مقدمه ای کوتاه در مورد تبرید

مقدمه:

تبريد را ميتوان به عنوان فرايند دستيابي به درجه حرارتي پايينتر از محيط اطراف و حفظ آن تعريف كرد كه هدف آن سرد نمودن برخي محصولات يا فضاها تا دماي موردنياز است. يكي از مهمترين كاربردهاي تبريد، حفاظت از محصولات غذايي فاسدشدني با نگهداري آنها دردماهاي پايين ميباشد.

لذا از تبرید میتوانیم در روزهای گرم برای خنک نمودن محیط و رساندن دما به حد آسایش انسان استفاده نماییم که مجموعه ی عملیات و دستگاههایی که برای رساندن دما در حد آسایش فرد انجام میشود در دسته ی تهویه مطبوع قرار میگیرد،طبیعی است که در سردخانه ها بایستی دما را زیر صفر برسانیم که تجهیزات تبرید آن کمی تفاوت دارد و در دسته ی تبرید صنعتی جای میگیرند، پس میتوانیم بگوییم  منظور از تهويه مطبوع انجام
فرآيندهايي بر روي هوا است تا بتوان همزمان درجه حرارت، رطوبت، تميزي، بو و گردش هواي موردنياز ساكنين، فرآيند يا محصولات موجود در فضا را كنترل كرد.

موضوع تبريد و تهويه مطبوع از نياز انسان به غذا و آرامش نشأت گرفته و سابقه ي آن به قرنها پيش بازميگردد. تاريخچهي تبريد بسيار جالب توجهاست؛ زيرا هريك از جنبه هاي آن ازجمله فراهم آمدن مبردها، كمپرسورهاي اوليه و پيشرفتهاي ايجادشده در كمپرسورها و روشهاي تبريد، همه بخشي از تكامل آن است.

 تبريد طبيعي
درگذشته، تبريد به روشهاي طبيعي مانند استفاده از يخ يا سرمايش تبخيري انجام ميشد. درآن دوران يخ به روشهاي زير به دست ميآمد:
– انتقال يخ از مناطق سردتر.
– برداشت يخ در فصل زمستان و ذخيره نمودن آن در يخچال براي استفاده در تابستان.
– استفاده از آب يخزده در طول شب به دليل تشعشع به استراتوسفر.
– در اروپا، آمريكا و ايران تعدادي يخچال براي ذخيره يخ ساختهشده بود. از موادي مانندخاكاره و يا تراشه چوب بهعنوان عايق در اين خانههاي يخ استفاده ميشد كه بعدها باچوب پنبه بهعنوان عايق جايگزين شدند.
از نوشتههاي پيشين چنين برميآيد كه يخ همواره در دسترس طبقه ي اشراف كه قادر به تقبل هزينهي آن بودند وجود داشته است. در هند امپراطوران مغول در طول تابستان گرم در شهرهاي دهلي و آ گرا علاقه بسياري به يخ داشتهاند كه ظاهراً از روش يخ زدن آب در طول
شب استفاده مينمودند.

 صنعت ساخت يخ در شب
صنعت ساخت يخهاي شبانه در هند به تكامل رسيد. در اين روش با نگهداشتن يكلايه نازك ازآب در سيني سفالي كمعمق و قرار دادن آن در معرض آسمان شب، لايهاي از يخ تهيهمينمودند. بهعنوان عايق، يونجه فشرده به ضخامت 30 سانتيمتر مورداستفاده قرار ميگرفت.
آب گرماي خود را بهواسطهي تابش به استراتوسفر كه دماي آن در اوايل صبح در حدود 55 -درجه سانتيگراد است از دست ميدهد و در نتيجه آب منجمد ميشود. اين روش توليد يخ درهند بسيار محبوب بود.در ایران نیز در سالهای گذشته از یخ طبیعی در روز استفاده میشد و بفروش میرسید که این شغل رواج زیادی داشته است.Frederic Tudor
تهويه و تبريد/ اصول و كاربردها
تبخيري سرمايش
همانطور كه از نام آن مشخص است، سرمايش تبخيري فرآيند كاهش دماي سيستم به وسيلهي تبخير آب است. زماني كه دماي محيط بيش از دماي پوست باشد انسان با تعرق و به روش سرمايش تبخيري، حرارت ناشي از سوختوساز را از بدن دفع ميكند. حيواناتي مانندكرگدن و گاو وحشي براي استفاده از روش سرمايش تبخيري خود را با گل ميپوشانند. براي قرنها در هند و ايران به دست آوردن آبخنك در تابستان، بهوسيله ذخيرهي آب در كوزه ي سفالي رايج بوده است. نفوذ آب از طريق منافذ جداره به سطح بيروني كوزه و تبخير آن در
محيط، سبب جذب گرماي نهان آب توسط كوزه و خنك شدن آب داخل آن ميگردد.واقع در ساحل رودخانه گنگ از سرمايش تبخيري هوا 1 گفته ميشود دانشگاه پاتلي پوترا بهوسيله رودخانه استفاده ميكرده است. دودكشهاي تعبيهشده در اتاق جريان رو به بالاي هواي گرم را تقويت ميكرد كه با هواي خنك جايگزين ميشد. استفاده از سرمايش تبخيري بهوسيلهي قرار دادن پوشال كاه مرطوب بر روي پنجرهها هنوز در هند بسيار معمول است. كاه
بهدستآمده از گياه “خوس” بوي خود را نيز به هوا ميافزايد. امروزه از كولر كويري در مناطق گرم و خشك براي فراهم آوردن سرمايش در تابستان استفاده ميگردد.

سرمايش بهوسيله محلولهاي نمك
مواد خاصي از قبيل نمك طعام، زماني كه به آب افزوده و حل گردند، گرماي مورد نياز اينفرآيند گرماگير را از آب جذب ميكنند (فرآيند اندوترميك) كه اين فرآيند دماي كل محلول راكاهش ميدهد. در ظرفي كه بهخوبي عايق شده باشد، نمك طعام (NaCl (ميتواند دمايمحلول را به 20 -درجه سانتيگراد و كلسيم كلرايد (CaCl (به 50 -درجه سانتيگراد برساند.اما اين فرايند كاربرد محدودي دارد و نمك حلشده بايد از محلول با حرارت دادن بازيافت شود.
پرسش:
معايب روش تبريد طبيعي عبارتاند از:
الف- گران بودن
ب- غيرمطمئن بودن
ج- دوستدار محيط زيست نبودن

 تبريد مصنوعي
تبريدي كه اين روزها شناختهشده است با استفاده از ابزار مصنوعي توليد ميشود. اگرچه ايجادمرزي روشن بين تبريد طبيعي و مصنوعي دشوار است، ولي بسياري بر اين توافقاند كه سابقهي تبريد مصنوعي در سال 1755 آغاز شد، زماني كه پروفسور اسكاتلندي به نام ويليام
كولن اولين ماشين تبريدي را كه ميتوانست مقدار كمي يخ در آزمايشگاه بسازد، توليد كرد. براساس نحوهي عملكرد، دستگاههاي تبريد را ميتوانبدستگاههاي تبريد تراكمي تبخيري،دستگاههاي جذبي بخار، دستگاههاي با چرخهي گاز و غيره طبقهبندي نمود.

دستگاههاي تبريد تراكمي تبخيري
اساس تبريد مدرن توانايي بسيار زياد مايعات در جذب گرما هنگام جوشش و تبخير است.پروفسور ويليام كولن از دانشگاه ادينبورگ اين موضوع را درسال 1755 با قرار دادن مقداري آب در تماس حرارتي با اتر تحت مكش از پمپ خلأ نشان داد. نرخ تبخير اتر به علت استفاده ازپمپ خلأ افزايش يافت و موجب يخ زدن آب گرديد. اين فرايند شامل دو مفهوم ترموديناميكيفشار بخار و گرماي نهان است. مايع در فشاري به نام فشار اشباع، كه فقط به دما وابسته است،در حالت تعادل گرمايي با بخار خود است. به عنوانمثال اگر فشار ديگ زودپز افزايش يابد آبدر دماي بالاتري به جوش ميآيد. مفهوم دوم اين است كه مايع براي تبخير شدن، نياز بهگرماي نهان در طول فرآيند تبخير دارد. اگر گرماي نهان از مايعي گرفته شود مايع سرد

 تهويه و تبريد/ اصول و كاربردها
ميشود. تا زماني كه پمپ خلأ، فشاري برابر با فشار اشباع در دماي مورد نظر را حفظ كنددرجه حرارت اتر ثابت باقي خواهد ماند. اين امر مستلزم حذف تمام بخارات ايجاد شده به دليلتبخير است. اگر درجه حرارت پايينتري مدنظر باشد، فشار اشباع كمتري توسط پمپ خلأميبايست ايجاد شود. بخشي از دستگاههاي مدرن تبريد كه در آن سرما به اين روش توليدميشود اواپراتور ناميده ميشود.اگر اين روند سرد شدن بهصورت مداوم باشد، بخارات ميبايست توسط تراكم به حالت مايعبازيافت شوند. فرايند تراكم نياز به دفع حرارت به محيط اطراف دارد. ميتوان بخارات را دردماي اتمسفر با افزايش فشار متراكم نمود. فرايند تراكم در نيمه دوم قرن 18 شناخته شد.كلوئت و مونگه (Clouet.F.U and Monge.G (so2 را در سال 1780 به مايع تبديل نمودند درحالي كه ون ماروم و ون تروسويك ((Troostwijk Van and Marum Van (آمونياك را در سال1887 به مايع تبديل كردند.بنابراين يك كمپرسور جهت حفظ فشار بالا مورد نياز است بهطوريكه بخارات را به توان دردرجه حرارت بيشتر از محيط حفظ نمود. اليور ايوانس (Evans Oliver (در كتاب خود”راهنماي تكميلي مهندسين بخار جوان” كه در سال 1805 در فيلادلفيا منتشرشده است، بهتوصيف چرخه تبريد بسته براي توليد يخ بهوسيله اتر تحت خلأ پرداخته است.
طراحي يك سيستم را در سال 1835 انجام داد. مشخصات اختراع او كه توسط 1 جاكوب پركينزخودش در سال 1834 توصيف شده است در شكل 1-1 ديده ميشود. وي اظهار داشت: “منقادر به استفاده از مايعات فرار بهمنظور توليد خنككننده و يا انجماد مايعات و در عين حال درهمان زمان متراكم نمودن مداوم مايعات فرار و دوباره به بهرهبرداري رسانيدن آنها بدون توليدزباله هستم.”
جان هگو (Hague John (طراحي مدل پركنيز را با تغييراتي همراه ساخت. ماشين پركنيز درشكل 1 -2 نشان دادهشده كه اولين سيستم فشردهسازي بخار استفادهشده براي سولفوريك2) اتيل) يا متيل اتر است. يك مهندس آمريكايي بنام الكساندر توئينگحق) 1801-1884)
ثبت اختراع بريتانيا را در سال 1850 براي يك سيستم فشردهسازي بخار با استفاده ازاتر،آمونياك و دياكسيد كربن دريافت نمود.

با ما باشید در  ادامه ی بخش تبرید با م.ارد بسیار کاربردی تقدیم شما خواهد شد.