Milline on külmkapi ja tavalise külmutusseadme toimimise peamine põhimõte?

Kaasaegset maailma on raske ette kujutada, ilma et oleks saavutanud teaduse ja tehnika arengut ning tsivilisatsiooni arengut. Tänu teaduslikele avastustele sai inimestele kättesaadavaks eri tüüpi energia, mis on kasulikud kaasaegsele inimkonnale. Üks selliseid revolutsioonilisi avastusi oli 1910. aastal külmutusseadme leiutis Prantsuse füüsik Marcel Odifren.

Külmiku põhimõtte aluseks on kondensatsiooni ja aurustumise füüsiline nähtus, mis väljendub järgmises: külmutusseadme soojuspump suunab soojusenergiat töökambrist väljapoole, kus see jahtub ja hajub väliskeskkonda. Jahutusgaas, mis on freoon, SF6 gaas või ammoniaak, täidab pöördprotsessi, mille tagajärjel tekib külm.

Selleks, et saavutada kõrge jahutusvõimsust, on vajalik suur kütte- ja jahutussoojusvaheti piirkond, mis võimaldab luua kõrget survet. Kaasaegsetes külmutusseadmetes ei ole see alati mugav, seega selleks, et saavutada vajalik rõhk, kasutatakse külmutusagensi aurustamiseks kompressoreid ja pumpasid, mille tulemusena tõuseb mitte ainult rõhk, vaid ka jahutusvedeliku temperatuur. Seega põhineb külmutusseadme põhimõte füüsika elementaarsetes seadustes.

Külmutuskompressorid on järgmised:

- kruvi;

- kolb;

- tsentrifugaal tüüp.

Viimased on kõige tõhusamad ja leidnud laialdast rakendust tänapäevastes tööstuslikes külmutusseadmetes. Lisaks sisaldab külmkapis ja sügavkülmik igal juhul kondensaatorit, mis on konstrueeritud aurude muundamiseks ümbritseva õhu temperatuuril.

Üldiselt kasutatakse külmutusseadme põhimõtet mitte ainult eriotstarbeliste külmutusseadmete loomiseks, vaid ka külmutusseadmete jaoks, kuna rõhu reguleerimine süsteemis on võimalik saada kambri sisekeskkonna vajalik temperatuur. Kui kompressor töötab, liigub jahutusvedelik kõrgendatud rõhu all läbi spetsiaalsete reguleerimisavade ja siseneb aurusti kambrisse, kus rõhu järsu languse tagajärjel muutub vedelik koheselt auruks. Selle füüsilise nähtuse tõttu võtab külmutusagens oma omaduste tõttu ära aurusti seinte soojuse, mille tulemuseks on külmutusseadme sisekambri järkjärguline jahutamine.

Külmiku põhimõtteid on kasutatud 100 aastat, uute ja täiustatud rajatistega igal aastal. Üks viimaseid leiutisi selles valdkonnas oli termoelektriliste külmutusseadmete tekkimine, milles kasutati Peltieri põhimõtet. Mõju põhineb vooluhulga ajal temperatuurikeskkonna erinevuse ilmnemisel, mille tulemusena on võimalik külmutusruumi sisekeskkonna temperatuuri langus saavutada. Hoolimata asjaolust, et see teadlane leidis selle elektrilise voolu omaduse juba ammu, kuni selleni ei saanud selliseid külmakambreid. Tavaliselt kasutati neid autoküvetid, joogivee jahutid ja külmikukotid, kuid termoelektriliste jahutusseadmete kõrged maksumused ei olnud veel hiljuti tavalised.

Külmkapi kaasaegne tööpõhimõte võimaldab kasutada tööstuslikke külmutus- ja külmutusseadmeid nii toiduainetööstuses kui ka külmhoonetes ja ladudes. Termodünaamika teise seaduse avastamise olulisust on raske üle hinnata , sest ilma selleta oleks võimatu täita kõiki kaasaegsete toiduainete töötlemistehaste tegevust. Seega on külmiku tööpõhimõte nüüd kõigi tänapäevaste jahutusseadmete aluseks nii tööstuslikuks kui koduseks otstarbeks.