Способи отримання холоду
Холод отримують шляхом відведення тепла від газоподібного, рідкого або твердого тіла. Наприклад, охолоджують воз-дух камер з харчовими продуктами, заморожують воду при виробництві штучного льоду або рибу на про-думок. У всіх цих випадках тепло відводиться від охоло-даємо тіла до охолоджувача або, як його називають, р а - бочему тілу. Це відноситься і до найпростіших випадків. Наприклад, тепле молоко в бідонах охолоджують в баках з холодною криничною водою. Робоче тіло - вода в баку - при цьому підвищує свою температуру.
Зниження температури досягається також за рахунок розширення стислих газів. Звичайно, газ не стискується сам собою. Для цього повинна бути додана сила ззовні, т. Е. Здійснена робота. Витрачена на стиснення газу робота перейде в тепло, газ нагріється. Частинки його прискорять свій рух. Поштовхи частинок об стінки судини стануть частішими і сильнішими, а це значить, що підвищиться тиск газу. Тепер дамо стиснутому газі можливість роз-риться. Зростаючи, газ зробить таку ж роботу, яка була витрачена на його стиснення. Робота ця може бути спів-вершена тільки за рахунок теплової енергії самого газу. Якщо при цьому газ укладений в оболонку, що не проводить тепла, так що припливу тепла ззовні не буде, то темпе-ратура газу значно знизиться. Таким чином, рас-ширення газу призводить до його охолодження.
Це явище використовується в особливих газових холодиль-них машинах, в яких робочим тілом служить повітря.
Однак способи отримання холоду без зміни агрегатного стану робочого тіла недостатньо еко-номічних.
Кращі результати виходять, коли робоче тіло змінює своє агрегатний стан, т. Е. Переходить з твердого стану в рідке або з рідкого в парообразующего-ве. Ці зміни охолоджувача повинні відбуватися при низьких температурах і супроводжуватися поглинанням від-носительно великої кількості тепла з охолоджувальної середовища.
Кожному агрегатному стані тіла відповідають певні температура і тиск. Зі зміною агре-Гатне стану змінюється і взаємне розташування ча-стіц в тілі. При цьому змінюються багато фізичні властивості тіла.
Зміна агрегатного стану речовини сопровож-дається виділенням або поглинанням прихованої теплоти, ко-торая витрачається на перегрупування частинок. Тому воно відбувається при постійній температурі, яка за-висить від фізичних властивостей речовини і умов його пере-ходу з одного стану в інший.
Якщо до твердого тіла безперервно підводити тепло, то при певній температурі воно почне переходити в рідкий стан, т. Е. Плавитися. Прикладом плавлення твердого тіла, використовуваного для охолодження, є танення льоду.
Що відбувається з частинками льоду при його таненні?
Лід - тверде тіло; його частки утворюють, як ми вже говорили, кристалічну решітку. Між частині-цями льоду діють великі сили тяжіння, або зчеплення. При таненні льоду порядок в розташуванні
Частинок порушується. Вони зриваються зі своїх місць і прихо-дять в безладний рух - утворюється рідина. Для того щоб подолати сили зчеплення, т. Е. Руйнуючої-шити кристалічну решітку, необхідно затратити енергію. На це і витрачається підводиться до льоду тепло.
Деякі тверді тіла при плавленні відразу перехо-дять в пароподібний стан. Така зміна агрегат-ного стану речовини називається сублімацією, або сублімацією. Для отримання холоду використовується сублімація так званого сухого льоду, з властивостями якого ми познайомимося нижче.
Охолодження, засноване на таненні льоду з води або сублімації сухого льоду, називається крижаним.
У сучасній холодильній техніці застосовується глав-ним чином машинне охолодження, а в деяких випадках - крижане і ледосоляное охолодження, причому в основі всіх цих способів отримання холоду ле-жит зміна агрегатного стану речовини.
Що відбувається в суміші льоду з сіллю?
У ній одночасно протікають два процеси: танення льоду і розчинення солі. При розчиненні сіль переходить з твердого стану в розчин. На цей перехід затра-чивается тепло, яке йде на подолання сил взаємо-дії між частинками солі. Тому температура утворюється розсолу виходить нижче, ніж темпера-тури льоду і солі, взятих окремо. Суміш, що складається з чотирьох вагових частин льоду і п'яти частин хлористого кальцію, знижує температуру до - 40 ° С. Але частіше в про-мисловості застосовується ледосоляное охолодження, осно-ванне на використанні суміші дробленого льоду і обик-Новен кухонної солі. При цьому температура суміші залежить від кількості додається до льоду солі. При додаванні до льоду 30 відсотків солі (по вазі) досягнень-гается найнижча температура - 21,2 ° С.
Крижане і ледосоляное охолодження, засновані на з-трансформаційних змін агрегатного стану робочого тіла, викорис-ся в харчовій промисловості, в торговельній мережі та на залізничному транспорті під час перевезення скоропорт-трудящих вантажів.
Величезне значення в холодильній техніці має ма-шинний спосіб отримання холоду, заснований на явле-ванні випаровування деяких рідин при низьких темпера-турах. У тому, що при випаровуванні рідини відбувається охолодження, легко переконатися. Змочіть руку водою, а по-тому, не витираючи, помахайте нею в повітрі. Ви відразу почув-ствует, що рука стала холодніше. Швидко випаровуючись, вода охолоджує шкіру мокрою руки.
Випаровування рідини відбувається по-різному. Якщо жид-кістка перетворюється в пар тільки з поверхні, то це випаровування. Якщо ж пароутворення відбувається не тільки з поверхні рідини, а й всередині її, то це кипіння.
Мал. 2. У стародавньому Єгипті воду охлаж-дали, випаровуючи її через пористу по-поверхню судин.
Простежимо, як вода при її нагріванні звертається в пар. При нормальному атмосферному тиску (760 мм ртутного стовпа) температура води, поступово підвищена-шаясь, доходить до + 100 ° С, а потім залишається постійною, скільки б ми її ні нагрівали. Вода при цьому вирує.
Температура випаровування і кипіння рідини залежить від тиску утворюються над нею парів. Наприклад, на дуже високій горі повітря більш розріджене, ніж у піднош-жия, і, отже, тиск його нижче нормального. Тому при нагріванні вода тут кипить при температурі нижче + 100 ° С. Навпаки, в паровому котлі, де дав-ня в кілька разів перевищує нормальний, вода кипить при температурі вище + 100 ° С.
На випаровування і кипіння рідини, як і на плавлення твердого тіла, необхідно затратити теплову енергію.
Ця енергія йде на подолання сил зчеплення між частинками рідини при перетворенні її в пар. Количе-ство тепла, необхідне для перетворення на пару одного кілограма рідини, залежить від тиску парів і
Визначається фізичні властивості рідини. ЦЕ КО '
Лічество теплової енергії становить теплоту паро-освіти даної рідини.
Коли від парів віднімається тепло, вони знову перетворюється-щаются в рідину, т. Е. Конденсуються.
Охолодженням шляхом випаровування люди користувалися давно. У стародавньому Єгипті * наприклад, так охолоджували воду.
Мал. 3. Охолодження масла в банку випаровуванням води.
Вода просочувалася через пори судини і швидко випарується-лась в зовнішньому повітрі. Щоб прискорити випаровування, раби приводили повітря в рух віялами (рис. 2).
Кожен з вас може зробити найпростішу холодиль-ву «машину», засновану на випаровуванні рідини. Обер-ните щільно мокрою ганчіркою банку з вершковим маслом і поставте її в тарілку з водою (рис. 3). За ганчірці, краї якої повинні бути занурені у воду, вода піднімається вгору, подібно до того, як по гноті піднімається гас до пальника лампи. Завдяки випаровуванню води з мокрої ганчірки (якщо до того ж цей простий холодильник помістити на протязі) масло в банку затвердіє: испа-ширення води викличе охолодження масла.
Низькі температури в промисловості отримують при випаровуванні деяких так званих летких рідко-стей, що мають низькі температури кипіння. Вони служать робочим тілом в парових холодильних машинах.
Для отримання дуже низьких температур - до мінус 200 ° С і нижче - застосовується так зване глибоке
ІЗ Н. С. Комаров
охолодження. Воно засноване на явищі охолодження газу при його розширенні. Глибоке охолодження склад-ляет окрему велику від-галузь холодильної техніки.
Мал. 4. Схема. установки для отримання рідкого повітря: 1 - компресор, 2 - охолоджувач-тель стисненого повітря, 3 - теплообмінник, 4 - вентиль, 5 - збірник рідкого повітря.
Перші спроби отримання глибокого охолодження були зроблені ще в минулому столітті, коли вчені вперше спробу-лись перетворити деякі га-зи в рідину. В даний час будь-який газ можна напів-чить в рідкому вигляді. Наприклад, повітря, яким ми дихаємо, перетворюється в рідину, ко-торая має температуру близько - 193 ° С.
Найпростіша схема отри-ня рідкого повітря наведена на малюнку 4.
Мимоволі виникає питання, яка ж може бути напів-чена найнижча температу-ра тіла. Вчені встановили, що такою граничною темпера-турою є температура -273,16 ° С. При цій темпера-турі має повністю пре-крат тепловий рух частинок в тілі. Тому темпе-ратура -273,16 ° С і прийнята за абсолютний нуль особливої температурної шкали Кельвіна (со-кращённо К). Відліки температур за цією шкалою можуть бути тільки позитивними.
Сучасні холодильні установки для бізнесу здатні виконати найскладніші завдання. Важливо правильно підібрати моделі пристроїв, вірно провести їх установку і регулярно обслуговувати. Тільки в цьому випадку робота промислового холодильного обладнання ...
Ми звикли, що нас оточують корисні побутові прилади, без яких ми вже не уявляємо існування. Ці слова належать і до холодильного обладнання. Такі апарати стали незамінною річчю в побуті, так ...
Якщо ви купили кондиціонер і хотіли б, щоб він функціонував довго і правильно, слід довірити його монтаж, регулювання і подальший запуск професійним фахівцям. Замовити установка кондиціонерів харків можна в нашій ...