kullanımı, Amerika Birleşik Devletleri'nde çok sayıda yeni tarımsal fırsatın açılmasına izin verdi. Amerika Birleşik Devletleri'nde daha önce ıssız ve yoğun nüfuslu bölgelerden çok uzak bölgelerde yeni pazarlar ortaya çıktı. Yeni tarım fırsatı, güney ve batıdaki eyaletler gibi kırsal kabul edilen alanlarda kendini gösterdi. Güney ve Kaliforniya'dan büyük ölçekli sevkiyatlar aynı zamanda yapıldı, ancak güneyde buz üretmek yerine Kaliforniya'daki Sierras'tan doğal buz kullanıldı. Soğutma, birçok alanın belirli meyvelerin yetiştirilmesinde uzmanlaşmasına izin verdi. Kaliforniya çeşitli meyve, üzüm, şeftali, armut, erik ve elma konusunda uzmanlaşırken, Gürcistan özellikle şeftalileriyle ünlü oldu. Kaliforniya'da, soğutmalı vagonların kabulü, araba yüklerinin 1895'te 4.500 vagondan 1905'te 8.000 ila 10.000 vagon yüküne çıkmasına neden oldu. Körfez Ülkeleri, Arkansas, Missouri ve Tennessee büyük ölçekte çilek üretimine başladı. Mississippi, domates endüstrisinin merkezi haline geldi . New Mexico, Colorado, Arizona ve Nevada kavun yetiştirdi. Soğutma olmadan bu mümkün olamazdı. 1917'ye gelindiğinde, doğu pazarlarına yakın olan köklü meyve ve sebze alanları, bu uzak ihtisas merkezlerinden gelen rekabet baskısını hissetti. Soğutma et, meyve ve sebzelerle sınırlı kalmadı, aynı zamanda süt ürünleri ve süt çiftliklerini de kapsıyordu. Yirminci yüzyılın başlarında büyük şehirler, süt ürünlerini 640 kilometre (400 mil) kadar uzaktaki çiftliklerden alıyorlardı. Daha fazla dayanıksızlık nedeniyle süt ürünleri, meyve ve sebze gibi uzak mesafelere kolaylıkla taşınamıyordu. Soğutma, üretimi doğu pazarlarından uzakta batıda mümkün kıldı, o kadar ki, süt hayvancılığı çiftçileri nakliye masraflarını ödeyebilir ve yine de doğudaki rakiplerinin altına düşebilir. Soğutma ve soğutmalı demiryolu, nehir, vadi yolu veya limanlar gibi doğal ulaşım kanalından uzak, zengin topraklı alanlara fırsat verdi.
Galaktik şehrin yükselişi
"Kenar şehir" Joel Garreau tarafından icat edilmiş bir terim iken, "galaktik şehir" terimi Lewis Mumford tarafından icat edilmiştir . Bu terimler, geleneksel bir şehir merkezi veya merkezi iş bölgesi dışında, daha önce bir yerleşim veya kırsal alan olan bölgede yoğunlaşan iş, alışveriş ve eğlenceyi ifade eder. Los Angeles, Las Vegas, Houston ve Phoenix gibi bu şehirlerin büyümesine katkıda bulunan birkaç faktör vardı. Bu büyük şehirlere katkıda bulunan faktörler arasında güvenilir otomobiller, otoyol sistemleri, soğutma ve tarımsal üretim artışları yer alıyor. Yukarıda bahsedilenler gibi büyük şehirler tarihte nadir görülmemiştir, ancak bu şehirleri diğerlerinden ayıran şey, bu şehirlerin bazı doğal ulaşım kanallarında veya patika, liman gibi iki veya daha fazla kanalın kavşağında olmamasıdır. , dağ, nehir veya vadi. Bu büyük şehirler, yalnızca birkaç yüz yıl önce yaşanamaz olan alanlarda geliştirildi. Havayı soğutmanın ve su ve yiyecekleri uzak mesafelerden taşımanın uygun maliyetli bir yolu olmasaydı, bu büyük şehirler asla gelişemezdi. Bu şehirlerin hızlı büyümesi, soğutmadan ve tarımsal üretkenlik artışından etkilenerek daha uzaktaki çiftliklerin nüfusu etkin bir şekilde beslemesine izin verdi.
Tarım ve gıda üretimi üzerindeki etkisi
Tarımın gelişmiş ülkelerdeki rolü, soğutma da dahil olmak üzere birçok faktör nedeniyle geçen yüzyılda büyük ölçüde değişti. 2007 nüfus sayımından elde edilen istatistikler, bugün Amerika Birleşik Devletleri'ndeki mevcut çiftliklerin küçük bir kısmından gelen büyük tarımsal satış yoğunluğu hakkında bilgi vermektedir. Bu, 1880'lerde Yeni Zelanda'dan gelen donmuş koyun karkaslarının ilk başarılı sevkiyatının dondurulmuş et ticareti için yarattığı pazarın kısmi bir sonucudur. Pazar büyümeye devam ederken, gıda işleme ve kalite ile ilgili düzenlemeler uygulanmaya başlandı. Sonunda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki kırsal evlere elektrik getirildi ve bu da soğutma teknolojisinin çiftlikte genişlemeye devam etmesini sağlayarak kişi başına üretimi artırdı. Günümüzde çiftlikte soğutma kullanımı nem seviyelerini düşürmekte, bakteri üremesine bağlı olarak bozulmayı önlemekte ve korumaya yardımcı olmaktadır.
Demografik bilgiler
Soğutmanın getirilmesi ve ek teknolojilerin evrimi Amerika Birleşik Devletleri'nde tarımı büyük ölçüde değiştirdi. 20. yüzyılın başında çiftçilik, Birleşik Devletler vatandaşları için ortak bir meslek ve yaşam tarzıydı, çünkü çoğu çiftçi aslında kendi çiftliklerinde yaşıyordu. 1935'te Amerika Birleşik Devletleri'nde 6,8 milyon çiftlik vardı ve 127 milyonluk bir nüfus vardı. Yine de, Birleşik Devletler nüfusu artmaya devam ederken, tarımı takip eden vatandaşlar azalmaya devam ediyor. 2007 ABD Nüfus Sayımına göre, bugün 310 milyonluk bir nüfusun yüzde birinden daha azı çiftçiliği meslek olarak iddia ediyor. Bununla birlikte, artan nüfus, daha fazla çeşitlilikte mahsul, gübre, böcek ilacı ve gelişmiş teknoloji ile karşılanan tarımsal ürünlere yönelik artan bir talebe yol açmıştır. Geliştirilmiş teknoloji, tarımsal yönetim durumunda risk ve zamanı azalttı ve daha büyük çiftliklerin toplumun talebini karşılamak için kişi başına çıktılarını artırmasına izin verdi.
Et paketleme ve ticareti
1882'den önce , Yeni Zelanda'nın Güney Adası ot ekme ve koyun melezleme deneyleri yapıyordu, bu da çiftçilere et ihracatında hemen ekonomik potansiyel kazandırdı. 1882 yılında, koyun leşleri ilk başarılı sevkiyat gönderildi Port Chalmers içinde Dunedin için, Yeni Zelanda London . 1890'lara gelindiğinde, dondurulmuş et ticareti Yeni Zelanda'da, özellikle 1900'de ihraç edilen koyun karkaslarının% 50'sinin geldiği Canterbury'de giderek daha karlı hale geldi. Canterbury etinin en yüksek kaliteyle tanınması çok uzun sürmedi ve talep yarattı. Tüm dünyada Yeni Zelanda eti için. Bu yeni talebi karşılamak için çiftçiler yemlerini geliştirdiler, böylece koyun sadece yedi ay içinde kesime hazır hale geldi. Bu yeni nakliye yöntemi 1890'ların ortalarında Yeni Zelanda'da ekonomik bir patlamaya yol açtı.
Amerika Birleşik Devletleri'nde, yerel kasaplar soğutmalı vagon sisteminin sağlıksız olduğunu düşündükleri için, Amerika Birleşik Devletleri'nde 1891 tarihli Et Muayene Yasası yürürlüğe girdi. Et paketleme artmaya başladığında, tüketiciler tüketilecek etin kalitesi konusunda endişelendiler. Upton Sinclair'in 1906 romanı The Jungle , hafif sağlıksız çalışma koşullarından ve hastalıklı hayvanların işlenmesinden yararlanarak et paketleme endüstrisine olumsuz dikkat çekti. Kitap, Başkan Theodore Roosevelt'in dikkatini çekti ve 1906 Et Muayene Yasası , 1891 Et Muayene Yasası'nda bir değişiklik olarak yürürlüğe girdi. Bu yeni yasa, içinde işlendiği etin kalitesi ve çevreye odaklandı.
Kırsal alanlarda elektrik
1930'ların başında, Amerika Birleşik Devletleri'nin kentsel nüfusunun yüzde 90'ı elektrik gücüne sahipti , bu da kırsal evlerin sadece yüzde 10'uydu. O zamanlar, elektrik şirketleri, gücü kırsal alanlara yaymanın ( kırsal elektrifikasyon ), harcadıkları zamana değecek kadar kâr üreteceğini düşünmüyordu . Bununla birlikte, Büyük Buhranın ortasında , Başkan Franklin D. Roosevelt, kırsal alanların elektriksel olarak bağlanmadıkları takdirde hem yoksulluk hem de üretim açısından kentsel alanların gerisinde kalmaya devam edeceğini fark etti. 11 Mayıs 1935'te başkan, REA olarak da bilinen Kırsal Elektrifikasyon İdaresi adında bir yürütme emri imzaladı. Teşkilat, kırsal bölgelerdeki elektrik altyapısını finanse etmek için kredi sağladı. Sadece birkaç yıl içinde, Amerika Birleşik Devletleri'nin kırsal kesimlerindeki 300.000 kişi evlerinde iktidara geldi.
Elektrik, çiftliklerdeki çalışma koşullarını önemli ölçüde iyileştirirken, gıda üretiminin güvenliği üzerinde de büyük bir etkiye sahipti. Çiftçilik ve gıda dağıtım süreçlerine soğutma sistemleri getirildi , bu da gıda korumasına yardımcı oldu ve gıda kaynaklarını güvenli tuttu . Soğutma aynı zamanda dayanıksız malların üretimine de izin verdi ve bunlar daha sonra Birleşik Devletler'in her yerine gönderilebilirdi. Sonuç olarak, Birleşik Devletler çiftçileri hızla dünyadaki en üretken hale geldi ve yepyeni gıda sistemleri ortaya çıktı.
Çiftlik kullanımı
Bakteriyel büyümeden kaynaklanan nem seviyelerini ve bozulmayı azaltmak için, günümüzde çiftçilikte et, ürün ve süt ürünleri işlemede soğutma kullanılmaktadır. Kalite standartlarını karşılamak ve raf ömrünü uzatmak için en kısa sürede soğutulması gereken tarım ürünleri için en sıcak aylarda soğutma sistemleri kullanılmaktadır. Bu arada, süt çiftlikleri bozulmaması için yıl boyunca sütü soğutur.
Yaşam tarzı ve diyet üzerindeki etkiler
19. Yüzyılın sonlarında ve 20. Yüzyılın başlarında, soğutmaya ihtiyaç duymayan temel gıdalar (şeker, pirinç ve fasulye) dışında, mevcut yiyecekler mevsimlerden ve yerel olarak yetiştirilebilecek şeylerden büyük ölçüde etkilendi. Soğutma bu sınırlamaları ortadan kaldırmıştır. Soğutma, modern süpermarketin fizibilitesinde ve ardından popülerliğinde büyük rol oynadı. Mevsim dışı veya uzak yerlerde yetiştirilen meyve ve sebzeler artık nispeten düşük fiyatlarla satılmaktadır. Buzdolapları, genel süpermarket satışlarının bir parçası olarak et ve süt ürünlerinde büyük bir artışa neden oldu. Piyasadan satın alınan malları değiştirmenin yanı sıra, bu yiyecekleri uzun süre saklayabilme yeteneği boş zamanların artmasına neden oldu. Ev tipi buzdolabının ortaya çıkmasından önce, insanlar yemek için ihtiyaç duydukları malzemeler için günlük olarak alışveriş yapmak zorunda kalacaklardı.
Beslenme üzerindeki etkisi
Soğutmanın getirilmesi, çabuk bozulan maddelerin hijyenik bir şekilde işlenmesine ve depolanmasına izin verdi ve bu nedenle, çıktı artışını, tüketimi ve beslenmenin mevcudiyetini teşvik etti. Gıda koruma yöntemimizdeki değişiklik, bizi tuzlardan daha yönetilebilir bir sodyum seviyesine taşıdı. Et ve süt ürünleri gibi çabuk bozulan maddeleri taşıma ve saklama yeteneği, 1890'lardan sonra ABD'de süt tüketiminde ve genel protein alımında% 1,7'lik bir artışa yol açtı.
İnsanlar, bu kolay bozulan maddeleri depolamaları daha kolay hale geldiği için değil, aynı zamanda soğutmalı nakliye ve depolamadaki yeniliklerin daha az bozulmaya ve israfa yol açarak bu ürünlerin fiyatlarını düşürdüğü için tüketiyorlardı. Soğutma, iyileştirilmiş beslenme yoluyla (ABD'de) yetişkin boyundaki artışın en az% 5,1'ini oluşturur ve besinlerin kalitesindeki iyileşmeler ve hastalıktaki azalma ile bağlantılı dolaylı etkiler ek olarak hesaba katıldığında, genel etki önemli ölçüde olur. daha büyük. Son zamanlarda yapılan araştırmalar, bir evdeki buzdolabı sayısı ile mide kanseri ölüm oranı arasında negatif bir ilişki olduğunu da göstermiştir.
Güncel soğutma uygulamaları
Muhtemelen en yaygın olarak kullanılan mevcut soğutma uygulamaları, özel evlerin ve kamu binalarının iklimlendirilmesi ve evlerde, restoranlarda ve büyük depolama depolarında gıda maddelerinin soğutulması içindir. Kullanımı buzdolapları depolanması ve modern diyet yıl boyunca taze salatalar ekleyerek izin verdi Meyve ve sebze işlenme ve uzun süre güvenle balık ve et saklamak için mutfaklar, fabrikalar ve depolarda ve gömme soğutucu ve dondurucu. Bozulabilir yiyeceklerin depolanması için optimum sıcaklık aralığı 3 ila 5 ° C (37 ila 41 ° F) arasındadır.
Ticarette ve imalatta, soğutmanın birçok kullanımı vardır. Soğutma, gazları sıvılaştırmak için kullanılır - örneğin oksijen , nitrojen , propan ve metan . Basınçlı hava arıtmada, nem içeriğini azaltmak için basınçlı havadan su buharını yoğunlaştırmak için kullanılır . Olarak petrol rafinerileri , kimyasal tesisler ve petrokimya bitkiler, soğutma bunların gerekli düşük sıcaklıklarda belirli işlemleri korumak için kullanılır (örneğin, alkilasyon arasında butenler ve bütan bir yüksek üretmek için oktan benzin bileşeni). Metal işçileri, çelik ve çatal bıçak takımlarını temperlemek için soğutma kullanır. Sıcaklığa duyarlı gıda maddelerini ve diğer malzemeleri kamyonlar, trenler, uçaklar ve açık deniz araçlarıyla taşırken, soğutma bir gerekliliktir.
Süt ürünleri sürekli olarak soğutulmaya ihtiyaç duymaktadır ve ancak son birkaç on yılda yumurtaların markete geldikten sonra soğutulmayı beklemek yerine, sevkiyat sırasında soğutulması gerektiği keşfedilmiştir. Etler, kümes hayvanları ve balıkların tümü satılmadan önce iklim kontrollü ortamlarda tutulmalıdır. Soğutma ayrıca meyve ve sebzeleri daha uzun süre yenilebilir halde tutmaya yardımcı olur.
Japonya'da soğutmanın en etkili kullanımlarından biri suşi / sashimi endüstrisinin gelişmesiydi . Soğutmanın keşfedilmesinden önce, birçok suşi uzmanı hastalık kapma riski altındaydı. Japonya'nın kırsal kesimlerinde araştırma ve sağlık hizmeti dağıtımının olmaması nedeniyle soğutulmamış sashimi'nin tehlikeleri onlarca yıldır gün ışığına çıkarılmadı. Yüzyılın ortalarında, Kyoto merkezli Zojirushi şirketi, buzdolabı tasarımlarında çığır açarak buzdolaplarını restoran sahipleri ve genel halk için daha ucuz ve daha erişilebilir hale getirdi.
Soğutma yöntemleri
Soğutma yöntemleri , döngüsel olmayan , döngüsel , termoelektrik ve manyetik olarak sınıflandırılabilir .
Döngüsel olmayan soğutma
Bu soğutma yöntemi, buzu eriterek veya kuru buzu süblimleştirerek kapalı bir alanı soğutur . Belki de bunun en basit örneği, içine eşyaların konulduğu ve ardından üzerine buzun döküldüğü taşınabilir bir soğutucudur. Normal buz, buzu daha fazla soğutmak için tuz kullanılmadığı sürece ( geleneksel bir dondurma makinesinde olduğu gibi ) donma noktasına yakın ancak altında olmayan sıcaklıkları koruyabilir . Kuru buz, sıcaklığı güvenilir bir şekilde su donma noktasının çok altına getirebilir.
Döngüsel soğutma
Bu, ısının düşük sıcaklıktaki bir alandan veya kaynaktan çıkarıldığı ve harici çalışma ve bunun tersi termodinamik güç döngüsü yardımıyla yüksek sıcaklıklı bir lavaboya reddedildiği bir soğutma döngüsünden oluşur . Güç döngüsünde, ısı, yüksek sıcaklık kaynağından motora sağlanır, ısının bir kısmı iş üretmek için kullanılır ve geri kalanı düşük sıcaklıklı bir lavaboya geri çevrilir. Bu , termodinamiğin ikinci yasasını karşılar .
Bir soğutma döngüsü , bir buzdolabında dolaşırken ısıyı dönüşümlü olarak soğurup reddederken soğutucu akışkan içinde meydana gelen değişiklikleri tanımlar . Aynı zamanda , ister paketli ister bölünmüş bir sistem olsun, bir HVACR ünitesi boyunca soğutucu akışkan akışının "sürecini" açıklarken, ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme HVACR çalışmalarına da uygulanır .
Isı, doğal olarak sıcaktan soğuğa akar. Daha düşük sıcaklıktaki bir ısı kaynağından daha yüksek sıcaklıktaki bir soğutucuya ısı pompalayarak bir yaşam alanını veya depolama hacmini soğutmak için çalışma uygulanır. İzolasyon , soğutulmuş alanda daha düşük bir sıcaklığa ulaşmak ve bunu sürdürmek için gereken işi ve enerjiyi azaltmak için kullanılır . Soğutma çevriminin çalışma prensibi matematiksel olarak 1824 yılında Sadi Carnot tarafından bir ısı motoru olarak tanımlanmıştır .
Döngüsel soğutma şu şekilde sınıflandırılabilir:
- Buhar döngüsü ve
- Gaz döngüsü
Buhar döngüsü soğutma ayrıca şu şekilde sınıflandırılabilir:
Buhar sıkıştırma döngüsü
Buhar sıkıştırma döngüsü, çoğu ev tipi buzdolabının yanı sıra birçok büyük ticari ve endüstriyel soğutma sisteminde kullanılmaktadır. Şekil 1, tipik bir buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin bileşenlerinin şematik bir diyagramını sağlar.
Termodinamik Bu çevrimde, Şekil 2'de gösterildiği gibi, döngünün bir diyagram üzerinde analiz edilebilir, örneğin, bir dolaşım soğutucu Freon girer kompresör buhar olarak. Nokta 1'den nokta 2'ye kadar, buhar sabit entropide sıkıştırılır ve daha yüksek bir sıcaklıkta, ancak yine de bu sıcaklıktaki buhar basıncının altında bir buhar olarak kompresörden çıkar . Alanına 2'den 3 işaret etmek ve 4 noktası için, buhar üzerinden geçecek kondansatör yoğunlaştırıcı başlar, ve daha sonra sabit basınç ve sıcaklıkta ek ısı çıkarılması ile bir sıvı halinde buhar yoğunlaşır kadar buhar soğutur. 4. ve 5. noktalar arasında, sıvı soğutucu , basıncının aniden azaldığı ve tipik olarak sıvının yarısından daha azında ani buharlaşmaya ve otomatik soğutmaya neden olan genleşme valfinden (kısma valfi olarak da adlandırılır) geçer .
Bu, 5. noktada gösterildiği gibi daha düşük bir sıcaklık ve basınçta sıvı ve buhar karışımı ile sonuçlanır. Soğuk sıvı-buhar karışımı daha sonra evaporatör bobini veya tüpleri boyunca hareket eder ve ılık havanın soğutulmasıyla (soğutulan boşluktan) tamamen buharlaştırılır. ) evaporatör bobini veya tüpleri boyunca bir fan tarafından üflenerek. Ortaya çıkan soğutucu akışkan buharı, termodinamik döngüyü tamamlamak için 1. noktada kompresör girişine geri döner.
Yukarıdaki tartışma, ideal buhar sıkıştırmalı soğutma döngüsüne dayanmaktadır ve sistemdeki sürtünme basıncı düşüşü , soğutucu akışkan buharının sıkıştırılması sırasında hafif termodinamik tersinmezlik veya ideal olmayan gaz davranışı gibi gerçek dünyadaki etkileri hesaba katmaz. varsa. Buhar sıkıştırmalı buzdolapları, kademeli soğutma sistemlerinde iki kademeli olarak düzenlenebilir , ikinci kademe ise birinci kademenin kondansatörünü soğutur. Bu, çok düşük sıcaklıklara ulaşmak için kullanılabilir.
Buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinin tasarımı ve performansı hakkında daha fazla bilgi, klasik Perry'nin Kimya Mühendisleri El Kitabında mevcuttur .
Sorpsiyon döngüsü
Emilim döngüsü
Yirminci yüzyılın ilk yıllarında, su-amonyak sistemleri veya LiBr -su kullanan buhar absorpsiyon döngüsü popülerdi ve yaygın olarak kullanıldı. Buhar sıkıştırma döngüsünün geliştirilmesinden sonra, buhar emme döngüsü, düşük performans katsayısı nedeniyle ( buhar sıkıştırma döngüsünün yaklaşık beşte biri) öneminin çoğunu kaybetti . Günümüzde, buhar soğurma döngüsü esas olarak, LP gazı taşıyan eğlence araçlarında olduğu gibi, ısıtma için yakıtın mevcut olduğu ancak elektriğin bulunmadığı yerlerde kullanılmaktadır . Ayrıca, bol miktarda atık ısının verimsizliğinin üstesinden geldiği endüstriyel ortamlarda da kullanılır.
Soğutucu akışkan buharının basıncını artırma yöntemi haricinde soğurma çevrimi sıkıştırma çevrimine benzer. Emme sisteminde, kompresörün yerini soğutucuyu uygun bir sıvıda çözen bir emici, basıncı yükselten bir sıvı pompası ve ısı ilavesi üzerine soğutucu buharını yüksek basınçlı sıvıdan uzaklaştıran bir jeneratör alır. Sıvı pompasının biraz çalışması gerekir, ancak belirli bir soğutucu akışkan miktarı için, buhar sıkıştırma çevriminde kompresörün ihtiyaç duyduğundan çok daha küçüktür. Soğurmalı bir buzdolabında, uygun bir soğutucu ve emici kombinasyonu kullanılır. En yaygın kombinasyonlar, su (emici) ile amonyak (soğutucu akışkan) ve lityum bromür (emici) ile sudur (soğutucu akışkan).
Adsorpsiyon döngüsü
Absorpsiyon döngüsünün temel farkı, adsorpsiyon döngüsünde, soğutucu akışkanın (adsorbat) amonyak, su, metanol vb. Olabilmesi, adsorban ise absorpsiyonun aksine silikon jel , aktif karbon veya zeolit gibi bir katı olmasıdır. emicinin sıvı olduğu döngü.
Adsorpsiyonlu soğutma teknolojisinin son 30 yılda kapsamlı bir şekilde araştırılmasının nedeni, adsorpsiyonlu soğutma sisteminin çalışmasının genellikle gürültüsüz, aşındırıcı olmaması ve çevre dostu olmasıdır.
Gaz döngüsü
Ne zaman çalışma sıvısı sıkıştırılmış ve genişletilmiş ancak değişim aşamasını yapar bir gazdır, soğutma çevrimi bir denir gaz çevrimi . Hava çoğunlukla bu çalışma sıvısıdır. Bir gaz çevriminde amaçlanan yoğuşma ve buharlaşma olmadığından, bir buhar sıkıştırma çevriminde kondansatör ve buharlaştırıcıya karşılık gelen bileşenler, gaz çevrimlerinde sıcak ve soğuk gazdan gaza ısı değiştiricilerdir .
Gaz çevrimi, buhar sıkıştırma çevriminden daha az verimlidir çünkü gaz çevrimi , ters Rankine çevrimi yerine ters Brayton çevriminde çalışır . Bu nedenle, çalışma sıvısı sabit sıcaklıkta ısıyı almaz ve reddetmez. Gaz çevriminde, soğutma etkisi, gazın özgül ısısının ürününe ve düşük sıcaklık tarafında gazın sıcaklığındaki artışa eşittir. Bu nedenle, aynı soğutma yükü için, bir gaz soğutma çevrimi büyük bir kütle akış hızına ihtiyaç duyar ve hantaldır.
Düşük verimlilikleri ve daha büyük hacimleri nedeniyle, hava çevrimli soğutucular günümüzde karasal soğutma cihazlarında sıklıkla kullanılmamaktadır. Bununla birlikte, hava döngüsü makinesi , soğutma ve havalandırma üniteleri olarak gaz türbini ile çalışan jet uçaklarında çok yaygındır , çünkü basınçlı hava, motorların kompresör bölümlerinden kolaylıkla temin edilebilir. Bu tür birimler aynı zamanda uçağa basınç uygulama amacına da hizmet eder.
Termoelektrik soğutma
Termoelektrik soğutma , iki tür malzemenin birleşimi arasında bir ısı akışı oluşturmak için Peltier etkisini kullanır . Bu etki, genellikle kamp ve portatif soğutucularda ve elektronik bileşenleri ve küçük aletleri soğutmak için kullanılır. Peltier soğutucular genellikle geleneksel bir buhar sıkıştırma çevrimli buzdolabının pratik olmadığı veya çok fazla yer kapladığı durumlarda ve soğutulmuş görüntü sensörlerinde 2 veya daha fazla kullanarak çok düşük sıcaklıklara ulaşmanın kolay, kompakt ve hafif, verimsiz bir yolu olarak kullanılır. kademeli bir soğutma konfigürasyonunda düzenlenmiş aşamalı peltier soğutucular , yani 2 veya daha fazla peltier elemanın, önceki aşamaların ürettiği daha fazla ısı ve atık ısıyı çıkarmak için her aşama bir öncekinden daha büyük olacak şekilde üst üste istiflendiği anlamına gelir. . Peltier soğutma, buhar sıkıştırma döngüsünün verimliliğinin yalnızca 1 / 4'üne sahiptir, bu nedenle o kadar fazla ısı çıkarmaz, daha fazla atık ısı yayar (peltier eleman veya soğutma mekanizması tarafından üretilen ısı) ve belirli bir soğutma kapasitesi için daha fazla güç tüketir.
Manyetik soğutma
Manyetik soğutma veya adyabatik demanyetizasyon , manyetik katıların kendine özgü bir özelliği olan manyetokalorik etkiye dayanan bir soğutma teknolojisidir . Soğutucu akışkan genellikle seryum magnezyum nitrat gibi bir paramanyetik tuzdur . Bu durumda aktif manyetik dipoller , paramanyetik atomların elektron kabuklarınınkilerdir .
Soğutucu akışkana güçlü bir manyetik alan uygulanır ve çeşitli manyetik dipollerini hizalamaya zorlar ve soğutucunun bu serbestlik derecelerini düşürülmüş entropi durumuna getirir . Bir ısı emici daha sonra entropi kaybından dolayı soğutucu tarafından salınan ısıyı emer. Soğutucu ile termal temas daha sonra kesilir, böylece sistem yalıtılır ve manyetik alan kapatılır. Bu, soğutucunun ısı kapasitesini arttırır, böylece sıcaklığını soğutucu akışkanın sıcaklığının altına düşürür.
Çok az malzeme oda sıcaklığında gerekli özellikleri sergilediğinden, uygulamalar şimdiye kadar kriyojenik ve araştırma ile sınırlı kalmıştır .
Diğer yöntemler. Diğer metodlar
Diğer soğutma yöntemleri arasında uçakta kullanılan hava döngüsü makinesi ; Vorteks tüpü basınçlı hava kullanılabilir nokta soğutma için kullanılan; ve ısı transferini ve ısı değişimini sağlamak için basınçlı bir gazdaki ses dalgalarını kullanan termoakustik soğutma ; 1930'ların başında büyük binaların iklimlendirilmesi için popüler olan buhar püskürtmeli soğutma ; akıllı bir metal alaşım germe ve gevşetme kullanarak termoelastik soğutma. Birçok Stirling çevrimli ısı motoru, bir buzdolabı görevi görmek için geriye doğru çalıştırılabilir ve bu nedenle bu motorlar kriyojenikte niş bir kullanıma sahiptir . Ayrıca , Gifford-McMahon soğutucular, Joule-Thomson soğutucular, darbe borulu buzdolapları ve 2 mK ile 500 mK arasındaki sıcaklıklar için seyreltme buzdolapları gibi başka tipte kriyo soğutucular da vardır .
Elastokalorik soğutma
Bir başka potansiyel katı hal soğutma tekniği ve nispeten yeni bir çalışma alanı, süper elastik malzemelerin özel bir özelliğinden gelir . Bu malzemeler, uygulanan bir mekanik stres (elastokalorik etki olarak adlandırılır) yaşandığında bir sıcaklık değişikliğine uğrar . Süper elastik malzemeler yüksek de tersine çevrilebilir şekilde deforme yana suşları , malzeme deneyimler düzleştirilmiş elastik olarak bölgeye stres-gerilme eğrisinin bir mesafede ortaya çıkan bir faz dönüşümü neden ostenitik a martensitik kristal fazın.
Süper elastik bir malzeme östenitik fazda bir gerilim yaşadığında , martensitik faza ekzotermik bir faz dönüşümü geçirir ve bu da malzemenin ısınmasına neden olur. Gerilmenin giderilmesi işlemi tersine çevirir, malzemeyi östenitik fazına geri döndürür ve malzemeyi soğutarak çevredeki ısıyı emer .
Bu araştırmanın en çekici kısmı, bu soğutma teknolojisinin potansiyel olarak ne kadar enerji verimli ve çevre dostu olduğudur. Kullanılan farklı malzemeler, genellikle şekil hafızalı alaşımlar , toksik olmayan, emisyonsuz bir soğutma kaynağı sağlar. İncelenen en yaygın malzemeler nitinol ve Cu-Zn-Al gibi şekil hafızalı alaşımlardır . Nitinol 66 J / cm'lik çıkış ısı ile daha umut verici alaşım olduğunu 3 ve şekil hafızalı alaşımlar, bazı imalat güçlüğü 16-20 yaklaşık K. Due bir sıcaklık değişimi gibi alternatif malzemeler doğal kauçuk incelenmiştir. Kauçuk hacmi başına daha ısı olarak yayarlar olmayabilir de (12 J / cm 3 ), şekil bellekli alaşımlar gibi, hala yaklaşık 12 K kıyaslanabilir bir sıcaklık değişimi üretir ve uygun bir sıcaklık aralığında, düşük gerilme ve düşük maliyetle çalışır .
Ancak asıl zorluk , genellikle bu işlemle ilişkilendirilen histerezis şeklindeki potansiyel enerji kayıplarından kaynaklanmaktadır . Bu kayıpların çoğu iki faz arasındaki uyumsuzluklardan kaynaklandığından, kayıpları azaltmak ve tersine çevrilebilirliği ve verimliliği artırmak için uygun alaşım ayarı gereklidir . Malzemenin dönüşüm gerilimini enerji kayıplarıyla dengelemek, büyük bir elastokalorik etkinin oluşmasını ve potansiyel olarak soğutma için yeni bir alternatifi mümkün kılar.
Buzdolabı Kapısı
Buzdolabı Kapısı yöntemi, termodinamik yasalarını ihlal etmeden mümkün olan en enerji verimli şekilde bir buzdolabını sürmek için tek bir mantık kapısı kullanmanın teorik bir uygulamasıdır. Bir parçacığın var olabileceği iki enerji durumu olduğu gerçeğiyle çalışır: temel durum ve uyarılmış durum. Uyarılmış durum, temel durumdan biraz daha fazla enerji taşır, yeterince küçüktür, böylece geçiş yüksek olasılıkla gerçekleşir. Buzdolabı kapısıyla ilişkili üç bileşen veya parçacık türü vardır. Birincisi, buzdolabının içinde, ikincisi dışarıda ve üçüncüsü, E durumuna ulaşıp kaynağı doldurabilecek kadar sık ısınan bir güç kaynağına bağlı. Buzdolabının iç kısmındaki soğutma aşamasında, g durumu parçacığı, ortam parçacıklarından enerjiyi emer, onları soğutur ve kendisi e durumuna atlar. İkinci aşamada, partiküllerin de e durumunda olduğu buzdolabının dışında, partikül g durumuna düşerek enerji açığa çıkarır ve dış partikülleri ısıtır. Üçüncü ve son aşamada, güç kaynağı e durumunda bir parçacığı hareket ettirir ve g durumuna düştüğünde, iç e parçacığının yeni bir g parçacığı ile değiştirildiği, döngüyü yeniden başlatan bir enerji-nötr değiş tokuşunu başlatır.
Pasif sistemler
MIT araştırmacıları, güneşli ve sıcak bir günde, ucuz malzemeler kullanarak ve fosil yakıt kaynaklı enerji gerektirmeden soğutma sağlamanın yeni bir yolunu geliştirdiler. Yiyecekleri ve ilaçları sıcak, şebekeden bağımsız yerlerde korumak için diğer soğutma sistemlerini desteklemek için kullanılabilecek pasif sistem, esasen bir şemsiyenin yüksek teknoloji ürünü bir versiyonudur.
Kapasite derecelendirmeleri
Bir soğutma sisteminde soğutma kapasitesi ürünüdür evaporatörler ' entalpi yükseliş ve evaporatörler kütle akış hızı . Ölçülen soğutma kapasitesi genellikle kW veya BTU / h biriminde boyutlandırılır. Evsel ve ticari buzdolapları kJ / s veya Btu / h soğutma olarak derecelendirilebilir. Ticari ve endüstriyel soğutma sistemleri için kilovat (kW), hem ton soğutma hem de BTU / h'nin kullanıldığı Kuzey Amerika haricinde temel soğutma birimidir .
Bir soğutma sisteminin performans katsayısı (CoP), bir sistemin genel verimliliğini belirlemede çok önemlidir. KW cinsinden soğutma kapasitesinin kW cinsinden enerji girişine bölümü olarak tanımlanır. CoP çok basit bir performans ölçütü olsa da, tipik olarak Kuzey Amerika'da endüstriyel soğutma için kullanılmaz. Bu sistemlerin sahipleri ve üreticileri genellikle performans faktörünü (PF) kullanır. Bir sistemin PF'si, bir sistemin beygir gücü cinsinden enerji girdisinin TR'deki soğutma kapasitesine bölümü olarak tanımlanır. Hem CoP hem de PF, tüm sisteme veya sistem bileşenlerine uygulanabilir. Örneğin, tek bir kompresör, kompresörü çalıştırmak için gereken enerji ile giriş hacim akış hızına bağlı olarak beklenen soğutma kapasitesi karşılaştırılarak derecelendirilebilir. Bir soğutma sistemi için hem CoP hem de PF'nin yalnızca sıcaklıklar ve termal yükler dahil olmak üzere belirli çalışma koşullarında tanımlandığına dikkat etmek önemlidir. Belirtilen çalışma koşullarından uzaklaşmak, bir sistemin performansını önemli ölçüde değiştirebilir.
Konut uygulamalarında kullanılan klima sistemleri , enerji performansı derecelendirmesi için tipik olarak SEER (Mevsimsel Enerji Verimliliği Oranı) kullanır. Ticari uygulama için klima sistemleri , enerji verimliliği performans değerlendirmesi için genellikle EER ( Enerji Verimliliği Oranı ) ve IEER (Entegre Enerji Verimliliği Oranı) kullanır.
Ayrıca bakınız
- Klima
- Otomatik buz çözücü
- Sığır eti halkası
- Carnot ısı motoru
- Soğuk zincir
- Coolgardie kasası
- Cryocooler
- Darcy sürtünme faktörü formülleri
- Einstein buzdolabı
- Dondurucu
- Isı pompası
- Isı pompası ve soğutma döngüsü
- Isıtma, havalandırma ve klima (HVAC, HVACR)
- Buzluk
- Icyball
- Joule – Thomson etkisi
- Lazer soğutma
- Pot-in-pot buzdolabı
- Pompalanabilir buz teknolojisi
- Kuantum buzdolapları
- Yedekli soğutma sistemi
- Reefer gemisi
- Soğutucu
- Soğutmalı konteyner
- Buzdolabı
- Frigofirik vagon
- Buzdolabı kamyonu
- Mevsimsel enerji verimliliği oranı (SEER)
- Buhar püskürtmeli soğutma
- Termoakustik
- Buhar sıkıştırmalı soğutma
- Çalışma sıvısı
- Dünya Soğutma Günü
Referanslar
daha fazla okuma
- Soğutma hacmi , ASHRAE El Kitabı , ASHRAE, Inc., Atlanta, GA
- Stoecker ve Jones, Soğutma ve Klima , Tata-McGraw Hill Publishers
- Mathur, ML, Mehta, FS, Isı Mühendisliği Cilt II
- MSN Encarta Ansiklopedisi
- Andrew D. Althouse; Carl H. Turnquist; Alfred F. Bracciano (2003). Modern Soğutma ve Klima (18. baskı). Goodheart-Wilcox Yayınları. ISBN 978-1-59070-280-2.
- Anderson, Oscar Edward (1972). Amerika'da Soğutma: Yeni bir teknolojinin tarihi ve etkisi . Kennikat Press. s. 344. ISBN 978-0-8046-1621-8.
- Shachtman, Tom (2000). Mutlak Sıfır: Ve Soğuğun Fethi . Mariner Kitapları. s. 272. ISBN 978-0-618-08239-1.
- Woolrich, Willis Raymond (1967). Soğuğu yaratan adamlar: Bir soğutma tarihi (1. baskı). Sergi Basın. s. 212.
- Alternatif doğal soğutucu akışkan soğutma teknolojileri üzerine Yeşil Soğutma Girişimi
- HowStuffWorks'ten "Soğutma Döngüsü"
- Frigokey'den "Soğutma"
- Amerikan Isıtma, Soğutma ve Klima Mühendisleri Derneği (ASHRAE)
- Uluslararası Soğutma Enstitüsü (IIR)
- İngiliz Soğutma Enstitüsü
- Aşağı kaydırarak "Sürekli Döngü Soğurma Sistemi" ne gidin
- ABD Enerji Bakanlığı: Soğurma Döngülerinin Teknoloji Temelleri
- Soğutma Enstitüsü