2021-08-29

مبدأ عمل الثلاجة وآليات عمل الثلاجات الحديثة بالتفصيل

تعتبر الثلاجة من الأشياء الضرورية التي يلزم وجودها في كل منزل فبدونها لا يمكن الحفاظ على الطعام من التعفن ولكن هل سألت نفسك مرة ما هو مبدأ عمل الثلاجة المنزلية؟ وكيف تقوم الثلاجة بتبريد الطعام؟ فالمعروف أن الثلاجة لها العديد من المميزات الخاصة بتبريد الطعام والسوائل أو تجميدها، فآلياتها معقدة من الداخل، وسنتعرف من خلال السطور التالية على مبدأ عملها فتابعونا.

مبدأ عمل الثلاجة

يقوم مبدأ عمل الثلاجة بالاعتماد على الموتور الخاص بها، حيث يقوم هذا الموتور بالضغط على غاز الأمونيا الموجود بالثلاجة مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة للثلاجة والفريزر، ويوجد خارج الثلاجة مجموعة من الأنابيب وهي أنابيب خاصة بالتبادل الحراري ووظيفتها تبريد الحرارة الخارجة من خلال الضغط فهي تقوم بسحب جميع الحرارة للخارج، وعندئذ يتكثف غاز الأمونيا في باقي الأنابيب الخاصة بالتبادل الحراري وبعدها يتحول إلى سائل يمر بداخل الأنابيب الخاصة بالتمدد.

الفكرة العامة للثلاجات

تعتبر الفكرة العامة للثلاجات سهلة وبسيطة وتتمثل في:

• تبريد المشروبات والأطعمة على مدار اليوم.
• الحفاظ على الأطعمة والمشروبات الموجودة بداخلها.
• آلية عمل الثلاجة تعتمد على تجويل السائل إلى غاز.
• بعد تحويل السائل لغاز يساعد في تبريد المأكولات والمشروبات الموجودة بالثلاجة.
• تعمل الثلاجة تلقائيًا على سحب درجة الحرارة التي يتم تحديدها لقتل البكتيريا المتواجدة في الأطعمة، وكذلك تخزين الأطعمة والمشروبات بجودة فائقة.

ما هي وظيفة صمام التمدد؟

هناك العديد من الوظائف الخاصة بصمام التمدد ومنها:

• العمل على الفصل بين المنطقتين المختلفتين في نسبة الضغط، وذلك عندما يقوم غاز الأمونيا بالمرور في الأنابيب الخارجية.
• ينتقل الغاز من المنطقة التي يكون ضغطها مرتفع إلى المنطقة التي فيها الضغط منخفض.
• يسبب التبخر والتمدد للسوائل ويحولها إلى غاز مرة أخرى.
• يمر غاز الأمونيا داخل الأنابيب الخاصة بالتبادل الحراري ويكون هدفه تغطية مساحة أكبر لامتصاص أكبر قدر من حرارة وسط الثلاجة.
• بعدها يتم بقاء درجة الحرارة باردة داخل الثلاجة وتظل عملية التبريد مستمرة وذلك حتى عودة غاز الأمونيا من جديد إلى الموتور.
•   لا يحدث توقف أبدًا لموتور الثلاجة بل يظل بالعمل على ضغط غاز الأمونيا من جديد وتحويله إلى مادة سائلة وتكرار عملية التبريد باستمرار.

مبدأ عمل الثلاجة بغاز البروبان

الثلاجات التي تعمل على غاز البروبان لا تحتاج إلى تيار كهربائي لتشغيلها بل هي تستخدم غاز البروبان باعتباره مصدر حراري يقوم بإنتاج الطاقة والبرودة داخلها، وتستخدم أيضًا غاز الأمونيا وهو غاز يقوم بوظيفة الغاز المبرد، وهذه الثلاجة تتكون من  الأجزاء التالية:

• المولد: وظيفة المولد هي القيام بتوليد غاز الأمونيا الخاص بعملية التبريد.
• الفاصل: يقوم الفاصل بفصل الماء عن غاز الأمونيا.
• المكثف: وظيفة المكثف هي تحويل الأمونيا الساخنة الموجودة بالأنابيب إلى سائل.
• المبخر: يقوم المبخر بتبخير الأمونيا وتحويلها إلى غاز لتبريد الطعام.

كيف تعمل الثلاجة بغاز البروبان؟

مبدأ عمل الثلاجة التي تعمل بغاز البروبان مبني على عدة خطوات وهي:

1- احتراق الغاز داخل المولد مما يولد حرارة.

2- وجود الأمونيا والماء داخل المولد لكي يقوما بالتعاون في رفع درجة الحرارة الخاصة بالمحلول.

3- يؤدي رفع درجة حرارة المحلول إلى وصول درج حرارة الأمونيا للغليان.

4- بعدها يقوم المحلول الناتج بالمرور من خلال الفاصل لكي يقوم بفصل الأمونيا عن الماء.

5- بعد ذلك يرتفع الأمونيا إلى أعلى ليصل للمكثف بعد فصله عن الماء.

6- ينكون المكثف من مجموعة من الألواح الرقمية المعدنية التي تساعد على تقليل درجة الحرارة الخاصة بالأمونيا من خلال تكثيفها وتحويلها إلى مادة سائلة.

7- بعدها يتم وصول غاز الأمونيا للمبخر الذي يقوم بخلطها مع غاز الهيدروجين.

8- بعد الخلط يحدث تبخر يؤدي إلى خفض درجة الحرارة الموجودة داخل الثلاجة.

9- يقوم كلٌ من غاز الهيدروجين والماء، وغاز الأمونيا بالاختلاط مع بعضهما البعض ويكونان محلول، وبعدها تعود عملية التبريد لتكرر من جديد.

مبادئ الثلاجة الفيزيائية التي تخص التبادل الحراري

هناك بعض المبادئ الفيزيائية العامة التي تخص الثلاجة، وهي:

المبدأ الأول:

عند القيام بضغط الغازات إلى حجم أقل تزداد سخونتها، لأن الغاز عند ضغطه في حيز صغير تزداد سخونته، والعكس صحيح، فكلما شغل الغاز كمية كبيرة كلما انخفضت درجة الحرارة.

المبدأ الثاني:

يعرف هذا المبدأ بمبدأ التوازن الحراري، ومفهومه  يشير إلى أنه عندما يقترب جسمين من بعضهما البعض أو يحدث تلامس بينهما تنتقل البرودة للجسم الأكثر سخونة وتنتقل السخونة في مقابل الجسم الأبرد وذلك حتى نستطيع أن نصل إلى حالة من التوازن الحراري التي فيها يحصل الجسمان على نفس درجة الحرارة مما يسمى القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

 المبدأ الثالث:

يبنى هذا المبدأ على الضغط فكلما زاد الضغط كلما زادت حرارة الغليان، وكلما انخفض الضغط كلما انخفضت الحرارة الخاصة بالغليان.

 مكونات الثلاجة الأساسية الخاصة بدورة التبريد

بعد أن عرفنا مبدأ عمل الثلاجة سنتعرف على المكونات الأساسية الخاصة بدورة التدريب وهي:

الضاغط:

الضاغط هو مضخة كهربائية كبيرة تكون وظيفتها القيام بضغط السائل الخاص بالتبريد فهو الذي يتسبب في إصدار الصوت الذي يخرج من الثلاجة.

مادة التبريد:

هي غاز التبريد الذي يتم استخدامه في دورة التبريد وهو عبارة عن غاز رباعي فلور الإيثان Tetrafluoroethane.

صمام التحكم:

هو الصمام المتمدد فهو يفصل بين الوشائع الخاصة بالمكثف الموجود خارج الثلاجة، ووشائع المبخر الموجود داخل الثلاجة.

المكثف:

هو عبارة عن وشائع معدنية توضع خارج الثلاجة وتكون موجودة باللون الأسود خلف الثلاجة.

المبخر:

هو عبارة عن وشائع معدنية تكون داخل الثلاجة وتساهم في العملية الخاصة بامتصاص الحرارة من الطعام.

مبدأ عمل الثلاجة ومراحل دورة التبريد:

هناك بعض المراحل التي تعتمد عليها دورة التبريد لك تتم وهي:

المرحلة الأولى: ضغط سائل التبريد

تبدأ هذه المرحلة بالضاغط الذي يضغط على الغاز الخاص بالتبريد ضغطًا شديدًا يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وذلك حسب المبدأ الأول، وبعدها يقوم الغاز بالإندفاع إلى الوشائع الخاصة بالمكثف الموجودة خارج الثلاجة.

المرحلة الثانية: تكثيف سائل التبريد

هي تلك المرحلة التي تبدأ فيها عملية التوازن الحراري التي تحدث عند التقاء الغاز الساخن الموجود في المكثف مع درجة الحرارة الخاصة بالهواء البارد الموجود في المطبخ، لكي يبرد الغاز ويصبح سائل بدرجة ضغط عالية.

 المرحلة الثالثة: دور المبخر داخل الثلاجة

يتم في هذه المرحلة عمل صمام التمديد الذي يسمح للسائل الخاص بالتبريد  ذا الضغط العالي بالمرور إلى الملفات الخاصة بالمبخر الموجود داخل الثلاجة، الذي يكون ضغطه منخفض مما يسبب تمدد السائل في ضغط منخفض وتحدث العملية الخاصة بالتعادل الحراري في ذلك الوقت بسبب التلامس الذي حدث مع الوسط داخل الثلاجة، وبعدها تبدأ الحرارة الخاصة بسائل التبريد بالارتفاع أثناء الضغط المنخفض حيث يبدأ الغليان الذي بدوره يتحول إلى بخار يقوم بامتصاص درجة الحرارة الموجودة داخل الطعام في الثلاجة مما يجعلنا نحصل على وسط بارد ومهيئ لحفظ الطعام.

المرحلة الرابعة: نهاية حلقة التبريد والعودة للبداية

يتم في هذه المرحلة عودة الغاز الخاص بالتبريد إلى الضاغط لكي يقوم ببدأ الدورة من جديد.

آليات تبريد جديدة للثلاجة

هناك بعض الآليات الجديدة الخاصة بالتبريد في الثلاجة قد ظهرت مؤخرًا ومنها:

ثلاجات فونيك

تعرف هذه الثلاجات بثلاجات الحالة الصلبة وآلياتها تعتمد على نظرية الفونون، أو الجسيمات التي تنقل الحرارة، وهي تتميز عن بعض الثلاجات التقليدية التي تعتمد في استخدامها على الضواغط حيث أنها تقوم باستخدام السطح الخاص بالثلاجة بالكامل، للتخلص من الحرارة الخاصة بالمواد التي يُرغب في تبريدها ببطء، مما يجعل سطح الثلاجة والغرفة باردين، وهي من الثلاجات المميزة التي لا تحتوي على مواد تضر البيئة أو تقوم بإصدار أصوات مزعجة.

الثلاجة المغناطيسية

هي الثلاجات التي تكون آلية عملها معتمدة على ظاهرة الأثر المغناطيسي الحراري، أو ما يسمى بظاهرة المغنطة الحرارية magnetocaloric effect وتلك الظاهرة اكتشفها عالم الفيزياء بيبر وايس الفرنسي، وأوغست بيكارد العالم السويسري حيث تقوم الثلاجة المغناطيسية باستخدام مضخة حرارية مكونة من مادة تقوم بالتسخين كلما يزيد المجال المغناطيسي وتقوم بالتبريد كلما يقل المجال المغناطسي حيث أنها تعتمد في تبريدها على الماء، ولها بعض المميزات:

•   الطاقة التي تحتاج إليها تكون قليلة بنسبة قد تصل إلى 35% من الطاقة التي تحتاج إليها الثلاجات التقليدية.
• تعتمد في تبريدها على المواد الخام التي تكون أسعارها مقبولة.
• تتميز بعدم إصدارها للأصوات او الاهتزازات، وهي لا تؤثر على البيئة.

وفي الختام فقد تعرفنا على مبدأ عمل الثلاجة وآليات العمل الجديدة والقديمة، والتي تتطور من وقت لآخر بسرعة، ويعمل المختصون بمجال صناعة المبردات بدراسة سبل التطوير العالمية حتى يتمكنون من تصنيع ثلاجة بنفس الجودة والكفاءة.

نحن الوكيل المعتمد الوحيد في مصر من قبل جنرال إلكتريك

جنرال الكتريك