Działanie lodówki (chłodziarki) polega na przenoszeniu ciepła od miejsca o niższej temperaturze, z komory chłodniczej, do miejsca o wyższej temperaturze, na zewnątrz lodówki. Oczywiście jest to możliwe, gdy urządzenie jest stale zasilane energią.
Schemat przepływu energii w chłodziarce przedstawiony jest na Rys. 1. Ciepło pobierane jest z wnętrza lodówki, a oddawane do otoczenia. Jednocześnie dostarczana jest energia elektryczna.
R1ep2Xqlfbz01
Zgodnie z zasadą zachowania energii suma ciepła pobranego i dostarczonej energii w jednym cyklu pracy chłodziarki równa jest ciepłu oddanemu. Możemy zapisać to następująco:
gdzie - ciepło oddane do otoczenia, - ciepło pobrane z komory chłodniczej, a - dostarczona energia elektryczna.
Od razu widzimy z tego równania, że ciepło oddawane na zewnątrz jest większe od ciepła pobranego z komory chłodniczej. Jakie procesy fizyczne powodują taki przepływ ciepła?
Przyjrzyjmy się schematowi chłodziarki sprężarkowej (Rys. 2.).
RwuhSwvjQvntq
Najważniejszą częścią instalacji jest sprężarka, zasilana energią elektryczną. To urządzenie, które pompuje czynnik chłodniczyczynnik chłodniczyczynnik chłodniczy przez cały układ lodówki. Podczas przechodzenia czynnika chłodniczego przez sprężarkę ma on postać gazu. Sprężanie gazu zwiększa jego ciśnienie, a tym samym temperaturę. W takiej formie czynnik chłodniczy trafia do skraplacza, czyli do krętych rur z tyłu lodówki (Rys. 3.). Tu gaz skrapla się, oddając ciepło do otoczenia. Aby powstałą ciecz schłodzić jeszcze bardziej przepuszcza się ją przez bardzo cienką rurkę zwaną kapilarą. To powoduje zmniejszenie ciśnienia i temperatury. Teraz zimna ciecz trafia do parownika, gdzie w warunkach niskiej temperatury i ciśnienia, zaczyna wrzeć. Wrzenie związane jest z pobieraniem ciepła z otoczenia, dlatego parownik umieszczony jest w komorze chłodniczej lodówki. Czynnik chłodniczyczynnik chłodniczyCzynnik chłodniczy w postaci gazu jest kierowany do sprężarki, gdzie cały proces zaczyna się od nowa.
R1R8cexx326dI
Opisany typ chodziarki nazywa się chłodziarką sprężarkową, co sugeruje, że sprężanie gazu odgrywa w całym procesie kluczową rolę. Rzeczywiście tak jest. Zasada działania lodówki polega na tym, aby ciepło pobrane we wnętrzu zostało oddane na zewnątrz. Ciepło przepływa samorzutnie z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Przed przesłaniem gazu do krętych rur z tyłu lodówki (skraplacza), gaz jest sprężany w sprężarce, co zwiększa jego temperaturę do wartości wyższych od temperatury otoczenia. Pozwala to na przypływ energii cieplnej w procesie skraplania do otoczenia.
Słowniczek
Czynnik chłodniczy
Czynnik chłodniczy
(ang. refrigerant) – substancja podlegająca przemianom termodynamicznym w chłodziarce. Dawniej stosowano freon, obecnie ze względu na ochronę środowiska stosuje się zamienniki freonu, na przykład izobutan lub propan.