Як обійтись без фреону. Креслення, опис

ДИТЯЧА НАУКОВА ЛАБОРАТОРІЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Дитяча наукова лабораторія

Як обійтись без фреону. Дитяча наукова лабораторія

Дитяча наукова лабораторія

Знаєте що таке фреон? Впевнені, прочитавши це питання, ви насамперед згадаєте про холодильники. А якщо покопаєтесь у пам'яті, то згадайте і про озонові дірки. Зв'язок між ними безпосередній: чим більше фреона випаровується з несправних агрегатів, тим більша загроза озоновому шару планети. Але, на жаль, повністю виключити фреон із вживання поки що неможливо. Адже на землі холодильників понад мільярд... Проте злощасної речовини спішно шукають заміну - газ, який міг би виконувати роль охолоджувача.

Тим часом давно відомі холодильні машини, що використовують найнешкідливішу і найдешевшу речовину, - повітря. Чому ж вони забуті?

Як обійтися без фреону
Холодильна машина Джоуля

Виявляється, не все так просто. Згадаймо: при стисканні газ нагрівається, а при розширенні охолоджується. Цих двох фактів достатньо, щоб зрозуміти, як влаштовано холодильну машину, яка працює за способом, запропонованим ще Джоулем. На малюнку показано одну з багатьох таких конструкцій. Подивіться - на одному кривошипі "посаджено" два циліндри. Лівий, компресорний, стискає повітря, праве, розширювальне, від стисненого повітря працює (такі деталі, як клапани і золотники, ми не показали).

Отже, порція повітря стиснута у лівому циліндрі. При цьому сталося збільшення її внутрішньої енергії – зросли температура та тиск. Але для того, щоб отримати холод, тобто температуру нижче, ніж у навколишнього середовища, внутрішню енергію повітря треба забрати. Роблять це у два прийоми. Спочатку посилають повітря на теплообмінник. (У цій конструкції це трубка, що обдувається вентилятором.) Тут повітря остигає до температури, близької до температури навколишнього середовища. Тиск його, зауважимо, при цьому не змінюється. Далі порція повітря потрапляє в розширювальний циліндр, де здійснює фізичну роботу та охолоджується до температури нижче, ніж у навколишнього середовища. Холодне повітря під час наступного ходу поршня виштовхується в холодильну камеру. Зрозуміло, що з допомогою роботи, що відбувається під час розширення повітря, частина енергії, витраченої з його стиск, повертається і машина загалом стає економічнішою.

Здавалося б, все чудово. Однак повітряно-холодильні машини, що працюють за таким принципом, найвигідніше застосовувати для отримання температур нижче -90 °С. У домашніх холодильниках такі температури не потрібні. Тим часом, як показує практика, при отриманні помірного холоду розширювальний циліндр повертає лише незначну частину енергії, витраченої на повітря. То може взагалі відмовитися від його застосування? Якщо піти на це, холодильна машина гранично спрощується, перетворюючись на пристрій, що не містить частин, що рухаються.

Ось один із варіантів - так звана вихрова труба, сконструйована в 1931 Ж. Ранком. Влаштована вона досить легко. Повітря закачується зліва (див. схему), і у вихорі, що утворюється, починаються "чудеса". Його зовнішня частина, нагріваючись, рухається праворуч і, зустрівшись з конічною вставкою, виходить назовні. Але виходить не вся. Приблизно третина повітря повертає назад (перебіг йде у два шари) і, все більш охолоджуючись, потрапляє в лівий патрубок для холодного повітря. Зниження температури може досягати 85 градусів!

Як обійтися без фреону
Вихрова труба Ранка

Вихід начебто знайдений, але, на жаль, витрата енергії у вихрових труб неприпустимо велика. Тому вони знаходять застосування лише там, де найважливіша мала вага і надійність, а стиснене повітря удосталь, як, наприклад, в авіації.

Більш досконалі пульсаційні труби. Ось як працює пристрій, запропонований у 1962 році фахівцем у галузі низьких температур Гіффордом. Подайте трубу з двома кранами. У її глухому кінці теплообмінник. У нашому випадку це змійовик, по якому протікає вода. Якщо на мить відкрити верхній кран, то в трубу увійде порція повітря і почне розширюватися із надзвуковою швидкістю. Явище це, відоме під назвою "ударної хвилі", зазвичай представляло інтерес лише для творців ракетно-космічної техніки, але, як бачите, несподівано знайшло більш прозове застосування. Так ось, ударна хвиля, поширюючись у трубі, стискає повітря, що знаходиться перед нею. Від стиску він нагрівається і віддає надлишок тепла воді. Якщо відкрити другий кран, повітря, що охололо, почне розширюватися, і температура його сильно знизиться. Такою є схема процесу.

Як обійтися без фреону
Схема ударно-хвильового холодильного пристрою Гіффорда

У найпростіших пристроях типу описаної труби виникало безліч побічних явищ, які робили роботу неекономічною. Але, схоже, вихід знайдено. Московська фірма "Новід-Екохолод" внаслідок більш ніж десятирічних досліджень, що проводилися під керівництвом к.т.н. Б. Г. Кузнєцова, довела пульсаційну трубу до дуже високої досконалості. У сучасному виконанні - це труба змінного перерізу, всі розміри та пропорції якої повністю відповідають найкращому перебігу процесу охолодження. Вміння їх правильно знайти – головний секрет фірми. Не менш важливий і золотник, що обертається, - один з компонентів системи, який найкращим чином керує процесами.

Повітряні холодильники фірми "Новід-Екохолод" здатні видавати струмінь охолодженого повітря з температурою -60 ° С та нижче. З її допомогою особливо зручно швидко заморожувати продукти на конвеєрі, що рухається.

Швидкість у цьому випадку не просто зручність. Тут з'являється і якась нова якість. Біологи давно помітили, що за дуже швидкого охолодження живі тканини не руйнуються. Дрібні ящірки, наприклад, після цього можуть ожити навіть через кілька років, а зовсім вже крихітні рачки, що зазнали такої процедури в природних умовах, примудряються прокинутися після... тисячолітнього сну! Тому не дивно, що продукти, що зазнали швидкого заморожування, на столі виглядають свіжими! Фірма "Новід-Екохолод" без особливих зусиль отримує від своїх холодильників навіть мінус 120 °С. Результат виходить цікавий.

М'ясні туші, наприклад, можуть легко зберігатися в необладнаному вагоні до семи діб, а якщо забезпечити вагон найпростішою теплоізоляцією, то і всі десять.

Є ще переваги. Всі, напевно, бачили, як уздовж стін холодильної камери звичайного складу чи магазину тягнуться десятки метрів обледенілих металевих труб, якими циркулює фреон. У повітряній холодильній машині такого нема. Та й за розмірами вона невелика. Доставити та встановити її можна практично куди завгодно. Струмінь холодного повітря з машини можна направити в будь-яке місце. Наприклад, на малюнку показаний надувний склад для овочів, що швидко псуються, розкинутий прямо в полі. Користь від такої установки стає особливо очевидною, якщо врахувати, що при рясному врожаї саме в полі часто гине до 80% продукції. Враховуючи величезний попит на таке обладнання, фірма вже збудувала декілька установок для швидкого заморожування риби на рибальських судах. До речі, через відсутність подібних установок у нашій країні зараз втрачається до 50% виловленої риби!

Як обійтися без фреону
Холодильну установку фірми "Новід-Екохолод" можна розгорнути у незвичайному місці

Тепер кілька слів про економічність повітряних холодильних машин стосовно харчової промисловості. Майбутньому власнику магазину чи фермеру корисно усвідомити різницю між парадними цифрами, які зазвичай наводяться у характеристиках фреонових холодильників, і тим, що виходить практично. Вся справа в тому, що випробовуються вони зазвичай з чистими трубами, які ще не встигли покритися льодовою скоринкою. За цих умов за перші години роботи фреонові холодильники і "доводять" свою виняткову економічність. Однак потім труби покриваються інеєм, льодом. За місяць роботи холодильної камери, заповненої товаром, товщина шуби зростає настільки, що витрата енергії збільшується в 1,5-2 рази.

У повітряних холодильниках таких труб немає, немає подібних проблем. Тому при тривалому зберіганні повітряні холодильники не мають економічності собі рівних.

Автор: О.Варгін

Рекомендуємо цікаві статті розділу Дитяча наукова лабораторія:

▪ Яка форма Землі насправді?

▪ Трохи сонця у відрі води

▪ Перископ для кругового огляду

Дивіться інші статті розділу Дитяча наукова лабораторія.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

У світі сучасної технології звуку виробники прагнуть не тільки бездоганної якості звучання, але й поєднання функціональності з естетикою. Одним із останніх інноваційних кроків у цьому напрямку є нова бездротова акустична система Samsung Music Frame HW-LS60D, представлена на заході 2024 World of Samsung. Samsung HW-LS60D – це не просто акустична система, це мистецтво звуку у стилі рамки. Поєднання 6-динамічної системи з підтримкою Dolby Atmos та стильного дизайну у формі фоторамки робить цей продукт ідеальним доповненням до будь-якого інтер'єру. Нова колонка Samsung Music Frame оснащена сучасними технологіями, включаючи функцію адаптивного звуку, яка забезпечує чіткий діалог на будь-якому рівні гучності, а також автоматичну оптимізацію приміщення для насиченого звукового відтворення. За допомогою з'єднань Spotify, Tidal Hi-Fi і Bluetooth 5.2, а також інтеграцією з розумними помічниками, ця колонка готова задовольнити ...>>

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Твердотільні накопичувачі Toshiba HK3E2 12.12.2014

Компанія Toshiba Electronics Europe (TEE) представила дві нові серії твердотільних накопичувачів корпоративного класу (eSSD) – HK3E2 для систем з підвищеною довговічністю та HK3R2 для систем з високою інтенсивністю читання. Ці SATA SSD зі швидкістю 6 Гбіт/с доповнюють асортимент корпоративних накопичувачів компанії, який включає пристрої з різними рівнями довговічності, що відповідають вимогам різних систем та середовищ клієнтів, повідомили CNews в Toshiba.

Накопичувачі HK3E2 мають ємність до 800 ГБ у стандартному форм-факторі 2,5 дюйми (товщина 7 мм) і призначені для використання в поширених корпоративних системах, таких як сервери обміну поштою, веб-сервери, сервери баз даних, сервери індексації та сховища центрів обробки даних. Пристрої розраховані на виконання трьох циклів перезапису на день протягом п'яти років при випадковому навантаженні 4 КіБ у корпоративному середовищі.

У свою чергу, накопичувачі HK3R2 мають ємність до 960 ГБ у стандартному форм-факторі 2,5 дюйми (товщина 7 мм) і призначені для використання в системах з високою інтенсивністю читання, таких як кеш для читання, потокова передача відео та сховища центрів обробки даних . Новинки розраховані на один цикл перезапису на день протягом п'яти років при випадковому навантаженні 4 КіБ у корпоративному середовищі.

Обидві серії eSSD оптимально підходять для корпоративних середовищ, а їхній загальний контролер та механічна конструкція забезпечують повний захист від втрати живлення та комплексний захист даних, зазначили в Toshiba. Крім того, і в серії HK3R2, і в серії HK3E2 використовується фірмова технологія корекції помилок Toshiba QSBC (Quadruple Swing-By Code) - код корекції помилок (ECC), що дозволяє захистити дані клієнта від пошкодження внаслідок зношування носія NAND, що збільшує термін служби твердотільних накопичувачів Toshiba. У SSD цих серій також використовується розроблений компанією Toshiba контролер SATA SSD та флеш-пам'ять Toshiba MLC NAND другого покоління з технологією 19nm.

"Серії HK3E2 та HK3R2 відповідають різним вимогам до застосування, але мають спільну платформу, що дозволить клієнтам підвищити ефективність тестування та уникнути надлишкових атестацій, - заявив Мартін Ларссон (Martin Larsson), віце-президент підрозділу з виробництва пристроїв для зберігання даних компанії Toshiba Electro - Розроблений компанією Toshiba контролер SATA SSD корпоративного класу та інтегрована флеш-пам'ять Toshiba 19nm MLC NAND другого покоління дозволяють задовольнити вимоги клієнтів щодо продуктивності та цілісності даних”.

Інші цікаві новини:

▪ Samsung 7 Series Chronos

▪ Гамма-телескоп на Канарах

▪ Надшвидкісний захищений кишеньковий накопичувач Samsung Portable SSD X5

▪ Струна нано-гітари грає сама

▪ Електричний гірський велосипед Vitus E-Mythique LT

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Радіоаматорські розрахунки. Добірка статей

▪ стаття У нашій справі найголовніше - вчасно змитися. Крилатий вислів

▪ стаття Чому ми повинні дихати? Детальна відповідь

▪ стаття Шинус. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Підсилювач Pass Zen. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Підстрибуюча монета. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт