Холодильное оборудование - Refrigeration

Коммерческое охлаждение

Период, термин охлаждение означает охлаждение пространство, вещество или система для понижения и / или поддержания своей температуры ниже температуры окружающей среды (в то время как удаленное тепло отбрасывается при более высокой температуре).[1][2] Другими словами, охлаждение является искусственным (искусственным). охлаждение.[3][4] Энергия в виде тепла удаляется из низкотемпературного резервуара и передается в высокотемпературный резервуар. Работа по передаче энергии традиционно определяется механический означает, но также может быть движим тепло, магнетизм, электричество, лазер, или другими способами. Холодильное оборудование имеет множество применений, в том числе бытовое. холодильники, промышленный морозильники, криогеника, и кондиционирование воздуха. Тепловые насосы могут использовать тепловую мощность процесса охлаждения, а также могут быть реверсивными, но в остальном аналогичны установкам для кондиционирования воздуха.

Охлаждение оказало большое влияние на промышленность, образ жизни, сельское хозяйство и структуру поселений. Идея консервирования еды восходит, по крайней мере, к древней Римской и Китайской империям. Тем не менее, технология механического охлаждения быстро развивалась в прошлом веке, начиная с сбор льда к терморегулирующие вагоны. Внедрение рефрижераторных вагонов способствовало расширению Соединенных Штатов на запад, позволяя селиться в районах, которые не находились на основных транспортных каналах, таких как реки, гавани или тропы в долинах. Поселения также развивались в неплодородных частях страны, наполненных вновь открытыми природными ресурсами.

Эти новые модели поселений стимулировали строительство больших городов, способных процветать в районах, которые в противном случае считались негостеприимными, такими как Хьюстон, Техас и Лас Вегас, Невада. В большинстве развитых стран города сильно зависят от охлаждения в супермаркеты чтобы получать пищу для ежедневного потребления. Увеличение источников продовольствия привело к большей концентрации продаж сельскохозяйственной продукции, поступающей от меньшего процента ферм. Сегодня фермерские хозяйства производят намного больше продукции на человека по сравнению с концом 1800-х годов. Это привело к появлению новых источников пищи, доступных для всего населения, что оказало большое влияние на питание общества.

История

Основная статья: Хронология низкотемпературных технологий

Самые ранние формы охлаждения

Сезонная уборка снега и льда - древняя практика, начавшаяся, по оценкам, ранее 1000 г. до н.э.[5] Китайский сборник текстов этого периода, известный как Шицзин, описывает религиозные обряды заполнения и опустошения ледяных погребов. Однако мало что известно о строительстве этих ледяных погребов и о том, для чего использовался лед. Следующим древним обществом, зафиксировавшим добычу льда, могли быть евреи из книги Притчей, в которой говорится: «Что холод снега во время жатвы, то верный посланник пославшим его». Историки истолковали это так, что евреи использовали лед для охлаждения напитков, а не для сохранения пищи. Другие древние культуры, такие как греки и римляне, выкапывали большие снежные ямы, изолирующие травой, мякиной или ветвями деревьев, в качестве холодильных камер. Как и евреи, греки и римляне использовали лед и снег не для сохранения пищи, а в первую очередь для охлаждения напитков. Египтяне также разработали методы охлаждения напитков, но вместо использования льда для охлаждения воды египтяне охлаждали воду, наливая кипяток в неглубокие глиняные кувшины и помещая их на крыши своих домов на ночь. Рабы увлажняли банки снаружи, и в результате испарения охлаждалась вода. Древние люди Индии использовали ту же концепцию для производства льда. Персы хранили лед в яме, называемой Яхчал и, возможно, были первой группой людей, которые использовали холодильные камеры для хранения продуктов. В австралийской глубинке до появления надежного электроснабжения там, где погода могла быть жаркой и сухой, многие фермеры использовали Сейф Coolgardie. Он состоял из комнаты с гессен (мешковина) шторы, свисающие с потолка, пропитанные водой. Вода испаряется и охлаждает портьеры из ткани и, таким образом, воздух, циркулирующий в комнате. Это позволит хранить многие скоропортящиеся продукты, такие как фрукты, масло и вяленое мясо, которые обычно портятся от жары.[6][7]

Сбор льда

Смотрите также: Резка льда и Торговля льдом
Сбор льда в Массачусетс, 1852, показывая железная дорога линия на заднем плане, используемая для транспортировки льда.

До 1830 года немногие американцы использовали лед для охлаждения продуктов из-за отсутствия ледяных хранилищ и морозильных камер. По мере того, как эти две вещи становились более доступными, люди использовали топоры и пилы, чтобы собирать лед для своих складов. Этот метод оказался трудным, опасным и, конечно, не походил ни на что, что можно было бы тиражировать в коммерческих масштабах.[8]

Несмотря на трудности со сбором льда, Фредерик Тюдор думал, что сможет извлечь выгоду из этого нового товара, собрав лед в Новой Англии и отправив его на Карибские острова, а также в южные штаты. Вначале Тюдор потерял тысячи долларов, но в конечном итоге получил прибыль, построив ледники в Чарльстоне, Вирджиния, и в кубинском портовом городе Гавана. Эти ледники, а также корабли с улучшенной изоляцией помогли сократить потери льда с 66% до 8%. Это повышение эффективности побудило Тюдора расширить свой ледяной рынок на другие города с ледниками, такие как Новый Орлеан и Саванна. Этот рынок льда еще больше расширился, поскольку сбор льда стал быстрее и дешевле после того, как один из поставщиков Тюдора, Натаниэль Вайет, изобрел ледорез на конной тяге в 1825 году. Это изобретение, а также успех Тюдора вдохновили других на участие в торговля льдом и ледовая промышленность росла.

К началу 1830-х годов лед стал массовым товаром, когда цена на него упала с шести центов за фунт до половины цента за фунт. В Нью-Йорке потребление льда увеличилось с 12 000 тонн в 1843 году до 100 000 тонн в 1856 году. Потребление Бостона подскочило с 6000 тонн до 85 000 тонн за тот же период. Сбор льда создал «культуру охлаждения», поскольку большинство людей использовали лед и холодильники для хранения своих молочных продуктов, рыбы, мяса и даже фруктов и овощей. Эти ранние практики холодного хранения проложили путь для многих американцев принять холодильные технологии, которые вскоре захватят страну.[9][10]

Холодильные исследования

Уильям Каллен, первая, кто провел эксперименты по искусственному охлаждению.

История искусственного охлаждения началась, когда шотландский профессор Уильям Каллен разработал небольшую холодильную машину в 1755 году. Каллен использовал насос для создания частичного вакуум над контейнером диэтиловый эфир, который затем вареный, поглощая высокая температура из окружающего воздуха.[11] Эксперимент даже создал небольшое количество льда, но в то время не имел практического применения.

В 1758 г. Бенджамин Франклин и Джон Хэдли, профессор химии, участвовал в проекте по исследованию принципа испарения как средства быстрого охлаждения объекта на Кембриджский университет, Англия. Они подтвердили, что испарение легколетучих жидкостей, таких как спирт и эфир, можно использовать для снижения температуры объекта выше точки замерзания воды. Они провели свой эксперимент с колбой ртутного термометра в качестве объекта и с сильфоном, используемым для ускорения испарения; они снизили температуру термометра до -14 ° C (7 ° F), в то время как температура окружающей среды составила 18 ° C (65 ° F). Они отметили, что вскоре после того, как температура замерзания воды составила 0 ° C (32 ° F), на поверхности колбы термометра образовалась тонкая пленка льда, а масса льда составила около 6,4 миллиметра (1⁄4 дюйм) толщиной, когда они остановили эксперимент при достижении -14 ° C (7 ° F). Франклин писал: «В этом эксперименте можно увидеть возможность заморозить человека до смерти в теплый летний день».[12] В 1805 году американский изобретатель Оливер Эванс описал закрытый парокомпрессионное охлаждение цикл производства льда эфиром под вакуумом.

В 1820 г. английский ученый Майкл Фарадей сжиженный аммиак и другие газы, используя высокое давление и низкие температуры, а в 1834 году американский эмигрант в Великобританию, Джейкоб Перкинс, построил первую в мире действующую парокомпрессионную систему охлаждения. Это был замкнутый цикл, который мог работать непрерывно, как он описал в своем патенте:

Я могу использовать летучие жидкости для охлаждения или замораживания жидкостей и в то же время постоянно конденсировать такие летучие жидкости и снова вводить их в эксплуатацию без потерь.

Его прототип системы работал, хотя коммерчески не имел успеха.[13]

В 1842 году аналогичная попытка была предпринята американским врачом, Джон Горри,[14] кто построил рабочий прототип, но коммерческий провал. Как и многие медицинские эксперты того времени, Горри считал, что чрезмерное пребывание в тропической жаре приводит к умственному и физическому вырождению, а также к распространению таких болезней, как малярия.[15] Он задумал использовать свою систему охлаждения для охлаждения воздуха в домах и больницах с целью предотвращения болезней. Американский инженер Александр Твининг в 1850 году получил британский патент на систему сжатия пара, в которой использовался эфир.

Первая практическая парокомпрессионная холодильная установка была построена Джеймс Харрисон, британский журналист, эмигрировавший в Австралия. Его патент 1856 года был на систему сжатия пара с использованием эфира, спирта или аммиака. Он построил механическую машину для производства льда в 1851 году на берегу реки Барвон в Роки-Пойнт в Джилонг, Виктория, и его первая коммерческая машина для производства льда последовала в 1854 году. Харрисон также представил коммерческое парокомпрессионное охлаждение пивоваренным и мясоперерабатывающим заводам, и к 1861 году дюжина его систем уже была в эксплуатации. Позже он вступил в дебаты о том, как конкурировать с американским преимуществом холодильной техники. говядина продажи в объединенное Королевство. В 1873 году подготовил парусник. Норфолк для экспериментальной поставки говядины в Соединенное Королевство, в которой вместо системы охлаждения использовалась холодильная камера. Предприятие провалилось, поскольку лед съел быстрее, чем ожидалось.

Фердинанд Карре устройство для производства льда

Первый абсорбция газа система охлаждения, использующая растворенный в воде газообразный аммиак (называемый «водный аммиак»), была разработана Фердинанд Карре Франции в 1859 году и запатентовано в 1860 году. Карл фон Линде, инженер по специальности паровозы и профессор инженерных наук Технологический университет Мюнхена в Германии, начал исследования в области охлаждения в 1860-х и 1870-х годах в ответ на спрос пивоваров на технологию, которая позволила бы круглогодичное крупномасштабное производство лагер; он запатентовал улучшенный метод сжижения газов в 1876 году.[16] Его новый процесс сделал возможным использование таких газов, как аммиак, диоксид серы (ТАК2) и метилхлорид (CH3Cl) в качестве хладагентов, и они широко использовались для этой цели до конца 1920-х годов.

Таддеус Лоу, американский воздухоплаватель, обладатель нескольких патентов на машины для изготовления льда. Его «Машина для сжатия льда» произвела революцию в индустрии холодильного хранения. В 1869 году он и другие инвесторы приобрели старый пароход, на который загрузили одну из холодильных установок Лоу и начали отправлять свежие фрукты из Нью-Йорка в район побережья Мексиканского залива, а свежее мясо из Галвестона, штат Техас, обратно в Нью-Йорк, но из-за отсутствия Лоу. знания о судоходстве, бизнес обошелся дорого.

Коммерческое использование

Смотрите также: Холодильник
Рефрижератор 1870 года. Люки в крыше обеспечивали доступ к резервуарам для хранения собранного льда с каждого конца.
Патент на ледогенератор Эндрю Мюля от 12 декабря 1871 г.

В 1842 г. Джон Горри создали систему охлаждения воды для производства льда. Хотя это был коммерческий провал, он вдохновил ученых и изобретателей по всему миру. Француз Фердинанд Карре был одним из вдохновителей и создал систему производства льда, которая была проще и меньше, чем у Горри. Во время гражданской войны такие города, как Новый Орлеан, больше не могли получать лед из Новой Англии через прибрежную торговлю льдом. Система охлаждения Карре стала решением проблемы льда в Новом Орлеане, и к 1865 году в городе было три машины Карре.[17] В 1867 году в Сан-Антонио, штат Техас, французский иммигрант по имени Эндрю Мул построил машину для производства льда, чтобы помочь обслуживать расширяющуюся мясную промышленность, прежде чем перевезти ее в Уэйко в 1871 году. В 1873 году патент на эту машину был получен компанией Columbus Iron. Works, компания, приобретенная WC Bradley Co., которая впоследствии выпустила первые коммерческие льдогенераторы в США.

К 1870-м годам пивоварни стали крупнейшими потребителями собранного льда. Хотя к началу 20-го века производство льда значительно выросло, загрязнение и сточные воды начали проникать в естественный лед, что сделало его проблемой в пригородах мегаполисов. В конце концов пивоварни стали жаловаться на испорченный лед. Общественная озабоченность по поводу чистоты воды, из которой образовывался лед, начала расти в начале 1900-х годов с появлением теории микробов. Во многих СМИ были опубликованы статьи, связывающие такие заболевания, как брюшной тиф, с естественным потреблением льда. Это привело к тому, что сбор льда стал незаконным в некоторых районах страны. Все эти сценарии повысили требования к современному охлаждению и производству льда. Машины для производства льда, подобные машинам Карре и Мюля, рассматривались как средство производства льда для удовлетворения потребностей бакалейных лавок, фермеров и поставщиков продуктов питания.[18][19]

Вагоны-рефрижераторы были введены в США в 1840-х годах для перевозки молочных продуктов на короткие расстояния, но в них использовался собранный лед для поддержания прохладной температуры.[20]

Данидин, первое коммерчески успешное судно-рефрижератор.

Новая холодильная техника впервые получила широкое распространение в промышленности как средство заморозки мясных запасов для транспортировки морем в рефрижераторные суда из британцев Доминионы и другие страны в Британские острова. Первым этого прорыва совершил предприниматель, эмигрировавший в Новая Зеландия. Уильям Солтау Дэвидсон считал, что рост населения Великобритании и спрос на мясо могут смягчить спад в мире шерсть рынки, которые сильно повлияли на Новую Зеландию. После обширных исследований он заказал Данидин в 1881 г. будет переоборудован компрессорной холодильной установкой для перевозки мяса. 15 февраля 1882 г. Данидин отплыл в Лондон с тем, что должно было стать первым коммерчески успешным рефрижераторным судоходством, и основанием рефрижераторного мясная промышленность.[21]

Времена прокомментировал: «Сегодня мы должны зафиксировать такую ​​победу над физическими трудностями, которая была бы невероятной, даже невообразимой всего несколько дней назад ...». В Мальборо - сестринский корабль Данидин - был немедленно переоборудован и присоединился к торговле в следующем году вместе с конкурирующим судном Новой Зеландии. Матауруа, а немецкий пароход Марсала начал перевозить замороженную новозеландскую баранину в декабре 1882 года. В течение пяти лет из Новой Зеландии в Соединенное Королевство было отправлено 172 партии замороженного мяса, из которых только в 9 было выброшено значительное количество мяса. Рефрижераторные перевозки также привели к более широкому развитию мясного и молочного производства. Австралазия и Южная Америка. J&E Hall из Дартфорд, Англия оборудовала «SS Selembria» парокомпрессионной системой, чтобы перевезти 30 000 туш баранина от Фолклендские острова в 1886 г.[22] В предстоящие годы отрасль быстро расширилась до Австралии, Аргентины и США.

К 1890-м годам охлаждение сыграло жизненно важную роль в распределении продуктов питания. В 1880-х годах мясная промышленность в значительной степени полагалась на натуральный лед и продолжала полагаться на искусственный лед, когда эти технологии стали доступны.[23] К 1900 году мясокомбинаты Чикаго перешли на коммерческое охлаждение с аммиачным циклом. К 1914 году почти во всех местах использовалось искусственное охлаждение. В основные упаковщики мяса, Armor, Swift и Wilson закупили самые дорогие устройства, которые они установили в вагонах поездов, а также в филиалах и складских помещениях в более отдаленных районах распределения.

К середине 20 века холодильные агрегаты были разработаны для установки на грузовые автомобили или грузовики. Рефрижераторы используются для перевозки скоропортящихся продуктов, таких как замороженные продукты, фрукты и овощи, а также химикаты, чувствительные к температуре. Большинство современных холодильников поддерживают температуру от –40 до –20 ° C и имеют максимальную полезную нагрузку около 24 000 кг веса брутто (в Европе).

Хотя коммерческое охлаждение быстро развивалось, у него были ограничения, которые не позволяли ему проникнуть в домашнее хозяйство. Во-первых, большинство холодильников были слишком большими. Некоторые из коммерческих единиц, использовавшихся в 1910 году, весили от пяти до двухсот тонн. Во-вторых, коммерческие холодильники были дорогими в производстве, покупке и обслуживании. Наконец, эти холодильники были небезопасными. Коммерческие холодильники нередко загорались, взрывались или выделяли токсичные газы. Холодильное оборудование не стало бытовой технологией, пока не были преодолены эти три проблемы.[24]

Домашнее и потребительское использование

Ранний пример ориентация на потребителя механического охлаждения, которое началось в начале 20 века. В хладагент был диоксид серы.
Современный домашний холодильник

В начале 1800-х годов потребители сохраняли свою еду, храня еду и лед, приобретенные у ледяных комбайнов, в морозильных камерах. В 1803 году Томас Мур запатентовал ванну для хранения масла с металлической подкладкой, которая стала прототипом для большинства холодильников. Эти морозильные камеры использовались почти до 1910 года, и технология не развивалась. Фактически, потребители, которые использовали ледяной ящик в 1910 году, столкнулись с той же проблемой, что и в начале 1800-х годов, с заплесневелым и вонючим ледником.[25]

General Electric (GE) была одной из первых компаний, преодолевших эти проблемы. В 1911 году GE выпустила бытовой холодильный агрегат, работавший на газе. Использование газа устранило необходимость в электродвигателе компрессора и уменьшило размер холодильника. Однако электрические компании, которые были клиентами GE, не получили выгоды от газовой установки. Таким образом, GE инвестировала в разработку электрической модели. В 1927 году GE выпустила Monitor Top - первый холодильник, работающий на электричестве.[26]

В 1930 году Frigidaire, один из основных конкурентов GE, синтезировал Фреон.[27] С изобретением синтетических хладагентов, в основном на основе хлорфторуглерода (CFC), стали возможны более безопасные холодильники для домашнего и бытового использования. Фреон привел к разработке меньших, более легких и дешевых холодильников. Средняя цена холодильника снизилась с 275 до 154 долларов за счет синтеза фреона. Эта более низкая цена позволила владельцам холодильников в американских домах превышать 50%.[28] Фреон является товарным знаком DuPont Corporation и относится к этим хладагентам CFCs, а позже хладагентам с гидрохлорфторуглеродом (HCFC) и гидрофторуглеродом (HFC), разработанным в конце 1920-х годов. В то время эти хладагенты считались менее вредными, чем обычно используемые хладагенты того времени, включая метилформиат, аммиак, хлористый метил и диоксид серы. Намерение состояло в том, чтобы предоставить безопасное холодильное оборудование для домашнего использования. Эти хладагенты CFC отвечали этой потребности. Однако в 1970-х годах было обнаружено, что эти соединения вступают в реакцию с атмосферным озоном, что является важной защитой от солнечного ультрафиолетового излучения, и их использование в качестве хладагента во всем мире было сокращено в Монреальский протокол 1987 г.

Влияние на модели поселений

В прошлом веке охлаждение привело к появлению новых моделей поселений. Эта новая технология позволила заселить новые районы, которые находятся за пределами естественного транспортного канала, такого как река, долина или гавань, которые в противном случае могли бы не заселиться. Охлаждение дало возможность ранним поселенцам расширяться на запад и в сельские районы, которые были безлюдны. Эти новые поселенцы с богатой и нетронутой почвой увидели возможность получать прибыль, отправляя сырье в восточные города и штаты. В 20-м веке холодильное оборудование сделало возможными такие «галактические города», как Даллас, Феникс и Лос-Анджелес.

Рефрижераторные вагоны

Вагон-рефрижератор (фургон-рефрижератор или рефрижератор ), наряду с густой сетью железных дорог, стал чрезвычайно важным связующим звеном между рынком и фермой, давая возможность использовать общенациональные возможности, а не только региональные. До изобретения вагона-рефрижератора перевозить скоропортящиеся продукты на большие расстояния было невозможно. Промышленность по упаковке говядины первой подтолкнула спрос на холодильные машины. Железнодорожные компании не спешили внедрять это новое изобретение из-за больших инвестиций в вагоны для скота, скотные дворы и откормочные площадки.[29] Вагоны-рефрижераторы также были сложными и дорогостоящими по сравнению с другими железнодорожными вагонами, что также замедлило внедрение вагонов-рефрижераторов. После медленного внедрения рефрижераторных вагонов индустрия упаковки говядины доминировала в сфере рефрижераторных вагонов благодаря своей способности контролировать установки по производству льда и устанавливать плату за обледенение. По оценкам Министерства сельского хозяйства США, в 1916 году более 69 процентов убитого в стране скота приходилось на растения, участвовавшие в межгосударственной торговле. Те же компании, которые также были вовлечены в торговлю мясом, позже внедрили рефрижераторный транспорт для перевозки овощей и фруктов. Компании по упаковке мяса имели большую часть дорогостоящего оборудования, такого как вагоны-рефрижераторы и холодильные склады, что позволяло им эффективно распределять все виды скоропортящихся продуктов. Во время Первой мировой войны администрацией Соединенных Штатов был создан национальный парк рефрижераторных автомобилей для решения проблемы простаивающих автомобилей, который позже был продолжен после войны.[30] Проблема простаивающих автомобилей заключалась в том, что рефрижераторы бессмысленно сидели между сезонными сборами урожая. Это означало, что очень дорогие автомобили простояли на железнодорожных станциях большую часть года, не принося дохода владельцу автомобиля. Автомобильный парк представлял собой систему, в которой автомобили распределялись по районам по мере созревания сельскохозяйственных культур, обеспечивая максимальное использование автомобилей. Вагоны-рефрижераторы двинулись на восток из виноградников, садов, полей и садов в западных штатах, чтобы удовлетворить потребности американского потребительского рынка на востоке.[31] Рефрижератор позволял перевозить скоропортящиеся культуры на сотни и даже тысячи километров или миль. Самый заметный эффект от автомобиля - это региональная специализация на овощах и фруктах. Вагон-рефрижератор широко использовался для перевозки скоропортящихся продуктов вплоть до 1950-х годов. К 1960-м годам национальная система автомагистралей между штатами была полностью завершена, что позволило грузовикам перевозить большую часть скоропортящихся пищевых продуктов и вытеснить старую систему рефрижераторных вагонов.[32]

Расширение на запад и в сельские районы

Широкое использование охлаждения позволило открыть в Соединенных Штатах огромное количество новых сельскохозяйственных возможностей. Новые рынки возникли по всей территории Соединенных Штатов в районах, которые ранее были необитаемыми и удаленными от густонаселенных районов. Новые возможности для сельского хозяйства представились в районах, которые считались сельскими, например, в штатах на юге и западе. Крупномасштабные поставки с юга и из Калифорнии были осуществлены примерно в одно и то же время, хотя природный лед использовался с гор Сьерры в Калифорнии, а не для производства льда на юге.[33] Холодильное оборудование позволило многим областям специализироваться на выращивании определенных фруктов. Калифорния специализировалась на выращивании нескольких фруктов, винограда, персиков, груш, слив и яблок, а Джорджия прославилась именно своими персиками. В Калифорнии принятие рефрижераторных вагонов привело к увеличению загрузки вагонов с 4500 вагонов в 1895 году до 8,000-10,000 вагонов в 1905 году.[34] Страны Персидского залива, Арканзас, Миссури и Теннесси начали крупномасштабное выращивание клубники, в то время как Миссисипи стала центром томатная промышленность. Нью-Мексико, Колорадо, Аризона и Невада выращивали дыни. Без охлаждения это было бы невозможно. К 1917 году хорошо развитые фруктовые и овощные районы, расположенные недалеко от восточных рынков, почувствовали давление конкуренции со стороны этих удаленных специализированных центров.[35] Охлаждение не ограничивалось мясом, фруктами и овощами, но также охватывало молочные продукты и молочные фермы. В начале двадцатого века крупные города получали молочные продукты с ферм на расстояние 640 километров (400 миль). Молочные продукты не так легко транспортировать на большие расстояния, как фрукты и овощи, из-за их большей скоропортимости. Холодильное производство сделало возможным производство на западе, вдали от восточных рынков, настолько, что фермеры могли оплачивать транспортные расходы и при этом продавать своих восточных конкурентов дешевле.[36] Холодильное оборудование и рефрижераторные рельсы дали возможность работать в районах с богатой почвой вдали от естественных транспортных путей, таких как реки, долины или гавани.[37]

Расцвет галактического города

Термин "пограничный город" был придуман Джоэл Гарро, а термин «галактический город» был придуман Льюис Мамфорд. Эти термины относятся к концентрации бизнеса, покупок и развлечений за пределами традиционного центра города или центрального делового района в том, что ранее было жилым или сельским районом. Росту этих городов способствовали несколько факторов, такие как Лос-Анджелес, Лас-Вегас, Хьюстон и Феникс. Факторы, которые способствовали развитию этих больших городов, включают надежные автомобили, системы шоссе, охлаждение и рост сельскохозяйственного производства. Большие города, подобные упомянутым выше, не были редкостью в истории, но то, что отличает эти города от остальных, состоит в том, что эти города расположены не вдоль какого-то естественного транспортного канала или не на пересечении двух или более каналов, таких как тропа, гавань. , гора, река или долина. Эти большие города были созданы в районах, которые всего несколько сотен лет назад были бы непригодными для проживания. Без экономичного способа охлаждения воздуха и транспортировки воды и продуктов питания на большие расстояния эти большие города никогда бы не развивались. На быстрый рост этих городов повлияло охлаждение и повышение производительности сельского хозяйства, что позволило более удаленным фермам эффективно прокормить население.[37]

Влияние на сельское хозяйство и производство продуктов питания

Роль сельского хозяйства в развитых странах за последнее столетие резко изменилась из-за многих факторов, включая охлаждение. Статистика переписи 2007 года дает информацию о высокой концентрации продаж сельскохозяйственной продукции, поступающей от небольшой части существующих ферм в Соединенных Штатах сегодня. Это частичный результат рынка, созданного для торговли замороженным мясом в результате первой успешной поставки замороженных туш овец из Новой Зеландии в 1880-х годах. По мере того, как рынок продолжал расти, начали применяться правила обработки и качества пищевых продуктов.В конце концов, электричество было введено в сельские дома в Соединенных Штатах, что позволило продолжить распространение холодильных технологий на фермах, увеличивая производительность на человека. Сегодня использование холодильного оборудования на ферме снижает уровень влажности, предотвращает порчу из-за роста бактерий и способствует сохранению.

Демография

Внедрение холодильного оборудования и развитие дополнительных технологий коренным образом изменили сельское хозяйство США. В начале 20 века сельское хозяйство было обычным занятием и образом жизни для граждан США, поскольку большинство фермеров фактически жили на своей ферме. В 1935 году в США насчитывалось 6,8 миллиона ферм с населением 127 миллионов человек. Тем не менее, в то время как население Соединенных Штатов продолжает расти, количество граждан, занимающихся сельским хозяйством, продолжает сокращаться. Согласно переписи населения США 2007 года, менее одного процента населения в 310 миллионов человек сегодня считают сельское хозяйство своим занятием. Однако рост населения привел к увеличению спроса на сельскохозяйственную продукцию, который удовлетворяется за счет большего разнообразия сельскохозяйственных культур, удобрений, пестицидов и усовершенствованных технологий. Усовершенствованная технология снизила риск и время, необходимое для управления сельским хозяйством, и позволяет более крупным фермам увеличивать выпуск продукции на человека для удовлетворения потребностей общества.[38]

Упаковка и торговля мясом

До 1882 г. Южный остров Новой Зеландии экспериментировали с посевом трав и скрещиванием овец, что немедленно дало их фермерам экономический потенциал в экспорте мяса. В 1882 г. была отправлена ​​первая удачная партия туш овец из г. Порт Чалмерс в Данидин, Новая Зеландия, в Лондон. К 1890-м годам торговля замороженным мясом в Новой Зеландии становилась все более прибыльной, особенно в Кентербери, откуда в 1900 году приходилось 50% экспортированных туш овец. Вскоре мясо Кентербери стало известно своим высочайшим качеством, что вызвало спрос на новозеландское мясо во всем мире. Чтобы удовлетворить этот новый спрос, фермеры улучшили свои корма, чтобы овцы были готовы к убою всего за семь месяцев. Этот новый способ доставки привел к экономическому буму в Новой Зеландии к середине 1890-х годов.[39]

В Соединенных Штатах Закон об инспекции мяса 1891 года был принят в Соединенных Штатах, потому что местные мясники считали систему рефрижераторного вагона вредной для здоровья.[40] Когда упаковка мяса начала набирать популярность, потребители стали нервничать по поводу качества мяса для потребления. Аптон Синклер Роман 1906 года Джунгли привлекли негативное внимание к индустрии упаковки мяса, обращая внимание на антисанитарные условия труда и обработки больных животных. Книга привлекла внимание президента Теодор Рузвельт, и Закон 1906 года об инспекции мяса был введен в действие в качестве поправки к Закону об инспекции мяса 1891 года. Этот новый закон был посвящен качеству мяса и окружающей среде, в которой оно перерабатывается.[41]

Электричество в сельской местности

В начале 1930-х годов 90 процентов городского населения США была электроэнергия по сравнению с 10 процентами сельских домов. В то время энергетические компании не считали, что распространение электроэнергии на сельские районы (электрификация сельской местности ) принесет достаточно прибыли, чтобы окупить это время. Однако в разгар Великая депрессия Президент Франклин Д. Рузвельт осознал, что сельские районы по-прежнему будут отставать от городских как по уровню бедности, так и по уровню производства, если они не будут электрически подключены. 11 мая 1935 года президент подписал указ под названием «Управление электрификации сельских районов», также известное как REA. Агентство предоставило кредиты для финансирования электроэнергетической инфраструктуры в сельской местности. Всего за несколько лет 300 000 человек в сельских районах Соединенных Штатов получили электроэнергию в своих домах.

Хотя электричество значительно улучшило условия труда на фермах, оно также оказало большое влияние на безопасность производства продуктов питания. Системы охлаждения были внедрены в сельское хозяйство и раздача еды процессы, которые помогли консервирование продуктов питания и сохранял запасы продуктов питания в безопасности. Холодильное оборудование также позволило производить скоропортящиеся товары, которые затем можно было отправлять по всей территории Соединенных Штатов. В результате фермеры США быстро стали самыми производительными в мире,[42] и совершенно новый пищевые системы возникла.

Использование на ферме

Чтобы снизить уровень влажности и порчу из-за роста бактерий, сегодня в сельском хозяйстве используется охлаждение для переработки мяса, продуктов и молочных продуктов. Холодильные системы чаще всего используются в теплые месяцы для сельскохозяйственных продуктов, которые необходимо охладить как можно скорее, чтобы соответствовать стандартам качества и продлить срок хранения. Между тем, молочные фермы охлаждают молоко круглый год, чтобы избежать порчи.[43]

Влияние на образ жизни и диету

В конце 19 века и в самом начале 20 века, за исключением основных продуктов питания (сахар, рис и бобы), которые не нуждались в охлаждении, доступные продукты сильно зависели от сезонов и того, что можно было выращивать на месте.[44] Охлаждение сняло эти ограничения. Холодильное оборудование сыграло большую роль в осуществимости, а затем и в популярности современного супермаркета. Фрукты и овощи вне сезона или выращенные в отдаленных местах теперь доступны по относительно низким ценам. Холодильники привели к огромному увеличению доли мясных и молочных продуктов в общих продажах супермаркетов.[45] Помимо изменения товаров, приобретаемых на рынке, возможность хранить эти продукты в течение продолжительных периодов времени привела к увеличению количества свободного времени.[нужна цитата ] До появления бытовых холодильников людям приходилось ежедневно делать покупки в магазинах, необходимых для еды.

Влияние на питание

Внедрение холодильного оборудования позволило обеспечить гигиеническую обработку и хранение скоропортящихся продуктов и, как таковое, способствовало росту производства, потребления и доступности питательных веществ. Изменение нашего метода хранения продуктов питания переместило нас от солей к более контролируемому уровню натрия. Возможность перемещать и хранить скоропортящиеся продукты, такие как мясо и молочные продукты, привела к увеличению потребления молочных продуктов на 1,7% и общего потребления белка на 1,25% ежегодно в США после 1890-х годов.[46]

Люди потребляли эти скоропортящиеся продукты не только потому, что им стало легче их хранить, но и потому, что инновации в области транспортировки и хранения в холодильнике привели к уменьшению порчи и отходов, что привело к снижению цен на эти продукты. На охлаждение приходится не менее 5,1% увеличения роста взрослого человека (в США) за счет улучшения питания, и когда дополнительно учитываются косвенные эффекты, связанные с улучшением качества питательных веществ и снижением заболеваемости, общее воздействие становится значительным. больше. Недавние исследования также показали отрицательную взаимосвязь между количеством холодильников в семье и уровнем смертности от рака желудка.[47]

Текущие применения охлаждения

Вероятно, наиболее широко используемые в настоящее время холодильные установки относятся к кондиционирование воздуха частных домов и общественных зданий, а также охлаждение пищевых продуктов в домах, ресторанах и больших складских помещениях. Использование холодильники а также холодильные и морозильные камеры на кухнях, фабриках и складах [48][49][50][51][52] для хранения и обработки фруктов и овощей позволил добавить свежие салаты в современный рацион круглый год и безопасно хранить рыбу и мясо в течение длительного времени. Оптимальный температурный диапазон для хранения скоропортящихся продуктов составляет от 3 до 5 ° C (от 37 до 41 ° F) .[53]

В торговле и производстве холодильники находят множество применений. Холод используется для сжижения газов - кислород, азот, пропан, и метан, Например. При очистке сжатого воздуха используется для конденсировать водяной пар из сжатого воздуха для снижения его влажности. В нефтеперерабатывающие заводы, химические заводы, и нефтехимический установки, охлаждение используется для поддержания определенных процессов при необходимых низких температурах (например, в алкилирование из бутены и бутан производить высокиеоктан бензиновый компонент). Металлисты используют охлаждение для закалки стали и столовых приборов. При транспортировке чувствительных к температуре продуктов питания и других материалов грузовиками, поездами, самолетами и морскими судами охлаждение является необходимостью.

Молочные продукты постоянно нуждаются в охлаждении, и только в последние несколько десятилетий было обнаружено, что яйца необходимо охлаждать во время транспортировки, а не ждать, пока они будут охлаждены после доставки в продуктовый магазин. Мясо, птица и рыба перед продажей должны храниться в условиях контролируемого климата. Кроме того, охлаждение помогает дольше сохранять фрукты и овощи съедобными.

Одним из самых влиятельных применений охлаждения стало развитие суши /сашими промышленность Японии. До открытия холодильника многие ценители суши подвергались риску заразиться болезнями. Опасности неохлажденных сашими не выявлялись в течение десятилетий из-за отсутствия исследований и распространения медицинских услуг в сельских районах Японии. Примерно в середине века Зоджируши Корпорация, базирующаяся в Киото, сделала прорыв в конструкции холодильников, сделав холодильники более дешевыми и доступными для владельцев ресторанов и широкой публики.

Способы охлаждения

Способы замораживания можно классифицировать как нециклический, циклический, термоэлектрический и магнитный.

Нециклическое охлаждение

Основная статья: Торговля льдом

Этот метод охлаждения охлаждает замкнутое пространство путем таяния льда или сублимации. сухой лед.[54] Пожалуй, самый простой пример - переносной кулер, куда кладут предметы, а потом заливают льдом. Обычный лед может поддерживать температуру около точки замерзания, но не ниже ее, если только соль не используется для дальнейшего охлаждения льда (как в традиционный производитель мороженого ). Сухой лед может надежно снизить температуру ниже точки замерзания воды.

Циклическое охлаждение

Основная статья: Тепловой насос и холодильный цикл

Он состоит из холодильного цикла, в котором тепло отводится из низкотемпературного помещения или источника и отводится в высокотемпературный сток с помощью внешней работы, и обратный ему, термодинамический энергетический цикл. В энергетическом цикле тепло подается от высокотемпературного источника к двигателю, причем часть тепла используется для выполнения работы, а остальная часть отводится в низкотемпературный сток. Это удовлетворяет второй закон термодинамики.

А цикл охлаждения описывает изменения, которые происходят в хладагенте, поскольку он попеременно поглощает и отводит тепло, циркулируя через холодильник. Он также применяется для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. HVACR работают при описании «процесса» потока хладагента через установку HVACR, будь то блочная или сплит-система.

Тепло естественно перетекает с горячего на холодное. Работа применяется для охлаждения жилого помещения или хранилища путем перекачивания тепла от источника тепла с более низкой температурой в радиатор с более высокой температурой. Изоляция используется для уменьшения работы и энергия необходимо для достижения и поддержания более низкой температуры в охлаждаемом помещении. Математически принцип работы холодильного цикла описан Сади Карно в 1824 году как Тепловой двигатель.

В наиболее распространенных типах холодильных систем используется обратная система Ренкина. парокомпрессионное охлаждение цикл, хотя абсорбционные тепловые насосы используются в меньшинстве приложений.

Циклическое охлаждение можно разделить на:

  1. Паровой цикл и
  2. Газовый цикл

Холодильное оборудование с паровым циклом можно дополнительно классифицировать как:

  1. Парокомпрессионное охлаждение
  2. Сорбционное охлаждение
    1. Пароабсорбционное охлаждение
    2. Адсорбционное охлаждение

Парокомпрессионный цикл

Смотрите также: Парокомпрессионное охлаждение
Рисунок 1: Парокомпрессионное охлаждение
Рисунок 2: Диаграмма температура – ​​энтропия

Цикл сжатия пара используется в большинстве бытовых холодильников, а также во многих крупных коммерческих и промышленное охлаждение системы. На рис. 1 представлена ​​принципиальная схема компонентов типичной парокомпрессионной холодильной установки.

В термодинамика цикла можно проанализировать на диаграмме[55] как показано на рисунке 2. В этом цикле циркулирующий хладагент, такой как Фреон входит в компрессор как пар. От точки 1 до точки 2 пар сжимается при постоянном энтропия и выходит из компрессора в виде пара с более высокой температурой, но все еще ниже давление газа при этой температуре. Из точки 2 в точку 3 и далее в точку 4 пар проходит через конденсатор который охлаждает пар до тех пор, пока он не начинает конденсироваться, а затем конденсирует пар в жидкость, отводя дополнительное тепло при постоянном давлении и температуре. Между точками 4 и 5 жидкий хладагент проходит через расширительный клапан (также называемый дроссельной заслонкой), где его давление резко падает, вызывая мгновенное испарение и автоохлаждение, как правило, менее половины жидкости.

В результате получается смесь жидкости и пара при более низких температуре и давлении, как показано в точке 5. Затем холодная парожидкостная смесь проходит через змеевик или трубы испарителя и полностью испаряется за счет охлаждения теплого воздуха (из охлаждаемого пространства ) обдувается вентилятором через змеевик или трубы испарителя. Образовавшиеся пары хладагента возвращаются на вход компрессора в точке 1 для завершения термодинамического цикла.

Вышеприведенное обсуждение основано на идеальном парокомпрессионном холодильном цикле и не учитывает реальные эффекты, такие как падение давления на трение в системе, незначительное термодинамическая необратимость во время сжатия пара хладагента, или неидеальный газ поведение, если таковое имеется. Парокомпрессионные холодильники могут быть организованы в две ступени в каскадное охлаждение систем, при этом вторая ступень охлаждает конденсатор первой ступени. Это можно использовать для достижения очень низких температур.

Более подробная информация о конструкции и характеристиках парокомпрессионных холодильных систем доступна в классическом Справочник инженеров-химиков Перри.[56]

Сорбционный цикл

Цикл абсорбции
Основная статья: Абсорбционный холодильник

В первые годы двадцатого века цикл поглощения пара с использованием водно-аммиачных систем или LiBr вода была популярна и широко использовалась. После развития цикла сжатия пара, цикл поглощения пара потерял большую часть своего значения из-за его низкой коэффициент производительности (примерно одна пятая от цикла сжатия пара). Сегодня цикл поглощения пара используется в основном там, где есть топливо для отопления, но нет электричества, например, в прогулочные автомобили которые несут Сжиженный газ. Он также используется в промышленных условиях, где избыточное количество отработанного тепла преодолевает его неэффективность.

Цикл абсорбции аналогичен циклу сжатия, за исключением метода повышения давления пара хладагента. В абсорбционной системе компрессор заменен абсорбером, который растворяет хладагент в подходящей жидкости, жидкостным насосом, который повышает давление, и генератором, который при добавлении тепла отводит пары хладагента из жидкости под высоким давлением. Жидкостному насосу требуется некоторая работа, но для данного количества хладагента она намного меньше, чем требуется компрессору в цикле сжатия пара. В абсорбционном холодильнике используется подходящая комбинация хладагента и абсорбента. Наиболее распространены комбинации аммиака (хладагент) с водой (абсорбент) и воды (хладагент) с бромидом лития (абсорбент).

Адсорбционный цикл
Основная статья: Адсорбционное охлаждение

Основное отличие от цикла абсорбции заключается в том, что в цикле адсорбции хладагентом (адсорбатом) может быть аммиак, вода, метанол и т.д., в то время как адсорбент является твердым, например силиконовый гель, Активированный уголь, или цеолит, в отличие от цикла абсорбции, где абсорбент является жидкостью.

Причина, по которой технология адсорбционного охлаждения широко исследуется в последние 30 лет, заключается в том, что работа системы адсорбционного охлаждения часто бесшумна, не вызывает коррозии и не наносит вреда окружающей среде.[57]

Газовый цикл

Когда рабочая жидкость это газ, который сжимается и расширяется, но не меняет фазы, цикл охлаждения называется газовый цикл. Воздуха чаще всего это рабочая жидкость. Поскольку в газовом цикле не предусмотрены конденсация и испарение, компоненты, соответствующие конденсатору и испарителю в цикле сжатия пара, представляют собой горячий и холодный газ, переходящий в газ. теплообменники в газовых циклах.

Газовый цикл менее эффективен, чем цикл сжатия пара, поскольку газовый цикл работает в обратном направлении. Цикл Брайтона вместо обратного Цикл Ренкина. Таким образом, рабочая жидкость не получает и не отводит тепло при постоянной температуре. В газовом цикле охлаждающий эффект равен произведению удельной теплоемкости газа и повышения температуры газа на стороне низких температур. Следовательно, при одинаковой охлаждающей нагрузке цикл охлаждения газа требует большого массового расхода и является громоздким.

Из-за их более низкой эффективности и большего объема, воздушный цикл Охладители в настоящее время не часто используются в наземных охлаждающих устройствах. Однако машина воздушного цикла очень часто встречается на газовая турбина реактивный двигатель самолет в качестве охлаждающих и вентиляционных устройств, поскольку сжатый воздух легко доступен из компрессорных секций двигателей. Такие агрегаты также служат для создания избыточного давления в самолете.

Термоэлектрическое охлаждение

Термоэлектрическое охлаждение использует Эффект Пельтье создать жару поток между стыком двух видов материала. Этот эффект обычно используется в кемпинговых и портативных холодильниках, а также для охлаждения электронных компонентов и небольших инструментов. Охладители Пельтье часто используются там, где традиционный холодильник с парокомпрессионным циклом был бы непрактичным или занимал бы слишком много места, а также в охлаждаемых датчиках изображения в качестве простого, компактного и легкого, если неэффективного, способа достижения очень низких температур с использованием двух или более ступенчатые охладители Пельтье, расположенные в каскадное охлаждение конфигурация, означающая, что 2 или более элемента Пельтье наложены друг на друга, причем каждая ступень больше предыдущей,[58] для извлечения большего количества тепла и отработанного тепла, произведенного на предыдущих этапах. Охлаждение Пельтье имеет только 1/4 эффективности цикла сжатия пара, поэтому оно не извлекает столько тепла, выделяет больше отработанного тепла (тепла, генерируемого элементом Пельтье или охлаждающим механизмом) и потребляет больше энергии для данной охлаждающей способности.

Магнитное охлаждение

Основная статья: Магнитное охлаждение

Магнитное охлаждение, или адиабатический размагничивание, - технология охлаждения, основанная на магнитокалорическом эффекте, внутренняя собственность магнитных тел. Хладагент часто парамагнитный поваренная соль, такие как церий магний нитрат. Активный магнитный диполи в данном случае это те из электронные оболочки парамагнитных атомов.

К хладагенту прикладывают сильное магнитное поле, заставляя его различные магнитные диполи выровняться и переводя эти степени свободы хладагента в состояние пониженного энтропия. Затем радиатор поглощает тепло, выделяемое хладагентом из-за потери энтропии. В этом случае тепловой контакт с радиатором нарушается, и система становится изолированной, а магнитное поле отключается. Это увеличивает теплоемкость хладагента, тем самым снижая его температуру ниже температуры радиатора.

Поскольку немногие материалы демонстрируют необходимые свойства при комнатной температуре, их применение до сих пор ограничивалось криогеника и исследования.

Другие методы

Другие методы охлаждения включают машина воздушного цикла используется в самолетах; то вихревая трубка используется для точечного охлаждения при наличии сжатого воздуха; и термоакустическое охлаждение использование звуковых волн в сжатом газе для передачи тепла и теплообмена; пароструйное охлаждение популярный в начале 1930-х годов для кондиционирования больших зданий; термоупругое охлаждение с использованием интеллектуального металлического сплава, растягивающего и расслабляющего. Много Цикл Стирлинга тепловые двигатели могут работать в обратном направлении, чтобы действовать как холодильник, и поэтому эти двигатели занимают нишу в криогеника. Кроме того, есть и другие типы криокулеры такие как кулеры Gifford-McMahon, кулеры Joule-Thomson, импульсные холодильники и, для температур от 2 мК до 500 мК, холодильники разбавления.

Эластокалорийное охлаждение

Другой потенциальный метод твердотельного охлаждения и относительно новая область исследований проистекает из особого свойства: супер эластичный материалы. Эти материалы претерпевают изменение температуры при механическом воздействии. стресс (так называемый эластокалорический эффект). Поскольку сверхэластичные материалы обратимо деформируются при высоких напряжения, материал сплющивается эластичный регион в своем кривая напряжения-деформации вызванный результирующим фазовым превращением из аустенитный к мартенситный кристаллическая фаза.

Когда сверхэластичный материал испытывает напряжение в аустенитной фазе, он подвергается экзотермический фазовое превращение в мартенситную фазу, что вызывает нагрев материала. Снятие напряжения обращает процесс, возвращает материалу его аустенитную фазу и поглощает тепло из окружающей среды, охлаждающей материал.

Самая привлекательная часть этого исследования - насколько эта технология охлаждения потенциально энергоэффективна и безвредна для окружающей среды. Различные используемые материалы, обычно сплавы с памятью формы, обеспечить нетоксичный источник охлаждения без выбросов. Наиболее часто изучаемыми материалами являются сплавы с памятью формы, такие как нитинол и Cu-Zn-Al. Нитинол - один из наиболее перспективных сплавов с теплоотдачей около 66 Дж / см.3 и изменение температуры примерно на 16–20 К.[59] Из-за сложности производства некоторых сплавов с памятью формы альтернативные материалы, такие как натуральная резина были изучены. Хотя резина может не выделять столько тепла на единицу объема (12 Дж / см3 ), как сплавы с памятью формы, он по-прежнему вызывает сравнимое изменение температуры примерно на 12 К и работает в подходящем диапазоне температур, низких напряжениях и низкой стоимости.[60]

Однако основная проблема связана с потенциальными потерями энергии в виде гистерезис, часто связанные с этим процессом. Поскольку большая часть этих потерь возникает из-за несовместимости двух фаз, необходима правильная настройка сплава, чтобы уменьшить потери и повысить обратимость и эффективность. Уравновешивание деформации трансформации материала с потерями энергии позволяет получить большой эластокалорический эффект и потенциально является новой альтернативой охлаждению.[61]

Холодильник ворота

Метод Fridge Gate представляет собой теоретическое приложение использования одного логического элемента для управления холодильником наиболее энергоэффективным способом без нарушения законов термодинамики. Он работает на том факте, что существует два энергетических состояния, в которых может существовать частица: основное состояние и возбужденное состояние. Возбужденное состояние несет немного больше энергии, чем основное состояние, достаточно маленькое, чтобы переход произошел с большой вероятностью. С дверцей холодильника связаны три компонента или типа частиц. Первый находится внутри холодильника, второй - снаружи, а третий подключен к источнику питания, который время от времени нагревается настолько, что может достичь состояния E и пополнить источник. На этапе охлаждения внутри холодильника частица g-состояния поглощает энергию окружающих частиц, охлаждая их и сама переходит в состояние e. На втором этапе снаружи холодильника, где частицы также находятся в состоянии e, частица переходит в состояние g, высвобождая энергию и нагревая внешние частицы. На третьем и последнем этапе источник питания перемещает частицу в состояние e, а когда она падает в состояние g, он вызывает энергетически нейтральный обмен, при котором внутренняя e-частица заменяется новой g-частицей, перезапуская цикл.[62]

Пассивные системы

Исследователи Массачусетского технологического института разработали новый способ обеспечения охлаждения в жаркий солнечный день с использованием недорогих материалов и без использования энергии, генерируемой ископаемым топливом. Пассивная система, которую можно использовать в качестве дополнения к другим системам охлаждения для хранения продуктов питания и медикаментов в жарких, автономных местах, по сути, представляет собой высокотехнологичную версию зонтика от солнца.[63]

Рейтинги емкости

Холодопроизводительность холодильной системы является результатом испарители ’ энтальпия подъем и испарители массовый расход. Измеренная холодопроизводительность часто измеряется в кВт или БТЕ / ч. Бытовые и коммерческие холодильники могут быть рассчитаны на охлаждение в кДж / с или БТЕ / ч. Для коммерческих и промышленных холодильных систем киловатт (кВт) - это основная единица охлаждения, за исключением Северной Америки, где оба тонна холода и БТЕ / ч.

Система охлаждения коэффициент производительности (CoP) очень важен для определения общей эффективности системы. Он определяется как холодопроизводительность в кВт, деленная на потребляемую энергию в кВт. Хотя CoP - это очень простой способ измерения производительности, он обычно не используется для промышленного охлаждения в Северной Америке. Владельцы и производители этих систем обычно используют коэффициент производительности (ПФ). Коэффициент мощности системы определяется как потребляемая системой энергия в лошадиных силах, деленная на ее холодопроизводительность в TR. И CoP, и PF могут применяться как ко всей системе, так и к системным компонентам. Например, отдельный компрессор может быть оценен путем сравнения энергии, необходимой для работы компрессора, с ожидаемой холодопроизводительностью на основе входного объемного расхода. Важно отметить, что и CoP, и PF для холодильной системы определены только для определенных рабочих условий, включая температуры и тепловые нагрузки. Уход от указанных условий эксплуатации может резко изменить производительность системы.

Системы кондиционирования воздуха, используемые в жилых помещениях, обычно используют ВИДЯЩИЙ (Сезонный коэффициент энергоэффективности) для рейтинга энергоэффективности. [64] В системах кондиционирования воздуха для коммерческого применения часто используется EER (Коэффициент энергоэффективности ) и IEER (интегрированный коэффициент энергоэффективности) для оценки эффективности использования энергии. [65]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Международный словарь по холоду, http://dictionary.iifiir.org/search.php
  2. ^ Терминология ASHRAE, https://www.ashrae.org/technical-resources/free-resources/ashrae-terminology
  3. ^ Международный словарь по холоду, http://dictionary.iifiir.org/search.php
  4. ^ Терминология ASHRAE, https://www.ashrae.org/technical-resources/free-resources/ashrae-terminology
  5. ^ Нойбургер, Альберт (2003). Технические искусства и науки древних. Лондон: Кеган Пол. п. 122. ISBN  978-0-7103-0755-2.
  6. ^ Нойбургер, Альберт (2003). Технические искусства и науки древних. Лондон: Кеган Пол. С. 122–124. ISBN  978-0-7103-0755-2.
  7. ^ Андерсон, Оскар Эдвард (1953). Холодильное оборудование в Америке; история новой технологии и ее влияние. Принстон: Опубликовано для Университета Цинциннати издательством Princeton University Press. С. 5–6. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  8. ^ Андерсон, Оскар Эдвард (1953). Холодильное оборудование в Америке; история новой технологии и ее влияние. Принстон: Опубликовано для Университета Цинциннати издательством Princeton University Press. С. 8–11. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  9. ^ Андерсон, Оскар Эдвард (1953). Холодильное оборудование в Америке; история новой технологии и ее влияние. Принстон: Опубликовано для Университета Цинциннати издательством Princeton University Press. С. 11–13. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  10. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press, pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. С. 20–23. ISBN  978-0-674-05722-7.
  11. ^ Арора, Рамеш Чандра (2012). «Механическое парокомпрессионное охлаждение». Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха. Нью-Дели: PHI Learning. п. 3. ISBN  978-81-203-3915-6.
  12. ^ Охлаждение испарением (письмо Джону Лайнингу) В архиве 2011-01-28 на Wayback Machine. Бенджамин Франклин, Лондон, 17 июня 1758 г.
  13. ^ Берстолл, Обри Ф. (1965). История машиностроения. MIT Press. ISBN  978-0-262-52001-0.
  14. ^ «Патентные изображения».
  15. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. п. 23. ISBN  978-0-674-05722-7.
  16. ^ Джеймс Берк (1979). «Ешь, пей и веселись». Подключения. Эпизод 8. 41–49 минут. BBC.
  17. ^ Андерсон, Оскар Эдвард (1953). Холодильное оборудование в Америке; история новой технологии и ее влияние. Принстон: Опубликовано для Университета Цинциннати издательством Princeton University Press. п. 25. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  18. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. п. 25. ISBN  978-0-674-05722-7.
  19. ^ Андерсон, Оскар Эдвард (1953). Холодильное оборудование в Америке; история новой технологии и ее влияние. Принстон: Опубликовано для Университета Цинциннати издательством Princeton University Press. С. 110–111. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  20. ^ Холодильное оборудование, Историческая ассоциация штата Техас.
  21. ^ Колин Уиллискрофт (2007). Прочное наследие - 125-летняя история сельского хозяйства Новой Зеландии с момента первой поставки замороженного мяса. NZ Rural Press Limited.
  22. ^ "Наша история | Решения для охлаждения | J&E Hall". www.jehall.com.
  23. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. п. 142. ISBN  978-0-674-05722-7.
  24. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. п. 38. ISBN  978-0-674-05722-7.
  25. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. С. 23, 38. ISBN  978-0-674-05722-7.
  26. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press, pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. С. 43–45. ISBN  978-0-674-05722-7.
  27. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. п. 44. ISBN  978-0-674-05722-7.
  28. ^ Фрейдберг, Сюзанна (2010). Fresh: скоропортящаяся история (1st Harvard University Press, pbk. Ed.). Кембридж, Массачусетс: Belknap. п. 45. ISBN  978-0-674-05722-7.
  29. ^ Дэйнс-Винжетт, Линд. «Идет ледяной вагон: история вагона-рефрижератора». Историк Сан-Хоакина. 10 (4): 2.
  30. ^ Дэйнс-Винжетт, Линд. «Идет ледяной вагон: история вагона-рефрижератора». Историк Сан-Хоакина. 10 (4).
  31. ^ Дэйнс-Винжетт, Линд. «Идет ледяной вагон: история вагона-рефрижератора». Историк Сан-Хоакина. 10 (4): 3.
  32. ^ Стовер, Дж. (1970). "Американские железные дороги". История железнодорожного рефрижератора в Чикаго: 214.
  33. ^ Дэйнс-Винжетт, Линд. «Идет ледяной вагон: история вагона-рефрижератора». Историк Сан-Хоакина. 10 (4): 7.
  34. ^ Андерсон, Оскар Эдвард (1953). Холодильное оборудование в Америке; история новой технологии и ее влияние. Принстон: Опубликовано для Университета Цинциннати издательством Princeton University Press. п. 156. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  35. ^ Андерсон, Оскар Эдвард (1953). Холодильное оборудование в Америке; история новой технологии и ее влияние. Принстон: Опубликовано для Университета Цинциннати издательством Princeton University Press. п. 158. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  36. ^ Андерсон, Оскар Эдвард (1953). Холодильное оборудование в Америке; история новой технологии и ее влияние. Принстон: Опубликовано для Университета Цинциннати издательством Princeton University Press. п. 168. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  37. ^ а б Шимд, А. «Экономика расселения населения: стоимость альтернативных моделей роста» (PDF).
  38. ^ «Демография». 2015-03-19.
  39. ^ Педен, Р. «Фермерство в хозяйстве - Холодильное и овцеводство».
  40. ^ Libecap. «Расцвет чикагских упаковщиков мяса и истоки инспекции мяса и антимонопольного законодательства» (PDF). Экономический запрос. 30: 242–262. Дои:10.1111 / j.1465-7295.1992.tb01656.x. S2CID  154055122.
  41. ^ Рокофф, Гэри М. Уолтон, Хью (2010). История американской экономики (11-е изд.). Мейсон, Огайо: Юго-Западное обучение / Cengage. стр.336 –368. ISBN  978-0-324-78661-3.
  42. ^ Кэмпбелл, Д. (август 2000 г.), "Когда зажегся свет" (PDF), Сельские кооперативы, заархивировано из оригинал (PDF) на 2015-04-24
  43. ^ Борода, Р. «Энергоэффективное охлаждение для фермерских хозяйств».
  44. ^ Stelpflug, E (1950). «Пищевая промышленность и роль, которую играет в ней охлаждение». Журнал финансовых аналитиков. 6 (4): 37–39. Дои:10.2469 / faj.v6.n4.37.
  45. ^ Стелпфлуг, Э. (1954). «Влияние современного охлаждения на современный супермаркет». Журнал финансовых аналитиков. 10 (5): 63–64. Дои:10.2469 / faj.v10.n5.63.
  46. ^ Craig, L .; Goodwin B .; Греннес Т. (2004). «Влияние механического охлаждения на питание в США». История социальных наук. 28 (2): 325–336. Дои:10.1215/01455532-28-2-325.
  47. ^ Парк, Б .; Шин А .; Ю, К .; и другие. (2011). «Экологическое исследование использования холодильника, потребления соли, овощей и фруктов и рака желудка». Причины рака и борьба с ними. 22 (11): 1497–1502. Дои:10.1007 / s10552-011-9823-7. PMID  21805052. S2CID  24595562.
  48. ^ "Холодильные изделия Heatcraft | Холодильное оборудование Heatcraft во всем мире". www.heatcraftrpd.com.
  49. ^ "Холодильные изделия Heatcraft | Холодильное оборудование Heatcraft во всем мире". www.heatcraftrpd.com.
  50. ^ "Рассел - вход в дом". russell.htpg.com.
  51. ^ «Холодная зона - кулеры». coldzone.htpg.com.
  52. ^ "Холодильные изделия Heatcraft | Холодильное оборудование Heatcraft во всем мире". www.heatcraftrpd.com.
  53. ^ Держите свой холодильник в чистоте и без льда. BBC. 30 апреля 2008 г.
  54. ^ «Способы охлаждения: охлаждение льдом, охлаждение сухим льдом». Brighthub Engineering. 2008-12-22. Получено 2016-02-29.
  55. ^ Идеальный цикл сжатия пара В архиве 2007-02-26 на Wayback Machine
  56. ^ Перри Р. Х. и Грин Д. У. (1984). Справочник инженеров-химиков Перри (6-е изд.). McGraw Hill, Inc. ISBN  978-0-07-049479-4. (см. стр. с 12–27 по 12–38)
  57. ^ Гоял, Параш; Баредар, Прашант; Миттал, Арвинд; Сиддики, Аминур. Р. (01.01.2016). «Адсорбционная холодильная техника - Обзор теории и ее приложений солнечной энергии». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 53: 1389–1410. Дои:10.1016 / j.rser.2015.09.027. ISSN  1364-0321.
  58. ^ «4-х ступенчатые термоэлектрические охладители». kryothermtec.com.
  59. ^ Tušek, J .; Engelbrecht, K .; Mikkelsen, L.P .; Прайдс, Н. (февраль 2015 г.). «Эластокалорический эффект Ni-Ti проволоки для применения в охлаждающем устройстве». Журнал прикладной физики. 117 (12): 124901. Bibcode:2015JAP ... 117l4901T. Дои:10.1063/1.4913878.
  60. ^ Се, Чжунцзянь; Себальд, Гаэль; Гайомар, Даниэль (21 февраля 2017 г.). «Температурная зависимость эластокалорического эффекта в натуральном каучуке». Письма о физике A. 381 (25–26): 2112–2116. arXiv:1604.02686. Bibcode:2017ФЛА..381.2112Х. Дои:10.1016 / j.physleta.2017.02.014. S2CID  119218238.
  61. ^ Лу, Бенфенг; Лю, Цзянь (18 мая 2017 г.). «Упруго-калорический эффект и сверхупругая стабильность в поликристаллических сплавах Гейслера Ni – Mn – In – Co: гистерезис и эффекты скорости деформации». Научные отчеты. 7 (1): 2084. Bibcode:2017НатСР ... 7.2084Л. Дои:10.1038 / s41598-017-02300-3. ЧВК  5437036. PMID  28522819.
  62. ^ Ренато Реннер (9 февраля 2012 г.). «Термодинамика: ворота холодильника». Природа. 482 (7384): 164–165. Bibcode:2012Натура.482..164р. Дои:10.1038 / 482164a. PMID  22318595. S2CID  4416925.
  63. ^ «Новый способ обеспечить охлаждение без электроэнергии». Новости MIT. Получено 30 ноября 2018.
  64. ^ «Сезонный коэффициент энергоэффективности». www.ahrinet.org. Получено 2020-06-09.
  65. ^ Кальдероне, Энтони Доменик; Хессами, Мир-Акбар; Брей, Стефан (01.01.2005). «Использование солнечных осушающих систем кондиционирования воздуха в коммерческих зданиях». Солнечная энергия. ASMEDC: 71–78. Дои:10.1115 / isec2005-76107. ISBN  0-7918-4737-3.

дальнейшее чтение

  • Объем охлаждения, Справочник ASHRAE, ASHRAE, Inc., Атланта, Джорджия
  • Стокер и Джонс, Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха, Tata-McGraw Hill Publishers
  • Матур, М.Л., Мехта, Ф.С., Тепловая инженерия Том II
  • Энциклопедия MSN Encarta
  • Эндрю Д. Альтхаус; Карл Х. Тернквист; Альфред Ф. Браччано (2003). Современное охлаждение и кондиционирование (18-е изд.). Издательство Гудхарт-Уилкокс. ISBN  978-1-59070-280-2.
  • Андерсон, Оскар Эдвард (1972). Холодильное оборудование в Америке: история новой технологии и ее влияние. Kennikat Press. п. 344. ISBN  978-0-8046-1621-8.
  • Шахтман, Том (2000). Абсолютный ноль: и покорение холода. Mariner Books. п. 272. ISBN  978-0-618-08239-1.
  • Вулрич, Уиллис Раймонд (1967). Люди, создавшие холод: история охлаждения (1-е изд.). Экспозиция Пресса. п. 212.

внешние ссылки