Hűtési lehetőségek, hűtőeszközök
(Egy kis hűtéstörténet)

A hűtéssel több címszavamban foglalkoztam már és a különböző hűtőgépek (működési elvei) is megtalálhatók lexikonomban.
Most úgy döntöttem összefoglalom mindazt, amit a hűtésről tudni érdemes - ha valakit érdekel.

Történet

Kezdetben vala a jég és a hó.

Sokáig csak ez állt rendelkezésre, ha valamit le akartak hűteni.
Valami olyasmi rémlik, hogy "már a rómaiak is" készítettek valami fagyi-szerűséget, a hegyekből hozott hó, mint "hűtőközeg" segítségével.

A mai napig alkalmazzák a jég "elvermelését" (elvi felépítése az ábrán látható).
Ez egy energiatakarékos, környezetkímélő megoldás. Szinte semmilyen energiát nem igényel.
Télen összeszednek egy csomó jeget a befagyott tavakról. Elteszik egy részben földbe süllyesztett verembe, ami elég jól hőszigetel és ezért sokáig megmarad a jég.
Akár nyáron is fel lehet használni hűtésre.

Aztán persze rájöttek arra, hogy a párolgás hőelvonást okoz.

A feljegyzések szerint először egy William Cullen nevű skót fizikus és vegyész alkalmazott mesterséges hűtést a Glasgow-i Egyetemen, etiléter párologtatásával.

Jakob Perkins amerikai feltaláló, mérnök, fizikus 1835-ben szabadalmaztatott egy dimetiléterrel működő hűtőgépét. (Biztos sokan álomba szenderültek mellette...)

Az első "igazi" (kompresszoros) hűtőgépet Carl von Linde fejlesztette ki 1876-ban. Ennek hűtőközege ammónia volt. (A képen ez látható - nem kimondottan háztartási gép kivitel.)

Az első mélyhűtővel is felszerelt hűtőgépek 1939-ben jelentek meg.

Szóval a hűtőgép nem igazán régi eszköz.

Miért olyan nehéz hűteni

Az ok a termodinamika második főtétele, miszerint a hő nem juthat egy hidegebb testről melegebbre anélkül, hogy egyéb folyamatok is lezajlanának...
Mindezt persze, kedvenc mondásommal, úgy is megfogalmazhatnánk, hogy a hűtőgép kései és bonyolult megvalósításának oka "a világ működése". Hideget "csak közvetve lehet előállítani".

A (legelterjedtebb) kompresszoros hűtőgép megvalósításához bizonyára két olyan jelenség megfigyelése vezetett, amit szinte mindenki tapasztalhatott "a saját bőrén".
- Vizes testtel fázunk, egy darabig (amíg meg nem száradunk) még meleg időben is.
(Ha sebbenzin, körömlakklemosó vagy más illékony anyag kerül a bőrre, különösen erősen lehűti. Egyes anyagok, pl. freonok, ilyen módon akár fagyást okozhatnak!)
- A biciklifújtató tömlője erősen felmelegszik a fújtatás során.
(Vagyis a légnemű anyagok összenyomása során hő keletkezik.)

Egy egyszerű hűtőeszköz megvalósításához a fentebb említett két jelenség közül az első is elég lenne. Vagyis lehetne olyan "hűtőgépet"készíteni, amelynél egy fémdoboz lenne a hűtőtér, aminek a külső felületét folyamatosan - vagy időnként - valamilyen gyorsan párolgó folyadékkal (pl. éterrel vagy freonnal) locsolnák.
Ez is használható lehetne hűtési célra, csak nem lenne igazán jó megoldás sem gazdaságilag sem környezetvédelmi szempontból.
Ezért szükséges a dolog "másik oldala" is, vagyis a fentebb említett másik jelenséget is alkalmazni kell a hűtőgép "másik oldalán".

Állítsunk össze akkor egy hűtőgépet a két jelenség használatával csak úgy magunktól:
- Kellene egy dupla falú edény (belül a hűtött tér, kívül a hűtőközeg párolgási helye)
- Kellene egy fújtató (aminek a nyomó ágán valami hőátadó felület található)
- És persze az egészet körül kellene venni valami hőszigeteléssel, (hogy ne keljen folyamatosan pumpálni)

Az ábrán egy ilyen egyszerű "kompresszoros hűtőgép" elvi ábrája látható.

Szerintem egy ilyet össze lehetne hozni házilag is és megfelelő hűtőközeggel biztosan működőképes lenne.
Persze nem biciklipumpa, hanem valami "komolyabb" szerkezet kellene hozzá. A lényeg az, hogy biztosítsunk egy párolgó folyadékot a párolgási térben, amit aztán újra összesűrítünk a pumpával és a felmelegedő, folyadékká váló közeg a hűtőbordákon leadja a hűtőtérben felvett hőt. Szóval a szerkezet nevezhető hőszivattyúnak is, mert hőt "szivattyúz" az egyik helyről a másikra - némi munkavégzés árán.
Ezzel meg is alkottuk a "bioenergiával" működő, "zöld" hűtőgépet.
Fogyasztógépként is jó lenne, mert egy átlagos hűtőgép kb. egy kilowattóra energiát zabál egy nap alatt. Ha ezt nekünk kellene befektetni biztosan meg lenne a napi mozgás...

Az igaziak

Kompresszoros hűtő

	A kompresszoros hűtőgép működési elvét fentebb már láthattuk. Egy "igazi" hűtőgép esetén ez így valósul meg. Ezek a legelterjedtebb hűtőgépek.

Ilyen módon működnek a háztartási hűtőgépek, a fagyasztók, a kombinált hűtők és a légkondik is

Abszorpciós hűtő

	Az abszorpciós elven működő hűtőkészülék fűtőegységből, kondenzátorból, elpárologtatóból és abszorberből (oldóból) áll. Az animáción követhetők az abszorpciós hűtőkészülék működési fázisai. A ">" gombbal léphet a következő fázisra. A "<" gombbal visszaléphet. Az Újra feliratra kattintva visszaállhat az animáció elejére
Újra

Termoelektromos hűtő

A Peltier-jelenség alapján működnek.
A hűtéshez szükséges energiát ebben az esetben az elektromos áram "közvetlenül" biztosítja. Megfelelő hűtéshez jelentős áramfelvétel szükséges.

A Peltier-elem két vékony porcelánlap között lévő félvezető lapokból álló eszköz (ábra), melynek két oldala közt -megfelelő áramerőség és feszültség mellett- állandó (típustól függően 30-60°C) hőmérsékletkülönbség lehet, s így a meleg oldalhoz erősített hűtőbordával a környezet hőmérsékletétől ennyivel lehet eltérni.
Ez azt jelenti, hogy 20°C-os külső hőmérséklet esetén akár -40°C hőmérséklet is elérhető.

Ezt a megoldást kisméretű hűtőeszközökben alkalmazzák, pl. a gépkocsi szivargyújtó csatlakozójáról működtethető hűtőtáskákban (a képen).
Használják számítógépek processzorainak hűtésére is.

Felhasznált irodalom