没有氟利昂怎么办。绘图、说明

没有氟利昂怎么办。儿童科学实验室

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你知道氟利昂是什么吗？相信看完这个问题，您第一个想到的就是冰箱。如果你深入研究你的记忆，就会想起臭氧空洞。它们之间的联系是直接的：从故障装置中逸出的氟利昂越多，对地球臭氧层的威胁就越大。但不幸的是，目前还不可能完全消除氟利昂的使用。毕竟，地球上有超过十亿台冰箱……尽管如此，他们仍在匆忙寻找这种不幸物质的替代品——一种可以充当制冷剂的气体。

与此同时，众所周知，制冷机使用的是最无害、最便宜的物质——空气。他们为何被遗忘？

如何摆脱氟利昂
焦耳冷却器

事实证明一切并不是那么简单。回想一下，当气体被压缩时，它会升温，而当它膨胀时，它会冷却。这两个事实足以理解制冷机如何根据焦耳提出的方法工作。该图显示了许多此类设计之一。看 - 两个气缸“安装”在一个曲柄上。左边是压缩机，压缩空气，右边是膨胀机，利用压缩空气工作（我们没有显示阀门和阀芯等细节）。

因此，一部分空气在左气缸中被压缩。与此同时，它的内能也增加了——温度和压力也增加了。但要想变冷，即温度低于环境温度，就必须从空气中获取内能。分两步执行此操作。首先，空气被输送至热交换器。（在本设计中，这是由风扇吹动的管子。）此处空气冷却至接近环境温度的温度。请注意，其压力不会改变。接下来，一部分空气进入膨胀缸，在那里做物理功并被冷却到低于环境的温度。在下一个活塞冲程期间，冷空气被推入冷藏室。显然，由于空气膨胀过程中所做的功，压缩时消耗的部分能量被返回，并且整个机器变得更加经济。

似乎一切都很好。然而，根据该原理操作的空气冷却机最有利地用于获得低于-90°C的温度。在家用冰箱中，不需要这些温度。同时，实践表明，当受到中等寒冷时，膨胀气缸仅返回压缩空气所消耗的能量的一小部分。那么也许完全停止使用它？如果你愿意的话，制冷机就会被极其简化，变成一个不包含活动部件的设备。

这是其中一种选择 - 所谓的涡流管，由 J. Rank 于 1931 年设计。它的设置非常简单。空气从左侧泵入（见图），“奇迹”在产生的漩涡中开始。它的外部部分加热后向右移动，并遇到圆锥形插入物后伸出。但并不是全部都出来了。大约三分之一的空气折回（流进两层），并且越来越冷却，进入左侧支管作为冷空气。气温下降可达85度左右！

如何摆脱氟利昂
涡流管 Ranque

似乎找到了出路，但不幸的是，涡流管的能耗高得令人无法接受。因此，它们仅用于重量轻、可靠性最重要且压缩空气充足的场合，例如在航空领域。

更完美的脉动管道。以下是低温专家吉福德于 1962 年提出的该装置的工作原理。想象一下有两个水龙头的管道。在它的聋端是一个热交换器。在我们的例子中（见图），这是一个水流过的线圈。如果打开顶部水龙头片刻，一部分空气就会进入管道并开始以超音速膨胀。这种被称为“冲击波”的现象通常只有火箭和太空技术的创造者感兴趣，但是，正如您所看到的，它突然发现了一个更平淡无奇的应用。因此，在管道中传播的冲击波会压缩其前面的空气。通过压缩，它会升温并向水释放多余的热量。如果打开第二个水龙头，冷却的空气将开始膨胀，温度将显着下降。这是该过程的流程图。

如何摆脱氟利昂
Gifford 冲击波制冷装置示意图

在最简单的装置（例如所描述的管道）中，会产生许多副作用，使得工作不经济。但看起来已经找到解决办法了。莫斯科公司“Novid-Ecoholod”是在博士指导下进行十多年研究的结果。 B. G. 库兹涅佐娃 (B. G. Kuznetsova) 使脉动管达到了非常高的完美程度。在现代版本中，这是一种可变横截面的管道，其所有尺寸和比例完全符合冷却过程的最佳流动。能够正确地找到他们是公司的主要秘密。同样重要的是旋转线轴，它是最能管理流程的系统组件之一。

Novid-Ecoholod 制造的空气冷却器能够提供温度为 -60 °C 及以下的冷空气射流。有了它的帮助，在移动传送带上快速冷冻产品特别方便。

在这种情况下，速度不仅仅是方便。这里还有一种新的品质。生物学家很早就注意到，非常快速的冷却不会破坏活组织。例如，小蜥蜴甚至可以在几年后复活，而在自然条件下经历过这种过程的非常微小的甲壳类动物在……沉睡一千年之后就能苏醒！所以速冻食品在餐桌上看起来很新鲜也就不足为奇了！ “Novid-Ecoholod”公司的冰箱甚至可以轻松承受负120°C的温度。结果很好奇。

例如，肉类尸体可以轻松地在未装备的马车中存储长达 XNUMX 天，如果马车配备最简单的隔热装置，则可以存储全部 XNUMX 天。

还有其他优点。大家一定都见过，普通仓库或商店的冷藏室的墙壁上有数十米冰冷的金属管道，氟利昂在管道中循环。空气冷却器则不会出现这种情况。是的，它的尺寸很小。您几乎可以在任何地方交付和安装它。机器喷出的冷空气可以被引导到任何地方。例如，该图显示了一个用于存放易腐烂蔬菜的充气仓库，它分布在田间。这种装置的好处变得尤为明显，因为在丰收的情况下，高达 80% 的产品往往会死在田间。鉴于对此类设备的巨大需求，该公司已经在渔船上建造了多个鱼类快速冷冻装置。顺便说一下，由于我国缺乏这样的设施，现在捕到的鱼有高达50%都丢失了！

如何摆脱氟利昂
“Novid-Ecoholod”公司的制冷装置可以部署在最不寻常的地方

现在简单介绍一下空气冷却器与食品行业相关的效率。对于未来的店主或农民来说，了解通常在氟利昂冰箱的特性中给出的游行数字与实践中获得的数字之间的差异是有用的。问题是，它们通常是用还没有时间覆盖冰壳的干净管道进行测试的。在这些条件下，氟利昂冰箱在运行的最初几个小时“证明”了其卓越的效率。然而，随后管道被霜和冰覆盖。装满货物的冷藏室运行一个月，“皮大衣”的厚度增加很多，能耗增加1,5-2倍。

空冷器中没有这样的管道，也不存在类似的问题。因此，对于长期储存来说，空气冷却器在经济性方面是无与伦比的。

作者：A.Vargin

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