ممَّ تتألف الثلاجة وكيف تعمل؟

2 إجابتان

تعد الثلاجة من أهم الاجهزة الكهربائية الحديثة التي لا نستطيع الاستغناء عنها، حيث تُستخدم لتبريد الأطعمة والمشروبات وحفظها بدرجات حرارة منخفضة لمنعها من التلف، وذلك لكون البكتيريا والجراثيم لا تتكاثر في درجات حرارة منخفضة مما يساعد على حفظ الأطعمة لمدة أطول.
سعى الانسان منذ مئات السنين لحفظ أطعمته من التلف لأطول مدة ممكنة واستخدم أساليب مختلفة للحصول على التبريد الممكن لحفظها.

لقد مر اختراع الثلاجة بمراحل كثيرة وكانت أول محطاتها الفعلية مع العالم الأسكتلندي (وليام كولين) في عام ١٩٤٨م حيث قام بأول تجربة للتبريد الصناعي عن طريق مراقبة تبخر غاز الأيثيل في الهواء لكنه لم يستخدم لأغراض عملية، وفي العام ١٨٠٥م صمم المخترع الأميركي (أوليفر إيفانز) مخططاً لأول آلية تبريد، لكنه لم يُنفذ على أرض الواقع واستمر الحال على ما هو عليه حتى عام ١٨٣٤م، وذلك عندما قام (جاكوب بيركنز) بصناعة أول آلية تبريد عملية حيث استخدم دارة من البخار المضغوط لتخفيض درجات الحرارة.

بعد ذلك كانت هناك محاولة من العالم البريطاني (مايكل فاراداي) وذلك عن طريق استخدام مادة الأمونيا وغازات أخرى بتبريدها وضغطها بشكل عالي.
وفي عام ١٩٧٦م حصل المهندس (كارل فون) على براءة اختراع لطريقة إسالة الغاز والتي تُعتبر أساساً لتقنيات التبريد.
في الأعوام اللاحقة صمم المخترعان الأمريكيان من أصل افريقي (توماس إلكينز) و(جون ستاندرد) النموذج الحالي للثلاجة والمعروف من قِبل الجميع.

تتألف الثلاجة من خمس أجزاء رئيسية:
• صمام التمدد: هو العنصر المسؤول عن تنظيم وصول سائل التبريد إلى كافة أجزاء الثلاجة، كما أنه حساس لتغيّر درجة حرارة السائل المبرد.
• الضاغط: يعتبر الضاغط من أهم مكونات الثلاجة ويتكون من محرك الذي يقوم بدوره بامتصاص سائل التبريد من الضاغط ويضغطه في أسطوانة لينتج غاز ساخن ذو ضغط عالي، ويتوفر بعدة أنواع منها: الضاغط اللولبي، الضاغط الدوراني…إلخ.
• أنابيب التبادل الحراري الداخلية (المبخّر): هو الجزء المسؤول عن تحويل سائل التبريد إلى الحالة الغازية، وبالتالي يقوم بتبريد الأشياء المتواجدة في الثلاجة، ويتألف المبخر من أنابيبٍ ذات زعانف تقوم بامتصاص الحرارة بواسطة مروحة، وللمبخر عدة أنواع منها: مبخّر مغمور، مبخّر جاف…الخ.
• أنابيب التبادل الحراري الخارجية (المكثّف): يتألف هذا الجزء مجموعة أنابيب والتي تكون ملفوفة مع زعانف خارجية، ويتموضع هذا الجزء على ظهر البراد، وبالنسبة لألية عمل المكثف فهي تعتمد على إسالة الغاز المُبرد عن طريق سحب حرارته إلى الوسط الخارجي، ويتحول السائل المبرد إلى بخار عندما تنخفض درجة حرارته. ويوجد منه ثلاثة انواع هي:
1. مكثف يبرد بواسطة الماء.
2. مكثف يبرد بواسطة الهواء
3. مكثف يبرد بواسطة الماء والهواء معاً.
• المادة المبردة: يعد غاز الأمونيا المادة هو المادة المسؤولة عن التبريد، نظراً لخواصه الكيميائية التي تجعل منه قادرا على الانتقال بين الحالة الغازية والسائلة خلال عملية التبريد.
تحتوي الثلاجة أيضاً على عناصر ثانوية هي:

  • الفلتر والذي يقوم بتنقية سائل التبريد من الشوائب.
  • مبادل الحرارة.

تعتمد الثلاجة في عملها على عدة مبادئ فيزيائية منها:
• المبدأ الأول:
وهو انتقال الحرارة من الأجسام الساخنة إلى الأجسام الباردة القريبة منها، يمكن تشبيه هذه العملية بعملية الهضم حيث يتم مرور المادة المبردة على شكل سائل داخل الثلاجة بواسطة صمام التمدد، ليقوم السائل فيما بعد بامتصاص الحرارة من المواد الساخنة المُراد تبريدها فيسخن ويتحول إلى غاز، فيما بعد يقوم الغاز بالتدفق إلى الضاغط، الذي يقوم بسحبه وتحويله إلى غاز عالي الضغط.
المبدأ الثاني:
كمعظم الأشياء التي تزداد حرارتها عندما نقوم بضغطها، هكذا هو الحال بالنسبة للغازات المتواجدة في الثلاجة، فكلما زاد الضغط زادت حرارتها وكلما نقص الضغط نقصت حرارته.
في هذه العملية يتم انتقال الغاز ذو الحرارة المرتفعة عبر أنابيب التبادل الحراري الخارجية، والتي تكون وظيفتها تبريد الغاز وتكثيفه وتحويله إلى سائل، لينتقل بعدها إلى صمام التمدد وهناك ينخفض ضغطه ويتحول إلى غاز بارد يسحب حرارة الأطعمة.

أكمل القراءة

قد يكون من السهل علينا تصور الحياة بدون تلفاز أو مدفأة أو انترنت، إلا أنه من الصعب علينا تخيل الحياة دون ثلاجة، فهي ساهمت في تغيير طريقة الحياة بشكل كبير وتلعب دورًا هامًا في حياتنا نحن البشر.

تتألف الثلاجة بشكل رئيسي من:

  • الضاغط: مضخة كهربائية تضغط سائل التبريد وهي تتسبب في الصوت الذي نسمعه عندما ندخل إلى المطبخ.
  • مادة التبريد أو غاز التبريد: يستخدم غاز ضمن دورة التبريد. كانت المادة المعتمدة في السابق هي الكلوروفلوروكربون ولكها مادة مضرة لطبقة الأوزون لذا فقد استبدلت بغاز رباعي فلورو الإيثان.
  • صمام التمدد أو صمام التحكم: يفصل هذا الصمام بين وشائع المبخر التي توجد داخل الثلاجة وبين وشائع المكثف التي توجد خارجها.
  • المكثف: المكثف هو الوشائع المعدنية سوداء اللون التي نراها خلف الثلاجة.
  • المبخر: وشائع معدنية أيضًا لكنها داخل الثلاجة وهي تساهم في امتصاص حرارة الطعام.

تتكون دورة التبريد من مراحل أربعة، تقوم بها المكونات الأربعة الأساسية في الثلاجة:

  1. ضغط سائل التبريد: تبدأ دورة التبريد من الضاغط التي تتمثل مهمته في ضغط غاز التبريد ضغطًا كبيرًا فترتفع درجة حرارته ثم يندفع الغاز إلى وشائع المكثف الموجودة خارج الثلاجة.
  2. تكثيف سائل التبريد: عندما يلتقي الغاز الساخن مع الدرجة المنخفضة للهواء في المطبخ، تبدأ عملية التوازن الحراري ويبرد الغاز حتى يصبح سائلًا.
  3. عمل المبخر داخل الثلاجة: يأتي الآن دور الصمام الذي يسمح لسائل التبريد بالمرور إلى ملفات المبخر (الموجود داخل الثلاجة).. مما يتسبب في تمدد السائل في جو ضغط منخفض. ومن ثم تحدث عملية التوازن الحراري مرة أخرى وتبدأ درجة حرارة سائل التبريد بالارتفاع في جو ضغط منخفض، أي أن الغليان يبدأ ويتحول إلى بخار ومن ثم يمتص حرارة الطعام داخل الثلاجة ونحصل على وسط مناسب لحفظ الطعام.
  4. العودة إلى البداية: في النهاية يعود غاز التبريد إلى الضاغط لتبدأ دورة التبريد من جديد.

مم تتألف الثلاجة وكيف تعمل

ومن الجدير للذكر أن الطرق البدائية لحفظ الطعام كانت عن طريق تبريدها بالثلج الطبيعي، وتطورت طرق التبريد حتى وصلت إلى شكلها الحالي: الثلاجة الحديثة.

ففي عام 1748 صمم وليام كولين أول نموذج للتبريد الصناعي، لكنه لم يستخدم لأغراض صناعية في ذلك الحين. وفي عام 1805، صمم المخترع أوليفر إيفانز أول مخطط لآلية التبريد لكنه بقي نظريًا على الورق بدون تطبيق حتى عام 1834 عندما صنع جاكوب بيركنز أول آلة للتبريد، وكانت تستخدم دارة بخار مضغوط لتخفض درجات الحرارة ولتعطي البرودة اللازمة.

وبعد عشر سنوات، صنع الطبيب جون غوري ثلاجة اعتمادًا على تصميم أوليفر إيفانز. وقد استخدم جهاز تبريد الهواء للمصابين بالحمى الصفراء. وفي عام 1876 حصل المهندس الألماني كارل ليندن على براءة اختراع لإسالة الغاز التي أصبحت أساس تقنية التبريد الحالية. ومن ثم صمم توماس إلكينز وجون ستاندرد الثلاجة الحديثة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ممَّ تتألف الثلاجة وكيف تعمل؟"؟