לאורך ההיסטוריה אנשים חיפשו דרכים לשמור על קירור של מזון בכדי למנוע קלקול ולהגן על בריאותם. אחת האסטרטגיות המוקדמות ביותר, שהופעלה לראשונה בהודו לפני כמה מאות שנים, הייתה לרתום את כוח הקירור של התאדות מים. כבר לפני המאה ה- 11 פותחו טכניקות לעיבוי אדי מים בסלילים, ללחץם ולשיגור דרך צמצם כדי להתאדות. עם זאת, מים אינם קירור טוב במיוחד, ומערכות הקירור המוקדמות הללו לא היו יעילות במיוחד.
קרדיט: כריסטיאן הורץ / iStock / GettyImages. מערכת הקירור שאתה רואה במקפיא טיפוסי כוללת שתי מערכות סלילים, סלילי הקבל וסלילי האידוי.נחלף קדימה למאה ה -18, כאשר הממציאים החלו לבנות מערכות קירור על ידי דחיסת אוויר, אמוניה וגזים אחרים ואז אילצו אותם לספוג חום על ידי הפחתת הלחץ ולאפשר להם להתרחב. עם זאת, קירור לא הפך בר-קיימא בהיקף נרחב עד 1876, אז הקים המהנדס הגרמני קרל פון לינד מערכת עיבוי שיכולה לחסל את הגזים הללו. כ -50 שנה לאחר מכן, ג'נרל אלקטריק סיימה את עידן ארגז הקרח בשיווק מערכת הקירור הראשונה הזמינה לרווחה, שהשתמשה בגז קנייני המכונה פרון כקירור הקירור.
מקררים ומקפיאים הם כיום דבר שבשגרה ולכל משק בית קיים, אם כי פריון מיושן כעת. ברוב היחידות יש גם מקרר וגם תא מקפיא, אך הקירור מתרחש למעשה במקפיא, ומאוורר מפזר את האוויר הקריר לתא המקרר. בין אם היחידה היא מכשיר ביתי קטן ובין אם מדובר על חדר כניסה מסחרי גדול, מערכת הקירור עובדת על אותו עיקרון בסיסי של מקפיא עמוק.
מדחס המקפיא הוא הלב של מערכת הקירור
מערכת הקירור שרואים במקפיא טיפוסי מכילה שתי מערכות סלילים, סלילי הקבל וסלילי האידוי, והם מופרדים על ידי פתח קטן המכונה שסתום ההרחבה. אם המקפיא פועל על חשמל, מה שלא כל המקפיאים עושים, משאבת מדחס מקפיא חשמלי לוחצת את נוזל הקירור בסליל הראשון וזה מאלץ אותו לרסס דרך שסתום ההרחבה לסליל השני. מכיוון שהלחץ בסליל השני נמוך בהרבה, הקירור מתאדה, וזה מה שמספק את הקירור.
בשפת הכימיה, אידוי הוא תהליך אנדותרמי, כלומר הוא סופג חום. החום מגיע מהאוויר שמסביב, והוא מספק את האנרגיה שמולקולות קירור צריכות להיכנס למצב הגזי. מקפיא לא כל כך מוסיף קור רוח לאוויר שכן הוא מפחית ממנו חום, והחום הזה צריך ללכת לאנשהו.
לאחר הפיכתו לגז, נפטר הקירור למחזור לסלילי הקבל, שם הוא נלחץ על ידי משאבת הקבל והופך חזרה לנוזל. לחץ הלחץ מייצר חום, המסיים את המחזור התרמי, ויש לפזר את החום מתא ההקפאה כדי לשמור על הטמפרטורה הנמוכה במקפיא. יחידות רבות יש מאוורר כדי להקל על זה. המחזור התרמי יכול להימשך ללא הגבלת זמן, בתנאי שהסלילים אטומים ואף אחד מכלי הקירור לא יוכל להימלט.
תא הקפאה חייב להיות אטום היטב
טמפרטורת המקפיא העמוק יכולה לרדת ל 0 מעלות פרנהייט (-18 צלזיוס) ואף נמוכה יותר, אבל כדי שזה יקרה, צריך לאטום את התא. סלילי האידוי ממוקמים בדרך כלל מאחורי הקיר האחורי של המקפיא. כל עוד התא אטום, הסלילים ממשיכים לספוג חום מתא ההקפאה ומפזרים אותו דרך סלילי הקבל, והטמפרטורה במקפיא ממשיכה לרדת.
לרוב המקפיאים יש תרמוסטט המפקח על הטמפרטורה. כשמגיעים לטמפרטורת היעד, התרמוסטט מסמן למדחס המקפיא לכבות. אם התא אטום ומבודד היטב, לוקח זמן רב לטמפרטורה לעלות ולמדחס להמשיך. אטמי דלת גרועים המאפשרים אוויר חם לתא ההקפאה גורמים למדחס לפעול לעיתים קרובות יותר, וזה מבזבז אנרגיה.
מקפיאים זקוקים להפשרה תקופתית
אחת הסיבות שיש לכם מקפיא היא להכין ולאחסן קרח, אך הקרח צריך להיות במגשים או בשקיות, ולא על קירות המקפיא. כאשר קרח נאסף על קיר המקפיא ליד סלילי האידוי או הסלילים עצמם, זה מפריע לזרימת האוויר ומפחית את יעילות הקירור שלהם. כתוצאה מכך הקבל צריך לעבוד קשה יותר, וזה מבזבז אנרגיה.
עיקרון העבודה של מקפיא עמוק הוא שהסלילים סופגים חום מהאוויר שמסביב, אך הם לא יכולים לעשות זאת אם הם מכוסים קרח או כפור. זו הסיבה שההפשרה התקופתית כה חשובה ומדוע להרבה מקפיאים יש פונקצית הפשרה אוטומטית. אם למקפיא אין פונקצית הפשרה, עליו להפשרה ידנית על ידי כיבויו מספיק זמן כדי שהקרח יימס.
כאשר למקפיא יש מנגנון הפשרה, הוא בדרך כלל מקבל צורה של גוף חימום המחובר לסליל האידוי. המפריה עשויה להופיע אוטומטית או שתצטרך להפעיל אותה ידנית. כך או כך, הוא ממיס את הקרח על הסלילים והמים עוברים מערכת של צינורות ניקוז לתבנית ממנה הם יכולים להתאדות.
מה שונה המקפיא ממקרר?
מרבית המקררים מגיעים עם מקפיא מחובר והם בתאים נפרדים. הטמפרטורה המקפיאת העמוקה האידיאלית היא סביב 0F (-18 צלזיוס), אבל בתא המקרר, זה יותר כמו 40 מעלות צלזיוס. כדי לשמור על הפרש טמפרטורה זה, התאים מופרדים באמצעות פתח אוורור ומאוורר מניע אוויר קריר מהמקפיא למקרר רק כשצריך.
אתה מסדיר את הטמפרטורה בתא המקרר על ידי התאמת פעולת המאוורר. אם אטמי הדלת והבידוד שלמים והמקפיא נמצא בטמפרטורה המתאימה אך המקרר חם מדי או קר מדי, הסיבה היא לרוב תקלה במאוורר. אם טמפרטורת המקפיא גבוהה יותר מכפי שהיא אמורה להיות, עם זאת, בדרך כלל הקונדור אשם, וזו בעיה חמורה יותר.
האם אתה יכול לשירות במקפיא שלך בעצמך?
כאשר הדברים משתבשים במקרר, לעתים קרובות תוכלו לתקן את המאוורר או את הפקדים בעצמכם אם אתם יודעים מה אתם עושים. זה סיפור אחר כשלא ניתן לשמור על טמפרטורת המקפיא, מכיוון שלרוב זה אומר שיש בעיה במערכת הקירור. החוק הפדרלי אוסר על אנשים ללא רישיון לבצע שירות למערכות קירור.
אחת הסיבות העיקריות לאיסור קשורה לתנודתיות של הקירור. למרות שפרייון (המכונה גם קירור R22) כבר לא נמצא בשימוש מכיוון שמדובר בכלור-פלואור-פחמן הפוגע בשכבת האוזון של כדור הארץ, ישנם מערכות ישנות שעדיין עשויות להשתמש בה. יתר על כן, כמה מקררים קיימים, כמו פחמימנים הידרופלואוריים (HFC), יכולים גם הם לפגוע בסביבה על ידי תרומה להתחממות כדור הארץ.
מערכות הקפאה מסוימות, במיוחד מערכות פרופאן, משתמשות באמוניה כחומר קירור, המהווה חזרה לימים הראשונים של מערכות הקירור. אמוניה מאכלת מאוד והיא גורמת לשריפת העיניים ומערכת הנשימה ויכולה להיות קטלנית בכמויות גדולות. דרושים טכנאים מיומנים ופרוטוקולים פרוצדורליים מחמירים כדי לעבוד על מערכות קירור מבלי לשחרר אף אחד מהגזים המסוכנים הללו.
